Nghiên cứu ảnh hưởng mẻ liệu đến thuốc hàn thiêu kết F7A(P)6 theo AWS A5.17

Luận văn phân tích ảnh hưởng của thành phần mẻ liệu đến tính công nghệ hàn của thuốc hàn thiêu kết F7A(P)6, cung cấp các số liệu thực nghiệm giá trị.

• Tác giả: Nguyễn Văn Huận
• Người hướng dẫn: TS. Vũ Huy Lân
• Trường học: Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội
• Chuyên ngành: Công Nghệ Hàn
• Đề tài: Nghiên Cứu Ảnh Hưởng Của Thành Phần Mẽ Liệu Đến Tính Công Nghệ Hàn Của Thuốc Hàn Thiêu Kết Tương Đương Loại F7A(P)6 Theo AWS A5.17-80
• Loại tài liệu: Luận Văn Thạc Sĩ
• Năm xuất bản: 2014
• Địa điểm: Hà Nội

Tóm tắt

I. Khái niệm và tầm quan trọng của mẻ liệu trong thuốc hàn thiêu kết

Mẻ liệu là thành phần quan trọng trong thuốc hàn thiêu kết, đóng vai trò quyết định đến tính công nghệ hàn và chất lượng mối hàn. Mẻ liệu bao gồm các chất khoáng như MgO, Al₂O₃, CaF₂, và TiO₂ được kết hợp theo tỷ lệ cụ thể. Các thành phần này ảnh hưởng trực tiếp đến khả năng bảo vệ cung hàn, độ bền của mối hàn, và các chỉ tiêu công nghệ hàn như chiều dài hồ quang, bề rộng mối hàn, và chiều cao mối hàn. Nghiên cứu ảnh hưởng của thành phần mẻ liệu theo tiêu chuẩn AWS A5.17-80 giúp tối ưu hóa quá trình hàn và nâng cao hiệu suất sản xuất. Hiểu rõ vai trò của mẻ liệu là cơ sở để phát triển thuốc hàn tương đương loại F7A(P)6 với hiệu suất cao.

1.1. Định nghĩa mẻ liệu và thành phần chính

Mẻ liệu là hỗn hợp các chất khoáng bao phủ lõi hàn, bao gồm MgO, Al₂O₃, CaF₂, TiO₂. Các thành phần này tạo lớp bảo vệ, ngăn chặn oxy và nitơ xâm nhập vào mối hàn. Hàm lượng từng chất ảnh hưởng đến độ chảy, độ bền và các đặc tính công nghệ hàn. Sự cân bằng hợp lý giữa các thành phần giúp đạt chất lượng mối hàn tối ưu.

1.2. Vai trò của mẻ liệu trong quá trình hàn tự động

Trong hàn tự động dưới lớp thuốc, mẻ liệu bảo vệ cung hàn khỏi không khí, giảm các khuyết tật như rỗ, sơ kết. Mẻ liệu cũng giúp điều chỉnh chiều dài hồ quang, bề rộng mối hàn và hình dạng mối hàn. Lõi hàn chảy qua mẻ liệu tạo thành mối hàn có cơ tính tốt, độ bền cao theo tiêu chuẩn AWS A5.17.

II. Ảnh hưởng của hàm lượng MgO Al₂O₃ CaF₂ TiO₂ đến tính công nghệ hàn

Mỗi thành phần trong mẻ liệu thuốc hàn có ảnh hưởng riêng biệt đến các chỉ tiêu công nghệ hàn. MgO ảnh hưởng đến chiều dài hồ quang và độ bền nhiệt của lớp mẻ. Al₂O₃ cải thiện độ cứng và tính ổn định của cung hàn, làm tăng bề rộng mối hàn. CaF₂ giúp mẻ liệu dễ chảy, giảm dính mẻ, và cải thiện chiều cao mối hàn. TiO₂ ảnh hưởng đến độ độc của mẻ liệu và khả năng bảo vệ. Nghiên cứu cho thấy khi MgO = 30%, Al₂O₃ = 20%, CaF₂ = 22%, TiO₂ = 7% sẽ đạt kết quả tối ưu cho thuốc hàn loại F7A(P)6 theo chuẩn AWS A5.17-80.

2.1. Tác động của MgO đến chiều dài hồ quang

MgO là thành phần chính tạo độ cứng cho mẻ liệu, ảnh hưởng trực tiếp đến chiều dài hồ quang. Hàm lượng MgO cao giúp ổn định cung hàn, nhưng nếu quá cao sẽ làm cứng mẻ liệu, khó chảy và dính vào bề mặt mối hàn. Tối ưu hóa hàm lượng MgO giúp đạt chiều dài hồ quang ổn định và đảm bảo chất lượng.

2.2. Ảnh hưởng của Al₂O₃ CaF₂ TiO₂ đến bề rộng và chiều cao mối hàn

Al₂O₃ tăng bề rộng mối hàn do làm tăng độ nhớt mẻ. CaF₂ làm giảm bề rộng mối hàn nhưng tăng chiều cao mối hàn do cải thiện độ chảy. TiO₂ điều chỉnh cân bằng giữa các thành phần, ảnh hưởng đến hình dạng tổng thể của mối hàn và độ bền theo tiêu chuẩn AWS.

III. Phương pháp nghiên cứu và xác định hàm lượng tối ưu

Để xác định ảnh hưởng của mẻ liệu đến tính công nghệ hàn, nghiên cứu sử dụng phương pháp thực nghiệm kết hợp với xử lý số liệu thống kê. Các mẫu thuốc hàn được sản xuất với các hàm lượng khác nhau của MgO, Al₂O₃, CaF₂, TiO₂. Tiến hành hàn tự động dưới lớp thuốc trong điều kiện kiểm soát và đo đạc các chỉ tiêu như chiều dài hồ quang, bề rộng mối hàn, chiều cao mối hàn. Dữ liệu được xử lý bằng phương pháp phân tích hồi quy để xây dựng mô hình toán học mô tả mối quan hệ giữa hàm lượng thành phần và tính công nghệ hàn. Kết quả giúp xác định công thức mẻ liệu tối ưu cho thuốc hàn loại F7A(P)6.

3.1. Thiết kế thí nghiệm và quá trình hàn

Thiết kế thí nghiệm theo tiêu chuẩn AWS A5.17-80, sử dụng mẫu thép có chất lượng nhất định. Quá trình hàn tự động dưới lớp thuốc được thực hiện với dòng điện, điện áp, và tốc độ hàn cố định. Mỗi mẫu được hàn lặp lại nhiều lần để đảm bảo độ tin cậy của dữ liệu.

3.2. Phương pháp xử lý và phân tích số liệu

Dữ liệu thực nghiệm được xử lý bằng phương trình hồi quy đa biến, xây dựng các đường đặc trưng thể hiện mối quan hệ giữa hàm lượng thành phần và chỉ tiêu công nghệ hàn. Phân tích tương quan giữa các biến giúp xác định ảnh hưởng chính và phụ của từng thành phần.

IV. Kết quả và ứng dụng thực tiễn trong sản xuất

Nghiên cứu ảnh hưởng của mẻ liệu đến tính công nghệ hàn của thuốc hàn thiêu kết loại F7A(P)6 đã cho ra các kết luận quan trọng. Công thức mẻ liệu tối ưu với MgO 30%, Al₂O₃ 20%, CaF₂ 22%, TiO₂ 7% đạt các chỉ tiêu công nghệ hàn tốt nhất: chiều dài hồ quang ổn định, bề rộng mối hàn phù hợp, chiều cao mối hàn tối ưu. Kết quả này được kiểm chứng theo tiêu chuẩn AWS A5.17-80, đảm bảo độ bền cơ học của mối hàn như độ bền kéo, độ dãn dài tương đối, và tính chất va đập. Ứng dụng công thức tối ưu này trong sản xuất thuốc hàn tự động giúp nâng cao hiệu suất, giảm khuyết tật, tăng chất lượng sản phẩm và tính cạnh tranh trên thị trường quốc tế.

4.1. Công thức mẻ liệu tối ưu và chỉ tiêu đạt được

Công thức MgO 30%, Al₂O₃ 20%, CaF₂ 22%, TiO₂ 7% đạt chiều dài hồ quang ổn định, bề rộng mối hàn trong giới hạn 10-12mm, chiều cao mối hàn 6-8mm. Các chỉ tiêu này tuân thủ tiêu chuẩn AWS A5.17-80, đảm bảo tính tương đương với thuốc hàn quốc tế.

4.2. Ứng dụng và lợi ích kinh tế

Ứng dụng công thức tối ưu giúp doanh nghiệp sản xuất thuốc hàn chất lượng cao, giảm chi phí sản xuất, tăng hiệu suất hàn, và giảm khuyết tật. Sản phẩm thuốc hàn loại F7A(P)6 từ công thức này có khả năng cạnh tranh trên thị trường, phục vụ các ngành công nghiệp hàn đòi hỏi chất lượng cao.

Trích đoạn nội dung tài liệu

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRUONG DAI HOC BACH KHOA HA NOI NGUYEN VAN HUAN NGHIEN CU'U ANH HUONG CUA THANH PHAN ME LIEU DEN TINH CONG NGHE HAN CUA THUOC HAN THIEU KÉT TƯƠNG ĐƯƠNG LOẠI F7A(P)6 THEO AWS AS5.17 - 80 CHUYEN NGANH: CONG NGHE HAN LUAN VAN THAC SI KY THUAT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HOC: TS. VŨ HUY LÂN HÀ NỘI - 2014 Luan van Thac sf Trung Dai học Bach Khoa Hà Nội LOI CAM DOAN Tôi là Nguyễn Văn Huận, học viên lớp Cao học Công nghệ hản — Khoá 2012, Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội, thực hiện dễ tài: “Aghiên cứu ảnh huưưông của thành phần mẽ liệu đển tnh công nghệ hàn của thuấc hàn thiêu kết tương đương loại F'7A(P)ố theo AWS A5 17-88". Táo giả đã tham gia Để lài Khoa học và Công nghệ Trọng điểm cấp Nhà nude ma s6 KC.04/11-15 do TS, Va Tuy Lan lam Chủ nhiệm Dẻ tài. Tác giả xin cam doan rang: Ngoai trir cdc sé ligu, cac bang biéu, céc dé thi,.

dé duge trich din từ lải liệu tưưm khảo thì các số liệu và nội đụng còn lại được công bố trong Tuan văn này là của tác giã và nhóm tác giả tham gia Dẻ tải đưa ra. Nếu sai tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm Hà Nội, ngày 01 tháng 10 năm 2014 Học viên Nguyễn Văn Huẫn. GVHD: TS, Vũ Huy Lân Hạc viên: Nguyễn Văn Huấn Ludn van Thac sf Trường Dại học Bácjt Khoa 1a Nội MUC LUC LOI CAM DOAN. DANH MUC CAC KY EU VA CUU VET TAT.

DANH MỤC CÁC BẰNG. DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VẢ ĐỎ THỊ. CHUONG 1: KHAI QUAT CHUNG VE THUOC HAN THIEU KET. Han tự động dưới lứp thuốc 1.

Khải niệm, nguyễnlý hàn tự động đưới lớp thuốc 1. Vai trỏ, công dụng của thuốc hàn 7 1.3, Phân loại thuốc hàn. Tình hình nghiền cửu và sẵn xuất thuéc han trên thể giới vả nước ta. Tình hình nghiên cứu và sân xuất thuốc hàn trên Thế giới.

Tỉnh hình nghiên cửu và sản xuất thuốc hàn ở Việt Nam, 10 1. Mục tiêu và nội dưng nghiên cứn. Nguồn nguyên liệu dễ sản xuất thuấc hán ở Việt Nam. Mục tiểu nghiên cứu.

Nội dung nghiêncủu. - - 14 CHƯƠNG 2: THUỐC HÀN VÀ T.ỰA CHỌN XỈ HÀN. Các chỉ tiêu cơ bản cửa thuốc hản. Các chỉ tiên cm của thuốc hàn.

Các chỉ tiêu công nghệ hàn - 16 2. Các yêu câu kỹ thuật chúng khi sản xuất thuốc hàn. Thành phần, phân loại và kí hiệu thuốc hàn - 17 22. Các nhóm chất chủ yếu trong thành phần mổ liệu thuốc hàn - wT? 2.

Phin loai vá kí hiệu thuốc bản 7 dng. Xi hàn - - 24 GVHD: TS, Vũ Huy Lân Hạc viên: Nguyễn Văn Huấn Ludn van Thac sf Trường Dại học Hách Khoa Hà Nội DANII MUC CAC KY INE VA CIN VIET TAT AC Altemating Curent AWS American Welding Society ASTM. American Society for Lesting of Materials ASME American Socicty of Machine Engineers pe Direct Current DCEN, DC™ Direet Current Electrode Negative DCEP, DC ~ Direct Currem Electrode Positive DT Destruclive Testing, EN European Standards HAZ Heat affected zone TW International Institute Welding 1sO International Standard Organization US Japanese industrial Standards KLCB Kim loại cơ bán NDT Nondestructive ‘Testing PWHT Post Weld Heat Treatment SAW Submerged Arc Welding SMAW Shielded Metal Are Welding TCVN Tiéu chuan Việt Nam VAHN Vũng ảnh hưởng nhiệt WPS Welding Procedure Specification WPQR Welding Procedure Qualiffication Recode ak D6 dai va dap Suh Gidi han chay Ox Độ bến kéo 8 Đô dãn dài tương đối Văn (Dan) Hệ sẽ hình dạng mỗi hàn Yu Tê số ngấu mỗi hàn GVAD: TS. Vi Huy Lan Hoe vién: Nguyễn Lăn Huấn Ludn van Thac sf Trường Dại học Bácjt Khoa 1a Nội TTình 5.

Sự phụ thuộc của chiều đài hồ quang tới hạn vào hàm lượng, AlạO¿, CaF;, TÌO; với MgO —30% trong mẻ liệu thuốc hản 92 Hình 5. Sự phụ thuộc của bể rộng mỗi han vào hàm lượng MgO trong mê liệu thuốc hàn. Sự phụ thuộc của bễ rộng mỗi hàn vào hàm lượng Al;O;. 9 trong mẻ liệu thuốc hàn.

Sự phụ thuộc của b rộng mốt bản vào hàm lượng CaF,. 94 trong mẽ liệu thuốc han. Sự phụ thuộc của bề rộng mối hàn vào hàm lượng T¡O; 94 trong mẽ liệu thuốc han. Sự phụ thuộc của chiều rong méi hàn vào hàm lượng MgO, AkOs, CaT¿, với TÌO; — 7% trong mổ liệu thuốc han - 98 Hình 5.

Sự phụ thuộc của chiều rộng mối hản vào ham hrong MgO, AhOs, TiQ;, với Cal;=22%% trong mẻ liệu thuốc hản 95 Hình 5. Sự phụ thuộc của chiểu rộng mỗi hàn vau ham luong MgO, CaF:, 'TÍO; với AlzOa—20% trong mê liệu thuốc hàn. Su phu thudc cua chiều rộng méi han vào hàm lượng, Al:Oa, CaFa, TiO, voi MgO -30% trong mẽ liệu thuốc hàn. Sự phụ thuộc của chiêu cao mỗi hàn vào hàm lượng MgO.

97 trong mẻ liệu thuốc hàn. Sự phụ thuộc của chiều cao mối hàn vào hàm lượng AhOs 97 trong mẽ liệu thuốc hản. Sự phụ thuộc của chiều cao mối hàn vào hàm lượng CaF; 98 trong mẽ liệu thuốc hàn cee OB Tlinh 3. Sy phy thnéc cta chiéu cao méi han vao ham luong Tid2.

98 trong mẽ liệu thuốc han. - cee OB GVHD: TS, Vũ Huy Lân Hạc viên: Nguyễn Văn Huấn Ludn van Thac sf Trường Dại học Bácjt Khoa 1a Nội 4. Xác định các kiáh thước và hình đang mới hàn 76 4. Xác định công bơng xi, CHƯƠNG §: XỬ LÝ SỐ LIỆU THỰC NGHIỆM.

Xây dựng các phương Irình hồi quy - 83 S. Giới thiệu phương pháp xác định hệ số phương trình hôi quy. Kết quả xử lý số liệu - - - - 83 3. Biểu diễn các đường đặc trưng vẻ các kết luận.

Biểu diễn các đường đặc trưng. Xác dịnh hàm lượng các chất trong thành phần thuốc bản. Giới thiệu phương pháp xác định -114 5. Kết quá xáo định hàm lượng các chất trong thành phản thuốc hàn -.15 KET LUAN VA KIEN NGHL.

ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED. TAI LIEU THAM KHAO. GVHD: TS, Vũ Huy Lân Hạc viên: Nguyễn Văn Huấn Ludn van Thac sf Trường Dại học Bácjt Khoa 1a Nội Tinh 3. Cách đo các thông số mỗi hàn - 67 Hình 3.

Thí nghiệm do công bong xi 68 Hình 4. Chiều đài hỗ quang tới hạn. Hỗ quang Lới hạn. Bo chiều dài hŠ quang tới hạn - - 16 Tiình 4.

Mặt cắt ngang mỗi hàn. Thiết bị thứ công bong xỉ - 78 Hình 4. Trọng lượng búa - - - 78 tính công bong xỉ. Trạng thái bề mặt mỗi hàn với các thí nghiệm khác nhau 80 Hình 3.

Xi hàn tự bong sau khi hàn. Trạng thái bề mặt bên trong xi han - 81 Hình 5. Sự phụ thuộc của chiều đài hồ quang tới han vao ham hrong MgO trong mẻ liệuthuốc hàn, các chất còn lại ở mức co sé. Sự phụ thuộc của chiểu dải hỗ quang tới hạn vào hảm lượng Al;O¿ trong mẻ liệu thuốc hàn.

Sự phụ thuộc của chiều dải hồ quang tới hạn vào hàm lượng CaF290 trong mẽ liệu thuốc hàn "¬—. Sự phụ thuộc của chiều đải hồ quang tới hạn vào hảm lượng TiO;90 trong mẻ liệu thuốc hàn. Sự phụ thuộc của chiều dải hỗ quang tới hạn vào hàm hong MgO, ALOs, CaF, véi TiO2 = 7% trong mê liệu thud han. Su phu thuộc của chiều dai hỗ quang tới hạn vao ham long MgO, AhQs, TiOz, voi Cak;-22% trong mẻ liệu thuốc hàn - 91 lĩnh 5.

Sự phụ thuộc của chiéu dai hé quang tới hạn vào hàm lượng MgO, Oat;, TiO, véi AlsOa—-204 trong mẻ liệu thuốc hàn. - 92 GVHD: TS, Vũ Huy Lân Hạc viên: Nguyễn Văn Huấn Ludn van Thac sf Trường Dại học Bácjt Khoa 1a Nội TTình 5. Sự phụ thuộc của chiều đài hồ quang tới hạn vào hàm lượng, AlạO¿, CaF;, TÌO; với MgO —30% trong mẻ liệu thuốc hản 92 Hình 5. Sự phụ thuộc của bể rộng mỗi han vào hàm lượng MgO trong mê liệu thuốc hàn.

Sự phụ thuộc của bễ rộng mỗi hàn vào hàm lượng Al;O;. 9 trong mẻ liệu thuốc hàn. Sự phụ thuộc của b rộng mốt bản vào hàm lượng CaF,. 94 trong mẽ liệu thuốc han.

Sự phụ thuộc của bề rộng mối hàn vào hàm lượng T¡O; 94 trong mẽ liệu thuốc han. Sự phụ thuộc của chiều rong méi hàn vào hàm lượng MgO, AkOs, CaT¿, với TÌO; — 7% trong mổ liệu thuốc han - 98 Hình 5. Sự phụ thuộc của chiều rộng mối hản vào ham hrong MgO, AhOs, TiQ;, với Cal;=22%% trong mẻ liệu thuốc hản 95 Hình 5. Sự phụ thuộc của chiểu rộng mỗi hàn vau ham luong MgO, CaF:, 'TÍO; với AlzOa—20% trong mê liệu thuốc hàn.

Su phu thudc cua chiều rộng méi han vào hàm lượng, Al:Oa, CaFa, TiO, voi MgO -30% trong mẽ liệu thuốc hàn. Sự phụ thuộc của chiêu cao mỗi hàn vào hàm lượng MgO. 97 trong mẻ liệu thuốc hàn. Sự phụ thuộc của chiều cao mối hàn vào hàm lượng AhOs 97 trong mẽ liệu thuốc hản.

Sự phụ thuộc của chiều cao mối hàn vào hàm lượng CaF; 98 trong mẽ liệu thuốc hàn cee OB Tlinh 3. Sy phy thnéc cta chiéu cao méi han vao ham luong Tid2. 98 trong mẽ liệu thuốc han. - cee OB GVHD: TS, Vũ Huy Lân Hạc viên: Nguyễn Văn Huấn Ludn van Thac sf Trường Dại học Bácjt Khoa 1a Nội 4.

Xác định các kiáh thước và hình đang mới hàn 76 4. Xác định công bơng xi, CHƯƠNG §: XỬ LÝ SỐ LIỆU THỰC NGHIỆM. Xây dựng các phương Irình hồi quy - 83 S. Giới thiệu phương pháp xác định hệ số phương trình hôi quy.

Kết quả xử lý số liệu - - - - 83 3. Biểu diễn các đường đặc trưng vẻ các kết luận. Biểu diễn các đường đặc trưng. Xác dịnh hàm lượng các chất trong thành phần thuốc bản.

Giới thiệu phương pháp xác định -114 5. Kết quá xáo định hàm lượng các chất trong thành phản thuốc hàn -.15 KET LUAN VA KIEN NGHL. ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED. TAI LIEU THAM KHAO.

GVHD: TS, Vũ Huy Lân Hạc viên: Nguyễn Văn Huấn Ludn van Thac sf Trường Dại học Hách Khoa Hà Nội DANII MUC CAC KY INE VA CIN VIET TAT AC Altemating Curent AWS American Welding Society ASTM. American Society for Lesting of Materials ASME American Socicty of Machine Engineers pe Direct Current DCEN, DC™ Direet Current Electrode Negative DCEP, DC ~ Direct Currem Electrode Positive DT Destruclive Testing, EN European Standards HAZ Heat affected zone TW International Institute Welding 1sO International Standard Organization US Japanese industrial Standards KLCB Kim loại cơ bán NDT Nondestructive ‘Testing PWHT Post Weld Heat Treatment SAW Submerged Arc Welding SMAW Shielded Metal Are Welding TCVN Tiéu chuan Việt Nam VAHN Vũng ảnh hưởng nhiệt WPS Welding Procedure Specification WPQR Welding Procedure Qualiffication Recode ak D6 dai va dap Suh Gidi han chay Ox Độ bến kéo 8 Đô dãn dài tương đối Văn (Dan) Hệ sẽ hình dạng mỗi hàn Yu Tê số ngấu mỗi hàn GVAD: TS. Vi Huy Lan Hoe vién: Nguyễn Lăn Huấn Ludn van Thac sf Trường Dại học Bácjt Khoa 1a Nội 2.