(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu ảnh hưởng của vị trí kẹp chặt đến biến dạng của vật hàn trong quá trình hàn hồ quang tự động CNC

(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu ảnh hưởng của vị trí kẹp chặt đến biến dạng của vật hàn trong quá trình hàn hồ quang tự động CNC(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu ảnh hưởng của vị trí kẹp chặt đến biến dạng của vật hàn trong quá trình hàn hồ quang tự động CNC(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu ảnh hưởng của vị trí kẹp chặt đến biến dạng của vật hàn trong quá trình hàn hồ quang tự động CNC(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu ảnh hưởng của vị trí kẹp chặt đến biến dạng của vật hàn trong quá trình hàn hồ quang tự động CNC(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu ảnh hưởng của vị trí kẹp chặt đến biến dạng của vật hàn trong quá trình hàn hồ quang tự động CNC(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu ảnh hưởng của vị trí kẹp chặt đến biến dạng của vật hàn trong quá trình hàn hồ quang tự động CNC(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu ảnh hưởng của vị trí kẹp chặt đến biến dạng của vật hàn trong quá trình hàn hồ quang tự động CNC(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu ảnh hưởng của vị trí kẹp chặt đến biến dạng của vật hàn trong quá trình hàn hồ quang tự động CNC(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu ảnh hưởng của vị trí kẹp chặt đến biến dạng của vật hàn trong quá trình hàn hồ quang tự động CNC(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu ảnh hưởng của vị trí kẹp chặt đến biến dạng của vật hàn trong quá trình hàn hồ quang tự động CNC(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu ảnh hưởng của vị trí kẹp chặt đến biến dạng của vật hàn trong quá trình hàn hồ quang tự động CNC(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu ảnh hưởng của vị trí kẹp chặt đến biến dạng của vật hàn trong quá trình hàn hồ quang tự động CNC(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu ảnh hưởng của vị trí kẹp chặt đến biến dạng của vật hàn trong quá trình hàn hồ quang tự động CNC(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu ảnh hưởng của vị trí kẹp chặt đến biến dạng của vật hàn trong quá trình hàn hồ quang tự động CNC(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu ảnh hưởng của vị trí kẹp chặt đến biến dạng của vật hàn trong quá trình hàn hồ quang tự động CNC(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu ảnh hưởng của vị trí kẹp chặt đến biến dạng của vật hàn trong quá trình hàn hồ quang tự động CNC(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu ảnh hưởng của vị trí kẹp chặt đến biến dạng của vật hàn trong quá trình hàn hồ quang tự động CNC(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu ảnh hưởng của vị trí kẹp chặt đến biến dạng của vật hàn trong quá trình hàn hồ quang tự động CNC

LỜI CẢM ƠN Trong khoảng thời gian học tập trường học hỏi nhiều kiến thức, kinh nghiệm quý báu từ quý Thầy (Cô), bạn bè, đồng nghiệp Điều giúp tơi hồn thành tốt luận văn Thạc sĩ Tôi xin viết lời cảm ơn để bày tỏ lòng tri ân chân thành đến: Thầy PGS TS Phạm Sơn Minh – Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP HCM, thầy ln tận tình hướng dẫn, động viên, cung cấp tài liệu, đưa lời khuyên, định hướng bước đắn suốt thời gian thực đề tài Các Thầy (Cô) giáo Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP HCM, người tận tình truyền đạt kiến thức tảng bổ ích suốt chương trình học Thạc sĩ trường Q thầy khoa Cơ Khí Chế Tạo Máy Trường cao đẳng nghề Q9 Gia đình, bạn bè đồng nghiệp tạo điều kiện, bên hỗ trợ động viên tinh thần cho lúc khó khăn Và cuối cùng, xin gửi lời chúc sức khỏe, hạnh phúc thành công đến quý Thầy (Cô), người thân, bạn bè đồng nghiệp tơi Tơi xin chân thành cảm ơn! x TĨM TẮT Ngày nay, với xu hội nhập phát triển, nhu cầu xã hội sử dụng chi tiết sản phẩm chế tạo từ nhiều phần vật liệu liên kết với ngày tăng nhờ chi phí thấp, phương pháp gia cơng dễ dàng mang lại tính cạnh tranh cao Đặc biệt chi tiết chế tạo từ loại thép cacbon thấp thông qua mối liên kết hàn xuất loại chi tiết máy kết cấu thông dụng khác Tuy nhiên, số mối liên kết hàn bị biến dạng làm giảm chất lượng sản phẩm nhiều yếu tố, đặc biệt vị trí kẹp chặt khác đến biến dạng mối hàn đấu mí mối hàn góc chữ T dạng Đề tài nghiên cứu thực phần sau: Thực nghiệm mơ mối hàn đấu mí đề xuất mẫu hàn đấu mí dạng có biên dạng đường thẳng mẫu hàn chữ T dạng có biên dạng đường thẳng Kết thực nghiệm mơ cho thấy: vị trí kẹp gần mối hàn kết biến dạng nhỏ nhất, vị trí kẹp bên kết biến dạng nhỏ mối hàn đấu mí, vị trí kẹp vị trí kẹp bên vị trí kẹp bên kết biến dạng nhỏ xi ABSTRACT Nowadays, in the approaching of integration and development, the social demands on using details and products which were made from many parts of inter-linked materials are increasing with low cost, easier processing and high competitiveness In particular, the details were made from low cacbon steel by welding linkages It has applied in machine parts and structures However, some deformed weld joints reduce product quality due to many factors, especially different clamping positions to deform of seams and T-weld at sheet form The research has performed as below: Experimental and simulated eyelid welds have been proposed on plate-shaped welding patterns with straight-line profiles and T-shaped welding plates with straight line profiles Experimental and simulated results show that: at the clamping position closest weld joint, the deformation result is the smallest, at the two-side clamping position, the deformation result is the smallest for the eyelid weld The two-side clamping position are smallest deformation when compare to the clamping position in the middle xii MỤC LỤC Trang tựa TRANG LÝ LỊCH KHOA HỌC vii LỜI CAM ĐOAN ix LỜI CẢM ƠN .x TÓM TẮT xi ABSTRACT xii DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT xvii DANH SÁCH CÁC HÌNH xviii DANH SÁCH CÁC BẢNG .xxi MỞ ĐẦU .1 Đặt vấn đề Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài 2.1 Ý nghĩa khoa học 2.2 Ý nghĩa thực tiễn Mục tiêu nghiên cứu đề tài 3.1 Mục tiêu chung 3.2 Mục tiêu cụ thể Đối tượng phạm vi nghiên cứu .2 4.1 Đối tượng nghiên cứu 4.2 Phạm vi nghiên cứu .2 Nhiệm vụ đề tài Kết cấu luận văn CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ LĨNH VỰC NGHIÊN CỨU 1.1 Vật liệu vật liệu đắp 1.1.1 Vật liệu 1.1.2 Vật liệu đắp 1.2 Phần mềm thiết kế, tính tốn, mơ SysWeld 1.3 Ứng suất biến dạng sinh hàn 1.4 Các nghiên cứu nước 1.4.1 Các nghiên cứu nước 1.4.2 Các nghiên cứu nước 11 xiii 1.5 Các vấn đề cần giải định hướng nghiên cứu 15 1.5.1 Một số vấn đề tồn cần giải .15 1.5.2 Định hướng nghiên cứu 15 CHƯƠNG 2: MỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 16 2.1 Nội dung nghiên cứu .16 2.2 Phương pháp nghiên cứu 16 2.2.1 Cơ sở phương pháp luận 16 2.2.2 Các phương pháp nghiên cứu cụ thể 16 2.2.3 Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm .17 2.3 Vật liệu thiết bị thực nghiệm .17 2.3.1 Thiết bị thực nghiệm 17 2.3.2 Phương pháp đo đạc thực nghiệm 18 CHƯƠNG 3: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 19 3.1 Lý thuyết hàn hồ quang 19 3.1.1 Hàn MIG, MAG .19 3.1.2 Đặc điểm hàn MIG 21 3.1.3 Hàn MAG 21 3.1.4 Phạm vi ứng dụng 22 3.1.5 Ưu điểm hàn MIG, MAG 22 3.2 Các lỗi hàn cách khắc phục 22 3.2.1 Nứt (Weld Crack) .22 3.2.2 Rỗ khí/ hốc khí (Cavities) 23 3.2.3 Ngậm xỉ (Solid inclusions) .25 3.2.4 Thiếu ngấu (Lack of fusion) .26 3.2.5 Lẹm chân chảy loang 26 3.2.6 Khuyết tật hình dáng liên kết hàn 27 3.3 Lý thuyết biến dạng hàn 28 3.3.1 Mơ hình tốn học tốn: 28 3.3.2 Mơ hình nguồn nhiệt 31 3.3.3 Sự hình thành mối hàn 33 3.3.4 Chương trình điều khiển cấu điều khiển .35 3.3.5 Phần chấp hành 36 xiv 3.4 Sự tạo thành ứng suất biến dạng hàn 36 3.4.1 Hiện tượng vật lý xảy trình hàn 36 3.4.2 Ảnh hưởng nguồn nhiệt hàn đến kim loại 37 3.4.3 Cơ chế hình thành ứng suất biến dạng mối hàn 38 3.4.4 Phân loại ứng suất biến dạng hàn 39 3.5 Lý thuyết định vị kẹp chặt 40 3.5.1 Khái niệm trình gá đặt chi tiết 40 3.5.2 Sai số gá đặt 43 3.5.3 Sai số đồ gá 44 3.5.4 Sai số kẹp chặt 44 CHƯƠNG 4: THỰC NGHIỆM VÀ PHƯƠNG PHÁP MÔ PHỎNG .46 4.1 Phương pháp thực nghiệm 46 4.1.1 Vận hành máy hàn CNC 46 4.1.2 Tự động hóa mỏ hàn 53 4.1.3 Chống nhiễu 54 4.2 Phương pháp mô 56 4.2.1 Các bước thực Visual Weld 56 4.2.2 Chi tiết hàn đường thẳng giáp mí: 56 4.2.3 Chi tiết hàn chữ T .67 4.2.4 Hàn giáp mối đường cong 72 4.3 Mơ hình mơ thực nghiệm 74 4.3.1 Trường hợp hàn đấu mí kẹp bên 74 4.3.2 Trường hợp hàn đấu mí kẹp bên 78 4.3.3 Phương pháp đo biến dạng .81 4.3.4 Trường hợp hàn góc chữ T .83 4.3.1 Phương pháp đo độ biến dạng vật hàn .85 CHƯƠNG 5: PHÂN TÍCH KẾT QUẢ .87 5.1 Trường hợp hàn đấu mí kẹp bên 87 5.1.1 Vị trí kẹp bên cách mối hàn 50mm .87 5.1.2 Vị trí kẹp bên cách mối hàn 100mm: 87 5.1.3 Vị trí kẹp cách mối hàn 150mm 88 5.2 Trường hợp hàn đấu mí kẹp bên 89 xv 5.2.1 Vị trí kẹp cách mối hàn 50mm 89 5.2.2 Vị trí kẹp cách mối hàn 100mm 90 5.2.3 Vị trí kẹp cách mối hàn 150mm 91 5.3 Trường hợp hàn chữ T 92 5.3.1 Vị trí kẹp .92 5.3.2 Vị trí kẹp bên 93 5.4 Trường hợp hàn đấu mí biên dạng cong 94 CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 96 6.1 Kết luận 96 6.2 Kiến nghị .96 TÀI LIỆU THAM KHẢO 97 xvi DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT CNC Computer Numerical Control GMAW Gas Metal Arc Welding KH&CN Khoa Học Và Công Nghệ FDI Foreign Direct Investment MIG Metal Inert Gas Điều khiển máy tính Hàn hồ quang điện cực nóng chảy mơi trường khí bảo vệ Đầu tư trực tiếp nước Phương pháp hàn hồ quang kim loại mơi trường khí bảo vệ xvii DANH SÁCH CÁC HÌNH Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình 1.1: Dây hàn MIG/MAG GM-70S [2] 1.2: Giao diện phần mềm SysWeld 12.0 [3] .7 1.3: Thỏi thép bị kẹp chặt hai đầu để nguội 1.4: Thỏi thép để đầu tự để nguội 1.5: Rùa hàn Mig 10 1.6: Hàn lớp nhơm mỏng hình chữ T 11 1.7: Cấu trúc hàn cầu kích thước 12 1.8: Mối hàn ống-khớp mặt bích 13 1.9: Mép hàn thép mỏng 14 2.1: Máy hàn MIG Tân Thành TTC500T [9] 17 2.2: Đồng hồ so điện tử Mitutoyo 543-390B (12.7mm/ 0.001mm) [10] 18 3.1: Phân loại hàn 19 3.2: Nguyên lí hàn MIG, MAG .20 3.3: Nguyên lí hàn MIG 21 3.4: Tương tác yếu tố vật lý trình hàn 29 3.5: Mơ hình nguồn nhiệt 32 3.6: Mối hàn 33 3.7: Bể hàn 33 3.8: Hình dạng kích thước bể hàn 34 3.9: Tác dụng lực từ trường ép lên đầu mút điện cực 35 3.10: Tính chất kim loại thay đổi tùy thuộc vào nhiệt độ 38 3.11: Biến dạng ngang mối hàn 40 3.12: Sơ đồ định vị để phay mặt phẳng [13] 41 3.13: Một số trường hợp định vị thường gặp [13] .42 3.14: Khả khống chế chi tiết định vị thường gặp 43 3.15: Sai số kẹp chặt .44 4.1: Máy hàn nguồn điện 46 4.2: Sơ đồ đấu dây điện máy hàn MIG .46 4.3: Sơ đồ máy hàn MIG 47 4.4: Con lăn đẩy dây 47 4.5: Cấu tạo súng hàn 47 4.6: Lắp cuộn dây hàn cần hàn như: f 0.8, f 1.0, f1.2 48 4.7: Đồng hồ chai khí máy hàn 48 4.8: Đồng hồ đo thực tế 48 4.9: Máy hàn MIG NBC 500 thực tế 49 4.10: Chuẩn bị thép hàn cho phẳng 49 4.11: Gá đặt sản phẩm .49 4.12: Sử dụng mach3 .50 4.13: Sử dụng mach 51 xviii Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình Hình 4.14: Sử dụng mach (3) 51 4.15: Sử dụng mach 52 4.16: Sử dụng mach 52 4.17: Sử dụng mach 53 4.18: Sử dụng mach 53 4.19: Cấu tạo súng hàn MIG bán tự động .54 4.20: Sử dụng chương trình mach để kích hoạt súng hàn 54 4.21: Bộ lọc nhiễu 55 4.22: Cáp chống nhiễu 55 4.23: BOB3T-03 Board đệm Mach3 cổng LPT 55 4.24: Sơ đồ bước thực Visual Weld 56 4.25: Giao diện phần mềm Visual Mesh 57 4.26: Bảng nhập tọa độ điểm 57 4.27: Bảng cài đặt lưới 2D 58 4.28: Mơ hình lưới 2D 58 4.29: Dựng mơ hình lưới 3DLàm tương tự mặt cịn lại ta hồn thiện mơ hình lưới 3D 59 4.30: Mơ hình lưới 3D hoàn thiện 59 4.31: Click chuột phải vào Collectors  chọn New .59 4.32: Set up đường hàn 60 4.33: Hoàn thành đường hàn 60 4.34: Các Collector cần thiết để cài đặt đường hàn 61 4.35: Menu  Tool  Generate Skin From 3D 61 4.36: Lớp trao đổi nhiệt với môi trường 62 4.37: Đặt tên đường dẫn mơ hình 62 4.38: Phần mềm lựa chọn dựa lưới có sẵn .62 4.39: Chọn đối tượng hàn 63 4.40: Quá trình cài đặt đường hàn 63 4.41: Thiết lập vùng trao đổi nhiệt với môi trường bên 64 4.42: Thiết lập điều kiện kẹp 64 4.43: Cài đặt nhiệt độ với môi trường 65 4.44: Bảng chạy kết tính tốn 65 4.45: Giao diện Visual Viewer kết mô .66 4.46: Kết mô 67 4.47: Kết mô biến dạng 67 4.48: Kết mô ứng suất 67 4.49: Nhập thông số chia lưới 2D 68 4.50: Mơ hình Mesh 2D 68 4.51: Bảng nhập thông số lưới 3D 69 4.52: Mơ hình lưới 3D 69 4.53: Kết mơ tốn 70 xix Hình 5.9: Độ biến dạng hàn đấu mí biên dạng cong vị trí kẹp cách tâm 50mm Nhận xét: trường hợp kết gần giống Độ chênh lệch nhỏ, cụ thể điểm bắt đầu đường biến dạng thực nghiệm với điểm bắt đầu mơ phỏng, sau có xu hướng giảm dần tách 95 CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 6.1 Kết luận Luận văn tiến hành nghiên cứu nội dung: - Nghiên cứu công nghệ hàn vật liệu thép cacbon thấp phương pháp hàn hồ quang tự động CNC - Đề xuất thông số hàn để thực q trình hàn đấu mí, hàn Chữ T với chế độ hàn như: cường độ dòng điện hàn, điện áp hàn, vận tốc hàn hợp lý cho trường hợp cụ thể - Chọn vật liệu đắp (dây hàn cuộn) phù hợp cho mối hàn đấu mí, mối hàn chữ T, vật liệu thép cacbon thấp - Thực nghiệm hàn dựa quy trình hàn đấu mí, hàn chữ T, vật liệu hàn thép cacbon thấp với vị trí kẹp chặt khác như: + Vị trí kẹp 1: A1; B1; C1 + Vị trí kẹp 2: A1 A2; B1 B2; C1 C2 + Vị trí kẹp 3: B; + Vị trí kẹp 4: A C - Tiến hành mô mối hàn đấu mí biên dạng thẳng vị trí kẹp 1, vị trí kẹp mối hàn chữ T vị trí kẹp 3, vị trí kẹp - Tiến hành phân tích, so sánh đánh giá kết thực nghiệm mô Kết nghiên cứu thực nghiệm mô cho phép kết luận sau: + Mối hàn đấu mí: Vị trí kẹp gần mối hàn kết biến dạng nhỏ nhất; Vị trí kẹp bên kết biến dạng nhỏ so với vị trí kẹp bên; + Mối hàn chữ T: Vị trí kẹp vị trí kẹp bên vị trí kẹp bên kết biến dạng nhỏ 6.2 Kiến nghị Để tiếp tục hoàn thiện đề tài, số kiến nghị nghiên cứu sau: - Cần đa dạng kiểm tra, đánh giá mẫu hàn để đánh giá xác chất lượng mối hàn dựa quy trình hàn, thơng số hàn đề xuất - Cần nghiên cứu thêm quy trình hàn giáp mối cặp vật liệu hàn khác 96 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Thép CT3 Link: https://vanphukien.com/thep-ct3/, truy cập ngày 20/2/2019 [2] Dây hàn MIG/MAG GM-70S Link: http://www.kimtingroup.com/vn/san-pham/dayhan-32/day-han-migmag-10.html, truy cập ngày 20/2/2019 [3] Phần mềm thiết kế, tính tốn, mơ Sys Weld Link: http://www.esi.com.vn/giaiphap-cae/35/sysweld-phan-tich-va-mo-phong-qua-trinh-han.html, truy cập ngày 23/2/2019 [4] Biến dạng ứng suất biến dạng hàn Link: https://www.hongky.com/cac-loaibien-dang-han-va-bien-phap-han-che-bien-dang-han, truy cập ngày 24/2/2019 [5] Bùi Văn Hiệp Nghiên cứu số yếu tố ảnh hưởng đến biến dạng nhiệt hàn tôn bao vỏ tàu Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật tàu thủy, ĐH Nha Trang, năm 2010 [6] Nguyễn Minh Tân Nghiên cứu biện pháp để giảm ứng suất biến dạng hàn dầm cầu trục Luận văn Thạc sĩ khoa học công nghệ hàn, Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội, năm 2011 [7] M Asle Zaeem , M.R Nami, M.H Kadivar Investigation of Global Buckling Distortion in Welding of A Thin Wall Aluminum T Joint, Dept of Mechanical Engineering, Shiraz University, Shiraz, Iran [8] Jiangchao Wang, Ninshu Ma, H Murakawa, Bugang Teng , Shijian Yuan Prediction and measurement of welding distortion of a spherical structure assembled from multi thin plates, Joining and Welding Research Institute, Osaka University, 11-1, Mihogaoka, Ibaraki, Osaka 567-0047, Japan; School of Materials Science and Engineering, Harbin Institute of Technology, Harbin 150001, PR China [9] M Abida, M Siddique Mô số liệu để nghiên cứu ảnh hưởng mối hàn, khoảng hở chân đường hàn ứng suất dư mối hàn ống- khớp mặt bích- Trợ lý Giáo sư, Khoa Kỹ thuật Cơ khí, Viện Kỹ thuật Kỹ thuật Công nghệ GIK, Topi, NWFP, PakistanSinh viên cao học, khoa kỹ thuật khí, Viện Kỹ thuật Công nghệ GIK, Topi, NWFP, Pakistan [10] Dean Deng , Hidekazu Murakawa, Dự đoán biến dạng hàn ứng suất dư hàn đâu mí mỏng – Trung tâm nghiên cứu khí tính tốn Inc, Togoshi NI-BLDG 7-1, Togoshi, Shinagawa-ku, Tokyo 142-0041, Viện nghiên cứu hàn hàn Nhật Bản, Đại học Osaka, 11-1, Mihogaoka, Ibaraki, Osaka 5670047, Nhật Bản 97 [11] Máy Hàn MIG Thyristor TTC500T, Link: http://mayhantanthanh.com.vn/may-hanmig-thyristor-ttc500t-76.html, , truy cập 02/2019 [12] Đồng hồ so điện tử Mitutoyo 543-390 Link: https://emin.vn/mitutoyo543-390dong-ho-so-dien-tu-mitutoyo-543-390-12-7mm-0-001mm-12906/pr.html, truy cập 02/2019 [13] Link: http://ijater.com/Files/f2f70254-bbb7-48e5-a19e32738b18_IOCRSEMME_43.pdf, truy cập 09/2017 [14] Ngơ Lê Thơng Cơng nghệ hàn điện nóng chảy, tập NXB Khoa học Kỹ thuật Hà Nội, năm 2009 [15] Hồ Viết Bình, Nguyễn Ngọc Đào Cơng Nghệ Chế Tạo Máy Trường Đh Sư Phạm Kỹ Thuật Tp.HCM, năm 2004 98 NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA VỊ TRÍ KẸP CHẶT ĐẾN BIẾN DẠNG CỦA VẬT HÀN TRONG QUÁ TRÌNH HÀN HỒ QUANG TỰ ĐỘNG CNC Study the effect of clamp position on deformation of the weld joint using the CNC automatic arc welding process Phạm Sơn Minh1a, Thạch Ngọc Phúc2b Trường đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp Hồ Chí Minh Học viên cao học, Trường đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp Hồ Chí Minh a minhps@hcmute.edu.vn b tnphuc@tvu.edu.vn TÓM TẮT Ngày nay, với xu hội nhập phát triển, nhu cầu xã hội sử dụng chi tiết sản phẩm chế tạo từ nhiều phần vật liệu liên kết với ngày tăng nhờ chi phí thấp, phương pháp gia cơng dễ dàng mang lại tính cạnh tranh cao Đặc biệt chi tiết chế tạo từ loại thép cacbon thấp thông qua mối liên kết hàn xuất loại chi tiết máy kết cấu thông dụng khác Tuy nhiên, số mối liên kết hàn bị biến dạng làm giảm chất lượng sản phẩm nhiều yếu tố, đặc biệt vị trí kẹp chặt khác đến biến dạng mối hàn đấu mí mối hàn góc chữ T dạng Đề tài nghiên cứu thực phần sau: thực nghiệm mô mối hàn đấu mí đề xuất mẫu hàn đấu mí dạng có biên dạng đường thẳng mẫu hàn chữ T dạng có biên dạng đường thẳng Kết thực nghiệm mô cho thấy: vị trí kẹp gần mối hàn kết biến dạng nhỏ nhất, vị trí kẹp bên kết biến dạng nhỏ mối hàn đấu mí, vị trí kẹp vị trí kẹp bên vị trí kẹp bên kết biến dạng nhỏ Từ khoá: Thép CT3, biến dạng hàn, ứng suất hàn, quy trình hàn MIG, CNC, welding ĐẶT VẤN ĐỀ Công nghệ hàn hồ quang xuất từ lâu ứng dụng nhiều các lĩnh vực đời sống Ngày với phát triển ngày mạnh mẽ khoa học kỹ thuật đưa thị trường công nghệ ngày tốt hơn, giảm sức lao động dần giải phóng người khỏi mơi trường độc hại Một số cơng nghệ hàn hồ quang tự động CNC (Computer Numerical Control) xuất Công nghệ kết hợp phương pháp hàn hồ quang phát triển công nghệ CNC vào sản xuất Với công nghệ hàn hồ quang tự động CNC mối hàn hàn (do điều khiển tốc độ động servo động step) so với hàn thủ công (phụ thuộc vào tay nghề thợ hàn), kích thước mối hàn đạt u cầu, khơng bị khuyết tật hàn (rổ khí, nứt, lẹm chân, chảy loang, ) Một số ngành như: ngành hàng khơng, vũ trụ, tàu thủy,… địi hỏi khắc khe chất lượng mối hàn Rõ ràng, việc ứng dụng phát triển công nghệ hàn hồ quang tự động CNC có nhiều lợi mặt công nghệ, mức độ tin cậy sản phẩm tạo cao hơn, chi phí thấp, đồng thời đặt thách thức lớn chế độ cơng nghệ, đặt biệt vị trí gá đặt làm ảnh hưởng đến biến dạng kết cấu hàn (nguyên nhân ứng suất hàn sinh ra) Do vậy, công nghệ hàn hồ quang tự động CNC cần phải đầu tư nghiên cứu phát triển để chế tạo thành cơng kết cấu khí, đảm bảo yêu cầu kỹ thuật nhằm đáp ứng nhu cầu công nghiệp đời sống Bài báo đề xuất quy trình thực nghiệm tiến hành thực nghiệm để xác định ảnh hưởng vị trí kẹp chặt đến biến dạng vật hàn trình hàn hồ quang tự động CNC NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 2.1 Mô biến dạng hàn phần mềm Visual Weld Tiến hành mô biến dạng mối hàn: Chi tiết hàn đường thẳng giáp mí, chi tiết hàn chữ T, hàn giáp mối đường cong phần mềm Visual Weld với bước hình: Hình 1: Các bước mơ phần mềm Visual Weld 2.2 Thực nghiệm hàn mẫu Tiến hành hàn thực nghiệm mẫu với đường hàn vị trí hàn bảng sau: Bảng 1: Thực hiệm hàn với mối hàn vị trí kẹp khác 2.2.1 Trường hợp hàn đấu mí kẹp bên a Vị trí kẹp bên cách mối hàn 50mm b Vị trí kẹp cách mối hàn 100mm c Vị trí kẹp cách mối hàn 150mm 2.2.2 4.Trường hợp hàn đấu mí kẹp bên a Vị trí kẹp hai bên cách mối hàn 50mm b Vị trí kẹp hai bên cách mối hàn 100mm c Vị trí kẹp cách mối hàn 150mm 2.2.3 Trường hợp hàn góc chữ T a Vị trí kẹp b Vị trí kẹp bên 2.2 Kết kiểm tra mối hàn 2.2.1 Trường hợp hàn đấu mí kẹp bên a Vị trí kẹp bên cách mối hàn 50mm Bảng 2: Độ biến dạng vị trí kẹp cách tâm đường hàn 50mm Ví trí khảo sát độ biến dạng mm 50 mm 100 mm 150 mm 200 mm Kết mô 0,6 0,4 0,2 0,15 0,1 Kết thực nghiệm 0,5 0,4 0,2 0,1 -0,03 Nhận xét: trường hợp kết gần với nhau, đường đồ thị gần Độ chênh lệch thấp, cụ thể điểm bắt đầu đường biến dạng thực tế cao điểm bắt đầu mô 0,1mm, sau có xu hướng giảm dần điểm cuối có đoạn trùng b Vị trí kẹp bên cách mối hàn 100mm: Bảng 3: Độ biến dạng vị trí kẹp cách tâm đường hàn 100mm Ví trí khảo sát độ biến dạng mm 50 mm 100 mm 150 mm 200 mm Kết mô 0,2 0,15 0,1 0,05 0,04 Kết thực nghiệm 0,2 0,1 0,05 0,03 -0,01 Nhận xét: trường hợp kết gần với Độ chênh lệch thấp, cụ thể điểm bắt đầu đường biến dạng thực tế trùng với điểm bắt đầu mơ phỏng, sau có xu hướng giảm dần điểm cuối tách Độ lệch điểm cuối 0,1mm c Vị trí kẹp bên cách mối hàn 150mm: Bảng 4: Độ biến dạng vị trí kẹp cách tâm đường hàn 150mm Ví trí khảo sát độ biến dạng mm 50 mm 100 mm 150 mm 200 mm Kết mô 0,4 0,32 0,25 0,12 0,1 Kết thực nghiệm 0,4 0,3 0,25 0,15 0,1 Nhận xét: trường hợp kết gần trùng với Độ chênh lệch thấp, cụ thể điểm bắt đầu đường biến dạng thực tế trùng với điểm bắt đầu mơ phỏng, sau có xu hướng giảm dần lại trùng vị trí cuối Độ chênh lệch đường khơng lớn 2.2.2 Trường hợp hàn đấu mí kẹp bên a Vị trí kẹp cách mối hàn 50mm Bảng 4: Độ biến dạng vị trí kẹp cách tâm đường hàn 50mm Ví trí khảo sát độ biến dạng mm 50 mm 100 mm 150 mm 200 mm Kết mô 0,1 0,04 -0,07 -0,08 -0,17 Kết thực nghiệm 0,15 -0,05 -0,07 -0,1 Nhận xét: trường hợp kết gần với nhau, độ chênh lệch thấp, cụ thể điểm bắt đầu đường biến dạng thực tế cao điểm bắt đầu mơ 0,05mm, sau có xu hướng giảm dần điểm cuối b Vị trí kẹp cách mối hàn 100mm Bảng 5: Độ biến dạng vị trí kẹp cách tâm đường hàn 100mm Ví trí khảo sát độ biến dạng mm 50 mm 100 mm 150 mm 200 mm Kết mô 0,3 0,22 0,05 -0,04 -0,22 Kết thực nghiệm 0,25 0,15 -0,06 -0,15 Nhận xét: trường hợp kết gần với nhau, đường đồ thị song song với Độ chênh lệch thấp, cụ thể điểm bắt đầu đường biến dạng thực tế cao điểm bắt đầu mơ 0,05mm, sau có xu hướng giảm dần điểm cuối cắt đoạn cuối c Vị trí kẹp cách mối hàn 150mm Bảng 6: Độ biến dạng vị trí kẹp cách tâm đường hàn 150mm Ví trí khảo sát độ biến dạng mm 50 mm 100 mm 150 mm 200 mm Kết mô 0,3 0,2 0,1 -0,01 -0,19 Kết thực nghiệm 0,3 0,2 0,1 -0,15 Nhận xét: trường hợp kết đường gần trùng Độ chênh lệch thấp, cụ thể điểm bắt đầu đường biến dạng thực tế điểm bắt đầu mô phỏng, sau có xu hướng tách điểm cuối 2.2.3 Trường hợp hàn chữ T a Vị trí kẹp Bảng 7: Độ biến dạng vị trí kẹp 100mm Ví trí khảo sát độ biến dạng mm 50 mm 100 mm 150 mm 200 mm Kết mô 0,45 0,2 0,4 0,7 0,9 Kết thực nghiệm 0,08 0,12 0,15 0,18 Nhận xét: trường hợp kết không ổn định Độ chênh lệch khác nhau, cụ thể điểm bắt đầu đường biến dạng thực nghiệm thấp với điểm bắt đầu mô 0,5mm Kết thực nghiệm đồ thị gần đường thẳng, kết mơ hướng xuống lại hướng lên b Vị trí kẹp bên Bảng 8: Độ biến dạng vị trí kẹp bên 5mm 195mm Ví trí khảo sát độ biến dạng mm 50 mm 100 mm 150 mm 200 mm Kết mô 0,04 0,06 0,1 0,08 0,03 Kết thực nghiệm 0,05 0,12 0,07 0,08 Nhận xét: trường hợp kết gần giống Độ chênh lệch nhỏ, cụ thể điểm bắt đầu đường biến dạng thực nghiệm thấp với điểm bắt đầu mô 0,04mm Kết đường đồ thị trường hợp giống có điểm cát KẾT LUẬN Luận văn tiến hành nghiên cứu nội dung: - Nghiên cứu công nghệ hàn vật liệu thép cacbon thấp phương pháp hàn hồ quang tự động CNC - Đề xuất thông số hàn để thực q trình hàn đấu mí, hàn Chữ T với chế độ hàn như: cường độ dòng điện hàn, điện áp hàn, vận tốc hàn hợp lý cho trường hợp cụ thể - Chọn vật liệu đắp (dây hàn cuộn) phù hợp cho mối hàn đấu mí, mối hàn chữ T, vật liệu thép cacbon thấp - Thực nghiệm hàn dựa quy trình hàn đấu mí, hàn chữ T, vật liệu hàn thép cacbon thấp với vị trí kẹp chặt khác như: + Vị trí kẹp 1: A1; B1; C1 + Vị trí kẹp 2: A1 A2; B1 B2; C1 C2 + Vị trí kẹp 3: B; + Vị trí kẹp 4: A C - Tiến hành mô mối hàn đấu mí biên dạng thẳng vị trí kẹp 1, vị trí kẹp mối hàn chữ T vị trí kẹp 3, vị trí kẹp - Tiến hành phân tích, so sánh đánh giá kết thực nghiệm mô Kết nghiên cứu thực nghiệm mô cho phép kết luận sau: + Mối hàn đấu mí: Vị trí kẹp gần mối hàn kết biến dạng nhỏ nhất; Vị trí kẹp bên kết biến dạng nhỏ so với vị trí kẹp bên; + Mối hàn chữ T: Vị trí kẹp vị trí kẹp bên vị trí kẹp bên kết biến dạng nhỏ TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] AWS D1.1/D1.1M:2015, Structural Welding Code Steel Link: https://pubs.aws.org/Download_PDFS/D1.1-D1.1M-2015-PV.pdf, truy cập: 05/2017 [2] Hobart Welding Products, Product Catalog Link: http://www.hobartbrothers.com/downloads/HobartCatalog.pdf, truy cập: 08/2017 [3] Hoàng Tùng, Nguyễn Thúc Hà, Ngô Lê Thông, Chu Văn Khang, Sổ tay hàn, NXB Khoa học Kỹ thuật, năm 2007 [4] Ngô Lê Thơng Cơng nghệ hàn điện nóng chảy, tập NXB Khoa học Kỹ thuật Hà Nội, năm 2009 [5] Hồ Viết Bình, Nguyễn Ngọc Đào Cơng Nghệ Chế Tạo Máy Trường Đh Sư Phạm Kỹ Thuật Tp.HCM, năm 2004 Tạp chí/bài báo [6] M Asle Zaeem , M.R Nami, M.H Kadivar Investigation of Global Buckling Distortion in Welding of A Thin Wall Aluminum T Joint, Dept of Mechanical Engineering, Shiraz University, Shiraz, Iran [7] Jiangchao Wang, Ninshu Ma, H Murakawa, Bugang Teng , Shijian Yuan Prediction and measurement of welding distortion of a spherical structure assembled from multi thin plates, Joining and Welding Research Institute, Osaka University, 11-1, Mihogaoka, Ibaraki, Osaka 567-0047, Japan; School of Materials Science and Engineering, Harbin Institute of Technology, Harbin 150001, PR China [8] M Abida, M Siddique Mô số liệu để nghiên cứu ảnh hưởng mối hàn, khoảng hở chân đường hàn ứng suất dư mối hàn ống- khớp mặt bích- Trợ lý Giáo sư, Khoa Kỹ thuật Cơ khí, Viện Kỹ thuật Kỹ thuật Cơng nghệ GIK, Topi, NWFP, PakistanSinh viên cao học, khoa kỹ thuật khí, Viện Kỹ thuật Cơng nghệ GIK, Topi, NWFP, Pakistan [9] Dean Deng , Hidekazu Murakawa, Dự đoán biến dạng hàn ứng suất dư hàn đâu mí mỏng – Trung tâm nghiên cứu khí tính tốn Inc, Togoshi NIBLDG 7-1, Togoshi, Shinagawa-ku, Tokyo 142-0041, Viện nghiên cứu hàn hàn Nhật Bản, Đại học Osaka, 11-1, Mihogaoka, Ibaraki, Osaka 567-0047, Nhật Bản THƠNG TIN LIÊN HỆ TÁC GIẢ CHÍNH (NGƯỜI CHỊU TRÁCH NHIỆM BÀI VIẾT):  PGS TS Phạm Sơn Minh, Trường đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp Hồ Chí Minh, Email: minhps@hcmute.edu.vn  KS Thạch Ngọc Phúc, Trường Đại Học Trà Vinh, Email: tnphuc@tvu.edu.vn XÁC NHẬN CỦA GVHD 10 S K L 0 ... giải Trong trình nghiên cứu lĩnh vực hàn có vấn đề tồn lớn biến dạng trình hàn gây nhiều yếu tố, việc nghiên cứu ảnh hưởng vị trí kẹp chặt đến biến dạng vật hàn trình hàn hồ quang tự động CNC thành... kết đề tài nghiên cứu nêu thấy vấn đề mơ biến dạng hàn quan tâm có tầm ảnh hưởng lớn Vì đề tài : ? ?Nghiên cứu ảnh hưởng vị trí kẹp chặt đế biến dạng vật hàn trình hàn hồ quang tự động CNC? ?? thực... xác chi tiết sau chế tạo giải pháp hàn hồ quang tự động CNC, đề tài ? ?Nghiên cứu ảnh hưởng vị trí kẹp chặt đến biến dạng vật hàn trình hàn hồ quang tự động CNC? ?? triển khai thực Kết đề tài góp