Nghiên cứu ảnh hưởng của áp lực va đập khi hàn nổ tới độ bền và cấu trúc mối hàn vật liệu Bimetal thép cácbon – Thép hợp kim làm dao cắt công nghiệp
Hà Minh Hùng và Đtg
Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ
93(05): 3 - 10
NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA ÁP LỰC VA ĐẬP KHI HÀN NỔ
TỚI ĐỘ BỀN VÀ CẤU TRÚC MỐI HÀN VẬT LIỆU BIMETAL THÉP CÁC BON
– THÉP HỢP KIM LÀM DAO CẮT CÔNG NGHIỆP
Hà Minh Hùng*, Nguyễn Gia Tín
Viện Nghiên cứu Cơ khí, Bộ Công Thương
TÓM TẮT
Bài viết này trình bày kết quả nghiên cứu thực nghiệm về ảnh hưởng của một số chế độ nổ tới chất
lượng vật liệu bimetal thép CT.3 – thép hợp kim 65Mn sau hàn nổ, thông qua tiêu chí tổng hợp
đánh giá chất lượng mối hàn là độ bền bám dính và đặc điểm tổ chức tế vi kim loại tại vùng lân
cận biên giới 2 lớp. Trên cơ sở đó lựa chọn miền các thông số nổ thích hợp đảm bảo chất lượng
phôi bimetal đủ yêu cầu kỹ thuật cho việc chế tạo một số dụng cụ cắt công nghiệp tùy theo lĩnh
vực sử dụng cụ thể và đề xuất giải pháp công nghệ cho phép nâng cao hiệu suất sử dụng phôi
bimetal trong điều kiện hàn nổ có giới hạn trên trường nổ ở Việt Nam.
Từ khóa: vật liệu bimatel, thép các bon, dao cắt công ngiệp
ĐẶT VẤN ĐỀ*
nổ: r, h và C sao cho đảm bảo chất lượng mối
hàn theo tiêu chí độ bền bám dính 2 lớp cao;
Trong công trình [1] đã trình bày về kết quả
biên giới 2 lớp có dạng sóng âm và ít hợp
thực nghiệm nghiên cứu khảo sát ảnh hưởng
chất liên kim loại giòn; đủ điều kiện làm việc
của các chế độ hàn nổ tạo phôi vật liệu
ở tải trọng va đập cao hơn so với vật liệu
bimetal thép CT.3 – thép hợp kim 65Mn tới
bimetal thép CT.3 – thép CD100 đã đề cập
mức độ biến dạng dẻo của mẫu sau hàn nổ
trong công trình [3].
trong điều kiện Việt Nam và đề xuất lượng dư
tối thiểu cần thiết vừa đủ cho gia công cơ khí
đến thành phẩm dao cắt công nghiệp có chiều
dài nguyên khối lớn (đến 2.000 mm), đảm
bảo tiêu chuẩn kỹ thuật tương đương sản
phẩm nhập ngoại.
Do có sự khác nhau về cơ tính của các mác
thép CD100 và thép 65Mn như đã đề cập
trong công trình [1] mà việc tiến hành các
nghiên cứu thực nghiệm đối với cặp vật liệu
thép CT.3 – thép 65Mn để xác định vùng điều
chỉnh của các thông số nổ r, h và C là rất cần
thiết, bởi do nó mang tính chất đặc trưng đại
diện cho một số mác thép hợp kim có hàm
lượng măng-gan (Mn) khoảng 1 % trong
thành phần hóa học như thép 55Mn, 70Mn,
75Mn, cũng như do cơ tính của thép 65Mn
cao hơn so với mác thép dụng cụ CD100 sẽ
có tính hàn với thép CT.3 cũng như thép các
bon C20, C.30 là khá riêng biệt. Phạm vi điều
chỉnh bộ 3 thông số hàn nổ r, h và C trong
trường hợp này cần được quy định trong miền
phù hợp để biến dạng dẻo vật liệu cao hơn so
với vật liệu bimetal thép CT.3 – thép CD100
đã xét[3].
Theo kinh nghiệm thực tiễn của nhiều nhà
nghiên cứu trên thế giới và của nhóm tác giả,
có 3 thông số nổ chính gây ảnh hưởng mạnh
tới chất lượng vật liệu bimetal là: 1) Tỷ lệ
khối lượng thuốc nổ so với khối lượng tấm
kim loại hàn (r), phụ thuộc vào thành phần và
mật độ rải của thuốc nổ sử dụng; 2) Tỷ lệ khe
hở hàn so với chiều dày tấm kim loại hàn (h);
3) Tỷ lệ hàm lượng amônít AD1 so với chất
phụ gia trong thuốc nổ sử dụng (C), xác định
tốc độ nổ danh nghĩa của thuốc nổ hỗn hợp
trong từng trường hợp cụ thể [2].Vấn đề đặt
ra là: cần phải tiến hành các thí nghiệm theo
quy hoạch thực nghiệm (QHTN) trên các mẫu
có kích thước hình học không lớn đối với cặp
vật liệu thép CT.3 – thép 65Mn để làm rõ
vùng lựa chọn thích hợp của các thông số hàn
PHƯƠNG PHÁP VÀ KẾT QUẢ
NGHIÊN CỨU
Chọn vật liệu thí nghiệm:
- Vật liệu thí nghiệm là thép tấm cán nóng
nhập khẩu, sẵn có trên thị trường Việt Nam.
Thành phần hóa học vật liệu thí nghiệm cho
trong bảng 1 & 2 [2].
*
3
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
Hà Minh Hùng và Đtg
Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ
93(05): 3 - 10
Bảng 1. Thành phần hoá học, cơ tính lớp thép nền thân dao theo tiêu chuẩn Nga ГOCT 380-88
[
2]
Mác
thép
Thành phần hoá học % (theo khối lượng)
Độ bền, Giới hạn Độ giãn dài
MPa chảy, MPa tương đối, % Brimen,HB
Độ cứng
C
Si
Mn
P
S
Fe
98,95 ÷ 373÷
99,05 481
CT.3 0,18
0,6
0,1÷ 0,2
≤ 0,03 ≤ 0,04
206÷245
24÷27
206÷245
Bảng 2. Thành phần hoá học và cơ tính lớp thép lưỡi cắt dao
[2]
Mác thép
Thành phần hoá học % (theo khối lượng) và cơ tính
C
Si
Mn
P
S
Cr
Ni
Cu
Fe
Còn lại
≤ 0,035 ≤ 0,04 ≤ 0,25 ≤ 0,25
≤ 0,25
0,62÷0,7 0,17÷0,37 0,9÷1,2
65Г
(65Mn)
Giới hạn chảy:
σS = 453 MPa
Độ giãn dài tương đối
δ = 9 %
HB=229 ÷
282 (ủ)
Độ bền : σb = 736 MPa
(tương ứng với tốc độ nổ D = 3.400; 3.800;
4.200 m/s). Phương pháp tính toán tốc độ va
đập (vp) và áp suất va đập (pk) tại điểm tiếp
xúc giữa 2 tấm kim loại trong quá trình hàn
nổ được tính theo [4];
- Tiến hành quy hoạch thực nghiệm kiểu 3
mức (N = 33 = 27) khi sử dụng phương án nổ
treo theo sơ đồ nổ song song [2] được chọn
với kích thước hình học như sau: δ1 x b1 x l1 =
5 x 110 x 330 mm (lớp thép 65Mn); δ2 x b2 x
l2 = 30 x 100 x 300 mm (lớp thép CT.3)
chiều dài 750 ÷ 2.000 mm.
- Miền các thông số hàn nổ thích hợp phải
được xác lập bởi các kết quả thu nhận được
trên lô mẫu quy hoạch thực nghiệm thăm dò
công nghệ ở bước 1 (QHTN 1) thông qua các
tiêu chí: đánh giá sơ bộ về hiện trạng mẫu
bimetal thép CT.3 – thép 65Mn sau hàn nổ,
thử phá hủy xác định độ bền bám dính 2 lớp;
khảo sát tổ chức tế vi biên giới 2 lớp; tính
toán xử lý số liệu thống kê toán học thực
nghiệm và từ đó rút ra luận cứ khoa học để
lựa chọn mức điều chỉnh các thông số nổ
chính r, h, C cho quy hoạch thực nghiệm lặp
ở bước 2;
Thiết bị thí nghiệm
- Trên hình 1 là nguyên lý hàn nổ theo sơ đồ
nổ song song [3]. Đế nổ được chế tạo bằng
thép tấm và bê tông cốt thép, việc rải thuốc nổ
trên mỗi pakét nổ được thực hiện ngay tại
trường nổ trên khai trường mỏ tỉnh Quảng
Ninh. Sử dụng thuốc nổ công nghiệp amônit
AD1 có pha trộn theo phụ gia nitơrat amôni
của Việt Nam sản xuất, tốc độ nổ của nó tùy
thuộc vào mật độ rải thuốc đạt trong khoảng
3.400 ÷ 4.200 m/s, đo trực tiếp nhờ trợ giúp
của thiết bị đo tốc độ nổ kỹ thuật số; áp
dụng sơ đồ nổ song song đã đề cập trong
công trình [4].
- Từ kết quả nhận được theo quy hoạch thực
nghiệm điều chỉnh công nghệ ở bước 2
(QHTN 2) tiến hành đánh giá chất lượng vật
liệu bimetal thép CT.3 – thép 65Mn sau hàn
nổ như đối với mẫu QHTN1, từ đó chọn vùng
tối ưu của các thông số nổ r, h, C.
- Các thiết bị giám định chất lượng vật liệu
bimetal gồm: máy ép kỹ thuật số; máy đo độ
cứng HB, HRC tại Viện Nghiên cứu Cơ khí;
kính hiển vi quang học tại bộ môn Vật liệu
học và Xử lý bề mặt - Trường Đại học Bách
khoa Hà Nội.
- Phương pháp tính tốc độ va đập (vp) và áp
suất va đập (pk) và năng lượng va đập (Wp) tại
điểm tiếp xúc 2 lớp kim loại hàn nổ theo sơ
đồ nổ song song được áp dụng bởi công thức
tính toán lý thuyết tốc độ va đập (vp) cho
trong công trình [2] :
Phương pháp nghiên cứu
- Trình tự các bước tiến hành thí nghiệm hàn
nổ tạo phôi bimetal thép CT.3 – thép 65Mn
giống như đề cập trong công trình [4]. Để tìm
vùng tối ưu các thông số công nghệ hàn nổ
tạo phôi bimetal với điều kiện: r = 1,3; 1,5;
1,7; h = 0,8; 1,0; 1,2 và C = 0,8; 0,9; 1,0
1 + (32 / 27 )r
1 + (32 / 27 )r
− 1
+ 1
(1)
v p = 1,2 D
Áp suất va đập (pk) và năng lượng va đập (Wk)
khi hàn nổ được công thức tính toán theo:
4
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
Hà Minh Hùng và Đtg
Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ
93(05): 3 - 10
pk =
ρ
1.vk2 .γ 2
≈
ρ
1.v2p
;
cận điểm tiếp xúc tính theo công thức (2): pk1
= 6,8515 ÷ 9,4621 GPa. Năng lượng va đập
khi nổ tính toán Wp1 = 171,2875 ÷ 236,5537
MJ.m2. Độ bền bám dính 2 lớp vật liệu
bimetal thép CT.3 – thép 65Mn trên mẫu
QHTN đạt trong khoảng σb.d. = 72,65 ÷
162,467 MPa:
Wp = 0,5.ρ1
.
δ1.v2p
(2)
trong đó: D – Tốc độ nổ của thuốc nổ đo được
trên thực tế bằng máy đo kỹ thuật số, m/s [1];
ρ1, δ1 - Mật độ và chiều dầy tấm kim loại hàn
- Xác định bộ thông số nổ (r, h, C) thích hợp
trong miền các giá trị khảo sát qua việc phân
tích đánh giá chất lượng các mẫu vật liệu
bimetal sau hàn nổ thông qua tiêu chí độ bền
bám dính 2 lớp (σb.d.) và tổ chức tế vi biên
giới liên kết giữa chúng.
- Việc tính toán xây dựng các mô hình toán
học mô phỏng độ bền bám dính 2 lớp bimetal
thép CT.3 – thép 65Mn dựa trên cơ sở lý
thuyết về thuật toán tính toán các hệ số ẩn
trong mô hình toán học theo phương pháp
bình phương nhỏ nhất đã đề cập trong công
trình [4]) với hàm mục tiêu là σb.d. = f(r, h, C,
pk) để phân tích đánh giá mức độ ảnh hưởng
trong tổng thể và xét riêng biệt của của các
thông số hàn nổ r, h và C.
Hình 2. Ảnh chụp hiện trạng mẫu thí nghiệm
QHTN mẫu 25(QHTN 2) sau hàn nổ và các mẫu
thử phá hủy xác định độ bền bám dính 2 lớp bằng
phương pháp kéo dứt
[4]: a) Bề mặt lớp thép
65Mn; b) Bề mặt bên 2 lớp thép CT.3 – thép
65Mn; c) 27 mẫu thử bám dính 2 lớp (lô 1,2,3).
1
2
3
4
5
8
Lô thí nghiệm số 2: Bộ thông số nổ chọn ở
mức r = 1,5; h = 0,8 ÷ 1,2 và C = 0,9. Tốc độ
nổ và tốc độ di chuyển của điểm tiếp xúc va
đập: D2 = vk2 = 3.800 m/s. Tốc độ va đập tại
6
7
l
n
A
điểm tiếp xúc hai lớp kim loại hàn nổ: vp2
1.044,153 ÷1.227,056 m/s Áp suất va đập
trong vùng lân cận điểm tiếp xúc: pk2
=
A
=
8,5585 ÷11,8195 GPa. Năng lượng va đập
Wp2 = 213,9627 ÷295,487 MJ.m2. Độ bền
bám dính 2 lớp vật liệu bimetal thép CT.3 –
thép 65Mn trên mẫu QHTN đạt trong khoảng
σb.d. = 138,567 ÷ 245,833 MPa:
Hình 1. Sơ đồ nguyên lý hàn nổ tạo phôi vật liệu
bimetal thép CT.3 – thép 65Mn : 1 – Kíp nổ
điện; 2 –Thuốc nổ; 3 – Lớp lót bảo vệ bề mặt tấm
trên; 4– Tấm kim loại hàn (thép 65Mn); 5– Chốt
định vị khe hở hàn; 6– Tấm kim loại nền (thép
CT.3); 7 – Đế nổ; 8– Khung bọc thuốc nổ.
[
1]
Lô thí nghiệm số 3: Tốc độ nổ có giá trị bằng
tốc độ di chuyển của điểm tiếp xúc va đập: D3 =
vk3 = 4.200 m/s. Tốc độ va đập tại điểm tiếp xúc
Tổ chức tế vi biên giới 2 lớp vật liệu bimetal
thép CT.3 − thép 65Mn sau hàn nổ
hai lớp kim loại hàn nổ tính toán: vp3
1.154,064 ÷1.356,219 m/s. Áp suất va đập trong
vùng lân cận điểm tiếp xúc va đập: pk3
=
Lô thí nghiệm số 1: Bộ thông số nổ chọn ở
mức r = 1,3; h = 0,8 ÷ 1,2 và C = 0,8. Tốc độ
nổ và tốc độ di chuyển của điểm tiếp xúc va
đập: D = vk = 3.400 m/s. Tốc độ va đập tại
điểm tiếp xúc hai lớp kim loại hàn nổ tính
toán theo công thức (1): vp1 = 934,24 ÷
1.097,89 m/s. Áp suất va đập trong vùng lân
=
10,4551 ÷14,4387 GPa, còn năng lượng va đập
Wp3 = 261,3782 ÷360,9689 MJ.m2. Độ bền bám
dính 2 lớp vật liệu bimetal thép CT.3 – thép
65Mn trên mẫu QHTN đạt trong khoảng σb.d.
240,567 ÷ 290,433 MPa (lô số 3):
=
5
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
Hà Minh Hùng và Đtg
Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ
93(05): 3 - 10
Bảng 3. Kết quả tính toán tốc độ va đập, áp suất va đập và độ bền bám dính
Tốc độ
va đập,
vp,m/s
Áp suất Năng lượng
va đập, va đập,
pk,GPa W, MJ.m2
Độ bền bám dính 2 lớp, σb.d., MPa
Số mẫu Mãsố
TN QHTN
Lần 1
Lần 2
Lần 3
Trung bình
1
000
010
020
934,2424 6,85155 171,2887
934,2424 6,85155 171,2887
934,2424 6,85155 171,2887
72,34
80,20
72,34
81,50
73,27
81,80
72,6500
81,1666
2
3
89,29
89,72
90,20
89,7366
4
100 1.019,998 8,16711 204,1778
110 1.019,998 8,16711 204,1778
120 1.019,998 8,16711 204,1778
200 1.097,892 9,46213 236,5537
210 1.097,892 9,46213 236,5537
220 1.097,892 9,46213 236,5537
001 1.044,153 8,55851 213,9627
011 1.044,153 8,55851 213,9627
021 1.044,153 8,55851 213,9627
101 1.140,004 10,2019 255,0481
111 1.140,004 10,2019 255,0481
121 1.140,004 10,2019 255,0481
201 1.227,056 11,8195 295,4870
211 1.227,056 11,8195 295,4870
221 1.227,056 11,8195 295,4870
002 1.154,064 10,4551 261,3782
012 1.154,064 10,4551 261,3782
022 1.154,064 10,4551 261,3782
102 1.260,004 12,4627 311,5685
112 1.260,004 12,4627 311,5685
122 1.260,004 12,4627 311,5685
202 1.356,219 14,4387 360,9689
212 1.356,219 14,4387 360,9689
222 1.356,219 14,4387 360,9689
101,50
111,35
125,60
136,20
150,65
162,50
138,20
145,50
165,50
175,65
180,70
198,45
214,80
229,70
245,50
239,90
245,60
250,90
260,00
265,60
270,90
278,80
285,60
289,80
100,90
111,85
125,70
136,50
148,90
163,20
139,30
146,20
165,90
176,10
181,50
199,50
215,50
230,50
246,50
240,60
246,20
252,00
261,90
266,70
271,40
278,50
284,50
290,50
102,00
112,34
124,30
137,50
150,65
161,70
138,20
144,70
164,90
174,90
181,90
199,50
215,90
231,20
245,50
241,20
245,60
251,40
261,20
265,60
272,50
279,10
284,50
291,00
101,4666
111,8466
125,2000
136,7333
150,0666
162,4666
138,5666
145,4666
165,4333
175,5500
181,3666
199,1500
215,4000
230,4666
245,8333
240,5666
245,8000
251,4333
261,0333
265,9666
271,6000
278,8000
283,8666
290,4333
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
Phạm vi sử dụng: σb.d = (70
÷
99) MPa – Bám dính đạt yêu cầu làm việc ở tải trọng tĩnh, va đập nhỏ; σb.d
300 MPa – Bám
= (100
÷
200) MPa – Bám dính tốt (tải trọng có va đập không lớn); 200 MPa ≤ σb.d
<
dính rất tốt (tải trọng có va đập mạnh với tần suất trunb ình); σb.d
trọng có va đập với tần suất cao).
≥
300 MPa – Bám dính đặc biệt tốt (tải
↑
Lớp thép CT.3
↔
Biên giới 2 lớp
↓
Lớp thép 65Mn
a)
b)
Hình 3. Tổ chức tế vi ở vùng biên giới 2 lớp bimetal thép CT.3 - thép 65Mn sau hàn nổ, lô số 1:
a) - Mẫu số 01, mã số 000; b) - Mẫu số 04, mã số 100)
6
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
Hà Minh Hùng và Đtg
Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ
93(05): 3 - 10
↑
Lớp thép CT.3
↔
Biên giới 2 lớp
↓
Lớp thép 65Mn
a)
b)
Hình 4. Tổ chức tế vi ở vùng biên giới 2 lớp bimetal thép CT.3 - thép 65Mn sau hàn nổ, lô số 1&2:
a) Mẫu số 09, mã số 220; b) - Mẫu số 10, mã số 001
↑
Lớp thép CT.3
↔
Biên giới 2 lớp
↓
Lớp thép 65Mn
a)
b)
Hình 5. Tổ chức tế vi ở vùng biên giới 2 lớp bimetal thép CT.3 - thép 65Mn sau hàn nổ lô số 2:
a) - Mẫu số 15, mã số 121; b) - Mẫu số 18, mã số 221
↑
Lớp thép CT.3
↔
Biên giới 2 lớp
↓
Lớp thép 65Mn
a)
b)
Hình 6. Tổ chức tế vi ở vùng biên giới 2 lớp bimetal thép CT.3 - thép 65Mn sau hàn nổ lô số 2:
a) – Mẫu số 11, mã số 011; b) - Mẫu số 14, mã số 111
↑
Lớp thép CT.3
↔
Biên giới 2 lớp
↓
Lớp thép 65Mn
b)
a)
Hình 7. Tổ chức tế vi ở vùng biên giới 2 lớp bimetal thép CT.3 - thép 65Mn sau hàn nổ lô số 3:
a) - Mẫu số 22, mã số 102; b) - Mẫu số 24 , mã số 122)
7
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
Hà Minh Hùng và Đtg
Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ
93(05): 3 - 10
↑
Lớp thép CT.3
↔
Biên giới 2 lớp
↓
Lớp thép 65Mn
b)
a)
Hình 8. Tổ chức tế vi ở vùng biên giới 2 lớp bimetal thép CT.3 - thép 65Mn sau hàn nổ lô số 3:
a) - Mẫu số 25, mã số 202; b) - Mẫu số 27 , mã số 222)
Mô phỏng độ bền bám dính 2 lớp vật liệu
bimetal thép CT.3 – thép 65Mn sau hàn nổ
hàn nổ có nhiều tạp chất liên kim nóng chảy
giòn, làm giảm độ dẻo dai của mối hàn. Vì
thế, tỷ lệ tốt nhất nên chọn trong trường hợp
này là ở mức: C = 0,85 ÷ 0,95;
Bằng thuật toán xử lý số liệu thống kê toán
học thực nghiệm cho trong bảng 3 theo
phương pháp bình phương nhỏ nhất đã tính
toán xây dựng được mô hình toán học bậc
nhất mô phỏng độ bền bám dính 2 lớp vật liệu
bimetal thép CT.3 – thép 65Mn sau hàn nổ
như sau:
3) Thông số h có ảnh hưởng nhỏ nhất tới σb.d.
Tỷ số C/h đặc trưng mức độ gây ảnh hưởng
tới chất lượng bám dính 2 lớp vật liệu bimetal
thép CT.3 − thép 65Mn đã giảm còn khoảng
67 % so với khi hàn nổ tạo vật liệu bimetal
thép CT.3 – thép CD100 (đã đề cập trong
công trình [4]), vì vậy nên chọn ở mức cận
trên sao cho đảm bảo khe hở hàn đủ rộng để
các tạp chất trong quá trình nổ bay thoát ra
khỏi khe hở giữa 2 tấm kim loại hàn nổ với số
lượng lớn nhất, đồng thời có động năng va
đập lớn hơn (h = 1,0 ÷ 1,2);
y
bậc1(r,h,C)
− 267.2253 + 138.0034. r +
(3)
39.3296.h + 309.5407.C
Kiểm tra theo tiêu chí Fisher cho thấy mô
hình (3) thích hợp, từ đó ta thấy:
1) Độ bền bám dính 2 lớp vật liệu bimetal
thép CT.3 − thép 65Mn tăng tỷ lệ thuận theo
chiều tăng của các thông số nổ r, h và C,
trong đó thông số C quy định tốc độ nổ của
thuốc nổ hỗn hợp dùng cho thí nghiệm ở 3
mức đo được trực tiếp trong quá trình hàn nổ
là D1 = vk1 = 3.400 m/s; D2 = vk2 = 3.800 m/s;
D3 = vk3 = 4.200 m/s. Ảnh hưởng của thông
Hàn nổ tạo phôi bimetal thép CT.3 – thép
65Mn sản xuất thử nghiệm
Sau khi tổng hợp các kết quả phân tích đánh
giá chất lượng vật liệu bimetal thép CT.3 –
thép 65Mn sau hàn nổ trên đây và chọn miền
khảo sát của các thông số nổ thích hợp là: r =
1,5 ÷ 1,7; h = 1,0 ÷ 1,2; C = 0,85 ÷ 0,95
chúng tôi đã tiến hành thực nghiệm hàn nổ
các phôi bimetal có kích thước lớn đến (5 +
20) x (100 ÷ 220) x 2.000 mm. Kết quả chụp
ảnh trạng thái bề mặt một số phôi bimetal
thép CT.3 – thép 65Mn sau hàn nổ cho trên
hình 9. Chất lượng các phôi bimetal nhận
được sau hàn nổ đều đạt chất lượng tốt để chế
tạo các loại dao cắt công nghiệp có kích thước
lớn như mục tiêu đề ra, không có phế phẩm.
số C tới độ bền bám dính 2 lớp bimetal (σb.d.
)
mạnh nhất, sau đó đến thông số r và cuối
cùng là thông số h.
2) Ảnh hưởng của thông số C mạnh gấp 2,24
lần so với ảnh hưởng của r, và gấp 7,87 lần so
với ảnh hưởng của h. Từ đó rút ra rằng, không
nên điều chỉnh rộng thông số C, bởi vì nếu C
quá thấp sẽ làm giảm đáng kể σb.d., còn khi C
quá cao sẽ nhận được mối hàn giữa 2 lớp có
biên độ sóng âm liên kết lớn, nhưng cũng có
thể dẫn đến cấu trúc biên giới 2 lớp vật liệu
8
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
Hà Minh Hùng và Đtg
Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ
93(05): 3 - 10
Hình 9. Phôi bimetal thép CT.3 – thép 65Mn làm dao cắt kim loại và dao xén giấy, hản nổ trên quy mô sản
xuất thử nghiệm ở Việt Nam, có kích thước (18 + 5) x (100 220) x (1.750 2.000) mm
÷
÷
[4]
phôi chế tạo một số dao cắt công nghiệp có
kích chiều dài đến 2.000 mm trong điều kiện
Việt Nam, nhằm tiến tới mục tiêu thay thế
hàng nhập khẩu.
KẾT LUẬN
1) Bài báo đã trình bày phương pháp thí
nghiệm hàn nổ tạo phôi vật liệu bimetal thép
CT.3 – thép 65Mn phù hợp với điều kiện thực
tiễn ở Việt Nam, đã tính toán được tốc độ va
đập (vp), áp suất va đập (pk) và năng lượng va
đập (Wp);
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1]. Hà Minh Hùng (2009):“Xác định mác vật liệu
và xây dựng quy trình công nghệ hàn nổ tạo phôi
bimetal làm dao xén giấy”, Báo cáo Chuyên đề 4
thuộc đề tài NCKH cấp thành phố Hà Nội mã số
01C-01/03-2009-2), Hà Nội, Công ty Việt Mỹ
J.S.C & Trung tâm CTA-NARIME, Viện Nghiên
cứu Cơ khí, 22 trang;
2) Đã xác định độ bền bám dính 2 lớp bimetal
thép CT.3 – thép 65Mn trên các mẫu có mã số
QHTN tương ứng cùng với mẫu khảo sát tổ
chức tế vi biên giới giữa chúng (σb.d.). Kết quả
thực nghiệm cho thấy: ở một số chế độ “hàn
mềm” được khảo sát với bộ 3 thông số r, h, C
đã chọn, độ bền bám dính 2 lớp bimetal sau
hàn nổ chưa cao (72,65 MPa ≤ σb.d. ≤ 138,566
MPa), vật liệu bimetal được khuyến cáo nên
dùng đề làm dao cắt công nghiệp làm việc ở
gam tải trọng tĩnh hoặc tải trọng có va đập
nhỏ và tần suất không trung bình. Nếu vật liệu
bimetal có σb.d. đạt ở mức cao (145,466 MPa ≤
σb.d. ≤ 290,433 MPa), vật liệu bimetal được
khuyến cáo sử dụng làm dao cắt công nghiệp
chịu tải trọng có va đập trung bình, lớn và với
tần suất cao;
[2]. Hà Minh Hùng (2009),“Nghiên cứu đánh giá
chất lượng vật liệu bimetal làm dao băm gỗ theo
QHTN 2, Báo cáo chuyên đề 13 đề tài NCKH cấp
Thành phố Hà Nội mã số 01C-01/03-2009-2, Hà
Nội, Trung tâm CTA-NARIME, Viện Nghiên cứu
Cơ khí Công ty Việt Mỹ J.S.C, 79 trang;
[3]. Hà Minh Hùng (2009),“Nghiên cứu tính toán
mô hình toán học đánh giá chất lượng vật liệu
bimetal làm dao xén giấy và dao băm gỗ theo
QHTN 2”, Báo cáo chuyên đề 11 đề tài NCKH
cấp Thành phố Hà Nội mã số 01C-01/03-2009-2,
Hà Nội, Trung tâm CTA-NARIME, Viện Nghiên
cứu Cơ khí & Công ty Việt Mỹ J.S.C, 25 trang;
[4].Hà Minh Hùng, Nguyễn Gia Tín (2011),“Ứng
dụng công nghệ hàn nổ để tạo phôi vật liệu
bimetal thép các bon – thép dụng cụ làm dao cắt
công nghiệp có chiều dài lớn”, Báo cáo tại Hội
nghị khoa học toàn quốc Cơ khí – Cơ học – Cơ
điện tử nhân dịp 55 năm thành lập Trường Đại học
Bách khoa Hà Nội, Toàn tập, trang ….;
3) Đã khảo sát và chụp ảnh tổ chức tế vi biên
giới liên kết 2 lớp trên một số mẫu vật liệu
bimetal thép CT.3 – thép 65Mn sau hàn nổ,
phân tích và so sánh đối chiếu với độ bền bám
dính 2 lớp (σb.d.) tương ứng để làm rõ mức
chất lượng vật liệu đạt được thông qua hai
tiêu chí cơ bản là độ bền mối hàn và cấu trúc
kim loại 2 lớp. Từ đó chọn được các chế độ
hàn nổ thích hợp (r = 1,5 ÷ 1,7; h = 1,0 ÷ 1,2;
C = 0,85 ÷ 0,95) để thí nghiệm hàn nổ tạo
9
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
Hà Minh Hùng và Đtg
Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ
93(05): 3 - 10
SUMMARY
APPLICATION OF EXPLOSIVE WELDING TECHNOLOGY
TO CREATE BIMETAL CARBON STEEL WORKPIECE
FOR INDUSTRIAL CUTTING TOOLS WITH LARGE LENGTH
Ha Minh Hung*, Nguyen Gia Tin
Institute of Mechanical Research – Ministry of Industry and Trade
This paper presents experimental results to examine the impact of some explosive conditions to the
plastic deformation of bimetal steel CT.3 – alloy tool steel 65Mn due so that it also impact on weld
quality. On that basis, select the correct size geometry sheet materials steel CT.3 and steel 65Mn
ensure outstanding mechanical quality suitable for the manufacture of industrial cutting tools,
monolithic with the length (less than 2000 mm) to the finished product in terms of equipment
manufacturing industry is in Vietnam. There is also mentioned about some features of metal
structures neas the border of two material layer after explosive welding, demonstrates the ability to
produce the industrial tools working under the load without significant impact, for example, thin
cutting knife, paper cutting knives.
Keywords: bimatel, carbon steel, industrial cutting tool
Ngày nhận bài:2/5/2012, ngày phản biện: 14/5/2012, ngày duyệt đăng:
*
10
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
8 trang
10/01/2024
5460
Free
Bạn đang xem tài liệu "Nghiên cứu ảnh hưởng của áp lực va đập khi hàn nổ tới độ bền và cấu trúc mối hàn vật liệu Bimetal thép cácbon – Thép hợp kim làm dao cắt công nghiệp", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
File đính kèm:
- nghien_cuu_anh_huong_cua_ap_luc_va_dap_khi_han_no_toi_do_ben.pdf
