Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ hàn đến sự hình thành mối hàn và lượng thuốc hàn nóng chảy khi chế tạo thuốc hàn thiêu kết hệ bazơ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI --- TẠ VĂN NĂM NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA CHẾ ĐỘ HÀN ĐẾN SỰ HÌNH THÀNH MỐI HÀN VÀ LƯỢNG THUỐC HÀN NÓNG CHẢY KHI CHẾ TẠO THUỐC HÀN T

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

-

TẠ VĂN NĂM

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA CHẾ ĐỘ HÀN ĐẾN SỰ HÌNH THÀNH MỐI HÀN VÀ LƯỢNG THUỐC HÀN NÓNG CHẢY

KHI CHẾ TẠO THUỐC HÀN THIÊU KẾT HỆ BAZƠ

Chuyên ngành: Công nghệ chế tạo máy

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY

NGƯỜI HƯỚNG DẪN :

TS VŨ HUY LÂN

Hà Nội – 2013

,,,

M C L C

TRANG PHỤ BÌA 1

MỤC LỤC .2

LỜI CAM ĐOAN 6

DANH M C CÁC KÍ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT 7

DANH M C CÁC BẢNG 8

DANH M C CÁC HÌNH .9

MỞ ĐẦU .12

CHƯƠNG 1 T NG QUAN VỀ THU C HÀN THI U KẾT……….14

1.1 S ……… 14

1.1.1 S ……… 14

1.1.2 V ……… 18

1.1.3 P ế t o……… 20

1.2 T ……….20

1.2.1 N T ế ………20

1.2.2 N ở V N ……… 22

1.3 M ………24

1.3.1 M ………24

1.3.2 N ………25

CHƯƠNG 2 GIỚI THIỆU VỀ THUỐC HÀN VÀ LỰA CHỌN XỈ HÀN…… 26

2.1 C ……….26

2.1.1 C u chung………26

2.1.2 C ……… 26

2.1.3 C ………27

2.2 P ……… 27

2.2.1 C ế .27

2.2.2 P ………29

2.3 S ề ………33

2.3.1 K ề ……….33

2.3.2 C ……… 34

2.3.3 P hàn………37

2.4 X ịnh n i dung ………39

CHƯƠNG 3 NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU……… 43

3.1 Ả ở ế ế ……….43

3.1.1 Ả ởng c ờ ến s hình thành m i hàn …….43

3.1.2 Ả ởng c ến s hình thành m i hàn……… 45

3.1.3 Ả ởng c a v n t ến s hình thành m i hàn……… 47

3.1.4 Ảnh ởng c a các yếu t ến s hình thành m i hàn………50

3.1.5 S kết c u thiết bị hàn t i l p thu c……… 52

3.2 P ………52

3.2.1 ……… 52

3.2.2 X ị chế ……….64

3.3 M m ……….65

3.3.1 C ị ị ……….65

3.3.2 C ị ị ng x hàn nóng ch y………69

CHƯƠNG 4 TIẾN HÀNH THỰC NGHIỆM NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA CHẾ ĐỘ HÀN ĐẾN SỰ HÌNH THÀNH MỐI HÀN………… 73

4.1 T ế ề ởng c a thông s chế ến s ………… 73

4.1.1 Kế ởng c a thông s chế …… 73

4.1.2 C c tiến hành thí nghi m ……… 75

4.2 Kết qu th c nghi m ……… 75

4.2.1 M u thử nghi m ……….75

4.2.2 Các s li u th c nghi m ……….76

CHƯƠNG 5 XỬ LÝ SỐ LIỆU VÀ XÁC ĐỊNH CHẾ ĐỘ HÀN HỢP LÝ…….78

5.1 Kết qu xử lý s li u ……… 78

5.1.1 P ề ị ……… 78

5.1.2 Xây d ng các p i qui ………78

5.2 B ờ ế ……… 82

5.2.1 B ờ ……… 82

5.2.2 C ế ………92

5.3 X ị ị các thông s chế ……….98

5.3.1 Gi i bài toán t ịnh các thông s chế ………98

5.3.2 Ki m tra các thông s chế ã ọn ………104

5.4 X ử ế z ……… 106

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ……… 107

TÀI LIỆU THAM KHẢO ……… 108

LỜI CAM ĐOAN

Tôi là T Vă Nă ọ C ọ C – Khoá 2011 T ờ

Đ ọ B K H N ề : “Nghiên cứu ảnh hưởng c chế ộ hàn

ến s h nh thành m i hàn và ư ng thu c hàn n ng chảy hi chế tạo thu c hàn thiêu ết hệ z tư ng ư ng oại 7A P 4 theo AWS A5.17-80) theo AWS A5.17-80”

T Đề K ọ và C T ọ N ã KC.02.04/11-15 do TS Vũ H L C Đề T rằng: Ngo i trừ các s li u, các b ng bi thị … ã c trích d n từ tài li u tham kh o thì các s li u, n i dung còn l c công b trong Lu n ă a tác

gi và nhóm tác gi Đề Nếu sai tôi xin hoàn toàn chịu trách nhi m

Hà Nội, ngày 24 tháng 9 năm 2013

Học viên

Tạ Văn Năm

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT

Ký

Ký

AC Alternating Curent SAW Submerged Arc Welding

AWS American Welding Society WPS Welding Procedure Specification ASTM American Society for Testing

of Materials

WPQR Welding Procedure Qualiffication

Recode ASME American Society of

HAZ Heat affected zone

IIW International Institute

DANH MỤC CÁC BẢNG

B 2.1 Phân lo i và kí hi u thu c hàn theo IIW – 545 –78 28

B 2.2 Y ề AWS A5.17 – 80 31

B 2.3 C ử 31

B 2.4 T ọ ế

AWS A5.17 – 80 32 B 2.5 C ọ

theo IIW 38 B 3.1 G ị ế ế 58

B ng 3.2 Kế ( ế ã ) 59

B 3.3 T ọ é SM400B (%): 66 B 3.4 T ọ EM12K (%): 66 B 3.5 C : 66

B 4.1 G ị ế ế 73

B 4.2 Kế 2 74 B 4.3 Kế 76

B 5.1 C ị ế 99

B 5.2 C ị 99

B 5.3 C ị ế 100

B 5.4 C ị ế 101

B 5.5 C ị ế 102

B 5.6 K ị ế ( (D) khá cao) cho dây hàn d = 4,0mm: 103 B 5.7 K ị ế

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ

Hình 1.1 S 15

Hình 1.2 M ế ị 15

Hình 1.3 M ề 16

Hình 1.4 S ằ

ă 16 Hình 1.5 H ằ ă 17

Hình 1.6 D 19

Hình 2.1 S – dây hàn AWS A5.17 - 80 30 Hình 2.2 S ổ 35

Hình 2.3 S ổ 40

Hình 2.4 S ề 41

Hình 3.1 C 43

Hình 3.2 S ổ ờ 44

Hình 3.3 S ổ 45

Hình 3.4 S ổ

46 Hình 3.5 S ổ 47

Hình 3.6 Ả ở 48

Hình 3.7 Ả ở 49

Hình 3.8 S ổ ế 50

Hình 3.9 S ổ 50

Hình 3.10 M ọ ở ế

hàn 51 Hình 3.11 S ổ 51

Hình 3.12 S ổ 52 Hình 3.13 S ổ 52

hàn

82

Hình 5.2 S ề 83 Hình 5.3 S ề 83 Hình 5.4 S ề I U 84 Hình 5.5 S ề I Vh 84 Hình 5.6 S ề U Vh 85 Hình 5.7 S ề ắ ờ

85

Hình 5.8 S ề ắ 86 Hình 5.9 S ề ắ 86 Hình 5.10 S ề ắ I U 87 Hình 5.11 S ề ắ I Vh 87 Hình 5.12 S ề ắ U Vh 88 Hình 5.13 S ề ờ

88

Hình 5.14 S ề 89 Hình 5.15 S ề 89 Hình 5.16 S ề I U 90 Hình 5.17 S ề I Vh 90 Hình 5.18 S ề U Vh 91 Hình 5.19 S ờ

91

Hình 5.20 S 92 Hình 5.21 S 92 Hình 5.22 S I U 93 Hình 5.23 S n vào I và Vh hàn 93 Hình 5.24 S U Vh hàn 94 Hình 5.25 S ờ

94

Hình 5.26 S 95 Hình 5.27 S 95 Hình 5.28 S I U 96 Hình 5.29 S I Vh hàn 96 Hình 5.30 S U Vh hàn 97 Hình 5.31 Ả ở ế 104 Hình 5.32 Ả ở ế 104 Hình 5.33 Ả ở ế 105 Hình 5.34 Ả ở ế n 105

MỞ ĐẦU

T ọ

ũ ừ

ề ề ă t D ã

N ă : Nghiên cứu ảnh hưởng c chế ộ

hàn ến s h nh thành m i hàn và ư ng thu c hàn n ng chảy hi chế tạo thu c hàn thiêu ết hệ z tư ng ư ng oại 7A P 4 theo AWS A5.17-80) theo AWS A5.17-80”

Có các vấn đề cần giải quyết như sau:

+ X ị ế

ử ế z ế ằ F7A(P)4 AWS A5.17-80

Chư ng 1 TỔNG QUAN VỀ THUỐC HÀN THIÊU KẾT 1.1 S ư c về hàn t ộng dưới ớp thu c hàn

1.1.1 S nguyên hàn t ộng dưới ớp thu c

 Khái niệm hàn h qu ng dưới ớp thu c:

H ọ (

) ế A ế ắ SAW (S A W )

ù ừ ữ (

ă ) M

ũ ế

P ( ) ù ũ ỏ ở ờ

 Nguyên lý của hàn hồ quàng dưới lớp thuốc: D é

ị ( ) ũ D

ũ ằ ù

ổ ị K

ỏ ũ ẽ ế T

m ũ ế

ữ ẽ ỏ

P ị ử

C ờ ờ Tù

S trên hình 1.1

Hình 1.1 Sơ đồ nguyên lý quá trình hàn tự động dưới lớp thuốc

Hình 1.2 Một số thiết bị hàn hồ quang tự động dưới lớp thuốc

Hình 1.3 Một số hình ảnh về hàn hồ quang tự động dưới lớp thuốc

Hình 1.4 Sơ đồ nguyên lý hàn hồ quang dưới lớp thuốc bằng điện cực băng

Hình 1.5 Hàn hồ quang dưới lớp thuốc bằng điện cực băng

 Đặc điểm hàn hồ quang dưới lớp thuốc:

- H

ù ũ ỏ

ờ

- N (

TIG MIG/MAG ) é

ữ ế ề é ế

- C ù ( ũ )

ỏ K

- C ế ở ế ằ ( )

ế ề

- H ế ề ừ ế ă

1.1.2 V i tr , công d ng c thu c hàn

 Khái niệm: T ỗ ề ế ở

ị 0 25 ÷ 4 mm

Hình 1.6 Dạng thuốc hàn

 Vai trò, công dụng của thuốc hàn:

- T ù ũ ỏ

ờ

- T ờ

quang ổ ị - G ú

ề ừ ù ở

- K ử (S P)

- C ổ

- B ỏ ề

- N ờ

ị ắ é ổ ă

 F (f ): ;

 B ( ): ế ế :

+ T : ≤ 500°C;

+ T ế : ế > 500°C ( f )

 M ( ): ỗ ọ

1.2 T nh h nh nghiên cứu và sản xuất thu c hàn

1.2.1 Nghiên cứu và sản xuất thu c hàn trên Thế giới

T

ọ ế ế é ằ ũ

ọ ế ắ Đ ă ế

ề ế

ế ữ

ờ ở ế ằ ế

T

ọ ù ỏ ổ ị

H ế

ề ế

3 ế : ( ≤

500°C) ế ( ế > 500 °C) T

ù ề ở L N T Q C

ế ù ề ở T Đ H Q M Đ L U

T ế ã ế ề : ă

ề ọ

ề

N ã ắ ọ

é ế

ở ề ế C

ế : T Đ ( ã ESAB) U ( H P )

H Q ( ã H C K w ) M (HOBART) Đ L ã ề ế

T ã ESAB ế ế ỷ ESAB ề

ọ – ế

ọ ế é ề ề

ù

C ề

H M (AWS) ử ổ ế

nhiên Tiêu AWS –

ù C T Q ế ù ế

1.2.2 Nghiên cứu và sản xuất thu c hàn ở Việt N m

450 ị ờ ( 2010)

S ở V N ử 15.000 10.000

Đ ế ề ở

ã ế ế T ế

ế ế :

N ú ú

ằ ú ũ ề N ế ử

ề D ế ữ ế ẽ ử (T O2 ắ ) B T (B

Đị Q T ị H Tĩ ) (Y B ) ỳ (S L ) ờ (Lào

C ) A (L Đ ) (H P H N ) f (F -Mn, Fe-Si)

ú D ề ã ế

ế ử

ế é é

1.3 M c tiêu và nội dung nghiên cứu

1.3.1 M c tiêu nghiên cứu

- N ở ế ế F7A(P)4 theo AWS A5.17-80

+ X ử ế z

Chư ng 2 GIỚI THIỆU VỀ THUỐC HÀN 2.1 Các chỉ tiêu c ản c thu c hàn

2.1.1 Các chỉ tiêu chung c a thu c hàn

T ù ế :

C c tính công ngh c a thu c hàn g m những ch tiêu chính :

 Đ m b o d gây h quang và h quang hàn cháy ổ ịnh;

 B o v tin c y vùng h ũ ỏi s tác d ng c a môi ờng xung quanh;

 T o dáng m i hàn và hình thành m i hàn t t;

 T ổ ề ũ ề ề

ú ỏ ( );

 Đ m b o tinh luy n kim lo i m i hàn và khử t p ch t theo yêu c u;

 Có kh ă i thi n và h p kim hoá kim lo i m

lo i m i hàn;

 Đ m b o khuyết t t trong gi i h n cho phép: rỗ khí, ng m x , không ng u khe hở hàn,

 L ở é

2.1.3 Các yêu cầu thuật chung hi sản xuất thu c hàn

N :

 Theo tính axit hoặc bazơ của xỉ hàn:

 Thu c hàn h axit: h quang cháy ổ ịnh, êm; giọt kim lo i dịch chuy n

d ng tia, m i hàn r ẹp Tuy nhiên, kh ă ử t p ch t và tinh luy n kim lo i m i hàn bị h n chế, hà ờ ù hàn các kết c é ờng

 Thu z : quang cháy kém ổ ị ọt kim lo i dịch chuy n

c l ều, bề m t kim lo i m i hàn thô, và không dùng

n xoay chiều Tuy nhiên m là tinh luy n kim lo i m i hàn r t t t và h s dịch chuy n c a các nguyên t h ng

p, nên thích h é bền cao, thép h p kim

ắp

 Thu : m c a nó có tính trung hoà giữa hai lo i thu c hàn k trên

 Theo thành phần hoá học và hợp chất chính:

Theo thành ph n hoá học và h p ch t ch yếu c a x hàn có th phân lo i, kí

hi u theo tiêu chu n c a vi n Hàn Qu c tế (tiêu chu n IIW – 545 – 78) :

Bảng 2.1 Phân loại và kí hiệu thuốc hàn theo IIW – 545 –78

CS CaO + MgO + SiO2 ≥ 60 H Canxi – Silicat

AB Al2O3 + C O + M O ≥ 45

( Al2O3 ) ≥ 20 Ôxit nhôm – B z

FB CaO + MgO + MnO + CaF2 ≥ 50

SiO2 max = 20, CaF2 ≥ 15 Fluorit – B z

 Theo tính axit hoặc bazơ của xỉ hàn:

é ” [14;13;17;19]

Hình 2.1 Sơ đồ kí hiệu thuốc hàn – dây hàn AWS A5.17 - 80

T AWS A5.17 – 80 ế

ế ọ T

FXXX ữ X ề é 2.2 C ữ X ế ề ử C ữ A –

ế ử (A W ) ( ử ) ữ P ( ử ) ế 610 – 635 0C/1 C ữ X 3 ữ Z ( 2.3) ế ử ị

T ờ EG ( ECG) ở ữ G “ ” ĩ

ắ ị ề ọ C 2.4

Bảng 2.2 Yêu cầu về cơ tính kim loại mối hàn theo AWS A5.17 – 80

Bảng 2.3 Công thử độ dai va đập của kim loại mối hàn

Công thử ộ d i v ập im oại m i hàn theo AWS A5.17 - 80

C ữ N ử oC C ỷ ử J

Bảng 2.4 Thành phần hoá học và một số thông số chủ yếu của dây hàn

tự động dưới lớp thuốc theo AWS A5.17 – 80

EL8K 0,10 0,25÷0,60 0,10÷0,25 0,030 0,030 0,35

EL12 0,05÷0,15 0,25÷0,60 0,07 0,030 0,030 0,35

D EM11K 0,07÷0,15 1,00÷1,50 0,65÷0,85 0,030 0,025 0,35

D EH10K 0,07÷0,15 1,30÷1,70 0,05÷0,25 0,025 0,025 0,35

EH11K 0,07÷0,15 1,40÷1,85 0,80÷1,15 0,030 0,030 0,35

+ T ọ : Đ ọ ( z ) ă

…

2.3.2 Các t nh chất c xỉ hàn

- Tính axit (bazơ) của xỉ hàn

T A ị (G.L.P )

B = ?? (2.2) CaƠMgƠBaỞ?Nả?2Ở?K??2??Ở?Lỉ?2??ƠCả?F??2??+0,5

(MnƠFeO)??+SiỎ?2??+0,5(??Al??2????Ỏ?3??+??TiỎ?2??+??ZrỎ?2??)??

T : C O M O A 2O3 L O … - ử %

 Đ ( ) :

T ẽ ữ ế ú - M ữ ọ ở K ở ế ở ỏ ĩ

ữ ử ở ế õ ă ú

ỏ ế ị ở

M – Đ Bở

ổ ừ ế é

X ắ : ổ ẹ

S ề ỷ ọ

ũ ữ ỷ ọ y

ỷ ọ ỏ K ă ( ỷ ọ ) ổ ỏ ũ

+ Đ : ũ ọ M ữ ũ

ỏ ờ ă

ế D ổ ế

a) Phân oại theo ộ hoạt t nh:

T ị ọ , : + X H ≥ 0 6

Ứng dụng hàn chủ yếu

Các chất chủ

yếu

Các chất khác

Tổng hàm lượng,%

Al2O3CaO

-MnO

SiO2, TiO2 CaF2, MnO

Al2O3+CaO,MgO

≥45 (Al2O3) ≥20

CaF2≥15

FB

T é cao (Cr,Ni) CaF2 -Al2O3-

BaCl2KCl-NaCl-

Na3AlF6

CaF2,( SiO2

N kim nhôm KF- AlF3-LiCl (ZrO2)

2.4 Xác ịnh hàm nội dung nghiên cứu

2.4.1 S nghiên cứu tổng quát

C ề ờ ă :

 Đ ề

 Đ ọ ế

 Đ VAHN

Đ hàn

H