2. Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình hàn
2.2.4. Sự khuếch tán và hòa tan các nguyên tố hợp kim
Trong ó: Ebm là giới hạn h y ủa vật li u nền. Epc là giới hạn h y ủa h p kim ột.
Vpc là t ộ p h p kim ột ho mứ ộ ti u hao ột h p kim.
Từ ông thứ tr n, ó thể nhận th y rằng, mứ ộ tham gia ủa h p kim ột vào m i hàn phụ thuộ vào nhiều yếu t kh nhau. Trong ó, phụ thuộ r t lớn vào i n p hàn (U), ƣờng ộ ng hàn (I) và t ộ p ột (Vpc).
2.2.4. Sự khuếch tán và hòa tan các nguyên tố hợp kim
Th o ịnh luật Fi k II về khuế h t n kim loại, hiều s u khuế h t n hay ề rộng ủa vùng khuế h t n phụ thuộ vào từng kim loại ụ thể, phụ thuộ vào trạng th i hoạt tính (hoạt năng) ủa nguy n t ủa kim loại ó, phụ thuộ vào nhi t ộ và thời gian kim loại lƣu lại ở nhi t ộ ao. Nhi t ộ àng ao th kh năng khuế h t n àng mạnh ẫn ến hiều s u khuế h t n àng lớn. Thời gian kim loại ở nhi t ộ àng ao th hiều s u khuế h t n ũng àng lớn [11].
Trong qu tr nh hàn, ƣới t ụng ủa nhi t h quang plasma, nguy n t kim loại ị kí h hoạt, huyển ộng và ó xu hƣớng t h ra kh i mạng tinh thể khi húng ó ƣ ộng năng ủ lớn. Do h quang plasma ó ông su t nhi t lớn n n sự khuế h t n và h a tan nguy n t h p kim x y ra r t m nh li t. Điều này ẫn ến sự thay ổi tổ hứ kim loại m i hàn sau khi kết tinh.
Th o tài li u [11], khuế h t n là sự huyển hỗ ngẫu nhi n ủa nguy n t o ao ộng nhi t. Trong ó, khuế h t n ủa nguy n t A trong nền ủa hính nguy n t A gọi là tự khuế h t n; n khuế h t n ủa nguy n t kh loại B ó n ng ộ nh hơn trong nền A gọi là khuế h t n kh loại. Khuế h t n ủa A và B trong nền A ho B gọi là khuế h t n tƣơng hỗ.
Ngô Hữu Mạnh 37 H nh 2.46. Một s ạng khuế h t n kim loại ở trạng th i rắn [11]
Sự khuế h t n x y ra khi nguy n t kim loại ƣ kí h hoạt và ó sự h nh l h về n ng ộ giữa vùng. Khi ó, nguy n t kim loại ó năng lƣ ng ủ lớn ể thắng ho ph v lự li n kết giữa húng với nguy n t kh trong mạng kim loại. Trong qu tr nh khuế h t n và h a tan, nguy n t kim loại ó i lự mạnh sẽ ị h huyển lại g n nhau và li n kết với nhau ể tạo ra hỗn h p ho pha mới ó li n kết ền vững hơn. Sự khuế h t n sẽ ừng lại khi n ng ộ ủa nguy n t ị o h a ho năng lƣ ng ủa nó gi m xu ng không n ủ lớn ể thắng ƣ lự li n kết ủa nó với nguy n t xung quanh.
H nh 2.47. C giai oạn ủa qu tr nh tiết pha mới [11]
Th o sự ph n tí h ủa t gi , trong qu tr nh hàn PTA, ông su t nhi t h quang plasma lớn và sự kh i t về thành ph n, n ng ộ, hàm lƣ ng nguy n t h p kim giữa vật li u hàn là h p kim ột Eutroloy 16606 và h p kim ột M với thép nền C45 là nguy n nh n ẫn ến nguy n t kim loại ị khuế h t n và h a tan vào t m thép C45. Sự h nh l h về n ng ộ nguy n t h p kim, kết h p với yếu t ngu n nhi t plasma lớn là iều ki n thuận l i ể hi n tƣ ng khuế h t n và h a tan x y ra. Điều này sẽ làm gi m n ng ộ, hàm lƣ ng nguy n t ủa nguy n t h p kim ứng trong kim loại m i hàn và thay ổi tính ủa kim loại m i hàn. B n ạnh ó, nguy n t ủa nguy n t C ó kí h thƣớ nh , kết h p với sự h nh l h về n ng ộ và hàm lƣ ng n n kh năng C ị khuế h t n và h a tan. Tuy nhi n, o t ộ hàn PTA ƣ i thi n, năng lƣ ng ƣờng th p, t ộ nóng h y và kết tinh ủa kim loại vũng hàn nhanh n n hạn hế ƣ sự khuế h t n và h a tan ủa nguy n t h p kim. M t kh , nguy n t h p kim nhƣ Cr, V, W, Mo ó kí h thƣớ nguy n t lớn n n sự khuế h t n vào kim loại nền C45 ũng ị hạn hế hơn.
Kết luận Chương 2
Khi hàn PTA với m hàn m tay, hiều rộng m i hàn ạt ƣ là kho ng 10mm nếu không ao ộng ngang m hàn. Dao ộng ngang của m hàn thƣờng không lớn hơn 50mm. S lớp hàn ắp ứng tr n ề m t không n n lớn hơn 3 lớp. Đƣờng hàn sau g i l n ƣờng hàn trƣớ 1/3 hiều rộng ủa nó. N n s ụng qu tr nh hàn tự ộng khi hàn ắp ề m t lớn ể tăng năng su t hàn.
Loại i n ự , ƣờng kính i n ự , gó mài u i n ự , ự tính ủa ng i n ó nh hƣởng ến ƣờng ộ ng hàn, ông su t nhi t h quang, ộ ổn ịnh ủa h quang và tuổi thọ ủa i n ự hàn.
Cƣờng ộ ng hàn tỉ l thuận với năng lƣ ng ƣờng, ông su t nhi t h quang, hiều s u ng u và mứ ộ tham gia ủa kim loại nền vào m i hàn.
T ộ hàn tỉ l nghị h với năng lƣ ng ƣờng, hiều s u ng u và mứ ộ tham gia ủa kim loại nền vào m i hàn.
Ngô Hữu Mạnh 38 Lƣu lƣ ng p ột tỉ l thuận với hiều ao m i hàn, t ộ p khí mang ột, nhƣng tỉ l nghị h với mứ ộ tham gia ủa kim loại nền vào m i hàn.
Bi n ộ ao ộng m hàn tỉ l thuận với hiều rộng m i hàn và năng su t hàn, nhƣng tỉ l nghị h với hiều s u ng u, mứ ộ tham gia kim loại nền vào m i hàn.
Chiều ài ột h quang tỉ l thuận với i n p hàn, tiết i n ột h quang, năng lƣ ng ƣờng, ông su t nhi t h quang. Tuy nhi n, khi tăng kho ng h m hàn, kh năng o v ủa khí sẽ gi m xu ng, mứ ộ th t tho t nhi t và nguy ơ x y ra khuyết tật tr n m i hàn sẽ gia tăng.
Gó nghi ng m hàn nh hƣởng trự tiếp ến h nh ạng m i hàn, hiều s u ng u, kh năng o v ủa khí.
Khí mang ột, khí tạo plasma, khí o v ó nh hƣởng ến kh năng o v vũng hàn, ông su t nhi t h quang, p lự h quang, tuổi thọ i n ự , lƣ ng ột ƣ p, năng su t ắp.
Năng lƣ ng ƣờng tỉ l thuận với ƣờng ộ ng hàn, i n p hàn, ông su t ngu n nhi t, mứ ộ tham gia ủa kim loại nền vào m i hàn, nhƣng tỉ l nghị h với t ộ hàn. Nó là một yếu t nh hƣởng trự tiếp ến mứ ộ tham gia ủa kim loại ơ n vào m i hàn.
Khi hàn PTA, mứ ộ tham gia ủa kim loại ơ n vào m i hàn phụ thuộ vào i n p hàn (U), ƣờng ộ ng hàn (I) và t ộ p ột (Vpc).
Ngô Hữu Mạnh 39