Chương 3: NGHIÊN CỨU CƠ SỞ LÝ THUYẾT V Ề THUỐC HÀN GỐM
3.2.1. Các tính chất lý hóa của thuốc hàn
Khi hàn hồ quang thuốc hàn thực hiện nhiều chức năng: Cách ly bể hàn với tác dụng của môi trường, ổn ñịnh hồ quang, tạo hình mối hàn... Tính chất lý học của thuốc hàn trong trạng thái nóng chảy có ảnh hưởng ñặc biệt tới ñặc tính công nghệ của thuốc hàn.
Một trong những tính chất lý học quan trọng nhất của thuốc là ñộ nhớt của nó trong trạng thái nóng chảy. Sự tạo hình mối hàn, chiều sâu ngấu của kim loại cơ bản, sự tách khí từ vùng nóng chảy... Phụ thuộc vào ñộ nhớt. ðối với xỉ, cũng như ñối với tất cả các vật không ñịnh hình, người ta xác lập quy ước các giới hạn xác ñịnh ba trạng thái khác nhau phụ thuộc vào ñộ nhớt của nó: Trạng thái chảy lỏng, khi ñộ nhớt η ≤ 1 Pa.s, trạng thái nhớt khi η = 10 - 10-2 Pa.s, trạng thái thô khi η > 102 Pa.s.
Nhiệt ñộ nóng chảy quy ước ñược xác ñịnh tương ứng, trong ñó khái niệm nóng chảy ñược hiểu là chuyển tiếp từ trạng thái nhớt sang trạng thái lỏng. Sự chuyển tiếp từ trạng thái thô sang nhớt bỏ qua giai ñoạn làm mềm. Tùy thuộc vào tính chất thay ñổi của ñộ nhớt ñối với nhiệt ñộ xỉ mà có xỉ dài và xỉ ngắn. Nếu sự nóng chảy của xỉ diễn ra trong phạm vi rộng của nhiệt ñộ thì gọi là xỉ dài, nếu trong phạm vi hẹp là xỉ ngắn. Thuận lợi nhất là nhiệt ñộ nóng chảy của xỉ thấp hơn nhiệt ñộ nóng chảy của kim loại từ 200 ÷ 300oC.
Tính chất lý học quan trọng khác là ñộ chặt (tỉ khối) của thuốc. Tốc ñộ tách các chất tạp phi kim từ bể kim loại hàn phụ thuộc vào tỉ khối trong mức ñộ ñáng kể. Tỉ khối của xỉ lỏng phụ thuộc vào nhiệt ñộ và áp suất. Khi tăng nhiệt ñộ tỉ khối giảm, khi tăng áp suất tỉ khối tăng.
Sự thay ñổi tỉ khối của các muối nóng chảy tùy thuộc vào nhiệt ñộ (cho tới nhiệt ñộ sôi) ñược biểu diễn bằng phương trình:
ρT = ρnc - α (T-Tnc),
Ở ñây ρT - Tỉ khối của muối nóng chảy ở nhiệt ñộ xác ñịnh ρnc - Tỉ khối của muối ở nhiệt ñộ nóng chảy
Tnc- Nhiệt ñộ nóng chảy
α - Hệ số nhiệt ñộ phụ thuộc vào bản chất của muối.
Theo phương trình trên tỉ khối của chất nóng chảy tùy thuộc vào nhiệt ñộ thay ñổi theo ñường thẳng.
Xỉ hàn có tỉ khối nhỏ hơn nên dễ tách khỏi kim loại bể hàn trôi trên bề mặt của nó, tạo ñiều kiện nhận ñược mối hàn sạch chứa ít tạp chất phi kim.
Một tính chất lý học khác, ñó là tính thấm khí của thuốc. Lượng khí và hơi trong vùng hàn phụ thuộc vào tính hấp thụ khí của thuốc. Theo quan ñiểm bảo vệ bể hàn khỏi ảnh hưởng của môi trường tính hấp thụ khí cao của thuốc là hiện tượng xấu, nhưng bù vào ñó có khả năng loại trừ tốt các khí tách ra từ kim loại kết tinh thông qua xỉ, ñây lại là hiện tượng tốt.
Bằng thực nghiệm V. V. Podgaevski xác nhận rằng tính hấp thụ khí ảnh hưởng không những ñối với hàm lượng khí trong kim loại mối hàn mà còn ñối với hình dạng và tạo hình của nó. Tính hấp thụ khí của thuốc phụ thuộc vào tỉ khối, cỡ hạt và trạng thái lý học của hạt.
Sự bảo vệ khá hiệu quả của bể hàn ñối với tác dụng môi trường ñược ñảm bảo khi chiều dày lớp thuốc ñược xác ñịnh trên bề mặt kim loại cơ bản.
Chiều dày yêu cầu của lớp thuốc phụ thuộc chủ yếu vào công suất của hồ quang khi hàn (Bảng 3.2)
Bảng 3.2: Tỷ lệ giữa dòng hàn và chiều dày lớp thuốc
Dòng hàn (A) 200 ÷ 400 400 ÷ 800 800 ÷ 1200 Chiều dày lớp thuốc (mm) 25 ÷ 35 35÷45 45 ÷ 60
Một tính chất lý học quan trọng khác của thuốc hàn ñó là tính dẫn ñiện của thuốc trong trạng thái lỏng. Tính dẫn ñiện cao của xỉ khi hàn ñiện xỉ là nhân tố tích cực. Nhưng khi hàn dưới lớp thuốc tính dẫn ñiện cao của xỉ có thể trở thành hiện tượng tiêu cực bởi vì sự phân dòng qua xỉ có thể dẫn ñến sự hình thành xấu của mối hàn. Khi hàn hồ quang sự phân dòng qua xỉ lỏng thông thường chiếm khoảng 2 ÷ 5%. Nếu tính dẫn ñiện của thuốc tăng thì hiệu quả phân dòng tăng. ðiều này thông thường ảnh hưởng xấu ñến quá trình hàn.