CHƯƠNG 2 NGHIÊN CỨU LÝ THUYẾT VỀ CÔNG NGHỆ HÀN PLASMA BỘT HỢP KIM
2.5.1. Các tiêu chí lựa chọn thành phần bột
a. Căn cứ vào chất lượng của lớp kim loại đắp sau khi hàn
- Căn cứ vào độ bền và độ giãn dài yêu cầu của mối hàn:
Độ bền và độ giãn dài tương đối là hai chỉ tiêu kỹ thuật rất quan trọng đối với các loại thép dùng để chế tạo các chi tiết trong chế tạo máy, đó chình là các thông số chính làm cơ sở cho việc tính toán và chọn vật liệu cho việc chế tạo, phục hồi các chi tiết máy.
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật Page 29 Hai thông số chính phản ánh độ bền của mỗi loại vật liệu đó là độ bền và giới hạn chảy. + Độ bền là thông số đánh giá mức độ làm việc, khả năng chịu tải trọng của mỗi loại vật liệu. Với mỗi điều kiện làm việc khác nhau, mức độ tải trọng khác nhau sẽ tiến hành chọn vật liệu có độ bền phù hợp nhằm đáp ứng tuổi thọ, độ tin cậy và hệ số an toàn cảu kết cấu. Do các yêu cầu kỹ thuật trên nên ta phải chọn vật liệu hàn có cơ tính đảm bảo sau khi hàn mối hàn có giới hạn bền và giới hạn chảy lớn hơn hoặc tương đương với kim loại cơ bản.
+ Độ giãn dài tương đối cũng là một tiêu chuẩn cần được quan tâm, nếu độ giãn dài không đạt tiêu chuẩn cho phép thì rất dễ xuất hiện hiện tượng nứt sau khi hoàn tất quá trình hàn. Do vậy độ giãn dài tương đối cũng cần quan tâm sao cho càng cao càng tốt.
- Chỉ tiêu của lớp đắp sau khi hàn Plasma:
Đảm bảo các chỉ tiêu cơ tính và tính năng kỹ thuật yêu cầu: Thành phần hóa học kim loại mối hàn sẽ quyết định các chỉ tiêu cơ tính và các tính năng kỹ thuật của lớp kim loại đắp nhưđộ cứng, tính chống mài mòn, chống ăn mòn, độ dai va đập,... Do vậy, trong mỗi trường hợp cụ thể thành phần hóa học kim loại mối hàn phải có giá trị nhất định để hình thành những tổ chức tế vi và cho phép nhận được các chỉ tiêu mong muốn.
Đảm bảo các chỉ tiêu kinh tế của lớp đắp:Lớp kim loại đắp có thành phần hóa học đảm bảo đạt các chỉ tiêu cơ tính và các tính năng kỹ thuật của lớp kim loại đắp, cũng như tổ chức tế vi cần thiết, nhưng phải được lựa chọn sao cho giá thành kim loại đắp là rẻ nhất, tức là đảm bảo chỉ tiêu kinh tế.
- Căn cứ vào độ dai va đập:
Độ dai va đập là một thông số dùng để phản ánh các đặc tính chống lại sự phá huỷ dòn và khả năng hấp thụ năng lượng riêng của các mẫu thép nói chung.
Một vài yếu tố ảnh hưởng tới độ dai va đập của thép cacbon thường và thép hợp kim thấp cường độ cao đó là thành phần hoá học của thép, cấu trúc kim loại, độ hạt kết tinh, nhiệt độ làm việc, nhiệt độ hoá già, vùng ảnh hưởng nhiệt. Đặc biệt độ dai va đập của các loại thép giảm mạnh khi chi tiết làm việc trong điều kiện nhiệt độ
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật Page 30
thấp, lúc này rất dễ xuất hiện hiện thượng phá huỷ dòn kết cấu.
Những kết cấu hàn của thép hợp kim cường độ cao thường hay có sự tập trung ứng suất, đồng thời độ dai tại vùng ảnh hưởng nhiệt giảm do sự thay đổi cấu trúc mạng tinh thể, do vậy rất dễ xuất hiện hiện tượng phá huỷ dòn.
Vì những lý do trên nên khi chọn vật liệu hàn, phải chọn vật liệu hàn có độ dai va đập cao hơn vật liệu thép cơ bản sao cho khi hàn độ dai va đập tại mối hàn và vùng ảnh hưởng nhiệt vẫn bảo đảm tương đương với vật liệu cơ bản và đáp ứng được các yêu cầu của điều kiện làm việc.
b. Căn cứ vào tính hàn của vật liệu - Khả năng xuất hiện vết nứt:
Nguyên nhân gây ra nứt đối với kim loại liên kết hàn có rất nhiều yếu tố song có ba nguyên nhân chính cần phải quan tâm đó là: lượng khí hydro trong mối hàn, biến cứng tại vùng ảnh hưởng nhiệt, hiện tượng tập trung ứng suất sau khi hàn.
+ Ảnh hưởng của sự xâm nhập khí hydro: một trong những nguyên nhân chính gây nên hiên tượng nứt đối với thép hợp kim cường độ cao khi hàn đó là sự xâm nhập của khí hydro gây nên, đó là các vết nứt nguội như nứt chân mối hàn, nứt ngang mối hàn, nứt dưới vũng hàn….Do vậy khi hàn ta chọn vật liệu hàn sao cho có ít nhất lượng khí hydro xâm nhập vào mối hàn từ vật liệu hàn, lúc này kim loại hàn sẽ có độ nhạy cảm xuất hiện vết nứt tốt hơn.
+ Ảnh hưởng của hiện tượng biến cứng vùng ảnh hưởng nhiệt: Khi hàn, ngoài việc chọn chế độ hàn hợp lý, khống chế lượng nhiệt cung cấp, khống chế tốc độ nguội…ta cần chọn vật liệu hàn sao cho có ít nhất có thể các nguyên tố hợp kim làm tăng mạnh tính thấm tôi như molipden, vonfram, cacbon, vanadi,… đồng thời tăng bền các nguyên tố khác như niken, crom, mangan.
+ Ảnh hưởng của ứng suất dư: Ứng suất dư hình thành trong quá trình hàn do trường nhiệt không đều gây nên, ứng suất này hình thành và luôn tồn tại khi hàn. Nếu sau khi hàn có sự tập trung ứng suất dư và sự thâm nhập của khí hydro tại vùng biến cứng thì hiện tượng nứt rất dễ xảy ra.
Việc loại trừ hoặc giảm tối thiểu sự tâp trung ứng suất ta có thể thực hiện bằng cách chọn các chế độ hàn và quy trình hàn hợp lý, kết hợp với các biện pháp giảm
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật Page 31
ứng suất dư. Đồng thời đây cũng là một yếu tố ảnh hưởng không thể tránh khỏi khi thực hiện phương pháp hàn và không phụ thuộc nhiều vào thành phần hoá học của kim loại cơ bản cũng như kim loại hàn.
- Tính hàn của vật liệu cơ bản:
Khi hàn thường hay xuất hiện các hiện tượng tập trung ứng suất do có những khuyết tật xuất hiện trong quá trình hàn và thường là thép có tính hàn kém. Do vậy khi chọn vật liệu hàn nhất thiết nó phải có tính hàn tốt, phải có khă năng chống lại sự xuất hiện các khuyết tật hàn như: nứt, rỗ khí, ngậm xỉ, cháy chân mối hàn…và đặc biệt phải tạo nên mối hàn ít tạp chất, có độ sạch cao.
Những yếu tố liên quan và dùng để đánh giá tính hàn của kim loại hàn đó là nứt nóng, nứt nguội, rỗ khí, ngậm xỉ, và sự tạo dáng mối hàn. Căn cứ vào các yếu tố trên để đánh giá tính hàn của vật liệu tốt hay xấu và đó là cơ sởđể chọn vật liệu hàn phù hợp.