1. Lý do chọn đề tài: Hàn tự động dưới lớp thuốc là một trong các phương pháp hàn tiên tiến, được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực sản xuất cơ khí, cho năng suất cao, chất lượng mối hàn đảm bảo tốt các yêu cầu kỹ thuật, điều kiện môi trường tốt hơn đa số các phương pháp hàn khác, giá thành phù hợp. Thuốc hàn nói chung và thuốc hàn thiêu kết nói riêng được sử dụng trong hàn tự động dưới lớp thuốc và hàn điện xỉ. Việc sử dụng vật liệu là thuốc hàn thiêu kết có nhiều ưu điểm nổi trội về nhiều mặt so với các loại thuốc hàn khác. Do đó vấn đề nghiên cứu, sản xuất và sử dụng thuốc hàn thiêu kết là xu hướng để chế tạo các công trình và kết cấu hàn chất lượng cao. Hiện nay trên thế giới đã nghiên cứu sâu và sản xuất nhiều loại thuốc hàn thiêu kết, còn ở Việt Nam nhu cầu lớn, nhưng việc nghiên cứu còn chưa sâu, kết quả đạt được còn khiêm tốn, nên chưa áp dụng để sản xuất công nghiệp, phải nhập khẩu với giá thành cao và bị động... Đây là nguyên nhân làm cho giá thành các công trình chế tạo bằng hàn trong nước bị đẩy lên cao, làm giảm tính cạnh tranh, đồng thời cũng mất đi một nguồn ngoại tệ khá lớn. Trong khi đó, nguồn nguyên vật liệu để sản xuất thuốc hàn thiêu kết ở trong nước rất lớn và phong phú. Do đó, mục tiêu của đề tài là nghiên cứu và tối ưu hóa được thành phần thuốc hàn thiêu kết hệ bazơ trung bình trên cơ sở sử dụng tối đa nguồn nguyên liệu trong nước, sản xuất và ứng dụng vào thực tiễn đáp ứng nhu cầu sản xuất và xuất khẩu. 2. Mục đích của luận án: - Nghiên cứu, xác định thành phần tối ưu mẻ liệu thuốc hàn thiêu kết hệ bazơ trung bình để hàn các kết cấu thép từ thép cacbon thấp. 3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của luận án: - Đối tượng nghiên cứu: Thành phần thuốc hàn thiêu kết hệ bazơ trung bình. Ứng dụng để nghiên cứu thành phần mẻ liệu thuốc hàn ký hiệu F7A4–BK kết hợp với dây hàn EM12K tạo thành bộ thuốc hàn và dây hàn F7A4–BK–EM12K để hàn các kết cấu từ thép cacbon thấp. - Phạm vi nghiên cứu: Hàn các kết cấu thép cacbon thấp. 4. Phương pháp nghiên cứu: - Phương pháp lý thuyết kết hợp với thực nghiệm: + Tổng hợp các cơ sở lý thuyết về nghiên cứu thuốc hàn thiêu kết. + Thí nghiệm thăm dò, sàng lọc và nghiên cứu thực nghiệm. - Ứng dụng quy hoạch thực nghiệm: + Ứng dụng quy hoạch thực nghiệm xây dựng các phương trình toán học biểu diễn mối quan hệ ảnh hưởng của các chất trong thành phần thuốc hàn thiêu kết đến các chỉ tiêu công nghệ hàn, thành phần hóa học kim loại mối hàn,... làm cơ sở cho việc tối ưu hóa thành phần thuốc hàn. + Giải bài toán tối ưu xác định thành phần thuốc hàn thiêu kết hệ bazơ trung bình đảm bảo các chỉ tiêu theo yêu cầu. 5. Ý nghĩa khoa học và tính thực tiễn của luận án: - Ý nghĩa khoa học của luận án: + Luận án đã bổ sung thêm phương pháp nghiên cứu lựa chọn thành phần thuốc hàn SAW và các số liệu mới làm cơ sở để xây dựng các mẻ liệu thuốc hàn thiêu kết hệ bazơ trung bình. + Xây dựng được các quy luật ảnh hưởng của các thành phần chủ yếu của thuốc hàn F7A4-BK đến các chỉ tiêu công nghệ hàn của thuốc hàn, thành phần hóa học kim loại mối hàn, hàm lượng hiđrô trong mối hàn và VAHN. + Đề xuất được sơ đồ nghiên cứu và các bước tối ưu hóa thành phần mẻ liệu thuốc hàn. - Ý nghĩa thực tiễn của luận án: + Các kết quả nghiên cứu có thể được triển khai sản xuất các sản phẩm thuốc hàn thiêu kết hệ bazơ trung bình ở trong nước, mang lại hiệu quả kinh tế và xã hội cao. + Tính độc đáo của luận án thể hiện ở chỗ đây là mác thuốc hàn thiêu kết chất lượng cao đầu tiên ở Việt Nam do người Việt Nam tự nghiên cứu và sản xuất bằng nguồn nguyên vật liệu chủ yếu từ trong nước.
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI Phạm Thanh Lưu NGHIÊN CỨU VÀ TỐI ƯU HÓA THÀNH PHẦN THUỐC HÀN THIÊU KẾT HỆ BAZƠ TRUNG BÌNH LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT CƠ KHÍ Hà Nội - 2019 MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN LỜI CẢM ƠN DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC BẢNG DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH VÀ ĐỒ THỊ MỞ ĐẦU 11 CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ NGHIÊN CỨU THUỐC HÀN THIÊU KẾT 14 1.1 Hàn hồ quang tự động lớp thuốc 14 1.1.1 Sơ đồ nguyên lý hàn hồ quang tự động lớp thuốc 14 1.1.2 Vai trò cơng dụng thuốc hàn 15 1.1.3 Phân loại thuốc hàn 17 1.1.4 Ký hiệu thuốc hàn dây hàn 22 1.2 Tình hình nghiên cứu sản xuất thuốc hàn 24 1.2.1 Tình hình nghiên cứu sản xuất thuốc hàn nước 24 1.2.2 Tình hình nghiên cứu sản xuất thuốc hàn nước 27 CHƯƠNG QUY TRÌNH CƠNG NGHỆ SẢN XUẤT THUỐC HÀN THIÊU KẾT VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 32 2.1 Quy trình cơng nghệ sản xuất thuốc hàn thiêu kết 32 2.1.1 Sơ đồ quy trình cơng nghệ 32 2.1.2 Các cơng đoạn chủ yếu quy trình cơng nghệ 33 2.2 Cơ sở lý thuyết phương pháp nghiên cứu 40 2.2.1 Ứng dụng quy hoạch thực nghiệm để nghiên cứu 40 2.2.2 Nghiên cứu xác định thành phần đơn thuốc hàn 46 2.2.3 Nghiên cứu tính cơng nghệ hàn 49 2.2.4 Nghiên cứu dịch chuyển Mn Si vào kim loại mối hàn 56 2.2.5 Nghiên cứu hàm lượng hiđrô kim loại mối hàn 64 2.2.6 Kiểm tra tiêu kinh tế - kỹ thuật thuốc hàn với thành phần tối ưu 72 CHƯƠNG NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM 79 3.1 Nghiên cứu nhóm chất tính công nghệ hàn 79 3.1.1 Lập kế hoạch thực nghiệm tiến hành thí nghiệm 79 3.1.2 Xử lý số liệu thí nghiệm 81 3.1.3 Biểu diễn đường đặc trưng 81 3.2 Nghiên cứu nhóm chất khử hợp kim hóa kim loại mối hàn 85 3.2.1 Lập kế hoạch thực nghiệm tiến hành thí nghiệm 85 3.2.2 Xử lý số liệu thí nghiệm 86 3.2.3 Biểu diễn đường đặc trưng 87 3.3 Nghiên cứu yếu tố ảnh hưởng đến hàm lượng hiđrô 91 3.3.1 Lập kế hoạch thực nghiệm tiến hành thí nghiệm 91 3.3.2 Xử lý số liệu thí nghiệm 93 3.3.3 Biểu diễn đường đặc trưng 94 3.4 Quy trình cơng nghệ chế tạo thuốc hàn F7A4-BK 98 3.4.1 Lập quy trình cơng nghệ chế tạo thuốc hàn F7A4-BK 98 3.4.2 Giới thiệu thuốc hàn F7A4-BK 100 CHƯƠNG XÁC ĐỊNH THÀNH PHẦN TỐI ƯU MẺ LIỆU THUỐC HÀN THIÊU KẾT HỆ BAZƠ TRUNG BÌNH 103 4.1 Xác định thành phần mẻ liệu thuốc hàn F7A4 –BK 103 4.1.1 Xác định tỷ lệ chất tạo xỉ đảm bảo tính cơng nghệ hàn cho thuốc hàn F7A4–BK 103 4.1.2 Xác định hàm lượng ferô hợp kim cho thuốc hàn F7A4–BK 105 4.1.3 Xác định hàm lượng huỳnh thạch thông số chế độ thiêu kết cho thuốc hàn F7A4–BK 107 4.2 Kiểm tra thành phần hóa học tiêu tính kim loại mối hàn 110 4.2.1 Kiểm tra thành phần hóa học kim loại mối hàn 110 4.2.2 Kiểm tra tiêu tính kim loại mối hàn 110 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 113 TÀI LIỆU THAM KHẢO 115 DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ CỦA LUẬN ÁN 122 PHỤ LỤC DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT AC AWS Alternating Curent American Welding Society ASTM ASME DC American Society for Testing of Materials American Society of Machine Engineers Direct Current DCEN, DC DCEP, DC + Direct Current Electrode Negative Direct Current Electrode Positive DT EN Destructive Testing European Standards HAZ IIW ISO JIS Heat affected zone International Institute Welding International Standard Organization Japanese Industrial Standards KLCB NDT Kim loại Nondestructive Testing PWHT SAW Post Weld Heat Treatment Submerged Arc Welding SMAW TCVN VAHN WPS WPQR ak σch Shielded Metal Arc Welding Tiêu chuẩn Việt Nam Vùng ảnh hưởng nhiệt Welding Procedure Specification Welding Procedure Qualiffication Recode Độ dai va đập Giới hạn chảy σk δ Ψmh (Dmh) Ψn R [R] H2 Độ bền kéo Độ dãn dài tương đối Hệ số hình dạng mối hàn Hệ số ngấu mối hàn Hệ số tương quan mơ hình Hệ số tương quan cho phép Hiđrô DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1 So sánh đặc điểm thuốc hàn thiêu kết thuốc hàn nung chảy 20 Bảng 1.2 Phân loại ký hiệu thuốc hàn theo thành phần hóa học 21 Bảng 1.3 Công thử độ dai va đập kim loại mối hàn 23 Bảng 1.4 Yêu cầu tính kim loại mối hàn theo AWS A5.17 – 80 23 Bảng 1.5 Thành phần hóa học chủ yếu dây hàn tự động lớp thuốc theo AWS A5.17 – 80 23 Bảng 1.6 Quy cách bao gói dây hàn tự động lớp thuốc bảo vệ 24 Bảng 1.7 Một số mác thuốc hàn thiêu kết tiêu biểu hệ số bazơ theo tiêu chuẩn Viện hàn quốc tế (IIW) ESAB 29 Bảng 1.8 Thành phần hóa học chủ yếu xỉ hàn sử dụng thuốc hàn ESAB 29 Bảng 2.1 Nguyên liệu chuẩn bị sản xuất thuốc hàn thiêu kết 34 Bảng 2.2 Các tiêu kỹ thuật chủ yếu cho nguyên liệu đầu vào 35 Bảng 2.3 Tỷ lệ chất mẻ liệu qui đổi 37 Bảng 2.4 Các tiêu tính kim loại mối hàn với cặp thuốc hàn – dây hàn theo tiêu chuẩn AWS A5.17-80 48 Bảng 2.5 Các tiêu thành phần hóa học kim loại mối hàn với cặp thuốc hàn– dây hàn nghiên cứu theo tiêu chuẩn AWS A5.17-80 49 Bảng 2.6 Các nhóm chất chủ yếu xỉ hàn F7A4-BK 53 Bảng 2.7 Thành phần hoá học thép mác SM400B, (%) 53 Bảng 2.8 Thành phần hoá học dây hàn EM12K, (%) 54 Bảng 2.9 Các tiêu tính dây hàn 54 Bảng 2.10 Bảng đặc tính kỹ thuật nguồn hàn xe hàn 54 Bảng 2.11 Các thông số chế độ hàn thí nghiệm 55 Bảng 2.12 Thành phần sơ mẻ liệu thuốc hàn F7A4-BK 60 Bảng 2.13 Giá trị khoảng biến thiên yếu tố đầu vào 63 Bảng 2.14 Các kích thước mẫu hàn đánh giá tiêu tính 73 Bảng 2.15 Kích thước mẫu thử độ bền kéo theo tiêu chuẩn AWS B4.0 75 Bảng 2.16 Kích thước mẫu thử độ bền kéo theo tiêu chuẩn TCVN 3909:2000 75 Bảng 3.1 Các mức giá trị biến đầu vào 79 Bảng 3.2 Kế hoạch thực nghiệm kết thí nghiệm tính cơng nghệ hàn thuốc hàn F7A–BK với dây hàn EM12K 80 Bảng 3.3 Giá trị khoảng biến thiên yếu tố 85 Bảng 3.4 Kế hoạch số liệu thực nghiệm thành phần hóa học kim loại mối hàn dùng thuốc hàn F7A4-BK 85 Bảng 3.5 Các thông số hàm lượng Mn 86 Bảng 3.6 Các thông số hàm lượng Si 87 Bảng 3.7 Giá trị khoảng biến thiên yếu tố 92 Bảng 3.8 Kết thí nghiệm đo hàm lượng hiđrơ mối hàn 92 Bảng 3.9 Các thông số hàm lượng hiđrô 93 Bảng 3.10 Quy trình công nghệ chế tạo thuốc hàn F7A4-BK 99 Bảng 3.11 Bảng hướng dẫn sử dụng thuốc hàn F7A4-BK 100 Bảng 4.1 Các số liệu biến đầu vào giới hạn hàm mục tiêu 104 Bảng 4.2 Các giá trị điều kiện hàm mục tiêu 104 Bảng 4.3 Giá trị biến số đầu vào tiêu tính cơng nghệ hàn 105 Bảng 4.4 Hàm lượng chất tạo xỉ chủ yếu thơng số đặc tính cơng nghệ hàn 105 Bảng 4.5 Hàm lượng Fe-Mn, Fe-Si đưa vào mẻ liệu thuốc hàn F7A4-BK dự kiến thành phần hóa học tính tốn kim loại mối hàn 105 Bảng 4.6 Các số liệu biến đầu vào giới hạn hàm mục tiêu 106 Bảng 4.7 Hàm lượng Fe – Mn, Fe – Si đưa vào mẻ liệu thuốc hàn F7A4-BK dự kiến thành phần hóa học tính toán kim loại mối hàn 107 Bảng 4.8 Các số liệu biến đầu vào giới hạn hàm mục tiêu 108 Bảng 4.9 Hàm lượng huỳnh thạch đưa vào mẻ liệu thuốc hàn chế độ sấy thiêu kết hàm lượng hiđrô H4 109 Bảng 4.10 Hàm lượng huỳnh thạch đưa vào mẻ liệu thuốc hàn chế độ sấy thiêu kết hàm lượng hiđrô thử nghiệm kiểm tra 109 Bảng 4.11 Thành phần mẻ liệu thuốc hàn F7A4-BK 109 Bảng 4.12 Thành phần hoá học kim loại mối hàn dùng thuốc hàn F7A4-BK với dây hàn EM12K 110 Bảng 4.13 Kết kiểm tra tính mối hàn thuốc hàn F7A4-BK với dây hàn EM12K 111 Bảng 4.14 Kết kiểm tra độ dai va đập mối hàn thuốc hàn F7A4-BK với dây hàn EM12K 112 DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH VÀ ĐỒ THỊ Hình 1.1 Sơ đồ nguyên lý hàn hồ quang tự động lớp thuốc 14 Hình 1.2 Thiết bị hàn hồ quang tự động lớp thuốc 15 Hình 1.3 Các dạng thuốc hàn 16 Hình 1.4 Thuốc hàn nung chảy 18 Hình 1.5 Thuốc hàn gốm 18 Hình 1.6 Thuốc hàn thiêu kết 19 Hình 1.7 Thuốc hàn thiêu kết số hãng 19 Hình 1.8 Hàn hồ quang tự động lớp thuốc bảo vệ 27 Hình 2.1 Sơ đồ quy trình cơng nghệ sản xuất thuốc hàn thiêu kết 33 Hình 2.2 Các bước phối liệu đơn thuốc hàn 38 Hình 2.3 Mơ hình nghiên cứu thành phần thuốc hàn thiêu kết 41 Hình 2.4 Sơ đồ thuật tốn tối ưu hóa thành phần thuốc hàn thiêu kết 42 Hình 2.5 Sơ đồ nghiên cứu tổng quát thuốc hàn 47 Hình 2.6 Sơ đồ nghiên cứu ảnh hưởng thành phần mẻ liệu đến tính cơng nghệ hàn 49 Hình 2.7 Ảnh hưởng số hợp chất đến tính ổn định hồ quang 51 Hình 2.8 Dây hàn tự động EM12K 53 Hình 2.9 Máy hàn tự động Dosun DZ1000 54 Hình 2.10 Mẫu phơi hàn xác định chiều dài hồ quang tới hạn 55 Hình 2.11 Cách xác định đo chiều dài hồ quang tới hạn 55 Hình 2.12 Thước cặp 56 Hình 2.13 Sơ đồ nghiên cứu thành phần hóa học kim loại mối hàn 56 Hình 2.14 Ảnh hưởng hàm lượng ôxit mangan thuốc hàn đến hàm lượng gia tăng S kim loại mối hàn 58 Hình 2.15 Hàm lượng S kim loại mối hàn phụ thuộc vào tính bazơ thuốc hàn 58 Hình 2.16 Hàm lượng P kim loại mối hàn phụ thuộc vào tính bazơ thuốc hàn 59 Hình 2.17 Kích thước mẫu thử phân tích thành phần hóa học kim loại mối hàn 61 Hình 2.18 Hàn mẫu thử phân tích thành phần hóa học kim loại mối hàn 61 Hình 2.19 Máy phân tích quang phổ 62 Hình 2.20 Sơ đồ nghiên cứu hàm lượng hiđrô kim loại mối hàn 64 Hình 2.21 Hàm lượng hiđrơ kim loại mối hàn phụ thuộc vào hàm lượng thuốc hàn 66 Hình 2.22 Phân bố hiđrô thép 67 Hình 2.23 Các trường hợp nứt kim loại mối hàn 67 Hình 2.24 Sơ đồ kết cấu gá kẹp mẫu hàn 70 Hình 2.25 Hình dạng kích thước mẫu hàn 71 Hình 2.26 Mẫu hàn thử nghiệm 71 Hình 2.27 Mẫu thử đặt bình gom khí hiđrơ ngâm cốc chứa glyxerin 71 Hình 2.28 Mẫu thử hiđrô máy điều nhiệt 72 Hình 2.29 Các kích thước mẫu hàn để chuẩn bị mẫu thử tính 73 Hình 2.30 Vị trí lấy mẫu thử độ bền kéo độ dai va đập 74 Hình 2.31 Mẫu thử kéo kim loại mối hàn 74 Hình 2.32 Cắt mẫu thử độ bền kéo độ dãn dài 75 Hình 2.33 Hình dạng kích thước mẫu thử độ bền kéo độ dãn dài tương đối 75 Hình 2.34 Máy kéo nén H011- Matest- Italia 76 Hình 2.35 Hình dạng kích thước mẫu chuẩn thử dai va đập theo tiêu chuẩn AWS B4.0 77 Hình 2.36 Mẫu chuẩn đầy đủ thử dai va đập theo tiêu chuẩn AWS (có dung sai) 77 Hình 2.37 Máy thử va đập vị trí búa đập 77 Hình 3.1 Các dạng khuyết tật bề mặt mối hàn 80 Hình 3.2 Sự phụ thuộc Lhq vào hàm lượng MgO 82 Hình 3.3 Sự phụ thuộc Lhq vào hàm lượng Al2O3 82 Hình 3.4 Sự phụ thuộc Lhq vào hàm lượng CaF2 82 Hình 3.5 Sự phụ thuộc Lhq vào hàm lượng TiO2 83 Hình 3.6 Sự phụ thuộc Lhq vào % MgO, Al2O3, CaF2, với TiO2= 17% 83 Hình 3.7 Sự phụ thuộc Lhq vào % MgO, CaF2, TiO2 với Al2O3= 20% 83 Hình 3.8 Sự phụ thuộc Lhq vào % MgO, Al2O3, TiO2 với CaF2= 15% 84 Hình 3.9 Sự phụ thuộc Lhq vào % Al2O3, CaF2, TiO2 với MgO = 25% 84 Hình 3.10 Sự phụ thuộc hàm lượng Mn kim loại mối hàn vào hàm lượng Fe – Mn thuốc hàn 88 Hình 3.11 Sự phụ thuộc hàm lượng Mn kim loại mối hàn vào hàm lượng Fe – Si thuốc hàn 88 Hình 3.12 Sự phụ thuộc hàm lượng Mn kim loại mối hàn vào %Fe-Mn %Fe-Si thuốc hàn 89 Hình 3.13 Sự phụ thuộc hàm lượng Si kim loại mối hàn vào % Fe-Si thuốc hàn 89 Hình 3.14 Sự phụ thuộc hàm lượng Si kim loại mối hàn vào % Fe-Mn thuốc hàn 90 Hình 3.15 Sự phụ thuộc hàm lượng Si kim loại mối hàn vào %Fe-Mn %Fe – Si thuốc hàn 90 Hình 3.16 Hàm lượng hiđrơ (ml/100g kim loại đắp) mối hàn phụ thuộc vào %CaF2 với Ts=700°C t=90ph 94 Hình 3.17 Hàm lượng hiđrơ (ml/100g kim loại đắp) phụ thuộc vào Ts (phút) với CaF2 = 15% t = 90 ph 95 Hình 3.18 Hàm lượng hiđrơ (ml/100g kim loại đắp) phụ thuộc vào t (phút) với CaF2 = 15% vàTs = 7000C 95 Hình 3.19 Sự phụ thuộc hàm lượng hiđrô vào lượng CaF2 (%) thuốc hàn nhiệt độ sấy thiêu kết thuốc hàn với t = 90ph 96 Hình 3.20 Hàm lượng hiđrơ phụ thuộc vào hàm lượng CaF2 ts với Ts = 700°C 96 Hình 3.21 Hàm lượng hiđrơ phụ thuộc vào Ts ts với CaF2 =15% 96 Hình 3.22 Giản đồ đẳng mức hàm lượng hiđrô mối hàn phụ thuộc vào hàm lượng huỳnh thạch CaF2 nhiệt độ sấy thiêu kết, ts = 90 phút 97 Hình 3.23 Giản đồ đẳng mức hàm lượng hiđrô mối hàn phụ thuộc vào hàm lượng huỳnh thạch CaF2 thời gian sấy thiêu kết 97 Hình 3.24 Giản đồ đẳng mức hàm lượng hiđrơ mối hàn phụ thuộc vào hàm lượng huỳnh thạch CaF2 thời gian sấy thiêu kết 97 Hình 3.25 Giản đồ đẳng mức hàm lượng hiđrô mối hàn phụ thuộc vào hàm lượng huỳnh thạch CaF2 thời gian sấy thiêu kết 98 Hình 4.1 Xỉ hàn tự bong sau hàn 109 Hình 4.2 Chất lượng bề mặt mối hàn hàn thuốc hàn với thành phần tối ưu 110 Hình 4.3 Mẫu hàn xong chuẩn bị gia công mẫu thử tính kim loại mối hàn 111 Hình 4.4 Mẫu sau thử kéo kim loại mối hàn 111 Hình 4.5 Các mẫu sau thử độ dai va đập kim loại mối hàn 111 10 MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài: Hàn tự động lớp thuốc phương pháp hàn tiên tiến, ứng dụng nhiều lĩnh vực sản xuất khí, cho suất cao, chất lượng mối hàn đảm bảo tốt yêu cầu kỹ thuật, điều kiện môi trường tốt đa số phương pháp hàn khác, giá thành phù hợp Thuốc hàn nói chung thuốc hàn thiêu kết nói riêng sử dụng hàn tự động lớp thuốc hàn điện xỉ Việc sử dụng vật liệu thuốc hàn thiêu kết có nhiều ưu điểm trội nhiều mặt so với loại thuốc hàn khác Do vấn đề nghiên cứu, sản xuất sử dụng thuốc hàn thiêu kết xu hướng để chế tạo cơng trình kết cấu hàn chất lượng cao Hiện giới nghiên cứu sâu sản xuất nhiều loại thuốc hàn thiêu kết, Việt Nam nhu cầu lớn, việc nghiên cứu chưa sâu, kết đạt khiêm tốn, nên chưa áp dụng để sản xuất công nghiệp, phải nhập với giá thành cao bị động Đây nguyên nhân làm cho giá thành cơng trình chế tạo hàn nước bị đẩy lên cao, làm giảm tính cạnh tranh, đồng thời nguồn ngoại tệ lớn Trong đó, nguồn nguyên vật liệu để sản xuất thuốc hàn thiêu kết nước lớn phong phú Do đó, mục tiêu đề tài nghiên cứu tối ưu hóa thành phần thuốc hàn thiêu kết hệ bazơ trung bình sở sử dụng tối đa nguồn nguyên liệu nước, sản xuất ứng dụng vào thực tiễn đáp ứng nhu cầu sản xuất xuất Mục đích luận án: - Nghiên cứu, xác định thành phần tối ưu mẻ liệu thuốc hàn thiêu kết hệ bazơ trung bình để hàn kết cấu thép từ thép cacbon thấp Đối tượng phạm vi nghiên cứu luận án: - Đối tượng nghiên cứu: Thành phần thuốc hàn thiêu kết hệ bazơ trung bình Ứng dụng để nghiên cứu thành phần mẻ liệu thuốc hàn ký hiệu F7A4–BK kết hợp với dây hàn EM12K tạo thành thuốc hàn dây hàn F7A4–BK–EM12K để hàn kết cấu từ thép cacbon thấp - Phạm vi nghiên cứu: Hàn kết cấu thép cacbon thấp Phương pháp nghiên cứu: - Phương pháp lý thuyết kết hợp với thực nghiệm: + Tổng hợp sở lý thuyết nghiên cứu thuốc hàn thiêu kết + Thí nghiệm thăm dò, sàng lọc nghiên cứu thực nghiệm - Ứng dụng quy hoạch thực nghiệm: + Ứng dụng quy hoạch thực nghiệm xây dựng phương trình tốn học 11 PHỤ LỤC BẢN HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG THUỐC HÀN F7A4-BK Thuốc hàn F7A4-BK tương đường F7A4 theo AWS A 5.17 Đặc điểm: - Thuốc hàn F7A4-BK loại thuốc hàn thiêu kết hệ bazơ trung bình (B=1,6) tương đương với loại thuốc hàn F7A(P)4 theo tiêu chuẩn Hiệp hội Hàn Mỹ AWS A5.17-80 - F7A4-BK có tính cơng nghệ hàn tốt: hồ quang cháy ổn định, êm, tạo dáng bề mặt tốt Xỉ hàn tự bong, khói, khơng rỗ, khơng ngậm xỉ Bề mặt kim loại mối hàn sáng Mối hàn có lượng hiđrơ thấp (≤4 cm3/100g) cho phép đạt độ tính dẻo độ dai va đập cao Ứng dụng: F7A4-BK kết hợp với nhiều loại dây hàn EM12, EM12K, EH14 để hàn kết cấu thép cacbon thấp, thép hợp kim thấp chịu tải trọng trung bình cao Khuyến cáo sử dụng: - Sấy thuốc hàn trước sử dụng nhiệt độ từ 300–350°C - Có thể sử dụng dòng điện xoay chiều chiều (AC or DC+) - Tư hàn: Hàn (F), hàn ngang (H) F7A4-BK – EM12K có tiêu điển hình: Thành phần hố học kim loại mối hàn, % C 0,0694 Thuốc hàn-dây hàn Mn Si S 1,567 0,401 0,0062 Các tiêu tính mối hàn Giới hạn chảy, Giới hạn bền (MPa) (MPa) P 0,0244 Độ giãn dài (%) Độ dai va đập -40oC, J F7A(P)4-BK 418 498 34 164 EM12K Thông số chế độ hàn khuyến cáo sử dụng: Khoảng giá trị thông số chế độ hàn hợp lý với F7A4-BK Đường Chiều dày kính dây, mm (mm) 4,0 20 Dạng liên kết hàn Đường Vh, Kim loại I, (A) U, (V) hàn (cm/ph) 620 – 720 31 – 36 – 56 SM400 35 Lượng tiêu hao thuốc hàn (kg thuốc hàn/kg dây hàn) Điện áp (V) AC 26 0,75 30 0,85 34 0,95 DC + 0,85 0,95 1,1 PHỤ LỤC GIẤY CHỨNG NHẬN KẾT QUẢ THỬ NGHIỆM ... tiêu cơng nghệ hàn, thành phần hóa học kim loại mối hàn, làm sở cho việc tối ưu hóa thành phần thuốc hàn + Giải tốn tối ưu xác định thành phần thuốc hàn thiêu kết hệ bazơ trung bình đảm bảo... phần thuốc hàn thiêu kết hệ bazơ trung bình Ứng dụng để nghiên cứu thành phần mẻ liệu thuốc hàn ký hiệu F7A4–BK kết hợp với dây hàn EM12K tạo thành thuốc hàn dây hàn F7A4–BK–EM12K để hàn kết cấu... giản, giá thành hạ Ưu điểm mối hàn - Thành phần hóa học hạt thuốc - Dễ điều chỉnh thành phần mẻ hàn đồng hơn, nên thành phần liệu thuốc hàn để thay đổi hóa học kim loại mối hàn thành phần hóa học