CHƯƠNG 2 NGHIÊN CỨU LÝ THUYẾT VỀ CÔNG NGHỆ HÀN PLASMA BỘT HỢP KIM
2.5.2. Phân tích và lựa chọn thành phần bột hàn
a. Phân loại bột hệ WC sử dụng để hàn PTA (Plasma Transferred Arc)
Thông qua một số đặc điểm, thành phần hóa học và cơ tính của các loại bột dùng trong hàn bột plasma đã phân tích ở trên ta thấy rằng việc lựa chọn thành phần bột ứng dụng để chế tạo dao xén giấy dựa trên nền Cacbit Vonfram. Dưới đây là một số mác bột hàn hệ WC được dùng trong công nghệ PTA:
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật Page 32
- Bột hàn WC của hãng Praxair (Mỹ)
Bảng 2.8. Thành phần hóa học của bột Cacbit Vonfram của hãng Praxair Mác bột Thành phần hóa học Kích cỡ hạt (µm) WC-104 Co11% C3.9% W rem -75 / +45 WC-106 Co 11% C 3.9% W rem -45 /+ 5 WC-726 Co 11% C 4.0% W rem -45 /+ 5 WC-726-1 Co 11% C 4.0% W rem -45 / +16 WC-114 Co 12% C 5.3% W rem -45 / +10 WC-489-1 Co 12% C 5.3% W rem -45 /+ 15 WC-727-1 Co 12% C 5.3% W rem - 45 / +15 WC-727 Co 12% C 5.4% W rem -38 /+ 10 WC-727-6 Co 12% C 5.4% W rem -3 /+ 85 WC-729-1 Co 17% C 5.3% W rem -45 / +15 WC-729 Co 17% C 5.3% W rem -38 / +10 WC-729-5 Co 17% C 5.3% W rem -38 /+ 5 WC-128-2 Co 17% C 5.3% W rem -53 / +16 WC-559 Co 17% C 5.2% W rem -53 / +16 WC-724-1 C 3.6%10.5% W rem -45 / +15 WC-724 C 3.6%10.5% W rem -38 / +10 WC-724-3 C 3.6%10.5% W rem -38 / +5 WC-791 C 5.6% Ni 12% W rem -53 / +16 WC-113 Co 10% C 5.3% Cr 4% W rem -53 / +16 WC-436-1 Co 10% C 5.3% Cr 4% W rem -45 / +15 WC-731-1 Co 10% C 5.2% Cr 4% W rem -45 / +15 WC-731-6 Co 10% C 5.2% Cr 4% W rem -38 / +5 WC-496 C 5.0% Cr 20% Ni 6% W rem -45 / +15 WC-733 C 5.0% Cr 21% Ni 6% W rem -45 /+ 15 WC-735-1 Co 6% C 3% Cr 8% Ni 35% W rem -53 / +15
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật Page 33
- Bột hàn PTA hệ WC của hãng DURUM (Đức)
Bảng 2.9. Thành phần hóa học của bột Cacbit Vonfram của hãng Durum Sản phẩm Thành phần hóa học (%) Cỡ bột (µm) WC-Co 88-12 Co12WC88 -53 / +22 WC-Co 83-17 Co17WC83 -53 /+ 22 WC-Co 83-17 Co17WC83 -53 / +22 WC-Co-Cr 86-10-4 Cr4Co10WC86 -53 / +22 WC-Ni 88-12 Ni12WC88 -53 /+ 22 WC-Ni 83-17 Ni17WC83 -53 / +22 WC-Co-Cr 86-6-8 Cr8Co6WC86 -53 /+ 22 WC-W2C C4Co0.3W95.7 <0.1
WC-CrC-Ni 73-18-7 C6.5Cr(17 ÷ 19)Ni7W rem -53 / +22 WC-Co-Cr-Ni 85-10-4-1 Cr4Ni(1 ÷1.5)Co10WC rem -53 / +22
Cr3C2 C12.7Cr rem -45 / +22
Cr3C2-NiCr75-25 C10.5Ni14.5Cr rem <0.1
Dấu (-) và (+) trong bảng 2.8 và 2.9 có nghĩa là mô tả kích thước của các mắt lưới. Ví dụ -53/+22 được hiểu như sau: -53 có nghĩa là tất cả các hạt nhỏ hơn 53 mắt lưới sẽđi qua và +22 có nghĩa là tất cả các hạt 22 mắt lưới hoặc lớn hơn được giữ lại.
b. Lựa chọn loại bột hàn
Thông qua kết quả phân tích thành phần hóa học của vật liệu hàn đối với một số hãng sản xuất thiết bị và vật liệu hàn ở các nước phát triển ( Mỹ, Đức...) ta nhận thấy thành phần hóa học của các loại bột hệ WC bao gồm các nguyên tố chủ yếu như: C, W, Cr, Mo, Co,...
Vì lớp đắp có thành phần hóa học ít thay đổi sau khi hàn bằng công nghệ hàn PTA nên cần phải nghiên cứu ảnh hưởng của một số nguyên tố chính trong bột tới tính chất của lớp đắp:
- W (vônfram): là nguyên tố hợp kim có khả năng tạo cacbit mạnh nên trong tổ chức sau khi đắp sẽ có chứa một lượng lớn cacbit làm tăng khả năng chịu mài mòn, mặt khác với hàm lượng W cao trong thép sẽ làm tăng khả năng bền nhiệt. Tuy
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật Page 34
nhiên, W quá cao sẽ khó hàn và mối hàn thường có nhiều khuyết tật đồng thời một nhược điểm của nó chính là giá thành cao hơn so với Mo để cùng đạt được một độ cứng như nhau.
- Mo (Molipden): là nguyên tố hóa học cũng có được những tính chất như W, tuy nhiên nó rẻ hơn W nên ưu tiên được sử dụng hơn và nếu kết hợp được cả hai nguyên tố này thì sẽ giảm được giá thành sản phẩm chế tạo.
- Cr (crôm): là nguyên tố có khả năng tăng độ dai va đập, cũng như các nguyên tố hợp kim khác, Cr tạo ra cacbit để tăng độ cứng của thép, của mối hàn.
- Ni (niken): là nguyên tố kim loại có màu trắng bạc, bề mặt bóng láng, có độ cứng cao, khi hòa tan trong thép làm tăng độ cứng của thép, của mối hàn có khả năng chịu nhiệt cao. Niken thường làm xấu tính hàn, kích thước hạt mịn và là hợp chất có lợi, nó làm tăng độ dẻo và độ bền của chi tiết.
- Co (coban): là kim loại màu trắng xám, cứng có nhiệt độ nóng chảy cao, coban được dùng để chế tạo thép và hợp kim đặc biệt. Coban có độ cứng và tính chịu mài mòn cao nên thường dùng để chế tạo các dụng cụ cắt khác nhau. Ngoài ra nếu kết hợp được cả hai nguyên tố Niken và Crom nhằm tăng độ cứng, chịu nhiệt và chống ăn mòn và mài mòn.
- V (vanadi): là một trong những nguyên tố có tính chất rất quý và thường được sử dụng rộng rãi để khử và hợp kim hóa trong kim loại mối hàn.
Như vậy, với điều kiện làm việc chịu nhiệt, chịu mài mòn cao, va đập liên tục của dao xén giấy ta thấy rằng các thành phần bột hàn dựa trên nền WC là hoàn toàn phù hợp. Khi hàn lên bề mặt làm việc của dao xén giấy sẽ cho ta lớp hàn đảm bảo khả năng chịu nhiệt, chịu mài mòn và làm hạn chế những hư hỏng thường xảy ra đối với bề mặt này. Thông qua một sốđặc điểm, thành phần hóa học và cơ tính của các loại bột dùng trong hàn bột plasma đã phân tích ở trên ta thấy rằng việc lựa chọn thành phần bột ứng dụng để chế tạo dao xén giấy dựa trên nền Cacbit Vonfram. Học viên lựa chọn mác bột WC-104 (Praxair) dùng để hàn đắp Plasma trong chế tạo dao xén giấy với mục đích nâng cao khả năng chịu mài mòn và tăng tuổi thọ của chi tiết.
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật Page 35