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

µnh 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 ). 12 §©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 13 V Ët h µn H ×n h 9. T h i Õt b Þ h µn tù ® én g 1 - C ué n d© y h µ n. 2 - D ©y h µn . 3 - § Çu h µn . 4 - H ép th uè c hµ n. 5 - X e hµ n. 6 - X Ø r ¾n . 7 - T hu èc h µn . 8 - X Ø l án g. 9 - B Ó hµ n . 10 - K im lo ¹i m èi h µn . B é ®i Òu k hi Ó n U o N gu ån ® iÖ n hµ n 6 10 8 3 7 921 H −í ng h µn 54 14 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... 15 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 16 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 ] 17 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«.... 18 C¸c lo¹i thuèc hµn d¹ng gèm. [ 1 ] Lo¹i thuèc Thµnh phÇn chÝnh Thµnh phÇn kh¸c L−îng tèi thiÓu cña thµnh phÇn chÝnh % M¨nggan- Silic ¤xit m¨nggan – MnO Th¹ch anh - SiO2 ¤xit canxi - CaO ¤xit nh«m – Al2O3 Flua - CaF2 50 Canxi - Silic Th¹ch anh – SiO2 ¤xit canxi – Ca O ¤xit magiª - MgO ¤xit nh«m – Al2 O3 ¤xit m¨ng gan- MnO Florua canxi - CaF2 60 Nh«m - Rutin ¤xit nh«m – Al2O3 ¤xit canxi - CaO Rutin – TiO2 Th¹ch anh - SiO2 ¤xit m¨nggan – MnO 45 Nh«m – KiÒm ¤xit nh«m – Al2O3 ¤xit canxi - CaO ¤xit magiª - MgO Th¹ch anh - SiO2 ¤xit m¨nggan – MnO 45 Flua – KiÒm ¤xit canxi - CaO ¤xit magiª - MgO Flua - CaF2 Th¹ch anh - SiO2 ¤xit m¨nggan – MnO ¤xit nh«m – Al2 O3 50 19 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 20 quang tõ ®Êy lµm gi¶m ¸p lùc cña hi®r« lªn kim lo¹i láng, nhê thÕ l−îng hi®r« hßa tan vµo kim lo¹i láng Ýt ®i. Ta cã thÓ thÊy t¸c dông nµy qua h×nh 8. CaO cã vai trß quan träng trong viÖc khö phèt pho vµ l−u huúnh trong mèi hµn. Sunfit s¾t trong bÓ hµn gÆp CaO xÈy ra ph¶n øng hãa häc: [ FeS ] + ( CaO ) = ( FeO ) + CaS ( 2 – 2 ) NgoÆc [ ] chØ thµnh phÇn hßa tan trong bÓ hµn, ngoÆc ( ) chØ thµnh phÇn hßa tan trong xØ. Kh«ng gièng nh− FeS lµ hßa tan trong kim lo¹i láng, CaS kh«ng hßa tan trong kim lo¹i vµ chuyÓn vµo xØ. Phèt pho tån t¹i trong kim lo¹i láng d−íi d¹ng phètphÝt s¾t ( Fe2P ), nã bÞ «xy hãa bëi «xit s¾t: 2Fe2P + 5FeO ( P2O5 ) + 9[ Fe ] ( 2 – 3 ) Ph¶n øng nµy cã thÓ x¶y ra theo c¶ hai chiÒu: thuËn, nghÞch. Qu¸ tr×nh luyÖn kim cã rutin, tÝnh baz¬ cña xØ ¶nh h−ëng lín tíi qu¸ tr×nh khö phètpho. Trong xØ baz¬ P2O5 kÕt hîp víi CaO: P2O5 + 3CaO = 3 CaO. P2O5 ( 2 – 4 ) CaO. P2O5 kh«ng hßa tan nªn kh«ng cã chiÒu nghÞch. Cßn trong xØ axit FeO kÕt hîp tr−íc víi silic nªn tèc ®é «xy hãa phètpho gi¶m. Ta biÕt r»ng trong hÖ xØ CaO – CaF2 - TiO2 c¸c tÝnh chÊt baz¬ cña huúnh th¹ch ( thµnh phÇn chÝnh lµ CaF2 ) thÓ hiÖn khi nång ®é TiO2 lín, cßn khi CaO lín th× nã ®ãng vai trß lµ chÊt phô gia axit. Trong thuèc hµn ®−îc chÕ t¹o l−îng rutin chiÕm kho¶ng 15%, cßn l−îng ®Ê v«i chiÕm kho¶ng 7%, v× vËy xØ do thuèc hµn t¹o ra mang tÝnh baz¬. - §«l«mÝt lµ cacb«n¸t hçn hîp cã thµnh phÇn chÝnh lµ CaMg(CO3)2. D−íi t¸c ®éng cña hå quang, ®«l«mÝt nãng ch¶y tham gia t¹o xØ, ®ång thêi bÞ ph©n hñy t¹o ra khÝ CO2 vµ c¸c thµnh phÇn nãng ch¶y CaO, MgO. ¶nh h−ëng cña MgCO3 cã thÓ thÊy trªn h×nh 10. T¸c dông cña CO2 vµ CaO ®· bµn ®Õn ë phÇn trªn, ngoµi ra CaO vµ MgO cßn cã t¸c dông lµm t¨ng ®é baz¬ cña xØ. - Huúnh th¹ch cã thµnh phÇn chñ yÕu lµ CaF2 ( l−îng CaF2 cã thÓ ®Õn 95% ) 21 Huúnh th¹ch rÊt dÔ nãng ch¶y, tham gia t¹o xØ. Trong xØ CaF2 ph¶n øng hãa häc víi SiO2 t¹o ra khÝ hi®r«florua ( HF ). Qu¸ tr×nh t¹o ra khÝ hi®r«florua trong vïng hå quang xÈy ra theo c¸c ph¶n øng sau: 2( CaF2 ) + ( SiO2 ) = 2CaO + SiF4 , ( 2 – 5 ) SiF4 + 2H2 O = SiO2 + 4HF . ( 2 – 6 ) D−íi t¸c dông cña hå quang CaF2 cã thÓ t−¬ng t¸c trùc tiÕp víi h¬i n−íc cho ra khÝ hi®r«florua: CaF2 + H2O = CaO + 2HF. ( 2 – 7 ) KhÝ hi®r«florua kh«ng hßa tan trong thÐp láng vµ bÒn ë nhiÖt ®é hå quang nªn tho¸t ra ngoµi, lµm gi¶m ¸p lùc cña hi®r« lªn bÓ hµn, tõ ®Êy lµm gi¶m l−îng hi®r« hßa tan trong kim lo¹i láng, kÕt qu¶ lµ mèi hµn Ýt bÞ rç. Ta cã thÓ tham kh¶o ¶nh h−ëng nµy trªn h×nh 11. - Cao lanh lµ lo¹i silicat nh«m cã thµnh phÇn chñ yÕu lµ Al2(Si4O10).6H2O ( l−îng Al2(Si4O10).6H2O chiÕm 80% – 90% ). Cao lanh dÎo nªn cã t¸c dông tèt trong viÖc t¹o h¹t cho thuèc. Khi hµn nã nãng ch¶y tham gia t¹o xØ. D−íi t¸c dông cña hå quang Al2(Si4O10).6H2O bÞ ph©n hñy thµnh Al2O3 vµ SiO2. ¤xit nh«m cã t¸c dông lµm æn ®Þnh hå quang. ¤xit silic tham gia vµo viÖc khö hi®r« vµ khö «xy. - QuÆng m¨nggan cã thµnh phÇn chñ yÕu lµ c¸c «xit m¨nggan ( l−îng «xit m¨nggan chiÕm kho¶ng 50% ). Khi hµn quÆng m¨ng gan nãng ch¶y tham gia t¹o xØ. Trong xØ «xit m¨nggan vµ c¶ «xit silic tham gia vµo c¸c ph¶n øng hãa khö gióp khö «xy khái kim lo¹i mèi hµn. Giai ®o¹n ®Çu khi giät kim lo¹i láng tõ d©y hµn nãng ch¶y chuyÓn vµo xØ th× xÈy ra ph¶n øng hãa häc: SiO2 + 2Fe = 2FeO + Si ( 2 – 8 ) 22 H×nh 10. ¸p lùc hy®r« trong vïng hå quang (1) vµ l−îng hi®r« trong kim lo¹i mèi hµn (2 ) phô thuéc l−îng trong thuèc hµn. H×nh 11. ¸p lùc hy®r« trong vïng hå quang (1) vµ l−îng hi®r« trong kim lo¹i mèi hµn (2 ) phô thuéc l−îng trong thuèc hµn. H + H O 1 H y® r« t r on g m èi h µn 0 0 4 4 8 128 2CaF CaF %2 0,04 2 [H] 0,08 P 2 [H], cm /100g3 12 0 0 4 8 4 8 201612 3MgCO 2 , M Pa MgCO3% 1 2 0,04 0,08 12 2 2 H + H O P 23 MnO + Fe = FeO + Mn ( 2 – 9 ) Theo ®Þnh luËt ph©n phèi mét phÇn «xit s¾t hßa tan trong xØ, phÇn kia chuyÓn vµo bÓ hµn. Silic vµ m¨nggan ®−îc t¹o ra còng chuyÓn vµo bÓ hµn. Giai ®o¹n sau khi nhiÖt ®é bÓ hµn kh«ng cßn qu¸ cao, trong bÓ hµn xÈy ra ph¶n øng theo chiÒu ng−îc l¹i: silic vµ m¨nggan khö «xy cña «xit s¾t cã trong bÓ hµn t¹o ra SiO, MnO vµ Fe. C¸c «xit silic vµ «xit m¨nggan di chuyÓn vµo xØ. Lóc nµy cÇn gi÷ cho bÓ hµn nguéi chËm ®Ó c¸c «xit nµy cã ®ñ thêi gian chuyÓn hÕt vµo xØ khi kim lo¹i láng ch−a kÞp ®«ng ®Æc. Nh− vËy t¸c dông bao phñ cña xØ vµ c¶ thuèc hµn ch−a nãng ch¶y lµ hÕt søc quan träng. - Fer« silic th«ng th−êng cã 3 lo¹i: loaÞ 45%, lo¹i 75% vµ lo¹i 95 % silic. §Ó s¶n xuÊt thuèc hµn ta dïng lo¹i 45% Si, v× nh÷ng lo¹i cã hµm l−îng silic cao th−êng g©y ra c¸c ph¶n øng hãa häc bÊt lîi víi kiÒm cña thñy tinh láng. Fer« silic lµ chÊt khö «xy vµ hîp kim hãa mèi hµn. L−îng silic trong thuèc hµn gióp mèi hµn chèng nøt nãng tèt, ngoµi ra tØ lÖ silic cao cßn lµm cho xØ dÔ bong. - Fer« m¨nggan th−êng cã l−îng m¨nggan trªn 78%. Fer« m¨nggan lµ chÊt khö «xy vµ hîp kim hãa mèi hµn. Hîp kim hãa víi m¨nggan lµm t¨ng kh¶ n¨ng chèng nøt kÕt tinh vµ t¨ng ®é bÒn, c¶i thiÖn tÝnh dÎo cña mèi hµn. III. Quy tr×nh chÕ t¹o thuèc hµn d¹ng gèm. Thuèc hµn d¹ng gèm ®−îc chÕ t¹o theo 3 b−íc chÝnh: chuÈn bÞ vµ pha trén nguyªn liÖu, t¹o h¹t, sÊy thuèc. TÊt c¶ c¸c nguyªn liÖu d¹ng kho¸ng chÊt ®−îc chän lùa theo ®óng chñng lo¹i, thµnh phÇn ®¹t chÊt l−îng råi ®−îc nghiÒn nhá. Chóng ®−îc sµng ®Ó lo¹i bá c¸c h¹t qu¸ cì, th«ng th−êng kÝch th−íc cña c¸c h¹t kh«ng qu¸ 0,3 mm. Nguyªn liÖu ph¶i kh«, ®é Èm kh«ng qu¸ 1%. Nguyªn liÖu ®¹t yªu cÇu ®−îc nhËp vµo kho nguyªn liÖu ®Ó sö dông dÇn. Tõng thµnh phÇn ®−îc c©n theo ®óng tØ lÖ cã mÆt cña chóng trong c«ng thøc pha trén ®· chän. TÊt c¶ c¸c phÇn nguyªn liÖu c©n xong ®−îc cho chung vµo thiÕt bÞ trén. §Çu tiªn chóng ®−îc trén kh« cho ®Õn khi c¸c thµnh phÇn trén lÉn ®Òu víi nhau. Sau ®Êy chuyÓn sang chÕ ®é trén −ít, b»ng c¸ch rãt thªm dÇn n−íc thñy tinh vµo trong khi trén. N−íc thñy tinh cã thµnh phÇn chñ yÕu lµ KNaSiO3.nH2O, cã t¸c dông t¹o nªn sù dÝnh kÕt c¸c h¹t phèi liÖu, khi kh« ®i t¹o nªn ®é cøng cña viªn thuèc. Sau nµy trong khi hµn n−íc thñy tinh ph©n hñy t¹o ra 24 c¸c chÊt K2O vµ Na2O lµ c¸c chÊt lµm æn ®Þnh hå quang. Khi phèi liÖu ®· −ít ®Òu th× ®−îc chÕ biÕn t¹o thµnh tõng h¹t thuèc. C¸c h¹t thuèc ®−îc tiÕp tôc vª trßn ®Ó cã d¹ng h×nh cÇu vµ t¹o nªn ®é sÝt chÆt. H¹t thuèc cµng sÝt chÆt th× trong qu¸ tr×nh b¶o qu¶n, vËn chuyÓn h¹t thuèc cµng khã bÞ vì nhá ra. Sau ®Êy thuèc ®−îc sÊy. ViÖc sÊy thuèc ®−îc chia thµnh 2 giai ®o¹n: sÊy s¬ bé vµ sÊy nhiÖt ®é cao. ViÖc chia lµm 2 giai ®o¹n lµ ®Ó ®¶m b¶o h¹t thuèc kh« ®Òu vµ cã ®é Èm thÊp nhÊt. Trong giai ®o¹n ®Çu nhiÖt ®é ®−îc n©ng dÇn lªn ®Õn 250 oC. Trong giai ®o¹n 2, nhiÖt ®é ®−îc n©ng dÇn lªn ®Õn nhiÖt ®é nung cÇn thiÕt cña lo¹i thuèc. Khi t¨ng nhiÖt ®é nung th× tÝnh h¸o n−íc cña thuèc gi¶m râ rÖt, cßn c¸c tÝnh chÊt c«ng nghÖ th× ®−îc c¶i thiÖn. Tuy nhiªn viÖc t¨ng nhiÖt ®é nung cã giíi h¹n v× nhiÖt ®é cao cã thÓ g©y ra c¸c ph¶n øng bÊt lîi trong thuèc, lµm «xy hãa c¸c nguyªn tè hîp kim vµ ph©n hñy c¸c «xit cao kim lo¹i vµ muèi. NÕu lµ thuèc dïng cho hµn ®¾p, t¹o nªn bÒ mÆt kim lo¹i cøng th× nhiÖt ®é nung chØ ®Õn 450 oC, cßn nÕu lµ c¸c lo¹i thuèc hµn kÕt cÊu thÐp th× nhiÖt ®é nung cã thÓ lªn ®Õn 700 oC, thËm chÝ cã lo¹i lªn ®Õn 900 oC. SÊy xong, thuèc ®−îc lµm nguéi xuèng nhiÖt ®é b×nh th−êng. Sau ®Êy thuèc ®−îc sµng läc l¹i ®Ó lo¹i bá h¹t kh«ng ®¹t kÝch cì. H¹t to qu¸ vµ h¹t nhá qu¸ so víi yªu cÇu ®Òu ph¶i lo¹i ra, v× vËy thuèc ph¶i qua 2 lo¹i sµng: sµng lo¹i bá h¹t to vµ sµng lo¹i bá h¹t nhá. C¸c h¹t qu¸ to th× ®−îc nghiÒn ®Ó sµng l¹i. C¸c h¹t qu¸ nhá th× ®−îc ®−a trë l¹i c«ng ®o¹n trén nguyªn liÖu. Thuèc ®¹t yªu cÇu ®−îc ®ãng gãi trong bao nil«ng hoÆc hép kim lo¹i. D©y chuyÒn c«ng nghÖ ®−îc m« t¶ theo s¬ ®å d−íi ®©y. Kho nguyªn liÖu C©n Trén kh« Trén −ít T¹o h¹t Vª trßn SÊy nhiÖt ®é thÊp SÊy nhiÖt ®é cao Lµm nguéi §ãng gãiNhËp kho thµnh phÈm Sµng läc thµnh phÈm 25 IV. D©y chuyÒn thiÕt bÞ. Dùa vµo d©y chuyÒn c«ng nghÖ ng−êi ta chÕ t¹o ra d©y chuyÒn thiÕt bÞ thÝch hîp ®Ó phôc vô viÖc thùc hiÖn c«ng nghÖ ®Êy. Qua tham kh¶o chóng t«i thÊy mét d©y chuyÒn thiÕt bÞ gåm c¸c thiÕt bÞ chÝnh sau: - ThiÕt bÞ trén vµ t¹o h¹t. - ThiÕt bÞ vª trßn h¹t thuèc. - Lß sÊy nhiÖt ®é thÊp. - Lß sÊy nhiÖt ®é cao. - ThiÕt bÞ lµm nguéi. Ngoµi ra cßn mét sè thiÕt bÞ phô trî kh¸c nh−: b¨ng t¶i, gÇu n©ng, c©n, sµng, m¸y nghiÒn, m¸y ®ãng bao, m¸y kh©u bao... ThiÕt bÞ trén vµ t¹o h¹t lµ mét thiÕt bÞ t−¬ng ®èi phøc t¹p, thùc hiÖn nhiÒu c«ng ®o¹n chÕ t¹o thuèc trong cïng mét thiÕt bÞ. ThiÕt bÞ nµy cã d¹ng h×nh èng th¼ng ®øng, bªn trong èng cã 2 r«-to. Khi lµm viÖc 2 r«-to nµy quay ng−îc víi chiÒu quay cña vá èng. ThiÕt bÞ nµy trén kh« c¸c phèi liÖu trong 5 phót. Sau ®Êy chÊt kÕt dÝnh lµ n−íc thñy tinh ®−îc ®−a vµo ®Ó trén −ít vµ t¹o h¹t. Qu¸ tr×nh trén −ít vµ t¹o h¹t diÔn ra trong 10 phót. C¸c h¹t thuèc võa ®−îc t¹o ra ®−îc ®−a lªn bµn rung chuyÓn dÇn vµo thiÕt bÞ vª trßn. ThiÕt bÞ vª trßn h¹t thuèc lµ thiÕt bÞ t¹o nªn h×nh d¹ng gÇn víi h×nh cÇu cho h¹t, ®ång thêi lµm cho c¸c thµnh phÇn cña h¹t thuèc sÝt chÆt víi nhau. C¸c thµnh phÇn cña mét h¹t thuèc hµn liªn kÕt víi nhau b»ng n−íc thñy tinh, råi ®−îc sÊy kh«, nªn ®é liªn kÕt víi nhau kh«ng thËt sù v÷ng ch¾c. §Ó h¹n chÕ sù vì vôn vµ hãa bét cña h¹t thuèc trong qu¸ tr×nh vËn chuyÓn vµ cÊt gi÷ , h¹t thuèc cÇn cã h×nh d¹ng h×nh cÇu vµ ®é sÝt chÆt tèt. ThiÕt bÞ vª trßn h¹t thuèc thùc hiÖn nguyªn t¾c ®Ó h¹t thuèc tù l¨n trªn r·nh xo¾n trong lßng mét èng h×nh tang trèng ®Æt nghiªng, trong khi èng nµy quay trßn. Tèc ®é quay cña èng kho¶ng 30 vßng/ phót. KÕt cÊu nµy lµm h¹t thuèc quay trßn, chuyÓn ®éng theo nhiÒu chiÒu trong khi di chuyÓn däc theo lßng èng, t¹o nªn hiÖu øng vª trßn. Mét chu k× vª trßn kho¶ng 1 phót. H¹t thuèc ra khái thiÕt bÞ vª trßn ®−îc chuyÓn ngay ®Õn lß sÊy nhiÖt ®é thÊp b»ng b¨ng t¶i. Lß sÊy nhiÖt ®é thÊp lµm cho h¹t thuèc kh« ®Òu, ®¹t ®é Èm cßn 1 – 2%. Lß sÊy cã èng sÊy d¹ng h×nh tang trèng víi c¸c r·nh xo¾n bªn trong, n»m nghiªng so víi ph−¬ng n»m ngang vµ cã 3 vïng nhiÖt ®é kh¸c nhau. èng sÊy quay víi tèc ®é chËm kho¶ng 2 vßng/ phót. Thuèc hµn theo r·nh xo¾n, gãc nghiªng cña tang trèng xoay ®¶o, ch¹y dÇn qua c¸c vïng nhiÖt ®é cao dÇn nªn ®−îc lµm kh« ®Òu. Thêi gian sÊy 1 chu k× kho¶ng 1,5 giê. Thuèc hµn ®· qua sÊy s¬ bé cã thÓ cÊt gi÷ t¹m thêi trong kho trung gian kh«ng nhÊt thiÕt ph¶i sÊy nhiÖt ®é cao ngay. Lß sÊy nhiÖt ®é cao lµ ®Ó cho h¹t thuèc cã ®é Èm thÊp theo ®óng yªu cÇu, ®ång thêi lµm gi¶m tÝnh h¸o n−íc cña thuèc hµn. KÕt cÊu c¬ b¶n cña lß nµy còng gièng nh− cña lß sÊy nhiÖt ®é thÊp , chØ kh¸c lµ nhiÖt ®é sÊy cao h¬n. ThiÕt bÞ lµm nguéi cã t¸c dông lµm nguéi thuèc hµn sau khi sÊy ë nhiÖt ®é cao xuèng nhiÖt ®é d−íi 60o C, ®Ó cã thÓ ®ãng gãi ngay. ThiÕt bÞ nµy cã d¹ng h×nh èng, n»m nghiªng, quay trßn, bªn ngoµi ®−îc lµm m¸t b»ng n−íc. Thêi gian lµm nguéi mét chu k× kho¶ng 10 phót. 26 C¸c c«ng ®o¹n trén kh«, trén −ít, t¹o h¹t ®−îc thùc hiÖn theo chu tr×nh tuÇn hoµn. C¸c c«ng ®o¹n vª trßn, sÊy thuèc hµn ho¹t ®éng mét c¸ch liªn tôc. V. S¶n xuÊt thö nghiÖm thuèc hµn. D©y chuyÒn s¶n xuÊt hoµn chØnh nh− trªn ®ßi hái sù ®Çu t− hµng chôc tØ ®ång. §Ó s¶n xuÊt thuèc hµn thö nghiÖm chóng t«i dùa vµo s¬ ®å d©y chuyÒn c«ng nghÖ vµ nguyªn lÝ lµm viÖc cña c¸c thiÕt bÞ trªn, nghiªn cøu chÕ t¹o ra c¸c thiÕt bÞ phï hîp víi ®iÒu kiÖn tµi chÝnh vµ quy m« thö nghiÖm. Trõ n−íc thuû tinh, c¸c nguyªn liÖu mua vÒ ph¶i kh« vµ ®· ®−îc nghiÒn, xay nhá ë d¹ng bét. Tr−íc khi nhËp kho nguyªn liÖu ®Çu vµo cho thuèc hµn, tÊt c¶ c¸c nguyªn liÖu ®Òu ®−îc sµng l¹i víi sµng cã m¾t sµng 0,2 mm. Nguyªn liÖu ®−îc c©n theo tØ lÖ % träng l−îng cña mét mÏ phèi liÖu, theo c«ng thøc pha trén c¸c nguyªn liÖu ®· ®−îc tÝnh to¸n tr−íc. ViÖc trén kh«, trén −ít phèi liÖu vµ viÖc t¹o h¹t thuèc ®−îc t¸ch ra 3 thiÕt bÞ riªng rÏ. ViÖc chia t¸ch nµy gióp cho c¸c gi¶i ph¸p kÜ thuËt trë nªn ®¬n gi¶n, tuy nhiªn thêi gian s¶n xuÊt sÏ t¨ng lªn. T¹m thêi ®iÒu nµy cã thÓ chÊp nhËn ®−îc v× môc tiªu tr−íc m¾t lµ lµm ra ®−îc thuèc hµn. ThiÕt bÞ trén kh« lµ mét thïng h×nh trô cã ®−êng kÝnh vµ chiÒu dµi b»ng nhau ( b¶n vÏ: TH – 01 – 00 ). Trôc quay cña thiÕt bÞ nghiªng víi ®−êng t©m cña h×nh trô mét gãc 300 . Khi quay víi tèc ®é 35 – 40 vßng/ phót, phèi liÖu bªn trong ®−îc x¸o trén nhiÒu chiÒu, bëi mét phÇn b¸m vµo thµnh thïng lªn ®Õn gÇn ®Ønh cao th× r¬i xuèng, mét phÇn bÞ bÒ mÆt nghiªng cña 2 ®¸y lµm cho lóc r¬i tr−ît tõ bªn nµy sang, lóc tõ bªn kia sang. Thêi gian trén kh« kho¶ng 15 phót. ThiÕt bÞ trén −ít lµ mét hép cã d¹ng lßng m¸ng ( b¶n vÏ: TH – 02 – 00 ). C¸nh khuÊy ( cßn gäi lµ trôc trén ) cã kÕt cÊu lµ 2 c¸nh ë 2 nöa chiÒu dµi hép, lÖch nhau 180o, cã gãc nghiªng c¸nh khuÊy lµ 10o ng−îc chiÒu nhau ( b¶n vÏ: TH – 02 – 01 ). Khi trén trôc quay víi tèc ®é 35 – 60 vßng/ phót, n−íc thñy tinh ®−îc rãt dÇn vµo phèi liÖu. Thêi gian trén kho¶ng 12 – 15 phót. ViÖc t¹o h¹t ®−îc thùc hiÖn b»ng c¸ch Ðp, miÕt phèi liÖu −ít qua sµng t¹o h¹t ( b¶n vÏ: TH – 03 – 01 ). M¾t sµng cã kÝch th−íc b»ng víi kÝch th−íc lín nhÊt cña h¹t thuèc. Sµng t¹o h¹t ®−îc dïng kÕt hîp víi thiÕt bÞ vª trßn h¹t thuèc, nªn ®−îc gäi chung lµ thiÕt bÞ t¹o h¹t ( b¶n vÏ: TH – 03 – 00 ). H¹t thuèc sau khi ®−îc Ðp qua sµng r¬i xuèng mÆt ph¼ng nghiªng 20o so víi ph−¬ng n»m ngang. Cã nhiÒu mÆt ph¼ng nghiªng ®−îc bè trÝ liªn tiÕp d−íi nhau theo chiÒu nghiªng ng−îc nhau. C¸ch bè trÝ nµy lµm h¹t thuèc bÞ l¨n c−ìng bøc víi c¸c chiÒu ®æi nhau, gióp h¹t thuèc tù vª trßn. §Ó gióp t¨ng ®é sÝt chÆt cña h¹t thuèc, tr−íc ®Êy phèi liÖu −ít cßn ®−îc chia thµnh nhiÒu phÇn nhá, tõng phÇn nhá nµy ®−îc Ðp thµnh tÊm máng cã ®é dµy d−íi 2 mm, c¸c tÊm ®· ®−îc Ðp nµy míi ®−îc miÕt, Ðp qua sµng t¹o h¹t. ViÖc Ðp tÊm máng nµy cã thÓ thùc hiÖn trªn c¬ cÊu Ðp ®¬n gi¶n lµ Ðp trôc vÝt hoÆc Ðp kiÓu ®ßn bÈy. H¹t thuèc ®−îc cho vµo khay, råi ®−a vµo lß sÊy nhiÖt ®é thÊp. C«ng ®o¹n sÊy nµy ®−îc chia lµm 3 giai ®o¹n víi 3 møc nhiÖt ®é kh¸c nhau: ®Çu tiªn nhiÖt ®é ®−îc n©ng dÇn lªn 80o C, duy tr× nhiÖt ®é nµy trong 20’, sau ®ã n©ng dÇn lªn 150o 27 C, duy tr× ë nhiÖt ®é nµy trong 20’, råi n©ng dÇn lªn 250o C, còng duy tr× trong 20’. thêi gian n©ng nhiÖt tõ møc nµy sang møc kh¸c kÐo dµi trong kho¶ng 20’. Sau mçi giai ®o¹n thuèc ®−îc ®¶o l¹i ®Ó b¶o ®¶m kh« ®Òu. SÊy nhiÖt ®é cao còng cã 3 møc nhiÖt ®é kh¸c nhau: 300o C, 500o C, 700o C, víi c¸c kho¶ng thêi gian n©ng nhiÖt vµ gi÷ nhiÖt gièng nh− ë c«ng ®o¹n sÊy nhiÖt ®é thÊp. Do s¶n xuÊt thÝ nghiÖm, thêi gian ch−a ph¶i lµ tiªu chÝ quan träng, nªn thuèc hµn ®−îc ®Ó nguéi cïng víi lß nung. Khi thuèc hµn nguéi xuèng d−íi 60o C ®−îc lÊy ra vµ cho qua c«ng ®o¹n sµng ®Ó lo¹i bá h¹t qu¸ to vµ h¹t qu¸ nhá. V× vËy thuèc ®−îc sµng qua sµng cã m¾t sµng 1,5 mm ®Ó lo¹i bá h¹t to, råi sµng qua sµng cã m¾t sµng 0,5 mm ®Ó lo¹i bá h¹t nhá. C¸c h¹t to ®−îc nghiÒn ®Ó sµng l¹i, c¸c h¹t nhá ®−îc ®−a l¹i c«ng ®o¹n trén −ít ®Ó cho dÇn vµo trén víi phèi liÖu míi. Thuèc hµn thµnh phÈm ®−îc ®ãng gãi vµo tói nil«ng víi träng l−îng 5 kg mét tói. C¸c tói thuèc hµn ®−îc b¶o qu¶n trong thïng nhùa, d−íi ®¸y thïng cã chÊt chèng Èm. VI. C«ng thøc pha trén nguyªn liÖu. Qua nhiÒu lÇn chÕ t¹o vµ hµn thö, råi ®iÒu chØnh c¸c thµnh phÇn trong thuèc hµn ®Ó rót kinh nghiÖm, thuèc hµn hiÖn nay ®−îc chÕ t¹o theo c«ng thøc d−íi ®©y: tt Tªn nguyªn liÖu TØ lÖ % 1 Fer« m¨nggan 7 2 Fer« silic 5 3 Rutin 15 4 Huúnh th¹ch 5 5 §¸ v«i 6 6 Cao lanh 15 7 QuÆng m¨nggan 7 8 B«xit 35 9 §«l«mit 5 Khi trén −ít, n−íc thñy tinh ®−îc rãt dÇn vµo phèi liÖu cho ®ñ ®é kÕt dÝnh, nh−ng kh«ng qu¸ −ít, tØ lÖ sö dông b»ng kho¶ng 20% träng l−îng cña phèi liÖu kh«. 28 PhÇn III. KÕt luËn. I. §Æc tÝnh kÜ thuËt cña thuèc hµn ®−îc chÕ t¹o. Thuèc hµn cã mµu x¸m. H¹t thuèc cã kÝch cì 0,5 – 1,5 mm. Thuèc hµn nãng ch¶y tèt che phñ toµn bé bÒ mÆt bÓ hµn. Hµn xong chØ cÇn gâ nhÑ toµn bé xØ hµn ®Òu bong trãc, ®é bong trãc ®Õn gÇn 100%. Thuèc cã ®é Èm d−íi 0,5%, nªn bÒ mÆt mèi hµn nh½n, s¹ch, kh«ng kÑt xØ rç khÝ. Thuèc hµn chÕ t¹o ®· ®−îc C«ng ty c¬ khÝ ®iÖn thñy lîi sö dông vµ cho ®¸nh gi¸ tèt ( trang 51 ). Thuèc hµn ®−îc nhãm ®Ò tµi chÕ t¹o ®· ®−îc mang ®i hµn mÉu thö theo tiªu chuÈn ViÖt Nam vµ tiªu chuÈn Quèc tÕ ( h×nh 11 ). Thuèc hµn ®−îc hµn víi d©y hµn cña Nga cã kÝ hiÖu Sv – 08. Kim lo¹i trong mèi hµn cña mÉu thö nµy ®−îc gia c«ng thµnh 1 mÉu thö kÐo vµ 5 mÉu thö va ®Ëp. MÉu thö kÐo lµ ®Ó x¸c ®Þnh ®é gi·n dµi, øng suÊt ch¶y vµ øng suÊt bÒn, mÉu thö va ®Ëp lµ ®Ó x¸c ®Þnh øng suÊt chÞu va ®Ëp ( trang 53 ). Kim lo¹i trong mèi hµn cßn ®−îc kiÓm tra thµnh phÇn hãa häc ( trang 52 ). Thµnh phÇn d©y hµn thÐp c¸c-bon thÊp, % ( GOST 2246 – 70 ) – [ 1 ] Si Cr Ni S P Al M¸c d©y C kh«ng qu¸ Mn kh«ng qu¸ Sv – 08 (Cb – 08 ) 0,10 0,35 – 0,60 0,03 0,15 0,30 0,04 0.04 0,01 So s¸nh víi d©y hµn ®· sö dông, th× thµnh phÇn hãa häc cña kim lo¹i mèi hµn gÇn gièng nhau. Trong ®Êy thµmh phÇn m¨nggan vµ silic cña mèi hµn ®−îc t¨ng thªm kho¶ng 0,1%, cßn 2 thµnh phÇn cã h¹i cho thÐp lµ phèt pho vµ l−u huúnh l¹i gi¶m ®i. Chøng tá thuèc hµn cã kh¶ n¨ng ®−a thªm kim lo¹i vµo mèi hµn ( hîp kim ho¸ mèi hµn ) vµ kh¶ n¨ng khö phèt pho, l−u huúnh lµ tèt. Thµnh phÇn thÐp kÕt cÊu trong x©y dùng, % ( TCVN 5709-93 ) - [ 2 ]. S P Al M¸c thÐp C kh«ng qu¸ Mn Si kh«ng qu¸ XCT34 – XCT52 0,22 < 0,85 0,15 – 0,30 0,05 0.05 0,02 Thµnh phÇn thÐp c¸cbon kÕt cÊu ( thÐp cacbon chÊt l−îng tèt ), % ( TCVN 1766-75 ) - [ 2 ]. S P M¸c thÐp C Mn Si kh«ng qu¸ C8 – C20 0,05 – 0,24 0,35 – 0,65 0,17 – 0,37 0,04 0,035 C25 – C85 0,22 – 0,90 0,50 – 0,80 0,17 – 0,37 0,04 0,035 29 So s¸nh thµnh phÇn ho¸ häc cña kim lo¹i mèi hµn víi thµnh phÇn ho¸ häc cña 2 lo¹i thÐp kÕt cÊu: thÐp kÕt cÊu x©y dùng ( TCVN 5709-93 ), thÐp cacbon kÕt cÊu ( TCVN 1766-75 ) ta thÊy: thµnh phÇn Si vµ Mn t−¬ng ®−¬ng nhau, thµnh phÇn cã h¹i cho thÐp lµ P vµ S cña kim lo¹i mèi hµn Ýt h¬n, b¶o ®¶m ®é æn ®Þnh cña mèi hµn tèt h¬n. Thµnh phÇn C trong mèi hµn < 0,1% b¶o ®¶m tÝnh dÎo cña mèi hµn. VÒ c¬ tÝnh ( trang 53 ) th× øng suÊt bÒn cña kim lo¹i mèi hµn t−¬ng ®−¬ng víi vËt liÖu cã kÝ hiÖu CT38 ( 380 – 490 MPa ), hoÆc vËt liÖu cã kÝ hiÖu C25, C30 ( 460 – 500 MPa ), ®é dai va ®Ëp cßn tèt h¬n ( 128J so víi 90 J ), vµ ®é gi·n dµi t−¬ng ®èi còng tèt h¬n ( 30% so víi 23% ). II. So s¸nh víi thuèc hµn ngo¹i. Thuèc hµn cña Hµn Quèc vµ §µi Loan còng cã kÝch cì vµ mµu t−¬ng tù ( mµu x¸m ), h¹t thuèc cña hä trßn ®Òu h¬n do s¶n xuÊt trªn d©y chuyÒn c«ng nghiÖp. C¸c tÝnh chÊt kh¸c nh− ®é che phñ mèi hµn cña xØ, ®é bong trãc cña xØ sau khi hµn, ®é nh½n bãng bÒ mÆt mèi hµn ®Òu cã kÕt qu¶ t−¬ng tù so víi thuèc hµn ®−îc chÕ t¹o. B¶ng ®¸nh gi¸ cña “ C«ng ty c¬ khÝ ®iÖn thuû lîi “ vÒ chÊt l−îng thuèc hµn ®−îc chÕ t¹o còng kh¼ng ®Þnh ®iÒu nµy ( trang 51 ). Theo tiªu chuÈn AWS ( HiÖp héi hµn Hoa K× ), phÇn vÒ hµn hå quang ngÇm ( SFA – 5.17, AWS – A5.17-89 ), kÕt qu¶ mÉu thö kÐo cña kim lo¹i mèi hµn ph¶i ®¹t ®−îc nh− b¶ng d−íi ®©y. Giíi h¹n bÒn MPa Giíi h¹n ch¶y, min. MPa §é gi·n dµi t−¬ng ®èi, min. % 415 - 550 330 22 Nh− vËy kÕt qu¶ mÉu thö cña ®Ò tµi ®¸p øng ®−îc c¸c yªu cÇu nµy. III. H−íng dÉn sö dông thuèc hµn ®−îc chÕ t¹o. Thuèc hµn ph¶i ®−îc b¶o qu¶n vµ cÊt gi÷ trong bao ni-l«ng kÝn. C¸c tói thuèc hµn ph¶i ®−îc ®Æt trong thïng nhùa hoÆc thïng s¾t kÝn nÕu cÊt gi÷ l©u dµi. Khi vËn chuyÓn tr¸nh g©y va ®Ëp. Tr−íc khi hµn ph¶i sÊy l¹i thuèc ë nhiÖt ®é 200 – 250 0 C, trong 1 giê ®ång hå. Thuèc hµn khi dïng xong cã thÓ sµng sÈy ®Ó lo¹i bá xØ, sau ®ã cã thÓ dïng l¹i b»ng c¸ch bæ sung dÇn vµo thuèc hµn míi. Thuèc hµn khi ch¸y s¶n sinh ra mét l−îng lín c¸c chÊt khÝ, v× vËy n¬i lµm viÖc ph¶i th«ng tho¸ng. Thuèc hµn ®−îc chÕ t¹o cã thÓ hµn tèt víi c¸c d©y hµn thÐp c¸cbon thÊp vµ thÐp hîp kim thÊp nh− d©y hµn Cb – 08, Cb – 08A, Cb – 08GA, Cb – 10GA cña Nga, hoÆc d©y H8 cña Huyndai - Hµn Quèc; L – 50, L – 56, L – 60, L - 61 cña Lincoln – Hoa kú. 30 IV. Kh¶ n¨ng s¶n xuÊt trong n−íc. Qua t×m hiÓu chóng t«i thÊy phÇn lín c¸c nguyªn liÖu ®−îc dïng lµm thuèc hµn ®Òu cã thÓ s¶n xuÊt trong n−íc. C¸c kho¸ng s¶n nµy cã ë nhiÒu n¬i trªn n−íc ta, d−íi ®©y lµ nh÷ng n¬i s¶n xuÊt vµ cho chÊt l−îng tèt vµ æn ®Þnh nhÊt: - Cao lanh cã nhiÒu ë Yªn B¸i, Phó Thä, H¶i D−¬ng... Trong ®Êy cao lanh do c«ng ty TNHH C−êng Linh cña thµnh phè Yªn B¸i ®−îc ®¸nh gi¸ cao. - Huúnh Th¹ch cã nhiÒu ë S¬n La, §iÖn Biªn, Hoµ B×nh... Trong ®Êy huúnh th¹ch cña c«ng ty kho¸ng s¶n S¬n La ®−îc b¸n réng r·i h¬n c¶. - §¸ v«i cã nhiÒu ë Hµ T©y, Hµ Nam, Ninh B×nh, Yªn B¸i... Trong ®Êy ®¸ v«i do c«ng ty liªn doanh ®¸ v«i PanPu ë Yªn B¸i ®−îc ®¸nh gi¸ cao. - §«l«mit cã nhiÒu ë Hµ T©y, Cao B»ng, B¾c C¹n..., trong ®Êy ®«l«mit cña c«ng ty §«l«mit Mü §øc Hµ T©y ®−îc −a chuéng h¬n c¶. - Rutin cã nhiÒu ë Hµ TÜnh, Qu¶ng TrÞ, B×nh §Þnh..., trong ®Êy rutin cña c«ng ty kho¸ng s¶n Hµ TÜnh ®−îc ®¸nh gi¸ cao. - QuÆng M¨nggan cã nhiÒu ë Cao B»ng, Yªn B¸i..., trong ®Êy tinh quÆng m¨nggan cña c«ng ty cæ phÇn kho¸ng s¶n Hµ Thµnh ®−îc ®¸nh gi¸ cao. - Fer« Silic do c«ng ty thÐp Th¸i Nguyªn cung cÊp. - B«xit cã nhiÒu ë L©m §ång nh−ng ch−a khai th¸c. ChÝnh Phñ ®ang cã kÕ ho¹ch khai th¸c trong thêi gian gÇn ®©y. HiÖn t¹i phÇn tinh quÆng B«xit ®−îc sö dông ë n−íc ta cã tªn lµ bét cao nh«m nhËp tõ Trung Quèc ®−îc sö dông réng r·i do c«ng ty g¹ch chÞu löa CÇu §uèng cung cÊp. - Fer« M¨nggan s¶n xuÊt ë n−íc ta cã tØ lÖ c¸cbon cao ( C = 6 – 8 % ) nªn kh«ng dïng ®−îc vµo viÖc lµm thuèc hµn. Fer« M¨nggan cã tØ lÖ c¸cbon thÊp d−íi 1,5 % hiÖn nay vÉn ph¶i nhËp tõ n−íc ngoµi chñ yÕu tõ Trung Quèc, trong ®Êy fer« m¨nggan do c«ng ty cæ phÇn ho¸ chÊt ë Gia L©m Hµ Néi cung cÊp ®−îc −a chuéng h¬n c¶. - N−íc thuû tinh ®−îc s¶n xuÊt tõ c¸t Th¹ch anh cã nhiÒu ë n−íc ta. N−í thuû tinh do c«ng ty TNHH §øc Léc, Gia L©m, Hµ Néi cung cÊp cã ®é ®Ëm ®Æc cao nªn rÊt phï hîp cho viÖc s¶n xuÊt thuèc hµn. §Ó s¶n xuÊt víi quy m« c«ng nghiÖp chóng ta ph¶i ®Çu t− d©y chuyÒn thiÕt bÞ, m¸y mãc chuyªn dïng vµ ph¶i qu¸n xuyÕn tõ kh©u ®Çu tiªn lµ tuyÓn chän nguyªn liÖu cho ®Õn kh©u cuèi cïng lµ ®ãng gãi vµ tiªu thô s¶n phÈm. C¸c kho¸ng s¶n cã thÓ dïng lµm thuèc hµn cã ë nhiÒu n¬i cña n−íc ta nh−ng tØ lÖ c¸c thµnh phÇn ho¸ häc cña chóng kh«ng hoµn toµn gièng nhau, ®iÒu nµy cã thÓ ¶nh h−ëng ®Õn ®é æn ®Þnh cña chÊt l−îng thuèc hµn. V× vËy ph¶i cã bé phËn ph©n tÝch, tuyÓn chän nguyªn liÖu ®Çu vµo, vµ cã thÓ cã c¶ bé phËn lµm giµu nguyªn liÖu ®Ó lµm t¨ng c¸c thµnh phÇn ho¸ häc chÝnh lªn vµ lµm gi¶m c¸c thµnh phÇn kh«ng cÇn thiÕt. Nhãm thùc hiÖn ®Ò tµi ®· sö dông c¸c nguyªn liÖu cã chÊt l−îng nh− sau: - Rutin cã: TiO2 > 85% ; FeO < 3,5% ; P < 0,03% ; S < 0,03%. - B«xit cã: Al2O3 = 70% – 80% ; Fe2O3 < 3% ; P < 0,03% ; S < 0,03%. - §¸ v«i cã: CaCO3 > 96%. - Huúnh th¹ch cã: CaF2 > 95%. 31 H×nh 12. Ph«i hµn ®Ó lÊy kim lo¹i mèi hµn lµm mÉu thö kÐo vµ thö va ®Ëp PhÇn kim lo¹i mèi hµn dïng ®Ó lµm mÉu thö kÐo vµ thö va ®Ëp. §é nghiªng tèi ®a 32 - §«l«mÝt cã: CaMg(CO3)2 > .50%. - Cao lanh cã: Al2(Si4O10).6H2O > 85% ; Fe2O3 < 3% ; P < 0,03% ; S < 0,06%. - QuÆng m¨nggan cã MnO2 > 50%. - FeSi cã 45% Si. - FeMn cã: Mn > 78% ; C < 1,5%. ViÖc ®Çu t− nghiªn cøu chÕ t¹o mét d©y chuyÒn thiÕt bÞ ®Ó s¶n xuÊt sÏ tèn nhiÒu thêi gian mµ ch−a ch¾c ®· hoµn h¶o ngay. NhiÒu n−íc ®ang chµo b¸n c¸c d©y chuyÒn thiÕt bÞ hoµn chØnh. §Ó gi¶m bít thêi gian nghiªn cøu, chÕ t¹o vµ gi¶m chi phÝ ngo¹i tÖ ta cã thÓ lùa chän c¸c thiÕt bÞ t−¬ng ®èi ®¬n gi¶n trong d©y chuyÒn ®Ó chÕ t¹o, cßn c¸c thiÕt bÞ phøc t¹p th× nhËp khÈu. Sau nµy trong qu¸ tr×nh s¶n xuÊt ta tiÕp tôc nghiªn cøu vµ rót kinh nghiÖm tõ c¸c thiÕt bÞ cña n−íc ngoµi, khi cã nhu cÇu më réng s¶n xuÊt ta sÏ chÕ t¹o d©y chuyÒn thiÕt bÞ míi hoµn chØnh. ThÝ dô: cã d©y chuyÒn thiÕt bÞ chÕ t¹o thuèc hµn d¹ng gèm cña Nga ( h×nh 13 ) víi n¨ng suÊt 500kg/ giê, chµo b¸n kho¶ng 20 tØ ®ång. D©y chuyÒn gåm: thiÕt bÞ trén vµ t¹o h¹t ( liªn hoµn: trén kh« kÕt hîp víi trén −ít vµ t¹o h¹t lu«n ), thiÕt bÞ vª h¹t, lß sÊy nhiÖy ®é thÊp. lß sÊy nhiÖt ®é cao, thiÕt bÞ lµm nguéi, thiÕt bÞ ph©n lo¹i h¹t, thiÕt bÞ nghiÒn h¹t to, c©n, thiÕt bÞ ®ãng bao, cïng víi c¸c thiÕt bÞ, dông cô phô trî nh−: c¸c bån chøa nguyªn liÖu, xe vËn chuyÓn chuyªn dïng, gÇu n©ng, b¨ng t¶i... Tõng lo¹i nguyªn liÖu ®· tuyÓn chän ®¹t tiªu chuÈn ®−îc chøa vµo c¸c bån chøa riªng biÖt. Mét xe con ®−îc trang bÞ c©n sÏ ®Õn tõng bån chøa nhËn nguyªn liÖu theo khèi l−îng ®· ®Þnh tr−íc tuú vµo lo¹i thuèc hµn muèn chÕ t¹o. C¸c nguyªn liÖu nµy ®−îc cho vµo thiÕt bÞ trén vµ t¹o h¹t. Giai ®o¹n trén kh« ®−îc thùc hiÖn trong thêi gian 3 – 5 phót, tiÕp theo lµ giai ®o¹n trén −ít b»ng c¸ch rãt n−íc thuû tinh tõ b×nh chøa ®Æt ë phÝa trªn vµo phèi liÖu, thêi gian trén −ít kho¶ng 7 phót, sau ®Êy lµ qu¸ tr×nh t¹o h¹t. H¹t thuèc r¬i ra khái thiÕt bÞ trén vµ t¹o h¹t theo m¸ng l¨n vµo thiÕt bÞ vª h¹t. Ra khái thiÕt bÞ vª h¹t, h¹t thuèc cã d¹ng h×nh cÇu, råi theo b¨ng t¶i ®i vµo lß sÊy s¬ bé. Ra khái lß sÊy s¬ bé h¹t thuèc ®· t−¬ng ®èi r¾n ch¾c, ®−îc gÇu n©ng ®−a lªn tÇng trªn, chuyÓn vµo lß sÊy nhiÖt ®é cao. Tõ lß sÊy nhiÖt ®é cao, h¹t thuèc ®−îc ®æ xuèng vµo buång lµm nguéi ®Ó nguéi xuèng d−íi 60 o C. Buång lµm nguéi cã d¹ng tang trèng, quay ®Òu, bªn ngoµi ®−îc lµm nguéi b»ng n−íc, nhê thÕ mµ thêi gian lµm nguéi thuèc d−íi 10 phót. Sau khi lµm nguéi thuèc ®−îc gÇu n©ng thø 2 chuyÓn vµo sµng rung ®Ó ph©n lo¹i h¹t. Trong sµng rung cã 2 l−íi sµng, mét trªn mét d−íi. M¾t sµng trªn cã kÝch th−íc b»ng cì h¹t to nhÊt theo yªu cÇu kÜ thuËt, m¾t sµng d−íi b»ng víi cì h¹t thuèc nhá nhÊt. S¶n phÈm lµ c¸c h¹t n»m ë sµng d−íi, cßn c¸c h¹t n»m l¹i ë sµng trªn vµ lät qua sµng d−íi ®Òu kh«ng ®¹t yªu cÇu. C¸c h¹t n»m l¹i ë sµng trªn ®−îc cho vµo m¸y nghiÒn ®Ó nghiÒn nhá ra, råi sµng l¹i. C¸c h¹t lät qua sµng d−íi ®−îc ®−a trë l¹i phÝa tr−íc thiÕt bÞ trén ®Ó bæ sung dÇn vµo nguyªn liÖu trén. C¸c h¹t thuèc ®¹t tiªu chuÈn theo m¸ng tr−ît vµo thïng chøa ®Ó ®ãng gãi. Thïng chøa kÕt hîp víi c©n tù ®éng lÇn l−ît c©n tõng phÇn theo khèi l−îng ®Þnh s½n. C¸c phÇn thuèc theo b¨ng t¶i ®Õn m¸y ®ãng bao, t¹i ®©y thuèc ®−îc ®æ vµo bao vµ ®−îc m¸y kh©u bao kh©u l¹i. C¸c bao thuèc ®−îc chuyÓn vµo kho ®Ó b¶o qu¶n. Trong c¸c thiÕt bÞ nµy th× c¸c thiÕt bÞ trén, t¹o h¹t vµ vª h¹t víi n¨ng suÊt cao nh− vËy t−¬ng ®èi phøc t¹p th× ta cã thÓ mua, cßn c¸c thiÕt bÞ cßn l¹i 33 cã thÓ chÕ t¹o trong n−íc. Hai thiÕt bÞ trén vµ vª h¹t nµy chØ chiÕm kho¶ng 30% gi¸ trÞ d©y chuyÒn thiÕt bÞ. Thuèc hµn d¹ng gèm cã 5 nhãm lín nh− ta thÊy ë phÇn trªn ( trang 17 ), mçi nhãm phï hîp tèt h¬n cho tõng lo¹i c«ng viÖc. Trong mçi nhãm cã thÓ cã nhiÒu m¸c thuèc kh¸c nhau phï hîp tèt h¬n cho tõng m¸c thÐp, tõng vÞ trÝ lµm viÖc. §Ò tµi míi lµm ra mét lo¹i thuèc hµn dïng chung cho thÐp kÕt cÊu. NÕu ta cã mét d©y chuyÒn thiÕt bÞ s¶n xuÊt thuèc hµn gèm, th× cïng mét d©y chuyÒn nµy, víi sù thªm, bít lo¹i nguyªn liÖu, thay ®æi tØ lÖ cña c¸c thµnh phÇn lµm ra thuèc, ta cã thÓ chÕ t¹o ra nhiÒu lo¹i thuèc hµn kh¸c nhau, ®¸p øng tèt h¬n cho c«ng viÖc hµn. Víi nguån nguyªn liÖu chñ yÕu cã s½n trong n−íc cïng víi nguån nh©n lùc dåi dµo, nÕu ®−îc trang bÞ d©y chuyÒn s¶n xuÊt hiÖn ®¹i, ch¾c ch¾n s¶n phÈm lµm ra cã ®ñ søc c¹nh tranh víi thuèc hµn nhËp tõ n−íc ngoµi. 34 H ×nh 13. S¬ ®å d©y chuyªn thiÕt bÞ s¶n xuÊt thuèc hµn gèm cña N ga víi c«ng suÊt 500 kg/h. 35 PhÇn IV. Phô lôc PhÇn phô lôc nµy gåm: - C¸c b¶n vÏ thiÕt kÕ cña c¸c thiÕt bÞ s¶n xuÊt ®−îc dïng ®Ó chÕ t¹o thuèc hµn thö nghiÖm. - B¶ng ®¸nh gi¸ chÊt l−îng thuèc hµn chÕ t¹o, ®−îc c«ng ty C¬ KhÝ §iÖn Thuû Lîi sö dông. - PhiÕu b¸o kÕt qu¶ vÒ kiÓm tra thµnh phÇn ho¸ häc cña kim lo¹i mèi hµn. - B¶n “ kÕt qu¶ thö nghiÖm “ cña Tæng Côc Tiªu ChuÈn §o L−êng ChÊt L−îng vÒ c¬ tÝnh cña kim lo¹i mèi hµn. - Biªn b¶n kh¶o nghiÖm ®Ò tµi cña Héi ®ång nghiÖm thu ®Ò tµi - ViÖn C«ng NghÖ. Danh môc c¸c b¶n vÏ thiÕt kÕ. tt Tªn b¶n vÏ KÝ hiÖu b¶n vÏ Ghi chó 1 ThiÕt bÞ trén kh« ( b¶n chung ) TH – 01 - 00 2 Thïng trén TH – 01 - 01 3 N¾p thïng TH – 01 - 02 4 Trôc TH – 01 - 03 5 Gèi ®ì TH – 01 - 04 6 Gi¸ ®ì TH – 01 - 05 7 N¾p gèi ®ì TH – 01 - 06 8 ThiÕt bÞ trén −ít ( b¶n chung ) TH – 02 - 00 9 Trôc trén TH – 02 - 01 10 Gèi ®ì TH – 02 - 02 11 MÆt håi tr−íc TH – 02 - 03 12 Th©n hép TH – 02 - 04 13 MÆt håi sau TH – 02 – 05 14 N¾p gèi ®ì TH – 02 – 06 15 N¾p hép TH – 02 - 07 16 ThiÕt bÞ t¹o h¹t ( b¶n chung ) TH – 03 - 00 17 Sµng t¹o h¹t TH – 03 – 01 18 Khung TH – 03 – 02 19 MÆt l¨n TH – 03 – 03 20 Khay TH – 03 - 04 36 PhÇn tiÕp theo cña ®Ò tµi ( trong c¸c file kÌm theo ) cßn cã c¸c phÇn sau: 1. b¶n vÏ thiÕt kÕ ( gåm 20 b¶n ) c¸c thiÕt bÞ ®−îc chÕ t¹o phôc vô viÖc chÕ thö thuèc hµn d¹ng gèm cña ®Ò tµi, ( Ch¹y ch−¬ng tr×nh AUTO CAD-14 ) gåm: - ThiÕt bÞ trén kh«. - ThiÕt bÞ trén −ít. - ThiÕt bÞ t¹o h¹t. ( tõ trang 34 ®Õn trang 53 ). 2. b¶n kiÓm tra,®¸nh gÝa chÊt l−îng thuèc hµn ®−îc chÕ t¹o cña ®Ò tµi ( c¸c b¶n sao ), gåm: - B¶ng ®¸nh gi¸ chÊt l−îng thuèc hµn – Cña C«ng Ty C¬ KhÝ §iÖn Thuû Lîi. - PhiÕu b¸o kÕt qña – ( x¸c ®Þnh thµnh phÇn ho¸ häc cña kim lo¹i mèi hµn ), cña ViÖn C«ng NghÖ. - B¶ng “ KÕt qu¶ thö nghiÖm “ - cña TT Kü ThuËt Tiªu ChuÈn §o L−êng ChÊt L−îng 1. 3. biªn b¶n kh¶o nghiÖm – cña Héi §ång nghiÖm thu ®Òtµi cña viÖn c«ng nghÖ ( b¶n sao ). 37 38 ¶nh 1. thiÕt bÞ trén kh« 40 ¶nh 2. thiÕt bÞ trén −ít 41 ¶nh 3. ThiÕt bÞ t¹o h¹t 42 Tµi liÖu tham kh¶o 1. VËt liÖu vµ c«ng nghÖ hµn – NguyÔn V¨n Th«ng – Nhµ xuÊt b¶n khoa häc vµ kÜ thuËt – Hµ néi 2000. 2. VËt liÖu häc – Lª C«ng D−ìng - Nhµ xuÊt b¶n khoa häc vµ kÜ thuËt – Hµ néi 1997. 3. FÐmtan – Verã Jãzsef – Tankonyvkiadã – Budapest 1969. 4. Thùc hµnh kÜ thuËt hµn gß – TrÇn V¨n Niªn, TrÇn ThÕ San – Nhµ xuÊt b¶n §µ N½ng 2001. 5. S¶n xuÊt thuèc hµn nÊu ch¶y vµ thuèc hµn gèm – ViÖn hµn ®iÖn Pa- T«n, ViÖn hµn l©m khoa häc ucraina – Kiev, 2004. 6. Product catalog – Lincoln electric – Cleveland, Ohio USA, 2001.