2. Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình hàn 1. Sự hình thành mối hàn
2.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình hàn
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 lưu 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 hướng 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 tương hỗ.
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 thướ 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 thướ 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 thường không lớn hơn 50mm. S lớp hàn ắp ứng tr n ề m t không n n lớn hơn 3 lớp. Đường hàn sau g i l n ường hàn trướ 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 hưởng ến ường ộ ng hàn, ông su t nhi t h quang, ộ ổn ịnh ủa h quang và tuổi thọ ủa i n ự hàn.
Cường ộ ng hàn tỉ l thuận với năng lư ng ường, 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.
Lưu lư 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 hưởng 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 hưởng 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 hưởng 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).