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 HỌC & CÔNG NGHỆ 93(05): 3 - 10 3 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 hợ

pdf8 trang | Chia sẻ: huongnhu95 | Ngày: 04/09/2021 | Lượt xem: 266 | Lượt tải: 0download
Tóm tắt 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 các bon – thép hợp kim làm dao cắt công nghiệp, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
p 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* Trong công trình [1] đã trình bày về kết quả thực nghiệm nghiên cứu khảo sát ảnh hưởng của các chế độ hàn nổ tạo phôi vật liệu bimetal thép CT.3 – thép hợp kim 65Mn tới mức độ biến dạng dẻo của mẫu sau hàn nổ 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. 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 * nổ: r, h và C sao cho đảm bảo chất lượng mối hàn theo tiêu chí độ bền bám dính 2 lớp cao; biên giới 2 lớp có dạng sóng âm và ít hợp chất liên kim loại giòn; đủ điều kiện làm việc ở tải trọng va đập cao hơn so với vật liệu bimetal thép CT.3 – thép CD100 đã đề cập trong công trình [3]. 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]. 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]. 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 4 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, MPa Giới hạn chảy, MPa Độ giãn dài tương đối, % Độ cứng Brimen,HB C Si Mn P S Fe CT.3 0,18 0,1÷ 0,2 0,6 ≤ 0,03 ≤ 0,04 98,95 ÷ 99,05 373÷ 481 206÷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 65Г (65Mn) 0,62÷0,7 0,17÷0,37 0,9÷1,2 ≤ 0,035 ≤ 0,04 ≤ 0,25 ≤ 0,25 ≤ 0,25 Còn lại Độ bền : σb = 736 MPa Giới hạn chảy: σS = 453 MPa Độ giãn dài tương đối: δ = 9 % HB=229 ÷ 282 (ủ) - 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. 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]. - 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 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 (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]; - 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; - 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. - 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] : 1 1 )27/32(1 )27/32(12,1 + − + + = r r Dv p (1) Áp suất va đập (pk) và năng lượng va đập (Wk) khi hàn nổ được công thức tính toán theo: 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 5 2 1 22 1 ... pkk vvp ργρ ≈= ; 2 11 ...5,0 pp vW δρ= (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 1. Sơ đồ nguyên lý hàn nổ tạo phôi vật liệu bimetal thép CT.3 – thép 65Mn [1]: 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. Tổ chức tế vi biên giới 2 lớp vật liệu bimetal thép CT.3 − thép 65Mn sau hàn nổ 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 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: 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). 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 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 = 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: 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 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 = 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): h 0 2 3 4 51 8 76 1 2 0° ln b n lδ c B = b + 2 c n A A 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 6 Bảng 3. Kết quả tính toán tốc độ va đập, áp suất va đập và độ bền bám dính Số mẫu TN Mã số QH TN Tốc độ va đập, vp,m/s Áp suất va đập, pk,GPa Năng lượng va đập, W, MJ.m2 Độ bền bám dính 2 lớp, σb.d., MPa Lần 1 Lần 2 Lần 3 Trung bình 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 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 = (100 ÷ 200) MPa – Bám dính tốt (tải trọng có va đập không lớn); 200 MPa ≤ σb.d < 300 MPa – Bám dính rất tốt (tải trọng có va đập mạnh với tần suất trunb ình); σb.d ≥ 300 MPa – Bám dính đặc biệt tốt (tải trọng có va đập với tần suất cao). ↑ Lớp thép CT.3 ↔ Biên giới 2 lớp ↓ Lớp thép 65Mn 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) a) b) 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 7 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) ↑ Lớp thép CT.3 ↔ Biên giới 2 lớp ↓ Lớp thép 65Mn 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 a) b) ↑ 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 a) b) ↑ Lớp thép CT.3 ↔ Biên giới 2 lớp ↓ Lớp thép 65Mn 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) 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 8 Mô phỏng độ bền bám dính 2 lớp vật liệu bimetal thép CT.3 – thép 65Mn sau hàn nổ 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: y bậc1(r,h,C) ≅ − 267.2253 + 138.0034. r + 39.3296.h + 309.5407.C (3) 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 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 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; 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); 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. a) b) ↑ Lớp thép CT.3 ↔ Biên giới 2 lớp ↓ Lớp thép 65Mn 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) 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 9 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] 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); 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; 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 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. 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]. 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 .; 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 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: * Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

Các file đính kèm theo tài liệu này:

  • pdfnghien_cuu_anh_huong_cua_ap_luc_va_dap_khi_han_no_toi_do_ben.pdf
Tài liệu liên quan