SLIDE BAO VE LUAN VAN ths hung) HC

ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
VIỆN CƠ KHÍ
*******************

LỄ BẢO VỆ LUẬN VĂN THẠC SĨ
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 THÀH HƯNG

Người HDKH: TS. VŨ HUY LÂN
Hà Nội: 30/12/2011


Lý do chọn đề tài:
- Hiện nay nhu cầu về thuốc hàn thiêu để
hàn tự động các kết cấu thép cacbon có
chất lượng cao ở trong nước rất lớn
(khoảng 10.000 tấn – số liệu năm 2010).
- Tuy nhiên, ở Việt Nam việc sản xuất loại
thuốc hàn chủ yếu còn trong giai đoạn
thử nghiệm và nguyên liệu phải nhập
phần lớn từ nước ngoại.


Nhiệm vụ:
- Phân tích, lựa chọn nền tạo xỉ và các chất

đưa vào thành phần thuốc hàn với chỉ số
bazơ hợp lý và sử dụng tối đa nguồn
nguyên vật liệu trong nước.
- Nghiên cứu ảnh hưởng của các chất tạo xỉ
chủ yếu trong thành phần thuốc hàn đến
tính công ghệ hàn của thuốc hàn thiêu kết
hệ bazơ trung bình F7A(P)4 theo tiêu
chuẩn AWS A5.17 – 80.


- Xác định được hàm lượng các chất tạo xỉ
chủ yếu trong thành phần thuốc hàn đảm
bảo các chỉ tiêu công nghệ hàn khi chế tạo
thuốc hàn thiêu kết hệ bazơ F7A(P4) theo
tiêu chuẩn AWS A5.17-80.


KẾT CẤU CỦA LUẬN VĂN

Ngoài phần mở đầu, kết luận, phụ lục, danh
mục các tài liệu tham khảo và danh mục các
bảng biểu luận văn gồm có 5 chương và 16 tiết.


Hàn tự động dưới lớp thuốc


Hàn tự động dưới lớp thuốc

Thuốc hàn tự động dưới lớp thuốc


Nền tạo xỉ hàn
 MnO – SiO2 – CaO – (MgO). Nền tạo xỉ này có MnO

tạo ra nhiều khói gây ô nhiễm đến môi trường và
ảnh hưởng đến sức khỏe của người công nhân.
 MnO – SiO2 – FeO. Nền tạo xỉ này sẽ làm giảm chất
lượng kim loại mối hàn, do % O2 còn lại trong kim
loại mối hàn (dạng hòa tan FeO) lớn.
 CaO – CaF2 – TiO2. Nền tạo xỉ này thích hợp cho hàn
thép không gỉ, các thép cacbon kết cấu độ bền cao.
 CaO – CaF2 – Al2O-3. Nền tạo xỉ này dùng để hàn đắp
thép hợp kim trung bình và hợp kim cao.





Nền tạo xỉ:
(CaO + MgO) – Al2O3 – CaF2 – TiO2
Thành phần sơ bộ:
+
+
+
+

(CaO + MgO) chiếm khoảng 30%
Al2O3 chiếm khoảng 30%

CaF2 chiếm khoảng 15%
TiO2 chiếm khoảng 25%


Biến mã hoá
(không thứ nguyên)

Biến thực, %
Các
biến
số
Mức
dưới
Mức
trên

Huỳnh
Rutil
thạch
(CaF2), (TiO2),
Z4
Z3

MgO,
Z1

Alumin
(Al2O3),
Z2

20

15

10

30

25

20

X1

X2

X3

X4

12

–1

–1

–1

–1

22

+1

+1

+1

+1

Các chất còn lại
CaCO3
8

Trường
thạch
5

Cao lanh

Fe-Mn

Fe-Si

1

4

2

Sơ đồ nghiên cứu tổng quát
1.Thuốc hàn
2. Dây hàn (thép EM12K)
Thuốc hàn & dây hàn
Các hàm mục tiêu
Hàm lượng
hiđrô
Hình dạng mối hàn

Khả năng bong xỉ

Đặc tính công
nghệ hàn
Độ ổn định hồ quang

%C, Mn, Si, S, P

Cơ tính kim
loại mối hàn
Độ bềnσ ch, σ k , độ dãn
dài, độ dai va đập, độ
cứng

Thành phần
hoá học

Giá
thành

Sơ đồ nghiên cứu đề tài
1.Thuốc hàn
2. Dây hàn (EM12K)
1. Thành phần mẻ liệu thuốc hàn
(Nhóm các chất tạo xỉ hàn)
2. Dây hàn (EM12K)
Hàm mục tiêu
Các chỉ tiêu đặc tính công
nghệ hàn của thuốc hàn
Tính ổn định hồ
quang hàn

Sự hình thành
mối hàn

Tính bong
xỉ hàn

Chiều rộng mối hàn
Chiều cao mối hàn
Chiều sâu ngấu
Hệ số hình dạng mối hàn


Sơ đồ nghiên cứu ảnh hưởng của thành
phần thuốc hàn đến tính công nghệ hàn
Thay đổi hàm lượng các chất chủ
yếu (MgO, Al2O3, CaF2, TiO2)
Dây hàn & thuốc hàn

Hàm mục tiêu
Các chỉ tiêu đặc tính công
nghệ hàn của thuốc hàn
Tính ổn định hồ
quang hàn

Sự hình thành
mối hàn

Tính bong
xỉ hàn

Chiều rộng mối hàn
Chiều cao mối hàn
Chiều sâu ngấu
Hệ số hình dạng mối hàn


Ứng dụng quy hoạch thức nghiệm
Hàm mục tiêu
yi = f (xi)
Cụ thể: (Lhq, b, c, h, Ψ mh) = f(MgO, Al2O3, CaF2, TiO2)

Mô hình đa thức bậc 2 (dạng phi tuyến)
yi = b0 + b1x1 + .... + bixi + b12x1x2 + …..+ b11x12 +….+ biixi2
- yi – là các hàm mục tiêu (chiều dài hồ quang, chiều rộng,
chiều cao và chiều sâu nóng chảy và hệ số hình dạng mối hàn),
mm.
- xi – là các biến đầu vào (% MgO, Al2O3, CaF2, TiO2 trong
mẻ liệu thuốc hàn), %.

Kế hoạch thực nghiệm bậc hai trực giao (với biến mã hóa)
Giá trị các biến mã hóa

Giá trị hàm mục tiêu

Số thứ tự thí
nghiệm

X0

X1

X2

X3

Yi

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10

11
12
13
14
15

+1
+1
+1
+1
+1
+1
+1
+1
+1
+1
+1
+1
+1
+1
+1

–1
+1
–1
+1
–1
+1
–1
+1

–α
+α
0
0
0
0
0

–1
–1
+1
+1
–1
–1
+1
+1
0
0
–α
+α
0
0
0

–1
–1
–1
–1
+1
+1

+1
+1
0
0
0
0
–α
+α
0

Yi1
Yi2
Yi3
Yi4
Yi5
Yi6
Yi7
Yi8
Yi9
Yi10
Yi11
Yi12
Yi13
Yi14
Y


Kế hoạch thực nghiệm bậc hai trực giao
Giá 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
0.2575
0.2575
0.2575

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
0.1
0.13

0.1
0.13
0.2
0.2
0.176667
0.2
0.153333
0.176667
0.143333
0.1
0.176667
0.143333
0.1575
0.1575
0.1575

Hàm mục tiêu

Rutil
(TiO2)
X4
0.15
0.15
0.12
0.12
0.12
0.22
0.22
0.22
0.22

0.22
0.22
0.173333
0.173333
0.22
0.196667
0.163333
0.196667
0.12
0.22
0.1775
0.1775
0.1775

Chiều
Chiều Chiều Chiều
Hệ số
sâu
Các dài hồ rộng cao
hình
ngấu
chất còn quang mối
mối
mối dạng mối
lại tới hạn hàn b, hàn c,
hàn h, hàn Ψmh
l, mm mm
mm
mm
X5

Yl
Y2
Y3
Y4
Y5
0.2
0.2
0.2
0.2
0.2
0.2
0.2
0.2
0.2
0.2
0.2
0.2
0.2
0.2
0.2
0.2
0.2
0.2
0.2
0.2
0.2
0.2

Công
bong xỉ

hàn bx,
N/mm2 ,
Y6


Kế hoạch thực nghiệm F7A4 - BK
Giá 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
0.2575
0.2575
0.2575

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
0.1
0.13
0.1
0.13
0.2
0.2
0.176667
0.2
0.153333
0.176667
0.143333
0.1
0.176667
0.143333
0.1575
0.1575
0.1575

Hàm mục tiêu

Rutil
(TiO2)
X4
0.15

0.15
0.12
0.12
0.12
0.22
0.22
0.22
0.22
0.22
0.22
0.173333
0.173333
0.22
0.196667
0.163333
0.196667
0.12
0.22
0.1775
0.1775
0.1775

Chiều
Các dài hồ
chất quang
còn lại tới hạn
l, mm
X5
0.2
0.2

0.2
0.2
0.2
0.2
0.2
0.2
0.2
0.2
0.2
0.2
0.2
0.2
0.2
0.2
0.2
0.2
0.2
0.2
0.2
0.2

Yl
21
22.5
18
18
16.5
20
17.2
17.5

16.5
17.5
15.5
16.5
15
18
18.2
19.5
20.7
18.5
18.3
18.2
19
18

Chiều
rộng
mối
hàn b,
mm
Y2
17.5
18.3
15.5
17.3
18.5
18.4
17.3
17.5
17.8

18.7
16.5
15.5
16.1
18.5
16.7
17.1
17.5
18.3
17.1
15.8
15.4
16.1

Chiều
Chiều
Hệ số
sâu
cao
hình
ngấu
mối
mối dạng mối
hàn c,
hàn h, hàn Ψmh
mm
mm
Y3
Y4
Y5

2.7
5.8
6.5
2.9
5.5
6.3
2.5
6.7
6.2
3.0
5.5
5.8
3.1
7.3
6.0
2.5
5.7
7.4
2.3
4.3
7.5
2.5
5.4
7.0
2.8
5.7
6.4
2.9
5.3
6.4

2.7
6
6.1
2.6
6.3
6.0
2.8
6.2
5.8
2.6
6.7
7.1
2.5
5.8
6.7
2.4
5.5
7.1
2.6
5.3
6.7
2.9
7.1
6.3
2.4
5.6
7.1
2.6
5.8
6.1

2.8
5.9
5.5
2.4
5.7
6.7

Công
bong xỉ
hàn bx,
N/mm2 ,
Y6
Dễ bong
Dễ bong
Dễ bong
Dễ bong
Dễ bong
Dễ bong
Dễ bong
Dễ bong
Dễ bong
Dễ bong
Dễ bong
Dễ bong
Dễ bong
Dễ bong
Dễ bong
Dễ bong
Dễ bong
Dễ bong

Dễ bong
Dễ bong
Dễ bong
Dễ bong


Kết quả xác định hàm lượng các chất trong thành phần
thuốc hàn
MgO

Free

0.2

0.3

Al2O3

Free

0.15

0.25

CaF2

Free

0.1

0.2

TiO2

Free

0.12

0.22

X5

Constant

Lh

Target

b

Exclude

c

Exclude

h

Exclude

Dm

Target

0.2
1

16.5

1

6.5

18

7

20

10


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 7

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

-0.9707

0.3

0.18

0.1

0.22

0.2

18.4124 17.5543 2.3538 4.7995 7.4079 9

-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 9

-0.7212

Hàm lượng các chất trong mẻ liệu thuốc hàn, %
MgO Al2O3
29

17

CaF2

Rutil

13

21

CaCO3 Trường
thạch
8
5

Cao Fe-Mn Fe-Si
lanh
1
5
1


Các phương trình hồi quy:
lhq = Y1 = 18.8243 + 0.6644X1 + 0.0557X2 - 0.0622X3 - 0.9544X4 0.2041X12 - 0.0689X22 + 0.0785X32 - 0.3253X42 + 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 + 0.1063X4 +
0.1034X12 + 0.0976X22 + 0.1589X32 + 0.5024X42 - 0.0470X1X2 +
0.1236X1X3 - 0.3533X1X4 - 0.0534X2X3 - 0.1114X2 X4 - 0.4054X3 X4
Hệ số tương quan R2 = 0,629
c = Y3 = 2.5616 + 0.0091X1 + 0.0049X2 + 0.0226X3 - 0.0395X4 +
0.0202X12 + 0.0021X22 + 0.0084X32 + 0.0443X42 - 0.0019X1X2 +
0.0319X1X3 - 0.0846X1X4 - 0.0422X2X3 + 0.0364X2 X4 - 0.0116X3 X4
Hệ số tương quan R2 = 0,729


h = Y4 = 5.9203 - 0.10650X1 + 0.0278X2 + 0.2473X3 - 0.1074X4 +
0.0250X12 - 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 +
0.1074X4 - 0.0084X12 + 0.0317X22 + 0.0410X32 + 0.0594X42 0.0345X1X2 - 0.0273X1X3 + 0.0893X1X4 + 0.0862X2X3 - 0.1037X2
X4 - 0.1367X3 X4
Hệ số tương quan R2 = 0,414