Báo cáo tổng kết đề tài: Nghiên cứu chế tạo vật liệu tổng hợp 2 lớp hợp kim đồng thép làm thanh cái truyền dẫn điện động lực trong công nghiệp - ThS. Lương Văn Tiến

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHIỆP VÀ XÂY DỰNG BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VẬT LIỆU TỔ HỢP 2 LỚP HỢP KIM ĐỒNG THÉP LÀM THANH CÁI TRUYỀN DẪN ĐIỆN ĐỘNG LỰC TRONG CÔNG NGHIỆP Mã số: 01.10 RDBS/HĐ-KHCN Chủ nhiệm đề tài: ThS. Lương Văn Tiến 8800 Quảng Ninh, tháng 3/ 2010 BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHIỆP VÀ XÂY DỰNG TÊN ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VẬT LIỆU TỔ HỢP 2 LỚP HỢP KIM ĐỒNG THÉP LÀM THANH CÁI TRUYỀN DẪN ĐIỆN ĐỘNG LỰC TRONG CÔNG NGHIỆP (Thực hiện theo Hợp đồng số 01.10 RDBS/HĐ-KHCN ngày 10 tháng 3 năm 2010 giữa Bộ Công Thương và Trường Cao đẳng Công nghiệp và Xây dựng) Chủ nhiệm đề tài: ThS. Lương Văn Tiến Danh sách các thành viên tham gia thực hiện đề tài TT Họ và tên 1 Hà Minh Hùng 2 Lê Văn Lợi 3 Hoàng Minh Thuận 4 Lương Văn Thành 5 Nguyễn Tiến Đạt 6 Đỗ Minh Chiến 7 Hoàng Thị Đông 8 Nguyễn Văn Đức 9 Phạm Thị Hằng 10 Đào Hồng Thái Học vị, học hàm chuyên môn PGS, TS ThS ThS KS ThS ThS Cử nhân ThS KS ThS Cơ quan Viện Nghiên cứu Cơ khí Trường CĐ Công nghiệp và XD Trường CĐ Công nghiệp và XD Trường CĐ Công nghiệp và XD Trường CĐ Công nghiệp và XD Trường CĐ Công nghiệp và XD Trường CĐ Công nghiệp và XD Trường Đại học Bách khoa HN Trường ĐH Nông nghiệp HN Viện Nghiên cứu Cơ khí Quảng Ninh, tháng 3/ 2010 MỤC LỤC Trang LỜI NÓI ĐẦU...........................................................................................................................................1 1. Tính cấp thiết của đề tài.................................................................................................................1 2. Mục tiêu, giới hạn nghiên cứu....................................................................................................7 3. Đóng góp về khoa học và thực tiễn của đề tài.................................................................8 Chương 1. TỔNG QUAN VẬT LIỆU VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP CÔNG NGHỆ HÀN TẠO PHÔI BIMETAL ĐỒNG + THÉP TRONG KỸ THUẬT ĐIỆN......................................................................................................................................................10 1.1. Vật liệu bimetal dùng cho thanh cái và dây dẫn điện động lực........................10 1.1.1. Đồng.............................................................................................................................................................13 1.1.2. Đồng thau..................................................................................................................................................13 1.1.3. Hợp kim đồng thiếc............................................................................................................................14 1.1.4. Hợp kim đồng beryli.........................................................................................................................14 1.1.5. Hợp kim đồng bạc...............................................................................................................................14 1.2. Vật liệu truyền dẫn điện tiếp xúc.........................................................................................15 1.3. Tổng quan công nghệ chế tạo vật liệu bimetal trong kỹ thuật điện...............17 1.3.1. Công nghệ tạo phôi bimetal không qua biến dạng dẻo.............................................18 1.3.2. Công nghệ tạo phôi bimetal bằng phương pháp hàn dưới áp lực....................21 1.3.3. Công nghệ hàn bằng phương pháp cán dính ở trạng thái nóng....................21 1.3.4. Công nghệ hàn nguội.............................................................................................................................................21 1.3.5. Hàn bằng phương pháp cán dính ở trạng thái nguội...................................................22 1.4. Công nghệ hàn nổ tạo phôi bimetal làm vật liệu chế tạo máy và kỹ thuật điện.......................................................................................................................................................23 1.5. Tính chất đặc trưng của bimetal trên cơ sở đồng và thép.....................................25 KẾT LUẬN CHƯƠNG 1...................................................................................................................28 Chương 2. NGHIÊN CỨU CÁC THÔNG SỐ NỔ THÍCH HỢP ĐỂ HÀN NỔ TẠO PHÔI VẬT LIỆU BIMETAL DẠNG HÌNH THANH VÀ HÌNH TRỤ........................................................................................................................................29 2.1. Đặc điểm công nghệ hàn nổ....................................................................................................29 2.2. Các thông số hàn nổ chính.......................................................................................................32 2.2.1. Các thông số động học.....................................................................................................................32 2.2.2. Các thông số vật lý.............................................................................................................................36 2.2.3. Các thông số chính xác địnhchế độ hàn nổ.......................................................................37 2.3. Giả thiết để thực nghiệm hàn nổ bọc ống đồng vào lõi thép...........................................39 2.4. Phương pháp giải bài toán nổ tóp ống đồng để hàn với lõi thép ở giữa......41 KẾT LUẬN CHƯƠNG 2...................................................................................................................43 -i- Chương 3. KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM HÀN NỔ TẠO PHÔI BIMETAL ĐỒNG M1 + THÉP 08s VÀ GIÁM ĐỊNH MẪU VẬT LIỆU.............................44 3.1. Cấu tạo thanh cái............................................................................................................................44 3.2. Hàn nổ tạo phôi bimetal đồng M1 + thép 08s..............................................................44 3.2.1. Vật liệu thí nghiệm.............................................................................................................................44 3.2.2. Phương pháp thí nghiệm hàn nổ...............................................................................................45 3.2.3. Mộ số sản phẩm mẫu việt liệu bimetal thép 08s + đồng M1 sau khi hàn nổ...........................................................................................................................................................................................47 3.2.4. Điều kiện hàn nổ và kết quả thực nghiệm..........................................................................49 3.2.5. Hiện trạng bề mặt mẫu bimetal thép 08s + đồng M1 sau hàn nổ.....................51 3.3. Kết quả thực nghiệm trên cơ sở độ bền bám dính 2 lớp bimetal thép 08s + đồng M1 sau hàn nổ.................................................................................................................55 3.3.1. Phương pháp lấy mẫu vật liệu bimetal để giám định.................................................55 3.3.2. Kết quả thực nghiệm xác định độ bến bám dính 2 lớp..............................................58 3.4. Các sản phẩm đạt được sau khi chế tạo vật liệu bimetal thép M1 + thép 08s bằng phương pháp hàn nổ.....................................................................................................................60 3.5. Các kết quả kiểm nghiệm thanh cái sau khi chế tạo bằng vật liệu bimetal thép 08s + đồng M1..............................................................................................................63 3.5.1. Đo điện trở................................................................................................................................................63 3.5.2. Kết quả sử dụng thanh cái.............................................................................................................66 KẾT LUẬN CHƯƠNG 3...................................................................................................................67 Chương 4. PHÂN TÍCH ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG SẢN PHẨM THÍ NGHIỆM..........................................................................................................................................68 4.1. Kết quả khảo sát chụp ảnh cấu trúc tế vi biên giới liên kết 2 lớp thép -đồng trên mẫu bimetal sau hàn nổ.................................................................................................69 4.2. Phân tích kết quả thí nghiệm...................................................................................................71 KẾT LUẬN CHƯƠNG 4...................................................................................................................76 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ....................................................................................................................77 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO..................................................................................79 PHỤ LỤC ĐỀ TÀI..................................................................................................................................82 -ii- DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Trang Hình 1. Cấu tạo cầu dao cách ly trạm biếm áp động lực 35 kV........................................1 Hình 2. Sự hư hỏng của cầu dao cách ly trạm biến áp 6 kV sau một thời gian sử dụng..........2 Hình 3. Ảnh chụp một đoạn dây dẫn điện động lực (a) cho mạng vận tải tầu điện 14 kP Công ty Mỏ Vàng Danh – VINACOMIN (b)...................................................................3 Hình 4. Hiện tượng phóng hồ quang điện giữa đường dây cung cấp điện và cầu lấy điện của tầu điện 14 kP tại Công ty Mỏ Vàng Danh – VINACOMIN.............................4 Hình 5. Hư hỏng cụ bộ của đường dây tải điện động lực cho tuyến tầu điện 14 kP trong ngành khai thác mỏ tại Công ty mỏ vàng Danh – VINACOMIN................................4 Hình 1.1.Ảnh hưởng của tạp chất tới độ dẫn nhiệt (a) vàđộ dẫn điện (b) của đồng.......13 Hình 1.2. Ảnh hưởng của biến dạng nguội đến độ cứng của hợp kim đồng latông Л63 (1) và Л70 (2) ...................................................................................................................................14 Hình 1.3. Vật liệu bimetal làm tiếp xúc điện..................................................................................16 Hình 1.4. Mặt cắt tiết diện ngang của vật liệu bimetal đồng M1 + thép 08s...................17 Hình 1.5. Sơ đồ phân loại các phương pháp chế tạo vật liệu bimetal dùng trong kỹ thuật điện.....................................................................................................................................................18 Hình 1.6. Sơ đồ nổ dưới góc nghiêng (a), (b) và nổ song song (c), (d); sơ đồ hình học tấm kim loại hàn khi bay tại một thời điểm khi hàn nổ (e).....................................24 Hình 1.7. Giản đồ trạng thái hệ Cu – Fe............................................................................................26 Hình 1.8. Sự phụ thuộc của độ bền mối hàn bimetal thép – Cu vào mức độ biến dạng khi cán nóng (a) và nhiệt độ ủ (b)..........................................................................................27 Hình 2.1. Sơ đồ nổ treo trong trường hợp hàn nổ hai tấm kim loại phẳng.............................30 Hình 2.2. Sơ đồ hình thành bề mặt sóng liên kết khi hàn nổ các tấm kim.................31 Hình 2.3. Sơđồ biểu diễn sự vađập giữa hai lớp kim loại tại một thời điểm khi hàn nổ.....33 Hình 2.4. Sơ đồ hàn nổ vật liệu bimetal (a) và sơ đồ phân bố áp suất nén tác dụng lên chu vi mặt cắt ngang phôi tại một thời điểm khi nổ (b)............................................39 Hình 3.1. Cấu tạo bộ thanh cái cầu dao cách ly trạm biến áp 6kV)................................44 Hình 3.2. Phôi ống đồng M1 và phôi lõi thép 08s trước khi tạo paket hàn nổ......46 Hình 3.3. Nạp thuốc nổ vào phôi pakét ống đồng M1 + lõi thép 08s chuẩn bị nổ tại hiện trường nổ mìn Xí nghiệp Than Uông Bí - Quảng Ninh........................................46 Hình 3.4. Mẫu thí nghiệm phôi pakét ống đồng M1 + lõi thép 08s sau khi hoàn thành việc lồng pakét và bọc thuốc nổ tại hiện trường nổ mìn Xí nghiệp Than Uông Bí - Quảng Ninh..............................................................................................................................47 Hình 3.5. Mẫu thí nghiệm và mặt cắt mẫu thí nghiệm bimetal thép 08s + đồng M1 dạng ống chữ nhật sau hàn nổ..................................................................................................................48 Hình 3.6. Mẫu thí nghiệm và mặt cắt mẫu thí nghiệm bimetal thép 08s + đồng M1 dạng ống tròn sau hàn nổ.............................................................................................................................48 Hình 3.7. Mẫu thí nghiệm bimetal thép 08s + đồng M1 sau hàn nổ, số mẫu No. 01, 02, 03 - Lô số 01......................................................................................................................................50 Hình 3.8. Mẫu thí nghiệm bimetal thép 08s + đồng M1 sau hàn nổ, số mẫu No. 04, 05, 06 - Lô số 02......................................................................................................................................50 Hình 3.9. Mẫu thí nghiệm bimetal thép 08s + đồng M1 sau hàn nổ, số mẫu No. 07, 08, 09 - Lô số 03......................................................................................................................................51 -iii- ... - tailieumienphi.vn