Nghiên cứu quy trình công nghệ sản xuất hợp kim đồng thay thế hợp kim Cu-Cr, Cu-Be trong sản xuất các chi tiết hàn, điện cực hàn phục vụ trong ngành cơ khí

Điện cực hàn là chi tiết quan trọng trong các thiết bị hàn, trong đó có công nghệ hàn hàn tiếp xúc, bao gồm cả tiếp xúc điểm, tiếp xúc đường và tiếp xúc giáp mối. Các chi tiết điện cực hàn mặc dù khối lượng không lớn song quyết định đến khả năng làm việc của toàn bộ thiết bị hàn. Trong số các vật liệu điện cực hàn, vật liệu điện cực cho hàn tiếp xúc giáp mối phải đáp ứng yêu cầu khốc liệt hơn cả, bao gồm cả áp lực cao và tiếp xúc với chi tiết cần hàn có nhiệt độ lên tới trên 7000C. Vật liệu chủ yếu để sản xuất điện cực hàn là các hợp kim Cu-Cr, Cu-Be. Tuy có có ưu điểm là tính dẫn điện tốt, có độ bền và độ đàn hồi cao. Độ bền và độ đàn hồi có thể tăng gấp ba lần thông qua nhiệt luyện và gia công biến dạng nhưng đồng-bery và đồng-crom lại có nhược điểm là khó nấu luyện do Bery nhẹ còn Crom lại nặng hơn đồng nên khó hòa tan vào đồng. Ngoài ra bery và oxit bery độc gây hại cho sức khỏe (gây các bệnh về phổi, da và ung thư) do vậy khi nấu luyện và khi sử dụng ở dạng sản phẩm phải có biện pháp bảo vệ, giá thành chế tạo vì thế bị đẩy lên cao.

Đã có nhiều công trình nghiên cứu về hợp kim đồng làm điện cực nhưng mới chỉ dừng ở các loại điện cực cho hàn điểm tiếp xúc từ các hợp kim đồng hệ Cu-Cr, Cu-Cr-Zr… Chưa có công trình nghiên cứu về vật liệu điện cực hàn giáp mối đáp ứng được yêu cầu về độ bền nhiệt và độ dẫn điện cao. Vì thế, nhóm nghiên cứu của ThS. Hoàng Văn Quân tại Viện khoa học và công nghệ mỏ - luyện kim đã thực hiện đề tài: “Nghiên cứu quy trình công nghệ sản xuất hợp kim đồng thay thế hợp kim Cu-Cr,Cu-Be trong sản xuất các chi tiết hàn, điện cực hàn phục vụ trong ngành cơ khí” trong thời gian từ năm 2020 đến năm 2021.

Đề tài nhằm thực hiện các mục tiêu sau: xây dựng quy trình công nghệ sản xuất hợp kim đồng thay thế hợp kim Cu-Cr, Cu-Be; và sản xuất một số chi tiết điện cực hàn, bánh xe hàn từ hợp kim đồng thay thế đã lựa chọn.

Đề tài đã thu được các kết quả nổi bật như sau:

- Đã tạo ra được hợp kim CuNi3Si có các chỉ tiêu cơ lý, tính năng đều tương tương với hợp kim Cu-Cr, Cu-Be; có giá thành rẻ hơn, thân thiện với môi trường và hoàn toàn có thể thay thế hợp kim Cu-Cr, Cu-Be sử dụng làm điện cực hàn.

- Đã chế tạo được 30 chi tiết điện cực hàn (3 đợt, mỗi đợt 10 chi tiết) và 20 chi tiết bánh xe hàn từ mác hợp kim CuNi3Si đã nghiên cứu. Đã tiến hành thử nghiệm điện cực hàn trên thiết bị hàn tự động tại Công ty Cổ phần Cơ khí Mạo Khê - Vinacomin, bánh xe hàn tại Công ty TNHH Cơ khí Vĩnh Thái, và Công ty TNHH Xây dựng giao thông thủy lợi Thanh Tùng. Điện cực hàn và bánh xe hàn có khả năng làm việc ổn định, an toàn, cơ tính của sản phẩm tương đương với sản phẩm nhập ngoại hiện nay của các đơn vị thử nghiệm.

- Đã nghiên cứu và xây dựng được quy trình nấu luyện tạo mác, quy trình nhiệt luyện và quy trình chế tạo điện cực hàn từ hợp kim CuNi3Si đảm bảo chất lượng phù hợp với yêu cầu làm việc của điện cực hàn như sau: quy trình nấu luyện và tạo mác hợp kim đồng hệ CuNi3Si thay thế hệ hợp kim Cu-Cr và Cu-Be; quy trình nhiệt nhiệt luyện hợp kim đồng hệ CuNi3Si; và quy trình công nghệ chế tạo điện cực hàn từ hợp kim CuNi3Si.

Doanh thu ban đầu từ bán sản phẩm điện cực âm và bánh xe hàn theo hợp đồng với Công ty TNHH Xây dựng giao thông thủy lợi Thanh Tùng là 37.400.000 đồng.

Việc nghiên cứu chế tạo các điện cực hàn, chi tiết hàn này nhằm đáp ứng yêu cầu thực tế, có ý nghĩa thực tiễn cao.

Có thể tìm đọc báo cáo kết quả nghiên cứu (mã số 18801/2021) tại Cục Thông tin khoa học và công nghệ quốc gia.

N.P.D (NASATI)