(Luận văn thạc sĩ) nghiên cứu thiết kế, phát triển dụng cụ hàn (chốt hàn) ma sát khuấy ứng dụng hàn giáp mối tấm nhôm

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ LÊ TRUNG QUỐC NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ, PHÁT TRIỂN DỤNG CỤ HÀN (CHỐT HÀN) MA SÁT KHUẤY ỨNG DỤNG HÀN GIÁP MỐI TẤM NHÔM NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ - 8520103 SKC007266 Tp Hồ Chí Minh, tháng 04/2021 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ LÊ TRUNG QUỐC NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ, PHÁT TRIỂN DỤNG CỤ HÀN (CHỐT HÀN) MA SÁT KHUẤY ỨNG DỤNG HÀN GIÁP MỐI TẤM NHÔM NGHÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ Tp Hồ Chí Minh, tháng 04 năm 2021 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ LÊ TRUNG QUỐC NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ, PHÁT TRIỂN DỤNG CỤ HÀN (CHỐT HÀN) MA SÁT KHUẤY ỨNG DỤNG HÀN GIÁP MỐI TẤM NHƠM NGHÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ-8520103 MÃ SỐ HV: 1880405 HDKH: PGS.TS ĐẶNG THIỆN NGÔN Tp Hồ Chí Minh, tháng 04 năm 2021 Scan TapS Scan TapS Bảng 7.Bảng mô tả dụng cụ thực nghiệm 4.4 Kết hàn Hình 24.Sơ đồ cắt mẫu kéo Hình 20.Kết hàn dụng cụ T1 Hình 25.Kích thước mẫu kéo Hình 21.Kết hàn dụng cụ T2 Hình 26.Mẫu chuẩn bị kiểm tra độ bền kéo 4.6 Máy kiểm tra độ bền kéo Mẫu kiểm tra độ bền kéo đượ c thực máy kiểm tra phổ quát thủy lực SANS Moldel CHT-4106 vớ i tải trọng 1000KN phịng thí nghiệm học Khoa Xây Dựng Trường ĐHSPKT TPHCM Hình 22.Kết hàn dụng cụ T3 Hình 23.Kết hàn dụng cụ T4 4.5 Chuẩn bị mẫu kéo Mẫu kéo gia công máy cắt dây CNC dựa mẫu hàn đượ c thực nghiệm hình 23, kích thướ c mẫu kéo theo tiêu chuẩn ISO 6892-1 thể hình 24 Hình 25 thể mẫu kéo chuẩn bị cho trình thử kéo Hình 27.Máy kiểm tra độ bền kéo 4.7 Kết kiểm tra độ bền kéo trung bình phân tích nhiễu Mục tiêu nghiên cứu chọn thơng số q trình(dụng cụ) để có độ bền kéo cao tốn cực nhiễu cực đại áp dụng - Bài toán cực đại (Larger better): SNL=-10lg10( ∑ ) (1) Bảng Hệ số nhiễu trung bình S/N ứng với mức Trong đó: u số thứ tự lần đo, n số lần đo thí nghiệm y độ bền kéo Từ công thức (1) ta áp dụng l ần lượt cho kết thí nghiệm độ bền kéo để xác định hệ số S/N trình bày bảng 8: Bảng 10 Hệ số nhiễu trung bình S/N ứng với mức Bảng 8.Kết kiểm tra độ bền kéo Từ bảng ta dự đoán mức hệ số t ối ưu để đạt độ bền kéo cao nhấ t 170,89 Mpa thí nghiệm vớ i dụng cụ T1 có hệ số nhiễu cao ứng với tốc độ 1350 vòng/phút tốc độ di chuyển dụng cụ 10mm/phút.Tuy nhiên vớ i kết đánh giá hiệ u cụ thể biến đầu vào.Do giá trị trung bình hệ số nhiễu S/N đại di ện cho tiêu hiệu hệ số đầu vào mức cần tính theo cơng thức sau: Hình 28.Sơ đồ nhiễu mức thông số Với kết giá trị bảng 9,10 ta xác định cấp thông số đầ u vào ảnh hưởng đến độ bền kéo.Cụ thể trườ ng hợp dụng cụ chiếm ưu nhấ t, sau đến tốc tiến dụng cụ cuối tốc độ quay.Đồ thị hình 28 cho thấy rằng, độ nhiễu tăng tốc độ quay tă ng tốc độ di chuyển dụng cụ giảm thông số tối ưu xác định bảng 11 Mean(S/N) = m=4: Số phân tử mức, l : thông số đầu vào Dựa vào cơng thức (2) ta lầ n lượt tính giá trị nhiễu trung bình S/N giá trị trung bình độ bền kéo ứng với mức.Kế t thể hi ện bảng 10 Hình 27 trình bày sơ đồ nhiễu mức thơng số q trình Bảng 11 Bộ thơng số dự đoán cho kết độ bền kéo cao Bảng 11 thể thông s ố tối ưu nằm tổ hợp thực nghiệm Tuy nhiên s ẽ có thơng số tối ưu nằm ngồi tổ hợp thực nghiệm Do để kiểm tra độ xác dự đốn thơng qua cơng thức sau: Yopt = T/N + (Popt –T/N) + ( Topt – T/N) +( Sopt – T/N) (3) gần giống độ bền kéo dự đoán với độ chênh lệch 0,455% KẾT LUẬN Trong đó: Yopt : Dự đốn hiệu suất tối ưu T/N: Tổng giá trị thực nghiệm ghi nhận N: Tổng số thực nghiệm ghi nhận Popt , Topt , Sopt: Trung bình giá trị ứng suất mức tối ưu tham số trình T/N= (2012,280+ 2108,980+ 1949,270)/48=126,469 Yopt = 126,469+ (129,135– 126,469) + (135,086– 126,469) + (158,832126,469)=170,115Mpa Từ kết 170,115 Mpa, ta thấy kết Với kết tính tốn ta khẳng định dụng cụ T1(chốt ren côn vát mặ t, vai rãnh) với tốc độ 1350 vòng/ phút tốc độ di chuyển 10mm/phút cho kết độ bền kéo cao hàn nhơm hợp kim 6061T651 có chiều dày 10mm LỜI CẢM ƠN Tác giả xin chân thành cảm ơn Thầy PGS.TS Đặng Thiện Ngôn, Quý Thầy/Cô Trường Đại học SPKT TP.HCM, Tr ường Cao Đẳng Công Nghệ Thủ Đức hỗ trợ trình nghiên cứu, thiết kế chế tạo dụng cụ hàn ma sát khuấy TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Rajiv S Mishra, “Center for Friction Stir Processing”, University of MissouriRolla Murray W Mahoney, Rockwell Scientific Company, 2007 [2] Prof (Dr.) Bharat Raj Singh, “Force book Friction Stir Welding”, India, 2008 [3] H J H a J W Schmidt, "An analytical model for the heat generation in friction stir welding," Modelling and Simulation in Materials Science and Engineering, vol 12, no 1, p 143, 2004 [4] Russell M J and Shercliff H R 1st Int “Symp on Friction Stir Welding” (Thousand Oaks, California, USA), 1999 [5] Shercliff H R and Colgrove P A “Modelling Weld” Phenom 927–74, 2002 Math [6] Lockwood W D, Tomaz B and Reynolds “A P Mater Sci Eng” A 323 348–53, 2002 [7] A.J Leonard and S.A Lockyer, “Flaws in Friction Stir Welds, Proceedings of the Fourth International Conference on Friction Stir Welding” (Park City, UT), May 14–16, 2003 [8] Rajiv S Mishra, Murray W Mahoney; “Friction Stir Welding and Processing” ; 2007, chapter 1,2 [9] Microstructure and mechanical behaviour of friction stir welded etp copper http://www.aimnet.it/allpdf/pdf_pubbli/feb16/Sriragarajalu.pdf [10] T.S Mahmoud, Fouad H Mahmoud, T.A Khalifa; “Friction Stir Welding of dissimilar A319 & A356 aluminium cast alloys” ; June 2010, p.3 [11] J.A Querin, H.A Rubisoff, J.A Schneider; “Pin Tool Geometry Effects in Friction Stir Welding” [12] Rajiv Sharan Mishra, Partha Sarathi De Nilesh Kumar; “Friction Stir Welding and Processing - Science and Engineering” (Springer, 3319070428, 2014) [13] “Review: friction stir welding tools” ; 2011, vol 16, no.5 [14] T.J Lienert, W.L Stellwag, Jr., B.B Grimmett, and R.W Warke, Friction Stir Welding Studies on Mild Steel, Weld J., Jan 2003 [15] M.A Sutton, A.P Reynolds, J Yan, B Yang, and N Yuan, Microstructure and Mixed Mode I/II Fracture of AA2524-T351 Base Material and Friction Stir Welds, Eng Fract Mech., Vol 73 (No 4), 2006 [16] L Cederqvist, A Weld That Lasts for 100,000 Years: FSW of Copper Canisters, Proceedings of the Fourth International Conference on Friction Stir Welding (Park City, UT), May 14–16, 2003 [17] T Yasui, T Ishii, Y Shimoda, M Tsu baki, M Fukumoto, and T Shinoda, Friction Stir Welding Between Aluminum and Steel with High Welding Speed, Proceedings of the Fifth International Conference on Friction Stir Welding, Sept 14–16, 2004 [18] Reynolds A P, Deng X, Seidel T and Xu S Proc Joining of Advanced and Specialty Materials (St Louis, MO, ASM International) pp 172–7, 2000 [19] Ákos Meilinger, Imre Török; “The Importance of Friction Stir Welding Tool” ; vol 6, (2013), No [20] A Chandrashekar, B S Ajay Kumar and H N Reddappa; “Friction Stir Welding: Tool Material and Geometry”; vol.6, no.1 [21] International Journal of Advance Research; “Theoretical Analysis , Finite Element Method & Optimization Of Heat Generation In Friction Stir Welding From [22] Russell M J and Shercliff H R 1st Int Symp on Friction Stir Welding (Thousand Oaks, California, USA), 199 [23] C.W Tan, Z.G Jiang, L.Q Li, Y.B Chen, X.Y Chen; “Materials & Design”; March/April 2013 Tác giả chịu trách nhiệm viết: Họ tên:Lê Trung Quốc Đơn vị:Khoa Cơ Khí Chế Tạo Máy Trường CĐ Công Nghệ Thủ Đức Điện thoại:0909483318 Email:trungquocle@tdc.edu.vn 0 , ` n n VairãnhVaiđồngtâm 512 ` SpiralPitch40mm , n piralS Pitch 10mm Vai cuộn n n 0 , ` Chốt ren trụ thẳng 60° BC-BC(3:1) R 1,5 C1 n12 +0,00 0,02 3.2 BC BC 13 25 9.6 (34.96) Ghi chú: •- Dung sai kích thước khơng ghi `0.1 •- Nhiệt luyện đạt 62 HRC NGHIÊN CỨU THIẾT DỤNG CỤ HÀN C.nă Kiểm THIỆ Duy Thiế Chốt ren trụ côn ,5 BE-BE(3:1) n12 0,02+-0,00 C1 BE BE 13 25 9.6 34.96 Ghi chú: • - Dung sai kích thước khơng ghi `0.1 • - Nhiệt luyện đạt 62 HRC ... PHÁT TRIỂN DỤNG CỤ HÀN (CHỐT HÀN) MA SÁT KHUẤY ỨNG DỤNG HÀN GIÁP MỐI TẤM NHÔM” thực nhằm xây dựng sở tài liệu cho nhóm nghiên cứu phát triển hệ thống chốt hàn ma sát khuấy cho nhiều loại ứng dụng. .. HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ LÊ TRUNG QUỐC NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ, PHÁT TRIỂN DỤNG CỤ HÀN (CHỐT HÀN) MA SÁT KHUẤY ỨNG DỤNG HÀN GIÁP MỐI TẤM NHÔM NGHÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ... 1.16 Máy hàn ma sát khuấy chuyên dùng [7] 1.2.2 Dụng cụ hàn ma sát khuấy Dụng cụ hàn ma sát khuấy hay gọi chốt hàn thành phần vô quan trọng cho trình hàn ma sát khuấy Hiện nay, dụng cụ phát triển