2. Đề nghị
4.1. Bảng chế ủộ công nghệ hàn dây DW100, điện áp hàn 18 – 22V
Đ−ờng kắnh dây
T− thế hàn 1,2 1,4 1,6
Hàn xấp 120 Ờ 300 (A) 150 Ờ 400 (A) 180 Ờ 450 (A) Hàn ngang 120 Ờ 280 (A) 150 Ờ 320 (A) 180 Ờ 350 (A) Hàn đứng 120 Ờ 260 (A) 150 Ờ 270 (A) 180 Ờ 280 (A)
Kết quả thực nghiệm khi hàn ngang với dây hàn DW100 với đ−ờng kắnh dây hàn là 1,6mm trên nền thép CT3.
Bảng 4.2. Với dây hàn loại DW100 đ−ờng kắnh dây 1,6mm trên nền thép CT3 khi thay đổi dòng điện.
Mẫu Chiều dày mẫu (mm) điện áp hàn (V) Dòng ủiện hàn (A) Vận tốc hàn (m/h) Chiều rộng b, (mm) Chiều sâu ngấu h, (mm) Chiều cao c, (mm) Nh ận xét N01 12 21 140 30 5 3 1,5 Hình dáng không đều N02 12 21 160 30 6 2,9 1,6 Hình dáng không đều N03 12 21 180 30 7 2,7 1,9 Hình dáng t−ơng đối đều
N04 12 21 200 30 8 2,8 2,2 Hình dáng đều, không rổ rỉ N05 12 21 220 30 9 2,9 2,5 Không rổ rỉ, xỉ bong tốt N06 12 21 240 30 10 3,1 2,8 Mối hàn đẹp N07 12 21 260 30 11 3,3 3,1 Mối hàn đẹp N08 12 21 280 30 12 3,5 3,4 Mối hàn đẹp N09 12 21 300 30 13 3,7 3,5 Mối hàn đẹp Khi thực hiện hàn với mẫu thép CT3, chiều dày 12mm, qóc nghiêng 14045Ỗ, chiều dài tầm với điện cực 22mm kết quả cho thấy:
Từ các kết quả hàn thực nghiệm, sựảnh hưởng của cường ủộ dòng ủiện hàn tới hình dáng và kắch thước và chất lượng mối hàn ủược thể hiện qua các số liệu.
Khi thay ủổi cường ủộ dòng ủiện hàn, lượng Nitơ trong mối hàn không bị thay ủổi nhưng cũng ảnh hưởng lớn tới chất lượng của mối hàn.
Khi cường ủộ dòng hàn lớn, bề rộng mối hàn tăng, chiều sâu ngấu và chiều cao mối hàn cũng tăng.
2 4 6 8 10 12 14 140 160 180 200 220 240 260 280 300I(A) b,h,c(mm) b c h
Đồ thị 4.1.ảnh h−ởng của c−ờng độ hàn đối với hình dáng và kắch th−ớc mối hàn
Bảng 4.3. Với dây hàn loại DW100 đ−ờng kắnh dây 1,6mm trên nền thép CT3 khi thay đổi điện áp.
Mẫu Chiều dày mẫu (mm) điện áp hàn (V) Dòng ủiện hàn (A) Vận tốc hàn (m/h) Chiều rộng b, (mm) Chiều sâu ngấu h, (mm) Chiều cao c, (mm) Nhận xét N11 14 18 250 35 7 3,2 3,0 Hình dáng không đều N12 14 19 250 35 8 3,3 3,1 Hình dáng t−ơng đối đều
N13 14 20 250 35 9 3,4 3,2 Hình dáng t−ơng đối đều
N14 14 21 250 35 10 3,5 3,3 Hình dáng t−ơng đối đều
N15 14 22 250 35 11 3,6 3,4 Hình dáng đều, không rổ rỉ N16 14 23 250 35 12 3,8 3,5 Không rổ rỉ, xỉ bong tốt N17 14 24 250 35 13 3,6 3,5 Mối hàn đẹp N18 14 25 250 35 14 3,5 3,6 Mối hàn bị cháy mép N19 14 26 250 35 15 3,3 3,7 Mối hàn bị cháy mép Từ các kết quả hàn thực nghiệm, sựảnh hưởng của ủiện áp hàn tới hình dáng và kắch thước và chất lượng mối hàn ủược thể hiện:
2 4 6 8 10 12 14 18 19 20 21 22 23 24 25 26Uhq(V) b h c 14 b,h,c(mm)
Đồ thị 4.2.ảnh h−ởng điện áp hồ quang đối với hình dáng và kắch th−ớc mối hàn
Chất lượng mối hàn cho chế độ hoàn toàn phụ thuộc vào chế ủộ công nghệ hàn. Một thông số công nghệ quan trọng có ảnh hưởng lớn ủến chất lượng mối hàn.
Trong dây hàn lõi bột DW100, sự bảo vệ kim loại khỏi ôxi hoá của các khắ trong không khắ ủược tạo từ các thành phần của ruột dây hàn trong quá trình nóng chảy.
Khi ủiện áp hàn cao, chiếu dài cột hồ quang hàn lớn, lượng khắ bảo vệ
tạo ra từ quá trình nóng chảy các thành phần trong ruột dây hàn lõi bột không
ủủ ủểủẩy không khắ ra khỏi vũng kim loại ủang nóng chẩy làm cho một phần khắ Nitơ trong môi trường không khắ xâm nhập vào vũng hồ quang làm tăng lượng Nitơ trong mối hàn làm giảm chất lượng mối hàn gây ra hiện t−ợng bắn toé, rỗ và giảm tắnh liên tục của mối hàn
Mặt khác, khi giảm ủiện áp hàn sẽ khó ủảm bảo sự ủiều hoà của mối hàn với kim loại cơ bản, hình dáng mối hàn không thuận lợi, cụ thểị
Bảng 4.4. Với dây hàn loại DW100 đ−ờng kắnh dây 1,6mm trên nền thép CT3 khi thay đổi vận tốc hàn.
Mẫu Chiều dày mẫu (mm) điện áp hàn (V) Dòng ủiện hàn (A) Vận tốc hàn (m/h) Chiều rộng b, (mm) Chiều sâu ngấu h, (mm) Chiều cao c, (mm) Nh ận xét N21 16 24 260 16 14 3,5 3,7 Mối hàn chảy xệ N22 16 24 260 20 13 3,2 3,5 Mối hàn đẹp N23 16 24 260 24 12 3,0 3,3 Mối hàn đẹp N24 16 24 260 28 11 2,8 2,9 Mối hàn đẹp N25 16 24 260 32 10 2,6 2,7 Mối hàn đẹp N26 16 24 260 36 9 2,4 2,5 Mối hàn đẹp N27 16 24 260 40 8 2,2 2,1 Mối hàn đẹp N28 16 24 260 44 7 2,1 2,0 Mối hàn đẹp N29 16 24 260 48 7 2 1,9 Mối hàn rổ, ngậm xỉ 2 4 6 8 10 12 14 16 20 24 28 32 36 40 44 48V h(m/h) b,h,c(mm) b c h
Đồ thị 4.3.ảnh h−ởng của tốc độ hàn (c) đối với hình dáng và kắch th−ớc mối hàn
Hàn với tốc ủộ thấp làm tăng tiết diện và chiều sâu ngấu của mối hàn. Nhưng tốc ủộ hàn quá nhỏ, ủộ ngấu giảm do sự hấp thụ nhiệt của lượng kim loại lỏng và xỉ lỏng tại vũng hồ quang, gây ra các hiện tượng chẩy xệ làm hình dáng mối hàn không tốt. Ngược lại khi hàn với tốc ủộ quá lớn sẽ làm giảm sựủồng nhất của mối hàn và gây nhiều khuyết tật khác.
Ngoài các thông số công nghệ cơ bản ủ4 nêu trên. Chất lượng mối hàn cũng bị ảnh hưởng các yếu tố như. Tầm với ủiện cực, góc nghiêng của dây hàn.
Tầm với của ủiện cực ủược xác ủịnh trước khi hàn, nhưng cũng có thể ủiều chỉnh trong quá trình hàn nếu cần thiết. Tầm với ủiện cực phụ thuộc kỹ
thuật hàn, kiểu và ủường kắnh dây. Trong hàn CO2 tầm với ủiện cực từ 15 Ờ 30 mm. đó là ủặc tắnh nóng chảy của dây hàn, với tầm với ủiện cực tăng làm tăng kắch thước giọt kim loại và khả năng bắn toé.
Khi tăng tầm với ủiện cực và tốc ủộ ủưa dây ủồng thời giữ nguyên
ủiện áp hàn (ủiện áp không tải) thì dòng ủiện hàn giảm và chiều sâu ngấu giảm .Trong trường hợp này năng suất hàn không ủổi. Năng suất hàn tăng khi tăng tầm với ủiện cực với ủiều kiện giữ nguyên cường ủộ dòng hàn, như vậy sự tăng tầm với ủiện cực là yếu tố tăng năng suất hàn. Tuy nhiên tầm với ủiện cực lớn ủòi hỏi trình ủộ tay nghề cao và cần sử dụng thêm ủầu bép dao ủộng
ủể dẫn dây hàn chắnh xác hơn.
Sự hàn dây lõi bột thực hiện với góc nghiêng nhỏ. Hàn với ủiện cực nghiêng về phắa ngược chiều với chiều hàn làm giảm chiều sâu ngấu và tăng chiều rộng của mối hàn. Kỹ thuật này thường sử dụng khi hàn chế ủộ cao,
ủiện cực có thể nghiêng tới 300.
4.2. Kết quả khảo sát cấu trúc tế vi mối hàn
Sau khi hàn xong, mẫu đ−ợc mài bóng, tẩm thực và chụp ảnh tổ chức thô đại với độ phóng đại x20 và tổ chức tế vi với độ phóng đại x200 lần trên
Kắnh hiển vi kim loại học AXIOVERT 100A do h4ng ZESS của Đức sản xuất. Kết quả thu đ−ợc cho trên các hình 4.2 ữ 4.10
Hình 4.2. Tổ chức thô đại mẫu N17 (x 20)
Hình 4.4. Tổ chức thô đại mẫu N26 (x 20)
Hình 4.5. Tổ chức thô đại mẫu N28 (x 20)
Hình 4.7. Tổ chức kim loại mẫu N17 (x 200)
Mẫu N17 hàn với chế độ: dây hàn DW100 đ−ờng kắnh 1,6 (mm) trên nền thép CT3 có chiều dày 14 (mm), điện áp hàn 24 (V); dòng điện hàn 250 (A),vận tốc (35m/h) kết quả thu đ−ợc: mối hàn t−ơng đối đồng đều, hạt vùng ảnh h−ởng nhiệt không lớn. Vùng quá nhiệt không xuất hiện các Vimatet. Chế độ hàn tốt.
Hình 4.8. Tổ chức kim loại mẫu N07 (x 200)
nền thép CT3 có chiều dày 12 (mm), điện áp hàn 21 (V); dòng điện hàn 260 (A), vận tốc (30 m/h) kết quả thu đ−ợc: Không có sự ngăn cách giữa kim loại nền và lớp hàn; mối hàn đồng đều.Trong vùng quá nhiệt bắt đầu có tổ chức Vimatet. Hạt vùng ảnh h−ởng nhiệt t−ơng đối nhỏ nh−ng rộng hơn.
Hình 4.9. Tổ chức kim loại mẫu N26 (x 200)
Mẫu N26 hàn với chế độ: dây hàn DW100 đ−ờng kắnh 1,6 (mm) trên nền thép CT3 có chiều dày 16 (mm), điện áp hàn 24 (V); dòng điện hàn 260 (A); vận tốc hàn 36 (m/h) kết quả thu đ−ợc: giữa kim loại nền và kim loại hàn không có màng ngăn cách. Xuất hiện nhiều kim Vimatet.
Mẫu N28 hàn với chế độ: dây hàn DW100 đ−ờng kắnh 1,6 (mm) trên nền thép CT3 có chiều dày 16 (mm), điện áp hàn 24 (V); dòng điện hàn 260 (A); vận tốc hàn 44 (m/h) kết quả thu đ−ợc: tổ chức tế vi giữa kim loại nền thô, xuất hiện rất nhiều kim Vinatet, phân bố rộng.
4.3. Thảo luận khoa học
Dây DW100 dùng ủể hàn thép cacbon thấp và thép cacbon thấp kim thấp. Khi hàn thép chứa lượng crom và silic với dây hàn này các tắnh công nghệ hàn và ủộ dẻo của mối hàn giảm. Vì vậy ủối với dây này trước khi hàn các thép hợp kim thấp cần phải kiểm tra các tắnh chất của mối hàn.
Dây DW100 hàn với dòng lớn, điều này ủảm bảo ủộ ngấu tốt của mối hàn trong phạm vi rộng.
độ ẩm của dây vượt quá giới hạn cho phép sẽ gây rỗ trong kim loại mối hàn.
Sự thay ủổi hình dáng, kắch thước mối hàn và chiều sâu ngấu phụ
thuộc tất cả các thông số của chế ủộ hàn. điều chỉnh cường ủộ dòng ủiện,
ủiện áp hồ quang, tầm với, góc nghiêng ủiện cực và tốc ủộ hàn có thể nhận
ủược hình dáng và kắch thước thắch hợp của mối hàn:
Mẫu N17 hàn với chế độ: dây hàn DW100 đ−ờng kắnh 1,6 (mm) trên nền thép CT3 có chiều dày 14 (mm), điện áp hàn 24 (V); dòng điện hàn 250 (A),vận tốc (35m/h) kết quả thu đ−ợc: mối hàn t−ơng đối đồng đều, hạt vùng ảnh h−ởng nhiệt không lớn. Vùng quá nhiệt không xuất hiện các Vimatet. Chế độ hàn tốt.
Mẫu N07 hàn với chế độ: dây hàn DW100 đ−ờng kắnh 1,6 (mm) trên nền thép CT3 có chiều dày 12 (mm), điện áp hàn 21 (V); dòng điện hàn 260 (A), vận tốc (30 m/h) kết quả thu đ−ợc: Không có sự ngăn cách giữa kim loại nền và lớp hàn; mối hàn đồng đều.Trong vùng quá nhiệt bắt đầu có tổ chức
Vimatet. Hạt vùng ảnh h−ởng nhiệt t−ơng đối nhỏ nh−ng rộng hơn.
Mẫu N26 hàn với chế độ: dây hàn DW100 đ−ờng kắnh 1,6 (mm) trên nền thép CT3 có chiều dày 16 (mm), điện áp hàn 24 (V); dòng điện hàn 260 (A); vận tốc hàn 36 (m/h) kết quả thu đ−ợc: giữa kim loại nền và kim loại hàn không có màng ngăn cách. Xuất hiện nhiều kim Vimatet.
Mẫu N28 hàn với chế độ: dây hàn DW100 đ−ờng kắnh 1,6 (mm) trên nền thép CT3 có chiều dày 16 (mm), điện áp hàn 24 (V); dòng điện hàn 260 (A); vận tốc hàn 44 (m/h) kết quả thu đ−ợc: tổ chức tế vi giữa kim loại nền thô, xuất hiện rất nhiều kim Vimatet, phân bố rộng.
Hàn ở chế độ điện áp 19-24(V), dòng hàn 180- 260(A), vận tốc hàn 20- 44(m/h) cho đ−ợc mối hàn chất l−ợng. Chiều rộng trong khoảng 8-13(mm), chiều sâu ngấu 2.7-3.6(mm), chiều cao 1.9- 3.5(mm)Tuy nhiên hàn ở chế độ điện áp 24(V), dòng hàn 250(A), vận tốc 35(m/h) và điện áp 21(V), dòng 260(A), vận tốc 30(m/h) cho đ−ợc hình dáng mối hàn đẹp, chiều rộng, chiều cao, và chiều sâu ngấu tăng. Cấu trúc tế vi mối hàn đảm bảo, không xuất hiện các kim vimatet gây ảnh h−ởng xấu đến chất l−ợng mối hàn.
Nếu tăng dòng lên cao hơn thì chiều rộng, chiều sâu ngấu và chiều cao tăng mối hàn cháy mép, ngậm xỉ. Nếu giảm dòng hàn và giảm vận tốc hàn thì mối hàn chảy xệ, ngậm xỉ. Chiều rộng, chiều sâu ngấu và chiều cao tăng nh−ng không đều.
Kết luận ch−ơng 4
Trong phần này tác giả đ4 trình bày một số kết quả thắ nghiệm điển hình khi ứng dụng công nghệ hàn với dây lõi bột kim loại đối với thép nền CT3.
1). Các chỉ tiêu đánh giá chất l−ợng mối hàn nh−: Chiều rộng, chiều sâu ngấu và chiều cao phụ thuộc vào các chế độ hàn khác nhau.
2). Kết quả khảo sát và chụp ảnh cấu trúc thô đại và cấu trúc tế vi vùng hàn trên một số mẫu thắ nghiệm trong vùng tối −u công nghệ đ4 lựa chọn.
Kết luận và đề nghị
1. Kết luận
1/ Ứng dụng hàn dây lõi bột không làm thay ủổi ủáng kể quá trình sản xuất các kết cấu. Ở ủây cần chú ý tới các tắnh chất của dây lõi bột, các yêu cầu về chất lượng mối hàn và kết cấu, các tắnh chất của thép sử dụng, kắch thước của vật hàn, chiều dầy thép, vị trắ mối hàn, khả năng áp dụng khắ CO2Ầ 2/ Các yếu tố trên quyết ủịnh phạm vi ứng dụng và hiệu quả kinh tế - kỹ thuật của ph−ơng pháp hàn, sự lựa chọn thiết bị và vật liệu hàn.
Trong luận văn tác giả đ4 tiến hành thắ nghiệm và lựa chọn đ−ợc một số thông số hàn trên vật liệu thử nghiệm cụ thể và loại dây hàn lựa chọn hiện có ở Việt Nam.
3/ Sử dụng hàn dây lõi bột thay cho dây ủặc ủường kắnh 1,5- 2mm sẽ nâng cao năng suất hàn từ 10 Ờ 30% với hình dáng và chất lượng mối hàn ủảm bảo.
Khi hàn tựủộng dây lõi bột với sự tạo hình cưỡng bức mối hàn, năng suất hàn tăng 9 Ờ 10 lần so với hàn que tay và 4 Ờ 5 lần so với hàn bán tựủộng trong môi trường khắ bảo vệ.
4/ Giá thành một tấn sản phẩm hàn với hàn que tay cao hơn so với hàn dây lõi bột 10 Ờ 30 %. Giá thành sản phẩm của hàn dây lõi bột cao hơn giá thành sản phẩm hàn trong khắ CO2. Nhưng nếu so sánh ủiều kiện bắn toé kim loại và chất lượng mối hàn của sản phẩm ứng dụng của phương pháp hàn dây lõi bột có hiệu quả kinh tế hơn so với hàn trong môi trường bảo vệ khắ CO2 với dây hàn ủặc.
Chắnh nhờ có các hiệu quả kinh tế - kỹ thuật như ủ4 nêu trên, cộng với sự ứng dụng thuận lợi vào công nghệ tự ủộng hoá. Ngày nay công nghệ
hàn dây lõi bột ủược ứng dụng rộng rải trong chế tạo máy thi công và xây dựng trong công nghiệp nặng, máy nông nghiệp vũ trụ, công nghiệp thực
phẩm, ủóng tầuẦ Nhờ có các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật cao, công nghệ hàn dây lõi bột ủó trở thành một trong những công nghệ chắnh trong sản suất hàn. 2. Đề nghị
1/ Cần tiếp tục nghiên cứu công nghệ hàn bằng dây lõi bột kim loại cho nhiều loại vật liệu khác nhau để xây dụng một quy trình cụ thể cho từng loại vật liệu và với thiết bị hiện đại hơn.
2/ Do thời gian và h−ớng nghiên cứu của đề tài nên tôi ch−a thể thực hiện khảo sát đa yếu tố ảnh h−ởng và bàn toán mô hình hoá.
3/ Việc ứng dụng công nghệ hàn dây lõi bột vào thực tế sản xuất là mới nh−ng hoàn toàn có thể ứng dụng đ−ợc trong trào l−u nâng cao năng suất và chất l−ợng sản phẩm sau khi hàn.
Tài liệu tham khảo
Tiếng Việt
1. Đào Quang Kế. Công nghệ kim loại. Khoa Cơ điện ĐHNNI, 1999.
2. Ngô Lê Thông. Công nghệ hàn nóng chảy . NXB Khoa học và kỹ thuật, Hà Nội 2004.
3. Nguyễn Văn Thông, Võ Văn Mai. Ch−ơng trình khoa học và công nghệ KC04. 1992, 1993.
4. Nguyễn Văn Thông. Vật liệu và công nghệ hàn. NXB Khoa học và kỹ