4. Xây dựng mô hình và hàn thực nghiệm
4.2.1. Thiết bị hàn PTA
Thiết ị PTA ƣ s ụng là m y hàn Eutroni GAP 3000 AC/DC ủa h ng Castolin tại trƣờng Đại họ B h khoa Hà Nội, thiết ị hàn DURWELD 300/2 PTA ủa h ng DURUM ƣ ung p ởi Công ty HTH Trƣờng Ph t và thiết ị hàn HPT-500A tại Công ty Vi t Long (Phụ lụ 1). Về ơ n, thiết ị hàn PTA ó u tạo ao g m ộ phận ơ n là ngu n hàn, ngu n p khí tạo plasma và o v m i hàn, ộ phận p ột h p kim, ộ phận g k p u hàn, ộ iều khiển và u hàn tự ộng với 6-8 lỗ phun ột, m hàn m hàn tay với 4 lỗ phun ột, h th ng hút khói hàn. C thiết ị hàn PTA thƣờng ƣ trang ị tí h h p hai hứ năng hàn tự ộng với u hàn tự ộng và hàn tay với m hàn m tay. Điều này ho phép nó ứng ụng linh hoạt trong từng iều ki n s n xu t ụ thể. Trƣờng h p hàn ằng m hàn m tay hủ yếu ùng ể hàn hi tiết nh , hàn s a hữa. Năng su t khi hàn ằng m m tay thƣờng th p hơn so với hàn tự ộng.
4.2.2. Vật liệu
4.2.2.1. Vật liệu nền
Nếu s ụng ùng một loại vật li u ó ộ ứng ao, hịu mài m n ể hế tạo hi tiết ( ao g m th n và ph n làm vi ) th sẽ r t l ng phí vật li u, làm tăng gi thành s n phẩm,... V vậy, gi i ph p t t nh t ó là s ụng thép on trung nh làm th n ủa hi tiết nhƣ ao ắt, vít ùn, nh gạt, trụ ép, trụ nghiền,... V thép on trung nh, thuộ nhóm thép on kết u h t lƣ ng t t. Hàm lƣ ng nguy n t Lƣu hu nh (S) và Ph t pho (P) ƣ kiểm so t ở mứ ộ th p (thƣờng nh hơn 0.035%). Đ iểm ủa loại thép này là ễ hế tạo, tính hàn m o, gi thành h p l và ƣ s n xu t tại Vi t Nam.
Th o tài li u [41], thép C45 ủa Vi t Nam tƣơng ƣơng với thép 1045 th o ti u huẩn ASTM A 29/A 29M-03 ủa Mỹ và C445E th o ti u huẩn ISO 683-1:1987.
B ng 4.5. Thành ph n hóa họ ủa thép C45 [3], [9], [41]. Thành ph n hóa họ % C Si Mn S P 0.42-0.50 0.17-0.37 0.50-0.80 0.035 0.035 B ng 4.6. Cơ tính ủa thép C45 [3], [9]. Giới hạn ền (MPa) Giới hạn h y (MPa) Độ gi n ài (%) Độ ai va ập ở +200 C (kJ/m2) Độ ứng (HB) 610 360 16 500 229
Nhƣ vậy, lựa họn vật li u nền là thép C45 ể làm th n ủa hi tiết là gi i ph p h p l hơn . Nó m o hai hỉ ti u kỹ thuật và kinh tế. Mẫu th là t m thép C45 ó kí h thƣớ ( hiều ài x hiều rộng x hiều ày) l n lƣ t là 100mm x 50mm x 12mm.
H nh 4.12. Kí h thƣớ t m thép C45 ƣ ùng ể hàn mẫu
C45 là thép ó hàm lƣ ng C on trung nh. Hàm lƣ ng nguy n t Lƣu hu nh (S) và Ph t pho (P) ƣ kh ng hế ở mứ th p (0.035%). T m thép C45 ó kí h thƣớ 100x50x12mm ƣ t h ra từ khổ lớn hơn ằng phƣơng ph p ắt plasma. Thiết ị ắt plasma ƣ s ụng là Pow rmax 65 ủa h ng Hyp rth rm (Phụ lụ 1).
Ngô Hữu Mạnh 62 H nh 4.13. Thép t m C45 sau khi ƣ ắt ằng plasma
Tổng s t m phôi thép C45 ƣ ắt và s ụng ể hàn mẫu là 36. Trong ó, 29 phôi thép C45 ƣ ùng ể hàn mẫu với h p kim ột M (tƣơng ứng với h p kim ột từ M1 ến M11 nhƣ trong B ng 3.6) và 07 phôi thép C45 ƣ ùng ể hàn mẫu với h p kim ột Eutroloy 16606 làm mẫu i hứng. Sau khi ƣ ắt, toàn ộ i n tí h ề m t t m thép C45 ƣ làm sạ h ằng mài gi p ể loại gỉ, h t ẩn tr n ề m t trƣớ khi hàn PTA. Qu tr nh mài không ƣ tạo ra vết xƣớ ó r nh tr n ề m t vật hàn nhằm tạo iều ki n thuận l i ho qu tr nh hàn PTA ạt h t lƣ ng t t nh t và sự nh gi , o kiểm kí h thƣớ ạt ƣ ộ hính x ao nh t.
4.2.2.2. Hợp kim bột Eutroloy 16606
Vật li u hàn ƣ s ụng là h p kim ột Eutroloy 16606 ủa h ng Castolin. H p kim ột thƣờng ó ạng h nh u. Kí h hạt nằm trong kho ng 50-150µm.
H nh 4.14. H p kim ột Eutroloy 16606 ủa h ng Castolin B ng 4.7. Thành ph n hóa họ ủa h p kim ột Eutroloy 16606 [28], [29]
%C %Mo %Cr %W %V Fe
1.0 5.0 4.2 6.4 2.0 Nền
B ng 4.8. Đ tính ủa h p kim ột Eutroloy 16606[28], [29] Kí h hạt
(µm)
Độ ứng ủa kim loại m i hàn ở 200
C (HRC)
50 - 150 58 - 60
H p kim ột Eutroloy 16606 ủa h ng Castolin thƣờng ƣ ùng ể hàn ắp tạo ề m t ứng, làm vi hịu mài m n ao, hịu nhi t, hịu va ập trung nh. Bột h p kim Eutroloy 16606 sẽ ƣ hàn ắp l n ề m t t m thép C45 ó kí h thƣớ ƣ mô t nhƣ ở ph n tr n. S lớp ắp thự ƣ hi n từ 1-2 lớp. Chiều ày mỗi lớp ắp từ 2-4mm.
H p kim ột Eutroloy 16606 ủa h ng Castolin ƣ óng gói ạng hộp với kh i lƣ ng là 4kg và o qu n trong hộp nhựa. Tuy nhi n, ể m o nhận ƣ m i hàn ó h t lƣ ng t t, trƣớ khi s ụng, ột ƣ s y ở nhi t ộ kho ng 100-1200C trong thời gian từ 1-2 giờ ể loại hơi ẩm.
4.2.2.3. Hợp kim bột M
H p kim ột M ó thành ph n ơ n g m WC, Cr3C2 và F trong ó F ƣ họn làm nền. H p kim ột M ƣ pha trộn ằng phƣơng ph p ơ họ . Th o kết qu ph n tí h
Ngô Hữu Mạnh 63 và quy hoạ h thự nghi m, h p kim ột M g m h p kim từ M1 ến M11 ứng với hàm lƣ ng WC, Cr3C2 và F nhƣ trong B ng 3.6.
H nh 4.15. H p kim ột M2 sau khi pha trộn thành ph n WC, Cr3C2 và F Để m o nhận ƣ m i hàn ó h t lƣ ng t t, trƣớ khi s ụng, ột ƣ s y ở nhi t ộ kho ng 100-1200C trong thời gian từ 1-2 giờ ể loại hơi ẩm. Nếu không kh hơi ẩm ho ột h p kim, khi hàn nhi t h quang plasma làm hơi nƣớ ị ph n t h thành hai thành ph n Hy ro (H2) và Oxy (O2). Hy ro ị h a tan mạnh vào kim loại l ng, mứ ộ h a tan H2 sẽ gi m n khi kim loại m i hàn kết tinh. Khi nguội, nguy n t H2 không kịp tho t ra sẽ nằm lại trong m i hàn tạo ra ọt khí g y ra sự không li n tụ trong tổ hứ kim loại m i hàn.
4.2.2.4. Khí bảo vệ, khí mang bột, khí tạo plasma
Khí s ụng ể o v vũng hàn, mang ột và tạo plasma là khí Argon (Ar) với ộ tinh khiết ạt 99.9%. Argon là khí trơ, giúp o v vùng hàn t t hơn v ó tỉ trọng ao hơn không khí, kh năng ẫn nhi t t t, năng lƣ ng ion hóa th p, kh năng tạo sứ ăng ề m t ủa vũng hàn ao, sự m t m t nguy n t h p kim o ị h y th p. M t kh , Ar ƣ s ụng làm khí tạo plasma v nó ễ tạo plasma, h quang plasma h y ổn ịnh hơn và ó ộ tập trung ao [50], [89]. V vậy, Ar là khí ƣ s ụng phổ iến nh t trong qu tr nh hàn PTA.
Khí Ar ƣ nén vào nh huy n ụng ó ung tí h 40l, p su t kho ng 120- 150 ar. Qu tr nh s ụng sẽ ùng hai nh khí Ar, trong ó nh thứ nh t ùng ể p khí o v vũng hàn, nh n lại ùng ể p khí mang ột và khí tạo h quang plasma.