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 tương đương loại f7a(p)6 theo aws a5 17 80

- Các vấn đề cần được giải quyết: + Nghiên cứu ảnh hưởng của các thông số chế độ hàn đến sự hình thành mối hàn và lượng thuốc hàn bị nóng chảy khi hàn thuốc hàn thiêu kết tương đương loạ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

===========

CAO TH Ị HẰNG

F7A(P)6 THEO AWS A5 17 – 80

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

===========

CAO TH Ị HẰNG

F7A(P)6 THEO AWS A5 17 – 80

M ỤC LỤC

MỤC LỤC 1

LỜI CAM ĐOAN 4

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT 5

DANH MỤC CÁC BẢNG 6

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ 7

MỞ ĐẦU 10

Chương 1 GIỚI THIỆU VỀ THUỐC HÀN THIÊU KẾT 12

1.1 Tình hình nghiên cứu và sản xuất thuốc hàn 12

1.1.1 Nghiên cứu và sản xuất thuốc hàn trên Thế giới 12

1.1.2 Một số mác thuốc hàn của hãng vật liệu hàn nổi tiếng trên thế giới 13 1.1.3 Nghiên cứu và sản xuất thuốc hàn ở Việt Nam 14

1.1.4 Nhu cầu thuốc hàn ở Việt Nam 12

1.2 Mục tiêu và nội dung nghiên cứu 16

1.3.1 Mục tiêu nghiên cứu 16

1.3.2 Nội dung nghiên cứu 16

Chương 2 GIỚI THIỆU SƠ LƯỢC VỀ HÀN DƯỚI LỚP THUỐC VÀ THUỐC HÀN……… 16

2.1 Sơ lược về hàn dưới lớp thuốc 18

2.1.1 Sơ đồ nguyên lý hàn tự động dưới lớp thuốc 18

2.1.2 Đăc điểm hàn tự động dưới lớp thuốc 19

2.1.3 Phạm vi ứng dụng của hàn tự động dưới lớp thuốc 19

2.2 Giới thiệu về thuốc hàn 20

2.2.1 Khái niệm, yêu cầu và công dụng của thuốc hàn 20

2.2.2.Các chỉ tiêu cơ bản của thuốc hàn 24

2.2.3 Phân loại và ký hiệu thuốc hàn 24

2.3 Sơ lược về xỉ hàn 28

2.3.1 Khái niệm về xỉ hàn 28

2.3.2 Các tính chất của xỉ hàn 28

2.3.3 Phân loại xỉ hàn 31

2.4 Xác định hàm nội dung nghiên cứu 33

2.4.1 Sơ đồ nghiên cứu tổng quát 33

2.4.2 Sơ đồ nghiên cứu của đề tài 35

Chương 3 NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 37

3.1 Ảnh hưởng của các thông số chế độ hàn đến sự hình thành mối hàn 37

3.1.1 Đặc trưng ảnh hưởng của dòng điện hàn đến sự hình thành mối hàn 37

3.1.2 Ảnh hưởng của điện áp hàn đến sự hình thành mối hàn 39

3.1.3 Ảnh hưởng của vận tốc hàn đến sự hình thành mối hàn 41

3.1.4 Ảnh hưởng của các yếu tố khác đến sự hình thành mối hàn 44

3.2 Phương pháp nghiên cứu 46

3.2.1 Ứng dụng quy hoạch thực nghiệm 46

3.2.1.1 Mục tiêu và đối tượng nghiên cứu 46

3.2.1.2 Chọn các mức giá trị và khoảng biến thiên của các yếu tố 48

3.2.1.3 Kế hoạch thực nghiệm bậc 2 hai mức tối ưu 51

3.2.1.4 Xây dựng phương trình hồi quy 52

3.2.1.5 Kiểm tra sự tương thích của phương trình hồi quy 54

3.2.2 Xác định giá trị các thông số chế độ hàn hợp lý 56

3.3 Mô tả phương pháp các thí nghiệm 57

3.3.1 Điều kiện, vật liệu mẫu, thiết bị và chế độ hàn thí nghiệm 57

3.3.2 Mô tả thí nghiệm xác định kích thước mối hàn và lượng thuốc nóng chảy 60

Chương 4 TIẾN HÀNH THỰC NGHIỆM 64

4.1 Tiến hành thí nghiệm 64

4.1.1 Kế hoạch thực nghiệm 64

4.1.2 Các thông số chế độ hàn khác dùng để nghiên cứu 66

4.2 Đo mẫu thực nghiệm 66

4.2.1.Hàn và cắt mẫu 66

4.2.2.Các số liệu thí nghiệm 67

Chương 5 XỬ LÝ SỐ LIỆU VÀ XÁC ĐỊNH CHẾ ĐỘ HÀN HỢP LÝ 70

5.1 Kết quả xử lý số liệu 70

5.1.1 Phần mềm xác định các hệ số phương trình hồi quy 70

5.1.2 Xây dựng các phương trình hồi quy 70

5.2 Biểu diễn các đường đặc trưng và kết luận 74

5.2.1 Biểu diễn các đường đặc trưng 74

5.2.1.1 Sự phụ thuộc của chiều rộng mối hàn vào chế độ hàn 74

5.2.1.2 Sự phụ thuộc của chiều cao đắp mối hàn vào chế độ hàn 77

5.2.1.3 Sự phụ thuộc của chiều sâu ngấu mối hàn vào chế độ hàn 80

5.2.1.4 Sự phụ thuộc của hệ số hình dạng mối hàn vào chế độ hàn 83

5.2.1.5 Sự phụ thuộc của lượng thuốc hàn nóng chảy vào chế độ hàn 86

5.2.2 Kết luận 89

5.3 Xác định các thông số chế độ hàn hợp lý hợp lý 89

5.3.1 Kiểm tra đặc trưng ảnh hưởng của các thông số chế độ hàn 92

5.4 Xây dựng bản hướng dẫn sử dụng thuốc hàn thiêu kết F7A2 94

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 95

1.Kết luận: 96

2.Kiến nghị: 96

TÀI LIỆU THAM KHẢO 97

L ỜI CAM ĐOAN

hàn đến sự hình thành mối hàn và lượng thuốc hàn nóng chảy khi chế tạo thuốc hàn thiêu kết tương đương loại F7A(P)6 theo AWS A5.17-80”

Tác giả tham gia Đề tài Khoa học và Công nghệ trọng điểm cấp Nhà nước

mã số KC.02.04/11-15 do TS Vũ Huy Lân làm Chủ nhiệm Đề tài Tác giả xin cam đoan rằng: Ngoại trừ các số liệu, các bảng biểu, các đồ thị,… đã được trích dẫn từ tài liệu tham khảo thì các số liệu, nội dung còn lại được công bố trong Luận văn này

là của tác giả và nhóm tác giả tham gia Đề tài đưa ra Nếu sai tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm

Hà Nội, ngày 15 tháng 09 năm 2014

Học viên

Cao Thị Hằng

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT

DANH MỤC CÁC BẢNG

theo tiêu chuẩn của Viện Hàn Quốc tế (IIW) hoặc ESAB 14

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

Bảng 2.5 Các loại xỉ hàn theo thành phần hoá học và các chất chính

Bảng 5.4 Khoảng giá trị của các thông số chế độ hàn hợp lý (với log(D)

Bảng 5.5 Khoảng giá trị của các thông số chế độ hàn hợp lý cho dây

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ

Hình 3.4 Sự thay đổi hình dạng mối hàn và mức tiêu thụ thuốc hàn theo

điện áp hàn

40

hàn

45

Hình 3.15 Phôi chuẩn bị hàn mẫu thử phân tích thành phần hóa học

kim loại mối hàn

61

điện hàn

77

điện hàn

80

điện hàn

83

Hình 5.24 Sự phụ thuộc của hệ số hình dạng mối hàn vào U và Vh hàn 85

điện hàn

86

hệ bazơ) đáp ứng cho việc chế tạo các kết cấu hàn chất lượng cao Trong đề tài này

đã thực hiện nghiên cứu một nhánh của đề tài cấp Nhà nước “Nghiên cứu sản xuất thuốc hàn thiêu kết bằng nguyên vật liệu trong nước để hàn tự động kết cấu thép cacbon thấp và hợp kim thấp”

độ hàn đến sự hình thành mối hàn và lượng thuốc hàn nóng chảy khi chế tạo thuốc hàn thiêu kết tương đương loại F7A(P)6 theo AWS A5.17-80” Đây là đề

tài nhánh thuốc đề tài KC.02.04/11-15 nghiên cứu và sản xuất thuốc hàn thiêu kết

do trường Đại học Bách Khoa chủ trì

Có các vấn đề cần giải quyết như sau:

- Giới thiệu tổng quan việc nghiên cứu của thế giới và Việt Nam về thuốc hàn thiêu kết Xác định hướng nghiên cứu của đề tài

- Các vấn đề cần được giải quyết:

+ Nghiên cứu ảnh hưởng của các thông số chế độ hàn đến sự hình thành mối hàn và lượng thuốc hàn bị nóng chảy khi hàn thuốc hàn thiêu kết tương đương loại F7A(P)6

+ Xác định được chế độ hàn hợp lý và lượng thuốc hàn nóng chảy trên khối lượng dây hàn khi sử dụng thuốc hàn thiêu kết được chế tạo bằng nguyên vật liệu trong nước tương đương với loại F7A(P)6 theo AWS A5.17-80 + Xây dựng bản hướng dẫn sử dụng thuốc hàn thiêu kết

Huy Lân, Các thày cô trong Bộ môn Hàn & Công nghệ kim loại, Viện Cơ khí, Ban lãnh đạo và cán bộ Công ty CP Que hàn điện Việt Đức,… Tác giả cũng xin trân

trọng cảm ơn Bộ Khoa học & Công nghệ đã tạo điều kiện cơ sở vật chất để thực

hiện các thí nghiệm hoàn thành luận văn này!

Hà Nội, ngày 15 tháng 09 năm 2014

Học viên

Cao Thị Hằng

Chương 1 GIỚI THIỆU VỀ THUỐC HÀN THIÊU KẾT

1.1 Tình hình nghiên c ứu và sản xuất thuốc hàn

1.1.1 Nghiên c ứu và sản xuất thuốc hàn trên Thế giới

Trong sự nghiệp phát triển công nghiệp, ngành công nghệ hàn đóng vai trò quan trọng trong việc chế tạo các kết cấu thép bằng hàn cho các ngành công nghiệp mũi nhọn như ngành dầu khí, hóa dầu, công nghiệp đóng tàu, giao thông, chế tạo máy, lắp máy, thủy điện, nhiệt điện, Để nâng cao năng suất và chất lượng các kết cấu hàn, ngày càng ứng dụng nhiều phương pháp hàn tiên tiến có mức độ cơ giới hóa, tự động hóa cao, trong đó phải kể đến phương pháp hàn tự động dưới lớp thuốc

để hàn những đường hàn dài ở tư thế hàn bằng và hàn góc trong các kết cấu hàn lớn

và yêu cầu chất lượng cao

Trong công nghệ hàn tự động dưới lớp thuốc, thuốc hàn có vai trò rất quan trọng, nó bảo vệ kim loại vùng hàn khỏi tác dụng có hại của không khí, ổn định quá trình hàn, tinh luyện và hợp kim hóa kim loại mối hàn Hiện nay trên thế giới sản xuất nhiều mác thuốc hàn khác nhau, tuy nhiên theo phương pháp chế tạo và công nghệ có thể chia làm 3 loại chủ yếu: thuốc hàn nung chảy, thuốc hàn gốm (nhiệt độ sấy ≤ 500°C) và thuốc hàn thiêu kết (nhiệt độ thiêu kết > 500 °C) Thuốc hàn nung chảy được dùng nhiều ở Liên bang Nga, Trung Quốc Còn thuốc hàn gốm, thuốc hàn thiêu kết được dùng nhiều ở Thụy Điển, Hàn Quốc, Mỹ, Đài Loan, Ucraine,

Thuốc hàn thiêu kết ngày càng được ứng dụng rộng rãi trên thế giới do có nhiều ưu điểm như: khả năng tinh luyện các tạp chất có hại và hợp kim hóa kim loại mối hàn cao, thành phần thuốc hàn dễ điều chỉnh để đạt được thành phần hóa học kim loại mối hàn theo yêu cầu với số chủng loại mác dây hàn tiêu chuẩn không cần nhiều, giá thành hạ Nó đã khắc phục được nhược điểm rất quan trọng là độ ẩm cao của thuốc hàn gốm và cho phép nhận được mối hàn chất lượng cao, nên thuốc hàn thiêu kết ngày càng được sự quan tâm và phát triển ở nhiều nước công nghiệp tiên tiến Các nhà nghiên cứu và sản xuất lớn trên thế giới như: Thụy Điển (hãng

Mỹ (HOBART), Đài Loan, đã nghiên cứu rất sâu về loại thuốc hàn thiêu kết và sản xuất với số lượng rất lớn

Trong số chủng loại thuốc hàn của hãng ESAB thì thuốc hàn thiêu kết chiếm

tỷ lệ rất cao và hệ thống phân loại thuốc hàn của ESAB theo các chỉ tiêu về tính chất hóa học của thuốc hàn – xỉ hàn và các chỉ tiêu khác chi tiết hơn thuận tiện cho việc lựa chọn thuốc hàn để ứng dụng hàn các kết cấu thép có yêu cầu về cơ tính và điều kiện kỹ thuật phù hợp

Các hệ thống kí hiệu và tiêu chuẩn về thuốc hàn đối với các nước có khác nhau, hiện nay tiêu chuẩn của Hiệp hội hàn Mỹ (AWS) được sử dụng phổ biến hơn

cả, tuy nhiên Tiêu chuẩn của AWS chỉ đưa ra cặp thuốc hàn – dây hàn tương ứng để đạt được các chỉ tiêu về cơ tính và thành phần hóa học kim loại mối hàn, mà không giới thiệu thành phần thuốc hàn và các chỉ số quan trọng có liên quan đến chất lượng thuốc hàn Hãng ESAB (Thụy Điển) ngoài việc áp dụng theo tiêu chuẩn AWS, còn giới thiệu về các chỉ số về tính chất hóa học (chỉ số bazơ của thuốc hàn –

xỉ hàn, tính chất thuốc hàn, lượng thuốc hàn nóng chảy theo chế độ hàn, ) và thành phần của xỉ hàn trong phạm vi cho phép để người sử dụng tham khảo

Trên thế giới có nhiều nhà sản xuất và nhiều loại thuốc hàn khác nhau Ở Việt Nam hiện nay các kết cấu hàn từ thép cacbon thấp và thép hợp kim thấp có yêu cầu chất lượng cao, hầu hết được hàn từ một trong số các loại thuốc hàn của ESAB

và Hyundai (Hàn Quốc) Về số lượng sử dụng thì thuốc hàn của Hyundai được sử dụng nhiều hơn ESAB do giá rẻ hơn Về uy tín và chất lượng thì thuốc hàn của ESAB cao hơn của Hyundai Thuốc hàn của các hãng khác như HOBART (Mỹ), Chosun, Kiswel (Hàn Quốc), ít được sử dụng ở Việt Nam hiện nay do các yếu tố

về chất lượng và giá chưa phù hợp Còn thuốc hàn Trung Quốc chủ yếu dùng cho hàn các kết cấu có yêu cầu chất lượng không cao, giá rẻ

1.1.2 Một số mác thuốc hàn của các hãng vật liệu hàn nổi tiếng thế giới

Trên cơ sở dữ liệu của nhiều hãng sản xuất vật liệu hàn có tiếng trên thế giới, nhóm tác giả đã lựa chọn một số mác thuốc hàn gốm và thuốc hàn thiêu kết theo chỉ số bazơ tiêu biểu được giới thiệu ở bảng 1.1

B ảng 1.1 Một số mác thuốc hàn thiêu kết tiêu biểu và hệ số bazơ theo tiêu chuẩn

c ủa Viện Hàn Quốc tế (IIW) hoặc ESAB

Kí hiệu

hàn theo

AWS

A5.17-80

Một số mác thuốc hàn thiêu kết tiêu

biểu của các nước Chỉ số bazơ,

B

Nhiệt độ thử đạt độ dai va đập tối thiểu

a k (27J), °C

ESAB (Thụy Điển)

Hyundai (Hàn Quốc)

Viện Hàn Paton (Ukraine)

1.1.3 Nghiên c ứu và sản xuất thuốc hàn ở Việt Nam

Ở Việt Nam trong thời gian gần đây, các ngành công nghiệp đóng tàu, chế tạo các kết cấu thép trong dầu khí, hóa dầu, nhiệt điện, thủy điện, giao thông, phát triển mạnh, kéo theo ngành công nghệ hàn và nhu cầu về vật liệu hàn rất lớn Trong

đó phải kể đến nhu cầu về thuốc hàn để hàn tự động dưới lớp thuốc nhằm nâng cao năng suất và chất lượng các công trình và kết cấu hàn

Tuy các công trình nghiên cứu của một số cơ sở nghiên cứu khoa học và doanh nghiệp ở nước ta đã tiến hành đạt được những thành tích nhất định, có ý nghĩa khoa học và phản ánh đúng nhu cầu thực tiễn Tuy nhiên, còn nhiều hạn chế, nên chỉ

dừng lại ở giai đoạn chế tạo thử nghiệm và chưa thể triển khai sản xuất công nghiệp thuốc hàn

Một số doanh nghiệp nhập khẩu thuốc hàn và phân phối ở trong nước, cũng có một

số làm đại lý cho các hãng vật liệu hàn của nước ngoài

Đó là tình hình nghiên cứu và sản xuất thuốc hàn gốm nói chung và thuốc hàn thiêu kết nói riêng ở nước ta Trong khi đó xu thế của thế giới là sử dụng thuốc hàn thiêu kết để đáp ứng yêu cầu của các công trình và kết cấu hàn chất lượng cao, Việt Nam ngày càng phải nhập khẩu lượng thuốc hàn thiêu kết rất lớn với giá cao

và bị động, chưa nghiên cứu và sản xuất được loại thuốc hàn này

Nguồn nguyên liệu để sản xuất thuốc hàn của chúng ta rất lớn và phong phú, tuy rằng chất lượng của chúng cũng còn có vấn đề Nhưng nếu nghiên cứu phôi liệu

và xử lý nhanh nguyên liệu hợp lý vẫn có thể tận dụng được nhiều loại nguyên liệu

để sản xuất thuốc hàn Dự kiến những thành phần chủ yếu trong mẻ liệu thuốc hàn

sẽ sử dụng nguồn nguyên liệu trong nước như dioxit titan (TiO2 trắng) của Bình Thuận, rutil (Bình Định, Quảng Trị, Hà Tĩnh), đá vôi (Yên Bái), huỳnh thạch (Sơn La), trường thạch (Lào Cai), Alumina (Lâm Đồng), nước thủy tinh (Hải Phòng, Hà Nội) và một số loại fero-hợp kim (Fe-Mn, Fe-Si)

Vì vậy, việc nghiên cứu và sản xuất thuốc hàn thiêu kết trên nguyên tắc ưu tiên, tận dụng tối đa nguồn nguyên vật liệu trong nước để thay thế thuốc hàn nhập ngoại là vấn đề vừa có tính cấp thiết trước mắt, vừa có tính chiến lược lâu dài, để chủ động, tiết kiệm nguồn ngoại tệ, tạo thêm việc làm trong nước, các doanh nghiệp

mở rộng sản xuất do có thêm sản phẩm mới, tăng giá trị gia tăng cho nguồn tài nguyên của đất nước và tiến tới các doanh nghiệp có thể xuất khẩu mặt hàng này Trên thế giới đã nghiên cứu sâu và sản xuất nhiều thuốc hàn thiêu kết, còn ở Việt Nam chưa có nơi nào nghiên cứu và sản xuất, nên hoàn toàn phải nhập khẩu với giá cao và bị động Điều này làm cho giá thành các công trình chế tạo bằng hàn của nước ta bị đẩy lên cao, làm giảm sức cạnh tranh và mất đi một nguồn ngoại tệ khá lớn Trong khi đó, nguồn nguyên vật liệu để sản xuất thuốc hàn của nước ta rất lớn và phong phú Do vậy, nhóm tác giả đề tài đã đặt ra mục tiêu nghiên cứu chế tạo thuốc hàn thiêu kết sử dụng tối đa nguồn nguyên vật liệu trong nước để hàn tự động dưới lớp thuốc các kết cấu thép cacbon thấp và thép hợp kim thấp

1.1.4 Nhu cầu về thuốc hàn ở Việt Nam

Ở Việt Nam trong thời gian gần đây, các ngành công nghiệp đóng tàu, chế tạo các kết cấu thép trong dầu khí, hóa dầu, nhiệt điện, thủy điện, giao thông, phát triển mạnh, kéo theo các ngành công nghệ hàn và nhu cầu về vật liệu hàn rất lớn Trong đó phải kể đến nhu cầu về thuốc hàn để hàn tự động dưới lớp thuốc nhằm nâng cao năng suất và chất lượng các công trình và kết cấu hàn

Theo số liệu của Công ty CP Que hàn điện Việt Đức là cơ sở sản xuất vật liệu hàn qui mô lớn, có thâm niên và kinh nghiệm nhất ở nước ta, hàng năm vẫn phải nhập khẩu khoảng 450 tấn thuốc hàn để cung cấp cho thị trường (theo số liệu 2010)

Số lượng thuốc hàn nói chung ở Việt Nam sử dụng khoảng 15.000 tấn/năm, trong

đó thuốc hàn có chất lượng cao cần nhập khẩu khoảng 10.000 tấn/năm

Nhu cầu về thuốc hàn gốm và thuốc hàn thiêu kết khá lớn, nhưng chưa có doanh nghiệp trong nước tự sản xuất công nghiệp thuốc hàn thiêu kết

1.2 M ục tiêu và nội dung nghiên cứu

1.2.1 M ục tiêu nghiên cứu

hàn và lượng thuốc nóng chảy khi hàn tự động dưới lớp thuốc hàn tương đương với loại F7A(P)6 theo AWS A5.17-80

lượng dây hàn khi sử dụng thuốc hàn thiêu kết tương đương loại loại F7A(P)6 theo AWS A5.17-80

1.2.2 N ội dung nghiên cứu

hàn thiêu kết Xác định hướng nghiên cứu của đề tài

- Các vấn đề cần được giải quyết:

hàn và lượng thuốc hàn bị nóng chảy khi hàn thuốc hàn thiêu kết tương đương loại F7A(P)6

+ Xác định được chế độ hàn hợp lý và lượng thuốc hàn nóng chảy trên khối lượng dây hàn khi sử dụng thuốc hàn thiêu kết được chế tạo bằng nguyên vật liệu

+ Xây dựng bản hướng dẫn sử dụng thuốc hàn thiêu kết

Kết luận chương 1

- Tình hình nghiên cứu và sản xuất thuốc hàn trên Thế giới và Việt Nam

- Nhu cầu về thuốc hàn ở Việt Nam

- Xác định được mục tiêu và nội dung nghiên cứu của đề tài

Chương 2

GI ỚI THIỆU SƠ LƯỢC VỀ HÀN DƯỚI LỚP THUỐC VÀ THUỐC HÀN 2.1 Sơ lược về hàn dưới lớp thuốc

2.1.1 Sơ đồ nguyên lý và thiết bị hàn tự động dưới lớp thuốc

Hình 2 1 Sơ đồ nguyên lý hàn hồ quang tự động dưới lớp thuốc

Sơ đồ gồm có các bộ phận chut yếu như: đầu máy hàn, thùng chứa và rải thuốc hàn, khay dây hàn, xe tự hành, đầu dò mép hàn, bảng điều khiển các thông số chế độ hàn

Đầu máy hàn có tác dụng cấp dây hàn và tiếp xúc điện cho dây hàn (điện cực) Duy trì chiều dài hồ quang trong quá trình hàn, gây hồ quang khi bắt đầu hàn, ngắt

hồ quang khi đã hàn xong Đầu máy có thể di chuyển tịnh tiến lên xuống, nghiêng điện cực về phía trước sau hoặc quay sang phải trái

Xe tự hành thực hiện chuyển động theo quỹ đạo cho trước với vận tốc hàn nhất định Thuốc hàn được chứa trong thùng chứa và được rải phía trước điện cực, có thể kèm theo bộ phận thu hồi thuốc hàn sau khi hàn một cách tự động

2.1.2 Đặc điểm hàn tự động dưới lớp thuốc

- Hồ quang cháy ngầm dưới lớp thuốc, một phần thuốc hàn nóng chảy tạo thành vòm xỉ bảo vệ vùng hồ quang hàn và vũng hàn khỏi tác dụng có hại của khí quyển xung quanh (ôxi, nitơ, hơi nước, )

- Nhiệt lượng hồ quang tập trung và nhiệt độ cao (so với các phương pháp hàn khác như hàn hồ quang tay, hàn TIG, MIG/MAG, ), cho phép hàn với tốc độ lớn và có thể hàn những vật hàn có chiều dày lớn mà không cần phải vát mép, tiết kiệm kim loại cơ bản và điện cực, giảm chi phí chuẩn bị mép hàn

- Chất lượng kim loại mối hàn cao do vùng hàn được bảo vệ tin cậy khỏi tác dụng của oxi và nitơ trong khí quyển xung quanh Khả năng tinh luyện kim loại mối hàn tốt hơn Lớp thuốc và xỉ hàn làm mối hàn nguội chậm nên giảm được khuyết tật hàn và thoát hidrô tốt hơn

- Sự hình thành mối hàn tốt, có hình dạng đẹp, đều đặn, ít bị các khuyết tật như không ngấu, rỗ khí, rỗ xỉ

- Không bắn tóe kim loại, ít tổn thất, nên hệ số mất mát giảm và hệ số đắp nâng cao

- Năng suất hàn cao

- Hồ quang được bao bọc kín bởi thuốc hàn nên không làm hại mắt và da của thợ hàn, cải thiện điều kiện lao động Lượng khí (khói, bụi độc hại) sinh ra trong quá trình hàn rất ít so với hàn hồ quang tay, tốt hơn về yêu cầu vệ sinh môi trường

- Dễ cơ khí hóa và tự động hóa quá trình hàn

2.1.3 Phạm vi ứng dụng của hàn tự động dưới lớp thuốc

- Hàn các kết cấu thép dạng tấm, vỏ kích thước lớn, các dầm thép có khẩu độ

và chiều cao, các ống thép có đường kính lớn, các bồn, bể chứa, bình chịu áp lực và trong công nghiệp đóng tàu, dầu khí, giao thông, chế tạo máy, lắp máy, thủy điện, nhiệt điện

- Chủ yếu được ứng dụng để hàn các mối hàn ở tư thế hàn bằng (hàn sấp), hàn góc tư thế hàn ngang, mối hàn ngang với các mối hàn có chiều dài lớn, chiều dày khá lớn, quỹ đạo không phức tạp và các chi tiết hình trụ với đường kính lớn hơn khoảng 50 mm

2.2 Giới thiệu về thuốc hàn

2.2.1 Khái niệm, yêu cầu và công dụng của thuốc hàn

 Khái niệm

Thuốc hàn là hỗn hợp gồm nhiều thành phần, được chế tạo ở dạng hạt có kích thước xác định trong khoảng 0,25 ÷ 4 mm Thuốc hàn được sử dụng trong hàn dưới lớp thuốc và hàn điện xỉ Khi hàn dưới lớp thuốc, nó nóng chảy một phần và tạo lớp

xỉ trên bề mặt vũng hàn để bảo vệ vũng hàn đồng thời có tác dụng hợp kim hóa mối hàn Thuốc hàn có thể mang tính axit hoặc tính bazơ

 Yêu cầu đối với thuốc hàn

Thuốc hàn phải đáp ứng các yêu cầu sau đây:

- Tạo ra môi trường ion hóa tốt để đảm bảo dễ gây hồ quang và hồ quang cháy

ổn định Thường dùng các nguyên tố thuộc nhóm kim loại kiềm hoặc kiềm

thổ

- Khi nóng chảy tạo vòm xỉ bảo vệ tin cậy vùng hàn không cho nó tiếp xúc với oxy, nitơ, của môi trường khí quyển xung quanh và phủ đều lên bề mặt kim

và tạo điều kiện cho mối hàn nguội chậm

- Có khả năng khử oxy và các tạp chất có hại (S, P), tinh luyện kim loại mối hàn Đồng thời có thể hợp kim hóa, biến tính kim loại mối hàn nhằm nâng cao hoặc cải thiện thành phần hóa học và cơ tính của kim loại mối hàn Trong mẻ liệu thuốc hàn, các fero hợp kim thường được đưa vào để thực

hiện các chức năng này

- Đảm bảo hình thành và tạo dáng mối hàn, hàn được các tư thế theo yêu cầu

- Mức độ khuyết tật trong phạm vi cho phép: Rỗ khí, ngậm xỉ, không ngấu,…

khỏi bề mặt kim loại mối hàn, có thể tự bong hoặc có thể dùng bàn chải sắt, búa gõ nhẹ làm sạch xỉ hàn

- Có hệ số nóng chảy và vận tốc hàn theo yêu cầu, đảm bảo năng suất cao

- Đảm bảo yêu cầu vệ sinh công nghiệp: Lượng khí có hại và bụi sinh ra trong

giới hạn cho phép

- Thuốc hàn có độ bền cần thiết (không bị vỡ vụn trong quá trình vận chuyển

và bảo quản), hạn chế khả năng hút ẩm

 Công dụng của thuốc hàn

Thuốc hàn được sử dụng trong hàn tự động và bán tự động dưới lớp thuốc,

trong hàn điện xỉ

Vậy vai trò và công dụng của thuốc hàn trong hàn điện nóng chảy gồm những điểm chính sau đây:

- Gây và duy trì hồ quang cháy ổn định;

- Bảo vệ tốt kim loại vùng hàn (giọt kim loại trong vùng hồ quang, kim loại vũng hàn) khỏi tác dụng có hại của môi trường xung quanh;

- Bảo đảm hình dạng cần thiết của mối hàn (hay nói cách khác là tạo dáng mối hàn);

- Tinh luyện kim loại mối hàn;

- Hợp kim hoá kim loại mối hàn, đặc biệt đối với mối hàn đắp;

- Đảm bảo hệ số nóng chảy và tốc độ hàn theo yêu cầu;

- Làm sạch bề mặt tại chỗ cần nối của vật hàn (khi hàn nhôm, hàn vẩy, )

2.2.2 Các ch ỉ tiêu cơ bản của thuốc hàn

 Các ch ỉ tiêu chung của thuốc hàn

Thuốc hàn dùng trong hàn tự động, bán tự động dưới lớp thuốc, thuốc hàn kết hợp với dây hàn phải đạt được các chỉ tiêu chung cơ bản như sau :

− Đảm bảo về cơ tính của kim loại mối hàn

− Đảm bảo thành phần hóa học cần thiết cho kim loại mối hàn

− Đảm bảo tính công nghệ hàn theo yêu cầu

− Giá thành sản phẩm hạ

 Các ch ỉ tiêu công nghệ hàn

Các đặc tính công nghệ của thuốc hàn gồm những chỉ tiêu chính như sau:

− Bảo vệ tin cậy vùng hồ quang hàn và vũng hàn khỏi sự tác dụng của môi trường xung quanh;

− Tạo dáng mối hàn và hình thành mối hàn tốt;

− Tạo xỉ dễ nổi lên bề mặt vũng hàn và phủ đều trên bề mặt mối hàn để bảo

vệ và giúp mối hàn nguội chậm, xỉ phải dễ tách khỏi mối hàn (tính bong

xỉ tốt);

− Đảm bảo tinh luyện kim loại mối hàn và khử tạp chất theo yêu cầu;

− Có khả năng cải thiện và hợp kim hoá kim loại mối hàn, nâng cao cơ tính kim loại mối hàn;

− Đảm bảo khuyết tật trong giới hạn cho phép: rỗ khí, ngậm xỉ, không ngấu khe hở hàn,

− Lượng khí độc thải ra ở mức độ cho phép, đảm bảo yêu cầu vệ sinh công nghiệp

 Các yêu c ầu kỹ thuật chung khi sản xuất thuốc hàn

Ngoài các chỉ tiêu kỹ thuật chung và các đặc tính công nghệ hàn, khi sản xuất thuốc hàn phải đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật như sau:

− Đảm bảo kích thước hạt thuốc và tỷ lệ các cỡ hạt thuốc hàn theo yêu cầu

2.2.3.Phân lo ại và kí hiệu thuốc hàn

 Phân lo ại

• Phân loại theo phương pháp chế tạo:

chia nhỏ hơn:

+ Thuốc hàn gốm: nhiệt độ sấy ≤ 500°C;

+ Thuốc hàn thiêu kết: nhiệt độ sấy thiêu kết > 500°C (agglomerated flux)

bột hợp kim hoặc fero hợp kim)

• Theo đặc điểm và tỷ trọng hạt thuốc:

− Thuốc hàn hạt dạng thuỷ tinh có tỷ trọng: 1,4 ÷ 1,8 Kg/dm3

− Thuốc hàn hạt dạng bọt nhẹ có tỷ trọng: 0,6 ÷ 1 Kg/dm3

− Thuốc hàn hạt dạng tinh thể cũng có tỷ trọng như dạng thuỷ tinh: 1,4 ÷ 1,8 Kg/dm3

Theo thành phần hoá học và hợp chất chủ yếu của xỉ hàn có thể phân loại, kí

hiệu theo tiêu chuẩn của viện Hàn Quốc tế (tiêu chuẩn IIW – 545 – 78) như sau:

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

Kí hi ệu Thành ph ần chính, % Lo ại thuốc hàn

• Theo tính axit hoặc bazơ của xỉ hàn:

− Thuốc hàn hệ axit: Hồ quang cháy ổn định, êm, giọt kim loại dịch chuyển dạng tia, mối hàn rất đẹp Tuy nhiên khả năng khử tạp chất và tinh luyện kim loại mối hàn bị hạn chế, hàm lượng hyđrô cao, nên thường dùng để hàn các loại thép các bon thông thường

− Thuốc hàn bazơ: Hồ quang cháy kém ổn định hơn, giọt kim loại dịch chuyển có kích thước lớn hơn nhiều, bề mặt kim loại mối hàn thô hơn và chủ yếu dùng nguồn điện hàn là dòng điện một chiều Tuy nhiên, nó có

ưu điểm là khả năng tinh luyện kim loại mối hàn rất tốt và hệ số dịch chuyển của các nguyên tố hợp kim cao, hàm lượng hyđrô thấp, nên thích hợp hàn thép cacbon có độ bền cao, thép hợp kim và hàn đắp

− Thuốc hàn trung tính: Có tính trung hoà giữa hai loại thuốc hàn kể trên

• Theo hoạt tính hoá học (H) của xỉ hàn

− Thuốc hàn hoạt tính cao H>0,6

− Thuốc hàn hoạt tính thấp khi H = 0,3÷0,1

− Thuốc hàn trung tính khi H < 0,1

“Quy định thuốc hàn và dây hàn thép cacbon để hàn tự động dưới lớp thuốc”

Hình 2.2 Sơ đồ kí hiệu thuốc hàn – dây hàn AWS A5.17 - 80

Theo tiêu chuẩn AWS A5.17 – 80, thuốc hàn được ký hiệu kết hợp với dây hàn tương ứng để đạt được cơ tính cần thiết của kim loại mối hàn Trong phần ký hiệu thuốc hàn FXXX, chữ X đầu tiên là độ bền kéo tối thiểu của kim loại mối hàn,

Kí hiệu Điện cực (dây hàn đặc)

F S X X X- ECXXX - HX

Thuốc hàn Loại xỉ hàn, chữ cái này có thể không có Chữ số chỉ giới hạn bền kéo tối thiểu của kim loại mối hàn

Chế độ nhiệt luyện của mối hàn

Kí hiệu hàm lượng hiđrô trong kim loại mối hàn

Số qui ước nhiệt độ thử độ dai va đập

ksi (xem bảng 2.2) Chữ X thứ hai cho biết điều kiện nhiệt luyện khi thử mẫu Chữ

A – mẫu được tiến hành thử sau khi hàn (As Welded) (không xử lý nhiệt) hoặc chữ

P (có xử lý nhiệt sau khi hàn) chế độ nhiệt luyện là 610 – 635 0C/1h Chữ X thứ 3

có thể là chữ Z hoặc các số (xem bảng 2.3) cho biết nhiệt độ quy ước thử độ dai va đập với giá trị tương ứng ở cột bên phải

Theo tiêu chuẩn AWS A5.17 – 80 phân loại dây hàn thép cacbon thành 8 loại trong 3 nhóm có hàm lượng mangan thấp, trung bình và cao ( (Kí hiệu là L, M và H) Trong phần kí hiệu dây hàn EXXX – HX, chữ E là ký hiệu điện cực (dây hàn)

và tiếp theo là chữ C có thể không có, Còn chữ X đầu tiên là một trong 3 chữ L, M hoặc H; chữ X thứ 2 là một hoặc 2 chữ số (8; 12; 13; 14; 15) chỉ hàm lượng cacbon danh nghĩa (qui ước); còn nếu có chữ K ở cuối là dây hàn được chế tạo từ thép khử bằng silic Trong trường hợp dây hàn kí hiệu EG (hoặc ECG), ở đây chữ G là

“general” có nghĩa là kim loại đắp theo phân loại chung, không qui định về thành phần hoá học Các chỉ tiêu của dây hàn và kim loại mối hàn tham khảo (bảng 2.4)

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

Chỉ tiêu về cơ

tính

Độ bền kéo tối thiểu Giới hạn chảy

Tối thiểu, MPa

Độ giãn dài tương đối,%

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

Công thử độ dai va đập kim loại mối hàn theo AWS A5.17 - 80

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

Khái niệm: Xỉ hàn là những hợp chất phi kim nóng chảy, bao gồm các ôxít,

các florua, clorua, sunfat, … ở dạng đơn chất hay phức chất

Đặc điểm: xỉ hàn không hoà tan trong kim loại (trừ trường hợp bị lẫn vào

kim loại như tạp chất) Cho nên ở trạng thái nóng chảy, kim loại và xỉ hàn là những pha lỏng không hoà tan lẫn nhau, do sự khác nhau về cấu trúc,trọng lượng riêng và sức căng bề mặt,…

Các tính chất của xỉ hàn:

+ Tính chất vật lý gồm có: Nhiệt độ nóng chảy, trọng lượng riêng, độ nhớt (phụ thuộc vào nhiệt độ), tính dẫn nhiệt ở trạng thái nóng chảy, hệ số giãn nở nhiệt,

+ Tính chất hoá học: Độ hoạt tính hoá học, tính axit(bazơ), khả năng tương tác với kim loại,…

2.3.2 Các tính ch ất của xỉ hàn

 Tính axit (bazơ) của xỉ hàn

Tính axit của xỉ hàn có thể được đánh giá theo hệ số axit A và xác định theo công thức sau (G.L.Petrov)

=

)( 2

2

RO O R

RO

ở đây ∑RO2 – Tổng số các phân tử của các ôxit, axit trong xỉ hàn, mol;

∑(R2O + RO) – Tương tự của các ôxit bazơ, mol

Còn hệ số bazơ B là tỷ số nghịch đảo của hệ số axit (B= 1𝐴𝐴)

Trong số các công thức của nhóm này phổ biến nhất là công thức của Viện hàn Quốc tế [10]:

B = 𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶𝐶+𝑀𝑀𝑀𝑀𝐶𝐶+𝐵𝐵𝐶𝐶𝐶𝐶+𝑁𝑁𝐶𝐶2𝐶𝐶+𝐾𝐾2𝐶𝐶+𝐿𝐿𝐿𝐿2𝐶𝐶+𝐶𝐶𝐶𝐶𝐹𝐹2+0,5(𝑀𝑀𝑀𝑀𝐶𝐶+𝐹𝐹𝐹𝐹𝐶𝐶) (2.2)

𝑆𝑆i𝐶𝐶2+0,5(𝐴𝐴𝐴𝐴2𝐶𝐶3+𝑇𝑇𝐿𝐿𝐶𝐶2+𝑍𝑍𝑍𝑍𝐶𝐶2) Trong đó: CaO, MgO, Al2O3, LiO,… - hàm lượng của các cấu tử trong xỉ hàn, %

 Độ nhớt (độ sệt) của xỉ hàn:

Ta sẽ khảo sát quan hệ giữa độ nhớt, nhiệt độ kết tinh và cấu trúc của thuốc hàn- xỉ hàn Một trong những tính chất quan trọng của xỉ hàn đó là độ nhớt của nó ở trạng thái nóng chảy Khi ở nhiết độ cao xỉ hàn ở trạng thái lỏng và có kực tương tác tĩnh điện giữa các phần tử ở gần nhau yếu đi rõ rệt, tính dẫn điện tăng, lúc đó độ nhớt của xỉ lỏng chủ yếu được xác định bởi kích thước của các nhóm anion lớn nhất

Một khái niệm có lien quan với độ nhớt của xỉ hàn, đó là nhiệt độ nóng chảy của thuốc – xỉ hàn Đối với xỉ hàn khái niệm nhiệt độ nóng chảy chỉ là quy ước Bởi

vì độ nhớt của xỉ hàn thay đổi từ lớn đến bé trong một khoảng nhiệt độ nào đó

Xỉ ngắn: là loại xỉ hàn có sự thay đổi độ nhớt sảy ra trong khoảng nhiệt độ hẹp

Xỉ dài: Là loại xỉ hàn có sự thay đổi của độ nhớt xảy ra trong khoảng nhiệt

độ rộng và từ từ

Đường đặc trưng định tính về sự thay đổi độ nhớt của hai loại xỉ này được dẫn ra trên hình 2.3

Hình 2.3 Sự thay đổi độ nhớt của xỉ phụ thuộc vào nhiệt độ

1- xỉ dài; 2- xỉ ngắn

Các xỉ ngắn thường là xỉ bazơ Chúng chuyển đổi từ trạng thái đông đặc sang trang thái đông đặc rất nhanh Đặc điểm công nghệ này cho phép hàn những mối hàn leo, hàn đứng

Các xỉ hàn dài thường là xỉ axit Chúng đông đặc từ từ và nhận được trạng thái vô định hình khác nhau (thuỷ tinh thể)

Để nhận được các tính chất kim loại mối hàn cần thiết và đảm bảo tạo dáng mối hàn, các tính chất của xỉ hàn đóng vai trò rất quan trọng

Để đảm bảo sự tương tác của kim loại và xỉ hàn ở trạng thái nóng chảy và xỉ hàn phủ kín toàn bộ bề mặt vũng hàn thì nhiệt độ nóng chảy của xỉ Tnc xỉ phải thấp hơn một ít hoặc gần bằng nhiệt độ nống chảy của kim loại Tnc kim loại

Nếu Tnc xỉ<< Tnc kim loại thì xỉ sẽ bị quá nhiệt mạnh, sẽ chảy loang xa mép hàn, ngoài giới hạn vũng hàn chỉ còn lại một lớp mỏng trên bề mặt vũng hàn có thể bị sôi Tất

cả những điều này sẽ làm hạn chế tác dụng bảo vệ của nó Khi hàn thép như thực tế cho thấy, hợp lý nhất là dùng các loại xỉ hàn có nhiệt độ nóng chảy thấp hơn nhiệt

độ nóng chảy của kim loại khoảng từ 200÷ 3500C

Giá trị độ nhớt của xỉ hàn trong vùng nhiệt độ vũng hàn và sự kết tinh của nó

là một đặc tính rất quan trọng Độ nhớt bình thường của kim loại nóng chảy là

ηkl=0,01÷0,02n3, xỉ hàn cần phải có độ nhớt lớn hơn đáng kể độ nhớt của kim loại nóng chảy Đối với hàn thép độ nhớt của xỉ thích hợp là ηxỉ=0,8÷0,3n3 Nếu xỉ có

độ nhớt quá cao cũng không có lợi đối với mục đích hàn Chế độ hàn sẽ ảnh hưởng nhiều đến độ nhớt và tiếp theo là sự hình thành mối hàn

 Một số đặc tính khác của xỉ hàn:

+ Sức căng bề mặt phân pha kim loại nóng chảy - xỉ hàn nóng chảy là một đặc tính quan trọng của xỉ hàn, giúp ích cho việc tạo dáng bề mặt mối hàn ở các tư thế không gian hàn khác nhau, ảnh hưởng đến sự phân pha của xỉ với kim loại - tránh lộn xỉ trong kim loại nóng chảy

Sự phân pha của xỉ hàn và kim loại nóng chảy phụ thuộc nhiều vào tỷ trọng của xỉ hay nói chính xác hơn phụ thuộc vào sự khác nhau giữa tỷ trọng của xỉ nóng chảy và tỷ trọng của kim loại lỏng Khi tăng sự khác nhau này (tức là khi tỷ trọng của xỉ thấp) xỉ dễ nổi lên khỏi vũng hàn

+ Độ thẩm thấu khí của xỉ hàn: đây cũng là một đặc tính quan trọng, tuy nhiên nó ít được nghiên cứu Một trong những nhiệm vụ của xỉ là bảo vệ kim loại vũng hàn khỏi sụ tác dụng có hại của môi trường không khí, trong đó hyđro có khả năng xâm nhập qua xỉ mạnh nhất, rồi đến ôxi và nitơ Do vậy, sự thay đổi của chế

độ hàn có ảnh hưởng rất rõ đến sự hinh thành mối hàn và khả năng xuất hiện các khuyết tật hàn (rỗ xỉ, rỗ khí, cháy cạnh,…)

2.3.3 Phân lo ại xỉ hàn

Có nhiều cách phân loại xỉ hàn, sau đây sẽ giới thiệu những cách phổ biến

nhất:

 Phân loại theo tính axit hay bazơ:

Căn cứ theo các giá trị tính độ axit hay bazơ theo các công thức (2.1), (2.3),

có thể chia xỉ hàn thành các loại chủ yếy sau đây:

+ Xỉ axit với B < 1

+ Xỉ bazơ với B > 1

+ Xỉ trung tính với B = 1 Nhưng điều này chỉ có tính chất quy ước, bởi vì theo những phân tích ở trên, trong môi trường hợp cụ thể phân loại này chỉ còn phụ thuộc vào các ôxit tư do hay lượng ôxi tư do

Ngoài ra có thể phân loại theo chỉ số bazơ chi tiết hơn như sau:

- Xỉ axit (acid) với B < 0,9;

- Xỉ bazơ thấp (Neutral) với 0,9 ≤ B ≤ 1,2;

- Xỉ bazơ trung bình (Basic) với 1,2 ≤ B ≤ 2;

- Xỉ bazơ cao (High Basic) với B > 2

Phạm vi ứng dụng của các loại xỉ hàn – thuốc hàn có liên quan đến độ dai va đập như sau:

 Phân loại theo độ hoạt tính:

Theo các giá trị tính toán độ hoạt tính hoá học của xỉ hàn, xỉ hàn được chia ra:

+ Xỉ hoạt tính cao khi H ≥ 0,6

+ Xỉ hoạt tính khi H=0,6÷0,3

+ Xỉ hoạt tính thấp khi H = 0,3÷0,1

+ Xỉ trung tính khi H ≤ 0,1

Phân laọi theo sự thay đổi độ nhớt:

+ Xỉ ngắn: Là loại xỉ hàn có sự thay đổi độ nhớt sảy ra trong khoảng nhiệt độ hẹp

+Xỉ dài: Là loại xỉ hàn có sự thay đổi độ nhớt sảy ra trong khoảng nhiệt độ rộng và từ từ

 Phân loại theo nền tạo xỉ:

Theo phân loại và ký hiệu của Viện Hàn quốc tế và cũng như một số tài liệu phổ biến, có thể chia nền tạo xỉ thành một số nhóm sau đây:

Bảng 2.5 Các loại xỉ hàn theo thành phần hoá học và các chất chính theo IIW

Hệ xỉ

Thành phần hoá học nền tạo xỉ

Ký hiệu

Ứng dụng hàn chủ yếu Các chất chủ yếu Các

chất khác

Tổng hàm lượng,%

Thép C độ bền cao

Al2O3-CaO -MnO SiO2, TiO2

CaF2, MnO

Al2O3+CaO,MgO≥45

(Al2O3) ≥20

cao Thép hợp kim

CaF2≥15

FB

Thép hợp kim cao (Cr,Ni) CaF2 -Al2O3- CaO SiO2, MgO

CaF2 -Al2O3

2.4 Xác định hàm nội dung nghiên cứu

2.4 1 Sơ đồ nghiên cứu tổng quát

Các tiêu chí đánh giá về chất lượng thuốc hàn thường căn cứ vào các chỉ tiêu chung cơ bản như nêu trên:

− Đảm bảo về cơ tính của kim loại mối hàn

− Đảm bảo thành phần hóa học cần thiết cho kim loại mối hàn

− Đảm bảo hàm lượng hiđrô trong kim loại mối hàn và VAHN theo yêu cầu

− Đảm bảo tính công nghệ hàn theo yêu cầu

− Giá thành sản phẩm hạ

Vì vậy, ta có sơ đồ nghiên cứu tổng quát sau:

Hình 2.4 Sơ đồ nghiên cứu tổng quát thuốc hàn

Sau khi nghiên cứu thành phần mẻ liệu thuốc hàn đạt các chỉ tiêu trên Việc

sử dụng chế độ hàn phù hợp với thuốc hàn nghiên cứu được và nghiên cứu các đặc trưng về sự hình thành mối hàn và lượng thuốc nóng chảy phụ thuộc vào chế độ hàn

2.4 2 Sơ đồ nghiên cứu của đề tài

Trong số nhiều chỉ tiêu cơ bản ở sơ đồ nghiên cứu tổng quát, có nội dung về tính công nghệ hàn Trong đó bao gồm cả tiêu chí hình dạng và kích thước mối hàn Tuy nhiên, để đảm bảo các chỉ tiêu trên việc sử dụng thuốc hàn nghiên cứu được cần thực hiện với chế độ hàn hợp lý Do vậy, nhiệm vụ cụ thể của đề tài sẽ nghiên cứu ảnh hưởng của các thông số chế độ hàn đến sự hình thành mối hàn và lượng thuốc nóng chảy trên dây hàn và xây dựng bản hưởng dẫn sử dụng thuốc hàn

Sơ đồ nghiên cứu được thể hiện trên sơ đồ dưới đây

Hình 2.5 Sơ đồ nghiên cứu của đề tài

Để tiến hành nghiên cứu, đề tài sẽ sử dụng thuốc hàn F7A6 của nhóm tham gia thực hiện Đề tài ở phần trước Nội dung của đề tài này sẽ tiếp tục thực hiện các nhiệm vụ chủ yếu dưới đây:

thành mối hàn và lượng thuốc nóng chảy trên dây hàn

chế độ hàn đến sự hình thành mối hàn và lượng thuốc nóng chảy trên dây hàn

Lượng thuốc hàn nóng chảy Chiều rộng mối hàn

Chiều cao mối hàn Chiều sâu ngấu mối hàn

thước mối hàn

 Xác định miền giá trị hợp lý của các thông số chế độ hàn đảm bảo sự

thuốc hàn

Kết luận chương 2

Trong chương 2, tác giả đã hoàn thành được các nội dung sau:

- Giới thiệu sơ lược về hàn tự động dưới lớp thuốc

- Giới thiệu các chỉ tiêu cơ bản của thuốc hàn

- Sơ lược về xỉ hàn

- Đưa ra sơ đồ nghiên cứu của đề tài

Chương 3

N ỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 3.1 Ảnh hưởng của các thông số chế độ hàn đến sự hình thành mối hàn

3.1.1 Đặc trưng ảnh hưởng của dòng điện hàn đến sự hình thành mối hàn

 Các chỉ tiêu hình dạng và các kích thước cơ bản của mối hàn:

Sự hình thành mối hàn nói chung và các kích thước cơ bản và hình dạng mối hàn nói riêng có ý nghĩa quan trọng đối với chất lượng hàn Trong các yếu tố ảng hưởng đến các chỉ tiêu nói trên phải kể đến các thông số chế độ hàn Hình dạng mối hàn do các yếu tố chiều sâu ngấu h, chiều rộng b và chiều cao đắp c hoặc chiều cao toàn bộ

H = c + h của mối hàn tạo nên

Có hai hệ số đặc trưng cho hình dạng mối hàn là hệ số ngấu (hệ số hình dạng bên trong) Ψn = b/h (thường có giá trị 0,8 ÷ 4, tối ưu từ 1,3 ÷ 2) và hệ số hình dạng mối hàn (hệ số hình dạng bên ngoài) Ψmh = b/c (thường có giá trị từ 7 ÷ 10)

Hình 3.1 Cá c kích thước đặc trưng của mối hàn

So sánh với hàn hồ quang tay ta thấy, khi hàn hồ quang tay, hệ số hình dạng trong mối hàn (hệ số ngấu) thường nằm trong khoảng Ψn = 5 ÷ 6,7; trong khi đó với hàn dưới lớp thuốc, Ψn = 1,3 ÷ 2 (giá trị chiều sâu ngấu lớn hơn nhiều)

Nếu hệ số hình dạng bên trong nhỏ hơn 0,8, mối hàn dễ bị nứt nóng và khi nó lớn hơn 4, khả năng biến dạng của mối hàn sẽ rất lớn Nếu hệ số hình dạng bên ngoài nhỏ hơn 7, sự chuyển tiếp kim loại từ mối hàn vào kim loại cơ bản không đều, dễ gây tập trung ứng suất; khi hệ số này lớn hơn 10, khả năng biến dạng mối hàn tăng, làm giảm khả năng chịu tải trọng động

Lượng nhiệt sinh ra trong hồ quang (hàm số của dòng điện hàn, điện áp hàn và tốc độ hàn) ảnh hưởng đến kích thước và hình dạng mối hàn

 Ảnh hưởng của dòng điện hàn:

Đặc trưng ảnh hưởng của điện áp hàn đến các kích thước mối hàn và lượng thuốc hàn nóng chảy được thể hiện ở hình dưới đây

Khi tăng cường độ dòng điện hàn (các thông số khác giữ nguyên), lượng kim loại nóng chảy tăng do mật độ dòng điện tăng, làm tăng lượng điện cực nóng chảy (chiều cao đắp c của mối hàn tăng) Theo đó, sự tập trung nhiệt trong hồ quang tăng

và làm áp lực của hồ quang tăng Kết quả là chiều sâu ngấu h tăng Có thể dùng công thức h = k.I, (với giá trị k = (1 ÷ 1,75).10-2 mmA-1, tùy thuộc vào cường độ dòng điện hàn I và thành phần thuốc hàn) Chiều rộng mối hàn b tăng nhẹ Do đó,

hệ số ngấu giảm

Hình 3.2 Sự thay đổi hình dạng mối hàn theo cường độ dòng điện hàn