Nghiên cứu ảnh hưởng một số thông số cơ bản của chế độ hàn đắp plasma bột hợp kim nickel đến hình dạng và kích thước mối hàn

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật 1 LỜI MỞ ðẦU Thông qua các công trình và kết quả ñánh giá về tình hình nghiên cứu ngoài nước và trong nước về công ng

BỘ GIÁO DỤC VÀ ðÀO TẠO

TRƯỜNG ðẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

-
 -

LÊ LƯƠNG HUỲNH

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG MỘT SỐ THÔNG SỐ CƠ BẢN CỦA CHẾ ðỘ HÀN ðẮP PLASMA BỘT HỢP KIM NICKEL

Học viện Nông nghiệp Việt Nam Ờ Luận văn thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật i

LỜI CẢM ƠN

đề tài Luận văn ựược tác giả hoàn thành tại phòng thắ nghiệm trọng ựiểm Công nghệ hàn và xử lý bề mặt - Viện nghiên cứu Cơ khắ (Bộ Công Thương) dưới sự hướng dẫn, chỉ bảo tận tình của PGS.TS đào Quang Kế và

TS Hoàng Văn Châu cùng các thầy cô trong khoa Cơ -điện - Trường đại Học Nông Nghiệp Hà Nội, ựã giúp ựỡ tôi hoàn thành Luận văn này

Qua ựây, tác giả xin gửi lời cảm ơn chân thành tới các thầy cô trong khoa Cơ - điện - Trường đại Học Nông Nghiệp Hà Nội đặc biệt cho phép tôi bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới PGS.TS Quang Kế và TS Hoàng Văn Châu, hai thầy ựã dành nhiều công sức hướng dẫn tôi thực hiện ựề tài trong suốt thời gian qua đồng thời Luận văn tốt nghiệp cũng trang bị cho tôi những kiến thức cần thiết cho công việc sau này

Tôi xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, ngày tháng năm 2014

Tác giả

Lê Lương Huỳnh

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật ii

1 NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ PHỤC HỒI CHI TIẾT MÁY

BẰNG HÀN ðẮP PLASMA VỚI BỘT HỢP KIM TRÊN THẾ

1.3 Tổng quan về các Patent ñã công bố trên thế giới 9

2.2 Công nghệ hàn ñắp trong phục hồi và chế tạo chi tiết máy bằng

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật iii

3.4.4 Thiết bị xử lý nhiệt nung nóng bằng khí ñốt thông thường 41

4.1 Xác ñịnh các thông số công nghệ quan trọng cần khảo sát 464.2 Lựa chọn dạng mô hình và xác ñịnh các giá trị biến thiên ñầu vào 47

4.5 Tính toán hệ số hồi quy và xây dựng mô hình toán học 52

4.6.1 Kết quả ñánh giá qua hiển thị cấu trúc tổ chức tế vi của 4 vùng

4.6.2 Kết quả ñánh giá hình dạng và kích thước mối hàn 56

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật iv

4.7.1 Ảnh hưởng trực tiếp của các thông số hàn 594.7.2 Ảnh hưởng tương tác của các thông số hàn 614.8 Tối ưu hóa các thông số quy trình công nghệ hàn thông qua tính

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật v

DANH MỤC BẢNG

2-1 Thành phần hóa học của bột Nickel cơ bản và hợp kim 192-2 Thành phần bột Nickel và hợp kim của Nickel 202-3 Thành phần hóa học bột Nickel 167 (NI-167) 203-1 Các thông số công nghệ khi hàn Plasma bột 24

4-10 Thông số hình dạng và kích thước mối hàn 63

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật vi

DANH MỤC HÌNH

1-1 Hàn bột Plasma phục hồi xupap ñộng cơ máy thủy 6

1-4 Hệ thống thiết bị công nghệ hàn bột plasma 8

2-4 Nguyên lý công nghệ hàn Plasma bột hơp kim 16

3-1 Mặt cắt chiều sâu ngấu của lớp ñắp (A1 là phần diện tích lớp ñắp

không ngấu, A2 là phần diện tích lớp ñắp ngấu) 25

3-3 Ảnh hưởng của dòng ñiện plasma, lưu lượng khí plasma, tỷ lệ bột

3-4 Ảnh hưởng của lưu lượng khí lên hình dạng lớp ñắp và sự hòa

3-5 Ảnh hưởng của ñiện áp và dòng ñiện ñến nhiệt ñộ hồ quang plasma 303-6 Ảnh hưởng của chiều dày lớp ñắp và tỷ lệ bột hàn tới sự hòa tan 313-7 Ảnh hưởng của kích thước bột hàn tới ñộ cứng và sự hòa tan 323-8 Ảnh hưởng của khoảng cách làm việc ñến sự hòa tan kim loại 333-9 So sánh tính chất lớp ñắp của hai loại bột hàn khác nhau 34

4-1 Hệ thống thiết bị hàn tự ñộng hồ quang Plasma dịch chuyển - PTA 51

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật vii

4-4 Ảnh tổ chức tế vi của kim loại cơ bản và kim loại mối hàn 554-5 Ảnh tổ chức tế vi của vùng ảnh hưởng nhiệt 55

4-7 Mẫu hàn ñắp tự ñộng PTA với bột hợp kim Nickel 58

4-10 Ảnh hưởng của lượng bột hợp kim G cấp vào ñầu hàn 614-11 Ảnh hưởng tương tác giữa dòng hàn I và nhiệt ñộ nung nóng

4-12 Ảnh hưởng tương tác giữa tốc ñộ hàn V và lượng cấp bột hợp

kim G ñến mức ñộ hòa tan của kim loại ñắp 62

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật 1

LỜI MỞ ðẦU

Thông qua các công trình và kết quả ñánh giá về tình hình nghiên cứu ngoài nước và trong nước về công nghệ hàn Plasma, ta có thể thấy rằng xu hướng áp dụng công nghệ mới ñể tăng năng xuất và chất lượng trong ngành chế tạo cơ khí ngày càng phát triển

Các công trình nghiên cứu của các nhà khoa học Nhật Bản là một trong những hướng tiên tiến, ñã giải quyết ñược vấn ñề công nghệ và vật liệu hàn ðây là một vấn ñề còn hạn chế trong nghiên cứu ứng dụng ở Việt Nam

Một vài công trình ñã nghiên cứu trước ñây của các tác giả Việt Nam còn chưa ñi sâu vào bản chất công nghệ và chỉ mới ñược coi là các thử nghiệm ban ñầu trong ñiều kiện phòng thí nghiệm nên chưa có kết quả khả quan

Vì vậy ðề tài ñã ñặt ra mục tiêu là thực hiện việc “ Nghiên cứu ảnh hưởng một số thông số cơ bản của chế ñộ hàn ñắp Plasma bột hợp kim Nickel ñến hình dạng và kích thước mối hàn ”.

Trong quá trình thực hiện ñề tài, tác giả ñã xây dựng ñược bộ cơ sở dữ liệu chế ñộ công nghệ hàn, xác ñịnh ñược một số thông số cơ bản ảnh hưởng ñến chế ñộ hàn ñắp Plasma bột hợp kim Nickel

ðề tài ñã hoàn thiện mục tiêu nghiên cứu cụ thể ñề ra bao gồm:

1-Các công nghệ phục hồi chi tiết máy bằng hàn ñắp trên thế giới và trong nước;

2- Công nghệ hàn ñắp trong phục hồi và chế tạo chi tiết máy bằng Plasma bột hợp kim Nickel, tầm quan trọng của việc phục hồi và chế tạo chi tiết máy;

3- Kết luận, mục tiêu và nội dung nghiên cứu

Xuất phát từ các mục tiêu ñó, ñề tài ñã xây dựng lên các nội dung nghiên cứu theo từng giai ñoạn cụ thể như sau:

Nội dung 1: Tổng quan về công nghệ hàn plasma và các sản phẩm của

ñề tài

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật 2

Nội dung 2: ðối tượng, thiết bị và phương pháp nghiên cứu

Nội dung 3: Nghiên cứu lý thuyết

Nội dung 4: Nghiên cứu thực nghiệm

Kết luận và ñề nghị

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật 3

CHƯƠNG 1: NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN

1- NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ PHỤC HỒI CHI TIẾT MÁY BẰNG HÀN ðẮP PLASMA VỚI BỘT HỢP KIM TRÊN THẾ GIỚI VÀ TRONG NƯỚC

1.1 Tình hình nghiên cứu ở ngoài nước

Từ năm 1941, các nhà khoa học Mỹ ñã nỗ lực nghiên cứu giải pháp hàn

và cắt các loại vật liệu từ kim loại nhẹ và hợp kim của chúng nhằm phục vụ cho Công nghiệp Quốc phòng, ñặc biệt là chế tạo kết cấu máy bay Nhờ vậy, một trong những phương pháp hàn mới ñã ñược phát minh ñó là hàn hồ quang bằng ñiện cực không nóng chảy trong môi trường khí trơ TIG (Tungsten Inert Gas) Từ những năm 1950, hàn TIG ñã ñược công nhận như là một phương pháp hàn tiên tiến ứng dụng một cách có hiệu quả ñể chế tạo các liên kết hàn

từ vật liệu khó hàn và ñòi hỏi chất lượng cao

Tuy nhiên, trong quá trình nghiên cứu nhằm phát triển hơn nữa công nghệ hàn TIG, các nhà khoa học Mỹ không những ñã nhận thấy một số hạn chế của phương pháp hàn này mà còn phát hiện thêm hiệu ứng quan trọng của

hồ quang plasma nén và từ ñó các công trình nghiên cứu lý thuyết về công nghệ hàn hồ quang plasma PAW (Plasma Arc Welding) ñã ñược có một sự phát triển mạnh mẽ

So sánh với quá trình hàn hồ quang bằng ñiện cực không nóng chảy trong môi trường khí trơ, hàn hồ quang plasma có những ưu ñiểm vượt trội: Mức ñộ tập trung năng lượng nhiệt cao hơn ( nếu như trong hàn TIG hồ quang có dạng hình nón và nhiệt ñộ chỉ ñạt tới khoảng 5.000- 6.000 0K thì nhiệt ñộ của hồ quang plasma nén có thể vượt quá 24.000 0 K); ñộ ổn ñịnh của hồ quang cao hơn, có thể sử dụng chế ñộ hàn với phạm vi ñiều chỉnh cường ñộ dòng hàn lớn ( từ một vài ampe ñến hàng trăm ampe); Chất lượng mối hàn cao và ổn ñịnh (vì các thông số của vũng hàn ít phụ thuộc vào

Học viện Nông nghiệp Việt Nam Ờ Luận văn thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật 4

khoảng cách làm việc, ắt bị khuyết tật công nghệ), vùng ảnh hưởng nhiệt có kắch thước bé,Ầ

Bằng nhiều công trình nghiên cứu của các nhà khoa học Mỹ, Liên Xô (cũ), Tây Âu, Nhật BảnẦ, công nghệ hàn hồ quang plasma ngày càng ựược phát triển và hoàn thiện vào ựầu thập kỷ 60 nó ựã ựược ứng dụng khá rộng rãi

và có hiệu quả ở các nước công nghiệp phát triển, ựặc biệt là ở khu vực châu

Âu ựể hàn thép hợp kim cao trong ựó như thép không gỉ, kim loại chống ăn mòn, chịu mài mòn, hợp kim nickel, titan, ziriconi, tantali và thậm chắ cả các kim loại quý hiếm khác

Ngày nay bằng nhiều kết quả nghiên cứu về công nghệ và thiết bị mới

ựã ựưa công nghệ hàn plasma thay thế các công nghệ hàn bằng tia laser hoặc hàn bằng chùm tia ựiện tử mà trước ựây bắt buộc phải sử dụng với chi phắ và mức ựộ ựầu tư rất cao đó là các sản phẩm như bình nhiên liệu cho các tàu con thoi, vỏ tàu cánh ngầm và tàu ngầm, bồn bể chứa hóa chất, thiết bị hóa thực phẩm, máy móc trong công nghiệp dược phẩm, y tế,

để ựáp ứng nhu cầu ngày càng tăng của các ngành công nghiệp sản xuất tiên tiến nói chung, và công nghiệp quốc phòng nói riêng hướng tới các quy trình chế tạo và phục hồi chi tiết máy hiệu quả hơn, trong những năm gần ựây tại các Viện nghiên cứu về hàn trên thế giới và ựặc biệt là các chuyên gia

về hàn ở Nhật Bản ựã nghiên cứu và ứng dụng thành công phương pháp hàn plasma dùng vật liệu bột - PTA (Plasma Transferred Arc) đây là một trong những biến thể của công nghệ hàn hồ quang plasma mà vật liệu bổ sung ựược cung cấp dưới dạng bột kim loại Hệ thống thiết bị cơ bản dùng cho PTA bao gồm máy hàn plasma, thiết bị cấp bột và cụm mỏ hàn Thành phần bột kim loại (hỗn hợp cacbit chrome, cacbit vonfram, nickel, cobaltẦ ) là yếu tố quan trọng nhất ựem lại những tắnh chất ựặc biệt (thành phần hóa học và cơ tắnh) cho kim loại mối hàn theo yêu cầu sử dụng của sản phẩm

Phương pháp hàn plasma bột ựem lại những ưu ựiểm nổi bật như: Chất

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật 5

lượng mối hàn và năng suất ñược nâng cao, không bị hạn chế về vị trí hàn trong không gian, kết quả tốt khi hàn các vật liệu hợp kim và kim loại mầu, hạn chế tối ña sự tham gia của kim loại nền vào kim loại mối hàn, cho khả năng kiểm soát nhiệt cung cấp cho liên kết hàn tốt nên có thể ứng dụng cho hàn các loại vật liệu có tính hàn rất khác nhau với nhau mà các phương pháp hàn khác khó có thể thực hiện ñược…

Ở các nước công nghiệp phát triển, các lĩnh vực tiêu biểu ñã ứng dụng mạnh mẽ công nghệ hàn PTA là chế tạo mới hay phục hồi các vít tải, van của ñộng cơ ñốt trong (ñộng cơ ô tô, máy thủy, ñầu kéo, v.v…), các chi tiết phụ tùng trong ngành hóa chất, dầu khí, sản xuất ñiện, dụng cụ cắt (dao, dao phay, dao doa, dao chuốt, v.v ), thiết bị khai thác mỏ, nghiền, cán, xây dựng, giao thông, thiết bị trong ngành gốm sứ và sản xuất xi măng, chế tạo và phục hồi khuôn mẫu, thiết bị trong ngành công nghiệp giấy và bột giấy, máy nông nghiệp, thiết bị phụ tùng cho các nhà máy ñiện hạt nhân, v.v

Có thể nói, công nghệ hàn plasma ñã ñáp ứng ñược các tiêu chuẩn chất lượng và năng suất trong nhiều ngành công nghiệp có sử dụng thép không gỉ, các kim loại màu và hợp kim của chúng ñặc biệt như các loại vật liệu có tính dẫn nhiệt cao như ñồng, nhôm Hàn plasma có những lợi thế ñáng kể, bao gồm tốc ñộ hàn tăng và biến dạng hàn thấp

Rõ ràng rằng, công nghệ hàn plasma có những bước phát triển vượt bậc trong ba mươi lăm năm qua, ñặc biệt là trong vòng năm năm trở lại ñây nó ñã trở thành một công nghệ khá phổ biến ở các nước công nghiệp phát triển, ñược các Trường, Viện nghiên cứu và các nhà khoa học quan tâm chú ý phát triển và hoàn thiện Trong việc chế tạo và phục hồi các chi tiết máy làm việc trong ñiều kiện khắc nghiệt, công nghệ hàn plasma luôn là công nghệ nổi trội, mang lại chất lượng và hiệu quả kinh tế cao, (hình 1-1) và (hình 1-2) một

số hình ảnh về các chi tiết ñược hàn phục hồi và hàn mới

Học viện Nông nghiệp Việt Nam Ờ Luận văn thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật 6

Hình 1-1: Hàn bột Plasma phục hồi xupap ựộng cơ máy thủy

Hình 1-2: Một số ứng dụng của công nghệ hàn plasma

1.2 Tình hình nghiên cứu ở trong nước

đề tài ỘNghiên cứu ứng dụng công nghệ hàn ựắp plasma bột ựể chế tạo các dụng cụ cắt làm việc trong ựiều kiện chịu mài mòn và va ựập caoỢ (Research to apply plasma powder surfacing for the manufacturing of cutting

tools working under heavy impact and wear conditions), mã số VLIR-HUT

PJ04, thuộc chương trình hợp tác giữa Trường đHBK HN và cộng ựồng các trường ựại học khối Flemish-Vương Quốc Bỉ VLIR-HUT đề tài do PGS.TS Bùi Văn Hạnh, đH Bách khoa HN làm chủ nhiệm đề tài ựã ựi sâu nghiên cứu công nghệ chế tạo các loại dao chặt mảnh dùng cho ngành giấy có kắch thước nhỏ Các kết quả chủ yếu ựã ựạt ựược:

- đã nghiên cứu ựược tổ chức lớp kim loại lưỡi cắt dao chặt mảnh trong

Học viện Nông nghiệp Việt Nam Ờ Luận văn thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật 7

ngành giấy chế tạo bằng phương pháp hàn ựắp plasma bột

- đã ựề xuất ựược phương án lựa chọn thành phần bột

- đã thiết kế ựược QTCN gia công cơ khắ dao chặt mảnh sau khi hàn ựắp

- đã nghiên cứu ựược những hư hỏng, ựộ mài mòn, tuổi thọ của dao chặt mảnh sử dụng trong ngành giấy

Các kết quả thử nghiệm ban ựầu cho thấy cơ tắnh lớp ựắp ựạt yêu cầu Tuy nhiên, sản phẩm chưa ựược ứng dụng rộng rãi do hiện tượng mẻ dao chưa khắc phục ựược trong quá trình sử dụng

Về công nghệ PTA ứng dụng ựể phục hồi chi tiết máy ở Việt nam hiện nay chưa có một công bố nào Chỉ có một số thiết bị hàn PAW ựược nhập về nhưng hiệu quả sử dụng chưa cao (Thiết bị hàn Microplasma tại PTNTđ Hàn

và Xử lý bề mặt thuộc NARIME) hoặc chỉ mới phục vụ cho công tác ựào tạo (đH BK Hà nội, Trung tâm ựào tạo và chuyển giao công nghệ Việt Ờđức thuộc TC đL-CL)

Một số hình ảnh hệ thống thiết bị hàn Plasma bột ựang ựược sử dụng ở Việt Nam

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật 8

Hình 1-3: ðầu hàn plasma

Hình 1-4: Hệ thống thiết bị công nghệ hàn bột plasma

Học viện Nông nghiệp Việt Nam Ờ Luận văn thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật 9

Hình 1-5: Thiết bị hàn Microplasma NERTAMATIC 51

1.3 Tổng quan về các Patent ựã công bố trên thế giới

Trong thời gian thực hiện vừa qua, nhóm đề tài ựã thu thập ựược 6 Patent ở giai ựoạn 1958-2006 liên quan ựến các vấn ựề về thiết bị và công nghệ hàn plasma ựược công bố trên thế giới, chủ yếu là ở Mỹ

đó là các Patent sau ựây:

1 US Patent 4,621,183 - 1986: Phương pháp hàn bột Plasma

2 US Patent 5,431,136 - 1995: đặc ựiểm, tắnh năng chống ăn mòn tiếp xúc của bột hàn với vật liệu thép cơ bản trong quá trình cháy của ựộng cơ

3 US Patent 5,981,896 - 1999: Thiết bị và phương pháp tạo mối hàn khô dưới nước

4 US Patent 0184946A1 - 2004: Cải thiện khả năng chống ăn mòn cho xupap bằng vật liệu hợp kim chịu nhiệt

5 US Patent 7,045,738 - 2006: Phương pháp và thiết bị cung cấp bột trong hàn PTA

1.4 Tổng quan về các tiêu chuẩn liên quan

Trong quá trình tìm hiểu các hệ thống Tiêu chuẩn liên quan ựến công nghệ, vật liệu và thiết bị hàn plasma, đề tài tập trung vào các Hệ tiêu chuẩn sau ựây:

- ISO (International Organization for Standardization),

- AWS (American Welding Society),

- JIS (Japanese Industrial Standards),

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật 10

- API (American Petroleum Institute),

- ASTM (American Society for Testing and Materials),

- ANSI (American National Standards Institute),

- GOST (Russia)

Tuy nhiên về cơ bản là các Hệ tiêu chuẩn chủ yếu trình bày về vật liệu cho hàn plasma, còn về công nghệ và thiết bị hầu như chưa có ñược các thông tin nào ñầy ñủ

ðề tài ñã tham khảo và thu thập ñược 03 Tiêu chuẩn của Liên xô cũ về các mối hàn plasma:

1.5 Kết luận chương 1

Trên cơ sở các tài liệu tổng quan về tình hình nghiên cứu trong nước và ngoa i nước, Patent ñã công bố, các tiêu chuẩn và các thông tin thu ñược như hình minh họa về thiết bị hàn plasma của các nước trong khu vực và trên thế giới và ở Việt Nam, ðề tài ñã lựa chọn giải pháp kỹ thuật – công nghệ ñể áp dụng toàn bộ hệ thống thiết bị hàn chính và thiết bị phụ trợ

Các kết quả nghiên cứu tổng quan tài liệu, Patent, Tiêu chuẩn sẽ ñược

ðề tài sử dụng trong quá trình nghiên cứu triển khai công nghệ và áp dụng sản xuất

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật 11

CHƯƠNG 2 ðỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1 ðối tương nghiên và thiết bi cứu

Công nghệ hàn ñắp bằng hồ quang Plasma dịch chuyển (PTA) với các loại bột hợp kim cứng thường ñược sử dụng nâng cao chất lượng bề mặt chi tiết, chế tạo các công cụ cắt gọt hiệu quả trên thế giới và ở Việt Nam hiện nay Trong những năm gần ñây, công nghệ PTA ñược sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng như các ngành công nghiệp van thủy lực, máy móc, các ngành công nghiệp khai thác mỏ, chế tạo thiết bị, phụ tùng, hóa chất, hạt nhân và nhà máy ñiện v.v Xét về bản chất, quá trình PTA có thể ñược coi như là một dạng hàn

hồ quang Gas Tungsten tiên tiến ñược sử dụng rộng rãi cho các ứng dụng của các lớp phủ Bột kim loại và hợp kim ñược chuyển trong luồng hồ quang Plasma nhờ ñiện cực Tungsten tạo nên Như vậy, các lớp phủ có thể ñược tạo nên nhờ kiểm soát chính xác thành phần của vật liệu ñưa vào quá trình PTA Các chủng loại bột như Colmonoy-5 (hợp kim Co), hợp kim Nickel, Wolfram Carbide… có khả năng chịu mài mòn rất tốt và khả năng chống ăn mòn và chống oxy hóa ở nhiệt ñộ cao

So với quá trình hàn khác, dùng công nghệ PTA cho hàn ñắp bề mặt ñòi hỏi số lượng vật liệu tiêu hao ít hơn khi cần cải thiện các tính chất cơ lý và cấu trúc luyện của vật liệu bề mặt ðiều này ñạt ñược khi sự pha loãng và hòa tan của lớp kim loại ñắp với bề mặt nền hạn chế ở mức ñộ thấp nhất Sự hòa trộn và pha loãng của mối hàn ñắp PTA ñược chỉ ra trên (hình 2-1)

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật 12

Hình 2-1: Kết cấu hình dạng mối hàn ñắp PTA

Hình dạng hình học của mối hàn ñắp bị ảnh hưởng bởi các giá trị thông

số công nghệ của quá trình PTA trong quá trình hàn ñắp Các thông số này cần ñược thiết lập và lựa chọn ñể cho phép tự ñộng hóa quá trình và ñảm bảo chất lượng tốt cho bề mặt chi tiết

Vì vậy ñối tượng nghiên cứu của ñề tài này là “ Nghiên cứu ảnh hưởng một số thông số cơ bản của chế ñộ hàn ñắp Plasma bột hợp kim Nickel ñến hình dạng và kích thước mối hàn ” ðược mô tả như (hình 2-1) Việc lựa

chọn các thông số công nghệ của quá trình hàn PTA phải ñược cụ thể hơn ñể ñảm bảo rằng bề mặt và kết cấu hình dạng hình học của mối hàn là ñạt chất

lượng theo yêu cầu

Ngoài ra, mục tiêu chính của nghiên cứu này là ñể tối ưu hóa các thông

số công nghệ hàn của quá trình hàn ñắp tự ñộng PTA ñể ñạt ñược mức ñộ hòa tan của vật liệu ñắp vào vật liệu nền là tối thiểu, tăng cường tối ña chiều rộng

và chiều cao mối hàn ñắp

Theo số lượng dữ liệu ñược tạo ra trong quá trình thực nghiệm lặp ñi

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật 13

lặp lại cho tối ưu hóa là rất lớn và mỗi chu kỳ thiết kế yêu cầu số tính toán, phần mềm ñã ñảm bảo ñược các yêu cầu như sử dụng

2.2 Công nghệ hàn ñắp trong phục hồi và chế tạo chi tiết máy bằng hàn Plasma với bột hợp kim Nickel

2.2.1 Công nghệ và thiết bị

Công nghệ hàn Plasma bột (PTA) ñược sử dụng ñể hàn mới hoặc ñắp lên vật liệu nền một lớp kim loại (hoặc hợp kim) làm tăng ñộ cứng bề mặt, tăng khả năng chịu mài mòn và ăn mòn của chi tiết máy ðây là công nghệ tiên tiến ñược ứng dụng vào việc hàn mới và xử lý bề mặt chi tiết Với ñối tượng thực thi là hồ quang ñiện ñược tạo lên giữa ñiện cực Wonfram và vật liệu phủ bề mặt chi tiết

Quá trình hàn Plasma bột hồ quang dịch chuyển (PTA) có thể ñược coi

là một dẫn xuất của quá trình hàn hồ quang Plasma (PAW) Cả hai phương pháp hàn ñều sử dụng một ñiện cực Wonfram không tiếp xúc nằm bên trong ñầu hàn, mỗi mỏ hàn ñều ñược làm mát bằng nước, khí bảo vệ ñể bảo vệ bể hàn nóng chảy và khí Plasma ñược mô tả như (hình 2-2)

Hình 2.2: Sơ ñồ hệ thống hàn Plasma bột

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật 14

ðiểm khác biệt giữa hai quá trình hàn nằm trong bản chất của vật liệu phụ ñó là bột thay vì dây, kim loại phụ ñược cung cấp dưới dạng bột bởi một chất khí vận chuyển (khí mang) ñến khu vực hồ quang mà trong ñó ñã chứa ñầy ñủ các thành phần nguyên tố hợp kim với hàm lượng cần thiết tuỳ thuộc vào tính chất lớp ñắp yêu cầu (bột hợp kim).(hình 2-3)

Trong hai phương pháp hàn bột Plasma và hàn hồ quang plasma sử dụng một loại khí trơ, khí này ñi qua các lỗ của ñầu hàn, nơi ñiện cực ñược ñịnh tâm chắc chắn Khí bảo vệ qua miệng ñầu hàn bao quanh bên ngoài lớp hàn có tác dụng chống lại sự ôxy hóa từ không khí bên ngoài khí quyển lên bề mặt lớp hàn Mặt khác, trong quá trình hàn bột Plasma khí ñược sử dụng ñể vận chuyển vật liệu phụ thông qua ñường dẫn và ñược ñiều chỉnh lượng cấp cho phép ñến khu vực hồ quang plasma sao cho lượng bột cấp là tập trung nhất Khí ñược sử dụng thường là khí argon (Ar)

ðặc trưng của phương pháp hàn plasma bột, hồ quang dịch chuyển ñó chính là hồ quang Plasma Plasma (một chất khí bị ion hóa hoàn toàn ñạt ñến trạng thái dẫn ñiện) có thể ñược xem như là trạng thái tự nhiên thứ tư của vật chất Trạng thái Plasma chiếm hơn 99,9% thành phần vật chất trong vũ trụ Nhiệt Plasma bao gồm một chất khí có ít nhất 1% bị ion hóa với một nhiệt ñộ lớn hơn 13.000°C và là một chất dẫn ñiện tốt Trong quá trình phát sinh từ khí trơ ñến argon tạo thành một dòng Plasma tập trung ở nhiệt ñộ cao

Bột hợp kim ñược ñưa từ cơ cấu cấp bột vào ñầu hàn plasma nhờ khí mang Cơ cấu cấp bột ñảm bảo ñịnh lượng bột cấp chính xác và ổn ñịnh nhờ mạch phản hồi ñưa về ñộng cơ cấp bột ñược ñiều khiển bởi phần mềm máy tính Cấu tạo của ñầu hàn bột Plasma (hình 2-3)

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật 15

Hình 2-3 Sơ ñồ kết cấu của ñầu hàn bột Plasma

khí tạo plasma, khí mang bột

Trong quá trình này, bột kim loại ñược ñưa vào một vũng hàn nóng chảy ñược tạo ra bởi plasma ở nhiệt ñộ cao (lên ñến 20.000°C) Tất cả các thông số chế ñộ hàn bao gồm cả thông số về tốc ñộ cấp bột, năng lượng ñầu vào (dòng ñiện hàn), lưu lượng khí plasma và khí bảo vệ cũng như tốc ñộ của ñầu hàn và vật hàn ñều ñược kiểm soát, khống chế và ñược ñiều chỉnh tự ñộng hoàn toàn bằng phần mềm máy tính Với nguồn năng lượng tập trung cao của hồ quang plasma cho phép ta nhận ñược lớp ñắp có chất lượng cao nhất Lớp ñắp hoàn toàn ñặc và ñược liên kết về mặt luyện kim (tương tự như ñúc) với kim loại cơ bản Trên (hình 2-4) trình bày nguyên lý công nghệ hàn plasma bột hợp kim

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật 16

Hình 2-4 Nguyên lý công nghệ hàn Plasma bột hơp kim

Hàn hồ quang Plasma ñể làm cứng bề mặt chi tiết là một phương pháp hàn phù hợp tạo ra một liên kết kim loại nóng chảy giữa lớp nền và lớp ñắp Chiều dày lớp ñắp có thể dao ñộng từ 0,6 ÷ 6,0 mm, chiều rộng từ 3 ÷ 10 mm khi sử dụng một lớp hàn ñắp, nhiều lớp hàn khi hàn chiều dày lớp ñắp có thể ñến 20 mm và chiều rộng trên 30 mm Trong hàn hồ quang ñể làm cứng bề mặt chi tiết, hai nguồn cung cấp ñiện DC ñược sử dụng: nguồn thứ nhất tạo

hồ quang không dịch chuyển giữa ñiện cực vonfram (-) và anot (+) và sau ñó

hồ quang tạo nên giữa ñiện cực vonfram (-) và vật hàn (+) Hồ quang mồi tạo nên do một thiết bị tần số cao và dòng khí plasma bao quanh catot (cực âm) ñược ion hóa ở ñầu ñiện cực

Khi hồ quang chuyển dịch ñược tạo nên, vật hàn trở thành một phần của mạch ñiện và hồ quang Plasma ñược dẫn hướng và tập trung thông qua các miệng của ñầu hàn vào vật hàn Bột phun ra dưới một áp lực lớn của dòng khí Argon, từ ñầu hàn tới bề mặt của chi tiết hàn ðầu hàn sau ñó hoặc là di chuyển bằng cách dịch chuyển chùm tia lên trên vật hàn, hoặc là vật hàn ñược xoay hay di chuyển theo ñầu hàn ñể tạo ra một lớp hàn ñắp Các lớp ñắp hồ

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật 17

quang có tỷ trọng lớn và ñược liên kết liền khối với vật hàn Cấu trúc lớp ñắp

là liền khối của kim loại nóng chảy cùng với sự hình thành các tinh thể dạng nhánh trong suốt quá trình ñông ñặc

Một tính năng quan trọng nhất của quá trình hàn bột plasma hồ quang dịch chuyển là nó cho phép khống chế phần kim loại cơ bản tham gia vào kim loại ñắp Tỷ lệ kim loại cơ bản tham gia vào kim loại ñắp chỉ còn 5%, so với 20-25% khi hàn bằng các phương pháp hàn tiên tiến khác như hàn MAG, MIG, TIG Do ñó chỉ cần một lượt hàn ñã có thể ñạt ñược các tính chất cần thiết của lớp ñắp

có màu sáng, khối lượng nguyên tử là 58,71 Khối lượng riêng là 8,091 g/cm3

Hình 2-5: Một số hình ảnh của Nickel và bột Nickel

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật 18

Nickel cứng nhưng lại dẻo, dễ cán kéo và rèn nên có thể gia công chúng thành các dạng ống, thanh, tấm mỏng, băng… Dùng làm vật liệu kết cấu với tính năng cơ - Lý- Hóa ñáng quý

Nickel không bị ôxy hóa trong không khí ngay ở nhiệt ñộ 550oC bền chống ăn mòn với nhiều loại axít , ñộ bền cơ cao hơn các kim loại màu khác, hợp kim chứ (6÷8)% Ni , (18÷20)% Cr dùng làm thép không gỉ cao cấp, ñộ bền mòn cao trong môi trường xâm thực mạnh vì vậy chúng ñược dùng nhiều trong lĩnh vực hàng không, tên lửa chế tạo máy, kỹ thuật ñiện, công nghiệp hóa và lọc dầu, dệt, thực phẩm, dụng cụ, thiết bị y tế xây dựng, dụng cụ trong ñời sống hàng ngày, hợp kim Nickel ñược dùng nhiều trong gia ñình,

Nickel ñược coi là nguyên tố hợp kim quý nó nâng cao ñộ bền ñộ dẻo của thép, hầu hết thép kết cấu ñều chứa Nickel

Nickel còn ñược dùng ñể bảo vệ các kim loại khác khỏi bị ăn mòn và tạo bề mặt bóng, ñẹp bằng cách mạ Một số loại Nickel ñược chế tạo ắc quy

có dung lượng cao và bền vững

Những tính chất quý giá nhất của Nickel là làm hợp kim bền nóng, hợp kim này dùng ñể chế tạo cánh máy bay và ñộng cơ phản lực và buồng ñốt và nhiều chi tiết máy bay phản lực hiện ñại (bảng 2-1) và (bảng 2-2) là thành phần hóa học của bột Nickel cơ bản và hợp kim

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật 19

Bảng 2-1 Thành phần hóa học của bột Nickel cơ bản và hợp kim Tên vật liệu Thành phần

hóa học Ký hiệu Kích cỡ hạt Tỷ trọng

NI-101 325 mesh/+10 mesh

45 µm/+10 µm

3.3 g/cm3 Nickel

Co Rem

CO-211 170/+325 mesh

90 µm/+45 µm

3.5 g/cm3

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật 20

Bảng 2-2 Thành phần bột Nickel và hợp kim của Nickel

Ký hiệu/ Tên bột Thành phần hóa học Kích cỡ hạt

Bảng 2-3 Thành phần hóa học bột Nickel 167 (NI-167)

Thành phần hóa học Tên vật liệu

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật 21

2.3 Ưu, nhược ñiểm của công nghệ hàn bột Plasma

- Giảm tối thiểu sự pha loãng của vật liệu nền, tự ñộng hóa dễ dàng, dễ dàng ñiều chỉnh ñường hàn có nghĩa là tạo ra chất lượng cao và lớp phủ có tính chịu mài mòn trong hầu hết các hợp kim Ứng dụng rất hiệu quả cho sản xuất hàng loạt

- Trong quá trình PTA, khí plasma ñược tập trung trong khi buộc phải thông qua các cực anot chịu nhiệt, gây ra một sự gia tăng ñáng kể mật ñộ hồ quang, năng lượng và nhiệt ñộ

2.4 Tầm quan trong của việc phục hồi và chế tạo chi tiết máy

Trên thế giới nói chung và ở Việt Nam nói riêng trong những năm gần ñây, việc sử dụng các thiết bị máy móc ñể phục vụ cho các ngành công nghiệp ngày càng ñược chú trọng và phát triển mạnh mẽ Các thiết bị máy móc ñược nhập khẩu về nước ta có giá thành rất cao nên không hoàn toàn phù hợp với ñiều kiện kinh tế của chúng ta, trong quá trình sử dụng các chi tiết

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật 22

máy thường bị hư hỏng do cường ñộ làm việc tương ñối dài Do vậy việc phục hồi lại chúng là ñiều hết sức cần thiết Trong những năm qua các nhà khoa học Việt Nam ñã có rất nhiều công trình nghiên cứu, cải tiến, chế tạo, thử nghiệm và ñưa vào sử dụng nhiều thiết bị máy móc và bước ñầu ñã phát huy ñược hiệu quả tốt

Trên ña số các thiết bị máy móc và các chi tiết trong các thiết bị máy ñã ñược công bố về thiết kế và phục hồi như: Các máy khoan thăm dò, Các máy làm ñất, các ñầu búa của máy ñập ñá, trục máy cán thép, bánh xe lửa, máy thu hoạch…Trong quá trình làm việc các thiết bị máy móc phải làm việc trong môi trường khắc nghiệt, phải chịu va ñập và chịu mài mòn và ăn mòn cao Khiến nhiều chi tiết máy nhanh bị hư hòng như: Mòn, rỗ, vv Việc mua mới là tốn kém, lãng phí và ñôi khi chủng loại cũng là vấn ñề khó khăn cho các doanh nghiệp

Xuất phát từ vấn ñề ñó, việc phục hồi các chi tiết máy là vấn ñề hết sức cần thiết Tuy nhiên việc phục hồi ñòi hỏi phải có công nghệ phục hồi hợp lý

và có các thiết bị xử lý phù hợp thì mới có thể ñảm bảo tính chất và tổ chức của vật liệu, giúp cho quá trình phục hồi chi tiết có hiệu quả, ñảm bảo ñược khả năng làm việc trong môi trường làm việc tại Việt Nam Từ yêu cầu thực tế, việc nghiên cứu, tính toán và chọn lựa các thông số kỹ thuật và công nghệ của hàn

Phasma bột hợp kim Nickel ñến hình dạng và kích thước mối hàn trong phục

hồi và chế tạo chi tiết máy là một vấn ñề hết sức quan trong và cấp thiết

2.5 Kết luận Chương 2

Với mục tiêu nghiên cứu tổng quan về Công nghệ hàn ñắp Plasma với bột hợp kim, trong Chương này ðề tài ñã giải quyết các vấn ñề về bản chất công nghệ hàn cũng như xác ñịnh các thông số hình dạng hình học mối hàn, ñánh giá các ưu nhược ñiểm của công nghệ hàn Plasma bột, phân tích các ñiều kiện làm việc và yêu cầu kỹ thuật của việc hàn phục hồi và chế tạo

ðề tài ñã nghiên cứu sâu về các công nghệ chế tạo bột hợp kim và nghiên

Học viện Nông nghiệp Việt Nam Ờ Luận văn thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật 23

cứu, lựa chọn loại bột và thành phần bột tối ưu trong thực hiện nhiệm vụ

đã trình bày các nghiên cứu chuyên sâu ựánh giá sự tham gia của kim loại cơ bản vào thành phần của mối hàn khi hàn plasma, nghiên cứu thành

phần hóa học kim loại mối hàn khi hàn plasma ựể làm cơ sở phân tắch ựánh

giá lựa chọn chế ựộ hàn tối ưu cho việc nghiên cứu triển khai và ứng dụng kết

quả đề tài

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật 24

CHƯƠNG 3 NGHIÊN CỨU LÝ THUYẾT

3.1 Chế ñộ hàn.

Mỗi thông số chế ñộ công nghệ ñều có ảnh hưởng rất lớn tới chất lượng của lớp ñắp và các thông số cơ bản ñược liệt kê trong bảng 3-1 dưới ñây:

Bảng 3-1 Các thông số công nghệ khi hàn Plasma bột

Các thông số công nghệ khi hàn Plasma bột

Tốc ñộ dao ñộng ngang mm/phút Dịch chuyển mỏ Thời gian dừng ở biên dao ñộng

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật 25

Như ñã ñề cập ở trên, sự hòa tan của lớp kim loại ñắp là nhân tố chính ảnh hưởng quyết ñịnh tới chất lượng của lớp kim loại ñắp Trong suốt quá trình hàn, lượng hòa tan của kim loại ñắp luôn cần ñược kiểm soát ñể giá trị là nhỏ nhất có thể ( <10%)

Sự hòa tan của lớp hàn thứ nhất, D1 (hình 3-1) có thể ñược xác ñịnh từ mặt cắt của một mối hàn theo công thức [1], nếu ñắp 2 lớp, thì sự hòa tan của lớp 2 ñược xác ñịnh theo công thức [2]

Hình 3-1 Mặt cắt chiều sâu ngấu của lớp ñắp (A1: là phần diện tích lớp

ñắp không ngấu, A2: là phần diện tích lớp ñắp ngấu)

2 1

= +

Khi xét ñến ảnh hưởng của các thông số công nghệ tới chất lượng của lớp ñắp, chính là ta xét ảnh hưởng của chúng tới sự hòa tan của lớp kim loại ñắp

3.2 Thiết bị hàn Plasma bột.

Thiết bị khi hàn Plasma bột ngày nay khá ñơn giản, một sơ ñồ bố trí

thiết bị cụ thể ñược thể hiện như trong (Hình 1-4; Hình 1-5) hay (hình 3-2)

dưới ñây

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật 26

1) Nguồn hàn; 2)Mỏ hàn plasma; 3) Bộ ñiều khiển; 4) Thùng bột hàn; 5)

Hệ thống dịch chuyển mỏ hàn; 6) Bộ kỹ thuật số ño lượng khí; 7) Van

ñiện khí; 8) Khí plasma và khí bảo vệ

Hình 3-2 Hệ thống thiết bị hàn Plasma bột

Trong khuôn khổ của chuyên ñề này, ta không ñề cập nhiều ñến thiết bị

mà ñi vào phần trọng tâm là nghiên cứu sự ảnh hưởng của một số thông số cơ bản của chế ñộ công nghệ hàn tới chất lượng của lớp ñắp Công nghệ hàn ñắp

tự ñộng PTA ñược thực hiện trên các mẫu thép C45 kích thước 150 mm x 90

mm x 20 mm và hàn ñắp bằng bột hợp kim Nickel

Mục tiêu chính của các thí nghiệm này là tối ưu hóa các thông số công nghệ hàn của quá trình hàn ñắp tự ñộng PTA ñể ñạt ñược mức ñộ hòa tan của vật liệu ñắp vào vật liệu nền là tối thiểu, tăng cường tối ña chiều rộng và chiều cao mối hàn ñắp

Công việc nghiên cứu thực nghiệm bao gồm các nội dung chính sau ñây:

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật 27

- Xác ñịnh các thông số công nghệ quan trọng của quá trình PTA

- Tìm các giới hạn trên và dưới với các cấp ñộ khác nhau của giá trị các thông số công nghệ của quá trình hàn

- Phát triển thiết kế ma trận

- Tiến hành thí nghiệm theo ma trận thiết kế

- Ghi nhận lại các kết quả thu ñược

- Tính toán hệ số hồi quy và phát triển mô hình toán học

- Phát triển các mô hình toán học cuối cùng

- Trình bày các tác ñộng tương tác chính và quan trọng của các thông

số về hình dạng và kích thước mối hàn dưới dạng ñồ họa

- Nghiên cứu các tác ñộng tương tác chính và quan trọng của các thông

số về kết cấu hình dạng hình học mối hàn

- Tối ưu hóa các thông số công nghệ hàn ñắp PTA bằng cách sử dụng phần mềm Modde 5.0

3.3 Sự ảnh hưởng của chế ñộ hàn ñến hình dạng và kích thước mối hàn

3.3.1 Dòng ñiện, ñiện áp hàn và lưu lượng khí plasma

Sự hòa tan dẫn ñến tăng hàm lượng nguyên tố hợp kim (chủ yếu là sắt) từ kim loại cơ bản vào kim loại ñắp, dẫn ñến giảm ñộ cứng, khả ăng chống mài mòn hoặc chống rỉ của lớp ñắp Các nguyên tố khuếch tán tập trung trong lớp kim loại ñắp ở chiều sâu 0,2 – 0,5 mm gần với vùng viền chảy Với giả thiết là

sự bay hơi của các nguyên tố hợp kim là không ñáng kể, sự chuyển biến của các pha bất lợi có thể ñược kiểm soát bằng phương pháp hàn ñắp plasma bột

Khi tiến hành hàn với cùng một lượng bột hàn, tốc ñộ hàn và các thông

số chế ñộ khác, nếu ta tăng dòng hồ quang plasma sẽ dẫn ñến làm tăng chiều sâu ngấu và tăng lượng kim loại cơ bản khuếch tán vào lớp ñắp Ảnh hưởng của dòng ñiện tới sự hòa tan gần như một ñường tuyến tính (Hình 3-1)

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật 28

Hình 3-3: Ảnh hưởng của dòng ñiện plasma, lưu lượng khí plasma, tỷ lệ

bột hàn tới sự hòa tan của kim loại mối hàn

Tuy nhiên có sự khác biệt khi khuếch tán giữa các ñường hàn Sự tác ñộng qua lại giữa lưu lượng khí và dòng ñiện hồ quang plasma là rất rõ ràng Khi tăng lưu lượng khí, thì dòng ñồng thời cũng phải tăng dòng ñiện và kéo theo

sự hòa tan cũng tăng nhanh hơn Vì vậy, ảnh hưởng của lưu lượng khí tới sự hòa tan giống với ảnh hưởng của dòng ñiện Khi tăng lượng bột hàn sẽ làm giảm sự hòa tan của lớp ñắp, bởi vì ta cần nhiều năng lượng hơn ñể làm nóng chảy bột kim loại

ðường kính của chụp khí plasma cũng ảnh hưởng tới lưu lượng khí Khi thay ñổi chụp khí với những kích thước khác nhau, lưu lượng khí plasma cũng thay ñổi theo Với lưu lượng của khí plasma hoặc khí dẫn quá lớn sẽ gây

ra chảy rối và sinh ra rỗ khí và lẫn oxit vào trong lớp ñắp Hồ quang plasma với lưu lượng khí lớn tác ñộng mạnh vào bể kim loại nóng chảy, do ñó lớp

ñắp có thể mỏng hơn tại tâm của ñường hàn (hình 3-3) Chính vì ảnh hưởng

này, nên lưu lượng khí plasma thường chỉ trong khoảng từ 2-6 lít /phút

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật 29

Hình 3-4: Ảnh hưởng của lưu lượng khí lên hình dạng lớp ñắp

và sự hòa tan kim

Theo nhiều nghiên cứu, dòng hàn plasma là yếu tố có ảnh hưởng lớn nhất tới sự hòa tan kim loại Kích thước của bể kim loại nóng chảy và chiều dày của ñường hàn có những ảnh hưởng lên quá trình kiểm soát Rắc rối xảy ra khi kiểm soát nếu bể kim loại nóng chảy di chuyển giữa hồ quang plasma và kim loại cơ bản Bởi vậy, khả năng giữ hình dạng chiều sâu ngấu của hồ quang biến mất Tuy nhiên, dòng hồ quang có ảnh hưởng rất lớn ñến sư khuyếch tán Cách ñơn giản nhất ñể kiểm soát ñược sự hòa tan ñó là ñiều chỉnh dòng hàn plasma Ngoài ra chiều sâu ngấu và sự hòa tan ñều có thể ñạt ñược bằng cách nghiêng mỏ hàn plasma so với hướng hàn

ðiện áp hồ quang thay ñổi ít hơn so với dòng ñiện hàn Nó ảnh hưởng tới hình dạng và ñộ rộng của ngọn lửa hồ quang ðiện áp càng cao thì ngọn lửa hồ quang càng rộng và dẹt Phải tránh ñiện áp quá cao vì nó gây ra nứt gãy ðiện áp thấp sinh ra hồ quang hẹp hơn, xuyên sâu hơn