Đánh giá ảnh hưởng của một số thông số công nghệ tới tổ chức và tính chất mối hàn vật liệu titan grade 2

Bài viết nghiên cứu công nghệ hàn TIG trên vật liệu tấm titan grade 2 với chiều dày 3mm. Xem xét ảnh hưởng của một sô thông số hàn như dòng điện I, lưu lượng khí bảo vệ Q, khoảng cách từ đầu kim hàn tới mối hàn e lên cơ tính và tổ chức của mối hàn, từ đó chọn các thông số hàn tối ưu cho cơ tính tổng hợp tốt và khảo sát tổ chức mối hàn ở chế độ này.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Đánh giá ảnh hưởng của một số thông số công nghệ tới tổ chức và tính chất mối hàn vật liệu titan grade 2 Nghiên cứu khoa học công nghệ ĐÁNH GIÁ ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ THÔNG SỐ CÔNG NGHỆ TỚI TỔ CHỨC VÀ TÍNH CHẤT MỐI HÀN VẬT LIỆU TITAN GRADE 2 Sái Mạnh Thắng1*, Phạm Văn Trường2, Trần Quang Minh3 Tóm tắt: Bài báo nghiên cứu công nghệ hàn TIG trên vật liệu tấm titan grade 2 với chiều dày 3mm. Xem xét ảnh hưởng của một sô thông số hàn như dòng điện I, lưu lượng khí bảo vệ Q, khoảng cách từ đầu kim hàn tới mối hàn e lên cơ tính và tổ chức của mối hàn, từ đó chọn các thông số hàn tối ưu cho cơ tính tổng hợp tốt và khảo sát tổ chức mối hàn ở chế độ này. Từ khóa: Hàn TIG; Titan grade 2; Hàn grade 2; Công nghệ hàn titan. 1. MỞ ĐẦU Titan và các hợp kim titan là vật liệu ngày càng đóng vai trò quan trọng trong các ngành hàng không, công nghiệp ô tô, hóa chất, y sinh học, hàng hải và thương mại. Ti được sử dụng rộng rãi cho nhiều ứng dụng vật liệu kết cấu cần sự kết hợp của trọng lượng nhẹ, độ bền cao, chống ăn mòn, chống dão nhiệt hoặc giữ được tính chất ở nhiệt độ cao mà các hợp kim nhôm, thép độ bền cao hoặc siêu hợp kim niken không có được. Hàn là công nghệ quan trọng để tạo mối ghép cho các kết cấu. Titan và hầu hết các hợp kim titanium công nghiệp đều có khả năng hàn. Có thể hàn nóng chảy, hàn điện trở, laze, chùm điện tử, hàn khuếch tán và hàn áp lực… và được ứng dụng để tạo ra các mối nối cho titan và hợp kim titan. Các phương pháp hàn Hàn hồ quang khí điện cực vonfram (Gas tungsten arc welding - GTAW) - còn được gọi là hàn TIG (Tungsten Inert gas) và hàn hồ quang kim loại khí (Gas metal arc welding - GMAW) - thường được gọi là hàn MIG (Metal Inert gas) được áp dụng khá phổ biến cho hàn Titan [1]. Trong đó, hàn TIG được sử dụng rộng rãi để hàn các hợp kim titan và nhiều vật liệu chất lượng cao khác, thích hợp cho việc hàn các vật liệu từ mỏng tới dày, hàn bằng tay, bán tự động hoặc hoàn toàn tự động. Titan là kim loại rất hoạt động nhất là ở trạng thái lỏng và ở nhiệt độ cao, titan dễ dàng phản ứng với các nguyên tố H, O, N, C, với một hàm lượng nhỏ các nguyên tố này cũng tạo ra các hợp chất gây dòn và làm giảm nhanh chóng cơ tính vật liệu, do vậy khi hàn cần phải được bảo vệ bằng khí trơ như Ar hoặc He. Hàn TIG titan sử dụng điện cực vonfram cần phù hợp để vũng hàn nóng chảy không bị nhiễm bẩn vonfram. Titan không hợp kim grade 2 (theo tiêu chuẩn Mỹ UNS R50400 có thành phần C0,1; Fe0,3; H0,015; O0,25; N0,03 còn lại là Ti )[3] là titan kỹ thuật không hợp kim, kết hợp được các tính chất như độ bền, tính chống ăn mòn tốt và khả năng hàn tốt. Vì vậy, nó được sử dụng phổ biến cho chế tạo khung thân và các chi tiết động cơ máy bay. Các ứng dụng chịu ăn mòn môi trường biển, các ống và bình áp lực, các ứng dụng y học như cấy ghép xương và chỉnh hình, ống ngưng, bộ trao đổi nhiệt … Trên thế giới công nghệ hàn titan đã được nghiên cứu và đạt những thành tựu lớn cho các phương pháp hàn hợp kim titan, phát triển các công nghệ hàn khác nhau, ứng dụng cho nhiều lĩnh vực [4][5][6]. Tại Việt Nam một số công nghệ hàn titan đã được chuyển giao trong một số lĩnh vực như dầu khí, đóng tàu, y học, tuy nhiên số công trình nghiên cứu về hàn titan trong nước công bố chưa nhiều. Bài báo này nghiên cứu công nghệ hàn TIG trên vật liệu tấm titan grade 2 với chiều dày 3mm. Đánh giá ảnh hưởng của một sô thông số công nghệ hàn như dòng điện, lưu lượng khí bảo vệ, khoảng cách từ đầu kim hàn tới mối hàn tới cơ tính và tổ chức của mối hàn. Đây là một số thông số chính trong thao tác hàn và ảnh hưởng lớn tới chất lượng mối hàn. Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số Đặc san FEE, 08 - 2018 239  Cơ học – Cơ khí động lực 2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VÀ THỰC NGHIỆM HÀN Với mục tiêu khảo sát ảnh hưởng của các thông số công nghệ hàn là cường độ dòng điện (I), lưu lượng khí bảo vệ (Q), khoảng cách điện cực (e) tới cơ tính mối hàn. Sử dụng phương pháp Box-Behnken quy hoạch thực nghiệm cho 3 thông số trên cho kết quả cần thực hiện 17 mẫu hàn với các chế độ khác nhau về cường độ dòng điện, lưu lượng khí, khoảng cách từ điện cực tới mối hàn để xác định được giá trị tối ưu, 3 thông số hàn cho trong bảng 2. Thực nghiệm hàn trên tấm titan grade 2; chiều dày 3 mm có thành phần hóa học như bảng 1: Bảng 1. Thành phần hóa học tấm titan grade 2 khảo sát hàn. Al Zr Mo V Si Mn Cr Ni Fe Cu W O N Ti 0.004 ...