ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN CƠ KHÍ ******************* BÁO CÁO LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Chuyên ngành: CÔNG NGHỆ HÀN ĐỀ TÀI: “NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA THÀNH PHẦN THUỐC HÀN ĐẾN TÍNH CÔNG NGHỆ HÀN CỦA THUÔC HÀN THIÊU KẾT” Học viên: NGUYỄN THÀNH HƯNG Người HDKH: TS VŨ HUY LÂN Hà Nội: 30/12/2011 LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI Hiện nhu cầu thuốc hàn thiêu để hàn tự động kết cấu thép cacbon có chất lượng cao nước lớn (khoảng 15.000 tấn) Tuy nhiên, Việt Nam việc sản xuất loại thuốc hàn chủ yếu giai đoạn thử nghiệm Nguồn nguyên liệu nước dồi phong phú Xuất phát từ tính cấp thiết yêu cầu nêu trên, tác giả tiến hành chọn đề tài: “Nghiên cứu ảnh hưởng thành phần thuốc hàn đến tính công nghệ hàn thuốc hàn thiêu kết” NHIỆM VỤ ĐỀ TÀI - Phân tích, lựa chọn tạo xỉ chất đưa vào thành phần thuốc hàn với số bazơ hợp lý (B=1,6) sử dụng tối đa nguồn nguyên vật liệu nước - Nghiên cứu ảnh hưởng chất tạo xỉ chủ yếu thành phần thuốc hàn đến tính công nghệ hàn thuốc hàn thiêu kết hệ bazơ trung bình F7A(P)4 theo tiêu chuẩn AWS A5.17 – 80 - Xác định hàm lượng chất tạo xỉ chủ yếu thành phần thuốc hàn đảm bảo tiêu công nghệ hàn chế tạo thuốc hàn thiêu kết hệ bazơ F7A(P4) theo tiêu chuẩn AWS A5.17-80 KẾT CẤU CỦA LUẬN VĂN Chương 1: TỔNG QUAN VỀ THUỐC HÀN THIÊU KẾT Chương 2: GIỚI THIỆU VỀ THUỐC HÀN VÀ LỰA CHỌN XỈ HÀN Chương 3: NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Chương 4: TIẾN HÀNH THỰC NGHIỆM NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA THÀNH PHẦN THUỐC HÀN ĐẾN TÍNH CÔNG NGHỆ HÀN Chương 5: XỬ LÝ SỐ LIỆU VÀ CÁC KẾT LUÂN KHOA HỌC CÁC KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Chương 1: TỔNG QUAN VỀ THUỐC HÀN THIÊU KẾT Chương 1: TỔNG QUAN VỀ THUỐC HÀN THIÊU KẾT Chương 1: TỔNG QUAN VỀ THUỐC HÀN THIÊU KẾT Chương 1: TỔNG QUAN VỀ THUỐC HÀN THIÊU KẾT Nghiên cứu và sản xuất thuốc hàn Thế giới Thuốc hàn thiêu kết ngày quan tâm phát triển hãng nhiều nước công nghiệp tiên tiến như: Thụy Điển (hãng ESAB), Ucraine (viện hàn Paton), Hàn Quốc (hãng Huyndai, Chosun, Kiswel…), Mỹ (HOBART), Đài Loan Chương 1: TỔNG QUAN VỀ THUỐC HÀN THIÊU KẾT Nghiên cứu và sản xuất thuốc hàn ở Việt Nam Chủ yếu sản xuất que hàn điện dây hàn, thuốc hàn chủ yếu phải nhập ngoại Tuy nhiên, kết đạt mức độ triển khai ứng dụng thực tế khiêm tốn VD Công ty CP Que hàn điện Việt Đức, Bộ Công Thương nghiên cứu đề tài thuốc hàn gốm mác F7-VD (hoặc AR-7) (2008), kết sản xuất thử, số hạn chế nên chưa thể triển khai sản xuất với qui mô công nghiệp loại thuốc hàn hệ axit dùng để hàn kết cấu thép yêu cầu chất lượng thông thường Chương 2: GIỚI THIỆU VỀ THUỐC HÀN VÀ LỰA CHỌN XỈ HÀN Lựa chọn nền tạo xỉ hàn tính toán sơ thành phần mẻ liệu thuốc hàn Một số tạo xỉ  MnO – SiO2 – CaO – (MgO) Nền tạo xỉ có MnO tạo nhiều bụi gây ô nhiễm đến môi trường ảnh hưởng đến sức khỏe người công nhân  MnO – SiO2 – FeO Nền tạo xỉ làm giảm chất lượng kim loại mối hàn, % O2 lại kim loại mối hàn (dạng hòa tan FeO) lớn  CaO – CaF2 – TiO2 Nền tạo xỉ thích hợp cho hàn thép không gỉ, thép cacbon kết cấu độ bền cao  CaO – CaF2 – Al2O3 Nền tạo xỉ dùng để hàn đắp thép hợp kim trung bình hợp kim cao Chương 5: XỬ LÝ SỐ LIỆU VÀ CÁC KẾT LUẬN KHOA HỌC Sự phụ thuộc bề rộng mối hàn vào hàm lượng MgO, Al 2O3, CaF2 với TiO2 =17% mẻ liệu thuốc hàn Chương 5: XỬ LÝ SỐ LIỆU VÀ CÁC KẾT LUẬN KHOA HỌC Ảnh hưởng MgO; Al2O3; CaF2; TiO2 đến chiều cao mối hàn 2.5750 2.5740 2.640 2.5730 2.5720 c c 2.620 2.600 2.5710 2.5700 2.5690 2.580 2.5680 2.5670 2.560 0.200 0.210 0.220 0.230 0.240 0.250 0.260 0.270 0.280 0.290 0.150 0.300 0.160 0.170 0.180 0.190 0.200 0.210 0.220 0.230 0.240 0.250 A l2 O MgO 2.620 2.80 c c 2.600 2.580 2.70 2.560 2.60 2.540 0.100 0.110 0.120 0.130 0.140 0.150 CaF2 0.160 0.170 0.180 0.190 0.200 0.120 0.130 0.140 0.150 0.160 0.170 0.180 0.190 0.200 0.210 0.220 Chương 5: XỬ LÝ SỐ LIỆU VÀ CÁC KẾT LUẬN KHOA HỌC Sự phụ thuộc chiều cao mối hàn vào hàm lượng MgO, Al2O 3, CaF2 với TiO2 =17% mẻ liệu thuốc hàn Chương 5: XỬ LÝ SỐ LIỆU VÀ CÁC KẾT LUẬN KHOA HỌC Ảnh hưởng MgO; Al2O3; CaF2; TiO2 đến chiều cao mối hàn 5.90 6.20 5.80 h h 6.10 5.70 6.00 5.60 5.90 0.200 0.210 0.220 0.230 0.240 0.250 0.260 0.270 0.280 0.290 0.300 0.150 0.160 0.170 0.180 0.190 M gO 0.200 0.210 0.220 0.230 0.240 0.250 0.200 0.210 0.220 A l2 O 6.00 6.50 6.40 5.80 5.60 h h 6.30 6.20 6.10 5.40 6.00 5.20 5.90 0.100 0.110 0.120 0.130 0.140 0.150 CaF2 0.160 0.170 0.180 0.190 0.200 0.120 0.130 0.140 0.150 0.160 0.170 0.180 0.190 Chương 5: XỬ LÝ SỐ LIỆU VÀ CÁC KẾT LUẬN KHOA HỌC Sự phụ thuộc chiều sâu ngấu mối hàn vào hàm lượng MgO, Al 2O3 ,CaF2 với TiO2 =17% mẻ liệu thuốc hàn Chương 5: XỬ LÝ SỐ LIỆU VÀ CÁC KẾT LUẬN KHOA HỌC 6.320 6.320 6.310 6.310 6.300 6.300 Dmh Dmh Ảnh hưởng MgO; Al2O3; CaF2; TiO2 đến hệ số hình dạng mối hàn 6.290 6.290 6.280 6.280 0.200 0.210 0.220 0.230 0.240 0.250 0.260 0.270 0.280 0.290 0.200 0.300 0.210 0.220 0.230 0.240 0.250 0.260 0.270 0.280 0.290 0.300 0.180 0.190 0.200 0.210 0.220 MgO M gO 6.60 6.60 6.50 Dmh Dmh 6.50 6.40 6.40 6.30 6.30 0.100 0.110 0.120 0.130 0.140 0.150 CaF2 0.160 0.170 0.180 0.190 0.200 0.120 0.130 0.140 0.150 0.160 0.170 T iO Chương 5: XỬ LÝ SỐ LIỆU VÀ CÁC KẾT LUẬN KHOA HỌC Sự phụ thuộc hệ số hình dạng mối hàn vào hàm lượng MgO, Al 2O3, CaF2 với TiO2 =17% mẻ liệu thuốc hàn Chương 5: XỬ LÝ SỐ LIỆU VÀ CÁC KẾT LUẬN KHOA HỌC Xác định hàm lượng các chất thành phần thuốc hàn + Tường minh: 20% ≤ MgO ≤ 30%; 15% ≤ Al2O3 ≤ 25%; 10% ≤ CaF2 ≤ 20%; 12% ≤ TiO2 ≤ 22%; Và ∑Zi = 80% ∑Xi = 0,80 + Ẩn: hàn tự động lớp thuốc, yêu cầu hệ số hình dạng mối hàn thường ψmh = ÷ 10, nhiên thuốc hàn bazơ khả hình thành mối hàn có giảm, nên thường lựa chọn hệ số hình dạng mối hàn thấp Ở ta chọn hàm mục tiêu để tối ưu: Lhq ≥ 16,5 mm; 6,5 ≤ Ψmh ≤ 10 Chương 5: XỬ LÝ SỐ LIỆU VÀ CÁC KẾT LUẬN KHOA HỌC Kết quả xác định hàm lượng các chất thành phần thuốc hàn MgO Al2O3 CaF2 TiO2 X5 Lhq b c h Dmh Free Free Free Free Consta 0.2 nt Target Exclude Exclude Exclude Target 0.2 0.15 0.1 0.12 0.3 0.25 0.2 0.22 16.5 18 20 6.5 10 Chương 5: XỬ LÝ SỐ LIỆU VÀ CÁC KẾT LUẬN KHOA HỌC MgO Al2O3 CaF2 TiO2 X5 Lhq b c h Dmh iter 0.2912 0.1737 0.1169 0.2182 0.2 18.1838 17.2629 2.3887 5.0651 7.1959 33 log(D) -2.1969 0.2917 0.1663 0.1249 0.2171 0.2 18.0844 17.1683 2.3901 5.1102 7.1515 0.2462 0.2329 0.1027 0.2182 0.2 17.8086 17.8399 2.6565 5.3249 6.757 2.6645 -0.8989 0.227 0.25 0.1999 0.1231 0.2 19.1787 17.532 0.27 0.2 0.11 0.22 0.2 18.1446 17.4458 2.4938 5.2404 7.0076 30 -2.5822 0.21 0.25 0.2 0.14 0.2 18.4839 16.8577 2.4845 6.0986 6.8029 -0.9707 0.3 0.18 0.1 0.22 0.2 18.4124 17.5543 2.3538 4.7995 7.4079 -1.5156 0.3 0.15 0.13 0.22 0.2 17.8218 17.3114 2.352 -1.9099 Thuôc hàn F7A4-BK 23 2.5608 6.2417 6.9096 108 4.9652 7.3075 -0.7212 Hàm lượng chất mẻ liệu thuốc hàn, % MgO Al2O3 29 17 CaF2 Rutil 13 21 CaCO3 Trường thạch Cao Fe-Mn Fe-Si lanh Chương 5: XỬ LÝ SỐ LIỆU VÀ CÁC KẾT LUẬN KHOA HỌC Kết hàn kiểm nghiệm thuốc hàn có tạo xỉ nghiên cứu Chương 5: XỬ LÝ SỐ LIỆU VÀ CÁC KẾT LUẬN KHOA HỌC Kết hàn kiểm nghiệm thuốc hàn có tạo xỉ nghiên cứu KẾT LUẬN - Xác định hàm lượng chất chủ yếu thành phần mẻ liệu thuốc hàn thuộc nhóm đảm bảo tính công nghệ thuốc - Ứng dụng quy hoạch thực nghiệm, xây dựng phương trình toán học mô tả ảnh hưởng chất chủ yếu thành phần mẻ liệu thuốc hàn hàn tự động đến tính ổn định hồ quang, chiều rộng mối hàn, chiều cao mối hàn, chiều sâu ngấu, hệ số hình dạng mối hàn - Sự mô tả dạng 2D 3D quan hệ toán học nghiên cứu phản ánh trực quan kết nghiên cứu cho thấy phù hợp với lý thuyết - Kết nghiên cứu đề tài sở để thiết kế hoàn chỉnh thành phần mẻ liệu thuốc hàn cần nghiên cứu - Các kết tìm dùng để chế tạo thử nghiệm thuốc hàn F7A4-BK cho hồ quang cháy ổn định, hình thành mối hàn tốt, bề mặt sáng, vẩy hàn đều, xỉ hàn dễ bong, khuyết tật hàn phạm vi cho phép - Các kết phương pháp nghiên cứu đề tài có ý nghĩa quan trọng lý thuyết thực tiễn lĩnh vực nghiên cứu sản xuất vật liệu hàn KIẾN NGHỊ Các kết nghiên cứu khảo sát ảnh hưởng chất tạo xỉ chủ yếu mẻ liệu thuốc hàn đến tiêu tính công nghệ hàn Để thiết kế hoàn chỉnh mẻ liệu thuốc hàn cần tiếp tục nghiên cứu chất ảnh hưởng đến tiêu tính, thành phần hóa học kim loại mối hàn hàm lượng hiđrô mối hàn [...]... trị các biến số TT MgO Alumin (Al2O3) Huỳnh thạch (CaF2) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 X1 0.3 0.3 0.3 0.3 0.23 0.3 0.3 0.23 0.2 0.23 0.2 0.2 0.2 0.2 0.276667 0.243333 0.276667 0.276667 0.243333 0 .257 5 0 .257 5 0 .257 5 X2 0 .25 0.15 0 .25 0.18 0 .25 0.18 0.15 0 .25 0 .25 0.15 0.18 0 .25 0.226667 0.226667 0.15 0 .25 0.226667 0.226667 0.193333 0.2075 0.2075 0.2075 X3 0.1 0.2 0.13 0.2 0.2... 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 X1 0.3 0.3 0.3 0.3 0.23 0.3 0.3 0.23 0.2 0.23 0.2 0.2 0.2 0.2 0.276667 0.243333 0.276667 0.276667 0.243333 0 .257 5 0 .257 5 0 .257 5 X2 0 .25 0.15 0 .25 0.18 0 .25 0.18 0.15 0 .25 0 .25 0.15 0.18 0 .25 0.226667 0.226667 0.15 0 .25 0.226667 0.226667 0.193333 0.2075 0.2075 0.2075 Hàm mục tiêu Chiều dài Chiều Chiều Chiều Hệ số hình Công bong Huỳnh thạch Rutil (TiO2) Các chất... của MgO; Al2O3; CaF2; TiO2 đến chiều cao mối hàn 5.90 6.20 5.80 h h 6 .10 5.70 6.00 5.60 5.90 0.200 0. 210 0.220 0.230 0.240 0 .250 0.260 0.270 0.280 0.290 0.300 0.150 0.160 0.170 0.180 0.190 M gO 0.200 0. 210 0.220 0.230 0.240 0 .250 0.200 0. 210 0.220 A l2 O 3 6.00 6.50 6.40 5.80 5.60 h h 6.30 6.20 6 .10 5.40 6.00 5.20 5.90 0 .100 0. 110 0.120 0.130 0.140 0.150 CaF2 0.160 0.170 0.180 0.190 0.200 0.120 0.130... c 2.620 2.600 2.5 710 2.5700 2.5690 2.580 2.5680 2.5670 2.560 0.200 0. 210 0.220 0.230 0.240 0 .250 0.260 0.270 0.280 0.290 0.150 0.300 0.160 0.170 0.180 0.190 0.200 0. 210 0.220 0.230 0.240 0 .250 A l2 O 3 MgO 2.620 2.80 c c 2.600 2.580 2.70 2.560 2.60 2.540 0 .100 0. 110 0.120 0.130 0.140 0.150 CaF2 0.160 0.170 0.180 0.190 0.200 0.120 0.130 0.140 0.150 0.160 0.170 0.180 0.190 0.200 0. 210 0.220 Chương 5:... 18.70 17.50 18.60 17.00 18.50 16.50 0.200 0. 210 0.220 0.230 0.240 0 .250 0.260 0.270 0.280 0.290 0.150 0.300 0.160 0.170 0.180 0.190 0.200 0. 210 0.220 0.230 0.240 0 .250 0.180 0.190 0.200 0. 210 0.220 A l2 O 3 MgO 19.50 19.30 19.00 19.20 18.50 Lhq Lhq Lhq Ảnh hưởng của MgO; Al2O3; CaF2; TiO2 đến tính ổn định hồ quang 19 .10 18.00 17.50 19.00 17.00 0 .100 0. 110 0.120 0.130 0.140 0.150 CaF2 0.160 0.170 0.180... rộng mối hàn 16.70 16.60 16.60 16.50 b b 16.50 16.40 16.40 16.30 16.30 0.200 0. 210 0.220 0.230 0.240 0 .250 0.260 0.270 0.280 0.290 0.300 0.150 0.160 0.170 0.180 0.190 MgO 0.200 0. 210 0.220 0.230 0.240 0 .250 0.180 0.190 0.200 0. 210 0.220 A l2 O 3 16.90 18.00 16.80 16.70 17.50 b b 16.60 17.00 16.50 16.40 16.50 16.30 0 .100 0. 110 0.120 0.130 0.140 0.150 CaF2 0.160 0.170 0.180 0.190 0.200 0.120 0.130 0.140... h = Y4 = 5.9203 - 0 .106 50X1 + 0.0278X2 + 0.2473X3 0 .107 4X4 + 0. 0250 X12 - 0.0708X22 - 0.0865X32 + 0.0900X42 + 0.0542X1X2 + 0.0522X1X3 - 0.1823X1X4 + 0.0466X2X3 + 0.0449X2 X4 + 0.0299X3 X4 Hệ số tương quan R2 = 0,568 Ψmh (Dmh) = Y5 = 6.3268 + 0.0050X1 - 0.0289X2 - 0.0883X3 + 0 .107 4X4 - 0.0084X12 + 0.0317X22 + 0.0410X32 + 0.0594X42 0.0345X1X2 - 0.0273X1X3 + 0.0893X1X4 + 0.0862X2X3 0 .103 7X2 X4 - 0.1367X3... AWS, với đường kính dây hàn là 4.0 mm Vật liệu mẫu hàn và dây hàn Thành phần hoá học của thép hàn SM400B, (%): C Mn Si S P 0.06 ~ 0.12 0.35 ~ 0.60 0 .10 max 0. 025 max 0. 025 max Thành phần hoá học của dây hàn EM12K, (%): C Mn Si 0,05 ÷ 0,15 0,80 ÷ 1 ,25 0 ,10 ÷ 0,35 S P Cu 0,030 0,030 0,35 Chương 4: TIẾN HÀNH THỰC NGHIỆM NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA THÀNH PHẦN THUỐC HÀN ĐẾN TÍNH CÔNG NGHỆ HÀN Kế hoạch thực... hồi quy: lhq = Y1 = 18.8243 + 0.6644X1 + 0.0557X2 - 0.0622X3 0.9544X4 - 0.2041X12 - 0.0689X22 + 0.0785X32 - 0. 3253 X42 + 0.1451X1X2 + 0.0117X1X3 - 0.4019X1X4 - 0.1307X2X3 + 0.0739X2 X4 - 0.0085X3X4 Hệ số tương quan R2 = 0,733 b = Y2 = 16.0474 + 0.0445X1 - 0.0538X2 - 0.1166X3 + 0 .106 3X4 + 0 .103 4X12 + 0.0976X22 + 0.1589X32 + 0.5024X42 0.0470X1X2 + 0.1236X1X3 - 0.3533X1X4 - 0.0534X2X3 0.1114X2 X4 - 0.4054X3... X2 X3 X4 Z1 Z2 Z3 Z4 Mức dưới 20 Mức trên 30 15 25 10 20 12 22 –1 +1 –1 +1 –1 +1 Các chất còn lại CaCO3 8 Trường thạch 5 Cao lanh Fe-Mn Fe-Si 1 4 2 –1 +1 Chương 4: TIẾN HÀNH THỰC NGHIỆM NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA THÀNH PHẦN THUỐC HÀN ĐẾN TÍNH CÔNG NGHỆ HÀN Kế hoạch thực nghiệm bậc hai trực giao Giá trị các biến số TT MgO Alumin (Al2O3) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 X1 0.3 0.3 ... (Al2O3) 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 X1 0.3 0.3 0.3 0.3 0.23 0.3 0.3 0.23 0.2 0.23 0.2 0.2 0.2 0.2 0.276667 0.243333 0.276667 0.276667 0.243333 0 .257 5 0 .257 5 0 .257 5 X2 0 .25 0.15 0 .25 0.18... (CaF2) 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 X1 0.3 0.3 0.3 0.3 0.23 0.3 0.3 0.23 0.2 0.23 0.2 0.2 0.2 0.2 0.276667 0.243333 0.276667 0.276667 0.243333 0 .257 5 0 .257 5 0 .257 5 X2 0 .25 0.15 0 .25 0.18... 0.276667 0.243333 0 .257 5 0 .257 5 0 .257 5 X2 0 .25 0.15 0 .25 0.18 0 .25 0.18 0.15 0 .25 0 .25 0.15 0.18 0 .25 0.226667 0.226667 0.15 0 .25 0.226667 0.226667 0.193333 0.2075 0.2075 0.2075 Hàm mục tiêu