Nghiên cứu ảnh hưởng của thành phần mẻ liệu đến tính công nghệ hàn

Luận văn Thạc sĩ Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội LỜI CAM ĐOAN Tôi Nguyễn Xuân Mạnh, học viên lớp Cao học ngành Công nghệ Hàn – Khoá 2011, Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội, thực đề tài: “Nghiên cứu ảnh hưởng thành phần mẻ liệu đến tính công nghệ hàn thuốc hàn thiêu kết tương đương với F7A(P)2 theo AWS A5.17-80” Tác giả tham gia Đề tài Khoa học Công nghệ Trọng điểm cấp Nhà nước mã số KC.02.04/11-15 TS Vũ Huy Lân làm Chủ nhiệm Đề tài Tác giả xin cam đoan rằng: Ngoại trừ số liệu, bảng biểu, đồ thị,… trích dẫn từ tài liệu tham khảo số liệu, nội dung lại công bố Luận văn tác giả nhóm tác giả tham gia Đề tài đưa Nếu sai xin hoàn toàn chịu trách nhiệm Hà Nội, ngày 25 tháng năm 2013 Học viên Nguyễn Xuân Mạnh Học viên: Nguyễn Xuân Mạnh CH11BCNH.KT Luận văn Thạc sĩ Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN .1 MỤC LỤC DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC BẢNG DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ .7 MỞ ĐẦU 10 CH NG T NG QU N V THU C H N THI U K T 12 1.1 S lược hàn tự động lớp thuốc hàn 12 1.1.1 S đồ nguyên l hàn tự động lớp thuốc 12 1.1.2 Vai tr , công d ng thuốc hàn 17 1.1.3 Phân loại thuốc hàn theo phư ng pháp chế tạo 19 1.2 T nh h nh ngiên c u sản xuất thuốc hàn 19 1.2.1 Nghiên c u sản xuất thuốc hàn Thế giới 19 1.2.2 Nghiên c u sản xuất thuốc hàn Việt Nam 21 1.3 M c tiêu nội dung nghiên c u 23 1.3.1 Nguồn nguyên liệu để sản xuất thuốc hàn Việt Nam 23 1.3.2 M c tiêu nghiên c u 25 1.3.3 Nội dung nghiên c u 26 CH NG GI I THIỆU VỀ THU C HÀN VÀ LỰA CHỌN XỈ HÀN 27 2.1 Các ch tiêu c ản thuốc hàn 27 2.1.1 Các ch tiêu chung 27 2.1.2 Các ch tiêu công nghệ hàn 27 2.1.3 Các yêu c u k thuật chung sản xuất thuốc hàn 27 2.2 Thành ph n, phân loại k hiệu thuốc hàn 28 2.2.1 Các nh m chất chủ yếu thành ph n m liệu thuốc hàn 28 2.2.2 Phân loại k hiệu thuốc hàn 30 2.3 S lược x hàn 37 Học viên: Nguyễn Xuân Mạnh CH11BCNH.KT Luận văn Thạc sĩ Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội 2.3.1 Khái niệm x hàn 37 2.3.2 Các t nh chất x hàn 37 2.3.3 Phân loại x hàn 46 2.4 Lựa chọn tạo x hàn t nh toán s ộ thành ph n m liệu thuốc hàn 49 2.4.1 Lựa chọn tạo x 49 2.4.2 Xác định thành ph n s ộ m lệu thuốc hàn 52 2.5 Xác định hàm nội dung nghiên c u 55 2.5.1 S đồ nghiên c u tổng quát 57 2.5.2 S đồ nghiên c u đề tài 60 CH NG N I DUNG VÀ PH NG PHÁP NGHI N CỨU 60 3.1 Nghiên c u hiệu hợp kim h a Mn Si từ thuốc hàn 60 3.1.1 Mn, Si vai tr chất kh 60 3.1.2 Mn, Si vai tr hợp kim h a 64 3.1.3 S đồ nghiên c u ảnh hưởng Mn, Si thành ph n thuốc hàn .66 3.1.4 T nh toán s ộ lượng Mn Si đưa vào thành ph n m liệu 67 3.2 Phư ng pháp nghiên c u 70 3.2.1 ng d ng quy hoạch th c nghiệm 70 3.2.2 Xác định giá trị biến đ u vào hợp lý 80 3.3 Mô tả phư ng pháp th nghiệm 82 3.3.1 Điều kiện th nghiệm 82 3.3.2 Vật liệu mẫu hàn dây hàn 82 3.3.3 Thiết ị hàn 83 3.3.4 Chế độ hàn 84 Học viên: Nguyễn Xuân Mạnh CH11BCNH.KT Luận văn Thạc sĩ CH Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội NG TIẾN HÀNH THỰC NGHIỆM NGHIÊN CỨU SỰ DỊCH CHUYỂN CỦA Mn i TỪ THU C HÀN VÀO KIM LOẠI M I HÀN 87 4.1 Tiến hành th nghiệm thành ph n h a học kim loại mối hàn 87 4.1.1 Kế hoạch thực nghiệm nghiên c u thành ph n h a học 87 4.1.2 Các thông số chế độ hàn dùng để nghiên c u thành ph n hóa học 89 4.2 Kết th nghiệm thành ph n h a học kim loại mối hàn 89 4.2.1 Mẫu th nghiệm thành ph n hóa học kim loại mối hàn 89 4.2.2 Các số liệu thí nghiệm 90 CH NG XỬ LÝ S LIỆU VÀ XÁC ĐỊNH HÀM L ỢNG CÁC Fe-Mn, Fe-Si CHO MẺ LIỆU THU C HÀN 92 5.1 Kết x lý số liệu 92 5.1.1 Ph n mềm xác định hệ số phư ng tr nh hồi quy 92 5.1.2 Xây dựng phư ng tr nh hồi qui 92 5.2 Biểu diễn đường đ c trưng kết luận 99 5.2.1 Biểu diễn đường đ c trưng 99 5.2.2 Kết luận 107 5.3 Xác định hàm lượng Fe-Mn, Fe-Si hợp l m liệu thuốc hàn 107 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 89 TÀI LIỆU THAM KHẢO 91 PHỤ LỤC 92 Học viên: Nguyễn Xuân Mạnh CH11BCNH.KT Luận văn Thạc sĩ Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT AC Alternating Curent AWS American Welding Society ASTM American Society for Testing of Materials ASME American Society of Machine Engineers DC Direct Current DCEN, DC - Direct Current Electrode Negative DCEP, DC + Direct Current Electrode Positive DT Destructive Testing EN European Standards HAZ Heat affected zone IIW International Institute Welding ISO International Standard Organization JIS Japanese Industrial Standards KLCB Kim loại c NDT Nondestructive Testing PWHT Post Weld Heat Treatment SAW Submerged Arc Welding SMAW Shielded Metal Arc Welding TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam VAHN Vùng ảnh hưởng nhiệt WPS Welding Procedure Specification WPQR Welding Procedure Qualiffication Recode ak Độ dai va đập σch Giới hạn chảy σk Độ ền kéo δ Độ dãn dài tư ng đối Ψmh Hệ số h nh dạng mối hàn Ψn Hệ số ngấu mối hàn Học viên: Nguyễn Xuân Mạnh ản CH11BCNH.KT Luận văn Thạc sĩ Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội DANH MỤC CÁC BẢNG ố bảng Tên bảng Trang Bảng 1.1 Các nguồn nguyên liệu nước dự kiến s d ng 23 Bảng 2.1 Phân loại k hiệu thuốc hàn theo IIW - 545 - 78 32 Bảng 2.2 Yêu c u c t nh kim loại mối hàn theo WS 5.17 - 80 35 Bảng 2.3 Công th dai va đập kim loại mối hàn 35 Bảng 2.4 Thành ph n h a học số thông số chủ yếu dây hàn tự động lớp thuốc theo WS 5.17-80 Bảng 2.5 Các loại x hàn theo thành ph n h a học chất ch nh theo IIW ộ m liệu thuốc hàn (m liệu khô) 35 48 Bảng 2.6 Thành ph n s Bảng 2.7 Quy đổi thành ph n m liệu c t nh đến nước thủy tinh 55 Bảng 3.1 Giá trị khoảng iến thiên yếu tố đ u vào 74 Bảng 3.2 Kế hoạch thực nghiệm ậc trực giao (với iến mã h a) 75 Bảng 3.3 Thành ph n h a học dây hàn SM400B, (%) 82 Bảng 3.4 Thành ph n h a học dây hàn EL8, (%) 82 Bảng 3.5 Các chi tiêu c t nh dây hàn 82 Bảng 4.1 Giá trị khoảng iến thiên yếu tố 86 Bảng 4.2 Kế hoạch thực nghiệm th nghiệm trực giao ậc 86 Bảng 4.3 Các thông số chế độ hàn 87 Bảng 4.4 Kết th nghiệm 89 Bảng 5.1 Hàm lượng Fe-Mn, Fe-Si đưa vào m liệu thuốc hàn để sản xuất th nghiệm thuốc hàn F7 Học viên: Nguyễn Xuân Mạnh 55 111 CH11BCNH.KT Luận văn Thạc sĩ Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ Hình số Tên hình vẽ Trang Hình 1.1 S đồ nguyên l tr nh hàn tự động lớp thuốc 13 Hình 1.2 Một số thiết bị hàn hồ quang tự động lớp thuốc 13 Hình 1.3 H nh ảnh hàn hồ quang tự động lớp thuốc 14 Hình 1.4 S đồ nguyên l hàn hồ quang lớp thuốc ằng điện cực 15 ăng Hình 1.5 Hàn hồ quang lớp thuốc ằng điện cực ăng 16 Hình 1.6 Dạng thuốc hàn 18 Hình 2.1 S đồ k hiệu thuốc hàn – dây hàn AWS A5.17 - 80 34 Hình 2.2 Hàm lượng oxi kim loại đắp ph thuộc vào hệ số hoạt 40 t nh hoá học thuốc-x hàn hàn chế độ hàn trung nh thép on thép hợp kim thấp Hình 2.3 Độ sệt x nhiệt độ 14000C, poa 42 Hình 2.4 Sự thay đổi độ nhớt x ph thuộc vào nhiệt độ 44 Hình 2.5 Giản đồ trạng thái nhiệt độ hệ x hàn, 0C 50 Hình 2.6 Độ sệt x hàn nhiệt độ 16000C, pa.s 51 Hình 2.7 S c căng ề m t hệ x hàn 16000c, J/m2 52 Hình 2.8 S đồ nghiên c u tổng quan thuốc hàn 56 Hình 2.9 S đồ nghiên c u đề tài 58 Hình 3.1 Ảnh hưởng hàm lượng ôxit mangan thuốc hàn đến 62 hàm lượng gia tăng S kim loại mối hàn Hình 3.2 Hàm lượng S kim loại mối hàn ph thuộc vào t nh az 62 thuốc hàn Hình 3.3 Hàm lượng P kim loại mối hàn ph thuộc vào t nh 63 az thuốc hàn Hình 3.4 Máy hàn tự động Dosun DZ1000 Học viên: Nguyễn Xuân Mạnh 83 CH11BCNH.KT Luận văn Thạc sĩ Hình 3.5 Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Phôi chuẩn ị hàn mẫu th phân t ch thành ph n h a học kim 85 loại mối hàn Hình 4.1 Mẫu hàn cắt để chuẩn ị phân t ch thành ph n h a học 88 Hình 5.1 Sự ph thuộc MgO thuốc hàn đến chiều dài hồ 97 quang Hình 5.2a Sự ph thuộc l2O3 thuốc hàn đến chiều dài hồ quang 97 Hình 5.2b Sự ph thuộc l2O3 thuốc hàn đến chiều dài hồ quang 98 Hình 5.3 Sự ph thuộc CaF2 thuốc hàn đến chiều dài hồ quang 98 Hình 5.4 Sự ph thuộc MgOtrong thuốc hàn đến chiều rộng mối hàn 99 Hình 5.5a Sự ph thuộc Al2O3trong thuốc hàn đến chiều rộng mối hàn 100 Hình 5.5b Sự ph thuộc l2O3 thuốc hàn đến chiều rộng mối hàn 100 Hình 5.6 Sự ph thuộc CaF2 thuốc hàn đến chiều rộng mối hàn 101 Hình 5.7 Sự ph thuộc TiO2 thuốc hàn đến chiều rộng mối hàn 101 Hình 5.8 Sự ph thuộc MgO thuốc hàn đến chiều sâu ngấu mối 102 hàn Hình 5.9 Sự ph thuộc CaF2 thuốc hàn đến chiều sâu ngấu mối 102 hàn Hình 5.10a Sự ph thuộc l2O3 thuốc hàn đến chiều sâu ngấu mối 103 l2O3 thuốc hàn đến chiều sâu ngấu mối 103 Sự ph thuộc TiO2 thuốc hàn đến chiều sâu ngấu mối 104 hàn Hình 5.10b Sự ph thuộc hàn Hình 5.11 hàn Sự ph thuộc MgO thuốc hàn đến chiều cao mối hàn 104 Hình 5.13a Sự ph thuộc l2O3 thuốc hàn đến chiều cao mối hàn 105 Hình 5.13b Sự ph thuộc l2O3 thuốc hàn đến chiều cao mối hàn 105 Hình 5.12 Học viên: Nguyễn Xuân Mạnh CH11BCNH.KT Luận văn Thạc sĩ Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Hình 5.14 Sự ph thuộc CaF2 thuốc hàn đến chiều cao mối hàn 106 Hình 5.15 Sự ph thuộc TiO2 thuốc hàn đến chiều cao mối hàn 106 Hình 5.16 Sự ph thuộc 107 l2O3 thuốc hàn đến hệ số h nh dạng mối hàn Học viên: Nguyễn Xuân Mạnh CH11BCNH.KT Luận văn Thạc sĩ Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội MỞ ĐẦU Hiện nay, nghiệp công nghiệp hoá đất nước ngành khoa học công nghệ phát triển mạnh mẽ, đ ngành công nghệ hàn không ngừng phát triển ề rộng c công nghệ hàn đa dạng giải pháp nâng cao suất chất lượng hàn Do đ ngành hàn ngày ng d ng rộng rãi, số đ công nghệ hàn tự động lớp thuốc ng d ng phổ iến giới Ở Việt Nam công nghệ ngày ng d ng rộng rãi, đ c iệt lĩnh vực đ ng tàu chế tạo kết cấu thép, Tuy nhiên, thuốc hàn chủ yếu c n phải nhập từ nước ngoài, để khắc ph c t nh trạng số c sở sản xuất vật liệu hàn lớn nước Công ty sản xuất que hàn Việt Đ c, công ty sản xuất vật liệu hàn Nam Triệu, nghiên c u chế tạo th Nhưng việc ng d ng c n hạn chế, chưa nghiên c u đ y đủ ch tiêu c ản c n thiết để nâng cao chất lượng thuốc hàn Trong số ch tiêu quan trọng này, đ hàm lượng Mn Si kim loại mối hàn giải pháp để hợp kim n mối Nội dung c thể luận văn tốt nghiệp: “Nghiên cứu ảnh hưởng thành phần mẻ liệu đến tính công nghệ hàn thuốc hàn thiêu kết tương đương với F7A(P) theo AWS A5.17-80” Có vấn đề cần giải sau: Giới thiệu tổng quan việc nghiên c u giới Việt Nam hiệu hợp kim h a Mn Si kim loại mối hàn hàn tự động lớp thuốc hàn gốm hệ az giải pháp điều ch nh hàm lượng Mn Si chế tạo thuốc hàn Nghiên c u hiệu hợp kim h a Mn Si kim loại mối hàn chế tạo thuốc hàn gốm hệ az - Các yếu tố chủ yếu ảnh hưởng đến hợp kim h a Mn Si kim loại mối hàn - Nghiên c u xác định giá trị yếu tố đảm ảo hàm lượng M Si kim loại mối hàn theo yêu c u đề Trên c sở đ cho phép ng d ng để t nh toán xác định thành ph n m liệu thuốc hàn đảm ảo hàm lượng Mn Si kim loại mối hàn Học viên: Nguyễn Xuân Mạnh CH11BCNH.KT 10 Luận văn Thạc sĩ Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội 17.100 b 17.050 17.000 16.950 0.170 0.180 0.190 0.200 0.210 0.220 0.230 0.240 0.250 0.260 0.270 Al2O3 Hình 5.5a Sự phụ thuộc Al2O3 thuốc hàn đến chiều rộng mối hàn Hình 5.5b Sự phụ thuộc Al2O3 thuốc hàn đến chiều rộng mối hàn Học viên: Nguyễn Xuân Mạnh CH11BCNH.KT 100 Luận văn Thạc sĩ Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội 17.60 17.50 b 17.40 17.30 17.20 0.050 0.060 0.070 0.080 0.090 0.100 0.110 0.120 0.130 0.140 0.150 CaF2 Hình 5.6 Sự phụ thuộc CaF2 thuốc hàn đến chiều rộng mối hàn 17.60 17.50 b 17.40 17.30 17.20 17.10 17.00 0.200 0.210 0.220 0.230 0.240 0.250 0.260 0.270 0.280 0.290 0.300 TiO2 Hình 5.7 Sự phụ thuộc TiO2 thuốc hàn đến chiều rộng mối hàn Học viên: Nguyễn Xuân Mạnh CH11BCNH.KT 101 Luận văn Thạc sĩ Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội 5.2.1.3 Sự ảnh hưởng đến chiều sâu ngấu mối hàn 4.050 c 4.000 3.950 3.900 3.850 0.160 0.170 0.180 0.190 0.200 0.210 0.220 0.230 0.240 0.250 0.260 MgO Hình 5.8 Sự phụ thuộc MgO thuốc hàn đến chiều sâu ngấu mối hàn 4.000 c 3.950 3.900 3.850 3.800 0.050 0.060 0.070 0.080 0.090 0.100 0.110 0.120 0.130 0.140 0.150 CaF2 Hình 5.9 Sự phụ thuộc CaF2 thuốc hàn đến chiều sâu ngấu mối hàn Học viên: Nguyễn Xuân Mạnh CH11BCNH.KT 102 Luận văn Thạc sĩ Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội 4.000 c 3.950 3.900 3.850 0.170 0.180 0.190 0.200 0.210 0.220 0.230 0.240 0.250 0.260 0.270 Al2O3 Hình 5.10a Sự phụ thuộc Al2O3 thuốc hàn đến chiều sâu ngấu mối hàn Hình 5.10b Sự phụ thuộc Al2O3 thuốc hàn đến chiều sâu ngấu mối hàn Học viên: Nguyễn Xuân Mạnh CH11BCNH.KT 103 Luận văn Thạc sĩ Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội 4.000 c 3.950 3.900 3.850 3.800 0.200 0.210 0.220 0.230 0.240 0.250 0.260 0.270 0.280 0.290 0.300 TiO2 Hình 5.11 Sự phụ thuộc TiO2 thuốc hàn đến chiều sâu ngấu mối hàn 5.2.1.3 Sự ảnh hưởng đến chiều cao mối hàn 2.40 h 2.30 2.20 2.10 0.160 0.170 0.180 0.190 0.200 0.210 0.220 0.230 0.240 0.250 0.260 MgO Hình 5.12 Sự phụ thuộc MgO thuốc hàn đến chiều cao mối hàn Học viên: Nguyễn Xuân Mạnh CH11BCNH.KT 104 Luận văn Thạc sĩ Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội 2.520 2.500 h 2.480 2.460 2.440 2.420 0.170 0.180 0.190 0.200 0.210 0.220 0.230 0.240 0.250 0.260 0.270 Al2O3 Hình 5.13a Sự phụ thuộc Al2O3 thuốc hàn đến chiều cao mối hàn Hình 5.13b Sự phụ thuộc Al2O3 thuốc hàn đến chiều cao mối hàn Học viên: Nguyễn Xuân Mạnh CH11BCNH.KT 105 Luận văn Thạc sĩ Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội 2.460 h 2.440 2.420 2.400 2.380 0.050 0.060 0.070 0.080 0.090 0.100 0.110 0.120 0.130 0.140 0.150 CaF2 Hình 5.14 Sự phụ thuộc CaF2 thuốc hàn đến chiều cao mối hàn 2.500 2.480 2.460 h 2.440 2.420 2.400 2.380 2.360 0.200 0.210 0.220 0.230 0.240 0.250 0.260 0.270 0.280 0.290 0.300 TiO2 Hình 5.15 Sự phụ thuộc TiO2 thuốc hàn đến chiều cao mối hàn Học viên: Nguyễn Xuân Mạnh CH11BCNH.KT 106 Luận văn Thạc sĩ Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Hình 5.16 Sự phụ thuộc Al2O3 thuốc hàn đến hệ số hình dạng mối hàn Kết luận Qua kết thu từ phư ng tr nh hồi qui đường đ c trưng cho phép rút kết luận quan trọng sau đây: - M c độ tư ng th ch phư ng tr nh hồi qui cao, với hệ số tư ng quan R2 = 0,391 ÷ 0,593 - Các đường đ c trưng iểu diễn ph thuộc hàm lượng nguyên tố hợp kim phổ iến MgO, Al2O3 CaF2 m liệu thuốc hàn F7A2 vào kim loại mối hàn rõ ràng thông qua iểu đồ - Đ c t nh iểu đồ phù hợp cao với l thuyết, phản ánh t nh chất vật l m c độ hoạt t nh h a học thuốc hàn – x hàn thiêu kết hệ az trung nh (B ≈ 1,1) đến dịch chuyển nguyên tố hợp kim khả kh , hợp kim h a kim loại mối hàn qua thuốc hàn - Các đồ thị cho ta thấy hàm lượng hợp kim tăng th hàm lượng Mn kim loại mối hàn tăng, tư ng tự hàm lượng ferô Fe-Si tăng th hàm lượng Si Học viên: Nguyễn Xuân Mạnh CH11BCNH.KT 107 Luận văn Thạc sĩ Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội kim loại mối hàn tăng Tuy nhiên, với hàm lượng ferô Fe-Si đưa vào thấp (đoạn đ u đường đ c t nh (Si = f(Fe-Si)) hàm lượng Si kim loại mối hàn cao Điều c thể giải th ch ởi m c độ hoàn nguyên Si từ hợp chất dạng SiO2 cao, nên ổ sung Si vào kim loại mối hàn - Qua đồ thị cho thấy dịch chuyển Mn Si vào kim loại mối hàn từ ferô Fe-Mn Fe-Si m liệu thuốc hàn F7 c tư ng hỗ cao V d , hàm lượng ferô Fe-Si tăng th hàm lượng Mn kim loại mối hàn tăng Các kết nghiên c u c sở để xác định hàm lượng ferô Fe-Mn Fe-Si đưa vào m liệu thuốc hàn F7 đảm ảo thành ph n h a học c t nh kim loại mối hàn theo yêu c u X c định hàm lượng Fe-Mn Fe- i hợp l mẻ liệu thuốc hàn Xác định giá trị hợp l (tối ưu) yếu tố ( iến số) từ mô h nh xây dựng đảm ảo tiêu ch kinh tế - k thuật Do vậy, việc giải ài toán phải đáp ng điều kiện ràng uộc Bài toán quy hoạch đa m c tiêu ho c trường hợp tổng quát với n iến, m uộc, p m c tiêu c thể mô tả dạng tổng quát sau: Max(min) j k ( x1 , x2 , , x n ), k  1,2, , p  g ( x1 , x2 , ,xn )  bi  x j  i = 1,2,…,m; j = 1,2,…,n Ta k hiệu miền uộc miền D Trong ài toán việc giải ài toán t m giá trị iến đ u vào thỏa mãn giá trị hàm m c tiêu cho trước  Xác định hàm lượng Fe-Mn, Fe-Si hợp l m liệu thuốc hàn đảm ảo thành ph n h a học c t nh mối hàn, c sở ràng uộc  Các ràng uộc: + Các ràng uộc tường minh (các gới hạn iên) iến số: 4% ≤ Fe-Mn ≤ 8% ; Học viên: Nguyễn Xuân Mạnh CH11BCNH.KT 108 Luận văn Thạc sĩ Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội 2% ≤ Fe-Si ≤ 6% ; + Các ràng uộc ẩn: c p thuốc hàn – dây hàn (F7A2 – EL8), yêu c u hàm lượng nguyên tố hợp kim chủ yếu thành ph n h a học kim loại mối hàn sau: Mn ≤ 1,25 % Si ≤ 0,55 % - Xác định giá trị iến (Fe-Mn, Fe-Si) thỏa mãn điều kiện hàm m c tiêu sau: 1,1 ≤ Mn ≤ 1,25 % 0,40 ≤ Si ≤ 0,55 % Kết quả: Giải ằng ph n mềm tối ưu chuyên d ng MODDE 5.0 với ràng uộc c điều kiện, ta xác định giá trị sau: MgO Free 0.16 0.26 Al2O3 Free 0.17 0.27 CaF2 Free 0.05 0.15 TiO2 Free 0.2 0.3 X5 Constant Lhq Target b Exclude c Exclude h Exclude Dmh Target 0.22 0.5 14 16 18 0.5 MgO Al2O3 CaF2 TiO2 X5 Lhq b c h Dmh iter log(D) 0.16 0.17 0.15 0.3 0.22 16.01 17.03 3.74 2.19 4.58 24 -1.3635 Học viên: Nguyễn Xuân Mạnh CH11BCNH.KT 109 Luận văn Thạc sĩ Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội 0.18 0.26 0.05 0.28 0.22 16.02 18.11 3.48 2.51 5.20 -2.9044 0.26 0.17 0.05 0.3 0.22 16.01 17.81 3.82 2.13 4.69 17 -1.6406 0.16 0.267 0.12 0.23 0.22 16.44 17.27 3.85 2.33 4.47 113 -1.087 0.19 0.23 0.14 0.2 0.22 15.60 17.63 3.92 2.37 4.49 84 -1.1309 0.26 0.17 0.05 0.3 0.22 16.01 17.81 3.82 2.13 4.69 17 -1.6406 0.16 0.246 0.083 0.29 0.22 15.91 17.98 3.61 2.37 5.00 -3.3124 0.193 0.27 0.05 0.26 0.22 16.17 17.69 3.53 2.53 5.01 -2.7255 MgO Al2O3 CaF2 TiO2 X5 Lhq b c h Dmh iter log(D) Hàm lượng Fe-Mn, Fe-Si đưa vào m liệu thuốc hàn hàn kết hợp với dây hàn EL8 dự kiến cho kết sau: Hàm lượng chất m liệu thuốc hàn, % Thuôc hàndây hàn MgO Al2O3 CaF2 Rutil CaCO3 Trường Cao lanh Fe-Mn Fe-Si thạch F21 16 24,5 8,5 29 Với hàm lượng ferô t m hàn th nghiệm với dây hàn EL8 mẫu hàn tiến hành phân t ch thành ph n h a học kim loại mối hàn, ta kết sau đây: Kết luận - Các kết th c t nh cho thấy hàm lượng Mn Si kim loại mối hàn đáp ng tốt yêu c u đề ra, đ c iệt độ dai va đập cao h n giá trị yêu c u tối thiểu nhiều - Các kết làm c sở cho việc xác định hàm lượng ferô Fe-Mn Fe-Si đưa vào m liệu thuốc hàn F7 để đạt thành ph n h a học c t nh kim loại mối hàn theo yêu c u - Với hàm lượng ferô Fe-Mn Fe-Si m liệu thuốc hàn F7 với chất nh m tạo x th nghiệm c thể ng d ng đ n thuốc hàn để sản xuất th nghiệm thuốc hàn thiêu kết mác F7 kết hợp với dây hàn EL8 Học viên: Nguyễn Xuân Mạnh CH11BCNH.KT 110 Luận văn Thạc sĩ Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội 5.5 Giới thiệu thuốc hàn để sản uất thử nghiệm Với hàm lượng ferô xác định kết hợp với dây hàn EL8 tiến hành hàn th nghiệm phân t ch thành ph n h a học, th c t nh kim loại mối hàn đáp ng tốt tiêu ch yêu c u Do vậy, c thể s d ng kết nghiên c u trên, đưa hàm lượng ferô Fe-Mn Fe-Si vào m liệu thuốc hàn F7 để sản xuất th nghiệm sau: Bảng 5.1 Hàm lượng Fe-Mn, Fe-Si đưa vào mẻ liệu thuốc hàn để sản xuất thử nghiệm thuốc hàn F7A2 Hàm lượng ferô hợp Hàm lượng nguyên tố kim loại mối hàn, % kim, % Fe-Mn Fe-Si C Mn Si S P 7,5 2,0 0,0874 1,0179 0,4886 0,0073 0,0239 Thành ph n h a học c t nh kim loại mối hàn hàn ằng thuốc hàn F7 th nghiệm đạt yêu c u Học viên: Nguyễn Xuân Mạnh CH11BCNH.KT 111 Luận văn Thạc sĩ Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận: Đề tài nghiên c u dịch chuyển Mn Si từ ferô Fe-Mn Fe-Si m liệu thuốc hàn vào kim loại mối hàn Kết nghiên c u chủ yếu nghĩa khoa học thực tiễn đề tài c thể t m tắt qua số điểm sau đây: Trong phạm vi nghiên c u, tác giả giải nội dung ch nh sau: - Nghiên c u dịch chuyển Mn Si từ ferô Fe-Mn Fe-Si m liệu thuốc hàn F7 vào kim loại mối hàn Qua đ cho thấy vai tr chất kh hợp kim h a nguyên tố hợp kim phổ iến Mn Si, m c độ ôxi h a nguyên tố hợp kim tạo x loại thuốc hàn - ng d ng quy hoạch thực nghiệm, xây dựng phư ng tr nh toán học mô tả định lượng mối quan hệ hàm lượng nguyên tố hợp kim Mn Si kim loại mối hàn ph thuộc vào hàm lượng ferô Fe-Mn Fe-Si m liệu thuốc hàn F7A2 - Các đường đ c trưng mô tả dạng 2D 3D quan hệ toán học nghiên c u phản ánh trực quan kết nghiên c u cho thấy phù hợp cao với l thuyết - Các kết nghiên c u c sở để xác định hàm lượng ferô Fe-Mn Fe-Si đưa vào m liệu thuốc hàn F7 để đạt hàm lượng nguyên tố hợp kim Mn, Si tạp chất c t nh kim loại mối hàn theo yêu c u - Các kết nghiên c u đề tài c nghĩa khoa học, t nh c giá trị thực tiễn cao việc ngiên c u sản xuất thuốc hàn az thấp Kiến nghị: Nếu c điều kiện nên nghiên c u ảnh hưởng ferô Fe-Mn Fe-Si đưa vào m liệu thuốc hàn F7 đến hàm lượng ôxi kim loại mối hàn Bởi ch c kh tạp chất đ nhiệm v kh ôxi nguyên tố hợp kim nhiệm v hàng đ u, nhiên m c độ tồn n kim loại mối hàn dạng ôxit ảnh hưởng xấu đến chất lượng c t nh kim loại mối hàn Do vậy, c điều kiện nên nghiên c u ổ sung ch tiêu hàm lượng ôxi kim loại mối hàn, giúp đánh giá toàn diện h n hiệu hợp kim hóa Học viên: Nguyễn Xuân Mạnh CH11BCNH.KT 112 Luận văn Thạc sĩ Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] - TS Vũ Huy Lân, TS Bùi Văn Hạnh, Giáo trình Vật liệu hàn, NXB Bách Khoa Hà Nội, 2010 [2] - TS Ngô Lê Thông, Công nghệ hàn điện nóng chảy (Tập 1&2), NXB Khoa học K thuật, Hà Nội 2004 [3] Bùi Minh Trí (1980), Các phương pháp tính toán tối ưu hóa T1, T2 [4] Quách Tu n Ngọc (1996), Giáo trình pascal, ĐHBK Hà Nội [5] - TCVN 3223 : 2000, Que hàn thép cacbon thép hợp kim thấp [6] - TCVN 2362 : 1978, Dây thép hàn [7] - TCVN 3909 : 2000, Que hàn điện dùng cho thép cacbon thấp thép hợp kim thấp phương pháp thử [8] - Петров Г Л Сварочные материалы Машиностроение, Ленинград 1972 [9] - Пoтaпова Н Н Сварочные материалы для дуговой сварки Машиностроение, Москва 1989 [10] - Cпецэлектрод Covered electrodes for manual arc welding, depositing and cutting (Catalô que hàn hãng Spetselektrode, 2000) [11] - AWS Welding Handbook, 9th Edition, 2001 [12]- AWS D1.1/D1.1M (2006), Structural Welding Code - Steel [13] - Esab Welding Consumables, Esab Welding Co., LTD., 2006 [14] - Huyndai Welding Consumables, Huyndai Welding Co., LTD., Korea 2004 [15] - Kobelco Welding Handbook , Kobe Steel LTD., Japan 2004 [16] - Lincoln Welding Handbook , Lincoln Welding Co., LTD., USA 2005 Học viên: Nguyễn Xuân Mạnh CH11BCNH.KT 113 Luận văn Thạc sĩ Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội PHỤ LỤC Ph l c Danh sách nguyên vật liệu để sản xuất thuốc hàn Việt Nam Ph l c Các ch tiêu k thuật nguyên vật liệu sản xuất thuốc hàn STT Tên nguyên liệu K hiệu Thành ph n hoá học Độ hạt Dây hàn EL8 Fe - Mn C :  0,1 Mn : 0,35 - 0,6 Si :  0,03 P :  0,03 S :  0,03 Mn : 78 - 85 C :1 Si :  1,5 P :  0,2 S :  0,03 SiO2 : 63 - 67 Al2O3 : 14 - 19 Fenspat Fe2O3 : 0,1 - 0,5 K2O : - 12 P :  0,03 S :  0,03 SiO2 : 50 - 56 Al2O3 : 28 - 35 Cao lanh Fe2O3 : max Học viên: Nguyễn Xuân Mạnh P :  0,03 S :  0,03 CH11BCNH.KT 114 ... hàn theo yêu c u Thành phần phân loai kí hiệu thuốc hàn C c nh m chất chủ yếu thành phần mẻ liệu thuốc hàn Trong thành ph n m liệu thuốc hàn gồm nh m chất c công d ng thành ph n chủ yếu sau:... nghiệp: Nghiên cứu ảnh hưởng thành phần mẻ liệu đến tính công nghệ hàn thuốc hàn thiêu kết tương đương với F7A(P) theo AWS A5.17-80” Có vấn đề cần giải sau: Giới thiệu tổng quan việc nghiên c... Mục tiêu nghiên cứu - Nghiên c u ảnh hưởng chất thành ph n m liệu thuốc hàn thiêu kết hệ az F7A(P)2 theo tiêu chuẩn WS 5.17-80 đến đ c t nh công nghệ hàn thuốc - Xác định chất chủ yếu thành ph