Bộ Công thơng
Tổng Công ty Máy động lực và máy nông nghiệp
Viện Công nghệ Báo cáo tổng kết đề tài KH-CN
M số: 242.07RD/HĐ-KHCN
Tên đề tài:
nghiên cứu chế tạo thuốc hàn tự động bằng vật
liệu trong nớc để hàn kết cấu thép thay thế
thuốc hàn nhập ngoại Cơ quan chủ quản: Bộ Công thơng
Cơ quan chủ trì: Viện Công nghệ
Chủ nhiệm đề tài: KS. Nguyễn văn thống


Hà Nội, 3 - 2008

Cơ quan chủ trì
Viện Công nghệ
Chủ nhiệm đề tài

KS. Nguyễn Văn Thống2


III. Hớng dẫn sử dụng thuốc hàn chế tạo . . . . . . . . . . 28
IV. Khả năng chế tạo trong nớc . . . . . . . . . . . . . . . 28
Phần IV Phụ lục . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
Tài liệu tham khảo. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55
3
Lời mở đầu

Trong sự phát triển chung của nghành công nghiệp, nghề hàn đóng một vai
trò quan trọng. Rất nhiều thiết bị hàn hiện đại, với kỹ thuật mới đợc du nhập
vào nớc ta. Trong các thiết bị hàn công nghệ mới này có thiết bị hàn hồ quang
ngầm, đây là loại thiết bị hàn đầu tiên ở nớc ta hoạt động ở chế độ tự động, vì
vậy thờng đợc gọi là máy hàn tự động. Thiết bị hàn tự động có nhiều u điểm
nh: hàn đợc dòng hàn lớn, vật hàn dày,tốc độ hàn nhanh, mối hàn đều, độ
ngấu sâu, hàn vật hàn dày mà không cần vát mép,nên tiết kiệm đợc vật liệu,
công sức, thời gian, ngoài ra do hàn tự động nên ngời thợ tránh đợc các tác
hại của hồ quang. Thiết bị hàn tự động có một xe con, trên đấy có đầu hàn
cùng cuộn dây hàn và hộp chứa thuốc hàn. Xe con đa đầu hàn chạy dọc theo

4 Phần I
. Khái quát về thuốc hàn cho máy hàn tự động I. Việc bảo vệ mối hàn trong hàn nóng chảy

1. ảnh hởng của không khí đến mối hàn.
Chúng ta sống và làm việc trong bầu khí quyển của trái đất. Không khí cho ta
ôxy để thở, ôxy còn cho ta ngọn lửa để sởi ấm và nấu ăn. Nhng hai thành phần
chính của không khí là ôxy và ni-tơ đều có hại cho mối hàn. Hầu hết các kim loại
ta thờng hàn đều rất dễ bị ôxy hoá, nhiệt độ càng cao tốc độ ôxy hoá càng nhanh,
mà nhiệt độ hàn lại rất cao, nên nếu bể hàn tiếp xúc đợc với ôxy thì toàn bộ sẽ bị
biến thành ôxit kim loại. ôxy còn có khả năng hoà tan vào kim loại, sau này tạo
thành dung dịch rắn với kim loại đấy. Cả hai dạng này đều có tác dụng xấu đến cơ
tính của mối hàn, nh làm giảm độ dẻo, độ bền, độ dai va đập ( hình 1 ). Còn ni-tơ
có đặc tính là dễ dàng hoà tan vào kim loại lỏng của bể hàn, nhiệt độ càng cao, mức
độ hoà tan càng nhiều. Khi bể hàn nguội đi, khả năng hoà tan giảm, ni-tơ bị đẩy
dần ra thành các bọt khí, bọt khí từ từ nổi lên trên để thoát vào không khí. Nhng
khả năng hòa tan ni-tơ lại giảm với mức đột biến ở nhiệt độ kim loại chuẩn bị kết
tinh ( hình 2 ), làm xuất hịên một lợng bọt khí rất lớn, các bọt khí này không còn
đủ thời gian thoát vào không khí trớc khi kim loại lỏng đông đặc, nên mức độ rỗ
khí là lớn, làm giảm chất lợng mối hàn. Trong trạng thái rắn một phần nhỏ ni-tơ
vẫn có thể hòa tan trong kim loại, lúc này nó có tác dụng làm tăng độ bền của kim
loại, nhng lại làm giảm độ dẻo ( hình 3 ). Vì vậy trong tất cả các phơng pháp hàn
nóng chảy đều phải có biện pháp cách li không khí khỏi vùng hàn để bảo vệ mối
hàn.
2. Công việc bảo vệ mối hàn.

Do đó việc bảo vệ mối hàn lại có thêm công việc mới là ngăn chặn sự thâm nhập
của khí hiđrô vào bể hàn và khử ôxy ngay trong bể hàn. Vì vậy ngời ta lại phải sử
dụng thêm một vài chất khác để khắc phục khiếm khuyết của chất đã đợc chọn
trớc làm nhiệm vụ bảo vệ, chất thêm này lại cũng có thể tạo ra một khiếm khuyết
nhỏ hơn, thì lại phải bổ sung thêm một chất nữa giải quyết khiếm khuyết đấy. Do
đó thành phần các chất tạo nên thuốc bảo vệ là tơng đối nhiều, ảnh hởng tơng
tác các thành phần hóa học với nhau rất phức tạp, đòi hỏi sự nghiên cứu cả về lí
thuyết và thực hành thật sâu sắc.
3. Các phơng pháp bảo vệ mối hàn.
Các phơng pháp hàn nóng chảy khác nhau có biện pháp khác nhau để bảo vệ
mối hàn.
Trong hàn que ngời ta sử dụng lớp thuốc hàn bọc trên điện cực hàn, trong hàn
tự động thì thuốc hàn ở dạng hạt nhỏ đợc rắc lên vùng hàn làm nhiệm vụ này.
Thuốc hàn có nhiều nhóm thành phần khác nhau, chức năng khác nhau, mỗi nhóm
có cách bảo vệ riêng của mình: có nhóm là để cho hồ quang đốt cháy tạo ra luồng
khí mà thành phần chính là CO
2
thổi lên vùng hàn đẩy không khí ra ngoài, có nhóm
là để hồ quang làm cho nóng chảy tạo nên lớp xỉ lỏng nhẹ bao phủ bề mặ bể hàn
tạo nên lớp ngăn cách với không khí, đồng thời tạo ra các phản ứng khử ôxy với
kim loại bể hàn đa các tạp chất chuyển vào xỉ hàn, có thành phần khi bị nóng chảy
thì đi vào bể hàn tìm gặp các ôxit sắt để thực hiện các phản ứng khử ôxy
Trong các phơng pháp hàn trong môi trờng có khí bảo vệ ( MIG, MAG ), thì
khí bảo vệ làm nhiệm vụ đẩy không khí ra ngoài, còn việc tạo ra phản ứng khử ôxy
thì phải kết hợp với dây hàn. Dây hàn ở đây, trong khi sản xuất đợc pha trộn thêm
kim loại có ái lực với ôxy mạnh hơn sắt nh Mn, Si. Khi dây hàn nóng chảy, thành
phần Mn và Si sẽ làm nhiệm vụ khử ôxy của bể hàn.
4. Bảo vệ mối hàn khỏi sự thâm nhập của ôxy.
Ngoài môi trờng không khí, ôxy có thể thâm nhập vào mối hàn từ các chất
cáu bẩn, han gỉ của mép hàn, từ hơi nớc của thuốc hàn dới dạng độ ẩm, từ ngay

ảnh hởng của Ôxy đối với các tính chất cơ học của mối hàn.
0,05
Đ
ộ

h
ò
a

t
a
n

c
ủ
a

n
i
t
ơ
,

%
500
0
0,01
0,02
0,04
0,03

40
60
80
6
, (MPa)
kc
120
a , (%)
k57
Hình 3. ảnh hởng của nitơ đối với các tính chất cơ học của kim loại mối hàn.

255
3
[H], cm /100g
0
Hình 4. ảnh hởng của độ ẩm đối với lợng hyđrô trong kim loại mối hàn.
8
0
4
12
Đ
ộ

h
ò
a


ã
n

d
à
i


0
5
0,20 0,25
5

20
10
15
c
5
6
MPa
%
30
k
8

3
+ H
2
( 1 7 )
Me + 2H
2
O MeO + OH + H ( 1 8 )
CO + H
2
O CO
2
+ H
2
( 1 9 )

Do ảnh hởng nhiệt độ cao của cột hồ quang phân tử hiđrô bị phân li và một
phần bị ion hóa.
Theo tính toán của I.I. Frumin và chứng minh bằng thực nghiệm của V.I.
Lakomsky thì hiđrô hòa tan trong kim loại cao nhất ở nhiệt độ 2400 2450
0
C.
Trong khi hàn các giọt kim loại điện cực cũng đợc nung nóng đến nhiệt độ đấy.
Mức độ hòa tan của hiđrô trong kim loại lỏng giảm dần khi nhiệt độ hạ đi, hiđrô bị
đẩy ra ở dạng bọt khí, bọt khí nổi dần lên thoát khỏi kim loại lỏng, xuyên qua xỉ
thoát ra ngoài. Xỉ có tính thấm khí tốt lúc này tạo điều kiện cho khí thoát nhanh. ở
nhiệt độ kết tinh khả năng hòa tan của hiđrô giảm một cách đột biến ( hình 5 ) làm
xuất hiện một lợng bọt khí lớn, lúc này các bọt khí không còn đủ thời gian thoát ra
ngoài trớc khi kim loại lỏng đông đặc, gây nên hiện tợng rỗ bọng trong mối hàn.
[ 1 ]
Trong kĩ thuật hàn ngời ta áp dụng các biện pháp sau để làm giảm lợng hiđrô

Fe
Lỏng
26002200
o
T, C
[H], cm /100g
40
0,1MPa
2
P
H10

Hình 8. Quan hệ giữa áp lực hyđrô trong vùng hồ quang và lợng
trong thuốc hàn kêramic.
Hình 7.
ảnh hởng của tính bazơ của xỉ đối với độ dai va đập của mối hàn
với que hàn rutyn.
á
p

l
ự
c

c
ủ
a

CaCO
CaCO %
3
3
b
1,011

- Giảm lợng hiđrô trong các chất làm ra thuốc hàn bằng cách lựa chọn các chất
không có hoặc chỉ chứa ít hiđrô.
- Liên kết hiđrô thành các chất không hòa tan trong thép lỏng và bền ở nhiệt độ
hồ quang.
6. Vai trò của xỉ hàn.
Xỉ hàn có vai trò rất quan trọng trong các phơng pháp hàn có cách bảo vệ là
tạo nên lớp xỉ lỏng, nhẹ bao phủ trên bề mặt bể hàn. Lớp xỉ lỏng này tạo nên lớp
ngăn cách với không khí cho bể hàn, tăng cờng hiệu qủa cách li không khí. Ngoài
ra xỉ còn có tác dụng khử ôxy, các chất phi kim, silic, phốt pho và lu huỳnh của bể
hàn. Xỉ hàn gồm các chất phi kim nóng chảy nh ôxít, halôgen, sunphít v.v Xỉ
gồm nhiều thành phần nh: SiO
2
; TiO
2
; Al
2
O
3
; FeO; MnO; MgO; CaO; CaF
2

Lu huỳnh và phốt pho là hai thành phần có hại trong thép, vì lu huỳnh làm
thép dễ bị nứt ở trạng thái nóng, còn phốt pho làm giảm độ dẻo của thép. Xỉ hàn có
tác dụng hạn chế sự thâm nhập của lu huỳnh từ điện cực hàn và thuốc hàn vào
kim loại mối hàn. Qua thực nghiệm ngời ta nhận thấy rằng toàn bộ lu huỳnh có
trong kim loại vật hàn đợc chuyển vào mối hàn, trong khi chỉ một nửa từ điện cực
hàn và một phần ba từ thuốc hàn. Điều này chứng tỏ sự tơng tác giữa kim loại vật
hàn và kim loại điện cực hàn với xỉ hàn không giống nhau và xỉ có vai trò trong
việc khử lu huỳnh của bể hàn. Việc tách lu huỳnh khỏi FeS rồi chuyển nó vào xỉ
xảy ra theo các phản ứng sau:
[ FeS ] + [ Mn ] = ( MnS ) + [ Fe ] ( 1 10 )
[ FeS ] + [ MnO ] = ( MnS ) + FeO ( 1 11 )
[ FeS ] + [ CaO ] = ( FeO ) + CaS ( 1 12 )
Các sunfit mănggan và sunfit canxi không hòa tan trong bể hàn nh sunfit sắt
và chúng chuyển vào xỉ hàn. Tính bazơ hay axit của xỉ không có sự khác nhau đáng
kể trong việc khử lu huỳnh.
Phốt pho trong bể hàn ở dạng Fe
2
P , dới tác dụng ôxy hóa của FeO trở thành
P
2
O
5
không hòa tan trong kim loại nên dễ dàng chuyển vào xỉ

2Fe
2
P + 5FeO ( P
2
O
5
Qua thực tế ngời ta nhận thấy rằng: độ bazơ của xỉ có ảnh hởng đến lợng ôxy
trong mối hàn và độ dai va đập của mối hàn. Độ bazơ của xỉ tăng thì lợng ôxy
trong mối hàn giảm, còn độ dai va đập của mối hàn tăng, ta có thể tham khảo ảnh
hởng tơng tự qua hình 6 và 7.
Trong quá trình kim loại lỏng của bể hàn nguội đi, các chất khí bị hòa tan trớc
đây đợc đẩy dần ra ở dạng bọt khí, các bọt khí này nổi lên bề mặt bể hàn, xuyên
qua lớp xỉ thoát vào không khí. Lợng khí thoát ra mạnh nhất là lúc bể hàn bắt đầu
kết tinh. Tính thấm khí của xỉ bazơ cao hơn xỉ axit nên tác dụng ngăn cách không
khí của xỉ bazơ để bảo vệ bể hàn kém hơn, nhng nó lại tạo điều kiện cho các chất
khí thoát ra tốt khi bể hàn đang kết tinh, vì vậy làm giảm khả năng gây ra khuyết
tật rỗ khí. Sự bao phủ của xỉ hàn làm cho bể hàn nguội chậm hơn, tạo điều kiện cho
các bọt khí kịp thoát ra ngoài trớc khi bể hàn đông đặc, làm giảm hiện tợng rỗ
khí.
Nhiệt độ nóng chảy của xỉ hàn cao hơn của kim loại, nên xỉ đông đặc trớc bể
hàn. Sự đông đặc này giúp giữ kim loại lỏng của bể hàn không chảy ra ngoài bể
hàn, tạo thuận lợi cho việc tạo dáng mối hàn, điều này càng quan trọng khi đờng
hàn không phải ở mặt phẳng nằm ngang.
7. Yêu cầu hợp kim hóa mối hàn.
Do nhiệt độ cao của bể hàn, một tỉ lệ nào đấy của các nguyên tố hợp kim bị ôxy
hóa và chuyển vào xỉ hàn, một tỉ lệ khác bị tiêu hao bởi hiện tợng bay hơi. Hai
quá trình này làm cho mối hàn có tỉ lệ các thành phần hợp kim ít đi. Để bù lại sự
hao hụt này ngời ta có thể cho thêm vào thuốc hàn ôxit của các kim loại đấy, hoặc
các ferô kim lọai của chúng. Bằng cách này ta cũng có thể làm tăng tỉ lệ các thành
phần hợp kim để nâng cao chất lợng mối hàn, mà ta gọi là hợp kim hóa mối hàn.
Tuy nhiên bể hàn chỉ có khả năng hấp thụ mạnh những nguyên tố mà các ôxit của
chúng có khả năng khuyếch tán cao hơn hoặc bằng ôxit sắt nh: đồng, nicken,
côban, vônfram, môlipđen.



9
.T
h
i
ế
t

b
ị

h
à
n

t
ự

đ
ộ
n
g1
-

C

à
n
.

3
-

Đ
ầ
u

h
à
n
.
5
-

X
e

h
à
n
.


7
-

T
h
u
ố
c

h
à
n
.

8
-

X
ỉ


1
0
-

K
i
m

l
o
ạ
i

đ
i
ệ
n

h
à
n
6
1
0
8
3
7
9
2
1
H

ớ
n
g

h
à
n
5
4
Nguồn điện hàn của hàn tự động là nguồn xoay chiều hoặc một chiều. Hàn tự
động với dòng xoay chiều có tính kinh tế hơn. Song ứng dụng dòng một chiều
ngợc cực cho phép nhận mối hàn chất lợng cao hơn. Vì vậy khi hàn các kết cấu
quan trọng từ thép hợp kim nên sử dụng dòng một chiều cực dơng.

2. Tác động của thuốc hàn ở phơng pháp hàn tự động.
Yêu cầu chung cho thuốc hàn tự động gồm: [ 1 ]
- Đảm bảo tính ổn định của hồ quang và quá trình hàn.
- Đảm bảo các tính chất và thành phần hóa học của mối hàn.
- Tạo dáng mối hàn đẹp.
- Mối hàn không nứt chứa ít tạp chất.
- Xỉ dễ bong.
Giải quyết các yêu cầu đặt ra có liên quan đến vật hàn và dây hàn. Do đó thuốc
hàn cho hàn tự động rất đa dạng.
Thuốc hàn ngoài nhiệm vụ bảo vệ mối hàn còn giúp ta mồi hồ quang dễ dàng
hơn ( nhất là khi hàn với dòng xoay chiều ) và giữ cho hồ quang ổn định. Tính ổn
định của hồ quang cho phép ta mở rộng phạm vi điều chỉnh chế độ hàn và trong
nhiều trờng hợp cải thiện sự tạo dáng mối hàn. Các chất làm tăng tính ổn định của
hồ quang là các chất i-ôn hóa nh: K
2
O, Na
2
O, CaO, CaF
2

15


đoạn chính: chuẩn bị và pha trộn nguyên liệu, nung chảy phối liệu, gia công tạo
hạt. Nguyên liệu đợc tuyển chọn, nghiền đập thành hạt đều nhau. Tùy vào loại lò
nung đợc sử dụng mà kích thớc hạt có khác nhau để bảo đảm sự nóng chảy tốt và
ít bị tiêu hao, nếu dùng lò điện thì kích thớc hạt to hơn khoảng 2 3mm, nếu dùng
lò phản xạ thì kích thớc hạt nhỏ hơn chỉ khoảng 1 mm. Các hạt nguyên liệu này
đợc sấy để đạt độ ẩm không quá 0,5%. Công thức pha trộn nguyên liệu đợc tính
toán theo mác thuốc và kiểu lò nung. Nguyên liệu đợc cân đong, pha trộn cẩn thận
theo công thức đã chọn. Phối liệu đợc cho vào lò để nung chảy. Việc tạo hạt thuốc
từ thuốc nóng chảy có thể thực hiện theo 2 cách: phơng pháp tạo hạt ớt hoặc
phơng pháp tạo hạt khô. Phơng pháp tạo hạt ớt hay đợc sử dụng hơn vì đơn
giản. Thuốc lỏng đợc cho vào nớc, gặp lạnh thuốc biến thành các hạt nhỏ. Sau
đấy thuốc phải sấy để loại trừ hơi nớc, độ ẩm của thuốc không quá 0,1 %.
Thuốc khô đợc rây để phân loại, các hạt quá to đợc nghiền để rây lại, các

16
hạt quá nhỏ phải loại bỏ. Phơng pháp tạo hạt khô có thể thực hiện bằng cách phun
không khí vào thuốc lỏng để làm nguội hoặc đổ thuốc lỏng vào khuôn kim loại.
Thuốc rắn đợc nghiền cơ khí, rồi đợc rây để phân loại.
Thuốc hàn dạng gốm là loại thuốc hàn mà khi chế tạo thuốc chỉ đợc nung
đến một nhiệt độ thích hợp ( cha đến nhiệt độ nóng chảy ) để tạo nên độ rắn chắc
cho hạt thuốc và làm cho hạt thuốc có độ ẩm thấp nhất. Quá trình sản xuất thuốc
gốm có thể chia thành 3 công đoạn chính: chuẩn bị và pha trộn nguyên liệu, tạo
hạt, sấy thuốc. Nguyên liệu đợc tuyển chọn, nghiền thành bột. Công thức pha trộn
nguyên liệu đợc tính toán theo từng mác thuốc. Nguyên liệu đợc cân đong cẩn
thận theo công thức đã chọn, đợc cho vào thiết bị trộn khô, trộn thật cẩn thận cho
đều, rồi đợc chuyển vào thiết bị trộn ớt để trộn với nớc thủy tinh. Phối liệu ớt
đợc chuyển sang thiết bị ép và tạo hạt để tạo ra hạt thuốc có độ chắc và tơng đối
tròn. Các hạt thuốc còn ớt này đợc cho vào lò nung. Công đoạn nung gồm 2
bớc: nung sơ bộ và nung nhiệt độ cao. Các tính chất công nghệ của phần lớn thuốc
đợc cải thiện, tính háo nớc của chúng giảm rõ rệt khi tăng nhiệt độ nung. Nhng


17 III. Thuốc hàn tự động dạng gốm
.
1. Các nhóm thuốc hàn tự động dạng gốm.
Theo Viện Hàn Quốc tế ( IIW ) các thuốc gốm đợc chia thành 5 loại:
- Thuốc mănggan silic, kí hiệu: MS.
- Thuốc canxi silic, kí hiệu: CS.
- Thuốc nhôm rutin, kí hiệu: AR.
- Thuốc nhôm kiềm, kí hiệu: AB.
- Thuốc florua kiềm, kí hiệu: FB.
Thuốc mănggan silíc đảm bảo sự hình thành tốt mối hàn với khả năng chống
rỗ cao. Loại thuốc này chủ yếu dùng để hàn thép thờng, mỏng với một đờng hàn.
Thuốc canxi silic thuộc loại trung tính hoặc bazơ nhẹ, tạo dáng mối hàn đẹp
và xỉ dễ bong, cho phép ứng dụng dòng cao, đảm bảo các tính chất cơ học và khả
năng chống nứt kết tinh của mối hàn.Thuốc đợc dùng để hàn một hoặc nhiều
đờng các thép hợp kim thấp trong nghành đóng tàu, làm bồn chứa và các kết cấu
thép khác.
Thuốc nhôm rutin là loại tổng hợp hơn cả. Chúng có các tính chất công nghệ
tốt nhất, đặc biệt khi hàn tốc độ cao Mối hàn có các tính chất cơ học và chống nứt
tốt. Thuốc nhôm rutin dùng cho hàn các kết cấu thép các bon thấp và thép hợp
kim thấp trong chế tạo máy, đóng tàu, ôtô và các nghành công nghiệp khác.
Thuốc nhôm kiềm có các tính chất công nghệ tốt và đảm bảo các tính chất
cơ học cùng khả năng chống nứt cao của mối hàn Về phơng diện luyện kim
thuốc này nằm giữa thuốc bazơ thấp và bazơ. Thuốc dùng cho hàn thép hợp kim
thấp độ bền cao trong đóng tàu, bình áp lực cao và các kết cấu thép đặc biệt khác.
Thuốc florua kiềm thuộc loại có tíng bazơ cao. Chúng đảm bảo các tính chất
cơ học cao nhất và khả năng chống nứt kết tinh của mối hàn. Tính công nghệ của

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 - SiO
2

¤xit canxi - CaO

¤xit nh«m – Al
2
O
3

Flua - CaF
250

Th¹ch anh - SiO
2

¤xit m¨nggan – MnO 45

Nh«m – KiÒm
¤xit nh«m – Al
2
O
3

¤xit canxi - CaO
¤xit magiª - MgO

Th¹ch anh - SiO
2

¤xit m¨nggan – MnO

45

Flua – KiÒm
¤xit canxi - CaO
¤xit magiª - MgO
Flua - CaF
2


19
Phần II. Nghiên cứu chế tạo thuốc hàn tự động dạng gốm. I. Lựa chọn loại thuốc hàn.
Nh ta thấy ở phần trên thuốc hàn dạng gốm đang đợc đánh giá cao, các
nớc trên thế giới đang từ thuốc nóng chảy chuyển dần sang sản xuất thuốc gốm
nhiều hơn. Nớc ta có nhiều khoáng sản khác nhau, trong đấy các khoáng sản
chứa các nguyên liệu có các thành phần có thể làm ra thuốc hàn gốm tơng đối
nhiều. Việc sản xuất thuốc hàn gốm không đòi hỏi thiết bị quá phức tạp, cũng
không cần nhiều năng lợng. Vì vậy nhóm đề tài chọn thuốc hàn gốm để nghiên
cứu chế tạo.
Trong các thuốc hàn gốm, thì chọn loại thuốc nhôm rutin để nghiên cứu
vì thuốc nhôm rutin có tính tổng hợp hơn cả, chúng có các tính chất công nghệ tốt
nhất. Mối hàn có các tính cơ học và chống nứt tốt. Thuốc nhôm rutin dùng cho
hàn các kết cấu thép các bon thấp và thép hợp kim thấp trong chế tạo máy, đóng
tàu, ô tô và các ngành công nghiệp khác. [ 1 ]

II. Lựa chọn các thành phần trong thuốc hàn.
Thuốc hàn gốm nhôm rutin, nh phần trên ta đẫ thấy có các thành phần hóa
học chủ yếu là: Al
2
O
3
, rutin ( thành phần hóa học chính là TiO
2
), CaO, SiO
2
, MnO.
Ngoài ra còn có thể có các thành phần khác nh: MgO, FeMn, FeSi, FeTi, CaF

2
trên 90%.
Khi hàn rutin giúp cho việc mồi hồ quang, giữ cho hồ quang ổn định và êm. Tỉ
lệ lớn của TiO
2
giúp cho CaF
2
thể hiện tính bazơ trong xỉ.
- Đá vôi có thành phần chủ yếu là CaCO
3
.
Khi hàn dới tác dụng nhiệt của hồ quang xẩy ra phản ứng hóa học:
CaCO
3
= CaO + CO
2
( 2 1 )
Khí CO
2
thoát ra có tác dụng đẩy không khí khỏi vùng hàn, đồng thời giúp ổn
định hồ quang. Khí CO
2
còn có tác dụng làm loãng các chất khí ở vùng hồ

20
quang từ đấy làm giảm áp lực của hiđrô lên kim loại lỏng, nhờ thế lợng hiđrô hòa
tan vào kim loại lỏng ít đi. Ta có thể thấy tác dụng này qua hình 8.
CaO có vai trò quan trọng trong việc khử phốt pho và lu huỳnh trong mối hàn.
Sunfit sắt trong bể hàn gặp CaO xẩy ra phản ứng hóa học:
[ FeS ] + ( CaO ) = ( FeO ) + CaS ( 2 2 )

( 2 4 )
CaO. P
2
O
5
không hòa tan nên không có chiều nghịch. Còn trong xỉ axit FeO kết
hợp trớc với silic nên tốc độ ôxy hóa phốtpho giảm. Ta biết rằng trong hệ xỉ CaO
CaF
2
- TiO
2
các tính chất bazơ của huỳnh thạch ( thành phần chính là CaF
2
) thể
hiện khi nồng độ TiO
2
lớn, còn khi CaO lớn thì nó đóng vai trò là chất phụ gia axit.
Trong thuốc hàn đợc chế tạo lợng rutin chiếm khoảng 15%, còn lợng đấ vôi
chiếm khoảng 7%, vì vậy xỉ do thuốc hàn tạo ra mang tính bazơ.
- Đôlômít là cacbônát hỗn hợp có thành phần chính là CaMg(CO
3
)
2
.
Dới tác động của hồ quang, đôlômít nóng chảy tham gia tạo xỉ, đồng thời bị
phân hủy tạo ra khí CO
2
và các thành phần nóng chảy CaO, MgO. ảnh hởng của
MgCO
3

2
+ 4HF . ( 2 6 )
Dới tác dụng của hồ quang CaF
2
có thể tơng tác trực tiếp với hơi nớc cho ra
khí hiđrôflorua:
CaF
2
+ H
2
O = CaO + 2HF. ( 2 7 )
Khí hiđrôflorua không hòa tan trong thép lỏng và bền ở nhiệt độ hồ quang nên
thoát ra ngoài, làm giảm áp lực của hiđrô lên bể hàn, từ đấy làm giảm lợng hiđrô
hòa tan trong kim loại lỏng, kết quả là mối hàn ít bị rỗ. Ta có thể tham khảo ảnh
hởng này trên hình 11.
- Cao lanh là loại silicat nhôm có thành phần chủ yếu là Al
2
(Si
4
O
10
).6H
2
O
( lợng Al
2
(Si
4
O
10
22H×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+

HO1
H
y
®
r
«

[H], cm /100g
3
12
0
0
4
8
4
8
201612
3
MgCO
2
,

M
P
a
MgCO
3
%
1
2
0,04
0,08
12
2
2
H


- Ferô mănggan thờng có lợng mănggan trên 78%.
Ferô mănggan là chất khử ôxy và hợp kim hóa mối hàn. Hợp kim hóa với
mănggan làm tăng khả năng chống nứt kết tinh và tăng độ bền, cải thiện tính dẻo
của mối hàn.

III. Quy trình chế tạo thuốc hàn dạng gốm
.
Thuốc hàn dạng gốm đợc chế tạo theo 3 bớc chính: chuẩn bị và pha trộn
nguyên liệu, tạo hạt, sấy thuốc.
Tất cả các nguyên liệu dạng khoáng chất đợc chọn lựa theo đúng chủng loại,
thành phần đạt chất lợng rồi đợc nghiền nhỏ. Chúng đợc sàng để loại bỏ các hạt
quá cỡ, thông thờng kích thớc của các hạt không quá 0,3 mm. Nguyên liệu phải
khô, độ ẩm không quá 1%. Nguyên liệu đạt yêu cầu đợc nhập vào kho nguyên liệu
để sử dụng dần. Từng thành phần đợc cân theo đúng tỉ lệ có mặt của chúng trong
công thức pha trộn đã chọn. Tất cả các phần nguyên liệu cân xong đợc cho chung
vào thiết bị trộn. Đầu tiên chúng đợc trộn khô cho đến khi các thành phần trộn lẫn
đều với nhau. Sau đấy chuyển sang chế độ trộn ớt, bằng cách rót thêm dần nớc
thủy tinh vào trong khi trộn. Nớc thủy tinh có thành phần chủ yếu là
KNaSiO
3
.nH
2
O, có tác dụng tạo nên sự dính kết các hạt phối liệu, khi khô đi tạo
nên độ cứng của viên thuốc. Sau này trong khi hàn nớc thủy tinh phân hủy tạo ra

24
các chất K
2
O và Na
2


Kho n
g
u
y
ên liệu Cân
Trộn khô
Trộn ớt Tạo hạt Vê tròn