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 và Đtg Tạp chí KHOA H ỌC & CÔNG NGH Ệ 93(05): 3 - 10 NGHIÊN C ỨU ẢNH H ƯỞNG C ỦA ÁP L ỰC VA ĐẬ P KHI HÀN N Ổ TỚI ĐỘ B ỀN VÀ C ẤU TRÚC M ỐI HÀN V ẬT LI ỆU BIMETAL THÉP CÁC BON – THÉP H ỢP KIM LÀM DAO C ẮT CÔNG NGHI ỆP Hà Minh Hùng *, Nguy ễn Gia Tín Vi ện Nghiên c ứu C ơ khí, B ộ Công Th ươ ng TÓM T ẮT Bài vi ết này trình bày k ết qu ả nghiên c ứu th ực nghi ệm v ề ảnh h ưởng c ủa một s ố ch ế độ n ổ t ới ch ất lượng v ật li ệu bimetal thép CT.3 – thép h ợp kim 65Mn sau hàn n ổ, thông qua tiêu chí t ổng h ợp đánh giá ch ất l ượng m ối hàn là độ b ền bám dính và đặc điểm t ổ ch ức t ế vi kim lo ại t ại vùng lân cận biên gi ới 2 l ớp. Trên c ơ s ở đó l ựa ch ọn mi ền các thông s ố n ổ thích h ợp đả m b ảo ch ất l ượng phôi bimetal đủ yêu c ầu k ỹ thu ật cho vi ệc ch ế t ạo m ột s ố d ụng c ụ c ắt công nghi ệp tùy theo l ĩnh vực s ử d ụng c ụ th ể và đề xu ất gi ải pháp công ngh ệ cho phép nâng cao hi ệu su ất s ử d ụng phôi bimetal trong điều ki ện hàn n ổ có gi ới h ạn trên tr ường n ổ ở Vi ệt Nam. Từ khóa: vật li ệu bimatel, thép các bon, dao c ắt công ngi ệp ĐẶT V ẤN ĐỀ * nổ: r, h và C sao cho đảm b ảo ch ất l ượng m ối Trong công trình [1] đã trình bày v ề k ết qu ả hàn theo tiêu chí độ b ền bám dính 2 l ớp cao; th ực nghi ệm nghiên c ứu kh ảo sát ảnh h ưởng biên gi ới 2 l ớp có d ạng sóng âm và ít h ợp của các ch ế độ hàn n ổ t ạo phôi v ật li ệu ch ất liên kim lo ại giòn; đủ điều ki ện làm vi ệc ở t ải tr ọng va đậ p cao h ơn so v ới v ật li ệu bimetal thép CT.3 – thép h ợp kim 65Mn t ới bimetal thép CT.3 – thép CD100 đã đề c ập mức độ bi ến d ạng d ẻo c ủa m ẫu sau hàn n ổ trong công trình [3]. trong điều ki ện Vi ệt Nam và đề xu ất l ượng d ư Do có s ự khác nhau v ề c ơ tính c ủa các mác tối thi ểu c ần thi ết v ừa đủ cho gia công c ơ khí thép CD100 và thép 65Mn nh ư đã đề c ập đến thành ph ẩm dao c ắt công nghi ệp có chi ều trong công trình [1] mà vi ệc ti ến hành các dài nguyên kh ối l ớn ( đế n 2.000 mm), đả m nghiên c ứu th ực nghi ệm đố i v ới c ặp v ật li ệu bảo tiêu chu ẩn k ỹ thu ật t ươ ng đươ ng s ản thép CT.3 – thép 65Mn để xác đị nh vùng điều ph ẩm nh ập ngo ại. ch ỉnh c ủa các thông s ố n ổ r, h và C là r ất c ần Theo kinh nghi ệm th ực ti ễn c ủa nhi ều nhà thi ết, b ởi do nó mang tính ch ất đặ c tr ưng đại di ện cho m ột s ố mác thép h ợp kim có hàm nghiên c ứu trên th ế gi ới và c ủa nhóm tác gi ả, lượng m ăng-gan (Mn) kho ảng 1 % trong có 3 thông s ố n ổ chính gây ảnh h ưởng m ạnh thành ph ần hóa h ọc nh ư thép 55Mn, 70Mn, tới ch ất l ượng v ật li ệu bimetal là: 1) T ỷ l ệ 75Mn, c ũng nh ư do c ơ tính c ủa thép 65Mn kh ối l ượng thu ốc n ổ so v ới kh ối l ượng t ấm cao h ơn so v ới mác thép d ụng c ụ CD100 s ẽ kim lo ại hàn (r), ph ụ thu ộc vào thành ph ần và có tính hàn v ới thép CT.3 c ũng nh ư thép các mật độ r ải c ủa thu ốc n ổ s ử d ụng; 2) T ỷ l ệ khe bon C20, C.30 là khá riêng bi ệt. Ph ạm vi điều hở hàn so v ới chi ều dày t ấm kim lo ại hàn (h); ch ỉnh b ộ 3 thông s ố hàn n ổ r, h và C trong 3) T ỷ l ệ hàm l ượng amônít AD1 so v ới ch ất tr ường h ợp này c ần được quy đị nh trong mi ền ph ụ gia trong thu ốc n ổ s ử d ụng (C), xác đị nh phù h ợp để bi ến d ạng d ẻo v ật li ệu cao h ơn so tốc độ n ổ danh ngh ĩa c ủa thu ốc n ổ h ỗn h ợp với v ật li ệu bimetal thép CT.3 – thép CD100 [ ] trong t ừng tr ường h ợp c ụ th ể [2].V ấn đề đặ t đã xét 3 . ra là: c ần ph ải ti ến hành các thí nghi ệm theo PH ƯƠ NG PHÁP VÀ K ẾT QU Ả quy ho ạch th ực nghi ệm (QHTN) trên các m ẫu NGHIÊN C ỨU có kích th ước hình h ọc không l ớn đố i v ới c ặp Ch ọn v ật li ệu thí nghi ệm: vật li ệu thép CT.3 – thép 65Mn để làm rõ - Vật li ệu thí nghi ệm là thép t ấm cán nóng vùng l ựa ch ọn thích h ợp c ủa các thông s ố hàn nh ập kh ẩu, s ẵn có trên th ị tr ường Vi ệt Nam. Thành ph ần hóa h ọc v ật li ệu thí nghi ệm cho * trong b ảng 1 & 2 [2]. 3 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên Hà Minh Hùng và Đtg Tạp chí KHOA H ỌC & CÔNG NGH Ệ 93(05): 3 - 10 Bảng 1. Thành ph ần hoá h ọc, c ơ tính l ớp thép n ền thân dao theo tiêu chu ẩn Nga ГOCT 380-88 [2] Mác Thành ph ần hoá h ọc % (theo kh ối l ượng) Độ b ền, Gi ới h ạn Độ giãn dài Độ c ứng thép C Si Mn P S Fe MPa ch ảy, MPa tươ ng đối, % Brimen,HB 98,95 ÷ 373 ÷ CT.3 0,18 0,1 ÷ 0,2 0,6 ≤ 0,03 ≤ 0,04 206 ÷245 24 ÷27 206 ÷245 99,05 481 Bảng 2. Thành ph ần hoá h ọc và c ơ tính l ớp thép l ưỡi c ắt dao [2] Mác thép Thành ph ần hoá h ọc % (theo khối l ượng) và c ơ tính C Si Mn P S Cr Ni Cu Fe 0,62÷0,7 0,17÷0,37 0,9÷1,2 ≤ 0,035 ≤ 0,04 ≤ 0,25 ≤ 0,25 ≤ 0,25 Còn l ại 65 Г Gi ới h ạn ch ảy: Độ giãn dài t ươ ng đối: HB=229 ÷ (65Mn) Độ b ền : σb = 736 MPa σS = 453 MPa δ = 9 % 282 ( ủ) - Ti ến hành quy ho ạch th ực nghi ệm ki ểu 3 (t ươ ng ứng v ới t ốc độ n ổ D = 3.400; 3.800; mức (N = 3 3 = 27) khi s ử d ụng ph ươ ng án n ổ 4.200 m/s). Ph ươ ng pháp tính toán t ốc độ va treo theo s ơ đồ n ổ song song [2] được ch ọn đập (v p) và áp su ất va đậ p (p k) t ại điểm ti ếp với kích th ước hình h ọc nh ư sau: δ1 x b 1 x l 1 = xúc gi ữa 2 t ấm kim lo ại trong quá trình hàn [ ] 5 x 110 x 330 mm (l ớp thép 65Mn); δ2 x b 2 x nổ được tính theo 4 ; l2 = 30 x 100 x 300 mm (l ớp thép CT.3) - Mi ền các thông s ố hàn n ổ thích h ợp ph ải chi ều dài 750 ÷ 2.000 mm. được xác l ập b ởi các k ết qu ả thu nh ận được Thi ết b ị thí nghi ệm trên lô m ẫu quy ho ạch th ực nghi ệm th ăm dò - Trên hình 1 là nguyên lý hàn n ổ theo s ơ đồ công ngh ệ ở b ước 1 (QHTN 1) thông qua các nổ song song [3]. Đế nổ được ch ế t ạo b ằng tiêu chí: đánh giá s ơ b ộ v ề hi ện tr ạng m ẫu thép t ấm và bê tông c ốt thép, vi ệc r ải thu ốc n ổ bimetal thép CT.3 – thép 65Mn sau hàn n ổ, trên m ỗi pakét n ổ được th ực hi ện ngay t ại th ử phá h ủy xác đị nh độ b ền bám dính 2 l ớp; tr ường n ổ trên khai tr ường m ỏ t ỉnh Qu ảng kh ảo sát t ổ ch ức t ế vi biên gi ới 2 l ớp; tính Ninh. S ử d ụng thu ốc n ổ công nghi ệp amônit toán x ử lý s ố li ệu th ống kê toán h ọc th ực AD1 có pha tr ộn theo ph ụ gia nit ơrat amôni nghi ệm và t ừ đó rút ra lu ận c ứ khoa h ọc để của Vi ệt Nam s ản xu ất, t ốc độ n ổ c ủa nó tùy lựa ch ọn m ức điều ch ỉnh các thông s ố n ổ thu ộc vào m ật độ r ải thu ốc đạ t trong kho ảng chính r, h, C cho quy ho ạch th ực nghi ệm lặp 3.400 ÷ 4.200 m/s, đo tr ực ti ếp nh ờ tr ợ giúp ở b ước 2; của thi ết b ị đo t ốc độ n ổ k ỹ thu ật s ố; áp - Từ k ết qu ả nh ận được theo quy ho ạch th ực dụng s ơ đồ n ổ song song đã đề c ập trong nghi ệm điều ch ỉnh công ngh ệ ở b ước 2 công trình [4]. (QHTN 2) ti ến hành đánh giá ch ất l ượng v ật - Các thi ết b ị giám đị nh ch ất l ượng v ật li ệu li ệu bimetal thép CT.3 – thép 65Mn sau hàn nổ nh ư đối v ới m ẫu QHTN1, t ừ đó ch ọn vùng bimetal g ồm: máy ép k ỹ thu ật s ố; máy đo độ tối ưu c ủa các thông s ố n ổ r, h, C. cứng HB, HRC t ại Vi ện Nghiên c ứu C ơ khí; kính hi ển vi quang h ọc t ại b ộ môn V ật li ệu - Ph ươ ng pháp tính t ốc độ va đậ p (v p) và áp học và X ử lý b ề m ặt - Tr ường Đại h ọc Bách su ất va đậ p (p k) và n ăng l ượng va đậ p (W p) t ại khoa Hà N ội. điểm ti ếp xúc 2 l ớp kim lo ại hàn n ổ theo s ơ Ph ươ ng pháp nghiên c ứu đồ n ổ song song được áp d ụng b ởi công th ức tính toán lý thuy ết t ốc độ va đậ p (v ) cho - Trình t ự các b ước ti ến hành thí nghi ệm hàn p trong công trình [2] : nổ t ạo phôi bimetal thép CT.3 – thép 65Mn gi ống nh ư đề c ập trong công trình [4]. Để tìm 1 + (32 / 27 )r − 1 v = 2,1 D (1) vùng t ối ưu các thông s ố công ngh ệ hàn n ổ p 1 + (32 / 27 )r + 1 tạo phôi bimetal v ới điều ki ện: r = 1,3; 1,5; Áp su ất va đậ p (p k) và n ăng l ượng va đậ p (W k) 1,7; h = 0,8; 1,0; 1,2 và C = 0,8; 0,9; 1,0 khi hàn n ổ được công th ức tính toán theo: 4 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên Hà Minh Hùng và Đtg Tạp chí KHOA H ỌC & CÔNG NGH Ệ 93(05): 3 - 10 = ρ 2 γ 2 ≈ ρ 2 pk 1.vk . 1.v p ; cận điểm ti ếp xúc tính theo công th ức (2): p k1 = ρ δ 2 ÷ W p .5,0 1.. 1 v p (2) = 6,8515 9,4621 GPa. N ăng l ượng va đậ p khi n ổ tính toán W p1 = 171,2875 ÷ 236,5537 trong đó: D – Tốc độ n ổ c ủa thu ốc n ổ đo được 2 trên th ực t ế b ằng máy đo k ỹ thu ật s ố, m/s [1]; MJ.m . Độ b ền bám dính 2 l ớp v ật li ệu bimetal thép CT.3 – thép 65Mn trên m ẫu ρ1, δ1 - Mật độ và chi ều d ầy t ấm kim lo ại hàn QHTN đạt trong kho ảng σb.d. = 72,65 ÷ - Xác định b ộ thông s ố n ổ (r, h, C) thích h ợp 162,467 MPa: trong mi ền các giá tr ị kh ảo sát qua vi ệc phân tích đánh giá ch ất l ượng các m ẫu v ật li ệu bimetal sau hàn n ổ thông qua tiêu chí độ b ền bám dính 2 l ớp ( σb.d. ) và t ổ ch ức t ế vi biên gi ới liên k ết gi ữa chúng. - Vi ệc tính toán xây d ựng các mô hình toán học mô ph ỏng độ b ền bám dính 2 l ớp bimetal thép CT.3 – thép 65Mn d ựa trên c ơ s ở lý thuy ết v ề thu ật toán tính toán các h ệ s ố ẩn trong mô hình toán h ọc theo ph ươ ng pháp bình ph ươ ng nh ỏ nh ất đã đề c ập trong công trình [4]) v ới hàm m ục tiêu là σb.d. = f(r, h, C, Hình 2. Ảnh ch ụp hi ện tr ạng m ẫu thí nghi ệm p ) để phân tích đánh giá m ức độ ảnh h ưởng QHTN m ẫu 25(QHTN 2) sau hàn n ổ và các m ẫu k th ử phá h ủy xác đị nh độ b ền bám dính 2 l ớp b ằng trong t ổng th ể và xét riêng bi ệt c ủa c ủa các ph ươ ng pháp kéo d ứt [4]: a) B ề m ặt l ớp thép thông s ố hàn n ổ r, h và C. 1 2 3 4 5 8 65Mn; b) B ề m ặt bên 2 l ớp thép CT.3 – thép 65Mn; c) 27 m ẫu th ử bám dính 2 l ớp (lô 1,2,3). 0 h Lô thí nghi ệm s ố 2 : B ộ thông s ố n ổ ch ọn ở mức r = 1,5; h = 0,8 ÷ 1,2 và C = 0,9. T ốc độ 6 7 nổ và t ốc độ di chuy ển c ủa điểm ti ếp xúc va đập: D 2 = v k2 = 3.800 m/s. T ốc độ va đậ p t ại ln A δ l c điểm ti ếp xúc hai l ớp kim lo ại hàn n ổ: v p2 = A 1.044,153 ÷1.227,056 m/s Áp su ất va đậ p n n b 120° trong vùng lân c ận điểm ti ếp xúc: p k2 = B = b + 2c + b = B 8,5585 ÷11,8195 GPa. N ăng l ượng va đập 2 Wp 2 = 213,9627 ÷295,487 MJ.m . Độ b ền Hình 1. Sơ đồ nguyên lý hàn n ổ t ạo phôi v ật li ệu bám dính 2 l ớp v ật li ệu bimetal thép CT.3 – bimetal thép CT.3 – thép 65Mn [1]: 1 – Kíp n ổ thép 65Mn trên m ẫu QHTN đạt trong kho ảng điện; 2 –Thu ốc n ổ; 3 – Lớp lót b ảo v ệ b ề m ặt t ấm σb.d. = 138,567 ÷ 245,833 MPa: trên; 4– Tấm kim lo ại hàn (thép 65Mn); 5– Ch ốt định v ị khe h ở hàn; 6– Tấm kim lo ại n ền (thép Lô thí nghi ệm s ố 3 : T ốc độ n ổ có giá tr ị b ằng CT.3); 7 – Đế nổ; 8– Khung b ọc thu ốc n ổ. tốc độ di chuy ển c ủa điểm ti ếp xúc va đậ p: D 3 = Tổ ch ức t ế vi biên gi ới 2 l ớp v ật li ệu bimetal vk3 = 4.200 m/s. T ốc độ va đậ p t ại điểm ti ếp xúc thép CT.3 −−− thép 65Mn sau hàn n ổ hai l ớp kim lo ại hàn n ổ tính toán: v p3 = Lô thí nghi ệm s ố 1 : Bộ thông s ố n ổ ch ọn ở 1.154,064 ÷1.356,219 m/s. Áp su ất va đậ p trong mức r = 1,3; h = 0,8 ÷ 1,2 và C = 0,8. T ốc độ vùng lân c ận điểm ti ếp xúc va đậ p: p k3 = nổ và t ốc độ di chuy ển c ủa điểm ti ếp xúc va 10,4551 ÷14,4387 GPa, còn n ăng l ượng va đậ p ÷ 2 đập: D = v k = 3.400 m/s. T ốc độ va đậ p t ại Wp3 = 261,3782 360,9689 MJ.m . Độ bền bám điểm ti ếp xúc hai l ớp kim lo ại hàn n ổ tính dính 2 l ớp v ật li ệu bimetal thép CT.3 – thép σ toán theo công th ức (1): v p1 = 934,24 ÷ 65Mn trên m ẫu QHTN đạt trong kho ảng b.d. = 1.097,89 m/s. Áp su ất va đậ p trong vùng lân 240,567 ÷ 290,433 MPa (lô s ố 3): 5 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên Hà Minh Hùng và Đtg Tạp chí KHOA H ỌC & CÔNG NGH Ệ 93(05): 3 - 10 Bảng 3. Kết qu ả tính toán t ốc độ va đậ p, áp su ất va đậ p và độ b ền bám dính Tốc độ Áp su ất N ă ng l ượng Độ b ền bám dính 2 l ớp, σσσ , MPa Số m ẫu Mã s ố b.d. va đập, va đập, va đập, TN QH TN 2 Lần 1 Lần 2 Lần 3 Trung bình vp,m/s pk,GPa W, MJ.m 1 000 934,2424 6,85155 171,2887 72,34 72,34 73,27 72,6500 2 010 934,2424 6,85155 171,2887 80,20 81,50 81,80 81,1666 3 020 934,2424 6,85155 171,2887 89,29 89,72 90,20 89,7366 4 100 1.019,998 8,16711 204,1778 101,50 100,90 102,00 101,4666 5 110 1.019,998 8,16711 204,1778 111,35 111,85 112,34 111,8466 6 120 1.019,998 8,16711 204,1778 125,60 125,70 124,30 125,2000 7 200 1.097,892 9,46213 236,5537 136,20 136,50 137,50 136,7333 8 210 1.097,892 9,46213 236,5537 150,65 148,90 150,65 150,0666 9 220 1.097,892 9,46213 236,5537 162,50 163,20 161,70 162,4666 10 001 1.044,153 8,55851 213,9627 138,20 139,30 138,20 138,5666 11 011 1.044,153 8,55851 213,9627 145,50 146,20 144,70 145,4666 12 021 1.044,153 8,55851 213,9627 165,50 165,90 164,90 165,4333 13 101 1.140,004 10,2019 255,0481 175,65 176,10 174,90 175,5500 14 111 1.140,004 10,2019 255,0481 180,70 181,50 181,90 181,3666 15 121 1.140,004 10,2019 255,0481 198,45 199,50 199,50 199,1500 16 201 1.227,056 11,8195 295,4870 214,80 215,50 215,90 215,4000 17 211 1.227,056 11,8195 295,4870 229,70 230,50 231,20 230,4666 18 221 1.227,056 11,8195 295,4870 245,50 246,50 245,50 245,8333 19 002 1.154,064 10,4551 261,3782 239,90 240,60 241,20 240,5666 20 012 1.154,064 10,4551 261,3782 245,60 246,20 245,60 245,8000 21 022 1.154,064 10,4551 261,3782 250,90 252,00 251,40 251,4333 22 102 1.260,004 12,4627 311,5685 260,00 261,90 261,20 261,0333 23 112 1.260,004 12,4627 311,5685 265,60 266,70 265,60 265,9666 24 122 1.260,004 12,4627 311,5685 270,90 271,40 272,50 271,6000 25 202 1.356,219 14,4387 360,9689 278,80 278,50 279,10 278,8000 26 212 1.356,219 14,4387 360,9689 285,60 284,50 284,50 283,8666 27 222 1.356,219 14,4387 360,9689 289,80 290,50 291,00 290,4333 Ph ạm vi s ử d ụng: σb.d = (70 ÷ 99) MPa – Bám dính đạt yêu c ầu làm vi ệc ở t ải tr ọng t ĩnh, va đậ p nh ỏ; σb.d = (100 ÷ 200) MPa – Bám dính t ốt (t ải tr ọng có va đậ p không l ớn); 200 MPa ≤ σb.d < 300 MPa – Bám dính r ất t ốt (t ải tr ọng có va đậ p m ạnh v ới t ần su ất trunb ình); σb.d ≥ 300 MPa – Bám dính đặc bi ệt t ốt (t ải tr ọng có va đậ p v ới t ần su ất cao). ↑↑↑ Lớp thép CT.3 ↔↔↔ Biên gi ới 2 l ớp ↓↓↓ Lớp thép 65Mn a) b) Hình 3. Tổ ch ức t ế vi ở vùng biên gi ới 2 l ớp bimetal thép CT.3 - thép 65Mn sau hàn n ổ, lô s ố 1: a) - Mẫu s ố 01, mã s ố 000 ; b) - Mẫu s ố 04, mã s ố 100) 6 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên Hà Minh Hùng và Đtg Tạp chí KHOA H ỌC & CÔNG NGH Ệ 93(05): 3 - 10 ↑↑↑ Lớp thép CT.3 ↔↔↔ Biên gi ới 2 l ớp ↓↓↓ Lớp thép 65Mn a) b) Hình 4. Tổ ch ức t ế vi ở vùng biên gi ới 2 l ớp bimetal thép CT.3 - thép 65Mn sau hàn n ổ, lô s ố 1&2 : a) M ẫu s ố 09, mã s ố 220; b) - Mẫu s ố 10, mã s ố 001 ↑↑↑ Lớp thép CT.3 ↔↔↔ Biên gi ới 2 l ớp ↓↓↓ Lớp thép 65Mn a) b) Hình 5. Tổ ch ức t ế vi ở vùng biên gi ới 2 l ớp bimetal thép CT.3 - thép 65Mn sau hàn n ổ lô s ố 2: a) - Mẫu s ố 15, mã s ố 121; b) - Mẫu s ố 18, mã s ố 221 ↑↑↑ Lớp thép CT.3 ↔↔↔ Biên gi ới 2 lớp ↓↓↓ Lớp thép 65Mn a) b) Hình 6. Tổ ch ức t ế vi ở vùng biên gi ới 2 l ớp bimetal thép CT.3 - thép 65Mn sau hàn n ổ lô s ố 2: a) – Mẫu s ố 11, mã s ố 011; b) - Mẫu s ố 14, mã s ố 111 ↑↑↑ Lớp thép CT.3 ↔↔↔ Biên gi ới 2 l ớp ↓↓↓ Lớp thép 65Mn a) b) Hình 7. Tổ ch ức t ế vi ở vùng biên gi ới 2 l ớp bimetal thép CT.3 - thép 65Mn sau hàn n ổ lô s ố 3: a) - Mẫu s ố 22, mã s ố 102 ; b) - Mẫu s ố 24 , mã s ố 122) 7 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên Hà Minh Hùng và Đtg Tạp chí KHOA H ỌC & CÔNG NGH Ệ 93(05): 3 - 10 ↑↑↑ Lớp thép CT.3 ↔↔↔ Biên gi ới 2 l ớp ↓↓↓ Lớp thép 65Mn a) b) Hình 8. Tổ ch ức t ế vi ở vùng biên gi ới 2 l ớp bimetal thép CT.3 - thép 65Mn sau hàn n ổ lô s ố 3: a) - Mẫu s ố 25, mã s ố 202; b) - Mẫu s ố 27 , mã s ố 222) Mô ph ỏng độ bền bám dính 2 l ớp v ật li ệu hàn n ổ có nhi ều t ạp ch ất liên kim nóng ch ảy bimetal thép CT.3 – thép 65Mn sau hàn n ổ giòn, làm gi ảm độ d ẻo dai c ủa m ối hàn. Vì Bằng thu ật toán x ử lý s ố li ệu th ống kê toán th ế, t ỷ l ệ t ốt nh ất nên ch ọn trong tr ường h ợp học th ực nghi ệm cho trong b ảng 3 theo này là ở m ức: C = 0,85 ÷ 0,95; ph ươ ng pháp bình ph ươ ng nh ỏ nh ất đã tính 3) Thông s ố h có ảnh h ưởng nh ỏ nh ất t ới σb.d. toán xây d ựng được mô hình toán h ọc b ậc Tỷ s ố C/h đặ c tr ưng m ức độ gây ảnh h ưởng nh ất mô ph ỏng độ b ền bám dính 2 l ớp v ật li ệu tới ch ất l ượng bám dính 2 l ớp v ật li ệu bimetal bimetal thép CT.3 – thép 65Mn sau hàn n ổ thép CT.3 −−− thép 65Mn đã gi ảm còn kho ảng nh ư sau: 67 % so v ới khi hàn n ổ t ạo v ật li ệu bimetal y bậc1 (r,h,C) ≅≅≅ −−− 267.2253 + 138.0034. r + thép CT.3 – thép CD100 ( đã đề c ập trong 39.3296.h + 309.5407.C (3) công trình [4]), vì vậy nên ch ọn ở m ức c ận Ki ểm tra theo tiêu chí Fisher cho th ấy mô trên sao cho đảm b ảo khe h ở hàn đủ r ộng để hình (3) thích h ợp, t ừ đó ta th ấy: các t ạp ch ất trong quá trình n ổ bay thoát ra kh ỏi khe h ở gi ữa 2 t ấm kim lo ại hàn n ổ v ới s ố 1) Độ b ền bám dính 2 lớp v ật li ệu bimetal lượng l ớn nh ất, đồ ng th ời có độ ng n ăng va thép CT.3 −−− thép 65Mn tăng t ỷ l ệ thu ận theo đập l ớn h ơn (h = 1,0 ÷ 1,2); chi ều t ăng c ủa các thông s ố n ổ r, h và C, trong đó thông s ố C quy đị nh t ốc độ n ổ c ủa Hàn n ổ t ạo phôi bimetal thép CT.3 – thép thu ốc n ổ h ỗn h ợp dùng cho thí nghi ệm ở 3 65Mn s ản xu ất th ử nghi ệm mức đo được tr ực ti ếp trong quá trình hàn n ổ Sau khi tổng h ợp các k ết qu ả phân tích đánh là D 1 = v k1 = 3.400 m/s; D 2 = v k2 = 3.800 m/s; giá ch ất l ượng v ật li ệu bimetal thép CT.3 – D3 = v k3 = 4.200 m/s. Ảnh h ưởng c ủa thông thép 65Mn sau hàn n ổ trên đây và ch ọn mi ền số C t ới độ b ền bám dính 2 l ớp bimetal ( σb.d. ) kh ảo sát c ủa các thông s ố n ổ thích h ợp là: r = mạnh nh ất, sau đó đế n thông s ố r và cu ối 1,5 ÷ 1,7; h = 1,0 ÷ 1,2; C = 0,85 ÷ 0,95 cùng là thông s ố h. chúng tôi đã ti ến hành th ực nghi ệm hàn n ổ 2) Ảnh h ưởng c ủa thông s ố C m ạnh g ấp 2,24 các phôi bimetal có kích th ước l ớn đế n (5 + lần so v ới ảnh h ưởng c ủa r, và g ấp 7,87 l ần so 20) x (100 ÷ 220) x 2.000 mm. K ết qu ả ch ụp với ảnh h ưởng c ủa h. T ừ đó rút ra r ằng, không ảnh tr ạng thái b ề m ặt m ột s ố phôi bimetal nên điều ch ỉnh r ộng thông s ố C, b ởi vì n ếu C thép CT.3 – thép 65Mn sau hàn n ổ cho trên quá th ấp s ẽ làm gi ảm đáng k ể σb.d. , còn khi C hình 9. Ch ất l ượng các phôi bimetal nh ận quá cao s ẽ nh ận được m ối hàn gi ữa 2 l ớp có được sau hàn n ổ đề u đạ t ch ất l ượng t ốt để ch ế biên độ sóng âm liên k ết l ớn, nh ưng c ũng có tạo các lo ại dao c ắt công nghi ệp có kích th ước th ể d ẫn đế n c ấu trúc biên gi ới 2 l ớp v ật li ệu lớn nh ư m ục tiêu đề ra, không có ph ế ph ẩm. 8 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên Hà Minh Hùng và Đtg Tạp chí KHOA H ỌC & CÔNG NGH Ệ 93(05): 3 - 10 Hình 9. Phôi bimetal thép CT.3 – thép 65Mn làm dao c ắt kim lo ại và dao xén gi ấy, h ản n ổ trên quy mô s ản xu ất th ử nghi ệm ở Vi ệt Nam, có kích th ước (18 + 5) x (100 ÷220) x (1.750 ÷2.000) mm [4] KẾT LU ẬN phôi ch ế t ạo m ột s ố dao c ắt công nghi ệp có kích chi ều dài đến 2.000 mm trong điều ki ện 1) Bài báo đã trình bày ph ươ ng pháp thí Vi ệt Nam, nh ằm ti ến t ới m ục tiêu thay th ế nghi ệm hàn n ổ t ạo phôi v ật li ệu bimetal thép hàng nh ập kh ẩu. CT.3 – thép 65Mn phù h ợp v ới điều ki ện th ực ti ễn ở Vi ệt Nam, đã tính toán được t ốc độ va TÀI LI ỆU THAM KH ẢO đập (v p), áp su ất va đậ p (p k) và n ăng l ượng va [1]. Hà Minh Hùng (2009): “Xác định mác v ật li ệu đập (W p); 2) Đã xác định độ b ền bám dính 2 l ớp bimetal và xây d ựng quy trình công ngh ệ hàn n ổ t ạo phôi thép CT.3 – thép 65Mn trên các m ẫu có mã s ố bimetal làm dao xén gi ấy”, Báo cáo Chuyên đề 4 QHTN t ươ ng ứng cùng v ới m ẫu kh ảo sát t ổ thu ộc đề tài NCKH c ấp thành ph ố Hà N ội mã s ố 01C-01/03-2009-2), Hà N ội, Công ty Vi ệt M ỹ ch ức t ế vi biên gi ới gi ữa chúng ( σb.d. ). K ết qu ả th ực nghi ệm cho th ấy: ở m ột s ố ch ế độ “hàn J.S.C & Trung tâm CTA-NARIME, Vi ện Nghiên mềm” được kh ảo sát v ới b ộ 3 thông s ố r, h, C cứu C ơ khí, 22 trang; đã ch ọn, độ b ền bám dính 2 l ớp bimetal sau [2]. Hà Minh Hùng (2009), “Nghiên c ứu đánh giá hàn n ổ ch ưa cao (72,65 MPa ≤ σb.d. ≤ 138,566 ch ất l ượng v ật li ệu bimetal làm dao b ăm g ỗ theo MPa), v ật li ệu bimetal được khuy ến cáo nên QHTN 2, Báo cáo chuyên đề 13 đề tài NCKH c ấp dùng đề làm dao c ắt công nghi ệp làm vi ệc ở Thành ph ố Hà N ội mã s ố 01C-01/03-2009-2, Hà gam t ải tr ọng t ĩnh ho ặc t ải tr ọng có va đậ p Nội, Trung tâm CTA-NARIME, Vi ện Nghiên c ứu nh ỏ và t ần su ất không trung bình. N ếu v ật li ệu Cơ khí Công ty Vi ệt M ỹ J.S.C, 79 trang; σ ≤ bimetal có b.d. đạt ở m ức cao (145,466 MPa [3]. Hà Minh Hùng (2009), “Nghiên c ứu tính toán σ ≤ b.d. 290,433 MPa), v ật li ệu bimetal được mô hình toán h ọc đánh giá ch ất l ượng v ật li ệu khuy ến cáo s ử d ụng làm dao c ắt công nghi ệp bimetal làm dao xén gi ấy và dao b ăm g ỗ theo ch ịu t ải tr ọng có va đậ p trung bình, l ớn và v ới QHTN 2” , Báo cáo chuyên đề 11 đề tài NCKH tần su ất cao; cấp Thành ph ố Hà N ội mã s ố 01C-01/03-2009-2, 3) Đã kh ảo sát và ch ụp ảnh t ổ ch ức t ế vi biên Hà N ội, Trung tâm CTA-NARIME, Vi ện Nghiên gi ới liên k ết 2 l ớp trên m ột s ố m ẫu v ật li ệu cứu C ơ khí & Công ty Vi ệt M ỹ J.S.C, 25 trang; bimetal thép CT.3 – thép 65Mn sau hàn n ổ, [4].Hà Minh Hùng, Nguy ễn Gia Tín (2011), “Ứng phân tích và so sánh đối chi ếu v ới độ b ền bám dụng công ngh ệ hàn n ổ để t ạo phôi v ật li ệu dính 2 l ớp ( σb.d. ) tươ ng ứng để làm rõ m ức ch ất l ượng v ật li ệu đạ t được thông qua hai bimetal thép các bon – thép d ụng c ụ làm dao c ắt tiêu chí cơ b ản là độ b ền m ối hàn và c ấu trúc công nghi ệp có chi ều dài l ớn” , Báo cáo t ại H ội kim lo ại 2 l ớp. T ừ đó ch ọn được các ch ế độ ngh ị khoa h ọc toàn qu ốc C ơ khí – Cơ h ọc – Cơ hàn n ổ thích h ợp (r = 1,5 ÷÷÷ 1,7; h = 1,0 ÷÷÷ 1,2; điện t ử nhân d ịp 55 n ăm thành l ập Tr ường Đạ i h ọc C = 0,85 ÷÷÷ 0,95) để thí nghiệm hàn n ổ t ạo Bách khoa Hà N ội, Toàn t ập, trang .; 9 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên Hà Minh Hùng và Đtg Tạp chí KHOA H ỌC & CÔNG NGH Ệ 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 nh ận bài:2/5/2012, ngày ph ản bi ện: 14/5/2012, ngày duy ệt đă ng: * 10 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên