(Luận văn thạc sĩ file word) Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ hàn TIG xung đến chất lượng của liên kết hàn từ hợp kim nhôm A6061

(Luận văn thạc sĩ file word) Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ hàn TIG xung đến chất lượng của liên kết hàn từ hợp kim nhôm A6061(Luận văn thạc sĩ file word) Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ hàn TIG xung đến chất lượng của liên kết hàn từ hợp kim nhôm A6061(Luận văn thạc sĩ file word) Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ hàn TIG xung đến chất lượng của liên kết hàn từ hợp kim nhôm A6061(Luận văn thạc sĩ file word) Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ hàn TIG xung đến chất lượng của liên kết hàn từ hợp kim nhôm A6061(Luận văn thạc sĩ file word) Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ hàn TIG xung đến chất lượng của liên kết hàn từ hợp kim nhôm A6061(Luận văn thạc sĩ file word) Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ hàn TIG xung đến chất lượng của liên kết hàn từ hợp kim nhôm A6061(Luận văn thạc sĩ file word) Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ hàn TIG xung đến chất lượng của liên kết hàn từ hợp kim nhôm A6061(Luận văn thạc sĩ file word) Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ hàn TIG xung đến chất lượng của liên kết hàn từ hợp kim nhôm A6061(Luận văn thạc sĩ file word) Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ hàn TIG xung đến chất lượng của liên kết hàn từ hợp kim nhôm A6061(Luận văn thạc sĩ file word) Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ hàn TIG xung đến chất lượng của liên kết hàn từ hợp kim nhôm A6061(Luận văn thạc sĩ file word) Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ hàn TIG xung đến chất lượng của liên kết hàn từ hợp kim nhôm A6061(Luận văn thạc sĩ file word) Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ hàn TIG xung đến chất lượng của liên kết hàn từ hợp kim nhôm A6061(Luận văn thạc sĩ file word) Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ hàn TIG xung đến chất lượng của liên kết hàn từ hợp kim nhôm A6061(Luận văn thạc sĩ file word) Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ hàn TIG xung đến chất lượng của liên kết hàn từ hợp kim nhôm A6061

LỜI CAM ĐOAN Tác giả Bùi Trọng Nghĩa, học viên lớp Cao học chuyên ngành Kỹ thuật khí – Khóa … , Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Nam Định, tiến hành thực đề tài: “Nghiên cứu ảnh hưởng chế độ hàn TIG xung đến chất lượng liên kết hàn từ hợp kim nhôm A6061”, giúp đỡ, hướng dẫn khoa học TS Nguyễn Hồng Thanh Tác giả cam đoan rằng: ngoại trừ số liệu, bảng biểu, đồ thị, … trích dẫn tài liệu tham khảo nội dung cơng bố cịn lại luận văn tác giả đưa Nếu sai, tác giả xin hoàn toàn chịu trách nhiệm Nam Định, ngày … tháng … năm 2021 i MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i MỤC LỤC ii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT iv DANH MỤC CÁC BẢNG v DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH, ĐỒ THỊ vi MỞ ĐẦU CHƯƠNG I NHÔM VÀ HỢP KIM NHÔM 1.1 Giới thiệu nhôm hợp kim nhôm 1.1.1 Đặc điểm 1.1.2 Phân loại nhôm hợp kim nhôm 1.2 Hợp kim nhôm A6061 10 1.2.1 Đặc tính 10 1.2.2 Thông số kỹ thuật hợp kim nhôm A6061 11 1.2.3 Ứng dụng 12 1.3 Tình hình nghiên cứu nước nước 14 1.3.1 Tình hình nghiên cứu nước ngồi 14 1.3.2 Tình hình nghiên cứu nước 15 Kết luận chương 1: 18 CHƯƠNG II CÔNG NGHỆ HÀN TIG NHÔM VÀ HỢP KIM NHƠM 19 2.1 Tổng quan q trình hàn nhôm hợp kim nhôm 19 2.1.1 Hàn ma sát 19 2.1.2 Hàn điện trở 20 2.1.3 Hàn hồ quang tay (SMAW) 21 2.1.4 Hàn hồ quang lớp thuốc (SAW) 21 2.1.5 Hàn hồ quang với điện cực nóng chảy mơi trường khí bảo vệ (GMAW) 21 2.1.6 Hàn hồ quang điện cực khơng nóng chảy mơi trường khí bảo vệ (GTAW) 23 2.2 Quá trình hàn TIG 23 2.2.1 Nguyên lý, đặc điểm ứng dụng hàn TIG 23 2.2.2 Thiết bị hàn TIG 26 2.2.3 Vật liệu hàn nhôm hợp kim nhôm 28 2.3 Công nghệ hàn TIG 30 2.3.1 Dòng điện hàn 30 2.3.2 Chế độ hàn TIG 32 2.4 Kỹ thuật hàn nhôm A6061 phương pháp hàn TIG 33 2.4.1 Tính cơng nghệ hợp kim nhôm A6061 33 2.4.2 Ảnh hưởng thông số công nghệ đến chất lượng hàn 35 2.4.3 Chế độ hàn nhôm A6061 41 Kết luận chương 2: 43 CHƯƠNG III NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM VÀ MÔ PHỎNG CỦA CHẾ ĐỘ HÀN TIG XUNG VỚI MỐI HÀN GHÉP HỢP KIM NHƠM A6061 44 3.1 Mục đích nghiên cứu thực nghiệm 44 3.2 Xây dựng quy trình hàn sơ cho hợp kim nhôm A6061 44 3.2.1 Kim loại 44 3.2.2 Vật liệu hàn 44 3.2.3 Thiết kế mối ghép hàn TIG hợp kim nhôm A6061 45 3.2.4 Chuẩn bị phôi hàn 46 3.2.5 Tiến hàn hàn 46 3.2.6 Kết 53 3.3 Mơ số q trình hàn TIG nhơm 54 3.3.1 Mô hình nguồn nhiệt 54 3.3.2 Thơng số q trình hàn mô 55 3.2.9 Kết thử kéo mối hàn 57 Kết luận chương 3: 61 3.4 Đánh giá kết bàn luận 62 3.4.1 Các kết thu 62 3.4.2 Kết luận kiến nghị 62 3.4.2.1 Kết luận 62 3.4.2.2 Kiến nghị 62 TÀI LIỆU THAM KHẢO 63 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT TT Kí hiệu/ chữ viết tắt Ý nghĩa KLCB Kim loại KLMH Kim loại mối hàn HAZ Vùng ảnh hưởng nhiệt Ih Cường độ dòng điện hàn Uh Điện áp hàn Vh Vận tốc hàn MIG (GMAW) TIG (GTAW) SMAW(MMA) 10 B Bề rộng mặt lồi mối hàn 11 H Chiều cao mặt lồi mối hàn 12 b Bề rộng mặt đáy mối hàn 13 h Chiều cao mặt đáy mối hàn Hàn hồ quang môi trường khí bảo vệ với điện cực nóng chảy (Metal Inert Gas) Hàn hồ quang mơi trường khí bảo vệ với điện cực khơng nóng chảy (Tungsten Inert Gas) Hàn hồ quang que hàn thuốc bọc (Submerged Metal Arc Welding) DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1 Kí hiệu nhôm hợp kim nhôm .6 Bảng Kí hiệu hợp kim nhôm theo TCVN Bảng Kí hiệu trạng thái gia công hợp kim nhôm theo nước Bảng Một số hợp kim nhơm thơng dụng thành phần hóa học tiêu biểu Bảng Thành phần hóa học hợp kim nhơm A6061 .11 Bảng Tính chất vật lý hợp kim nhôm A6061 11 Bảng Cơ tinh hợp kim nhôm A6061 12 Bảng Phân loại que hàn cho nhôm hợp kim nhôm 29 Bảng 2 Mối quan hệ đường kính điện cực dòng hàn 32 Bảng Mối quan hệ chiều dày lưu lượng khí bảo vệ 32 Bảng So sánh cách sử dụng dòng điện chiều xoay chiều 37 Bảng Loại que hàn tính chất chúng 41 Bảng Thành phần hóa học dây hàn 41 Bảng Một số khuyết tật thường gặp, [22] 42 Bảng Thông số kĩ thuật máy TIG MATRIX 400 AC/DC 27 Bảng Cơ tính hợp kim nhơm A6061 44 Bảng 3 Thành phần hóa học hợp kim nhôm A6061 44 Bảng Thành phần hóa học dây hàn 44 Bảng Kết kiểm tra ngoại dạng mối hàn hợp kim nhôm A6061 54 Bảng Mơ hình nguồn nhiệt theo Goldak 55 Bảng Chế độ hàn 55 Bảng Thông số mô 55 Bảng Chiều rộng bể hàn mô thực nghiệm 56 Bảng 10 Ảnh hưởng vận tốc hàn đến độ lồi mối hàn 56 Bảng 12 Vị trí đứt mối hàn hợp kim nhôm A6061 57 Bảng 13 Kết thử kéo mối hàn 58 DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH, ĐỒ THỊ Hình 1 Hàm lượng hịa tan ngun tố hợp kim nhôm Hình Chế tạo tàu vỏ nhơm 13 Hình Xe ơtơ làm chất liệu nhôm 14 Hình Hợp kim nhơm sản xuất máy bay 14 Hình Hàn ma sát ngốy phát triển .Error! Bookmark not defined Hình Hàn ma sát khuấy 19 Hình 2 Hàn ma sát xoay 20 Hình Nguyên lý hàn hồ quang tay 21 Hình Hàn tự động lớp thuốc 21 Hình Hàn điện cực nóng chảy mơi trường khí bảo vệ 22 Hình Hàn điện cực nóng chảy mơi trường khí bảo vệ 23 Hình Sơ đồ nguyên lý hàn TIG 24 Hình Một số hình ảnh mối hàn phương pháp hàn TIG 25 Hình Máy hàn TIG xoay chiều (AC), Master TIG 1500 [5] 26 Hình 10 Máy hàn TIG chiều (DC), TOP HF 166 26 Hình 2.11 Máy hàn TIG MATRIX 400 AC/DC Hình 12 Cụm mỏ hàn TIG 27 Hình 13 Van giảm áp 28 Hình 14 Độ nhạy cảm nứt mối hàn 29 Hình 15 Sơ đồ hàn dịng điện xung .31 Hình 16 Mối quan hệ dịng điện hàn chiều dày vật hàn 33 Hình 17 Ảnh hưởng dịng điện hàn cực tính đến hình dáng bể hàn 36 Hình 18 Ảnh hưởng tần số xung đến chiều sâu ngấu 37 Hình 29 Hàn TIG xung 38 Hình 20 Ảnh hưởng chủng loại khí bảo vệ đến độ ngấu mối hàn 38 Hình 21 Một số điện cực dùng hàn TIG 39 Hình 22 Ảnh hưởng điện cực trình hàn 40 Hình Mối ghép hàn 46 Hình Chuẩn bị mép vát 46 Hình 3 Mơ hình nguồn nhiệt hàn GMAW 55 Hình Nhiệt lượng cấp vào mơ hình 55 Hình Mối quan hệ tốc độ hàn chiều rộng bể hàn 56 Hình Ảnh hưởng vận tốc hàn tới độ lồi mặt đáy bề mặt mối hàn 57 Hình Chiều sâu ngấu mối hàn (H) .57 MỞ ĐẦU Trong q trình thực cơng nghiệp hóa, đại hóa đất nước, việc tiếp thu ứng dụng tiến khoa học nước có ngành công nghiệp phát triển giới việc làm quan trọng đôi với phát huy nội lực nghiên cứu khoa học nước Cùng với phát triển mạnh mẽ ngành kỹ thuật giới nước, tầm quan trọng việc ứng dụng công nghệ hàn phát triển công nghiệp ngày tăng Đặc biệt lĩnh vực dầu khí, đóng tàu, hàng khơng vũ trụ cơng nghiệp tơ Các q trình hàn dần nghiên cứu, ứng dụng nhằm nâng cao chất lượng, tuổi thọ làm việc liên kết hàn, nâng cao suất Nhiều phương pháp hàn tiên tiến phát triển mạnh mẽ giới ứng dụng vào sản xuất mang lại chất lượng hiệu kinh tế cao Việc nghiên cứu ứng dụng để làm chủ công nghệ kết hợp với nghiên cứu nước cần thiết, làm cho khoa học nước nhà ngày phát triển Bên cạnh việc ứng dụng công nghệ hàn vào sản xuất nhà khoa học nghiên cứu phát minh loại vật liệu đảm bảo u cầu phục vụ mục đích Việc nghiên cứu vật liệu nhôm hợp kim nhôm bước đột phá ngành khoa học vật liệu Như biết nhôm (Al) tìm từ năm 1825 Hans Christian Oested tới năm 1910 người ta tạo hợp kim nhôm đồng Nhôm hợp kim nhôm ứng dụng rộng rãi chế tạo kết cấu máy bay Vào thời điểm đó, giới ứng dụng công nghệ hàn MIG TIG để nối liền nhôm hợp kim nhôm lại với Tuy Việt Nam, ngành công nghệ hàn phát triển vài chục năm trở lại nhiều nhà máy, xí nghiệp sử dụng loại vật liệu nhôm hợp kim nhôm vào mục đích an ninh, quốc phịng Cơng ty 189 trực thuộc Bộ Quốc phịng đóng sửa chữa loại tàu, xuồng chế tạo hợp kim nhôm Tuy nhiên, việc nghiên cứu ứng dụng loại vật liệu hợp kim nhôm công nghệ hàn nhằm nâng cao suất lao động giai đoạn nghiên cứu Chính điều tác giả chọn đề tài “Nghiên cứu ảnh hưởng chế độ hàn TIG xung đến chất lượng liên kết hàn từ hợp kim nhôm A6061” với mong muốn góp phần mở hướng cho cơng nghệ hàn hợp kim nhôm công nghệ hàn TIG nhằm đảm bảo yêu cầu độ bền sản phẩm hàn đặc biệt phục vụ cho ngành cơng nghiệp an ninh, quốc phịng Luận văn bao gồm chương: Chương 1: Nhôm hợp kim nhôm Chương 2: Công nghệ hàn TIG nhôm hợp kim nhôm Chương 3: Nghiên cứu thực nghiệm ảnh hưởng chế độ hàn TIG xung đến chất lượng liên kết hàn từ hợp kim nhôm A6061 Chương 4: Đánh giá kết luận bàn Em xin chân thành cảm ơn hướng dẫn khoa học giúp đỡ tận tình TS Nguyễn Hồng Thanh thầy, thuộc Bộ mơn Kỹ thuật Cơ khí, Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Nam Định Nhân em xin gửi lời cảm ơn tới bạn bè đồng nghiệp quan công tác tạo điều kiện sở vật chất, tinh thần để tác giả thực thí nghiệm hồn thành luận văn này! CHƯƠNG I NHÔM VÀ HỢP KIM NHÔM 1.1 Giới thiệu nhôm hợp kim nhôm 1.1.1 Đặc điểm Sir Humphrey Davy phát nhôm (Al) đưa thập kỷ kỷ XIX Hans Christian Oersted phân tách vào năm 1825 Tuy nhiên bí ẩn phịng thí nghiệm suốt 30 năm trước thương mại hóa, năm 1886 việc khai thác nhôm từ quặng bauxite trở thành ngành công nghiệp thực hữu hiệu Phương pháp khai thác đồng thời phát minh Paul Heroult Pháp Charles M Hall Mỹ trình sử dụng ngày nay, [2] Do tính chất phản ứng nhơm, nhơm khơng tìm thấy trạng thái kim loại tự nhiên lại có lớp vỏ trái đất dạng hợp chất khác Điều quan trọng đa dạng bơ xít Q trình chiết xuất bao gồm hai giai đoạn riêng biệt, tách oxit nhôm, Al2O3 (alumina) từ quặng, thứ hai giảm điện phân alumina nhiệt độ từ 950 °C đến 1000°C cryolite (Na 3AlF6) Phương pháp cho loại nhôm, chứa khoảng 5-10% tạp chất như: silic (Si) sắt (Fe), sau tinh chế quy trình điện phân kỹ thuật nóng chảy cục để tạo kim loại với độ tinh khiết đến 99,9% Vào cuối kỷ XX, lượng lớn nhôm thu từ rác thải phế thải thu hồi tái chế, nguồn cung cấp gần triệu hợp kim nhôm năm châu Âu (kể Anh) Nhôm nguyên chất thu tương đối yếu sử dụng, đặc biệt kết cấu Để tăng độ bền học, nhôm nguyên chất thường hợp kim hóa với kim loại đồng (Cu), mangan (Mn), magiê (Mg), silic (Si) kẽm (Zn) Tuy nhiên, với việc ứng dụng rộng rãi hợp kim nhôm đồng nghĩa với việc kỹ sư hàn phải đối mặt với nhiều khó khăn thách thức hàn chúng Để đảm bảo mối hàn có chất lượng cao địi hỏi đội ngũ kỹ sư hàn có trình độ cao Nhơm có số thứ tự 13 thuộc nhóm III bảng tuần hồn Mendeleev Cấu hình điện tử nhơm có dạng sau: 1s2 2s2 2p6 3s2 3s1 Điện ion hóa lớp 3p 5,98 eV, điện tử lớp 3s 18,82 28,44 eV Tương ứng với điện ion ấy, xuất ion Al +1 Al+3 Do bên cạnh việc tồn oxit Al2O3 bền, xuất hợp chất Al 2O3 AlF, AlCl ổn định Với nhiệt độ bể điện phân khoảng 950 - 980 0C Nhơm có cấu trúc mạng tinh thể dạng lập phương diện tâm (Al) Nhôm nguyên tố kim loại tồn phổ biến thứ hai trái đất sau silic Năm 1886, nhôm điều chế từ oxit trở thành vật liệu kỹ thuật quan trọng Do nhẹ, chống ăn mịn mơi trường khơng khí, nước, dầu nhiều hóa chất, nhơm dùng rộng rãi công nghiệp dân dụng Khối lượng riêng nhơm khoảng phần ba thép Tính dẫn điện dẫn nhiệt nhôm cao gấp bốn lần thép Do nhơm dùng nhiều thiết bị điện thay cho đồng Nhơm khơng có từ tính Hệ số dãn nở nhiệt gấp lần thép Nhơm có độ bền khơng cao nhơm có tính dẻo tuyệt vời, đặc biệt nhiệt độ 0oC Có thể tăng độ bền nhơm thơng qua hợp kim hóa, biến dạng trạng thái nguội, nhiệt luyện kết hợp biện pháp Nhơm có khả chống ăn mịn cao có lớp oxit nhơm bền vững bề mặt Theo tính cơng nghệ, hàm lượng hịa tan ngun tố hợp kim nhơm, chia thành hợp kim đúc (2) hợp kim biến dạng (1), hình 1.1 tC ° L L+ L+ HK AL biến dạng  HK Al đúc  HK nhiệt luyện hóa bền Al a b % nguyên tố HK HK AL không hóa bền nhiệt luyện Hình 1 Hàm lượng hịa tan nguyên tố hợp kim nhôm Hợp kim biến dạng (1), dạng vật cán, vật rèn chia thành nhóm nhiệt luyện (4) nhóm khơng thể nhiệt luyện (3) thuộc hệ Al-Mg-Cu, AlZn-Mg, Al-Si-Mg Hợp kim đúc thuộc hệ Al-Si (hàn sử dụng chủ yếu để sửa chữa khuyết tật vật đúc phục hồi sửa chữa chi tiết hỏng hóc vận hành) Hợp kim nhôm nhiệt luyện chứa nguyên tố hợp kim Si, Mn, Mg Các nguyên tố làm tăng độ bền thông qua hình thành dung dịch đặc pha phân tán Trong nguyên tố kể Mg nguyên tố có hiệu nhất, hợp kim Al- Mg có độ bền cao trạng thái ủ Mọi hợp kim nhơm thuộc nhóm khơng thể nhiệt luyện biến cứng (kèm theo suy giảm tính dẻo) bị biến dạng trạng thái nguội Hợp kim thuộc hệ Al- Mg, Al- Mn dễ hàn Sau ủ, chúng trở lại tính ban đầu hợp kim nhơm loại hàn sau qua biến cứng nguội, có độ bền vùng ảnh hưởng nhiệt thấp - Quy trình hàn (WPS) – Có xung Quy trình hàn số: ĐHSPKTNĐ-03 LOẠI: Bán tự động □ Bằng tay ☑ Tự động □ Kiểu liên kết hàn: Giáp mối Đệm phía sau: Khơng Khe hở lắp ghép: ≤ 2,0 mm Góc vát: 600 (+10o; - 5o) Kiểu: V Khoét đáy: không VẬT LIỆU CƠ BẢN Vật liệu theo tiêu chuẩn: AWS- D1.2/D1.2M Loại: A6061 Chiều dày: mm Đường kính: KIM LOẠI BỔ SUNG Tiêu chuẩn: AWS 5.10 Ký hiệu: ER-5356 Đường kính: ∅ 2,4 mm KHÍ BẢO VỆ Tiêu chuẩn: Ký hiệu: Ar (98%) Lưu lượng: 13 lít/phút NUNG NĨNG SƠ BỘ Nhiệt độ nung nóng, m/min: N/A Nhiệt độ đường hàn min/max: N/A KIỂM TRA SAU HÀN: Kiểm tra không phá hủy: mắt thường Kiểm tra phá hủy: thử kéo Tiêu chuẩn: Đường Q trình Kim loại bổ sung Kí hiệu Đường hàn hàn kính Lớp lót GTAW-P ER-5356 ∅ 2,4 Lớp phủ GTAW-P ER-5356 ∅ 2,4 PHƯƠNG PHÁP HÀN GTAW ☑ SAW □ SMAW □ VỊ TRÍ HÀN Vị trí hàn: 1G ĐẶC TÍNH DỊNG ĐIỆN: Dịng điện: AC ☑ DCEP □ Xung Có ☑ Tần số: Hz Khơng □ Điện cực Vonfram (GTAW) Cỡ: 2,4 mm Loại: EWZr THAO TÁC KỸ THUẬT Góc độ mỏ hàn: α = 80÷85o β= 90o Góc độ dây hàn: 20o Kiểu dao động đầu hàn: Răng cưa ☑ Bán nguyệt □ Khác □ Hàn: lượt □ nhiều lượt ☑ phía ☑ phía □ Khoảng cách điện cực: mm Làm đường hàn: Bàn chải sắt Trang thiết bị khác: máy mài tay NHIỆT LUYỆN SAU HÀN Nhiệt độ: N/A Thời gian: N/A VẼ PHÁC LIÊN KẾT Chế độ hàn Loại Dòng dòng (A) AC 110 AC 110 Dòng hàn (A) 150÷190 110÷140 Vh (mm/s) 3÷5 3÷5 - Quy trình hàn (WPS) – Có xung Quy trình hàn số: ĐHSPKTNĐ-04 LOẠI:Bán tự động □ Bằng tay ☑ Tự động □ Kiểu liên kết hàn: Giáp mối Đệm phía sau: Khơng Khe hở lắp ghép: ≤ 2,0 mm Góc vát: 600 (+10o; - 5o) Kiểu: V Khoét đáy: không VẬT LIỆU CƠ BẢN Vật liệu theo tiêu chuẩn: AWS- D1.2/D1.2M Loại: A6061 Chiều dày: mm Đường kính: KIM LOẠI BỔ SUNG Tiêu chuẩn: AWS 5.10 Ký hiệu: ER-5356 Đường kính: ∅ 2,4 mm KHÍ BẢO VỆ Tiêu chuẩn: Ký hiệu: Ar (98%) Lưu lượng: 13 lít/phút NUNG NĨNG SƠ BỘ Nhiệt độ nung nóng, m/min: N/A Nhiệt độ đường hàn min/max: N/A KIỂM TRA SAU HÀN: Kiểm tra không phá hủy: mắt thường Kiểm tra phá hủy: thử kéo Tiêu chuẩn: Đường hàn Quá trình Kim loại bổ sung Kí hiệu Đường hàn kính Lớp lót GTAW-P ER-5356 ∅ 2,4 Lớp phủ GTAW-P ER-5356 ∅ 2,4 PHƯƠNG PHÁP HÀN GTAW ☑ SAW □ SMAW □ VỊ TRÍ HÀN Vị trí hàn: 1G ĐẶC TÍNH DỊNG ĐIỆN: Dịng điện: AC ☑ DCEP □ Xung Có ☑ Tần số: Hz Không □ Điện cực Vonfram (GTAW) Cỡ: 2,4 mm Loại: EWZr THAO TÁC KỸ THUẬT Góc độ mỏ hàn: α = 80÷85o β=90o Góc độ dây hàn: 20o Kiểu dao động đầu hàn: Răng cưa ☑ Bán nguyệt □ Khác □ Hàn: lượt □ nhiều lượt ☑ phía ☑ phía □ Khoảng cách điện cực: mm Làm đường hàn: Bàn chải sắt Trang thiết bị khác: máy mài tay NHIỆT LUYỆN SAU HÀN Nhiệt độ: N/A Thời gian: N/A VẼ PHÁC LIÊN KẾT Chế độ hàn Loại Dòng dòng (A) AC 110 AC 110 Dịng hàn (A) 150÷190 110÷140 Vh (mm/s) 3÷5 3÷5 3.2.5.2 Tiến hành hàn Các bước Trình tự thực Chuẩn bị phơi hàn 250×100×6 Gá kẹp phơi hàn Sử dụng vam chữ C Vị trí hàn: 1G Hình ảnh minh họa Chuẩn bị thiết bị phụ kiện hàn Điều chỉnh dòng điện hàn: - Dòng xung Dòng nền: Ih = 110 A Dòng hàn: Ih = 110÷190 A - Dịng khơng xung Ih = 170 A Lưu lượng khí bảo vệ: 15 l/min Thực hàn - Góc dịch chuyển: ÷ 10o so với phương thẳng đứng - Góc làm việc: 90o Kiểm tra, đánh giá tổng thể mối hàn mắt thường (mặt trước) Kiểm tra, đánh giá tổng thể mối hàn mắt thường (mặt sau) 3.2.6 Kết Mặt sau mối hàn vừa đủ ngấu, quan sát khơng thấy có tượng rỗ khí Mặt trước khơng có tượng rỗ khí Lưu lượng khí bảo vệ 13 lít/ phút Mặt sau mối hàn khơng ngấu hết Mặt trước khơng thấy tượng rỗ khí, nứt bề mặt Lưu lượng khí bảo vệ lít/ phút Mặt sau mối hàn có chỗ chưa ngấu Mặt trước khơng thấy tượng nứt bề mặt, có vài lỗ khí đường kính 1mm Rỗ khí bề mặt lưu lượng khí nhỏ lớn nơi có gió lùa > 5mm Ngấu lệch phía: Nguyên nhân nguồn nhiệt hàn tập trung lệch phía Khơng ngấu: Ngun nhân - Dịng hàn nhỏ - Tốc độ hàn lớn - Khí bảo vệ lớn - Góc dịch chuyển nhỏ Như vậy, với mẫu hàn thực nghiệm thay đổi lưu lượng khí bảo vệ ta thấy mức 13 lít/ phút cho chất lượng mối hàn tốt Khi hàn với chế độ hàn (dòng điện hàn, vận tốc hàn, lưu lượng khí bảo vệ, ), khác tần số (2, 3, xung/giây) ta thấy tần số cao bề mặt mối hàn mịn, chiều sâu ngấu tốt so với hàn xung với tần số thấp Bảng Kết kiểm tra ngoại dạng mối hàn hợp kim nhôm A6061 Mẫu số Vật liệu A6061 Chiều dày mm Tần số Hz A6061 mm Hz A6061 mm Hz A6061 mm Hz A6061 mm 10 A6061 mm Không xung Hz 12 A6061 mm Hz Quan sát mắt thường Không phát khuyết tật mối hàn Không phát khuyết tật mối hàn Không phát khuyết tật mối hàn Không phát khuyết tật mối hàn Không phát khuyết tật mối hàn Không phát khuyết tật mối hàn Không phát khuyết tật mối hàn vùng vùng vùng vùng vùng vùng vùng 3.3 Mô số q trình hàn TIG nhơm 3.3.1 Mơ hình nguồn nhiệt Trong nghiên cứu tác giả có sử dụng thêm kỹ thuật mô dựa phương pháp phần tử hữu hạn phần mềm SYSWELD tập đoàn ESI Goldak cộng [7][8][9] đưa mơ hình nguồn nhiệt có mật độ phân bố ellipsoid kép xác định kết hợp hai khối bán ellipsoid khác để tạo thành nguồn nhiệt (hình 3.3) Hình 3 Mơ hình nguồn nhiệt hàn GMAW Bảng Mơ hình nguồn nhiệt theo Goldak Đường hàn b (mm) 8 c (mm) 4 af (mm) 4 ar (mm) 8 3.3.2 Thơng số q trình hàn mơ Thơng số, chế độ hàn thực nghiệm phương pháp hàn TIG mô tả bảng 3.7 Thông số mô cho bảng 3.8 Bảng Chế độ hàn Uh (V) Vh (mm/s) Dd (mm) Đường hàn Ih (A) 175 14,0 1,0 180 14,5 1,0 Trong đó: Vh: Vận tốc hàn [mm/s]; Dd: Đường kính dây hàn [mm] Bảng Thơng số mơ Đường Năng lượng đường (J/mm) hàn 620 650 Vh (mm/s) 4 Hình Nhiệt lượng cấp vào mơ hình Trên hình 3.4 ta nhận thấy lượng nhiệt cấp vào mơ hình mơ có hình dạng gần giống với mẫu thực nghiệm Dịng điện hàn: Ih = 165÷190 A Điện áp hồ quang: Uh = (14,0 ÷ 14,5) V Lưu lượng khí bảo vệ: 13 lít/ phút Bảng Chiều rộng bể hàn mô thực nghiệm Số TN TN TN TN TN S (mm) 6 6 qo (J/mm) 620 - 640 620 - 640 620 - 640 620 - 640 620 - 640 Vh (mm/s) 3,0 3,5 4,0 4,5 5,0 Mô 7,5 8,8 9,2 9,7 11,1 Thực nghiệm 8,0 9,0 10,0 10,8 11,5 Hình Mối quan hệ tốc độ hàn chiều rộng bể hàn Trên hình 3.5 ta nhận thấy vận tốc hàn nằm khoảng từ 3,3÷5 mm/s chiều rộng mối hàn nằm khoảng chấp nhận theo [6] Bảng 10 Ảnh hưởng vận tốc hàn đến độ lồi mối hàn Mẫu q (W) Tần số xung (Hz) 1827 1827 5 1827 1827 1827 10 1827 12 1827 Vh (mm/s) 3,0 3,5 4,0 4,5 5,0 4,0 5,0 Khí bảo vệ Độ lồi bề mặt (lít/ phút) (mm) 13 2,53 13 1,96 13 1,82 13 1,78 13 1,35 13 1,2 13 1,3 Độ lồi mặt đáy (mm) 3,1 2,5 1,9 1,85 1,15 1,11 1,2 Hình Ảnh hưởng vận tốc hàn tới độ lồi mặt đáy bề mặt mối hàn Dựa vào kết thực nghiệm mơ phỏng, hình 3.4 tác giả nhận thấy vận tốc hàn có ảnh hưởng lớn đến độ lồi bề mặt mặt đáy Khi vận tốc hàn chậm độ lồi bề mặt mối hàn tăng lên, chiều rộng mối hàn to Khi vận tốc hàn tăng bề rộng mối hàn giảm xuống, đuôi bể hàn dài ra, độ lồi bề mặt mối hàn giảm xuống Tuy nhiên theo nghiên cứu tác giả để đảm bảo ngấu hồn tồn (tấm mỏng) hàn với chế độ hàn khoảng Ih=175A, lưu lượng khí bảo vệ 13 lít/phút Hình Chiều sâu ngấu mối hàn (H) 3.2.9 Kết thử kéo mối hàn Bảng 11 Vị trí đứt mối hàn hợp kim nhôm A6061 Mẫu Vật Chế Tần số liệu độ hàn số A6061 KLCB A6061 Xung 5 A6061 Xung Vị trí đứt A6061 Không xung A6061 Xung 10 A6061 Xung 12 A6061 Xung 15 A6061 Xung Ta thấy rằng, mẫu 1, 2, vị trí đứt mẫu nằm vùng viền chảy, mẫu lại đứt vùng giòn xanh (cách vùng viền chảy khoảng mm) Bảng 12 Kết thử kéo mối hàn TT Mẫu Thử hàn kéo số Giới hạn bền kéo [N/mm2] Giá trị trung bình Biểu đồ thử kéo [N/mm2] Lần 240,1 Lần 250,3 1 241,96 Lần 235,6 Lần 325,5 Lần 330,4 330,3 Lần 335 Lần 322,5 Lần 334,2 330 Lần 333,5 Lần 250 Lần 255,5 242,1 Lần 230,9 Lần 265,8 Lần 300,5 295,6 Lần 320,5 Lần 285,5 Lần 298,0 10 298,1 Lần 310,8 Lần 245,6 Lần 252,5 12 249,5 Lần 250,5 Lần 230,8 Lần 215,6 15 214 Lần 195,5 Với kết thử kéo mẫu hàn hợp kim nhôm A6061 ta nhận thấy độ bền kéo KLMH KLCB có kết tương đối giống Chỉ có mẫu hàn M-4 có giới hạn bền kéo chênh lệch nhiều so với KLCB Như với quy trình hàn (WPS) tác giả nghiên cứu sử dụng thực tế sở chế tạo liên kết nhôm hợp kim nhôm hàn Kết luận chương : Trong chương tác giả : - Xây dựng quy trình hàn liên kết giáp mối hợp kim nhơm A6061 có chiều dày 6mm - Mơ số trường nhiệt độ, ứng suất biến dạng hàn hàn giáp mối, vát mép phía hợp kim nhơm A6061 có chiều dày 6mm, phương pháp hàn MIG - Đánh giá thông số như: tốc độ nguội, độ lồi mặt đáy, lồi mặt trên, khoảng lượng đường phù hợp - Thử kéo liên kết hàn hợp kim nhôm A6061 máy thử kéo nén WDW-600 phịng thí nghiệm phá hủy 103-A5, Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Nam Định cho kết khả quan, đặc biệt mẫu hàn chế độ xung - Rút thông số chế độ hàn hợp lý : + Ih=175A, Uh (V) =14 V, Vh (mm/s) = (mm/s) , fhz = (Hz) 3.4 ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 3.4.1 Các kết thu Đề tài: Nghiên cứu ảnh hưởng chế độ hàn TIG xung đến chất lượng liên kết hàn từ hợp kim nhôm A6061 tác giả đã: - Xây dựng quy trình hàn cho hợp kim nhôm A6061; - Ứng dụng công cụ mô số vào việc phân tích, đánh giá phân bố nhiệt độ, ảnh hưởng chế độ hàn đến hình dáng, kích thước bể hàn; - Lựa chọn thơng số chế độ hàn phù hợp hàn vật liệu hợp kim nhơm A6061 có chiều dày 6mm; - Kết thử kéo mối hàn hợp kim nhôm A6061 nằm phạm vi cho phép chấp nhận 3.4.2 Kết luận kiến nghị 3.4.2.1 Kết luận Luận văn nghiên cứu kết hợp lý thuyết thực nghiệm Kết thực nghiệm phản ánh tính đắn lý thuyết Bản thơng số quy trình hàn tác giả xây dựng có kiểm tra đánh giá tính (thử kéo) vùng có thay đổi thông số hàn Bên cạnh thực nghiệm, luận văn tác giả nghiên cứu sâu công nghệ hàn TIG hợp kim nhôm A6061 thông qua việc nghiên cứu áp dụng tiêu chuẩn đưa khuyến cáo cụ thể hàn họ với hợp kim nhơm A6061 nói riêng loại hợp kim nhôm khác 3.4.2.2 Kiến nghị Trong luận văn này, tác giả tham khảo tài liệu chuyên môn có độ tin cậy cao, xin ý kiến chun gia có trình độ tay nghề cao có thời gian hàn trực tiếp loại hợp kim nhơm Trong luận văn nghiên cứu mình, tác giả có làm thực nghiệm để so sánh kết nghiên cứu lý thuyết thực tế nhằm đánh ảnh hưởng thông số chế độ hàn đến chất lượng mối hàn Nên luận văn sử dụng làm tài liệu tham khảo cho sở sản xuất, nhà máy, xí nghiệp có sản xuất hàn chế tạo nhôm hợp kim nhôm A6061 Tuy nhiên, tác giả đề nghị sở kết nghiên cứu chiều dày 6mm vật liệu hợp kim nhôm A6061 cần rộng nghiên cứu hàn có chiều dày lớn (vát mép chữ X, V,….) Để áp dụng rộng rãi ngành công nghiệp hàn kim loại hợp kim màu Việt Nam TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Ngô Lê Thông (2009), Công nghệ hàn điện nóng chảy, tập 1, 2, Nhà xuất khoa học kỹ thuật, Hà Nội [2] Nguyễn Văn Thông (1998), Vật liệu Công nghệ hàn; Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật Hà Nội [3] Vũ Huy Lân (2018), vật liệu hàn, NXB Bách Khoa Hà Nội [4] Trần Ích Thịnh (2007), Phương pháp phần tử hữu hạn, NXB KHKT, Hà Nội [5] Tiêu chuẩn Việt Nam (TCVN 1859-75) [6].AWS D1.2/D1.2M (2014), Structural Welding Code – Alumium [7] Nguyen The Ninh, Thermal Analysis of Welds, ETRS Pty Ltd, HRL Services Mulgrave, Australia [8] Naidu D.S, Moore K.L., Yender R., Tyler J., 1997 Gas metal arc welding control: Part 1- modeling and analysis Nonlinear Analysis, Methods and Applications [9] J Goldak, M Bibby, J Moore and B Patel, (1996) Computer Modling of Heat Flow in Welds [10] M.St Wêglowski, Y Huang, Y.M Zhang, Effect of welding current on metal transfer in GMAW, Archives of Materials Science and Engineering, 2008, [11] Klas Weman, welding Processes handbook, Woodhead Pulishing limited, 2003 [12] Gene Mathers, 2002, The welding of aluminum and its alloy, Woodhead Publishing Limited [13] Prakash Mohan, Master of Technology, Stydy the effects of welding parameter on TIG welding of Aluminum plate [14] Kobelco Welding Handbook – Kobe Steel LTD., Japan 2009 [15] R.L.O’Brien, Welding Handbook, Volume welding Processes, American Welding Society, 1998 [16] Lincoln Welding Handbook , Lincoln Welding Co., LTD., USA 2005 [17] Lincoln Electric 1994 The Procedure Handbook of Arc Welding Cleveland: Lincoln Electric ... cứu ảnh hưởng chế độ hàn TIG xung đến chất lượng liên kết hàn từ hợp kim nhôm A6061? ?? với mong muốn góp phần mở hướng cho công nghệ hàn hợp kim nhôm công nghệ hàn TIG nhằm đảm bảo yêu cầu độ bền... trình hàn nhôm hợp kim nhôm, đặc biệt hợp kim nhơm A6061 CHƯƠNG III NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM VÀ MƠ PHỎNG CỦA CHẾ ĐỘ HÀN TIG XUNG VỚI MỐI GHÉP HÀN HỢP KIM NHƠM A6061 3.1 Mục đích nghiên cứu thực... Hảo cộng nghiên cứu ảnh hưởng thông số hàn đến độ bền kéo mối hàn ma sát khuấy hợp kim nhôm AA7075 khảo sát qua nhiều chế độ hàn khác với kết hợp tốc độ quay chốt hàn w tốc độ hàn v Kết khảo