Luận văn: Nghiên cứu hiđrô trong mối hàn dùng thuốc hàn thiêu kết F7A(P)4

Luận văn thạc sĩ nghiên cứu hàm lượng hiđrô trong mối hàn khi chế tạo thuốc hàn thiêu kết F7A(P)4. Tổng quan, phân tích và các giải pháp giảm hiđrô.

• Tác giả: Đào Văn Phong
• Người hướng dẫn: TS. Vũ Huy Lân
• Trường học: Trường Đại học Bách khoa Hà Nội
• Chuyên ngành: Công nghệ hàn
• Đề tài: Hàm lượng hiđrô trong kim loại mối hàn khi chế tạo và sử dụng thuốc hàn thiêu kết tương đương với loại F7A(P)4 theo AWS A5.17-80
• Loại tài liệu: Luận văn tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2013
• Địa điểm: Hà Nội

Tóm tắt

I. Khái niệm về hàm lượng hiđrô trong mối hàn

Hàm lượng hiđrô trong mối hàn là một yếu tố quan trọng ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng và độ bền của các mối hàn. Khi sử dụng thuốc hàn thiêu kết F7A(P)4, việc kiểm soát hàm lượng hiđrô trở nên cực kỳ cần thiết. Hiđrô có thể gây ra các khuyết tật như nứt lạnh, lỗ rỗng và làm giảm tính chất cơ học của kim loại mối hàn. Theo tiêu chuẩn AWS A5.17-80, nồng độ hiđrô phải được duy trì ở mức thấp nhất có thể để đảm bảo chất lượng hàn tối ưu. Việc hiểu rõ các nguồn gốc và cơ chế ảnh hưởng của hiđrô là nền tảng để kiểm soát hiệu quả trong quá trình hàn.

1.1. Định nghĩa hiđrô và vai trò trong hàn

Hiđrô là một nguyên tố nhẹ dễ khuếch tán trong kim loại nóng chảy. Trong quá trình hàn dưới lớp thuốc, hiđrô có thể hòa tan vào kim loại mối hàn và gây ra các vấn đề về chất lượng. Nồng độ hiđrô cao dẫn đến giảm độ dẻo, tăng độ脆, và tạo ra các khuyết tật vi mô trong cấu trúc kim loại.

1.2. Tiêu chuẩn AWS A5.17 80 cho thuốc hàn F7A P 4

Thuốc hàn thiêu kết F7A(P)4 tuân theo tiêu chuẩn quốc tế AWS A5.17-80. Tiêu chuẩn này quy định giới hạn hàm lượng hiđrô tối đa để đảm bảo độ an toàn và hiệu suất hàn. Việc tuân thủ tiêu chuẩn này là yêu cầu bắt buộc trong các ứng dụng hàn quan trọng.

II. Nguồn gốc hiđrô trong quá trình hàn

Hiđrô trong mối hàn có thể xuất phát từ nhiều nguồn khác nhau. Việc xác định và loại bỏ các nguồn hiđrô là chìa khóa để giảm hàm lượng hiđrô trong kim loại mối hàn. Các nguồn chính bao gồm môi trường xung quanh, vật hàn, vật liệu hàn và đặc biệt là thành phần của thuốc hàn. Mỗi nguồn hiđrô yêu cầu các biện pháp kiểm soát và xử lý riêng biệt. Khi sử dụng thuốc hàn bazơ hoặc thuốc hàn thiêu kết F7A(P)4, việc quản lý nguồn hiđrô từ các thành phần công thức là cực kỳ quan trọng để đạt được chất lượng hàn tối ưu.

2.1. Hiđrô từ môi trường và vật liệu hàn

Hiđrô từ môi trường bao gồm độ ẩm không khí, nước trên bề mặt kim loại và trong khoảng chứa vật hàn. Vật hàn và vật liệu hàn có thể chứa độ ẩm dư nếu không được bảo quản đúng cách. Sử dụng thiết bị sấy bảo quản nhiệt độ cao giúp loại bỏ hiệu quả lượng hiđrô dư thừa từ các nguồn này.

2.2. Hiđrô từ thành phần thuốc hàn thiêu kết

Thuốc hàn thiêu kết F7A(P)4 chứa các thành phần hóa học khác nhau trong công thức của nó. Một số chất như khoáng chất tạo xỉ có thể chứa độ ẩm trong cấu trúc tinh thể. Xỉ hàn và các chất tạo hình có thể trở thành nguồn hiđrô nếu không được sấy kỹ lưỡng trước sử dụng.

III. Cơ chế ảnh hưởng của hiđrô đến chất lượng mối hàn

Hiđrô trong kim loại mối hàn ảnh hưởng đến chất lượng thông qua nhiều cơ chế vật lý và hóa học. Khi nhiệt độ giảm trong quá trình hàn dưới lớp thuốc, hiđrô sẽ khuếch tán ra khỏi kim loại nóng chảy và tập trung tại các vị trí ưu tiên như ranh giới hạt tinh thể. Sự tập trung này gây ra nứt lạnh - một loại khuyết tật nguy hiểm. Hiđrô cũng làm giảm tính chất cơ học của mối hàn bao gồm độ bền kéo, độ dẻo và khả năng chịu lực. Việc kiểm soát hàm lượng hiđrô bằng các biện pháp như sấy sơ bộ và thiêu kết của thuốc hàn bazơ là cần thiết.

3.1. Nứt lạnh do hiđrô khuyết tật nguy hiểm

Nứt lạnh là khuyết tật tiêu biểu của hiđrô trong mối hàn. Hiện tượng này xảy ra khi hiđrô tập trung tại các khu vực có ứng suất cao. Nứt lạnh có thể phát sinh sau quá trình hàn dưới lớp thuốc, gây ra sự thất bại đột ngột của mối hàn. Giảm nồng độ hiđrô là biện pháp phòng ngừa chính yếu.

3.2. Ảnh hưởng đến tính chất cơ học

Hiđrô làm giảm độ bền kéo, độ dẻo và tính dẻo dai của mối hàn. Các mối hàn có hàm lượng hiđrô cao dễ bị nứt và không đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật. Khi sử dụng thuốc hàn thiêu kết F7A(P)4, cần tuân thủ chế độ sấy trước khi sử dụng để bảo vệ tính chất cơ học của kim loại mối hàn.

IV. Các giải pháp giảm hàm lượng hiđrô trong quá trình hàn

Để giảm hàm lượng hiđrô trong mối hàn, cần áp dụng nhiều giải pháp toàn diện. Chuẩn bị vật liệu hàn kỹ lưỡng, sử dụng CaF₂ trong thành phần thuốc hàn, thực hiện chế độ sấy sơ bộ và thiêu kết là các biện pháp quan trọng. Bên cạnh đó, sấy trước khi sử dụng thuốc hàn với nhiệt độ và thời gian phù hợp giúp loại bỏ độ ẩm dư. Việc chọn nền tạo xỉ phù hợp trong công thức thuốc hàn bazơ cũng có ảnh hưởng đáng kể. Các yếu tố như huỳnh thạch trong xỉ hàn cần được kiểm soát để tối ưu hóa hàm lượng hiđrô.

4.1. Chuẩn bị và sấy bảo quản thuốc hàn

Chuẩn bị vật liệu bao gồm kiểm tra và lưu trữ đúng cách trong các điều kiện kiểm soát độ ẩm. Sấy sơ bộ và thiêu kết trong quá trình chế tạo thuốc hàn thiêu kết giúp loại bỏ hiệu quả lượng hiđrô sơ kỳ. Sấy trước khi sử dụng với nhiệt độ từ 150-250°C trong 1-2 giờ đảm bảo thuốc hàn F7A(P)4 không chứa hiđrô dư.

4.2. Lựa chọn thành phần và xỉ hàn tối ưu

CaF₂ trong công thức thuốc hàn bazơ giúp cải thiện tính chất và giảm độ ẩm. Xỉ hàn được lựa chọn phải có độ thẩm thâu khí thấp và hoạt tính hóa học phù hợp. Huỳnh thạch là chất ổn định cần được kiểm soát để tối ưu hóa nồng độ hiđrô trong mối hàn dưới lớp thuốc.

Trích đoạn nội dung tài liệu

LUẬN VĂN TOT NGHIEP MỤC LỤC Trang Trang phụ bìa Lời cam đoan Đanh mục các ký hiệu, các chữ viết tắt Danh mục các bảng. Danh mục các hình vẽ, đồ thị MO DAU 1 Chuong 1 TONG QUAN NGHIEN CUU VE HAM LUGNG CUA HIDRO 13 TRONG KIM LOAI MOI HAN KHI CHE TAO VA SU DUNG THUOC HAN THIEU KET TUONG ĐƯƠNG VỚI LOẠI ‘7A(P)4 THEO AWS A5.17-80 11 ‘Téng quan về hản tự động dưới lớp thuốc.2 Ảnh hưởng của hiđrô trong kim loại mỗi hàn khi hản dưới lớp. thuốc bảo vệ. 13 “Tổng quan về nghiên cứu hàm lượng của hiđrô trong kim loại mối hàn khi chế tạo vả sử dụng thuốc hản bazơ trên thế giới.

14 Viée nghiên cứu hàm lượng của hiđrô trong kim loại mỗi hàn khi chế tạo và sử dụng thuốc hàn bazơ trung bình ở Việt Nam. 'Việc nghiên cứu hàm lượng của hiđrô trong kim loại mối hàn khi chế tạo và sử dụng thuốc hản thiêu kết tương đương với loại F7A(P)4 theo AWS AS5. Chương 2 NGHIEN CUU ANH HUGNG CUA HIDRO TRONG KIM LOAI MOI HAN. GV hướng dân: TS.

Vũ Huy Lân Học viên: Đào Văn Phong LUẬN VĂN TOT NGHIEP sĩ Nguồn gốc của hiđrô.1 Nguồn hiđrồ từ môi trường xung quanh 23 21.2 Nguôn hiđrô từ vật hản va vat ligu han 23 2.3 Nguồn hiđrô tôn tại trong thuốc han 23 22 Cơ chế ảnh hưởng. 24 23 Nghiên cứu các giải pháp chủ yếu giảm hàm lượng hiđrô trong 30 kim loại mồi han khi chế tạo thuốc hàn.1 Chuẩn bị vật liệu hản 30 2.2 Sử dụng CaF; trong thành phân của thuốc hàn 31 3. Chế độ sây sơ bộ và thiêu kết khi chẻ tạo thuốc hàn 31 2.4 Chế độ sây trước khi sử dụng thuốc han 32 Chương3 GIGI THIBU VE THANH PHAN THUOC HAN THIEUKET 33 vA ANH HUGNG CUA HUYNH THACH DEN HAM LUONG HIDRO TRONG KIM LOAI MOI HAN 31 Giới thiệu về thành phần mẻ liệu thuốc hàn bazơ trung bình 33 3.1 Nhỏm tạo khí 33 312 Nhóm tạo xỉ 33 3. Nhóm chất khử, hợp kim hóa vả biển tỉnh kim loại mỗi hàn 33 3.4 Nhom ồn định hồ quang 34 3.

Nhóm chất tạo hình 34 3.6 Nhóm chất dinh kết 34 3.2 Ảnh hưởng của huỳnh thạch đến hảm lượng hiđrô trong kim 34 loại mối hản với các nền tạo xỉ. Các yếu tổ ảnh hưởng đến hảm lượng của hiđrồ trong kim loại 34 32. Ảnh hưởng của huỳnh thạch 35 GV hướng dan: TS. Va Huy Lân Học viên: Đào Văn Phong LUẬN VĂN TOT NGHIEP Chuong4 TOÁN SƠ BỘ THÀNH PHẢN MẺ LIỆU THUÔCHÀN 36 BAZƠ TRUNG BÌNH 41 Giới thiệu sơ lược về xỉ hàn và lựa chọn nền tạo xỉ hàn 36 41.1 Khai niém xi han 36 41.2 Dac tính cơ bản của xỉ han 36 4.

Tinh axit( bazo) ctia xi han 36 4. Hoạt tính hóa học của xỉ hàn 37 4. Một số đặc tình khác của xỉ hàn 40 4. Sức căng bề mặt phân pha kửm loại - xi hàn 40 4.

Dộ thẩm thâu khí của xi hàn 40 4.4 Phân loại xỉ hàn 40 4. Phân theo tính axit hay bazơ' 40 4. Phân loại theo độ hoạt tính 4I 4. Phân loại theo sự thay đổi độ nhớt 4I a Cơ sở lựa chọn nền tạo xỉ cho mẻ liệu thuốc hàn bazơ trung 4] bình 42.

Yêu cầu cơ bản của nên tạo xỉ 4I 4.2 Một số nên tạo xỉ thụng dụng 4I 4.3 Chọn nên tao xỉ cho thuốc hàn bazơ trung bình 42 43 Lựa chọn nguyên liệu cho mẻ liệu thuốc han 42 43.1 Sơ lược vẻ nguồn nguyên liêu khoảng chất trong nước 42 43.2 Lựa chọn sơ bộ thành phân mẻ liệu thuốc hàn bazơ trung bình 44 44 Tinh toán thành phần mẻ liệu thuốc hàn 45 444/1. Giới thiêu thành phân hoá học vả cơ tính của thép làm day han H- 45 08A. GV hướng dan: TS. Va Huy Lân Học viên: Đào Văn Phong LUẬN VĂN TOT NGHIEP LỜI CAM ĐOAN Tôi là Đào văn Phong, học viên lớp Cao học Công nghệ hàn Khoá 2011B, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội.

Trong thời gian học tập nghiên cứu, được sự giúp đỡ của các thây cô giảo, công ty Que hàn điện Việt Đức và đặc biệt là sự giúp đỡ của thây TS. VŨ HUY LÂN tôi đã tham gia đẻ tải Khoa học và Công nghệ Trọng điểm cấp nhà nước mã số KC.04/11-15 do TS Vũ Huy Lân làm chủ nhiệm đẻ tài vả hoản thành luận văn với đề tài: “Tổng quan nghiên cửu về làm lượng của hiđô trong kim loại mỗi hàn khi chế tạo thuốc hàn thiêu kết trơng đương với loại ƒ7a(p)4 theo aws a5. Tôi xin cam đoan đây là công trinh nghiên cửu của cá nhân tôi dưới sự hướng dan ctia TS. VU HUY LAN va chi tham khảo các tải liệu đ được liệt kê, ngoại trừ các số liệu, các bảng biểu, đỏ thị, công thức.

đó được trích dân trong tải liệu tham khảo, nội dung công bố còn lại trong luận văn là của chính tác giả đưa ra. Nều sai, tác giả xin hoản toan chu trách nhiệm. Hà Nội, ngày 25 tháng 9 năm 2013 Học viên ĐÀO VĂN PHONG GV hướng dân: TS. Vũ Huy Lân Học viên: Đào Văn Phong LUẬN VĂN TOT NGHIEP DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CÁC CUM TU VIET TÁT SỬ DỤNG TRONG LUẬN VĂN Kỷ hiệu Đơn vị ý nghĩa Ay - Hiđrô Pa, Mpa Áp suất hơi của hyđrô phân tử trong pha khi KH,,m - Hing sé can bing ctia hén hop hydré phan tir va nguyén ti.

m [e] Khôi lượng, Tea "6 Nhiệt độ nóng chảy của xỉ Fie totes °C Nhiệt độ nóng chảy của kim loạt Hoat tinh hóa hoc a - Hoạt tính hóa học của của ôxit axit Ap - Hoạt tính hoá học của öxit bazơ. Ne - Độ nhớt của kim loại nóng chảy. Thụ = Độ nhớt của xỉ R - Hệ số tương quan của mô hình [IR] - Hệ số tương quan cho phép GV hướng dân: TS. Vũ Huy Lân Học viên: Đào Văn Phong LUẬN VĂN TOT NGHIEP LỜI CAM ĐOAN Tôi là Đào văn Phong, học viên lớp Cao học Công nghệ hàn Khoá 2011B, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội.

Trong thời gian học tập nghiên cứu, được sự giúp đỡ của các thây cô giảo, công ty Que hàn điện Việt Đức và đặc biệt là sự giúp đỡ của thây TS. VŨ HUY LÂN tôi đã tham gia đẻ tải Khoa học và Công nghệ Trọng điểm cấp nhà nước mã số KC.04/11-15 do TS Vũ Huy Lân làm chủ nhiệm đẻ tài vả hoản thành luận văn với đề tài: “Tổng quan nghiên cửu về làm lượng của hiđô trong kim loại mỗi hàn khi chế tạo thuốc hàn thiêu kết trơng đương với loại ƒ7a(p)4 theo aws a5. Tôi xin cam đoan đây là công trinh nghiên cửu của cá nhân tôi dưới sự hướng dan ctia TS. VU HUY LAN va chi tham khảo các tải liệu đ được liệt kê, ngoại trừ các số liệu, các bảng biểu, đỏ thị, công thức.

đó được trích dân trong tải liệu tham khảo, nội dung công bố còn lại trong luận văn là của chính tác giả đưa ra. Nều sai, tác giả xin hoản toan chu trách nhiệm. Hà Nội, ngày 25 tháng 9 năm 2013 Học viên ĐÀO VĂN PHONG GV hướng dân: TS. Vũ Huy Lân Học viên: Đào Văn Phong LUẬN VĂN TOT NGHIEP 67 __ | Mẫu thử hiđrô ngam trong glixerin 74 6 _| Ham lượng hiểrô trong mỗi han phụ thuộc vào hàm lượng 3 : huynh thach CaF) trong thành phần thuốc hàn Hàm lượng hiđrô trong môi bàn phụ thuộc vào nhiệt độ sây 69 aes 76 thiêu kết Hàm lượng hiđrô trong môi hàn phụ thuộc vào thời gian sảy 610 sd 76 thiêu kết GV hướng dan: TS.

Va Huy Lân Học viên: Đào Văn Phong LUẬN VĂN TOT NGHIEP 5. Trộn khô 59 5 Trén wit 59 52.7 Sấy thuốc hản (sây sơ bộ, thiêu kết) 59 5.8 Sảng tuyển hạt, kiềm tra kích thích thước hạt, độ âm.9 Bao gói, kiểm tra thành phầm và nhập kho. 60 Chuong6 XAY DUNG KE HOACH THUC NGHIEM, TIEN HANH 61 THI NGHIEM VA XU LY SO LIEU 61 Lựa chọn mô hình và lập trình 61 61.1 Lựa chọn mô hình vả các biên đâu vào, hảm mục tiêu 61 6.2 Xay dựng kẻ hoạch thực nghiệm va phương pháp giải Ø4 6. Loại kế hoạch thực nghiệm 6$ 6.2 dung kế hoạch thực nghiệm cho trường hợp 65 nghiên cứu 6.3 Lập trình phản mẻm xác định các hệ số của phương trình hỏi quy đố 6.

Phuong pháp xác định hệ số của mô hình 66 6. Phần mềm lập trình xác định hệ số của mô hình 70 6.2 Xây dựng kế hoạch thực nghiệm và tiến hành thí nghiệm 70 62.1 Môtä phương pháp thi nghiệm 70 6. Tiên hành thi nghiệm và kết qua 74 63 Xử lý kết quả thực nghiệm 75 63.1 Kết quà xử lý số liệu 75 63. Biểu diễn các đường đặc tính và các kết luân khoa học 75 633 Xác định giả trị các biến đầu vào dam bao ham lượng hiđrö yêu 75 câu KET LUẬN VÀ KIÊN NGHỊ 80 GV hướng dân: TS.

Vũ Huy Lân Học viên: Đào Văn Phong LUẬN VĂN TOT NGHIEP DANH MỤC HÌNH VẼ, ĐỎ THỊ Hình số “Tên hình Trang 1] | Hàn dưới lớp thuốc bảo vệ 13 12 Hinh dang bé phan cơ câu hàn của máy hàn tự động dưới lớp 14 thuốc 13 _ | Hàn dâm chữi băng phương pháp hàn tự động dưới lớp thuốc |1. | Phân bổ của hidrö trong thép 18 1.5 | Các trường hợp nút km loại mỗi han 19 2.1 | Mức độ phân ly của hidrô phân tử phụ thuộc vào nhiệt độ 25 bD Độ hỏa tan của hiđrö trong sắt phụ thuộc vào nhiệt độ khi áp g8 suất hơi của nó trong pha khi < 1kg/em” +34 — | Anh hưởng của nhiệt độ, áp suất hơi của hidrô trong phakhí | „„ đến đô hòa tan của nó trong sắt lỗng. +4 | Ham lượng hidrỏ trong kim loại môi hản phụ thuộc vào ham ng lượng của nó trong thuốc hản 2. | Sựphụ thuộc của độ nhớt xỉ hản vào nhiệt độ 39 6.1 | Sơ đồ thuật toản tính các hệ số phương trình hồi quy 69 62 | Hinhảnh cânsai số 70 63 _ | Hinh đạng và kich thước mẫu hàn thi nghiệm.

| Hinh ảnh mẫu thử hiđrô trong máy điều nhiệt 72 65 _ | Hinh ảnh máy điều nhiệt 72 66 _ | Ảnh thínghiệm đo hiđrô theo phương pháp glixerin 73 GV hướng dân: TS. Vũ Huy Lân Học viên: Đào Văn Phong LUẬN VĂN TOT NGHIEP 5. Trộn khô 59 5 Trén wit 59 52.7 Sấy thuốc hản (sây sơ bộ, thiêu kết) 59 5.8 Sảng tuyển hạt, kiềm tra kích thích thước hạt, độ âm.9 Bao gói, kiểm tra thành phầm và nhập kho. 60 Chuong6 XAY DUNG KE HOACH THUC NGHIEM, TIEN HANH 61 THI NGHIEM VA XU LY SO LIEU 61 Lựa chọn mô hình và lập trình 61 61.1 Lựa chọn mô hình vả các biên đâu vào, hảm mục tiêu 61 6.