Nghiên cứu áp dụng công nghệ hàn plasma bột ( PTA) để tạo lớp đắp kim loại có độ cứng cao

Luận văn Thạc sỹ Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ DANH MỤC BẢNG BIỂU DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CỤM TỪ VIẾT TẮT PHẦN MỞ ĐẦU 01 Nội dung nghiên cứu luận văn 02 Phƣơng pháp nghiên cứu 03 Lý chọn đề tài CHƢƠNG CÔNG NGHỆ HÀN PLASMA BỘT VÀ ỨNG DỤNG CỦA NÓ 1.1 Công nghệ hàn Plasma bột 1.1.1 Bản chất công nghệ hàn Plasma bột 1.1.2 Nguyên lý công nghệ hàn Plasma bột 1.1.3 Đặc điểm công nghệ hàn Plasma bột 1.1.4 Ứng dụng công nghệ hàn plasma bột 1.2 Tình hình nghiên cứu nƣớc 10 1.2.1 Tình hình nghiên cứu nƣớc 10 1.2.2 Tình hình nghiên cứu nƣớc 11 1.3 Kết luận chƣơng 16 CHƢƠNG 2: NGHIÊN CỨU ẢNH HƢỞNG CỦA YẾU TỐ CÔNG NGHỆ VÀ THÀNH PHẦN CỦA BỘT HỢP KIM TỚI ĐỘ CỨNG LỚP ĐẮP 17 2.1 Ảnh hƣởng yếu tố công nghệ hàn PTA 17 2.2 Ảnh hƣởng nguyên tố có bột hợp kim tới độ cứng lớp đắp 23 2.2.1 Ảnh hƣởng Crom 24 2.2.2 Ảnh hƣởng Cacbon 28 2.2.3 Ảnh hƣởng Vonfram 30 2.2.4 Ảnh hƣởng Molypden 32 2.2.5 Ảnh hƣởng nguyên tố khác 32 2.3 Vật liệu bột hợp kim dùng PTA 33 GVHD: PGS.TS Nguyễn Thúc Hà Học viên: Trần Tiến Dũng Luận văn Thạc sỹ Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội 2.4 Kết luận chƣơng 2: 47 CHƢƠNG 3: NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM 48 3.1 Mục đích thực nghiệm 48 3.2 Kế hoạch thực nghiệm 48 3.3 Tiến hành thực nghiệm 48 3.3.1 Vật tƣ thực nghiệm 48 3.3.2 Thiết bị thực nghiệm 53 3.3.3 Tiến hành thí nghiệm 64 3.4 Kết thực nghiệm 66 3.4.1 Kiểm tra kim tƣơng 66 3.4.2 Kiểm tra độ cứng 74 3.5 Kết luận chƣơng 76 CHƢƠNG 4: NHỮNG KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 778 4.1 Kết luận 78 4.2 Kiến nghị 79 TÀI LIỆU THAM KHẢO 80 GVHD: PGS.TS Nguyễn Thúc Hà Học viên: Trần Tiến Dũng Luận văn Thạc sỹ Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội DANH MỤC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Hình 1.1 Cột hồ quang hàn PTA hồ quang hàn GTA Hình 1.2 Dòng Plasma bột hợp kim hàn PTA Hình 1.3 Sơ đồ nguyên lý công nghệ hàn Plasma bột Hình 1.4 Hình ảnh tạo lớp đắp cần thiết cho trục lăn Hình 1.5 Hình ảnh lớp đắp gầu máy sau đƣợc phục hồi Hình 1.6 Hình ảnh lớp đắp xupap sau đƣợc phục hồi Hình 1.7 Hình ảnh mũi khoan sau đƣợc hàn đắp Hình 1.8 Hình ảnh dao xén giấy Hình 1.9 Hình ảnh thiết bị hàn plasma bột trƣờng Đại học Bách Khoa Hà Nội 12 Hình 1.10 Hình ảnh hội thảo 13 Hình 1.11.Thiết bị hàn PTA công ty Trƣờng Phát 14 Hình 1.12 Hàn phục hồi trục nghiền đứng cho nhà máy si măng Bút Sơn 15 Hình 1.13 Chuyển giao công nghệ hàn Plasma bột (PTA) cho tập đoàn dầu khí quốc gia Việt Nam 15 Hình 2.1 Phần trăm kim loại hàn đắp plasma bột 17 Hình 2.2 Ảnh hƣởng dòng điện plasma, lƣu lƣợng khí plasma, tỷ lệ bột đắp tới hòa tan kim loại mối hàn 19 Hình 2.3 Ảnh hƣởng khoảng cách làm việc đến hòa tan kim loại 20 Hình 2.4 Ảnh hƣởng chiều dày lớp đắp tỷ lệ bột phun tới hòa tan 21 Hình 2.5 Ảnh hƣởng kích thƣớc bột hàn đắp tới độ cứng hòa tan 22 Hình 2.6 So sánh tính chất lớp đắp hai loại bột đắp khác 23 Hình 2.7 Hình ảnh khối Cr từ quặng 25 Hình 2.8 Độ cứng lớp đắp có thành phần 26 Hình 2.9 Giản đồ trạng thái hàn hợp kim MC 27 Hình 2.10 Độ cứng lớp đắp có thành phần Cr3C2 hàn PTA 27 Hình 2.11 Đồ thị ảnh hƣởng cacbon đến tính thép thƣờng 28 GVHD: PGS.TS Nguyễn Thúc Hà Học viên: Trần Tiến Dũng Luận văn Thạc sỹ Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Hình 2.12 So sánh độ cứng WC W2C 31 Hình 2.13 Sơ đồ quy trình sản xuất bột 34 Hình 2.14 Kích thƣớc hình dạng hạt bột hàn 35 Hình 2.15 Đồ thị biểu diễn ảnh hƣởng hàm lƣợng C bột hàn tới độ cứng lớp đắp 46 Hình 2.16 Đồ thị biểu diễn ảnh hƣởng hàm lƣợng C bột hàn tới tính cứng lớp đắp 47 Hình 3.1 Hình ảnh máy hàn (DRWELD 3000/2 PTA 54 Hình 3.2 Hình ảnh nút bấm máy hàn (DRWELD 3000/2 PTA) 54 Hình 3.3 Hình ảnh núm điều khiển mặt trƣớc máy hàn 55 Hình 3.4 Hình ảnh mỏ hàn 56 Hình 3.5 Hình ảnh đầu máy 57 Hình 3.6 Hệ thống chai khí đòng hồ đo lƣu lƣợng 58 Hình 3.7 Đồ gá hàn 59 Hình 3.8 Hình ảnh thiết bị soi kim cƣơng (kính hiển vi quang học Axiovert 25) trƣờng Đại học bách khoa Hà Nội 62 Hình 3.9 Hình ảnh thiết bị kiểm tra độ cứng (Struers Duramin) trƣờng Đại học bách khoa Hà Nội 63 Hình 3.10 Máy mài mẫu hàn Grinder Polisher trƣờng Đại học bách khoa 63 Hà Nội 63 Hình 3.11 Máy đánh bóng mẫu hàn Rotopol-21 trƣờng Đại học bách khoa Hà Nội 64 Hình 3.12 Hình ảnh mẫu mối hàn sau hàn 65 Hình 3.13 mặt cắt mối hàn 66 Hình 3.14 Hình ảnh phân tích kiểm tra kim tƣơng vùng ảnh hƣởng nhiệt 67 Hình 3.15 Hình ảnh soi kim tƣơng X 200- vùng ảnh hƣởng nhiệt 67 Hình 3.16 Hình ảnh soi kim tƣơng X300-3 vùng ảnh hƣởng nhiệt 68 Hình 3.17 Hình ảnh soi kim tƣơng X500-1tại vùng ảnh hƣởng nhiệt 68 Hình 3.18 Hình ảnh phân tích soi kim tƣơng vùng mối hàn 69 Hình 3.19 Hình ảnh soi kim tƣơng X500-1tại vùng mối 70 GVHD: PGS.TS Nguyễn Thúc Hà Học viên: Trần Tiến Dũng Luận văn Thạc sỹ Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Hình 3.20 Hình ảnh soi kim tƣơng X1000-1 vùng mối hàn 70 Hình 3.21 Hình ảnh phân tích soi kim tƣơng vùng danh giới 71 Hình 3.22 Hình ảnh soi kim tƣơng X200X2 vùng danh giới 72 Hình 3.23 Hình ảnh soi kim tƣơng X500X2 vùng danh giới 72 Hình 3.24 Hình ảnh soi kim tƣơng X500X5 vùng danh giới 73 Hình 3.25 Hình ảnh soi kim tƣơng X1000X3 vùng danh giới 73 Hình 3.26 Hình ảnh đo độ cứng vị trí điểm mẫu 74 GVHD: PGS.TS Nguyễn Thúc Hà Học viên: Trần Tiến Dũng Luận văn Thạc sỹ Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 2.1 Vật liệu bột hãng Castolin – Thụy điển[05] 37 Bảng 2.2 Bột Co hãng Deloro Stellite [05] 38 Bàng 2.3 Vật liệu bột hãng Đaio – Nhật[05] 39 Bảng 2.4 Vật liệu bột Co hãng Bohler[05] 40 Bảng 2.5 Vật liệu bột Co hãng Carpenter – Mỹ[05] 41 Bảng 2.6 Vật liệu bột Trung Quốc[05] 42 Bảng 2.7 Vật liệu bột hãng Mishubishi – Nhật[05] 43 Bảng 2.8 Vật liệu bột hãng Durum – Đức [14] 44 Bảng 3.1 Thành phần hóa học thép EN C45 48 Bảng 3.2 Cơ tính thép C45 48 Bảng 3.3 So sánh loại thép C45 theo tiêu chuẩn khác 49 Bảng 3.4 Thông số bột hàn DURMAT – 505 PTA 51 Bảng 3.5 Các thông số điện cực hàn không nóng chảy W-Th 52 Bảng 3.6 Bảng thông số máy hàn hàn (DRWELD 3000/2 PTA) 55 Bảng 3.7 Bảng thông số mỏ hàn 57 Bảng 3.8 Bảng thông số chế độ hàn 64 Bảng 3.9 Bảng kết đo độ cứng mẫu DRMAT 505 PTA 75 Bảng 3.10 Bảng kết đo độ cứng mẫu DRMAT 536 PTA 76 GVHD: PGS.TS Nguyễn Thúc Hà Học viên: Trần Tiến Dũng Luận văn Thạc sỹ Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CỤM TỪ VIẾT TẮT TT Chữ viết tắt PTA SMAW GTAW GMAW FCAW PTAW PAW OAW SAW 10 11 MMA MAG 12 MIG 13 TIG 14 ASTM 15 16 USA ISO 17 ANSI 18 AISI 19 20 HRC HV Tên đầy đủ tiếng Anh Nghĩa tiếng Việt Plasma Transferred Arc Hàn hồ quang plasma bột Shielded Metal Arc Welding Hàn hồ quang que hàn có thuốc bọc Gas Tungsten Arc Welding Hàn hồ quang điện cực Vônfram môi trƣờng khí bảo vệ Gas Metal Arc Welding Hàn hồ quang điện cực nóng chảy môi trƣờng khí bảo vệ Flux Cored Arc Welding Hàn hồ quang dây lõi thuốc Plasma Transferred Arc Hàn hồ quang plasma bột Welding Plasma Arc Welding Hàn hồ quang plasma Oxy-Acetylen Welding Hàn khí O2 – C2H2 Submerged Arc Welding Hàn hồ quang dƣới lớp thuốc Manual Metal Arc Hàn hồ quang tay Metal Active Gas Hàn hồ quang điện cực nóng chảy môi trƣờng khí hoạt tính Metal Inert Gas Hàn hồ quang điện cực nóng chảy môi trƣờng khí trơ Tungsten Inert Gas Hàn điện cực không nóng chảy môi trƣờng khí trơ American Society for Hiệp hội kiểm định vật Testing and Materials liệu Mỹ United States of America Hợp chủng quốc Hoa Kỳ International Standards Tiêu chuẩn quốc tế Organization American National Viện nghiên cứu tiêu chuẩn Standards Institute quốc gia Mỹ American Iron and Steel Viện nghiên cứu sắt thép Institute Mỹ Hardness ockwell Độ cứng Rockwell Hardness Vicker Độ cứng Vicker GVHD: PGS.TS Nguyễn Thúc Hà Học viên: Trần Tiến Dũng Luận văn Thạc sỹ Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội PHẦN MỞ ĐẦU Sự phát triển kinh tế công nghiệp quốc gia thiếu đóng góp ngành khí, có lĩnh vực công nghệ hàn Công nghệ hàn đƣợc sử dụng rộng rãi ngành nhƣ: Công nghệ chế tạo máy, xây dựng, hàng không, dầu khí, đóng tàu, hóa chất…Đáp ứng theo phát triển công nghiệp hóa, đại hóa đất nƣớc Việc nghiên cứu, lựa chọn đem vào ứng dụng công nghệ hàn tiên tiến, nhƣ công nghệ hàn TIG, MIG, MAG, Laze, Plasma để tăng xuất, tăng chất lƣợng mối hàn giảm chi phí chế tạo việc làm cần thiết cấp bách Các công nghệ hàn tiên tiến khắc phục đƣợc hạn chế số công nghệ hàn truyền thống đáp ứng tốt với phát triển khoa học kỹ thuật 01 Nội dung nghiên cứu luận văn Luận văn tập trung nghiên cứu giải vấn đề sau: - Khảo sát công nghệ hàn Plasma bột (PTA) - Nghiên cứu ảnh hƣởng nguyên tố tới độ cứng lớp đắp - Phân tích lựa chọn loại bột hợp kim phù hợp để tạo lớp đắp kim loại có độ cứng cao ( đạt mức 58 ÷ 60 HRC ) - Nghiên cứu tiến hành thực nghiệm để xác định ảnh hƣởng nguyên tố bột hàn tới độ cứng lớp đắp 02 Phƣơng pháp nghiên cứu Trong luận văn tác giả sử dụng phƣơng pháp nghiên cứu lý thuyết kết hợp với thực nghiệm: - Nghiên cứu lý thuyết: Căn vào báo khoa học, công trình nghiên cứu nƣớc đƣợc đăng tạp chí khoa học uy tín để phân tích, tổng hợp lựa chọn thông tin, kiến thức cần thiết phục vụ vào nội dung nghiên cứu GVHD: PGS.TS Nguyễn Thúc Hà Học viên: Trần Tiến Dũng Luận văn Thạc sỹ Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội - Nghiên cứu thực nghiệm: Trên sở nghiên cứu lý thuyết tác giả lựa chon loại bột hàn, tiến hành thực nghiệm, đƣa kết sơ điều chỉnh cho kết cuối từ rút kết luận khoa học khả ứng dụng vào thực tiễn đề tài 03 Lý chọn đề tài Trên thực tế chi tiết máy làm việc điều kiện bị mài mòn bề mặt chịu va đập nhƣ bánh răng, xupap động máy thủy cần có độ cứng bề mặt cao Để giảm chi phí chế tạo, tiết kiệm vật liệu quý, thông thƣờng phần thân chi tiết máy đƣợc làm vật liệu đủ bền giá thành rẻ, phần trực tiếp tiếp xúc ƣu tiên làm vật liệu đảm bảo chịu đƣợc tốt điều kiện làm việc Việc thay chi tiết qua sử dụng chi tiết máy gặp nhiều khó khăn tốn nhiều chi phí Vì để phục hồi bề mặt hay chế tạo chi tiết máy giải pháp hàn đắp giải pháp mà nhiều công ty, nhà máy áp dụng Trong hàn đắp, hạn chế tham gia kim loại vào mối hàn yếu tố quan trọng làm tăng chất lƣợng mối hàn tiết kiệm vật liệu quý Có nhiều công nghệ hàn để tạo lớp đắp phục hồi bề mặt chi tiết nhƣ hàn hồ quang tay, hàn khí, hàn TIG, hàn MIG, hàn MAG, Plasma việc áp dụng công nghệ hàn tiên tiến để khắc phục hạn chế công nghệ hàn truyền thống việc làm cần thiết Công nghệ hàn Plasma bột (PTA) công nghệ tiên tiến giảm đáng kể kim loại tham gia vào mối hàn thực hàn đắp tốt bề mặt chi tiết.Vì tác giả nhận thấy việc: “Nghiên cứu áp dụng công nghệ hàn plasma bột (PTA) để tạo lớp đắp kim loại có độ cứng cao” làm sở cho việc triển khai vào thực tế sản xuất việc làm hợp lý cần thiết GVHD: PGS.TS Nguyễn Thúc Hà Học viên: Trần Tiến Dũng Luận văn Thạc sỹ Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội CHƢƠNG CÔNG NGHỆ HÀN PLASMA BỘT VÀ ỨNG DỤNG CỦA NÓ 1.1 Công nghệ hàn Plasma bột 1.1.1 Bản chất công nghệ hàn Plasma bột Công nghệ hàn plasma bột (Plasma Transferred Arc, PTA), có nguồn gốc xuất phát từ phƣơng pháp hàn hồ quang Pasma (Plasma Arc Welding , PAW) Trong hàn Plasma bột, dòng khí tạo hồ quang Plasma qua lỗ phun đầu mỏ hàn đƣợc ổn định mặt thể tích đƣợc làm mát nƣớc nén lại Đồng thời dòng khí đƣợc cách điện cách nhiệt bề mặt lỗ vòi phun Một phần khí qua hồ quang mồi, bị ion hóa chuyển thành dạng vật chất thứ dòng Plasma Nhƣ coi hàn Plasma nói chung Plasma bột nói riêng trình hàn có hồ quang nén bị kéo dài Hàn Plasma bột phát triển biến thể công nghệ hàn Plasma Hình 1.1 Cột hồ quang hàn PTA hồ quang hàn GTA[08] GVHD: PGS.TS Nguyễn Thúc Hà Học viên: Trần Tiến Dũng Luận văn Thạc sỹ Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Hình 3.14 Hình ảnh phân tích kiểm tra kim tƣơng vùng ảnh hƣởng nhiệt Hình 3.15 Hình ảnh soi kim tƣơng X 200- vùng ảnh hƣởng nhiệt GVHD: PGS.TS Nguyễn Thúc Hà 67 Học viên: Trần Tiến Dũng Luận văn Thạc sỹ Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Hình 3.16 Hình ảnh soi kim tƣơng X300-3 vùng ảnh hƣởng nhiệt Hình 3.17 Hình ảnh soi kim tƣơng X500-1tại vùng ảnh hƣởng nhiệt GVHD: PGS.TS Nguyễn Thúc Hà 68 Học viên: Trần Tiến Dũng Luận văn Thạc sỹ Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội - Kiểm tra kim tƣơng vùng mối hàn Tƣơng tự tác giả kiểm tra vùng kim loại mối hàn , thu đƣợc hình ảnh nhận thấy cấu trúc kim loại mối hàn nhận đƣợc dạng hợp kim bao gồm WC CrC Đó hòa tan Cacbon với Vonfram casbon với crom Khi Cacbon kết hợp vonfram Cr tạo nên hợp chất làm tăng đáng kể tính cứng hợp kim loại tạo cho kim loại có liên kết chắn Càng phóng to ta nhận thấy hạt kim loại mối hàn sếp mịn, không thấy dạng thô nhƣ kim loại vùng ảnh hƣởng nhiệt Hình 3.18 Hình ảnh phân tích soi kim tƣơng vùng mối hàn GVHD: PGS.TS Nguyễn Thúc Hà 69 Học viên: Trần Tiến Dũng Luận văn Thạc sỹ Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Hình 3.19 Hình ảnh soi kim tƣơng X500-1tại vùng mối Hình 3.20 Hình ảnh soi kim tƣơng X1000-1 vùng mối hàn GVHD: PGS.TS Nguyễn Thúc Hà 70 Học viên: Trần Tiến Dũng Luận văn Thạc sỹ Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội + Kiểm tra vùng ranh giới kim loại mối hàn kim loại Khi kiểm tra vùng ta thấy cấu trúc có phân biệt thay đổi rõ ràng Vùng kim loại mối hàn đắp kim loại đƣợc đƣợc phân định rõ ràng đƣờng phân giới Kích thƣớc đƣờng phân giới nhỏ tạo nên liên kết vững trắc kim loại mối hàn kim loại Tại vùng kim loại mối hàn tổ chức chủ yếu WC Crom.Cấu trúc dạng hạt mịn Còn vùng kim loại tổ chức chủ yếu Ferite Pearlite, cấu trúc vùng dạng thớ thô Hình 3.21 Hình ảnh phân tích soi kim tƣơng vùng danh giới GVHD: PGS.TS Nguyễn Thúc Hà 71 Học viên: Trần Tiến Dũng Luận văn Thạc sỹ Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Hình 3.22 Hình ảnh soi kim tương X200X2 vùng danh giới Hình 3.23 Hình ảnh soi kim tƣơng X500X2 vùng danh giới GVHD: PGS.TS Nguyễn Thúc Hà 72 Học viên: Trần Tiến Dũng Luận văn Thạc sỹ Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Hình 3.24 Hình ảnh soi kim tương X500X5 vùng danh giới Hình 3.25 Hình ảnh soi kim tƣơng X1000X3 vùng danh giới GVHD: PGS.TS Nguyễn Thúc Hà 73 Học viên: Trần Tiến Dũng Luận văn Thạc sỹ Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội * Nhƣ qua phân tích hình ảnh kiểm tra soi kim cƣơng vùng mẫu hàn tác giả rút kết luận: Khi hàn bột hàn DRMAT 505 PTA thiết bị hàn (DRWELD 3000/2 PTA hãng DURUM - Đức ) Thì tổ chức kim loại vùng ảnh hƣởng nhiệt kim loại ổn định so với kim loại chƣa hàn, tổ chức kim loại mối hàn hợp chất CrC WC có độ hạt mịn, tổ chức vùng danh giới chuyển biến hai vùng kim loại mối hàn đắp kim loại có đƣờng phân giới nhỏ tổ chức kim loại tổng hớp hai vùng 3.4.2 Kiểm tra độ cứng: - Để kiểm tra độ cứng mẫu hàn sau hàn tác giả tiến hành đo độ cứng máy: Hình 3.26 Hình ảnh đo độ cứng vị trí điểm mẫu - Sau đo liên tiếp điểm vùng quan trọng mối hàn là: vùng danh giới vùng kim loại mối hàn.Với kết nhận đƣợc nhƣ bảng tổng hợp GVHD: PGS.TS Nguyễn Thúc Hà 74 Học viên: Trần Tiến Dũng Luận văn Thạc sỹ Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Bảng 3.9 Bảng kết đo độ cứng mẫu DRMAT 505 PTA KẾT QUẢ ĐO ĐỘ CỨNG Điểm đo Khoảng cách Vị trí đo Thép C45 Danh giới KLMH (μm) HV0,1 HRC N3 500 158 N2 400 161 N1 300 160 D1 458 46 D2 560 53 H1 300 638 57,2 H2 400 632 56,9 H3 500 655 58 H4 600 655 58 - Với vùng danh giới điểm D1 đạt 46 HRC điểm D2 đạt 53 HRC Nhƣ kim loại vùng danh giới có chuyển biến độ cứng có độ cứng cao vật liệu C45 - Với vùng KLMH điểm H1 đạt 57,2 HRC Điểm H2 đạt 56,9HRC H3 đạt 58HRC H4 đạt 58HRC Nhƣ thấy rõ ràng phía kim loại đắp tăng độ cứng ổn định độ cứng cao đạt tới 58 HRC Để tìm thay đổi nguyên tố ảnh hƣởng tới độ cứng lớp đắp Tác giả tổng hợp tính cứng kim loại mối hàn đắp sử dụng loại bột hàn khác với thay đổi hàm lƣợng C, Cr có bột hàn Nhƣ sau nghiên cứu thực nghiệm hàn, kiểm tra sử lý phân tích tác giả kết luận ảnh hƣởng nguyện tố Crom, Cacbon, Vonfram bột hàn có ảnh hƣởng lớn tới cấu trúc tính cứng kim loại đắp GVHD: PGS.TS Nguyễn Thúc Hà 75 Học viên: Trần Tiến Dũng Luận văn Thạc sỹ Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Mặt khác hàn với bột hàn DRMAT 536 PTA hãng DURUM - Đức với hàm lƣợng C =1%, Si = 0,6%, Mn = 1%, Cr = 4,2%, M0 = 7%, V = 2%, W = 2% thu đƣợc kết đo độ cứng mẫu nhƣ bảng 3.10 KẾT QUẢ ĐO ĐỘ CỨNG Điểm đo Vị trí đo Thép C45 Danh giới KLMH Khoảng cách (μm) HV0,1 HRC N3 500 158 N2 400 161 N1 300 160 D1 458 45 D2 558 52 H1 300 628 56 H2 400 630 56,5 H3 500 650 57,7 H4 600 652 57,8 Bảng 3.10 Bảng kết đo độ cứng mẫu DRMAT 536 PTA Từ kết bảng 3.10 hàn với bột hợp kim DRMAT 536 PTA có hàm lƣợng Mo chủ yếu tăng khả bền nhiệt độ cứng Tại vùng danh giới đạt (45 ÷ 52 HRC) Vùng KLMH đạt từ (56,5 ÷ 57,8 HRC) Nhƣ hàn với hàm lƣợng bột chứa thành phần Crom, Mo Vonfram cao tăng khả liên kết , tăng tính cứng mối hàn đắp 3.5 Kết luận chƣơng Chƣơng tác giả tiến hành xây dựng đƣợc mục đích thực nghiệm lên kế hoạch thực nghiệm Tác giả tiến nghiên cứu, lựa chọn đƣợc: vật tƣ, thiết bị thực nghiệm phù hợp Khi thực hành thực nghiệm, tác giả hiểu biết sâu sắc GVHD: PGS.TS Nguyễn Thúc Hà 76 Học viên: Trần Tiến Dũng Luận văn Thạc sỹ Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội thiết bị công nghệ hàn Plasma bột, thiết bị độ cứng thiết bị soi kim tƣơng Phân tích kết số liệu thực nghiệm tác giả kết luận Khi hàn thuốc hàn DRMAT 505 PTA thiết bị hàn (DRWELD 3000/2 PTA hãng DURUM - Đức ) Thì tổ chức kim loại vùng ảnh hƣởng nhiệt kim loại ổn định so với kim loại chƣa hàn Tổ chức kim loại mối hàn hợp chất CrC WC có độ hạt mịn, có độ bền cứng đạt 58 HRC Tổ chức vùng danh giới chuyển biến hai vùng kim loại mối hàn đắp có độ bền cao đạt 53HRC Và để phục hồi chi tiết máy hay chế tạo chi tiết máy thép C45 giải pháp sử dụng công nghệ hàn PTA với bột hợp kim (DURMAT 505 PTA) hãng DURUM – Đức giải pháp hợp lý GVHD: PGS.TS Nguyễn Thúc Hà 77 Học viên: Trần Tiến Dũng Luận văn Thạc sỹ Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội CHƢƠNG 4: NHỮNG KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 4.1 Kết luận : Tác giả nghiên cứu dựa vốn kiến thức, hiểu biết tài liệu khoa học thu thập đƣợc từ nƣớc giới, từ doanh nghiệp để chế tạo đƣợc lớp đắp phục hồi bề mặt làm việc chi tiết thép C45 - Dựa nghiên cứu nhƣ tác giả lựa chọn đƣợc phƣơng pháp, trang thiết bị vật liệu nhƣ đồ gá hàn Ngoài tác giả nghiên cứu, phân tích lựa chọn đƣợc loại vật liệu hàn (bột hàn khí hàn) - Tiến hành nghiên cứu ảnh hƣởng nguyên tố có bột hàn tới độ cứng lớp hàn đắp tác giả kết luận nguyện tố có bột hàn đắp có ảnh hƣởng lớn tới độ bền cứng lớp đắp đặc biệt ảnh hƣởng hàm lƣợng % nguyên tố nhƣ nguyên tố C Cr Khi hàm lƣợng C Cr có bột hàn tăng tính bền cứng kim loại mối hàn đắp tăng theo - Tác giả tiến hành xây dựng đƣợc mục đích thực nghiệm lên kế hoạch thực nghiệm Tác giả tiến nghiên cứu, lựa chọn đƣợc: vật tƣ, thiết bị thực nghiệm phù hợp Phân tích, lựa chọn bƣớc, nguyên công để xây dựng nên quy trình công nghệ chế tạo phục chi tiết công nghệ hàn đắp PTA Khi thực hành thực nghiệm, tác giả hiểu biết sâu sắc thiết bị công nghệ hàn Plasma bột, thiết bị độ cứng thiết bị soi kim tƣơng Phân tích kết số liệu thực nghiệm tác giả kết luận Khi hàn thuốc hàn DRMAT 505 PTA thiết bị hàn (DRWELD 3000/2 PTA hãng DURUM - Đức ) Thì tổ chức kim loại vùng ảnh hƣởng nhiệt kim loại ổn định so với kim loại chƣa hàn Tổ chức kim loại mối hàn hợp chất CrC WC có độ hạt mịn, có độ bền cứng đạt 58 HRC Tổ chức vùng danh giới chuyển biến hai vùng kim loại mối hàn đắp có độ bền cao đạt 53HRC Và để phục hồi chi tiết máy hay chế tạo chi tiết máy thép C45 giải pháp sử dụng công nghệ hàn PTA với bột hợp kim(DURMAT 505 PTA) hãng GVHD: PGS.TS Nguyễn Thúc Hà 78 Học viên: Trần Tiến Dũng Luận văn Thạc sỹ Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội DURUM – Đức giải pháp hợp lý - Kết đạt đƣợc luận văn có tính mới, ý nghĩa khoa học khả ứng dụng thực tế cao 4.2 Kiến nghị: - Tác giả mong muốn hi vọng luận văn tiếp tục đƣợc đầu tƣ, nghiên cứu hỗ trợ để chở thành đề tài hoàn chỉnh đƣa đƣợc sản phẩm phục vụ cho ngành công nghiệp nƣớc nhà Từ giảm đƣợc chi phí nhập khẩu, giúp doanh nghiệp chủ động trình sản xuất - Do thời gian nhƣ điều kiện khách quan nên luận văn dừng lại mức độ thử nghiệm, chƣa có điều kiện để đo tuổi thọ lớp đắp, độ mài mòn để đánh giá mức độ chất lƣợng nhƣ khả làm việc cần tiếp tục đầu tƣ nghiên cứu - Thông qua lời kết tác giả mong muốn tiếp tục nhận đƣợc nhiều hỗ trợ từ chuyên gia hàn đắp phục hồi để hoàn thiện kết nghiên cứu Đồng thời tác giả hi vọng công trình đƣợc tiếp tục nghiên cứu bậc học cao tác giả GVHD: PGS.TS Nguyễn Thúc Hà 79 Học viên: Trần Tiến Dũng Luận văn Thạc sỹ Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội TÀI LIỆU THAM KHẢO I TÀI LIỆU TIẾNG VIỆT [01] Ngô Lê Thông (2010), Công nghệ hàn điện nóng chảy tập & 2, NXB Khoa học kỹ thuật, Hà Nội [02] Vũ Huy Lân (2012), Bài giảng công nghệ hàn đắp phục hồi, Bộ môn Hàn & CN Kim loại – ĐH Bách Khoa Hà Nội, Hà Nội [03] Bùi Văn Hạnh (2010), Tính toán chế độ hàn plasma liên kết giáp mối vát mép phía từ hợp kim nhôm, Tạp chí khí Việt Nam, số 5/2010 [04] Trần Văn Địch (2005), Sổ tay tra mác thép Thế giới, Nhà xuất Khoa học kỹ thuật, Hà Nội [05] Nguyễn Văn Anh(2014) Đề tài thạc sỹ nghiên cứu đề tài phục hồi bề mặt làm việc xupap công nghệ hàn Plasma bột [06].Vũ Huy Lân, Bùi Văn Hạnh (2012): Chuyên đề: Quy hoạch xử lý số liệu thực nghiệm ứng dụng kỹ thuật hàn: [07] Vũ huy Lân, Bùi Văn Hạnh, Giáo trình Vật liệu hàn, NXB Bách Khoa Hà Nội, 2010 [08] Ngô Hữu Mạnh, Bùi Văn Hạnh, Nguyễn Thúc Hà Nghiên cứu chuyển động đối lƣu dòng kim loại lỏng trng vũng hàn hàn plasma bột Tạp chí Có khí VN, số năm 2014 II TÀI LIỆU TIẾNG ANH [09] Marko Keranen (2010), Effect of welding parameters of Plasma transferred arc welding method on abrasive wear resistance of 12V tool steel deposit, Aalto University, Department of Engineering Design and Production publisher, Germany [10] Emsley, John (2001) “Chromium” Nature's Building Blocks: An A-Z Guide to the Elements Oxford, England, UK: Oxford University Press GVHD: PGS.TS Nguyễn Thúc Hà 80 Học viên: Trần Tiến Dũng Luận văn Thạc sỹ Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội [11] Grossklaus, Warren D, Elevated – Temperature, Plasma transferred arc welding of Nickel – base Superalloy Articles Cincinati, OH: General Electric Company, July 4, United states [12 ISOTEC Bewegungstechnik GmbH, PTA – welding system, Catalog [13] J.C Metcalfe M.B.C Quigley (1975), Heat Transfer in Plasma-Arc Welding, [14] Böhler welding group (2009) Böhler welding cunsumable, Bohler welding group, Germany [15] Castolineutectic (2006) Technical data references, European product catalogue of Castolin, Switzerland [16] Q Wang and X Li (2010) Effects of Nb, V, and W on microstructure and Abrasion Resistance of Fe-Cr-C Hardfacing Alloys, WELDING JOURNAL, JULY 2010, Vol 89, pp 33-39 [17] Y.F Liu, Z.Y Xia, J.M Han, G.L Zhang, S.Z Yang (2006) Microstructure and wear behavior of (Cr,Fe)7C3 reinforced composite coating produced by plasma transferred arc weld-surfacing process, Surface & Coatings Technology, Vol 201, pp 863–867 [18] Z Huang, Q Hou, P Wang (2008) Microstructure and properties of Cr3C2-modified nickel-based alloy coating deposited by plasma transferred arc process, Surface & Coatings Technology, Vol 202, pp 2993–2999 [19] Katsich C, Zikin A, Badisch E (2012) Wear protection of highly loaded components: Advances of plasma transferred arc welding as hardfacing technology, 8th International DAAAM Baltic Conference Industrial Engineering, 19-21 April 2012, Tallinn, Estonia III Nguồn internet [20] http://www.durumusa.com/plasma-transferred-arc-equipment-services.html [21] http://www.hthtruongphat.vn/index GVHD: PGS.TS Nguyễn Thúc Hà 81 Học viên: Trần Tiến Dũng ... giảm đáng kể kim loại tham gia vào mối hàn thực hàn đắp tốt bề mặt chi tiết.Vì tác giả nhận thấy việc: Nghiên cứu áp dụng công nghệ hàn plasma bột (PTA) để tạo lớp đắp kim loại có độ cứng cao”... Nội CHƢƠNG CÔNG NGHỆ HÀN PLASMA BỘT VÀ ỨNG DỤNG CỦA NÓ 1.1 Công nghệ hàn Plasma bột 1.1.1 Bản chất công nghệ hàn Plasma bột Công nghệ hàn plasma bột (Plasma Transferred Arc, PTA), có nguồn gốc... hợp kim phù hợp để tạo lớp đắp kim loại có độ cứng cao ( đạt mức 58 ÷ 60 HRC ) - Nghiên cứu tiến hành thực nghiệm để xác định ảnh hƣởng nguyên tố bột hàn tới độ cứng lớp đắp 02 Phƣơng pháp nghiên