Chương 3: NGHIÊN CỨU CƠ SỞ LÝ THUYẾT V Ề THUỐC HÀN GỐM
3.2.3. Ảnh hưởng của thuốc ñố i với tính bong của xỉ
Tách xỉ dễ khỏi bề mặt mối hàn là ñiều kiện cần thiết ñảm bảo năng suất hàn cao. Khi tách xỉ hạn chế việc mất quá nhiều thời gian và công sức ñể làm sạch mối hàn, ñặc biệt khi hàn nhiều lớp. Tính bong không ñạt yêu cầu của xỉ có thể là do sự bám chặt của xỉ vào bề mặt kim loại mối hàn.
3.2.3.1. Sự bám cơ học của xỉ
Người ta xác nhận rằng, xỉ dễ tách khi nó có ñộ bền nhỏ, hệ số nở nhiệt lớn và nhiệt ñộ làm bền cao. Trong trường hợp này tính bong của xỉ ñược xác ñịnh chủ yếu bằng ñộ bền của nó chứ không phải bằng lực nêm của nó trong kim loại. ðộ bền của xỉ càng thấp tách xỉ khỏi mối hàn càng dễ. ðộ bền của xỉ phụ thuộc vào mức ñộ kiềm và cấu tạo lý học của xỉ. Ví dụ, xỉ axit bền hơn xỉ bazơ, cấu trúc tinh thể bền hơn cấu trúc thủy tinh.
Tính bong của xỉ chịu ảnh hưởng của các hệ số nở nhiệt của nó (αx) và của kim loại αkl. Các nhà nghiên cứu thừa nhận rằng |αx - αkl| càng lớn thì tính bong xỉ càng tốt. Vì vậy việc nhận ñược các giá trị ñịnh lượng αx phụ thuộc vào thành phần xỉ hàn có ý nghĩa thực tế rất lớn. (Bảng 3.3)
Bảng 3.3: Hệ số trung bình αx khi thay ñổi mỗi thành phần dưới ñây theo mức ñộ giảm 1% ảnh hưởng ñối với αx
Ca SiO2 MnO Al2O3 MgO FeO CaF2
1,14 1,023 0,997 0,995 0,992 0,934 0,912
Từ các số liệu trên ta thấy ảnh hưởng lớn nhất ñối với αx gây bởi CaO, SiO2, MgO.
3.2.3.2. ðặc tính bán hóa học của xỉ với kim loại
Tương tác của xỉ với kim loại trong mối hàn diễn ra mạnh nhất trong trạng thái lỏng, tuy nhiên xỉ lỏng tác dụng tích cực với kim loại kết tinh. Khoảng nhiệt ñộ của tác dụng ñó một mặt bị hạn chế bởi nhiệt ñộ nóng chảy của xỉ, mặt khác bởi nhiệt ñộ chảy của kim loại. Thông thường khoảng nhiệt
ñộ này là 200 ÷ 500oC. Thời gian tương tác của xỉ lỏng và kim loại rắn có thể ñạt từ 5 ÷ 10s.
Người ta chứng minh ñược rằng tính bong xỉ tốt khi không có lớp oxit trên bề mặt của mối hàn. Xỉ bám chắc trên bề mặt của kim loại mối hàn trong trường hợp bề mặt này bị oxi hóa, trong thành phần xỉ có các thành phần bám chắc với bề mặt oxi hóa.
ðộ bám hóa học của xỉ với kim loại mối hàn không tách rời khỏi các hiện tượng vật lý xảy ra trong vùng tiếp xúc pha. ðặc ñiểm của bề mặt pha là tính không tự lựa của các lực hút giữa nguyên tử, xác ñịnh một trong những ñặc tính quan trọng của pha ñó là sức căng bề mặt σ.
Trong quá trình hình thành mối hàn khi hàn dưới lớp thuốc, cần có lực tương tác giữa các thành phần cấu tạo. ðại lượng của chúng có thể nhận ñược là công của ñộ bám, ñược xác ñịnh theo công thức Duper:
WA = σ r-x + σm-x - σ1-r ,
Ởñây: σ r-x - Sức căng của pha kim loại rắn trên ranh giới với xỉ
σm-x - Sức căng giữa pha kim loại lỏng trên ranh giới với xỉ lỏng σ1-r - Sức căng giữa các pha trên giới hạn lỏng - rắn của kim loại. Người ta chứng minh ñược rằng ñộ bền bám của xỉ với bề mặt kim loại phụ thuộc vào ñại lượng ñộ bám. (Bảng 3.4) ðộ bám cao nhất ñạt ñược khi tính bong xỉ kém nhất. Sức căng của bề mặt kim loại và xỉ (σx) càng thấp và sức căng giữa các pha (σm-x) càng cao thì ñộ bám của xỉ (W) với kim loại càng nhỏ. Trong những ñiều kiện như vậy tính bong của xỉ tốt hơn.
Bảng 3.4: Ảnh hưởng ñộ bám của xỉ với kim loại mối hàn ñến tính bong của xỉ σx σm-x W Nhãn hiệu dây hàn Nhãn hiệu dây hàn MJ/m2 Tính bong của xỉ CB-08 AH-348-A 350 900 570 Tốt CB -08XΓCMΦ AH-17 310 820 670 Tốt CB -08Γ2CA AH-17 310 790 670 Tốt CB -10X9 AH-348-A 350 700 950 Xấu CB -10Φ13 AH-348-A 350 620 1080 Rất xấu