Nghiên cứu ảnh hưởng của độ ẩm thuốc bọc que hàn đến độ bền kéo của mối hàn ở vị trí hàn bằng

Nghiên cứu ảnh hưởng của độ ẩm thuốc bọc que hàn đến độ bền kéo của mối hàn ở vị trí hàn bằngNghiên cứu ảnh hưởng của độ ẩm thuốc bọc que hàn đến độ bền kéo của mối hàn ở vị trí hàn bằngNghiên cứu ảnh hưởng của độ ẩm thuốc bọc que hàn đến độ bền kéo của mối hàn ở vị trí hàn bằngNghiên cứu ảnh hưởng của độ ẩm thuốc bọc que hàn đến độ bền kéo của mối hàn ở vị trí hàn bằngNghiên cứu ảnh hưởng của độ ẩm thuốc bọc que hàn đến độ bền kéo của mối hàn ở vị trí hàn bằngNghiên cứu ảnh hưởng của độ ẩm thuốc bọc que hàn đến độ bền kéo của mối hàn ở vị trí hàn bằng

ỦY BAN NHÂN DÂN TP.HCM

TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHỆ THỦ ĐỨC

NGHIÊN CỨU KHOA HỌC

Tên đề tài: NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA ĐỘ ẨM LỚP THUỐC BỌC QUE HÀN ĐẾN ĐỘ BỀN KÉO CỦA MỐI HÀN Ở VỊ TRÍ HÀN BẰNG

Mã số:

Chủ nhiệm đề tài: Đỗ Trung Kiên

Tp Hồ Chí Minh, ngày 19 tháng 04 năm 2016

MỤC LỤC

Trang

A DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT……… 3

B DANH MỤC BIỂU BẢNG SỐ LIỆU……… 3

C DANH MỤC CÁC HÌNH……… 3

D NỘI DUNG……… 3

Chương 1 TỔNG QUAN 4

1.1 Đặt vấn đề 4

1.2 nh h nh nghi n u 4

1.3 ti u v đ i t ng nghi n u 4

1.4 h ng ph p nghi n u 5

1.5 i tr th ti n đề t i 5

Chương 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT 6

2.1 ng qu n về ng ngh h n 6

2.2 h i ni m n về h n hồ quang tay SMAW 6

2.3 Lớp thu c bọc que hàn 7

Chương 3 NGHI N CỨU THỰC NGHIỆM VÀ KẾT QUẢ 10

3.1 Đặt vấn đề.………… 10

3.2 Nội dung nghiên c u …….… 11

3.3 hi t ng c đo kiểm và vật li u hàn 12

3.4 Đồ th v nhận x t 13

Chương 4 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 14

4.1 K t luận ………… 14

4.2 H ớng phát triển …….… 14

TÀI LIỆU THAM KHẢO………15

A DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT

CNH ng ngh h n

CD GKLL huyển h giọt kim o i ng

Đ NH Ch độ công ngh hàn

SMAW (Shielded Metal Arc Welding) - Hàn hồ quang tay đi n c c nóng

ch y ( hàn que) GKLL iọt kim o i ng

KLMH im o i m i h n

LKH i n k t h n

QTH u tr nh h n

QTCNH Quá trình công ngh hàn

QTLKMH u tr nh uy n kim m i h n

QTCD GKLL u tr nh huyển h giọt kim o i ng

B DANH MỤC BIỂU BẢNG SỐ LIỆU Bảng 3.1: K t qu kiểm tr độ bền kéo m i hàn

C DANH MỤC CÁC HÌNH

H nh 2.1: Nguy n h n hồ qu ng t y

H nh 2.2: Cấu t o que hàn SMAW

Hình 3.1: Dữ li u khí hậu Tp Hồ hí inh năm 2015

Hình 3.2: í h th ớc phôi hàn mẫu

Hình 3.3: Mẫu thử k o đ c chọn

D PHẦN NỘI DUNG Chương 1: TỔNG QUAN 1.1 Đ n đề

rong những năm g n đ y ới s đ nh h ớng ph t triển kinh t th i k hội nhập Đ ng v Nh n ớ ng với s ph t triển m nh m ho họ k thuật

ng nh ng nghi p n ớ t đ những ớ ph t triển rất đ ng t h o rong đ nh

v H n n ớ t đ những ớ ph t triển m nh m đ p ng đ y u u

ng y ng o về ng ngh v vật i u Đặ i t ng ng trong nh v ng nghi p

đ ng t u h t o m y m kh i th ọ u x y ng h th ng đ ng ng ể h

u khí…

h ng ph p h n hồ qu ng t y ph ng ph p h n đ c ng d ng ph

bi n trong th c t s n xuất Tuy nhiên, khi p ng ng ngh h n n y ng gặp một

s kh khăn đặ i t nh h ởng c a y u t khí hậu nhi t đới nóng ẩm đ n lớp thu c bọc que h n Để n ng o hất ng m i h n th t ph i ti n h nh nghi n u t m r

h khắc ph c nh h ởng c a y u t th i ti t khí hậu đ n que hàn o đ t gi đ họn đề t i: “NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦ ĐỘ ẨM LỚP THUỐC BỌC QUE HÀN ĐẾN ĐỘ BỀN KÉO CỦA MỐI HÀN Ở VỊ TRÍ HÀN BẰNG”

1.2 T nh h nh nghiên ứ

Nghiên c u về tính chất c a lớp thu c bọc que hàn, thành ph n các nguyên t , nghiên c u quá trình luy n kim m i hàn c a que hàn thu c bọ đ đ c rất nhiều tác

gi và công trình th c hi n Tuy nhiên, vi c nghiên c u đ n độ ẩm que hàn và nh

h ởng đ n tính m i h n ng nh nh h ởng c a khí hậu khu v c Tp Hồ Chí Minh thì có rất ít tác gi nghiên c u

1.3 iê đối ư ng nghiên ứ

- r n sở nghiên c u lý thuy t và kh o sát th c nghi m x đ nh đ c m độ nh

h ởng c độ ẩm lớp thu c bọ đ n chất ng m i h n th ng qu h ti u về độ ền

k o đ i với tr ng h p hàn k t cấu thép tấm ở v trí 1G

- Đề t i đ nghi n u đ i với ph ng ph p h n hồ quang tay, que hàn KT6013, vật

li u hàn thép tấm CT3 có chiều dày 10 mm Ứng ng N trong kiểm đ nh độ ền

k o m i h n

- Kh o sát nh h ởng c độ ẩm lớp thu c bọ que h n đ n ch ti u độ bền kéo c a

m i hàn

1.4 Phương ph p nghiên ứ

Với đặ th ng nh H n ng nh ng ngh ph t p ph i h p nhiều ng nh kho

họ k thuật t vật h họ uy n kim khí t động h đ n k thuật đi n đi n

tử Đặc bi t trong nội ung đề tài nghiên c u lý thuy t nh h ởng c a độ ẩm lớp thu c

bọ đ n chất ng m i h n s u đ ti n hành kiểm đ nh bằng ph ng ph p th c nghi m kiểm tra h y thể (thử kéo)

1.5 Gi r h i n ủ đề i

rong điều ki n khí hậu nóng ẩm c a Vi t N m đặc bi t khu v c Tp Hồ Chí inh n i độ ẩm cao, nhất v o m m Độ ẩm không khí s nh h ởng đ n lớp thu c bọc c a que hàn SMAW h ng qu đ t gi mu n nghiên c u nh h ởng

c độ ẩm đ n ch ti u độ bền kéo c a m i hàn, t đ đề ra các gi i pháp h n ch nh

h ởng và nâng cao chất ng m i hàn

Với điều ki n t nhiên c a khu v c Thành ph Hồ Chí Minh, vi c nghiên c u

nh h ởng c độ ẩm tới chất ng m i hàn là c n thi t Thông qua thí nghi m s tìm

m độ nh h ởng c độ ẩm đ n ch ti u tính a m i hàn T đ ng d ng trong

gi ng d y h ớng dẫn sinh vi n đặc bi t là k thuật sấy que h n để áp d ng trong th c

t s n xuất sau này

Chương 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Tổng q n ề ng nghệ h n

Về th c chất h n ph ng ph p ng ngh n i hai hoặc nhiều ph n tử thành một liên k t vững không tháo r i Vi c n i n y đ c th c hi n bằng nguồn nhi t (hoặc nhi t và áp l ) để nung nóng chỗ n i đ n tr ng thái hàn (tr ng thái l ng hoặc dẻo)

u đ kim o i k t tinh ( ng với tr ng thái l ng) hoặc dùng áp l c ép ( ng với tr ng thái dẻo) để các ph n tử liên k t với nhau cho ta m i hàn

ng ngh h n những u điểm s u:

- Ti t ki m kim lo i: Với cùng lo i k t cấu kim lo i, n u so sánh với các

ph ng ph p gh p n i khác, hàn ti t ki m 10 ÷ 20% kh i ng kim lo i

- Có thể hàn các kim lo i kh nh u để ti t ki m kim lo i quí hoặc t o các k t cấu đặc bi t

- M i h n độ bền cao và b o đ m độ kín khít h ng th ng m i hàn kim lo i

đ c h p kim hóa t t h n kim o i vật hàn

- H n năng suất cao, vì có thể gi m đ c s ng nguyên công, gi m ng

độ o động, ngoài ra công ngh hàn còn d t động h khí h

uy nhi n h n òn nh điểm Do nguồn nhi t nung nóng c c bộ, d t o ng suất ớn T ch c kim lo i vùng g n m i hàn b th y đ i theo chiều h ớng xấu đi làm gi m kh năng h u t i trọng động c a m i hàn; mặt kh ng gây bi n d ng các k t cấu hàn Trong m i h n ng b khuy t tật rỗ khí, n t, ngậm x …

2.2 h i niệm ơ ản ề h n hồ quang tay SMAW

H n đi n đ k s ng i Ng Bern r o ph t minh t những năm 1886 Bu i

n đ u ng que th p n i v o m òn vật h n n i ng nguồn đi n (H.1) Năng ng hồ qu ng m n ng h y que thép và n ng h y vật h n ằng th p s u khi k t tinh t o th nh m i h n o kh ng vật hất o v qu tr nh uy n kim m i

h n ( H) n n kim o i m i h n ( H) oxy h v vậy hất ng i n k t

h n ( H) rất k m Để t o đ v ng vật hất o v m i h n nh kho họ đ

ph t minh r thu h n o ọ que h n đấy r đ i m t : “ ue h n ọ thu ”

H nh 2.1: Nguy n h n hồ qu ng t y (nguồn: www.su ste h om)

2.3 Lớp thuốc bọc que hàn

2.3.1 Vai trò, phân loại lớp thuốc bọc que hàn

rong ph ng ph p h n hồ quang SMAW, que hàn v đi n c c v a là kim

lo i đắp (b sung kim lo i vào m i hàn)

ue h n đ c cấu t o gồm hai ph n: lớp thu c bọc và lõi que

Lõi que hàn có thành ph n kim lo i t ng đ ng hoặc g n t ng đ ng với

KLCB c a vật hàn, trong quá trình hàn s b nung ch y bởi nhi t độ hồ quang hàn và

b sung kim lo i vào m i hàn

Lớp thu c bọc: là hỗn h p bao ph bên ngoài lõi que, có các vai trò sau:

 i trò đi n: giúp cho vi c mồi và duy trì hồ quang d ng h n

 i trò : tập trung và n đ nh hồ qu ng n ng o tính m i hàn

 Vai trò luy n kim: b o v v ng h y kh i s oxy h v t động c a

m i tr ng bên ngoài, lớp thu c cháy t o thành x n i trên bề mặt m i hàn

t o lớp màng b o v đ ng hàn

H nh 2.2: Cấu t o que hàn SMAW (nguồn maymoccongnghiep.com.vn)

Có thể phân chia lớp thu c bọc que hàn ra các nhóm sau:

- Nhóm Rutile: D hàn ở mọi t th với dòng một chiều hoặc xoay chiều Tính chất kim lo i m i h n t ng đ i tớt đ p ng đ c các yêu c u h n đòi h i chất ng không quá nghiêm ngặt Thành ph n thu c bọc ch y u là oxit titan

- Nhóm Basic: Thành ph n thu c bọc ch y u là các h p chất Canxi (đ v i) t

d ng t t khử u hu nh giúp kim lo i hàn ch ng l i xu th n t nóng và rỗ bọt Thích

h p khi hàn các nhóm thép có cấu trúc ferrite Nhóm que hàn này c n ph i sấy khử ẩm

tr ớc khi hàn, n u không tính h n ch hấp th Hydro s suy gi m nghiêm trọng làm cho m i hàn d b n t nguội, giòn

- Nhóm Cellulosic: Nhóm này có lớp thu c bọc m ng, thành ph n ch y u là các h p chất cellulose Môi tr ng hồ quang giàu khí CO2 Áp l c hồ quang lớn, lõi que ch y nhanh thích h p khi hàn các m i hàn yêu c u độ ngấu cao hàn ở t th tuột (t trên

xu ng) Gi ng nh que basic, que hàn nhóm cellulosic ch y u sử d ng nguồn một chiều c tính ng

- Nhóm Oxit: Đặ điểm c a nhóm que này là d mồi hồ quang , x t tróc Thành ph n thu c ch y u là Oxit sắt và Oxit titan Nhóm que này có thể sử d ng nguồn xoay chiều hoặc một chiều tính m i hàn không cao nên sử d ng ho th p th ng , carbon thấp, các k t cấu không ch u l c, bi n d ng lớn hoặc th y đ i nhi t độ đột ngột

- Nhóm Acid: Nhóm này không thích h p cho các m i hàn ở t th ng c Trong khi ở

t th phẳng chúng cho m i hàn phẳng đẹp với t độ đắp cao Tính hàn c a kim

lo i b n ph i t t , n u không m i hàn rất d b n t nóng Thành ph n ch y u là

h p chất Oxit sắt / Titan

- Nhóm khác: Ngo i nh m b n nêu trên, các nhà s n xuất còn giới thi u các nhóm hỗn h p có tính năng v t trội cho t ng ng d ng đặ tr ng k hi u riêng

• Nh m ruti o-basic: Đặ tr ng ằng tính khử u hu nh t t

• Nh m ruti o-cellulosic: Độ ngấu cao, ch y loãng t t

• Nh m tăng ng bột sắt, chrome, nickel, mănggan

2.3.2 Ảnh hưởng của lớp thuốc bọc que hàn và yêu cầ đối với lớp thuốc bọc

Ngày n y đ nhiều ph ng ph p h n đi n đ c áp d ng vào s n xuất công nghi p, cho phép t o đ c chất ng o h n v tăng năng suất o động c a quá trình hàn h ng ph p h n ng nhiều c i ti n theo xu h ớng t i u h thành ph n hóa học trong lớp thuộc bọc, hoặc k t h p tính năng v t trội trong lớp thu c bọc

Lớp thu c bọc que hàn ph i th m n điều ki n sau:

- Thu c bọc ph i có tính n đ nh và ion hoá t t để đ m b o hồ quang cháy n đ nh trong quá trình hàn h ng th ng trong lớp thu c bọc que hàn ch a các nguyên t

c a nhóm kim lo i kiềm

- B o v cho m i hàn không tác d ng với oxy v nit m i tr ng o đ trong qu trình hàn thu c bọc ph i sinh khí b o v , vì vậy trong thành ph n lớp thu c bọ th ng

đ c pha trộn theo tỷ l nhất đ nh các chất hữu nh tinh ột, xenlulô, chất khoáng

nh m nh zit đ ẩm th h…

- Kh năng t o x là nhi m v n c a lớp thu c bọc, x ph i ch y o ng đều và ph lên bề mặt kim lo i m i h n để b o v không cho không khí xâm nhập vào m i hàn và

t o điều ki n để m i hàn nguội chậm t t Trong thành ph n lớp thu c còn có thêm quặng măng-g n h m tit… để d t o x và lớp x d tróc

- Thành ph n lớp thu c bọc ph i có những nguyên t khử oxit trong quá trình hàn nh các fero h p kim ái l c m nh với oxy và những chất kh để khử các oxit kh i kim

lo i v ng h n t o thành x đồng th i ph i b o v lõi không b oxy hoá

- Ch a những vật li u để làm nhi m v h p kim hoá m i h n tăng độ bền c a m i hàn, ví d nh fero h p kim (đ i khi òn ng kim lo i nguyên chất)

- Trong vật li u thu c hàn ph i có những chất dính k t để đ m b o độ bền c n thi t khi bọc vào que hàn, ví d nh n ớc thuỷ tinh, o nh…

- Nhi t độ nóng ch y c a hỗn h p thu c bọc ph i lớn h n nhi t độ nóng ch y c a lõi que để thu c bọc t o thành hình ph u h ớng kim lo i que nóng ch y đi v o v ng h n

tr ớc không cho x lẫn lộn vào sinh rỗ x

Chương 3: NGHI N CỨU THỰC NGHIỆM VÀ KẾT QUẢ

3.1 Đ t v n đề

Thành ph Hồ Chí Minh nằm trong vùng nhi t đới gió mùa cận xí h đ o ng

nh t nh ở Nam bộ đặ điểm chung c a khí hậu - th i ti t Tp.Hồ Chí Minh là nhi t độ o đều trong năm v h i m m - kh rõ r ng m t động chi ph i

m i tr ng c nh quan sâu sắ m t th ng 5 đ n tháng 11, mùa khô t tháng 12

đ n th ng 4 năm s u Ðộ ẩm t ng đ i c kh ng khí nh qu n/năm 75,9%; bình

qu n m m 80% v tr s cao tuy t đ i tới 100%; bình quân mùa khô 74,5% và

m c thấp tuy t đ i xu ng tới 20%

Hình 3.1: Dữ li u khí hậu Tp Hồ Chí Minh năm 2015

(nguồn rung t m khí t ng th y văn p Hồ Chí Minh)

Độ ẩm không khí s có nhiều t động đ n qu tr nh h n đặc bi t đ i với ph ng

ph p h n độ ẩm không khí càng cao s càng gây ẩm cho lớp thu c bọc

Trong th c t vi c sấy que h n tr ớc khi hàn ch áp d ng đ i với các m i hàn áp

l c cao có yêu c u khắt khe về tính, còn l i đ ph n b o qu n que h n trong điều

ki n kho x ởng nh th ng Gi thuy t đặt ra là sau một th i gian b o qu n que hàn ở

m i tr ng t nhi n độ ẩm lớp thu c bọc que hàn s bằng độ ẩm không khí Vi độ

ẩm que h n th y đ i theo độ ẩm khí hậu s có nh h ởng nh th n o đ n tính m i hàn là vấn đề c n nghiên c u và có tính ng d ng cao

3.2 Nội dung nghiên cứu

Với điều ki n sở vật chất thí nghi m và tận d ng máy móc thi t b t i x ởng

tr ng Tác gi đặt ra nội dung nghiên c u sau:

- Kh o sát nh h ởng c độ ẩm lớp thu c bọc que hàn KT6013 (Ø2,6 mm và Ø3,2 mm) đ n ch ti u độ bền kéo c a m i hàn thép CT3 (chiều dày 10 mm) theo TCVN 8310:2010

- Ti n hành t o ẩm cho que hàn, ti n hành hàn mẫu và kiểm tr độ bền kéo c a các mẫu

- Ứng với vi c kh o sát một y u t đ u v o độ ẩm que hàn, theo lý thuy t Quy

ho ch th c nghi m: S mẫu kh o sát m = 2n+1 với n là s y u t đ u vào Tác gi chọn kh o sát 03 m độ ẩm: M c 1 (~ 60%), m c 2 (~75%), m c 3 (~85%) và có 1 mẫu đ i ch ng (que h n đ c sấy khô trong vòng 2 gi )

- Chuẩn b ph i h n nh s u:

Hình 3.2: í h th ớc phôi hàn mẫu

- Ti n hành hàn mẫu: Các thông s về ng độ òng đi n hàn, s lớp lót – ph , k thuật đính tu n theo ti u huẩn 3099:2000 v đ c giữ c đ nh ho tr ng h p các mẫu thử khác nhau

100 100

- Cắt mẫu, gia công mẫu để ti n h nh đo kiểm độ bền kéo: theo TCVN 8310:2010

Hình 3.3: Mẫu thử k o đ c chọn

- Thí nghi m thử k o đo h s độ bền kéo c a các mẫu thử

3.3 Thi ng c đo kiểm và vật liệu hàn

- Máy hàn DC Panasonic 300A – X ởng hàn – r ng Đ ng ngh Th Đ c

- ue h n 6013; đ ng kính que Ø2,6 mm và Ø3,2 mm

- Máy sấy đo độ ẩm

- Máy thử kéo LUDA – ng ty vấn

kiểm đ nh Xây d ng Đồng Nai

250