Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ hàn đến sự hình thành mối hàn và lượng

Luận văn Thạc sỹ

Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội

ỤC ỤC
MỤC LỤC .............................................................................................................. 1
LỜI CAM ĐOAN .................................................................................................. 5
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT ............................................ 6
DANH MỤC CÁC BẢNG..................................................................................... 8
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ .......................................................... 9
MỞ ĐẦU .............................................................................................................. 12
Chương 1 .............................................................................................................. 14
TỔNG QUAN VỀ THUỐC HÀN THIÊU KẾT ................................................. 14
1.1. Sơ lược về hàn tự động dưới lớp thuốc hàn .................................................. 14
1.1.1. Sơ đồ nguy n l h n tự động dưới lớp thuố ............................................. 14
1.1.3. Ph n lo i thuố h n theo phương pháp hế t o ......................................... 20
1.2. Tình hình nghiên cứu và sản xuất thuốc hàn ................................................ 20
1.2.1. Nghi n ứu v sản xuất thuố h n tr n Thế giới ....................................... 20
1.2.2. Nghi n ứu v sản xuất thuố h n ở Vi t N m ......................................... 22
1.3. Mụ ti u v nội dung nghi n ứu .................................................................. 25
1.3.1. Mụ ti u nghi n ứu................................................................................... 25
1.3.2. Nội dung nghi n ứu .................................................................................. 25
Chương 2 .............................................................................................................. 26
GIỚI THIỆU VỀ THUỐC HÀN ......................................................................... 26
2.1. Cá

h ti u ơ ản

2.1.1. Cá

h ti u hung

2.1.2. Cá

h ti u

thuố h n ................................................................. 26
a thuốc hàn............................................................... 26

ng ngh h n ........................................................................ 26

2.1.3. Cá y u ầu k thuật hung khi sản xuất thuố h n .................................. 27

Học viên: NGUYỄN THÀNH KIÊN 1

CH11B


Luận văn Thạc sỹ

Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội

2.2. Ph n lo i v k hi u thuố h n ...................................................................... 27
2.2.1. Ph n lo i ..................................................................................................... 27
2.2.2.K hi u thuố h n ....................................................................................... 29
2.3. Sơ lượ về x h n ........................................................................................... 33
2.3.1. Khái ni m về x h n ................................................................................... 33
2.3.2. Cá t nh hất

x h n ............................................................................. 34

2.3.3. Ph n lo i x hàn .......................................................................................... 37
2.4. Xá định hàm nội dung nghiên cứu .............................................................. 39
2.4.1. Sơ đồ nghi n ứu tổng quát....................................................................... 39
2.4.2. Sơ đồ nghi n ứu

đề t i ...................................................................... 41

Chương 3 .............................................................................................................. 43
N I DUNG VÀ PH
3.1. Ảnh hưởng

NG PHÁP NGHIÊN CỨU ............................................ 43

a các thông số chế độ h n đến sự h nh th nh mối h n ........... 43

3.1.1. Đặ trưng ảnh hưởng c
3.1.2. Ảnh hưởng c

dòng đi n h n đến sự h nh th nh mối h n ....... 43

đi n áp h n đến sự hình thành mối hàn ............................ 46

3.1.3. Ảnh hưởng c a vận tố h n đến sự hình thành mối hàn ............................ 47
3.1.4. Ảnh hưởng c a các yếu tố khá đến sự hình thành mối hàn ..................... 50
3.1.4. Thiết bị hàn tự động dưới lớp thuốc .......................................................... 52
3.2. Phương pháp nghi n ứu ............................................................................... 53
3.2.1. Ứng dụng quy ho h thự nghi m ............................................................. 53
3.2.1.1. Mụ ti u v đối tượng nghi n ứu .......................................................... 53
3.2.1.2. Chọn á mứ giá trị v khoảng iến thi n

á yếu tố ..................... 55

3.2.1.3. Kế ho h thự nghi m ậ 2 h i mứ tối ưu .......................................... 58
3.2.1.4. X y dựng phương tr nh hồi quy .............................................................. 60
3.2.1.5. Kiểm tr sự tương th h

phương tr nh hồi quy ................................. 62

Học viên: NGUYỄN THÀNH KIÊN 2

CH11B


Luận văn Thạc sỹ

Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội

3.2.2. Xá định giá trị á th ng số hế độ h n hợp l ........................................ 64
3.2.2.1. Nguy n tắ xá định giá trị á yếu tố hợp l :........................................ 64
3.3. M tả phương pháp á th nghi m............................................................... 65
3.3.1. Điều ki n, vật li u mẫu, thiết ị v

hế độ h n th nghi m ....................... 65

3.3.2. M tả th nghi m xá định k h thước mối h n v lượng thuốc nóng chảy
.............................................................................................................................. 69
Chương 4 .............................................................................................................. 73
TIẾN HÀNH THỰC NGHIỆM ........................................................................... 73
4.1 h nh th nghi m .............................................................................................. 73
4.1.1Kế ho h thự nghi m ................................................................................. 73

4.1.2 Các thông số hế độ h n khá dùng để nghi n ứu .................................... 75
4.2. Kết quả thử nghi m ....................................................................................... 75
4.2.1.Mẫu thử nghi m .......................................................................................... 75
4.2.2.Cá số li u th nghi m ................................................................................. 76
Chương 5 .............................................................................................................. 78
XỬ LÝ SỐ LIỆU VÀ XÁC ĐỊNH HÀM L ỢNG CÁC Fe-Mn, Fe-Si CHO MẺ
LIỆU THUỐC HÀN ............................................................................................ 78
5.1. Kết quả xử l số li u ..................................................................................... 78
5.1.1. Phần mềm xá định á h số phương tr nh hồi quy ................................. 78
5.1.2. Xây dựng á phương tr nh hồi quy........................................................... 78
5.2. Biểu di n á đường đặ trưng v kết luận ................................................... 81
5.2.1. Biểu di n á đường đặ trưng .................................................................. 81
5.2.1.1. Sự phụ thuộ

hiều rộng mối h n v o hế độ h n........................... 81

5.2.1.2. Sự phụ thuộ

hiều

5.2.1.3. Sự phụ thuộ

hiều s u ngấu mối h n v o hế độ h n. ................... 88

o đắp mối h n v o hế độ h n. .................... 85

Học viên: NGUYỄN THÀNH KIÊN 3

CH11B

Luận văn Thạc sỹ

Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội

5.2.1.4. Sự phụ thuộ

h số h nh d ng mối h n v o hế độ h n. ................. 91

5.2.1.5. Sự phụ thuộ

lượng thuố h n nóng hảy v o hế độ h n. ............. 94

5.2.2. Kết luận ...................................................................................................... 97
5.3. Xá định á th ng số chế độ hàn hợp l hợp l .......................................... 97
5.3.2. Kiểm tr đặ trưng ảnh hưởng

á th ng số hế độ h n .................. 103

5.4. X y dựng ản hướng dẫn sử dụng thuố h n thi u kết F7A2 ................... 106
KẾt luẬn v kiẾn nghỊ ....................................................................................... 107
1.Kết luận: .......................................................................................................... 107
2.Kiến nghị: ........................................................................................................ 107
TÀI LIỆU THAM KHẢO .................................................................................. 108

Học viên: NGUYỄN THÀNH KIÊN 4

CH11B

Luận văn Thạc sỹ

Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội

LỜI CA

ĐOAN

T i l Nguy n Th nh Ki n, họ vi n lớp C o họ C ng ngh h n – Khoá 2011, Trường
Đ i họ Bá h Kho H Nội, thự hi n đề t i: “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)2 theo AWS A5.17-80”
Tá giả th m gi Đề t i Kho họ v C ng ngh Trọng điểm ấp Nh nướ mã
số KC.02.04/11-15 do TS. Vũ Huy L n l m Ch nhi m Đề t i. Tá giả xin

m đo n

rằng: Ngo i trừ các số li u, các bảng biểu, á đồ thị,…. đã được trích dẫn từ tài li u
tham khảo thì các số li u, nội dung còn l i được công bố trong Luận văn n y l

a tác

giả và nhóm tác giả th m gi Đề t i đư r . Nếu sai tôi xin hoàn toàn chịu trách nhi m.
Hà Nội, ngày 26 tháng 9 năm 2013
Học viên

Nguyễn Thành Kiên

Học viên: NGUYỄN THÀNH KIÊN 5

CH11B


Luận văn Thạc sỹ

DANH

Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội

ỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT

AC

Alternating Curent

AWS

American Welding Society

ASTM

American Society for Testing of Materials

ASME

American Society of Machine Engineers

DC

Direct Current

DCEN, DC -

Direct Current Electrode Negative

DCEP, DC +

Direct Current Electrode Positive

DT

Destructive Testing

EN

European Standards

HAZ

Heat affected zone

IIW

International Institute Welding

ISO

International Standard Organization

JIS

Japanese Industrial Standards

KLCB

Kim lo i ơ ản

NDT

Nondestructive Testing

PWHT

Post Weld Heat Treatment

SAW

Submerged Arc Welding

SMAW

Shielded Metal Arc Welding

TCVN

Ti u huẩn Vi t N m

VAHN

Vùng ảnh hưởng nhi t

WPS

Welding Procedure Specification

WPQR

Welding Procedure Qualiffication Recode

ak

Độ d i v đập

σch

Giới h n hảy

σk

Độ ền kéo

Học viên: NGUYỄN THÀNH KIÊN 6

CH11B


Luận văn Thạc sỹ

Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội

δ

Độ dãn d i tương đối

Ψmh

H số h nh d ng mối h n

Ψn

H số ngấu mối h n

Học viên: NGUYỄN THÀNH KIÊN 7

CH11B


Luận văn Thạc sỹ

Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội

DANH

ỤC CÁC BẢNG

Bảng 2.1. Ph n lo i v k hi u thuố h n theo IIW – 545 –78 ...................................... 28
Bảng 2.2. Y u ầu về ơ t nh kim lo i mối h n theo AWS A5.17 – 80 ........................ 31
Bảng 2.3. C ng thử độ d i v đập

kim lo i mối h n ............................................... 32

Bảng 2.4. Th nh phần hoá họ v một số th ng số h yếu

d y h n ...................... 32

tự động dưới lớp thuố theo AWS A5.17 – 80 .............................................................. 32
Bảng 2.5. Cá lo i x h n theo th nh phần hoá họ v
Bảng 3.1. Giá trị v khoảng iến thi n

á

hất h nh theo IIW ........... 38

á yếu tố đầu v o. .................................... 58

Bảng 3.2. Kế ho h thự nghi m ậ h i trự gi o (với iến mã hó ) .......................... 59
Bảng 3.3. Th nh phần hoá họ

thép h n SM400B, (%): ........................................ 66

Bảng 3.4. Th nh phần hoá họ

d y h n EL8, (%):.................................................. 66

Bảng 3.5. Cá

h ti u ơ t nh d y h n: ......................................................................... 66

Bảng 4.1. Giá trị v khoảng iến thi n

á yếu tố ................................................... 73

Bảng 4.2. Kế ho h thự nghi m th nghi m trự gi o ậ 2 ........................................ 74
Bảng4.3. Kết quả th nghi m.......................................................................................... 76
Bảng 5.1. Cá giá trị giới h n

á th ng số hế độ h n : ........................................ 99

Bảng 5.2. Cá giá trị giới h n

á h m mụ ti u : .................................................. 99

Bảng 5.3. Cá giá trị

á th ng số hế độ h n ó thể hấp nhận: ........................... 99

Bảng 5.4. Cá giá trị

á th ng số hế độ h n ó thể hấp nhận: ......................... 100

Bảng 5.5. Cá giá trị

á th ng số hế độ h n ó thể hấp nhận: ......................... 101

Bảng 5.6. Khoảng giá trị

á th ng số hế độ h n hợp l (với log(D) khá

o) ho

dây hàn d = 4,0mm: ...................................................................................................... 102
Bảng 5.7. Khoảng giá trị

á th ng số hế độ h n hợp l

ho d y h n d = 4,0mm:

...................................................................................................................................... 106

Học viên: NGUYỄN THÀNH KIÊN 8

CH11B


Luận văn Thạc sỹ

Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội

DANH

ỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ

H nh 1.1. Sơ đồ nguy n l quá tr nh h n tự động dưới lớp thuố ................................. 15
H nh 1.2. Một số thiết ị h n hồ qu ng tự động dưới lớp thuố .................................... 15
H nh 1.3. Một số h nh ảnh về h n hồ qu ng tự động dưới lớp thuố ............................ 16
H nh 1.4. Sơ đồ nguy n l h n hồ qu ng dưới lớp thuố
H nh 1.5. H n hồ qu ng dưới lớp thuố

ằng đi n ự

ằng đi n ự

ăng .............. 16

ăng ........................................ 17

H nh 1.6. D ng thuố h n .............................................................................................. 19
H nh 2.1. Sơ đồ k hi u thuố h n – dây hàn AWS A5.17 - 80 ..................................... 30
H nh 2.2. Sự th y đổi độ nhớt

x phụ thuộ v o nhi t độ ........................................ 35

H nh 2.3. Sơ đồ nghi n ứu tổng quát thuố h n ........................................................... 40
H nh 2.4. Sơ đồ nghi n ứu

đề t i ........................................................................... 41

H nh 3.1. Cá k h thướ đặ trưng

mối h n ........................................................... 43

Hình 3.2. Sự th y đổi h nh d ng mối h n theo ường độ dòng đi n h n ....................... 44
H nh 3.3. Sự th y đổi h nh d ng mối h n ...................................................................... 45
H nh 3.4. Sự th y đổi h nh d ng mối h n v mứ ti u thụ thuố h n theo đi n áp h n 46
H nh 3.5. Sự th y đổi h nh d ng mối h n v mứ ti u thụ thuố h n ............................ 47
H nh 3.6. Ảnh hưởng

tố độ h n l n sự ph n ố lự trong hồ qu ng ), h nh d ng

mối h n ), v mứ độ ti u thụ thuố h n ).................................................................. 48

H nh 3.7. Ảnh hưởng

tố độ h n l n sự ph n ố lự trong hồ qu ng ..................... 49

H nh 3.8. Sự th y đổi h nh d ng mối h n theo tiết di n đi n ự .................................. 50
H nh 3.9. Sự th y đổi h nh d ng mối h n theo gó nghi ng đi n ự ........................... 50
H nh 3.10. Minh họ ảnh hưởng gó nghi ng đi n ự đến h nh d ng mối h n ........... 51
H nh 3.11. Sự th y đổi h nh d ng mối h n theo gó nghi ng vật h n ........................... 51
H nh 3.12. Sự th y đổi h nh d ng mối h n theo gó nghi ng vật h n ........................... 52
H nh 3.13. Sự th y đổi h nh d ng mối h n theo gó nghi ng vật h n ........................... 52

Học viên: NGUYỄN THÀNH KIÊN 9

CH11B


Luận văn Thạc sỹ

Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội

H nh 3.14. Máy h n tự động dưới lớp thuố .................................................................. 53
H nh 3.15. Máy h n tự động Dosun DZ1000 ................................................................ 67
H nh 3.16 . Ph i huẩn ị h n mẫu thử ph n t h th nh phần hó họ kim lo i mối h n ......... 70
H nh 3.17 . Thướ đo mối h n đ năng.......................................................................... 71
H nh 3.18 . Cá h đo á th ng số mối h n .................................................................... 71
H nh 3.19. C n đi n tử (Nhật Bản) ................................................................................ 72
H nh 4.1. Mẫu h n ắt để huẩn ị ph n t h th nh phần hó họ ................................ 76
H nh 5.1. Sự phụ thuộ

hiều rộng mối h n v o ường độ dòng đi n h n ............. 82

H nh 5.2. Sự phụ thuộ

hiều rộng mối h n v o đi n áp h n.................................. 82

H nh 5.3 . Sự phụ thuộ

hiều rộng mối h n v o vận tố h n................................. 83

H nh 5.4. Sự phụ thuộ

hiều rộng mối h n v o I v U .......................................... 83

H nh 5.5. Sự phụ thuộ

hiều rộng mối h n v o I v Vh ........................................ 84

H nh 5.7. Sự phụ thuộ

hiều

o đắp mối h n v o ường độ dòng đi n h n ........ 85

H nh 5.8. Sự phụ thuộ

hiều

o đắp mối h n v o đi n áp h n............................. 85

H nh 5.9. Sự phụ thuộ

hiều

o đắp mối h n v o vận tố h n............................. 86

H nh 5.10 . Sự phụ thuộ

hiều rộng mối h n v o I v U ....................................... 86

H nh 5.11. Sự phụ thuộ

hiều rộng mối h n v o I v Vh ...................................... 87

H nh 5.12.. Sự phụ thuộ

hiều rộng mối h n v o U v Vh ................................... 87

H nh 5.13 . Sự phụ thuộ

hiều s u ngấu mối h n v o ường độ dòng đi n h n ... 88

H nh 5.14 . Sự phụ thuộ

hiều s u ngấu mối h n v o đi n áp h n ........................ 88

H nh 5.15 . Sự phụ thuộ

hiều s u ngấu mối h n v o vận tố h n ........................ 89

H nh 5.16 . Sự phụ thuộ

hiều s u ngấu mối h n v o I v U ................................ 89

H nh 5.17 . Sự phụ thuộ

hiều s u ngấu mối h n v o I v Vh .............................. 90

H nh 5.18 . Sự phụ thuộ

hiều s u ngấu mối h n v o U v Vh............................. 90

H nh 5.19 . Sự phụ thuộ

h số h nh d ng mối h n v o ường độ dòng đi n h n .. 91

H nh 5.20 . Sự phụ thuộ

h số h nh d ng mối h n v o đi n áp h n ...................... 91

H nh 5.21 . Sự phụ thuộ

h số h nh d ng mối h n v o vận tố h n ...................... 92

Học viên: NGUYỄN THÀNH KIÊN 10

CH11B


Luận văn Thạc sỹ

Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội

H nh 5.22. Sự phụ thuộ

h số h nh d ng mối h n v o I v U h n ......................... 92

H nh 5.23 . Sự phụ thuộ

h số h nh d ng mối h n v o I v Vh h n ...................... 93

H nh 5.24 . Sự phụ thuộ

h số h nh d ng mối h n v o U v Vh h n .................... 93

H nh 5.25 . Sự phụ thuộ

lượng thuố nóng hảy v o ường độ dòng đi n h n .... 94

H nh 5.26. Sự phụ thuộ

lượng thuố nóng hảy v o đi n áp h n .......................... 94

H nh 5.27. Sự phụ thuộ

lượng thuố nóng hảy v o vận tố h n .......................... 95

H nh 5.28. Sự phụ thuộ

lượng thuố nóng hảy v o I v U h n ........................... 95

H nh 5.29. Sự phụ thuộ

lượng thuố nóng hảy v o I v Vh h n ......................... 96

H nh 5.30 . Sự phụ thuộ

lượng thuố nóng hảy v o U v Vh h n ....................... 96

H nh 5.31. Ảnh hưởng

đi n áp h n đến h nh d ng mối h n ................................. 104

H nh 5.32. Ảnh hưởng

đi n áp h n đến lượng x h n nóng hảy ......................... 104

H nh 5.33. Ảnh hưởng

dòng đi n h n đến h nh d ng mối h n............................. 105

H nh 5.34. Ảnh hưởng

tố độ h n đến h nh d ng mối h n................................... 105

Học viên: NGUYỄN THÀNH KIÊN 11

CH11B


Luận văn Thạc sỹ

Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội

MỞ ĐẦU
Trong sự nghi p

ng nghi p hoá đất nướ hi n n y á ng nh kho họ

ngh phát triển rất m nh, trong đó ng nh
về ề rộng ó á
v

ng

ng ngh h n ũng kh ng ngừng phát triển

ng ngh h n mới rất đ d ng v

hất lượng h n. Do đó ng nh h n ng y

á giải pháp n ng

o năng suất

ng đượ ứng dụng rộng rãi, trong số đó

ng ngh h n tự động dưới lớp thuố đã đượ ứng dụng rất phổ iến tr n thế giới. Ở
Vi t N m

ng ngh n y ng y

đóng t u v

ng đượ ứng dụng rộng rãi, đặ

i t l trong lĩnh vự

hế t o kết ấu thép,... Tuy nhi n, thuố h n h yếu òn phải nhập từ

nướ ngo i, để khắ phụ t nh tr ng n y một số ơ sở sản xuất vật li u h n lớn trong
nướ như C ng ty sản xuất que h n Vi t Đứ ,
Tri u,... đã nghi n ứu v

ng ty sản xuất vật li u h n N m

hế t o thử nghi m thuố h n gốm h

xit AR (Ôxit nh m –

Rutil). Để ó thể m u hóng tự sản xuất đượ

á lo i thuố h n hất lượng

thuố h n thi u kết h

hế t o á kết ấu h n hất lượng

zơ) đáp ứng ho vi

Trong đề t i n y đã thự hi n nghi n ứu một nhánh

o( á
o.

đề t i ấp Nh nướ “Nghi n

ứu sản xuất thuố h n thi u kết ằng nguy n vật li u trong nướ để h n tự động kết
ấu thép

on thấp v hợp kim thấp”.

Nội dung ụ thể

luận văn tốt nghi p: “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)2 theo AWS A5.17-80”
Có các vấn đề cần giải quyết như sau:
- Giới thi u tổng qu n vi

nghi n ứu

thi u kết. Xá định hướng nghi n ứu

thế giới v Vi t N m về thuố h n

đề t i.

- Cá vấn đề ần đượ giải quyết:
+ Nghi n ứu ảnh hưởng

á th ng số hế độ h n đến sự h nh th nh mối

h n v lượng thuố h n ị nóng hảy khi h n thuố h n thi u kết tương
đương lo i F7A(P)2.

Học viên: NGUYỄN THÀNH KIÊN 12

CH11B


Luận văn Thạc sỹ

+ Xá định đượ

Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội

hế độ h n hợp l v lượng thuố h n nóng hảy tr n khối

lượng d y h n khi sử dụng thuố h n thi u kết đượ

hế t o ằng nguy n

vật li u trong nướ tương đương với lo i F7A(P)2 theo AWS A5.17-80.
+ X y dựng ản hướng dẫn sử dụng thuố h n thi u kết.
Em xin h n th nh ảm ơn sự hướng dẫn v giúp đỡ nhi t t nh
TS. Vũ Huy Lân, Ban lãnh đ o v
vi

giảng vi n

án ộ C ng ty Que hàn đi n Vi t Đứ ,… trong

ho n th nh luận văn tốt nghi p n y!
Hà Nội, ngày 26 tháng 9 năm 2013
Học viên

Nguyễn Thành Kiên

Học viên: NGUYỄN THÀNH KIÊN 13

CH11B


Luận văn Thạc sỹ

Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội

Chương 1
TỔNG QUAN VỀ THUỐC HÀN THIÊU KẾT
1.1. Sơ lược về hàn tự động dưới lớp thuốc hàn
1.1.1. Sơ đồ nguyên l hàn tự động dưới lớp thuốc
 Khái niệm hàn hồ quang dưới lớp thuốc:
H n hồ qu ng dưới lớp thuố

ảo v

òn gọi l h n hồ qu ng h m (hồ qu ng

ngầm), tiếng Anh viết tắt l SAW (Su merged Ar Welding) l quá tr nh h n đi n

nóng hảy, dùng nguồn nhi t từ hồ qu ng đi n sinh r giữ đi n ự h n (d y h n,
ăng h n) v vật h n. Một phần lượng nhi t sinh r do hồ qu ng đi n l m nóng hảy
kim lo i đi n ự v kim lo i ơ ản, s u đó kim lo i vũng h n kết tinh t o th nh mối
h n. Phần nhi t khá l m nóng hảy thuố h n, t o th nh lớp x (vòm v ) ảo v
hồ qu ng v vũng h n khỏi sự x m nhập v ảnh hưởng ó h i

vùng

m i trường kh

quyển xung qu nh.
 Nguyên lý của hàn hồ quàng dưới lớp thuốc:
Dưới tá dụng nhi t

hồ qu ng, mép h n, d y h n v một phần thuố h n sát

hồ qu ng ị nóng hảy t o th nh vòm hồ qu ng (vòm x ) v vũng h n. D y h n đượ
đẩy v o vũng h n ằng một ơ ấu ấp d y với tố độ phù hợp với tố độ nóng hảy
nó v đảm ảo duy tr hồ qu ng háy ổn định. Khi hồ qu ng h n di huyển theo
hướng h n kim lo i lỏng trong vũng h n sẽ nguội v kết tinh t o th nh mối h n. Tr n
mặt vũng h n v phần mối h n kết tinh h nh th nh một lớp x ó tá dụng th m gi v o
á quá tr nh luy n kim khi h n, ảo v v giữ nhi t ho mối h n v sẽ tá h khỏi mối
h n s u khi h n. Phần thuố h n hư
Cá

ị nóng hảy ó thể đượ sử dụng l i.

huyển động ấp d y h n, d o động đi n ự v

hàn thường đượ

ơ giới hó . Tùy theo mứ độ tự động

hi th nh h n tự động v

huyển động theo đường
á

huyển động n y m

án tự động dưới lớp thuố .

Học viên: NGUYỄN THÀNH KIÊN 14

CH11B


Luận văn Thạc sỹ

Sơ đồ nguy n l

Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội

quá tr nh h n tự động dưới lớp thuố

ó thể th m khảo

trên hình 1.1.

Hình 1.1. Sơ đồ nguyên lý quá trình hàn tự động dưới lớp thuốc

Hình 1.2. Một số thiết bị hàn hồ quang tự động dưới lớp thuốc

Học viên: NGUYỄN THÀNH KIÊN 15

CH11B


Luận văn Thạc sỹ

Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội

Hình 1.3. Một số hình ảnh về hàn hồ quang tự động dưới lớp thuốc

Hình 1.4. Sơ đồ nguyên lý hàn hồ quang dưới lớp thuốc bằng điện cực băng

Học viên: NGUYỄN THÀNH KIÊN 16

CH11B


Luận văn Thạc sỹ

Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội

Hình 1.5. Hàn hồ quang dưới lớp thuốc bằng điện cực băng
 Đặc điểm hàn hồ quang dưới lớp thuốc:
- Hồ qu ng háy ngầm dưới lớp thuố , một phần thuố h n nóng hảy t o th nh
vòm x

ảo v vùng hồ qu ng h n v vũng h n khỏi tá dụng ó h i

oxi v nitơ

môi trường xung qu nh.
- Nhi t lượng hồ qu ng rất tập trung v nhi t độ

o (so với á phương pháp

h n khá như h n hồ qu ng t y, h n TIG, MIG/MAG,..) , ho phép h n với tố độ lớn
v

ó thể h n những hi tiết ó hiều d y lớn m kh ng ần phải vát mép, tiết ki m kim

lo i.

Học viên: NGUYỄN THÀNH KIÊN 17

CH11B


Luận văn Thạc sỹ

Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội

- Chất lượng kim lo i mối h n
đượ

ảo v tốt khỏi tá dụng

o do vùng h n (hồ qu ng h n v vũng h n)

oxi v nitơ trong kh quyển xung qu nh. Kim lo i

mối h n đồng nhất về th nh phần hó họ . Lớp thuố v x h n l m mối h n nguội
hậm n n t ị thi n t h, thoát hidr tốt hơn.
- Mối h n ó h nh d ng đẹp, đều đặn, t ị á khuyết tật như kh ng ngấu, rỗ
kh , rỗ x .
- Giảm ti u h o vật li u (d y h n), kh ng ắn tóe kim lo i, n n h số đắp

o, t

tổn thất.
- Năng suất h n
- Hồ qu ng đượ

o.
o ọ k n ởi thuố h n n n kh ng l m h i mắt v d

thợ h n. Lượng kh (khói, ụi độ h i) sinh r trong quá tr nh h n rất t so với h n hồ
quang tay.
-D

ơ kh hó v tự động hó quá tr nh h n.

 Phạm vi ứng dụng của hàn hồ quang dưới lớp thuốc:
- H n á kết ấu thép d ng tấm, vỏ k h thướ lớn, á dầm thép ó khẩu độ v
hiều

o, á ống thép ó đường k nh lớn, á

ồn, ể hứ ,

nh hịu áp lự v trong

ng nghi p đóng t u, dầu kh , gi o th ng, hế t o máy, lắp máy, th y đi n, nhi t đi n,
...
- Ch yếu đượ ứng dụng để h n á mối h n ở tư thế h n ằng (h n sấp), h n
gó tư thế h n ng ng, mối h n ng ng với á mối h n ó hiều d i lớn v

ó qu đ o

kh ng phứ t p.
- H n đượ

á

hi tiết ó hiều d y từ v i mm ho đến h ng trăm mm.

1.1.2. Vai tr c ng dụng của thuốc hàn

Học viên: NGUYỄN THÀNH KIÊN 18

CH11B


Luận văn Thạc sỹ

Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội

 Khái niệm: Thuố h n l hỗn hợp gồm nhiều th nh phần, đượ

hế t o ở d ng

h t ó k h thướ xá định trong khoảng 0,25 ÷ 4 mm.

Hình 1.6. Dạng thuốc hàn
 Vai trò, công dụng của thuốc hàn:
-

T o vòm x nóng hảy ảo v vùng hồ qu ng h n v vũng h n khỏi tá dụng
óh i

-

oxi v nitơ

m i trường xung qu nh.

T o r m i trường ion hó tốt để đảm ảo d g y hồ qu ng v duy tr hồ
qu ng háy ổn định.

-

Giúp h nh th nh v t o dáng mối h n, l m ho kim lo i mối h n nguội hậm
v t o điều ki n thuận lợi thoát hiđr từ mối h n v vùng ảnh hưởng nhi t.

-

Khử oxi v

á t p hất ó h i (S, P), tinh luy n kim lo i mối h n.

-

Có thể hợp kim hó kim lo i mối h n để ải thi n tổ hứ kim lo i v n ng
cao ơ t nh kim lo i mối h n.

-

Bảo v thợ h n khỏi tá dụng ứ x

hồ qu ng, ải thi n điều ki n l o

động.

Học viên: NGUYỄN THÀNH KIÊN 19

CH11B


Luận văn Thạc sỹ

Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội

Nhờ ó lớp thuố v vòm x

-

ảo v hồ qu ng h n, n n trong quá tr nh h n

kim lo i đi n ự kh ng ị ắn toé, giảm tổn thất, n ng
Giảm khuyết tật

-

o năng suất h n.

n trong: rỗ kh , ngậm x , kh ng ngấu,... do ải thi n điều

ki n h nh th nh mối h n v tinh luy n kim lo i mối h n.
Cải thi n á ti u h v sinh

-

ng nghi p: giảm lượng kh thải v

ụi sinh r

trong quá trình hàn.
1.1.3. Ph n loại thuốc hàn theo phương ph p chế tạo
Hi n n y ó nhiều h thống ti u huẩn ph n lo i thuố h n như: ISO (Tổ hứ
ti u huẩn hoá Quố tế), AWS (Hội h n M ), BS (Anh), DIN (Đứ ), GOST (Ng ),...
v vi

ph n lo i ó thể dự theo phương pháp hế t o, t nh hất hó họ

h n, th nh phần hoá họ v

thuố

ơ t nh kim lo i đắp, ... S u đ y t m thời giới thi u á h

ph n lo i thuố h n theo phương pháp hế t o [6; 8; 13; 14; 17]:
 Theo phương pháp chế tạo:
Theo phương pháp hế t o thuố h n đượ ph n lo i v k hi u ( hữ viết tắt)
như s u:
 F (fused): lo i nung hảy;
 B ( onded): lo i li n kết, tứ l thuố h n gốm v thi u kết, ụ thể đượ ph n
hi như s u:
+ Thuố h n gốm: nhi t độ sấy ≤ 500°C;
+ Thuố h n thi u kết: nhi t độ sấy thi u kết > 500°C (agglomerated flux).
 M (me h ni lly mixed): lo i trộn hỗn hợp ơ họ .
1.2. Tình hình nghiên cứu và sản xuất thuốc hàn
1.2.1. Nghiên cứu và sản uất thuốc hàn trên Thế giới
Trong sự nghi p phát triển
trọng trong vi

ng nghi p, ng nh

ng ngh h n đóng v i trò qu n

hế t o á kết ấu thép ằng h n ho á ng nh

nhọn như ng nh dầu kh , hó dầu,

ng nghi p mũi

ng nghi p đóng t u, gi o th ng, hế t o máy, lắp

Học viên: NGUYỄN THÀNH KIÊN 20

CH11B


Luận văn Thạc sỹ

Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội

máy, th y đi n, nhi t đi n, ... Để n ng
ng y
hó

o năng suất v

hất lượng á kết ấu h n,

ng ứng dụng nhiều phương pháp h n ti n tiến ó mứ độ ơ giới hó , tự động
o, trong đó phải kể đến phương pháp h n tự động dưới lớp thuố

để h n những

đường h n d i ở tư thế h n ằng v h n gó trong á kết ấu h n lớn v y u ầu hất
lượng

o.
Trong

ng ngh h n tự động dưới lớp thuố , thuố h n ó v i trò rất qu n

trọng, nó ảo v kim lo i vùng h n khỏi tá dụng ó h i

kh ng kh , ổn định quá

trình hàn, tinh luy n v hợp kim hó kim lo i mối h n. Hi n n y tr n thế giới sản xuất
nhiều má thuố h n khá nh u, tuy nhi n theo phương pháp hế t o v

ng ngh

ó

thể hi l m 3 lo i h yếu: thuố h n nung hảy, thuố h n gốm (nhi t độ sấy ≤
500°C) v thuố h n thi u kết (nhi t độ thi u kết > 500 °C). Thuố h n nung hảy
đượ dùng nhiều ở Li n

ng Ng , Trung Quố . Còn thuố h n gốm, thuố h n thi u

kết đượ dùng nhiều ở Thụy Điển, H n Quố , M , Đ i Lo n, U r ine, ...
Thuố h n thi u kết ng y

ng đượ ứng dụng rộng rãi tr n thế giới do ó nhiều

ưu điểm như: khả năng tinh luy n á t p hất ó h i v hợp kim hó kim lo i mối h n
o, th nh phần thuố h n d điều h nh để đ t đượ th nh phần hó họ kim lo i mối
h n theo y u ầu với số h ng lo i má d y h n ti u huẩn kh ng ần nhiều, giá th nh
h . Nó đã khắ phụ đượ nhượ điểm rất qu n trọng l độ ẩm
v

ho phép nhận đượ mối h n hất lượng

đượ sự qu n t m v phát triển ở nhiều nướ

o

thuố h n gốm

o, n n thuố h n thi u kết ng y

ng

ng nghi p ti n tiến. Cá nh nghi n ứu

v sản xuất lớn tr n thế giới như: Thụy Điển (hãng ESAB), U r ine (vi n H n P ton),
H n Quố (hãng Hyund i, Chosun, Kiswel ....), M

(HOBART), Đ i Lo n,... đã

nghi n ứu rất s u về lo i thuố h n thi u kết v sản xuất với số lượng rất lớn.
Trong số h ng lo i thuố h n
l rất
họ

hãng ESAB th thuố h n thi u kết hiếm tỷ

o v h thống ph n lo i thuố h n
thuố h n – x h n v

á

ESAB theo á

h ti u khá

Học viên: NGUYỄN THÀNH KIÊN 21

h ti u về t nh hất hó

hi tiết hơn thuận ti n ho vi

lự

CH11B


Luận văn Thạc sỹ

Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội

họn thuố h n để ứng dụng h n á kết ấu thép ó y u ầu về ơ t nh v điều ki n k
thuật phù hợp.
Cá h thống k hi u v ti u huẩn về thuố h n đối với á nướ
hi n n y ti u huẩn

Hi p hội h n M (AWS) đượ sử dụng phổ iến hơn ả, tuy

nhi n Ti u huẩn
á

AWS h đư r

ặp thuố h n – d y h n tương ứng để đ t đượ

h ti u về ơ t nh v th nh phần hó họ kim lo i mối h n, m kh ng giới thi u

th nh phần thuố h n v

á

h số qu n trọng ó li n qu n đến hất lượng thuố h n.

Hãng ESAB (Thụy Điển) ngo i vi
á

ó khá nh u,

áp dụng theo ti u huẩn AWS, òn giới thi u về

h số về t nh hất hó họ ( h số

zơ

thuố h n – x h n, t nh hất thuố h n,

lượng thuố h n nóng hảy theo hế độ h n,...) v th nh phần

x h n trong ph m vi

cho phép để người sử dụng th m khảo.
Tr n thế giới ó nhiều nh sản xuất v nhiều lo i thuố h n khá nh u. Ở Vi t
N m hi n n y á kết ấu h n từ thép

hất lượng

on thấp v thép hợp kim thấp ó y u ầu

o, hầu hết đượ h n từ một trong số á lo i thuố h n

Hyund i (H n Quố ). Về số lượng sử dụng th thuố h n
nhiều hơn ESAB do giá rẻ hơn. Về uy t n v
hơn

Hyund i. Thuố h n

ESAB v

Hyund i đượ sử dụng

hất lượng th thuố h n

ESAB

o

á hãng khá như HOBART (M ), Chosun, Kiswel

(Hàn Quố ),... t đượ sử dụng ở Vi t N m hi n n y do á yếu tố về hất lượng v giá
hư phù hợp. Còn thuố h n Trung Quố
ầu hất lượng kh ng

h yếu dùng ho h n á kết ấu ó y u

o, giá rẻ.

1.2.2. Nghiên cứu và sản uất thuốc hàn ở Việt Nam
Ở Vi t N m trong thời gi n gần đ y, á ng nh

ng nghi p đóng t u, hế t o

á kết ấu thép trong dầu kh , hó dầu, nhi t đi n, th y đi n, gi o th ng, ... phát triển
m nh, kéo theo ng nh

ng ngh h n v nhu ầu về vật li u h n rất lớn. Trong đó phải

kể đến nhu ầu về thuố h n để h n tự động dưới lớp thuố nhằm n ng
v

hất lượng á

o năng suất

ng tr nh v kết ấu h n. Tuy số lượng ơ sở sản xuất vật li u h n ở

Học viên: NGUYỄN THÀNH KIÊN 22

CH11B


Luận văn Thạc sỹ

Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội

nướ t khá lớn, nhưng h yếu h sản xuất que h n đi n v d y h n, òn thuố h n
h yếu phải nhập ngo i. V dụ như C ng ty CP Que h n đi n Vi t Đứ l

ơ sở sản

xuất vật li u h n qui m lớn, ó th m ni n v kinh nghi m nhất ở nướ t , h ng năm
vẫn phải nhập khẩu khoảng 450 tấn thuố h n để ung ấp ho thị trường (theo số li u
2010).
Số lượng thuố h n nói hung ở Vi t N m sử dụng 15.000 tấn, trong đó thuố
h n ó hất lượng

o ần nhập khẩu khoảng 10.000 tấn.

Để giải quyết vấn đề n y, một số vi n nghi n ứu v
đã tiến h nh nghi n ứu v

ơ sở sản xuất vật li u h n

hế t o thuố h n gốm. Tuy nhi n, kết quả đ t đượ v mứ

độ triển kh i ứng dụng thự tế òn rất khi m tốn, ó thể dẫn r một số kết quả dưới
đ y:
- Thuố h n má H400

C ng ty CP C ng nghi p Vật li u h n N m Tri u

mới dừng l i ở mứ độ sản xuất thử.
- Đề t i nghi n ứu thuố h n tự động

Vi n C ng ngh , Bộ C ng Thương

ũng h dừng l i ở kết quả thử nghi m (2007).
- C ng ty CP Que h n đi n Vi t Đứ , Bộ C ng Thương đã nghi n ứu đề t i về
thuố h n gốm má F7-VD (hoặ AR-7) (2008), kết quả tuy đã đượ sản xuất thử,
nhưng òn một số h n hế n n hư thể triển kh i sản xuất với qui m
đ y l lo i thuố h n h

ng nghi p v

xit dùng để h n á kết ấu thép y u ầu hất lượng th ng

thường.
Đó l t nh h nh nghi n ứu v sản xuất thuố h n gốm ở nướ t . Trong khi đó
xu thế

thế giới l sử dụng thuố h n thi u kết để đáp ứng y u ầu

tr nh v kết ấu h n hất lượng
h n thi u kết rất lớn với giá

o, Vi t N m ng y
ov

á

ng

ng phải nhập khẩu lượng thuố

ị động, hư nghi n ứu v sản xuất đượ lo i

thuố h n n y.
Nguồn nguy n li u để sản xuất thuố h n
rằng hất lượng

húng t rất lớn v phong phú, tuy

húng ũng òn ó vấn đề. Nhưng nếu nghi n ứu phối li u v xử

Học viên: NGUYỄN THÀNH KIÊN 23

CH11B


Luận văn Thạc sỹ

Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội

l nh nh nguy n li u hợp l vẫn ó thể tận dụng đượ nhiều lo i nguy n li u để sản
xuất thuố h n. Dự kiến những th nh phần h yếu trong mẻ li u thuố h n sẽ sử dụng
nguồn nguy n li u trong nướ như dioxit tit n (TiO2 trắng)

B nh Thuận, rutil (B nh

Định, Quảng Trị, H Tĩnh), đá v i (Y n Bái), huỳnh th h (Sơn L ), trường th h (L o
Cai), Alumina (L m Đồng), nướ th y tinh (Hải Phòng, H Nội) v một số lo i ferohợp kim (Fe-Mn, Fe-Si).
V vậy, vi

nghi n ứu v sản xuất thuố h n thi u kết tr n nguy n tắ ưu ti n,

tận dụng tối đ nguồn nguy n vật li u trong nướ để th y thế thuố h n nhập ngo i l
vấn đề vừ

ó t nh ấp thiết trướ mắt, vừ

ki m nguồn ngo i t , t o th m vi

ó t nh hiến lượ l u d i, để h động, tiết

l m trong nướ , á do nh nghi p mở rộng sản

xuất do ó th m sản phẩm mới, tăng giá trị gi tăng ho nguồn t i nguy n

đất nướ

v tiến tới á do nh nghi p ó thể xuất khẩu mặt h ng n y.
Như đã tr nh
dưới lớp thuố

y ở phần tổng qu n, thuố h n thi u kết dùng để h n tự động

ó ưu điểm nổi trội về nhiều mặt, n n xu hướng

và sử dụng thuố h n thi u kết để hế t o á

thế giới l sản xuất

ng tr nh v kết ấu h n hất lượng

o.

Ngo i r , h n tự động dưới lớp thuố l phương pháp h n ti n tiến ho năng suất

o,

hất lượng mối h n tốt, điều ki n v sinh m i trường tốt hơn đ số á phương pháp
hàn khá . Do vậy, xu hướng v nhu ầu về thuố h n thi u kết ở Vi t N m ũng như
tr n thế giới ng y

ng tăng.

Tr n thế giới đã nghi n ứu s u v sản xuất nhiều thuố h n thi u kết, òn ở Vi t
N m nhu ầu th lớn, nhưng hư
phải nhập khẩu với giá
t o ằng h n

nướ t

ov

ó nơi n o nghi n ứu v sản xuất, nên hoàn toàn

ị động. Điều n y l m ho giá th nh á

ị đẩy l n

o, l m giảm sứ

ng tr nh hế

nh tr nh v mất đi một nguồn

ngo i t khá lớn. Trong khi đó, nguồn nguy n vật li u để sản xuất thuố h n

nướ

t rất lớn v phong phú. Do vậy, nhóm tá giả đề t i đã đặt r mụ ti u nghi n ứu hế
t o thuố h n thi u kết sử dụng tối đ nguồn nguy n vật li u trong nướ để h n tự động
dưới lớp thuố

á kết ấu thép

on thấp v thép hợp kim thấp.

Học viên: NGUYỄN THÀNH KIÊN 24

CH11B


Luận văn Thạc sỹ

1.3.
1.3.1.

Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội

ục tiêu và nội dung nghiên cứu
ục tiêu nghiên cứu
- Nghi n ứu ảnh hưởng

á th ng số hế độ h n đến sự h nh th nh mối h n

v lượng thuố nóng hảy khi h n tự động dưới lớp thuố h n tương đương với lo i
F7A(P)2 theo AWS A5.17-80.
- Xá định đượ

hế độ h n hợp l v lượng thuố h n nóng hảy tr n khối

lượng d y h n khi sử dụng thuố h n thi u kết tương đương lo i lo i F7A(P)2 theo
AWS A5.17-80.
1.3.2. Nội dung nghiên cứu
- Giới thi u tổng qu n vi

nghi n ứu

thi u kết. Xá định hướng nghi n ứu

thế giới v Vi t N m về thuố h n

đề t i.

- Cá vấn đề ần đượ giải quyết:
+ Nghi n ứu ảnh hưởng

á th ng số hế độ h n đến sự h nh th nh mối

h n v lượng thuố h n ị nóng hảy khi h n thuố h n thi u kết tương đương lo i
F7A(P)2.
+ Xá định đượ

hế độ h n hợp l v lượng thuố h n nóng hảy tr n khối

lượng d y h n khi sử dụng thuố h n thi u kết đượ

hế t o ằng nguy n vật li u trong

nướ tương đương với lo i F7A(P)2 theo AWS A5.17-80.
+ X y dựng ản hướng dẫn sử dụng thuố h n thi u kết .

Học viên: NGUYỄN THÀNH KIÊN 25

CH11B