báo cáo luận văn

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

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 LOẠI F7A(P)6 THEO AWS A5.17 – 80”

Học viên:

Nguyễn Văn Huấn

Người hướng dẫn khoa học: TS. Vũ Huy Lân


TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

LÝ DO TÁC GIẢ CHỌN ĐỀ TÀI
- Hiện nay nhu cầu về thuốc hàn thiêu kết để hàn tự động
dưới lớp thuốc các kết cấu thép cacbon có chất lượng cao
ở nước ta rất lớn .
- Việc sản xuất thuốc hàn tự động ở Việt Nam chủ yếu còn
trong quá trình thử nghiệm.
- Nguồn nguyên liệu trong nước rất dồi dào và phong phú
=> Xuất phát từ tính cấp thiết và nhu cầu nêu trên, tác giả
đã chọn đề tài: “Nghiên cứu ảnh hưởng của thành mẻ liệu
đến tính công nghệ hàn của thuốc hàn thiêu kết tương
đương loại F7A(P)6 theo AWS A5.17 - 80”.


TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

NHIỆM VỤ CỦA ĐỀ TÀI
- Phân tích, lựa chọn nền tạo xỉ và các chất đưa vào

thành phần mẻ liệu với chỉ số bazơ hợp lý (B=2,8) 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 mẻ liệu đến tính công nghệ hàn của
thuốc hàn thiêu kết tương đương loại F7A(P)6 theo tiêu
chuẩn AWS A5.17 – 80.
- Xác định được hàm lượng các chất tạo xỉ chủ yếu
trong thành phần mẻ liệu đảm bảo các chỉ tiêu công
nghệ hàn khi chế tạo thuốc hàn thiêu kết tương đương
loại F7A(P)6 theo tiêu chuẩn AWS A5.17-80


TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

KẾT CẤU CỦA LUẬN VĂN
CHƯƠNG 1: KHÁI QUÁT CHUNG VỀ THUỐC HÀN
THIÊU KẾT.
CHƯƠNG 2: THUỐC HÀN VÀ LỰA CHỌN XỈ HÀN.
CHƯƠNG 3: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
CHƯƠNG 4: THỰC NGHIỆM NGHIÊN CỨU ẢNH
HƯỞNG CỦA THÀNH PHẦN MẺ LIỆU ĐẾN TÍNH
CÔNG NGHỆ HÀN
CHƯƠNG 5: XỬ LÝ SỐ LIỆU VÀ
KHOA HỌC

CÁC KẾT LUÂN

CÁC KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ


TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
CHƯƠNG 1: KHÁI QUÁT CHUNG VỀ THUỐC HÀN THIÊU KẾT

Khái niệm thuốc hàn.
Thuốc hàn là hỗn hợp gồm
nhiều thành phần, được
chế tạo ở dạng hạt có kích
thước xác định trong
khoảng 0,25 – 0,4 mm.


TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

Tình hình nghiên cứu và sản xuất
thuốc hàn trên thế giới:
Thuốc hàn thiêu kết ngày càng được quan tâm và
phát triển bởi các hãng ở 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 ...


TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

Tình hình nghiên cứu và sản xuất

thuốc hàn tại Việt Nam:
Ở nước ta chủ yếu chỉ sản xuất que hàn điện và dây hàn,
còn thuốc hàn chủ yếu phải nhập ngoại.
Tuy nhiên, kết quả đạt được và mức độ triển khai ứng
dụng thực tế còn rất khiêm tốn. VD như Công ty CP
Que hàn điện Việt Đức, Bộ Công Thương đã nghiên
cứu đề tài về thuốc hàn gốm mác F7-VD (hoặc AR-7)
(2008), kết quả tuy đã được sản xuất thử, nhưng còn
một số hạn chế nên chưa thể triển khai sản xuất với qui
mô công nghiệp và đây là loại thuốc hàn hệ axit dùng để
hàn các kết cấu thép yêu cầu chất lượng thông thường.


TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

CHƯƠNG 2: THUỐC HÀN VÀ LỰA CHON XỈ
HÀGiớ
N. i thiệu một số nền tạo xỉ.
- 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


TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

Giản đồ trạng thái nhiệt độ của hệ xỉ hàn. °C


TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

Độ sệt của xỉ ở nhiệt độ 1600°C, Pa.s


TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

Sức căng bề mặt của hệ xỉ hàn ở 1600°C, J/m2


TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

Nền tạo xỉ được tác giả lựa chọn là:
(CaO + MgO) – Al2O3 – CaF2 – TiO2

Tỷ lệ và thành phần sơ bộ:
+
+
+
+

(CaO + MgO) chiếm khoảng 30%
Al2O3 chiếm khoảng 30%
CaF2 chiếm khoảng 15%
TiO2 chiếm khoảng 25%

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

SƠ ĐỒ NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI:
1.Thuốc hàn
2. Dây hàn
1. Thành phần mẻ liệu thuốc hàn
(Nhóm các chất tạo xỉ hàn)
2. Dây hàn EH14
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

Chất lượng bề
mặt

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


TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

CHƯƠNG 3: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU:

=> Ảnh hưởng của các nhóm chất chủ yếu
đến tính công nghệ hàn:
- Ảnh hưởng đến độ ổn định hồ quang hàn.
- Ảnh hưởng đến sự hình thành mối hàn.
- Ảnh hưởng đến chất lượng bề mặt.


TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

Sơ đồ nghiên cứu ảnh hưởng của thành phần mẻ
liệu 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

Chất lượng bề
mặt

Chiều rộng mối hàn
Chiều cao mối hàn
Chiều sâu ngấu

Hệ số hình dạng mối hàn


TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

Hàm mục tiêu:
yi = f (xi)
(Lhq, b, c, h, Ψ mh, Bm ) = f(MgO, Al2O3, CaF2, TiO2)

Mô hình đa thức bậc 2 (dạng phi tuyến)
Yi = b0 + b1X1 + .... + biXi + b12X1X2 + …..+ b11X12 +….+ biiXi2


TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

Vật liệu mẫu và dây hàn:
Thành phần hoá học của thép hàn mác SM400B, (%):
C

Mn

Si

0.06 ÷ 0.12 0.35 ÷ 0.60 0.10 max

S

P

0.025 max 0.025 max.

Thành phần hoá học của dây hàn EH14, (%):
C

Mn

Si

P

S

Cu

0,10 ÷ 0,20 1,70 ÷ 2,20 0,10 max 0,030 max 0,030 max 0,35


TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

CHƯỜN 4: THỰC NGHIỆM NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG
CỦA THÀNH PHẦN MẺ LIỆU ĐẾN TÍNH CÔNG NGHỆ HÀN.
Giá chị và khoảng biến thiên ở yếu tố đầu vào:
Biến mã hoá
(không thứ nguyên)

Biến thực, %
Các
biến số

Mức

dưới
Mức
trên

MgO,
Z1

Alumin
(Al2O3),
Z2

Huỳnh
thạch
(CaF2),
Z3

Rutil
(TiO2), Z4

X1

X2

X3

X4

25

15

17

4

–1

–1

–1

–1

35

25

27

10

+1

+1

+1

+1

Các chất còn lại:

CaCO3
8

Trường
thạch
5

Cao lanh

Fe-Mn

Fe-Si

1

4

2


TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

Các thông số chế độ hàn dùng để nghiên cứu
Giá trị các thông số chế độ hàn
Đường kính Cường độ
dòng điện
dây hàn,
mm
hàn Ih, A
4,0

750

Điện áp hàn
Uh, V
26 - 38

Vận tốc hàn
Vh, ipm
(0,56m/ph)

Tầm với
điện cực,
mm

Góc
nghiêng
điện cực

18

25

0

Thí nghiệm xác định các chỉ tiêu tính công nghệ hàn
- Xác định chiều dài hồ quang tới hạn.
- Xác định kích thước và hình dạng mối hàn.
- Xác định chất lượng bề mặt mối hàn.

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

CHƯƠNG 5: XỬ LÝ SỐ LIỆU THỰC NGHIỆM
Các phương trình hồi quy:
Lhq = Y1 = 17.0164 0.2150X1 + 0.4803X2 - 0.2401X3 + 0.1673X4 0.0858X12 - 0.0759X22 + 0.1206X32 - 0.0951X42 + 0.1904X1X2 0.0546X1X3 + 0.2129X1X4 - 0.0965X2X3 - 0.0369X2 X4 - 0.1537X3X4
Hệ số tương quan R2 = 0,759
b = Y2 = 16.4799 - 0.0802X1 + 0.0286X2 + 0.1326X3 - 0.0996X4 +
0.1718X12 + 0.1443X22 + 0.0870X32 + 0.1150X42 - 0.2612X1X2 0.1556X1X3 - 0.1261X1X4 + 0.0469X2X3 + 0.0732X2 X4 - 0.0165X3 X4
Hệ số tương quan R2 = 0,655
c = Y3 = 3.9085 + 0.1049X1 - 0.0826X2 - 0.1089X3 + 0.0858X4 0.0247X12 - 0.0325X22 + 0.0183X32 - 0.0557X42 + 0.0737X1X2 0.0220X1X3 + 0.0397X1X4 - 0.0245X2X3 - 0.0282X2 X4 + 0.0300X3 X4
Hệ số tương quan R2 = 0,623


TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

CHƯƠNG 5: XỬ LÝ SỐ LIỆU THỰC NGHIỆM
Các phương trình hồi quy:
h = Y4 = 3.5473 + 0.0213X1 - 0.0210X2 + 0.0422X3 - 0.1001X4 +
0.0125X12 + 0.0161X22 + 0.0362X32 + 0.0700X42 + 0.0602X1X2 0.0385X1X3 - 0.0987X1X4 - 0.0834X2X3 - 0.0528X2 X4 + 0.1090X3 X4
Hệ số tương quan R2 = 0,543
Ψmh (Dmh) = Y5 = 4.2023 - 0.1494X1 + 0.1048X2 + 0.1688X3 - 0.1260X4
+ 0.0881X12 + 0.0870X22 + 0.0065X32 + 0.0991X42 - 0.1817X1X2 0.0265X1X3 - 0.0829X1X4 + 0.0513X2X3 + 0.0623X2 X4 - 0.0481X3 X4
Hệ số tương quan R2 = 0,680
Bm = Y5 = 7.7391 - 0.2842X1 + 0.2953X2 + 0.1944X3 – 0.1652X4 0.2261X12 - 0.1413X22 - 0.2379X32 + 0.0117X42 + 0.1984X1X2 +
0.3848X1X3 + 0.0766X1X4 + 0.0070X2X3 - 0.0251X2 X4 - 0.0917X3 X4
Hệ số tương quan R2 = 0,522


TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

Sự phụ thuộc chiều dài hồ quang tới hạn vào MgO, Al2O3, CaF2, TiO2


TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
Sự phụ thuộc chiều dài hồ quang tới hạn vào MgO 30%, Al2O3 20%, CaF2 22% TiO2 7%


TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
Sự phụ thuộc của bề rộng mối hàn vào MgO, Al2O3, CaF2, TiO2


TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
Sự phụ thuộc của bề rộng mối hàn vào MgO 30%, Al2O3 20%, CaF2 22% TiO2 7%