1. Trang Chủ
  2. Báo cáo khoa học
  3. Báo cáo: Nghiên cứu chế tạo thuốc hàn tự động bằng vật liệu trong nước để hàn kết cấu thép thay thế thuốc hàn nhập ngoại

Báo cáo: Nghiên cứu chế tạo thuốc hàn tự động bằng vật liệu trong nước để hàn kết cấu thép thay thế thuốc hàn nhập ngoại

Với mong muốn đóng góp được một số kinh nghiệm về việc sử dụng vật liệu trong nước làm ra loại thuốc hàn tự động để hàn các kết cấu thép và qua đấy đánh giá được khả năng chế tạo tại nước ta đề tài Nghiên cứu chế tạo thuốc hàn tự động bằng vật liệu trong nước đề hàn kết cấu thép thay thế thuốc hàn nhập ngoại tập trung nghiên cứu các nội dung Bé C«ng th−¬ng Tæng C«ng ty M¸y ®éng lùc vµ m¸y n«ng nghiÖp ViÖn C«ng nghÖ B¸o c¸o tæng kÕt ®Ò tµi KH-CN M∙ sè: 242.07RD/H§-KHCN Tªn ®Ò tµi: nghiªn cøu chÕ

Thể loại Tài liệu miễn phí Báo cáo khoa học

Số trang 66

Ngày tạo 8/30/2018 1:09:12 AM +00:00

Loại tệp PDF

Kích thước 4.53 M

Tên tệp

Tải Báo cáo: Nghiên cứu chế tạo thuốc hàn tự động bằng... (.pdf)

Xem mẫu

  1. Bé C«ng th−¬ng Tæng C«ng ty M¸y ®éng lùc vµ m¸y n«ng nghiÖp ViÖn C«ng nghÖ B¸o c¸o tæng kÕt ®Ò tµi KH-CN M∙ sè: 242.07RD/H§-KHCN Tªn ®Ò tµi: nghiªn cøu chÕ t¹o thuèc hµn tù ®éng b»ng vËt liÖu trong n−íc ®Ó hµn kÕt cÊu thÐp thay thÕ thuèc hµn nhËp ngo¹i C¬ quan chñ qu¶n: Bé C«ng th−¬ng C¬ quan chñ tr×: ViÖn C«ng nghÖ Chñ nhiÖm ®Ò tµi: KS. NguyÔn v¨n thèng 6796 12/4/2008 Hµ Néi, 3 - 2008
  2. Bé C«ng th−¬ng Tæng C«ng ty M¸y ®éng lùc vµ m¸y n«ng nghiÖp ViÖn C«ng nghÖ B¸o c¸o tæng kÕt ®Ò tµi KH-CN M∙ sè: 242.07RD/H§-KHCN Tªn ®Ò tµi: nghiªn cøu chÕ t¹o thuèc hµn tù ®éng b»ng vËt liÖu trong n−íc ®Ó hµn kÕt cÊu thÐp thay thÕ thuèc hµn nhËp ngo¹i C¬ quan chñ tr× Chñ nhiÖm ®Ò tµi ViÖn C«ng nghÖ K S. NguyÔn V¨n Thèng Hµ Néi, 3 - 2008 1
  3. Môc lôc Lêi më ®Çu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 PhÇn I. Kh¸i qu¸t vÒ thuèc hµn cho m¸y hµn tù ®éng . . . . . . 3 I. ViÖc b¶o vÖ mèi hµn trong hµn nãng ch¶y. . . . . . . . . 3 1. ¶nh h−ëng cña kh«ng khÝ ®Õn mèi hµn. . . . . . . . . 3 2. C«ng viÖc b¶o vÖ mèi hµn. . . . . . . . . . . . . . . . 4 3. C¸c ph−¬ng ph¸p b¶o vÖ mèi hµn. . . . . . . . . . . . 4 4. B¶o vÖ mèi hµn khái sù th©m nhËp cña «-xy. . . . . . 5 5. B¶o vÖ mèi hµn khái sù th©m nhËp cña hi®r«. . . . . . 7 6. Vai trß cña xØ hµn. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 7. Yªu cÇu hîp kim hãa mèi hµn. . . . . . . . . . . . . 11 II. Thuèc hµn cho m¸y hµn tù ®éng. . . . . . . . . . . . . . 1 1 1. Ho¹t ®éng cña m¸y hµn tù ®éng. . . . . . . . . . . . 11 2. T¸c ®éng cña thuèc hµn ë m¸y hµn tù ®éng. . . . . . 13 3. C¸c lo¹i thuèc hµn tù ®éng. . . . . . . . . . . . . . . 14 III. Thuèc hµn tù ®éng d¹ng gèm. . . . . . . . . . . . . . . 15 1. C¸c nhãm thuèc hµn tù ®éng d¹ng gèm. . . . . . . . . 15 2. VËt liÖu lµm thuèc hµn d¹ng gèm. . . . . . . . . . . . 16 PhÇn II. Nghiªn cøu chÕ t¹o thuèc hµn tù ®éng d¹ng gèm. . . . 18 I. Lùa chän lo¹i thuèc hµn. . . . . . . . . . . . . . . . . 18 II. Lùa chän c¸c thµnh phÇn trong thuèc hµn. . . . . . . . 18 III. Quy tr×nh chÕ t¹o thuèc hµn d¹ng gèm . . . . . . . . . 22 IV. D©y chuyÒn thiÕt bÞ. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 V. S¶n xuÊt thö nghiÖm thuèc hµn. . . . . . . . . . . . . . 25 VI. C«ng thøc pha trén nguyªn liÖu . . . . . . . . . . . . . 26 PhÇn III. KÕt luËn. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 I. §Æc tÝnh kÜ thuËt cña thuèc hµn chÕ t¹o. . . . . . . . . . 27 II. So s¸nh víi thuèc hµn nhËp ngo¹i. . . . . . . . . . . . . 27 III. H−íng dÉn sö dông thuèc hµn chÕ t¹o . . . . . . . . . . 28 IV. Kh¶ n¨ng chÕ t¹o trong n−íc . . . . . . . . . . . . . . . 28 PhÇn IV Phô lôc . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31 Tµi liÖu tham kh¶o. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55 2
  4. Lêi më ®Çu Trong sù ph¸t triÓn chung cña nghµnh c«ng nghiÖp, nghÒ hµn ®ãng mét vai trß quan träng. RÊt nhiÒu thiÕt bÞ hµn hiÖn ®¹i, víi kü thuËt míi ®−îc du nhËp vµo n−íc ta. Trong c¸c thiÕt bÞ hµn c«ng nghÖ míi nµy cã thiÕt bÞ hµn hå quang ngÇm, ®©y lµ lo¹i thiÕt bÞ hµn ®Çu tiªn ë n−íc ta ho¹t ®éng ë chÕ ®é tù ®éng, v× vËy th−êng ®−îc gäi lµ m¸y hµn tù ®éng. ThiÕt bÞ hµn tù ®éng cã nhiÒu −u ®iÓm nh−: hµn ®−îc dßng hµn lín, vËt hµn dµy,tèc ®é hµn nhanh, mèi hµn ®Òu, ®é ngÊu s©u, hµn vËt hµn dµy mµ kh«ng cÇn v¸t mÐp,nªn tiÕt kiÖm ®−îc vËt liÖu, c«ng søc, thêi gian, ngoµi ra do hµn tù ®éng nªn ng−êi thî tr¸nh ®−îc c¸c t¸c h¹i cña hå quang…. ThiÕt bÞ hµn tù ®éng cã mét xe con, trªn ®Êy cã ®Çu hµn cïng cuén d©y hµn vµ hép chøa thuèc hµn. Xe con ®−a ®Çu hµn ch¹y däc theo mÐp hµn, hép chøa thuèc hµn ë ®»ng tr−íc r¾c thuèc hµn s½n lªn mÐp s¾p hµn, hå quang xuÊt hiÖn ë phÝa d−íi líp thuèc hµn nµy, ¸nh s¸ng cña nã kh«ng lät ®−îc ra ngoµi, v× thÕ cã tªn lµ hµn hå quang ngÇm. ThiÕt bÞ hµn tù ®éng ®· ®−îc mét sè c¬ së s¶n xuÊt ë n−íc ta b−íc ®Çu nghiªn cøu chÕ t¹o. Thuèc hµn cho thiÕt bÞ hµn tù ®éng cho ®Õn nay vÉn ph¶i nhËp tõ n−íc ngoµi. ThiÕt bÞ hµn tù ®éng rÊt phï hîp víi xu thÕ chung lµ tù ®éng hãa c¸c thiÕt bÞ s¶n xuÊt. Ngµy nay ë n−íc ta thiÕt bÞ hµn tù ®éng ngµy cµng ph¸t triÓn, ®−îc sö dông réng r·i trong c¸c ngµnh s¶n xuÊt, lµm c¸c cÊu kiÖn thÐp nh− dÇm cÇu thÐp, khung nhµ tiÒn chÕ, ®ãng tµu…. V× vËy nhu cÇu vÒ thuèc hµn tù ®éng ngµy cµng t¨ng. Tr−íc ®©y ®· cã mét sè c¬ së nghiªn cøu b−íc ®Çu vÒ thuèc hµn tù ®éng, nh−ng lµ phôc vô viÖc hµn ®¾p, t¹o nªn mét líp kim lo¹i cøng trªn bÒ mÆt, vµ còng ch−a cã øng dông réng r·i. Trong hµn c¸c kÕt cÊu thÐp th× mèi hµn ph¶i dÎo, dai, chÞu ®−îc c¸c rung ®éng. Nhãm thùc hiÖn ®Ò tµi “ Nghiªn cøu chÕ t¹o thuèc hµn tù ®éng b»ng vËt liÖu trong n−íc ®Ó hµn kÕt cÊu thÐp thay thÕ thuèc hµn nhËp ngo¹i “ mong muèn ®ãng gãp ®−îc mét sè kinh nghiÖm vÒ viÖc sö dông vËt liÖu trong n−íc lµm ra lo¹i thuèc hµn tù ®éng ®Ó hµn c¸c kÕt cÊu thÐp, vµ qua ®Êy ®¸nh gi¸ ®−îc kh¶ n¨ng chÕ t¹o t¹i n−íc ta. 3
  5. PhÇn I. Kh¸i qu¸t vÒ thuèc hµn cho m¸y hµn tù ®éng I. ViÖc b¶o vÖ mèi hµn trong hµn nãng ch¶y 1. ¶nh h−ëng cña kh«ng khÝ ®Õn mèi hµn. Chóng ta sèng vµ lµm viÖc trong bÇu khÝ quyÓn cña tr¸i ®Êt. Kh«ng khÝ cho ta «xy ®Ó thë, «xy cßn cho ta ngän löa ®Ó s−ëi Êm vµ nÊu ¨n. Nh−ng hai thµnh phÇn chÝnh cña kh«ng khÝ lµ «xy vµ ni-t¬ ®Òu cã h¹i cho mèi hµn. HÇu hÕt c¸c kim lo¹i ta th−êng hµn ®Òu rÊt dÔ bÞ «xy ho¸, nhiÖt ®é cµng cao tèc ®é «xy ho¸ cµng nhanh, mµ nhiÖt ®é hµn l¹i rÊt cao, nªn nÕu bÓ hµn tiÕp xóc ®−îc víi «xy th× toµn bé sÏ bÞ biÕn thµnh «xit kim lo¹i. «xy cßn cã kh¶ n¨ng hoµ tan vµo kim lo¹i, sau nµy t¹o thµnh dung dÞch r¾n víi kim lo¹i ®Êy. C¶ hai d¹ng nµy ®Òu cã t¸c dông xÊu ®Õn c¬ tÝnh cña mèi hµn, nh− lµm gi¶m ®é dÎo, ®é bÒn, ®é dai va ®Ëp ( h×nh 1 ). Cßn ni-t¬ cã ®Æc tÝnh lµ dÔ dµng hoµ tan vµo kim lo¹i láng cña bÓ hµn, nhiÖt ®é cµng cao, møc ®é hoµ tan cµng nhiÒu. Khi bÓ hµn nguéi ®i, kh¶ n¨ng hoµ tan gi¶m, ni-t¬ bÞ ®Èy dÇn ra thµnh c¸c bät khÝ, bät khÝ tõ tõ næi lªn trªn ®Ó tho¸t vµo kh«ng khÝ. Nh−ng kh¶ n¨ng hßa tan ni-t¬ l¹i gi¶m víi møc ®ét biÕn ë nhiÖt ®é kim lo¹i chuÈn bÞ kÕt tinh ( h×nh 2 ), lµm xuÊt hÞªn mét l−îng bät khÝ rÊt lín, c¸c bät khÝ nµy kh«ng cßn ®ñ thêi gian tho¸t vµo kh«ng khÝ tr−íc khi kim lo¹i láng ®«ng ®Æc, nªn møc ®é rç khÝ lµ lín, lµm gi¶m chÊt l−îng mèi hµn. Trong tr¹ng th¸i r¾n mét phÇn nhá ni-t¬ vÉn cã thÓ hßa tan trong kim lo¹i, lóc nµy nã cã t¸c dông lµm t¨ng ®é bÒn cña kim lo¹i, nh−ng l¹i lµm gi¶m ®é dÎo ( h×nh 3 ). V× vËy trong tÊt c¶ c¸c ph−¬ng ph¸p hµn nãng ch¶y ®Òu ph¶i cã biÖn ph¸p c¸ch li kh«ng khÝ khái vïng hµn ®Ó b¶o vÖ mèi hµn. 2. C«ng viÖc b¶o vÖ mèi hµn. ViÖc c¸ch li kh«ng khÝ khái vïng hµn kh«ng ph¶i lµ mét c«ng viÖc qu¸ khã. Ta cã thÓ dïng mét chÊt khÝ kh«ng cã h¹i cho bÓ hµn liªn tôc thæi lªn vïng hµn ®Èy kh«ng khÝ ra ngoµi, hoÆc dïng thuèc hµn bäc lªn ®iÖn cùc hµn hay r¾c lªn vïng hµn ®Ó t¹o khÝ vµ xØ bao phñ bÒ mÆt bÓ hµn ®Ó b¶o vÖ. Trong thùc tÕ c«ng viÖc b¶o vÖ mèi hµn kh«ng chØ lµ c¸ch li kh«ng khÝ khái vïng hµn, mµ vÊn ®Ò cßn phøc t¹p h¬n nhiÒu. KhÝ hi®r« ( H2 ) còng lµ mét chÊt khÝ cã h¹i cho mèi hµn, nã lµm gi¶m ®é bÒn c¬ häc cña mèi hµn, lµm xuÊt hiÖn c¸c khuyÕt tËt d¹ng rç bäng, c¸c vÕt nøt nãng vµ nøt tÕ vi trong mèi hµn, c¸c vÕt nøt l¹nh ë vïng l©n cËn mèi hµn. Hi®r« ®i vµo mèi hµn tõ m«i tr−êng bao bäc xung quanh, tõ c¸c c¸u bÈn ë mÐp hµn vµ tõ kim lo¹i cña vËt hµn, v× trong thÐp lu«n cã mét l−îng nhá hi®r« ®−îc hoµ tan. Ngay chÝnh nh÷ng chÊt ®−îc dïng ®Ó b¶o vÖ mèi hµn còng cã thÓ l¹i lµ mét nguån ®−a «xy, hi®r« vµo vïng hµn. ThÝ dô khÝ CO2 dïng b¶o vÖ mèi hµn trong hµn MAG hoÆc ®−îc t¹o ra do sù ph©n hñy c¸c chÊt cã gèc c¸cbon¸t trong thuèc hµn cã thÓ sÏ «xy hãa mèi hµn theo ph¶n øng: Fe + CO2 = CO + FeO . ( 1 – 1) 4
  6. H¬i n−íc trong thuèc hµn d−íi d¹ng ®é Èm còng cã t¸c dông t−¬ng tù ( h×nh 4 ): Fe + H2O = H2 + FeO. (1–2) Do ®ã viÖc b¶o vÖ mèi hµn l¹i cã thªm c«ng viÖc míi lµ ng¨n chÆn sù th©m nhËp cña khÝ hi®r« vµo bÓ hµn vµ khö «xy ngay trong bÓ hµn. V× vËy ng−êi ta l¹i ph¶i sö dông thªm mét vµi chÊt kh¸c ®Ó kh¾c phôc khiÕm khuyÕt cña chÊt ®· ®−îc chän tr−íc lµm nhiÖm vô b¶o vÖ, chÊt thªm nµy l¹i còng cã thÓ t¹o ra mét khiÕm khuyÕt nhá h¬n, th× l¹i ph¶i bæ sung thªm mét chÊt n÷a gi¶i quyÕt khiÕm khuyÕt ®Êy. Do ®ã thµnh phÇn c¸c chÊt t¹o nªn thuèc b¶o vÖ lµ t−¬ng ®èi nhiÒu, ¶nh h−ëng t−¬ng t¸c c¸c thµnh phÇn hãa häc víi nhau rÊt phøc t¹p, ®ßi hái sù nghiªn cøu c¶ vÒ lÝ thuyÕt vµ thùc hµnh thËt s©u s¾c. 3. C¸c ph−¬ng ph¸p b¶o vÖ mèi hµn. C¸c ph−¬ng ph¸p hµn nãng ch¶y kh¸c nhau cã biÖn ph¸p kh¸c nhau ®Ó b¶o vÖ mèi hµn. Trong hµn que ng−êi ta sö dông líp thuèc hµn bäc trªn ®iÖn cùc hµn, trong hµn tù ®éng th× thuèc hµn ë d¹ng h¹t nhá ®−îc r¾c lªn vïng hµn lµm nhiÖm vô nµy. Thuèc hµn cã nhiÒu nhãm thµnh phÇn kh¸c nhau, chøc n¨ng kh¸c nhau, mçi nhãm cã c¸ch b¶o vÖ riªng cña m×nh: cã nhãm lµ ®Ó cho hå quang ®èt ch¸y t¹o ra luång khÝ mµ thµnh phÇn chÝnh lµ CO2 thæi lªn vïng hµn ®Èy kh«ng khÝ ra ngoµi, cã nhãm lµ ®Ó hå quang lµm cho nãng ch¶y t¹o nªn líp xØ láng nhÑ bao phñ bÒ mÆ bÓ hµn t¹o nªn líp ng¨n c¸ch víi kh«ng khÝ, ®ång thêi t¹o ra c¸c ph¶n øng khö «xy víi kim lo¹i bÓ hµn ®−a c¸c t¹p chÊt chuyÓn vµo xØ hµn, cã thµnh phÇn khi bÞ nãng ch¶y th× ®i vµo bÓ hµn t×m gÆp c¸c «xit s¾t ®Ó thùc hiÖn c¸c ph¶n øng khö «xy.... Trong c¸c ph−¬ng ph¸p hµn trong m«i tr−êng cã khÝ b¶o vÖ ( MIG, MAG ), th× khÝ b¶o vÖ lµm nhiÖm vô ®Èy kh«ng khÝ ra ngoµi, cßn viÖc t¹o ra ph¶n øng khö «xy th× ph¶i kÕt hîp víi d©y hµn. D©y hµn ë ®©y, trong khi s¶n xuÊt ®−îc pha trén thªm kim lo¹i cã ¸i lùc víi «xy m¹nh h¬n s¾t nh− Mn, Si. Khi d©y hµn nãng ch¶y, thµnh phÇn Mn vµ Si sÏ lµm nhiÖm vô khö «xy cña bÓ hµn. 4. B¶o vÖ mèi hµn khái sù th©m nhËp cña «xy. Ngoµi m«i tr−êng kh«ng khÝ, «xy cã thÓ th©m nhËp vµo mèi hµn tõ c¸c chÊt c¸u bÈn, han gØ cña mÐp hµn, tõ h¬i n−íc cña thuèc hµn d−íi d¹ng ®é Èm, tõ ngay chÝnh c¸c «xit s¾t cã trong c¸c thµnh phÇn lµm ra thuèc hµn vµ c¶ do c¸c chÊt ®−îc ®−a vµo ®Ó khö «xy cña bÓ hµn. C¸c thµnh phÇn cña gØ s¾t ë nhiÖt ®é hµn sÏ tham gia vµo ph¶n øng hãa häc víi chÝnh kim lo¹i láng: Fe2O3 + Fe = 3FeO (1–3) Fe3O4 + Fe = 4FeO (1–4) C¸c «xit s¾t nãng ch¶y ®−îc ph©n bæ c¶ vµo kim lo¹i láng vµ xØ theo ®Þnh luËt ph©n phèi: ( FeO ) L= (1–5) [ FeO ] 5
  7. σc,σk (MPa) ak,δ5 (%) 6 120 5 100 4 80 3 60 σk σc 2 40 δ5 ak 1 20 0 0,05 0,10 0,15 0,20 0,25% O2 H×nh 1. ¶nh h−ëng cña ¤xy ®èi víi c¸c tÝnh chÊt c¬ häc cña mèi hµn. 0,07 0,1MPa PN 0,06 2 ChÊt láng 0,05 §é hßa tan cña nit¬, % 0,04 0,03 γFe 0,02 0,01 δFe αFe 0 o 500 1000 1500 C H×nh 2. ¶nh h−ëng cña nhiÖt ®é ®èi víi sù hßa tan cña nit¬ trong s¾t. 6
  8. MPa % σk 6 30 σc 5 25 §é hßa tan cña nit¬, % 4 20 §é d·n dµi δ5 3 15 2 10 1 5 δ5 0 0 0 0,05 0,10 0,15 0,20 0,25 Nit¬ trong mèi hµn, % H×nh 3. ¶nh h−ëng cña nit¬ ®èi víi c¸c tÝnh chÊt c¬ häc cña kim lo¹i mèi hµn. [H], cm3/100g 12 8 4 0 0 0,2 0,4 0,6 0,8 §é Èm % H×nh 4. ¶nh h−ëng cña ®é Èm ®èi víi l−îng hy®r« trong kim lo¹i mèi hµn. 7
  9. ( FeO ): l−îng «xit s¾t hßa tan trong xØ, tÝnh theo %. [ FeO ]: l−îng «xit s¾t hßa tan trong kim lo¹i láng, tÝnh theo %. L : h»ng sè ph©n phèi. H»ng sè ph©n phèi nµy phô thuéc vµo tÝnh chÊt cña xØ. Nh− vËy ta cã thÓ nhËn thÊy: nÕu l−îng «xit s¾t trong xØ nhiÒu, th× l−îng «xit s¾t trong kim lo¹i mèi hµn còng sÏ nhiÒu, nÕu ta kh«ng cã biÖn ph¸p khö «xy phï hîp trong bÓ hµn. 5. B¶o vÖ mèi hµn khái sù th©m nhËp cña hi®r«. Hi®r« cã thÓ ®i vµo vïng hµn tõ m«i tr−êng bao bäc xung quanh, c¸c chÊt bÈn b¸m trªn vËt hµn, thuèc hµn vµ c¶ tõ kim lo¹i cña vËt hµn. §Ó chèng sù th©m nhËp cña hi®r« th× viÖc ®Çu tiªn lµ lµm s¹ch vËt hµn khái c¸c chÊt b¸m bÈn, dÇu mì, sù Èm −ít. Hi®r« cßn cã trong c¸c chÊt lµm ra thuèc hµn nh− fer« kim lo¹i, c¸c chÊt kho¸ng, v× vËy khi lùa chän nguyªn liÖu ph¶i tÝnh ®Õn c¸c nguyªn liÖu chøa Ýt hi®r«. L−îng hi®r« trong c¸c thµnh phÇn lµm ra thuèc hµn cµng nhiÒu th× l−îng hi®r« trong mèi hµn cµng lín, h×nh 4 cho ta hiÓu râ ¶nh h−ëng nµy h¬n. §é Èm cña thuèc hµn còng lµ nguån ®−a hi®r« vµo mèi hµn. H¬i n−íc bÞ ph©n li nhiÖt trong cét hå quang. Sù t−¬ng t¸c cña h¬i n−íc víi s¾t, fer« hîp kim vµ mét sè hîp chÊt cña xØ láng t¹o thµnh hi®r« tù do hoÆc hi®r«xin. Sù t−¬ng t¸c nµy ®−îc m«t¶ b»ng c¸c ph¶n øng hãa häc sau: Me + H2O MeO + H2 (1–6) 2FeO + H2O Fe2O3 + H2 (1–7) Me + 2H2O MeO + OH + H (1–8) CO + H2O CO2 + H2 (1–9) Do ¶nh h−ëng nhiÖt ®é cao cña cét hå quang ph©n tö hi®r« bÞ ph©n li vµ mét phÇn bÞ ion hãa. Theo tÝnh to¸n cña I.I. Frumin vµ chøng minh b»ng thùc nghiÖm cña V.I. Lakomsky th× hi®r« hßa tan trong kim lo¹i cao nhÊt ë nhiÖt ®é 2400 – 2450 0C. Trong khi hµn c¸c giät kim lo¹i ®iÖn cùc còng ®−îc nung nãng ®Õn nhiÖt ®é ®Êy. Møc ®é hßa tan cña hi®r« trong kim lo¹i láng gi¶m dÇn khi nhiÖt ®é h¹ ®i, hi®r« bÞ ®Èy ra ë d¹ng bät khÝ, bät khÝ næi dÇn lªn tho¸t khái kim lo¹i láng, xuyªn qua xØ tho¸t ra ngoµi. XØ cã tÝnh thÊm khÝ tèt lóc nµy t¹o ®iÒu kiÖn cho khÝ tho¸t nhanh. ë nhiÖt ®é kÕt tinh kh¶ n¨ng hßa tan cña hi®r« gi¶m mét c¸ch ®ét biÕn ( h×nh 5 ) lµm xuÊt hiÖn mét l−îng bät khÝ lín, lóc nµy c¸c bät khÝ kh«ng cßn ®ñ thêi gian tho¸t ra ngoµi tr−íc khi kim lo¹i láng ®«ng ®Æc, g©y nªn hiÖn t−îng rç bäng trong mèi hµn. [1] Trong kÜ thuËt hµn ng−êi ta ¸p dông c¸c biÖn ph¸p sau ®Ó lµm gi¶m l−îng hi®r« trong mèi hµn: - Lµm lo·ng c¸c chÊt khÝ ë vïng hå quang b»ng c¸ch lµm ph©n hñy c¸c chÊt h÷u c¬, muèi hoÆc c¸c chÊt cã gèc cacbon¸t trong thuèc hµn, tøc lµ lµm gi¶m ¸p lùc khÝ hi®r« lªn kim lo¹i láng. 8
  10. [H], cm /100g PH 0,1MPa 2 40 Láng 30 20 γFe δFe 10 αFe 0 o 2600 T, C 600 1000 1400 1800 2200 H×nh 5. ¶nh h−ëng cña nhiÖt ®é ®èi víi ®é hßa tan cña hy®r« trong s¾t. [N, O] 0,10 [O] 0,06 [N] 0,02 1,0 b 0,6 0,2 H×nh 6. ¶nh h−ëng cña tÝnh baz¬ cña xØ rutyn ®èi víi l−îng «xy vµ nit¬ trong kim lo¹i mèi hµn. 9
  11. k,J 200 160 120 80 b 1,0 0,2 0,6 H×nh 7. ¶nh h−ëng cña tÝnh baz¬ cña xØ ®èi víi ®é dai va ®Ëp cña mèi hµn víi que hµn rutyn. -3 x 10 12 10 8 ¸p lùc cña hy®r«, MPa 6 4 2 0 40 80 CaCO3 % 0 H×nh 8. Quan hÖ gi÷a ¸p lùc hy®r« trong vïng hå quang vµ l−îng CaCO3 trong thuèc hµn kªramic. 10
  12. - Gi¶m l−îng hi®r« trong c¸c chÊt lµm ra thuèc hµn b»ng c¸ch lùa chän c¸c chÊt kh«ng cã hoÆc chØ chøa Ýt hi®r«. - Liªn kÕt hi®r« thµnh c¸c chÊt kh«ng hßa tan trong thÐp láng vµ bÒn ë nhiÖt ®é hå quang. 6. Vai trß cña xØ hµn. XØ hµn cã vai trß rÊt quan träng trong c¸c ph−¬ng ph¸p hµn cã c¸ch b¶o vÖ lµ t¹o nªn líp xØ láng, nhÑ bao phñ trªn bÒ mÆt bÓ hµn. Líp xØ láng nµy t¹o nªn líp ng¨n c¸ch víi kh«ng khÝ cho bÓ hµn, t¨ng c−êng hiÖu qña c¸ch li kh«ng khÝ. Ngoµi ra xØ cßn cã t¸c dông khö «xy, c¸c chÊt phi kim, silic, phèt pho vµ l−u huúnh cña bÓ hµn. XØ hµn gåm c¸c chÊt phi kim nãng ch¶y nh− «xÝt, hal«gen, sunphÝt v.v... XØ gåm nhiÒu thµnh phÇn nh−: SiO2; TiO2; Al2O3; FeO; MnO; MgO; CaO; CaF2 .... TØ lÖ cña c¸c thµnh phÇn thay ®æi lµm cho xØ cã c¸c tÝnh chÊt kh¸c nhau, ¶nh h−ëng kh¸c nhau ®Õn kim lo¹i nãng ch¶y. Trong c¸c thµnh phÇn cña xØ cã c¸c «xit mang tÝnh axit nh−: SiO2; TiO2, c¸c «xit mang tÝnh baz¬ nh−: CaO; FeO; Na2O; K2O vµ c¶ c¸c «xit l−ìng tÝnh nh−: Ti2O3; Al2O3. XØ chøa tréi c¸c «xit axit gäi lµ xØ axit, xØ chøa tréi «xit baz¬ gäi lµ xØ baz¬. Bªn c¹nh ®Êy huúnh th¹ch ( cã thµnh phÇn chÝnh lµ CaF2 ) còng ¶nh h−ëng ®Õn tÝnh chÊt axit – baz¬ cña xØ. Trong hÖ xØ CaO – CaF2 – TiO2 th× CaF2 thÓ hiÖn tÝnh baz¬ khi l−îng TiO2 lín, cßn trong hÖ xØ CaO – CaF2 – SiO2 th× ¶nh h−ëng nµy kh«ng ®¸ng kÓ. Qua thùc nghiÖm ng−êi ta nhËn thÊy r»ng: tÝnh baz¬ cña xØ cã t¸c dông tèt ®Õn viÖc gi¶i phãng «xy khái bÓ hµn , gióp khö bít silic cña bÓ hµn vµ c¸c t¹p chÊt phi kim. L−u huúnh vµ phèt pho lµ hai thµnh phÇn cã h¹i trong thÐp, v× l−u huúnh lµm thÐp dÔ bÞ nøt ë tr¹ng th¸i nãng, cßn phèt pho lµm gi¶m ®é dÎo cña thÐp. XØ hµn cã t¸c dông h¹n chÕ sù th©m nhËp cña l−u huúnh tõ ®iÖn cùc hµn vµ thuèc hµn vµo kim lo¹i mèi hµn. Qua thùc nghiÖm ng−êi ta nhËn thÊy r»ng toµn bé l−u huúnh cã trong kim lo¹i vËt hµn ®−îc chuyÓn vµo mèi hµn, trong khi chØ mét nöa tõ ®iÖn cùc hµn vµ mét phÇn ba tõ thuèc hµn. §iÒu nµy chøng tá sù t−¬ng t¸c gi÷a kim lo¹i vËt hµn vµ kim lo¹i ®iÖn cùc hµn víi xØ hµn kh«ng gièng nhau vµ xØ cã vai trß trong viÖc khö l−u huúnh cña bÓ hµn. ViÖc t¸ch l−u huúnh khái FeS råi chuyÓn nã vµo xØ x¶y ra theo c¸c ph¶n øng sau: [ FeS ] + [ Mn ] = ( MnS ) + [ Fe ] ( 1 – 10 ) [ FeS ] + [ MnO ] = ( MnS ) + FeO ( 1 – 11 ) [ FeS ] + [ CaO ] = ( FeO ) + CaS ( 1 – 12 ) C¸c sunfit m¨nggan vµ sunfit canxi kh«ng hßa tan trong bÓ hµn nh− sunfit s¾t vµ chóng chuyÓn vµo xØ hµn. TÝnh baz¬ hay axit cña xØ kh«ng cã sù kh¸c nhau ®¸ng kÓ trong viÖc khö l−u huúnh. Phèt pho trong bÓ hµn ë d¹ng Fe2P , d−íi t¸c dông «xy hãa cña FeO trë thµnh P2O5 kh«ng hßa tan trong kim lo¹i nªn dÔ dµng chuyÓn vµo xØ 2Fe2P + 5FeO ( P2 O5 ) + [ Fe ] ( 1 – 13 ) ( NgoÆc ®¬n chØ c¸c thµnh phÇn hßa tan trong xØ, ngoÆc vu«ng lµ hßa tan trong kim lo¹i láng ). 11
  13. §©y lµ lo¹i ph¶n øng thuËn nghÞch, nªn qu¸ tr×nh cã thÓ xÈy ra theo chiÒu ng−îc l¹i. Trong xØ baz¬ P2 O5 kÕt hîp víi CaO t¹o thµnh 3CaO.P2 O5 nªn kh«ng cã chiÒu ng−îc l¹i, v× vËy viÖc khö phèt pho hiÖu qu¶ h¬n. Theo I. Kazamatzu ®é baz¬ cña xØ hµn ( B ) ®−îc tÝnh theo tØ lÖ % cña c¸c thµnh phÇn trong xØ theo tØ lÖ thøc: CaO + MgO + FeO + MnO + K2O + Na2O B= ( 1 – 14 ) SiO2 + 0,788 TiO2 Qua thùc tÕ ng−êi ta nhËn thÊy r»ng: ®é baz¬ cña xØ cã ¶nh h−ëng ®Õn l−îng «xy trong mèi hµn vµ ®é dai va ®Ëp cña mèi hµn. §é baz¬ cña xØ t¨ng th× l−îng «xy trong mèi hµn gi¶m, cßn ®é dai va ®Ëp cña mèi hµn t¨ng, ta cã thÓ tham kh¶o ¶nh h−ëng t−¬ng tù qua h×nh 6 vµ 7. Trong qu¸ tr×nh kim lo¹i láng cña bÓ hµn nguéi ®i, c¸c chÊt khÝ bÞ hßa tan tr−íc ®©y ®−îc ®Èy dÇn ra ë d¹ng bät khÝ, c¸c bät khÝ nµy næi lªn bÒ mÆt bÓ hµn, xuyªn qua líp xØ tho¸t vµo kh«ng khÝ. L−îng khÝ tho¸t ra m¹nh nhÊt lµ lóc bÓ hµn b¾t ®Çu kÕt tinh. TÝnh thÊm khÝ cña xØ baz¬ cao h¬n xØ axit nªn t¸c dông ng¨n c¸ch kh«ng khÝ cña xØ baz¬ ®Ó b¶o vÖ bÓ hµn kÐm h¬n, nh−ng nã l¹i t¹o ®iÒu kiÖn cho c¸c chÊt khÝ tho¸t ra tèt khi bÓ hµn ®ang kÕt tinh, v× vËy lµm gi¶m kh¶ n¨ng g©y ra khuyÕt tËt rç khÝ. Sù bao phñ cña xØ hµn lµm cho bÓ hµn nguéi chËm h¬n, t¹o ®iÒu kiÖn cho c¸c bät khÝ kÞp tho¸t ra ngoµi tr−íc khi bÓ hµn ®«ng ®Æc, lµm gi¶m hiÖn t−îng rç khÝ. NhiÖt ®é nãng ch¶y cña xØ hµn cao h¬n cña kim lo¹i, nªn xØ ®«ng ®Æc tr−íc bÓ hµn. Sù ®«ng ®Æc nµy gióp gi÷ kim lo¹i láng cña bÓ hµn kh«ng ch¶y ra ngoµi bÓ hµn, t¹o thuËn lîi cho viÖc t¹o d¸ng mèi hµn, ®iÒu nµy cµng quan träng khi ®−êng hµn kh«ng ph¶i ë mÆt ph¼ng n»m ngang. 7. Yªu cÇu hîp kim hãa mèi hµn. Do nhiÖt ®é cao cña bÓ hµn, mét tØ lÖ nµo ®Êy cña c¸c nguyªn tè hîp kim bÞ «xy hãa vµ chuyÓn vµo xØ hµn, mét tØ lÖ kh¸c bÞ tiªu hao bëi hiÖn t−îng bay h¬i. Hai qu¸ tr×nh nµy lµm cho mèi hµn cã tØ lÖ c¸c thµnh phÇn hîp kim Ýt ®i. §Ó bï l¹i sù hao hôt nµy ng−êi ta cã thÓ cho thªm vµo thuèc hµn «xit cña c¸c kim lo¹i ®Êy, hoÆc c¸c fer« kim läai cña chóng. B»ng c¸ch nµy ta còng cã thÓ lµm t¨ng tØ lÖ c¸c thµnh phÇn hîp kim ®Ó n©ng cao chÊt l−îng mèi hµn, mµ ta gäi lµ hîp kim hãa mèi hµn. Tuy nhiªn bÓ hµn chØ cã kh¶ n¨ng hÊp thô m¹nh nh÷ng nguyªn tè mµ c¸c «xit cña chóng cã kh¶ n¨ng khuyÕch t¸n cao h¬n hoÆc b»ng «xit s¾t nh−: ®ång, nicken, c«ban, v«nfram, m«lip®en. II. Thuèc hµn cho m¸y hµn tù ®éng. 1. Ho¹t ®éng cña m¸y hµn tù ®éng. ThiÕt bÞ hµn tù ®éng gåm cã nguån ®iÖn hµn vµ xe hµn. Trªn xe hµn cã gÝa ®ì cïng cuén d©y hµn, ®Çu hµn vµ hép chøa thuèc hµn. Xe hµn ch¹y trªn ®−êng ray dÉn h−íng, hép thuèc hµn ®Æt phÝa tr−íc ®Çu hµn r¾c thuèc hµn lªn mÐp hµn, d©y hµn ®−îc tù ®éng ®Èy qua ®Çu hµn t¹o hå quang víi vËt hµn. Hå 12
  14. 1 13 Bé ®iÒu khiÓn 2 4 5 8 3 H−íng hµn 7 9 6 Uo 10 Nguån ®iÖn hµn VËt hµn H×nh 9. ThiÕt bÞ hµn tù ®éng 1- Cuén d©y hµn. 2- D©y hµn. 3- §Çu hµn. 4- Hép thuèc hµn. 5- Xe hµn. 6- XØ r¾n. 7- Thuèc hµn. 8- XØ láng. 9- BÓ hµn. 10- Kim lo¹i mèi hµn.
  15. quang xuÊt hiÖn gi÷a ®Çu d©y hµn vµ vËt hµn ®−îc líp thuèc hµn bao phñ kh«ng ®Ó lät ¸nh s¸ng ra ngoµi nªn cßn gäi lµ hµn hå quang ngÇm. Mét phÇn thuèc hµn bÞ ®èt ch¸y t¹o ra chÊt khÝ ( chñ yÕu lµ khÝ CO2 ) phun ra ®Èy kh«ng khÝ ra khái vïng hµn, mét phÇn kh¸c cña thuèc hµn bÞ nãng ch¶y t¹o nªn líp xØ láng h×nh thµnh líp ng¨n c¸ch vïng hå quang vµ bÓ hµn víi kh«ng khÝ ( h×nh 9 ). L−îng thuèc hµn sö dông bao giê còng ph¶i nhiÒu h¬n møc cÇn thiÕt cho viÖc ®èt ch¸y vµ nãng ch¶y ®Ó t¨ng c−êng møc ®é che phñ hå quang. Sau khi hµn xong phÇn thuèc hµn cßn l¹i ®−îc thu håi, sµng s¶y ®Ó lo¹i bá xØ lÉn råi dïng bæ sung cho thuèc míi. Ph−¬ng ph¸p hµn tù ®éng cho phÐp: [ 1 ] - T¨ng n¨ng suÊt hµn tíi 15 – 17 lÇn so víi hµn tay. §iÒu nµy ®¹t ®−îc nhê: a) sö dông c−êng ®é vµ mËt ®é dßng ®iÖn lín, b) t¨ng tèc ®é ch¶y cña kim lo¹i d©y hµn tíi 17 – 22g/ Ah, c) t¨ng chiÒu s©u ngÊu do ®ã gi¶m l−îng kim lo¹i d©y hµn, d) t¨ng tèc ®é hµn tíi 20 m/ h vµ h¬n. - N©ng cao chÊt l−îng mèi hµn nhê kim lo¹i láng ®−îc b¶o vÖ khái t¸c ®éng cña m«i tr−êng xung quanh; nhê sù ®ång nhÊt thµnh phÇn hãa häc cña mèi hµn. - T¨ng hiÖu suÊt sö dông d©y hµn vµ l−îng ®iÖn tiªu thô, gi¶m sù hao hôt kim lo¹i do kh«ng cã sù b¾n tãe, - C¶i thiÖn ®iÒu kiÖn lao ®éng cña c«ng nh©n hµn. - Gi¶m thêi gian ®µo t¹o thî hµn. Nguån ®iÖn hµn cña hµn tù ®éng lµ nguån xoay chiÒu hoÆc mét chiÒu. Hµn tù ®éng víi dßng xoay chiÒu cã tÝnh kinh tÕ h¬n. Song øng dông dßng mét chiÒu ng−îc cùc cho phÐp nhËn mèi hµn chÊt l−îng cao h¬n. V× vËy khi hµn c¸c kÕt cÊu quan träng tõ thÐp hîp kim nªn sö dông dßng mét chiÒu cùc d−¬ng. 2. T¸c ®éng cña thuèc hµn ë ph−¬ng ph¸p hµn tù ®éng. Yªu cÇu chung cho thuèc hµn tù ®éng gåm: [ 1 ] - §¶m b¶o tÝnh æn ®Þnh cña hå quang vµ qu¸ tr×nh hµn. - §¶m b¶o c¸c tÝnh chÊt vµ thµnh phÇn hãa häc cña mèi hµn. - T¹o d¸ng mèi hµn ®Ñp. - Mèi hµn kh«ng nøt chøa Ýt t¹p chÊt. - XØ dÔ bong. Gi¶i quyÕt c¸c yªu cÇu ®Æt ra cã liªn quan ®Õn vËt hµn vµ d©y hµn. Do ®ã thuèc hµn cho hµn tù ®éng rÊt ®a d¹ng. Thuèc hµn ngoµi nhiÖm vô b¶o vÖ mèi hµn cßn gióp ta måi hå quang dÔ dµng h¬n ( nhÊt lµ khi hµn víi dßng xoay chiÒu ) vµ gi÷ cho hå quang æn ®Þnh. TÝnh æn ®Þnh cña hå quang cho phÐp ta më réng ph¹m vi ®iÒu chØnh chÕ ®é hµn vµ trong nhiÒu tr−êng hîp c¶i thiÖn sù t¹o d¸ng mèi hµn. C¸c chÊt lµm t¨ng tÝnh æn ®Þnh cña hå quang lµ c¸c chÊt i-«n hãa nh−: K2O, Na2O, CaO, CaF2... 14
  16. Thµnh phÇn hãa häc cña mèi hµn ®−îc t¹o bëi kim lo¹i vËt hµn vµ d©y hµn cïng víi sù t−¬ng t¸c cña chóng víi thuèc hµn nãng ch¶y. Qua thùc tÕ ng−êi ta nhËn thÊy ®«i khi chØ sù thay ®æi nhá cña thµnh phÇn thuèc hµn còng lµm thay ®æi ®¸ng kÓ cÊu tróc vµ c¸c tÝnh chÊt cña nã. ThÝ dô khi hµn thÐp hîp kim cao cê r«m – nicken víi d©y cïng thµnh phÇn, dïng thuèc hµn si-lic cao cho mèi hµn cÊu tróc th« vµ tÝnh chÊt gi¶m, mÆc dï thµnh phÇn mèi hµn thay ®æi kh«ng ®¸ng kÓ. §Ó hµn ®−îc c¸c mèi hµn ®¹t chÊt l−îng tèt khi hµn thÐp cac bon vµ thÐp hîp kim thÊp cÇn kÕt hîp ®ång bé d©y vµ thuèc hµn, thÝ dô: d©y hµn thÐp cac bon thÊp hoÆc d©y hµn m¨nggan hµn víi thuèc hµn m¨ngan si-lic cao, cßn d©y hµn m¨nggan hµn víi thuèc hµn m¨nggan tù do silic cao. Sù t¹o d¸ng mèi hµn ®−îc quyÕt ®Þnh bëi c¸c tÝnh chÊt cña thuèc hµn nh−: ®é nhít, søc c¨ng cña c¸c pha trªn ranh giíi kim lo¹i – xØ..., ®iÒu nµy phô thuéc vµo c¸c thµnh phÇn trong thuèc hµn. §Ó cã ®−îc mèi hµn kh«ng chøa c¸c vÕt nøt vµ Ýt bÞ rç nhÊt phô thuéc vµo kim lo¹i vËt hµn vµ thµnh phÇn cña xØ t¸c dông lªn nã khi hµn. Ng−êi ta nhËn thÊy kh¶ n¨ng chèng nøt nãng cao nhÊt cña mèi hµn khi hµn thÐp cac bon thÊp vµ thÐp hîp kim thÊp ®−îc ®¶m b¶o bëi thuèc hµn cao silic vµ cao «xit m¨nggan. Sù hîp kim hãa mèi hµn b»ng m¨nggan ®Ó t¨ng chèng nøt kÕt tinh vµ ®¶m b¶o c¸c tÝnh chÊt yªu cÇu cña mèi hµn ®−îc thùc hiÖn th«ng qua thuèc hµn hoÆc d©y hµn. TÝnh bong cña xØ chÞu ¶nh h−ëng cña c¸c tÝnh chÊt lÝ hãa cña nã. −u ®iÓm cña thuèc m¨nggan tù do silic cao lµ xØ dÔ bong. §iÒu nµy ®−îc gi¶i thÝch b»ng t¸c dông «-xy hãa yÕu h¬n cña thuèc ®èi víi kim lo¹i mèi hµn khi ®«ng ®Æc, kÕt qu¶ lµ sù t¹o thµnh mµng máng «xit trªn bÒ mÆt chËm h¬n vµ xØ khã b¸m h¬n trªn mÆt. 3. C¸c lo¹i thuèc hµn tù ®éng. Theo ph−¬ng ph¸p chÕ t¹o ng−êi ta chia thuèc hµn thµnh 2 nhãm: thuèc hµn nãng ch¶y vµ thuèc hµn d¹ng gèm. Thuèc hµn nãng ch¶y lµ lo¹i thuèc hµn mµ khi chÕ t¹o ng−êi ta ph¶i nung thuèc hµn lªn nhiÖt ®é nãng ch¶y cña nã. Qu¸ tr×nh s¶n xuÊt thuèc hµn gåm 3 c«ng ®o¹n chÝnh: chuÈn bÞ vµ pha trén nguyªn liÖu, nung ch¶y phèi liÖu, gia c«ng t¹o h¹t. Nguyªn liÖu ®−îc tuyÓn chän, nghiÒn ®Ëp thµnh h¹t ®Òu nhau. Tïy vµo lo¹i lß nung ®−îc sö dông mµ kÝch th−íc h¹t cã kh¸c nhau ®Ó b¶o ®¶m sù nãng ch¶y tèt vµ Ýt bÞ tiªu hao, nÕu dïng lß ®iÖn th× kÝch th−íc h¹t to h¬n kho¶ng 2 – 3mm, nÕu dïng lß ph¶n x¹ th× kÝch th−íc h¹t nhá h¬n chØ kho¶ng 1 mm. C¸c h¹t nguyªn liÖu nµy ®−îc sÊy ®Ó ®¹t ®é Èm kh«ng qu¸ 0,5%. C«ng thøc pha trén nguyªn liÖu ®−îc tÝnh to¸n theo m¸c thuèc vµ kiÓu lß nung. Nguyªn liÖu ®−îc c©n ®ong, pha trén cÈn thËn theo c«ng thøc ®· chän. Phèi liÖu ®−îc cho vµo lß ®Ó nung ch¶y. ViÖc t¹o h¹t thuèc tõ thuèc nãng ch¶y cã thÓ thùc hiÖn theo 2 c¸ch: ph−¬ng ph¸p t¹o h¹t −ít hoÆc ph−¬ng ph¸p t¹o h¹t kh«. Ph−¬ng ph¸p t¹o h¹t −ít hay ®−îc sö dông h¬n v× ®¬n gi¶n. Thuèc láng ®−îc cho vµo n−íc, gÆp l¹nh thuèc biÕn thµnh c¸c h¹t nhá. Sau ®Êy thuèc ph¶i sÊy ®Ó lo¹i trõ h¬i n−íc, ®é Èm cña thuèc kh«ng qu¸ 0,1 %. Thuèc kh« ®−îc r©y ®Ó ph©n lo¹i, c¸c h¹t qu¸ to ®−îc nghiÒn ®Ó r©y l¹i, c¸c 15
  17. h¹t qu¸ nhá ph¶i lo¹i bá. Ph−¬ng ph¸p t¹o h¹t kh« cã thÓ thùc hiÖn b»ng c¸ch phun kh«ng khÝ vµo thuèc láng ®Ó lµm nguéi hoÆc ®æ thuèc láng vµo khu«n kim lo¹i. Thuèc r¾n ®−îc nghiÒn c¬ khÝ, råi ®−îc r©y ®Ó ph©n lo¹i. Thuèc hµn d¹ng gèm lµ lo¹i thuèc hµn mµ khi chÕ t¹o thuèc chØ ®−îc nung ®Õn mét nhiÖt ®é thÝch hîp ( ch−a ®Õn nhiÖt ®é nãng ch¶y ) ®Ó t¹o nªn ®é r¾n ch¾c cho h¹t thuèc vµ lµm cho h¹t thuèc cã ®é Èm thÊp nhÊt. Qu¸ tr×nh s¶n xuÊt thuèc gèm cã thÓ chia thµnh 3 c«ng ®o¹n chÝnh: chuÈn bÞ vµ pha trén nguyªn liÖu, t¹o h¹t, sÊy thuèc. Nguyªn liÖu ®−îc tuyÓn chän, nghiÒn thµnh bét. C«ng thøc pha trén nguyªn liÖu ®−îc tÝnh to¸n theo tõng m¸c thuèc. Nguyªn liÖu ®−îc c©n ®ong cÈn thËn theo c«ng thøc ®· chän, ®−îc cho vµo thiÕt bÞ trén kh«, trén thËt cÈn thËn cho ®Òu, råi ®−îc chuyÓn vµo thiÕt bÞ trén −ít ®Ó trén víi n−íc thñy tinh. Phèi liÖu −ít ®−îc chuyÓn sang thiÕt bÞ Ðp vµ t¹o h¹t ®Ó t¹o ra h¹t thuèc cã ®é ch¾c vµ t−¬ng ®èi trßn. C¸c h¹t thuèc cßn −ít nµy ®−îc cho vµo lß nung. C«ng ®o¹n nung gåm 2 b−íc: nung s¬ bé vµ nung nhiÖt ®é cao. C¸c tÝnh chÊt c«ng nghÖ cña phÇn lín thuèc ®−îc c¶i thiÖn, tÝnh h¸o n−íc cña chóng gi¶m râ rÖt khi t¨ng nhiÖt ®é nung. Nh−ng sù t¨ng nhiÖt ®é nung cã giíi h¹n v× kh¶ n¨ng xÈy ra c¸c ph¶n øng pha kh« bÊt lîi lµm «xy hãa c¸c nguyªn tè hîp kim vµ ph©n hñy c¸c «xit cao kim lo¹i vµ c¸c muèi. Thuèc sÊy xong ®−îc r©y ®Ó ph©n lo¹i, h¹t to ®−îc nghiÒn ®Ó r©y l¹i, h¹t qu¸ nhá bÞ lo¹i ra ( sau ®ã cã thÓ bæ sung vµo phèi liÖu −ít cña mÎ sau ). Thuèc hµn nãng ch¶y cã −u ®iÓm lµ kh«ng cã tÝnh h¸o n−íc, h¹t r¾n nªn viÖc b¶o qu¶n dÔ dµng. Nh−ng nh−îc ®iÓm lµ do nung ë nhiÖt ®é cao nªn mét sè thµnh phÇn bÞ ph©n hñy, biÕn ®æi tÝnh chÊt hãa häc lµm thay ®æi thµnh phÇn cña thuèc, g©y nªn sù hao hôt, ®ång thêi g©y khã kh¨n cho viÖc tÝnh to¸n tØ lÖ c¸c thµnh phÇn phèi liÖu. ViÖc s¶n xuÊt thuèc nãng ch¶y tiªu thô n¨ng l−îng lín. Thuèc hµn d¹ng gèm cã −u ®iÓm lµ c¸c thµnh phÇn phèi liÖu kh«ng bÞ ph©n hñy hay biÕn chÊt trong qu¸ tr×nh chÕ t¹o do nhiÖt ®é nung kh«ng cao, nªn viÖc tÝnh to¸n c¸c thµnh phÇn kh¸ chÝnh x¸c. Mçi h¹t thuèc cã ®Çy ®ñ c¸c thµnh phÇn lµm ra thuèc hµn, chóng gi÷ nguyªn tÝnh chÊt vµ thµnh phÇn ho¸ häc nh− lóc ban ®Çu. Kh«ng gièng thuèc nãng ch¶y, thuèc gèm cã kh¶ n¨ng hoµn nguyªn kim lo¹i. §Ó thùc hiÖn c«ng ®o¹n nµy ng−êi ta ®−a vµo thuèc gèm c¸c kim lo¹i tù do ( phÇn lín ë d¹ng fer« kim lo¹i ) cã ¸i lùc hãa häc m¹nh h¬n s¾t. Fer« m¨nggan, fer« silic, fer« titan, bét nh«m, hîp kim silic – canxi... lµ nh÷ng chÊt cã thÓ dïng ®Ó khö « xy trong thuèc gèm. ViÖc sö dông mét l−îng nhá c¸c nguyªn tè tinh luyÖn nh− : fer« titan, bét nh«m, silic – canxi cho phÐp tinh luyÖn cÊu tróc mèi hµn lµm t¨ng ®é dÎo vµ kh¶ n¨ng chèng nøt kÕt tinh cña mèi hµn. L−îng thuèc gèm tiªu hao Ýt h¬n so víi thuèc nãng ch¶y nhê khèi l−îng riªng cña nã nhá h¬n. S¶n xuÊt thuèc gèm tiªu thô n¨ng l−îng Ýt. Nh−îc ®iÓm lµ thuèc hµn gèm cã tÝnh h¸o n−íc, ®é r¾n ch¾c cña h¹t thuèc kh«ng cao nªn viÖc b¶o qu¶n khã kh¨n, tr−íc khi hµn th−êng ph¶i sÊy l¹i. C¸c −u ®iÓm cña thuèc hµn gèm ®−îc ®¸nh gi¸ cao, nªn mÆc dï thuèc hµn nãng ch¶y ®−îc nghiªn cøu ra vµ s¶n xuÊt tr−íc, nh−ng ngµy nay t¹i c¸c n−íc ph¸t triÓn nh− Hoa Kú, §øc l−îng thuèc gèm ®−îc s¶n xuÊt ra gÊp 2 – 4 lÇn thuèc nãng ch¶y. [ 1 ] 16
  18. III. Thuèc hµn tù ®éng d¹ng gèm. 1. C¸c nhãm thuèc hµn tù ®éng d¹ng gèm. Theo ViÖn Hµn Quèc tÕ ( IIW ) c¸c thuèc gèm ®−îc chia thµnh 5 lo¹i: - Thuèc m¨nggan – silic, kÝ hiÖu: MS. - Thuèc canxi – silic, kÝ hiÖu: CS. - Thuèc nh«m – rutin, kÝ hiÖu: AR. - Thuèc nh«m – kiÒm, kÝ hiÖu: AB. - Thuèc florua – kiÒm, kÝ hiÖu: FB. Thuèc m¨nggan – silÝc ®¶m b¶o sù h×nh thµnh tèt mèi hµn víi kh¶ n¨ng chèng rç cao. Lo¹i thuèc nµy chñ yÕu dïng ®Ó hµn thÐp th−êng, máng víi mét ®−êng hµn. Thuèc canxi – silic thuéc lo¹i trung tÝnh hoÆc baz¬ nhÑ, t¹o d¸ng mèi hµn ®Ñp vµ xØ dÔ bong, cho phÐp øng dông dßng cao, ®¶m b¶o c¸c tÝnh chÊt c¬ häc vµ kh¶ n¨ng chèng nøt kÕt tinh cña mèi hµn.Thuèc ®−îc dïng ®Ó hµn mét hoÆc nhiÒu ®−êng c¸c thÐp hîp kim thÊp trong nghµnh ®ãng tµu, lµm bån chøa vµ c¸c kÕt cÊu thÐp kh¸c. Thuèc nh«m – rutin lµ lo¹i tæng hîp h¬n c¶. Chóng cã c¸c tÝnh chÊt c«ng nghÖ tèt nhÊt, ®Æc biÖt khi hµn tèc ®é cao.. Mèi hµn cã c¸c tÝnh chÊt c¬ häc vµ chèng nøt tèt. Thuèc nh«m – rutin dïng cho hµn c¸c kÕt cÊu thÐp c¸c bon thÊp vµ thÐp hîp kim thÊp trong chÕ t¹o m¸y, ®ãng tµu, «t« vµ c¸c nghµnh c«ng nghiÖp kh¸c. Thuèc nh«m – kiÒm cã c¸c tÝnh chÊt c«ng nghÖ tèt vµ ®¶m b¶o c¸c tÝnh chÊt c¬ häc cïng kh¶ n¨ng chèng nøt cao cña mèi hµn.. VÒ ph−¬ng diÖn luyÖn kim thuèc nµy n»m gi÷a thuèc baz¬ thÊp vµ baz¬. Thuèc dïng cho hµn thÐp hîp kim thÊp ®é bÒn cao trong ®ãng tµu, b×nh ¸p lùc cao vµ c¸c kÕt cÊu thÐp ®Æc biÖt kh¸c. Thuèc florua – kiÒm thuéc lo¹i cã tÝng baz¬ cao. Chóng ®¶m b¶o c¸c tÝnh chÊt c¬ häc cao nhÊt vµ kh¶ n¨ng chèng nøt kÕt tinh cña mèi hµn. TÝnh c«ng nghÖ cña thuèc florua – kiÒm kÐm h¬n c¸c lo¹i thuèc kh¸c. Thuèc dïng ®Ó hµn mét hoÆc nhiÒu ®−êng thÐp x©y dùng h¹t mÞn ®é bÒn cao vµ thÐp cã yªu cÇu chèng l¹nh cao cña mèi hµn. 2. VËt liÖu lµm thuèc hµn d¹ng gèm. B¶ng d−íi ®©y cho biÕt c¸c thµnh phÇn chñ yÕu lµm ra thuèc hµn d¹ng gèm. [ 1] Theo b¶ng nµy, c¸c thµnh phÇn chñ yÕu lµm ra thuèc hµn gèm lµ: «xit m¨nggan, «xit canxi, «xit nh«m, «xit silic, «xit magiª, florua canxi, trong thuèc nh«m – rutin cßn cã «xit titan ( TiO2 ). Ngoµi ra cßn cã thÓ cã mét sè thµnh phÇn kh¸c nh−: - C¸c fer« kim lo¹i ( fer« silic, fer« titan, fer« m¨nggan ), bét nh«m, hîp kim silic-canxi ®Ó thùc hiÖn ph¶n øng hoµn nguyªn. Fer« titan, bét nh«m, silic-canxi cßn cã t¸c dông tinh luyÖn cÊu tróc mèi hµn lµm t¨ng ®é dÎo vµ kh¶ n¨ng chèng nøt kÕt tinh cña mèi hµn. - C¸c muèi vµ «xit cao ( MnO2, Fe2O3 ) lµm t¨ng kh¶ n¨ng t¸c dông cña pha khÝ trong cét hå quang, lµm gi¶m l−îng hi®r« trong vïng hå quang. - §¸ v«i ( CaCO3 ) lµm t¨ng kh¶ n¨ng chèng rç mèi hµn g©y bëi hi®r«.... 17
  19. C¸c lo¹i thuèc hµn d¹ng gèm. [ 1 ] L−îng tèi Lo¹i thuèc Thµnh phÇn chÝnh Thµnh phÇn kh¸c thiÓu cña thµnh phÇn chÝnh % ¤xit m¨nggan – MnO ¤xit nh«m – Al2O3 M¨nggan- Silic Th¹ch anh - SiO2 Flua - CaF2 50 ¤xit canxi - CaO Th¹ch anh – SiO2 ¤xit nh«m – Al2 O3 Canxi - Silic ¤xit canxi – Ca O ¤xit m¨ng gan- MnO 60 ¤xit magiª - MgO Florua canxi - CaF2 ¤xit nh«m – Al2O3 Th¹ch anh - SiO2 Nh«m - Rutin ¤xit canxi - CaO ¤xit m¨nggan – MnO 45 Rutin – TiO2 ¤xit nh«m – Al2O3 Th¹ch anh - SiO2 Nh«m – KiÒm ¤xit canxi - CaO ¤xit m¨nggan – MnO 45 ¤xit magiª - MgO ¤xit canxi - CaO Th¹ch anh - SiO2 Flua – KiÒm ¤xit magiª - MgO ¤xit m¨nggan – MnO 50 Flua - CaF2 ¤xit nh«m – Al2 O3 18
  20. PhÇn II. Nghiªn cøu chÕ t¹o thuèc hµn tù ®éng d¹ng gèm. I. Lùa chän lo¹i thuèc hµn. Nh− ta thÊy ë phÇn trªn thuèc hµn d¹ng gèm ®ang ®−îc ®¸nh gi¸ cao, c¸c n−íc trªn thÕ giíi ®ang tõ thuèc nãng ch¶y chuyÓn dÇn sang s¶n xuÊt thuèc gèm nhiÒu h¬n. N−íc ta cã nhiÒu kho¸ng s¶n kh¸c nhau, trong ®Êy c¸c kho¸ng s¶n chøa c¸c nguyªn liÖu cã c¸c thµnh phÇn cã thÓ lµm ra thuèc hµn gèm t−¬ng ®èi nhiÒu. ViÖc s¶n xuÊt thuèc hµn gèm kh«ng ®ßi hái thiÕt bÞ qu¸ phøc t¹p, còng kh«ng cÇn nhiÒu n¨ng l−îng. V× vËy nhãm ®Ò tµi chän thuèc hµn gèm ®Ó nghiªn cøu chÕ t¹o. Trong c¸c thuèc hµn gèm, th× chän lo¹i thuèc “ nh«m – rutin “ ®Ó nghiªn cøu v× thuèc nh«m – rutin cã tÝnh tæng hîp h¬n c¶, chóng cã c¸c tÝnh chÊt c«ng nghÖ tèt nhÊt. Mèi hµn cã c¸c tÝnh c¬ häc vµ chèng nøt tèt. Thuèc nh«m – rutin dïng cho hµn c¸c kÕt cÊu thÐp c¸c bon thÊp vµ thÐp hîp kim thÊp trong chÕ t¹o m¸y, ®ãng tµu, « t« vµ c¸c ngµnh c«ng nghiÖp kh¸c. [ 1 ] II. Lùa chän c¸c thµnh phÇn trong thuèc hµn. Thuèc hµn gèm nh«m – rutin, nh− phÇn trªn ta ®É thÊy cã c¸c thµnh phÇn hãa häc chñ yÕu lµ: Al2O3, rutin ( thµnh phÇn hãa häc chÝnh lµ TiO2 ), CaO, SiO2, MnO. Ngoµi ra cßn cã thÓ cã c¸c thµnh phÇn kh¸c nh−: MgO, FeMn, FeSi, FeTi, CaF2, MnO2, Fe2O3, CaCO3. Qua nghiªn cøu vµ thö nghiÖm chóng t«i quyÕt ®Þnh lùa chän c¸c nguyªn liÖu sau: b«xit, rutin, ®¸ v«i, huúnh th¹ch, ®«l«mÝt, cao lanh, quÆng m¨nggan, fer« m¨nggan, fer« silic. - B«xit lµ lo¹i silicat nh«m cã thµnh phÇn chñ yÕu lµ «xit nh«m ( 65% – 80% Al2O3 ). Trong thuèc hµn nã lµ chÊt lµm æn ®Þnh hå quang vµ lµ chÊt t¹o xØ. Theo c¸c tµi liÖu tØ lÖ Al2O3 cã thÓ ®Õn 40% cña thuèc hµn. [ 1 ] - Rutin lµ lo¹i sa kho¸ng tù nhiªn cã thµnh phÇn chÝnh lµ TiO2, lo¹i dïng cho s¶n xuÊt thuèc hµn cã tØ lÖ TiO2 trªn 90%. Khi hµn rutin gióp cho viÖc måi hå quang, gi÷ cho hå quang æn ®Þnh vµ ªm. TØ lÖ lín cña TiO2 gióp cho CaF2 thÓ hiÖn tÝnh baz¬ trong xØ. - §¸ v«i cã thµnh phÇn chñ yÕu lµ CaCO3. Khi hµn d−íi t¸c dông nhiÖt cña hå quang xÈy ra ph¶n øng hãa häc: CaCO3 = CaO + CO2 (2–1) KhÝ CO2 tho¸t ra cã t¸c dông ®Èy kh«ng khÝ khái vïng hµn, ®ång thêi gióp æn ®Þnh hå quang. KhÝ CO2 cßn cã t¸c dông “ lµm lo·ng “ c¸c chÊt khÝ ë vïng hå 19
nguon tai.lieu . vn
Thạc sĩ - Tiến sĩ - Cao học Công nghệ thông tin Kinh tế - Thương mại Tài chính - Ngân hàng Kiến trúc - Xây dựng Điện-Điện tử-Viễn thông Cơ khí - Chế tạo máy Công nghệ - Môi trường Báo cáo khoa học Quản trị kinh doanh Khoa học xã hội Khoa học tự nhiên Nông - Lâm - Ngư Y khoa - Dược