SLIDE BAO VE mạnh BS 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 MẺ LIỆU
ĐẾN TÍNH CÔNG NGHỆ HÀN CỦA THUÔC HÀN THIÊU KẾT
TƯƠNG ĐƯƠNG VỚI F7A(P)2 THEO AWS A5.17-80”
Học viên:

NGUYỄN XUÂN MẠNH

Người HDKH: TS. VŨ HUY LÂN
Hà Nội, 10/2013


Lý do chọn đề tài:
- Ở nước ta hiện nay công nghệ hàn tự động dưới
lớp thuốc được ứng dụng rất rộng rãi đặc biệt là
trong lĩnh vực đóng tàu và chế tạo kết cấu
thép, ...
- 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 ngoài.

HV: Nguyễn Xuân Mạnh

Hà Nội, 10/2013


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 nghệ
hàn của thuốc hàn thiêu kết hệ bazơ trung bình
F7A(P)2 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(P)2 theo tiêu chuẩn AWS A5.17-80.
HV: Nguyễn Xuân Mạnh

Hà Nội, 10/2013


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.

HV: Nguyễn Xuân Mạnh

Hà Nội, 10/2013

Hàn tự động dưới lớp thuốc

HV: Nguyễn Xuân Mạnh

Hà Nội, 10/2013


Hàn tự động dưới lớp thuốc

HV: Nguyễn Xuân Mạnh

Hà Nội, 10/2013


Thuốc hàn tự động dưới lớp thuốc

HV: Nguyễn Xuân Mạnh

Hà Nội, 10/2013


Sơ đồ nghiên cứu tổng quát
1.Thuốc hàn
2. Dây hàn EL8
Thuốc hàn & dây hàn
Các hàm mục tiêu
Thành phần
hoá học

Hàm lượng
hiđrô

Đặc tính công
nghệ hàn

Giá thành

Hình dạng mối hàn

Khả năng bong xỉ

Độ ổn định hồ quang

Độ bềnσ ch, σ k , độ dãn
dài, độ dai va đập, độ
cứng

%C, Mn, Si, S, P

HV: Nguyễn Xuân Mạnh

Cơ tính kim loại
mối hàn

Hà Nội, 10/2013


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 (EL8)
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

HV: Nguyễn Xuân Mạnh

Hà Nội, 10/2013


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

HV: Nguyễn Xuân Mạnh

Hà Nội, 10/2013


Nền tạo xỉ hàn
- MnO – SiO2 – CaO – (MgO). Nền tạo xỉ này có MnO
tạo ra nhiều bụi 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 – Al2O3. Nền tạo xỉ này dùng để hàn
đắp thép hợp kim trung bình và hợp kim cao.
HV: Nguyễn Xuân Mạnh

Hà Nội, 10/2013


Nguyên tắc chọn Nền tạo xỉ hàn
Nhiệt độ nóng chảy của xỉ hàn

Giản đồ trạng thái nhiệt độ của hệ xỉ hàn, °C
HV: Nguyễn Xuân Mạnh

Hà Nội, 10/2013


Độ nhớt của xỉ hàn

Độ sệt của xỉ ở nhiệt độ 1600°C, Pa.s
HV: Nguyễn Xuân Mạnh

Hà Nội, 10/2013


Sức căng bề mặt của xỉ hàn

Sức căng bề mặt của hệ xỉ hàn ở 1600°C, J/m2
HV: Nguyễn Xuân Mạnh

Hà Nội, 10/2013


Nền tạo xỉ được lựa chọn:
(CaO + MgO) – Al2O3 – CaF2 – TiO2
Tỷ lệ và thành phần sơ bộ:
+ (CaO + MgO) chiếm khoảng 25%
+ Al2O3 chiếm khoảng 30%
+ CaF2 chiếm khoảng 15%
+ TiO2 chiếm khoảng 30%
Hệ số bazơ B=1,1
HV: Nguyễn Xuân Mạnh

Hà Nội, 10/2013


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

16

17

5

26

27

15

X1

X2

X3

X4

20

–1

–1

–1

–1

30

+1

+1

+1

+1

Tổng các chất còn lại là cố định gọi là: X5 = 22%
CaCO3
9

HV: Nguyễn Xuân Mạnh

Trường
thạch
2

Cao lanh

Fe-Mn

Fe-Si

1

6

4

Hà Nội, 10/2013


Ứng dụng quy hoạch thức nghiê m
ê
Hàm mục tiêu

yi = f (xi)

Cụ thể: (Lhq, b, c, h, Ψmh) = 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), %.

HV: Nguyễn Xuân Mạnh

Hà Nội, 10/2013


Kế hoạch thực nghiệm bậc hai trực giao
Giá trị các biến số

TT

MgO

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12

13
14
15
16
17
18
19
20
21

X1
0.26
0.16
0.26
0.16
0.26
0.16
0.16
0.16
0.16
0.26
0.26
0.26
0.226667
0.193333
0.193333
0.226667
0.226667
0.193333
0.21

0.21
0.21

Alumin
(Al2O3)

Huỳnh
thạch
(CaF2)

X2
X3
0.17
0.05
0.27
0.05
0.27
0.05
0.17
0.15
0.17
0.15
0.27
0.15
0.27
0.116667
0.203333
0.15
0.236667 0.0833333
0.17

0.0833333
0.236667
0.05
0.203333 0.116667
0.17
0.15
0.17
0.116667
0.27
0.05
0.27
0.0833333
0.203333
0.05
0.236667
0.15
0.22
0.1
0.22
0.1
0.22
0.1

Hàm mục tiêu

Chiều
Chiều Chiều Chiều
Hệ số
Công
sâu

Các dài hồ rộng cao
ngấu hình dạng bong xỉ
Rutil (TiO2) chất còn quang mối
mối
mối mối hàn hàn bx,
lại
tới hạn hàn b, hàn c,
Ψmh
hàn h,
N/mm2
l, mm mm
mm
mm
X4
X5
Yl
Y2
Y3
Y4
Y5
Y6
0.3
0.22
0.3
0.22
0.2
0.22
0.3
0.22
0.2

0.22
0.2
0.22
0.233333 0.22
0.266667 0.22
0.3
0.22
0.266667 0.22
0.233333 0.22
0.2
0.22
0.233333 0.22
0.3
0.22
0.266667 0.22
0.2
0.22
0.3
0.22
0.2
0.22
0.25
0.22
0.25
0.22
0.25
0.22


CHƯƠNG 3: NÔÔI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

Thiết bị hàn: Sử dụng máy hàn tự động dưới lớp thuốc
của hãng Dosun DZ1000 .

HV: Nguyễn Xuân Mạnh

Hà Nội, 10/2013


CHƯƠNG 4: TIẾN HÀNH THỰC NGHIỆM
Các thông số chế độ hàn khác dùng để nghiên cứu
Các thông số chế độ hàn chủ yếu được tính toán và
hàn kiểm tra đạt ổn định có các giá trị như sau:
+ Đường kính dây hàn: 4,0 mm
+ Tầm với điện cực: 30 mm;
+ Góc nghiêng điện cực: 0°.

HV: Nguyễn Xuân Mạnh

Hà Nội, 10/2013


Kế hoạch thực nghiệm F7A2 - BK
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

X1
0.26
0.16
0.26
0.16
0.26
0.16

0.16
0.16
0.16
0.26
0.26
0.26
0.226667
0.193333
0.193333
0.226667
0.226667
0.193333
0.21
0.21
0.21

X2
0.17
0.27
0.27
0.17
0.17
0.27
0.27
0.203333
0.236667
0.17
0.236667
0.203333
0.17

0.17
0.27
0.27
0.203333
0.236667
0.22
0.22
0.22

Hàm mục tiêu

Chiều
Chiều Chiều Chiều
Hệ số
Công
sâu
Các
dài
hồ
rộng
cao
Huỳnh thạch
ngấu hình dạng bong xỉ
Rutil (TiO2) chất còn quang mối
mối
(CaF2)
mối mối hàn hàn bx,
lại
tới hạn hàn b, hàn c,
Ψmh

hàn h,
N/mm2 ,
l, mm mm
mm
mm
X3
X4
X5
Yl
Y2
Y3
Y4
Y5
Y6
Dễ bong
0.05
0.3
0.22 16.75 17.8
4.0
2.1
4.5
Dễ bong
0.05
0.3
0.22 17.00 18.1
3.1
2.5
5.8
Dễ bong
0.05

0.2
0.22 16.75 16.6
3.7
2.1
4.5
Dễ bong
0.15
0.3
0.22 16.25 17.5
3.9
2.6
4.5
Dễ bong
0.15
0.2
0.22 15.50 17.3 3.95
1.9
4.4
Dễ bong
0.15
0.2
0.22 15.75 17.1
3.9
2.2
4.4
Dễ bong
0.116667
0.233333
0.22 16.75 17.5
3.7

2.2
4.7
Dễ bong
0.15
0.266667
0.22 15.00 18.1 3.85
1.9
4.7
Dễ bong
0.0833333
0.3
0.22 16.25 18.3
3.7
2.4
4.9
Dễ bong
0.0833333 0.266667
0.22 16.25 17.4
3.8
2.4
4.6
Dễ bong
0.05
0.233333
0.22 15.50 15.8
3.9
1.8
4.1
Dễ bong
0.116667

0.2
0.22 17.00 18.0
4.0
2.0
4.5
Dễ bong
0.15
0.233333
0.22 16.00 16.9
3.9
2.6
4.3
Dễ bong
0.116667
0.3
0.22 15.75 16.7
3.8
2.1
4.4
Dễ bong
0.05
0.266667
0.22 16.25 18.2
3.7
2.4
4.9
Dễ bong
0.0833333
0.2
0.22 17.00 16.7

3.7
2.4
4.5
Dễ bong
0.05
0.3
0.22 14.25 18.5
3.4
2.5
5.4
Dễ bong
0.15
0.2
0.22 17.25 19.2
3.9
2.7
4.9
Dễ bong
0.1
0.25
0.22 14.75 16.6
4.1
2.5
4.0
Dễ bong
0.1
0.25
0.22 14.75 16.3
3.8
2.2

4.3
Dễ bong
0.1
0.25
0.22 14.75 16.9
4.4
2.7
3.8


Các phương trình hồi quy:
Lhq = 15.67 + 0,223 X1 - 0.025X2 - 0.205X3- 0.082X4 +0.107X12
+ 0.079X22 + 0.139X32 + 0.117X42 -0.066 X1 X2 - 0.008X1 X3 0.118X1 X4 + 0.027 X2 X3 -0.095X2 X4 - 0.128X3 X4
Hệ số tương quan R2 = 0,635
b = 16.88 -0.216X1+ 0.041X2 - 0.041X3 + 0.161X4 + 0.100X12 +
0.034X22 + 0.93X32 + 0.041X42 - 0.125X1 X2 + 0.111X1 X3 0.102X1 X4 - 0.045 X2 X3 + 0.063X2 X4 - 0.129X3X4
Hệ số tương quan R2 = 0,526.
c = 4.02 + 0.067X1 - 0.042X2 + 0.076X3 - 0.049X4 - 0.025X12 0.032X22 - 0.069X32 - 0.048X42 + 0.008X1 X2 - 0.034X1 X3 +
0.049X1 X4 + 0.030 X2 X3 +0.037X2 X4 + 0.057X3 X4
Hệ số tương quan R2 = 0,585.
HV: Nguyễn Xuân Mạnh

Hà Nội, 10/2013


h = 2.306 - 0.089X1 + 0.040X2 - 0.011X3 + 0.034X4 - 0.093X12 +
0.014X22 +0.023X32 + 0.023X42 + 0.067X1 X2 + 0.098X1 X3 + 0.058X1
X4 - 0.023 X2 X3 - 0.072X2 X4 - 0.081X3 X4
Hệ số tương quan R2 = 0,527
Dmh = 4.207 - 0.127X1 + 0.065X2 - 0.113X3 + 0.095X4 + 0.032X12

+ 0.059X22 + 0.124X32 + 0.086X42 - 0.026X1 X2 + 0.101X1 X3 0.072X1 X4 - 0.047 X2 X3 - 0.062X2 X4 - 0.143X3 X4
Hệ số tương quan R2 = 0,670

HV: Nguyễn Xuân Mạnh

Hà Nội, 10/2013


Biểu diễn các đường đă c
ê trưng
16.40

Lhq, mm

16.20

16.00

15.80

15.60
0.160

0.170

0.180

0.190

0.200

0.210

0.220

0.230

0.240

0.250

0.260

0.230

0.240

0.250

0.260

0.270

MgO

Lhq, mm

15.90

15.80

15.70
0.170

0.180

0.190

0.200

0.210

0.220
A l2 O 3

HV: Nguyễn Xuân Mạnh

Hà Nội, 10/2013


16.20
16.10

Lhq, mm

16.00
15.90
15.80
15.70
15.60

0.050

0.060

0.070

0.080

0.090

0.100

0.110

0.120

0.130

0.140

0.150

C aF2

16.20
16.10

Lhq, mm

16.00

15.90
15.80
15.70
0.200

0.210

0.220

0.230

0.240

0.250

0.260

0.270

0.280

0.290

0.300

T iO 2

HV: Nguyễn Xuân Mạnh

Hà Nội, 10/2013