(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu phân bố độ bền kéo giữa các lớp in 3D kim loại theo phương pháp hàn đắp

(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu phân bố độ bền kéo giữa các lớp in 3D kim loại theo phương pháp hàn đắp(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu phân bố độ bền kéo giữa các lớp in 3D kim loại theo phương pháp hàn đắp(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu phân bố độ bền kéo giữa các lớp in 3D kim loại theo phương pháp hàn đắp(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu phân bố độ bền kéo giữa các lớp in 3D kim loại theo phương pháp hàn đắp(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu phân bố độ bền kéo giữa các lớp in 3D kim loại theo phương pháp hàn đắp(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu phân bố độ bền kéo giữa các lớp in 3D kim loại theo phương pháp hàn đắp(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu phân bố độ bền kéo giữa các lớp in 3D kim loại theo phương pháp hàn đắp(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu phân bố độ bền kéo giữa các lớp in 3D kim loại theo phương pháp hàn đắp(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu phân bố độ bền kéo giữa các lớp in 3D kim loại theo phương pháp hàn đắp(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu phân bố độ bền kéo giữa các lớp in 3D kim loại theo phương pháp hàn đắp(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu phân bố độ bền kéo giữa các lớp in 3D kim loại theo phương pháp hàn đắp(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu phân bố độ bền kéo giữa các lớp in 3D kim loại theo phương pháp hàn đắp(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu phân bố độ bền kéo giữa các lớp in 3D kim loại theo phương pháp hàn đắp(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu phân bố độ bền kéo giữa các lớp in 3D kim loại theo phương pháp hàn đắp(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu phân bố độ bền kéo giữa các lớp in 3D kim loại theo phương pháp hàn đắp(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu phân bố độ bền kéo giữa các lớp in 3D kim loại theo phương pháp hàn đắp(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu phân bố độ bền kéo giữa các lớp in 3D kim loại theo phương pháp hàn đắp

LỜI CAM ĐOAN Tơi cam đoan cơng trình nghiên cứu Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa cơng bố cơng trình khác Tp Hồ Chí Minh, ngày 01 tháng 10 năm 2018 Đồng Tuấn Hưng ii LỜI CẢM ƠN Trải qua hai năm học tập nghiên cứu chương trình đào tạo sau đại học trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp Hồ Chí Minh, em đã đúc kết nhiều kiến thức bở ích cho chun mơn Trong luận văn thạc sĩ mình, em đã vận dụng những kiến thức mà đã trang bị để bước đầu nghiên cứu nguyên lý làm việc máy in kim loại 3D Bước chân vào nghiên cứu giải vấn đề hoàn toàn dựa sở lý thuyết hàn đắp nên thời gian đầu tiếp cận em đã gặp nhiều bỡ ngỡ khó khăn Cho đến nay, luận văn em đã đạt những kết mong muốn Đến đây, cho phép em gửi lời cảm ơn chân thành đến : - Ban giám hiệu trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp.Hồ Chí Minh - Thầy TS Phạm Sơn Minh – Khoa Cơ Khí - Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp Hồ Chí Minh đã tận tình hướng dẫn em thời gian vừa qua - Thầy TS Trần Minh Thế Uyên – Khoa Cơ Khí - Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp Hồ Chí Minh đã giúp đỡ em nhiều về vấn đề mẫu thí nghiệm - Quý thầy khoa Cơ Khí Máy – Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp Hồ Chí Minh - Sự giúp đỡ nhiệt tình bên Công ty cổ phần tư vấn kiểm định Sài Gịn Á Châu - Gia đình bạn bè Một lần nữa, em xin chân thành cảm ơn giúp đỡ, hỗ trợ, động viên quý báu tất người Xin trân trọng cảm ơn! Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 10 năm 2018 Học viên thực luận văn iii TÓM TẮT Ngày khái niệm Hàn nói chung, Hàn Đắp nói riêng khơng phải phương pháp xa lạ Với phương pháp Hàn Đắp khơng q trình đem phủ lên bề mặt chi tiết lớp kim mà cịn có thể dùng để phục hồi chi tiết bị mài mòn, hoặc bị hư hỏng gãy, vỡ, nứt Ngoài phục hồi Hàn Đắp cịn có thể cải thiện tính chất lý chi tiết làm tăng t̉i thọ có thể sử dụng để chế tạo chi tiết Vì những ưu điểm vượt trội nên phương pháp ngày sử dụng phổ biến lĩnh vực khí luyện kim Để hiểu rõ tính chất tính mối, chi tiết Hàn Đắp Bằng cách thay đổi thông số máy hàn hướng hàn khác từ đó để kiểm tra thông số độ bền kéo chi tiết hàn có đạt yêu cầu đề hay không Từ đó ta chọn ví trí hướng hàn thơng số hàn để có mối hàn, chi tiết có những tính chất hợp lý cao Để “Nghiên cứu phân bố độ bền kéo lớp in 3D kim loại theo phương pháp hàn đắp” Em kết hợp giữa công nghệ hàn MAG máy CNC để tạo mẫu thử nghiệm theo tiêu chuẩn TCVN 197 Bằng cách ta tạo khối hàn có hình dạng kích thước theo u cầu mẫu cần chế tạo Để kiểm tra độ bền kéo chi tiết Hàn Đắp, em chọn phương pháp kiểm tra phá hủy ở nhiệt độ phòng Phương pháp ứng dụng rộng rãi ngành sản xuất kim loại, chế tạo khí, đúc luyện kim kiểm định vật liệu… Ở nước ta đã sử dụng từ lâu, thuận lợi cho người có thể nghiên cứu Từ đó ta có số liệu phụ vụ cho mục đích sau iv ABSTRACT Today, the concept of Welding in general, Build-up Welding in particular is not a new strange method With welding method, not only is a process of covering the surface with a layer of metal, but also can be used to repair abrasive or damaged parts such as broken, cracked or broken Reinforced welding can also improve the mechanical properties of parts that increase its life span and can also be used to fabricate new details Because of such outstanding advantages, this method is increasingly used in the field of metallurgical engineering To better understand the mechanical properties of termites, details of welding By changing the parameters of the welding machine and the different welding direction from which to check the tensile parameters of the welding parts have achieved the required requirements or not From this we can choose the welding direction as well as welding parameters to have the welds, the details are the most reasonable properties To "Study the distribution of tensile strength between 3D metal layers by buildup welding method" I combine MAG welding technology and CNC machine to create test samples according to TCVN 197 standards In this way, we create welding blocks in the shape and size required by the sample to be fabricated To check the tensile strength of this welding part, you select the test method by destroying at room temperature This method is widely applied in the metal manufacturing, mechanical manufacturing, metallurgical molding and material testing In our country has also been used for a long time, convenient for people to study From there we get the metrics for the purpose later v DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT δ Độ bền N/mm² 𝑒̇ Tốc độ biến dạng I P Ṙ Cường độ dòng điện A Lực tác động N S Diện tích mm² t Thời gian V AC ASTME Vận tốc mm/s Nguồn điện xoay chiều American Society for Testing and Materials AWS American welding society CNC Công nghệ 3DP Công nghệ FDM Computer numerical control 3Dimensional Printing Techniques Fused Deposition Modeling Công nghệ LOM Công nghệ SLS DC DCEP DT GMAW Hàn TIG KTKPH KTPH Laminated Object Manufacturing Selective Laser Sintering Nguồn điện chiều Dây hàn nối với cực dương nguồn điện Destructive testing Gas Metal Arc Welding Tungsten Inert Gas Kiểm tra không phá hủy Kiểm tra phá hủy MAG MIG Nhựa ABS Nhựa PLA SLM TCVN 197 Tiêu chuẩn ISO Metal Active Gas Metal Inert Gas Acrylonitrile butadiene styrene Polylactic axit Selective Laser Melting Tiêu chuẩn Việt Nam 197 International Organization for standardization Tốc độ ứng suất vi s MỤC LỤC LÝ LỊCH KHOA HỌC i LỜI CAM ĐOAN .ii LỜI CẢM ƠN iii TÓM TẮT iv ABSTRACT v DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT vi MỤC LỤC vii DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU xi DANH MỤC CÁC HÌNH xii CHƯƠNG TỔNG QUAN 1.1 Đặt vấn đề 1.2 Nội dung nghiên cứu 1.3 Nhiệm vụ nghiên cứu giới hạn đề tài 1.4 Phương pháp nghiên cứu 1.5 Điểm luận văn 1.6 Giá trị thưc tiễn luận văn 1.7 Các nghiên cứu nước CHƯƠNG CƠ SỞ LÝ LUẬN 2.1 Lý thuyết về độ bền kéo 2.1.1 Khái niệm độ bền kéo 2.1.1.1 Độ bền 2.1.1.2 Độ bền kéo 2.1.2 Phương pháp thử độ bền kéo 2.1.3 Ý nghĩa 2.2 Hàn hồ quang nóng chảy mơi trường khí bảo vệ (GMAW) 2.2.1 Giới thiệu chung về công nghệ Hàn GMAW 2.2.1.1 Khái niệm 2.2.1.2 Đặc điểm hàn GMAW vii 2.2.1.3 Ưu nhược điểm hàn GMAW 2.2.2 Vật liệu thiết bị hàn GMAW 10 2.2.2.1 Vật liệu hàn 10 2.2.2.2 Thiết bị hàn 14 2.2.3 Các kiểu chuyển dịch giọt kim loại hàn MAG MIG 16 2.2.3.1 Chuyển dịch tia 16 2.2.3.2 Chuyển dịch cầu 17 2.2.3.3 Chuyển dịch ngắn mạch 18 2.2.3.4 Chuyển dịch tia vừa (chuyển dịch hỗn hợp) 19 2.2.4 Hàn GMAW xung 20 2.3 Công nghệ hàn đắp kim loại 20 2.3.1 Các tính chát chung kỹ thuật hàn đắp 20 2.3.1.1 Khái niệm 20 2.3.1.2 Tính chất kim loại lớp đắp 21 2.3.1.3 Tính hàn kim loại hợp kim 21 2.3.2 Phân loại phương pháp hàn đắp 22 2.3.2.1 Hàn đắp hồ quang tay que hàn 22 2.3.2.2 Hàn đắp tự động lớp thuốc 25 2.3.2.3 Hàn đắp tự động dây hàn lõi bột 26 2.3.2.4 Hàn đắp tự động mơi trường khí bảo vệ 28 2.3.2.5 Hàn đắp tự động hồ quang rung 33 2.3.2.6 Hàn đắp điện xỉ 39 2.3.2.7 Hàn đắp hồ quang Plasma 41 2.4 Phương pháp kiểm tra phá hủy 42 2.4.1 Điều kiện thử 44 2.4.2 Tốc độ thử dựa điều khiển tốc độ biến dạng (𝑒𝐿𝑐) - Phương pháp A 44 2.4.3 Tốc độ thử dựa tốc độ ứng suất (phương pháp B) 48 2.4.4 Lựa chọn phương pháp tốc độ 50 2.4.5 Tài liệu điều kiện thử lựa chọn 50 viii 2.4.6 Xác định giới hạn chảy 51 2.4.7 Xác định giới hạn chảy 52 2.4.8 Xác định giới hạn dẻo, độ giãn dẻo 52 2.4.9 Xác định giới hạn dẻo, độ giãn dài tổng 54 2.4.10 Phương pháp kiểm định giới hạn bền quy ước 54 2.4.11 Xác định độ giãn tương đối điểm chảy 55 2.4.12 Xác định độ giãn dẻo tương đối ở lực lớn 56 2.4.13 Xác định độ giãn dài tương đối tổng ở lực lớn 57 2.4.14 Xác định độ giãn dài tương đối tổng đứt 57 2.4.15 Xác định độ giãn dài tương đối sau đứt 57 2.4.16 Xác định độ thắt tương đối 59 CHƯƠNG CÔNG NGHỆ IN 3D 60 3.1 Khái niệm 60 3.2 Phân loại vật liệu sử dụng cho công nghệ in 3D 61 3.2.1 Nhóm vật liệu in 3D nhựa 61 3.2.2 Nhóm vật liệu in 3D kim loại 63 3.2.3 Nhóm vật liệu in 3D chất hữu 64 3.3 Công nghệ in 3D thông dụng 65 3.3.1 Công nghệ in SLA (Stereolithography) 65 3.3.2 Công nghệ in SLS (Selective Laser Sintering) 66 3.3.3 Công nghệ in LOM (Laminated Object Manufacturing) 67 3.3.4 Công nghệ in 3DP (3Dimensional Printing Techniques) 68 3.4.5 Công nghệ in FDM (Fused Deposition Modeling) 69 3.4 Công nghệ in 3D kim loại 70 3.4.1 Khái niệm 70 3.4.2 Quy trình in 3D kim loại công nghệ SLM (Selective Laser Melting) 71 CHƯƠNG THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MẪU THỬ KÉO VÀ TIẾN HÀNH THÍ NGHIỆM 72 4.1 Cơ sở lý luận 72 ix 4.1.1 Hình dạng kích thước 72 4.1.2 Loại mẫu thử 73 4.1.3 Xác định diện tích mặt cắt ngang ban đầu 73 4.1.4 Đánh dấu chiều dài cữ ban đầu 74 4.2 Thiết kế mẫu thử 74 4.2.1 Kích thước mẫu thử 74 4.2.2 Dung sai mẫu thử 75 4.2.3 Vị trí lấy mẫu thử 76 4.3 Quá trình chế tạo mẫu thử 78 4.3.1 Chuẩn bị dụng cụ, thiết bị 78 4.3.2 Quá trình gia công 78 4.4 Quá trình thử kéo 85 4.4.1 Chuẩn bị dụng cụ 85 4.4.2 Chuẩn bị thí nghiệm 87 4.4.3 Tiến hành thí nghiệm 87 CHƯƠNG PHÂN TÍCH, ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM 88 A – Kết 88 5.1 Cách ký hiệu mẫu thử 88 5.2 Bảng thống kê đánh giá kiểm tra độ bền kéo cho chi tiết hàn đắp 89 B – Nhận xét 91 5.3 Nhận xét kết sau kéo rút kết luận 91 TÀI LIỆU THAM KHẢO 96 PHỤ LỤC 97 x DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Trang Bảng 2.1: Mối liên hệ giữa đường kính dây cường độ dịng điện [3] 30 Bảng 2.2: Mối liên hệ giữa đường kính dây tầm với điện cực [3] 31 Bảng 2.3: Tốc độ ứng suất [4] 49 Bảng 4.1: Tiêu chuẩn cho mẫu thử [4] 73 Bảng 4.2: Cơ tính mối hàn [3]: 78 Bảng 4.3: Thành phần hóa học dây hàn (%): .78 Bảng 5.1: Kết kiểm tra độ bền kéo .89 xi TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt: [1] Đỗ Kiến Quốc, Giáo trình Sức bền vật liệu, (2007), Nhà xuất Đại Học Quốc Gia TP Hồ Chí Minh [2] Nguyễn Văn Thanh, Giáo trình Cơng nghệ hàn MIG, (2006), Nhà xuất Lao Động – Xã Hội [3] Nguyễn Thúc Hà, Giáo trình cơng nghệ hàn, (2006), Trường Đại Học Bách Khoa Đà Nẵng [4] TCVN 197-2014, Vật liệu kim loại – thử kéo Phần 1: Phương pháp thử nhiệt độ phịng, (2014), Hà Nội [5] TS Ngơ Lê Thơng, Giáo trình cơng nghệ hàn điện nóng chảy, (2004), Nhà xuất khoa học kỹ thuật Hà Nội [6] Bùi Thị Tuyết Nhung, Luận văn Thạc Sĩ: Nghiên cứu hàn đắp thép dụng cụ công nghệ hàn TIG, (2009) Người hướng dẫn PGS.TS Hoàng Tùng [7] Nguyễn Đăng Hoàng, Luận văn Thạc Sĩ: “Nghiên cứu ảnh hưởng chế độ hàn hồ quang dây hàn lõi thuốc (FCAW) đến hình dạng kích thước mối hàn giáp mối phía”, (2014) Người hướng dẫn PGS.TS Nguyễn Thúc Hà [8] In3Dcongnghiep.com: “Tìm hiểu cơng nghệ in 3D: Các loại công nghệ in 3D bản” Tiếng Anh: [9] Dr Michael J Fletcher and Delta Consultants, Welding makes major impact on 3D printing technology, American Machinist Feb 4, 2016 [9] Luke Dormehl, Ability3D's Innovative 3D printer uses MIG welding and CNC milling to create sturdy metal parts, Digital Trends posted on January 4, 2017 [11] Yuenyong Nilsiam, Paul G Sanders and Joshua M Pearce, Applications of Open Source GMAW - Based Metal 3-D Printing, Michigan Technological University, 13 March 2018 [12] Thomas Duda* L Venkat Raghavan, 3-D Metal Printing Technology, IFAC PapersOnLine 49-29 (2016)103 – 110 96 PHỤ LỤC Biểu đồ Chương 5: Biểu đồ thể lực kéo đứt lực kéo chảy mẫu thử kéo Hình 5.12 - Biểu đồ lực mẩu A.I.1 Hình 5.13 - Biểu đồ lực mẫu A.I.2 97 Hình 5.14 - Biểu đồ lực mẩu A.I.3 Hình 5.15 - Biểu đồ lực mẫu A.II.1 98 Hình 5.16 - Biểu đồ lực mẩu A.II.2 Hình 5.17 - Biểu đồ lực mẫu A.II.3 99 Hình 5.18 - Biểu đồ lực mẩu A.III.1 Hình 5.19 - Biểu đồ lực mẫu A.III.3 100 Hình 5.20 - Biểu đồ lực mẩu B.I.1 Hình 5.21 - Biểu đồ lực mẫu B.I.2 101 Hình 5.22 - Biểu đồ lực mẩu B.I.3 Hình 5.23 - Biểu đồ lực mẫu B.II.1 102 Hình 5.24 - Biểu đồ lực mẩu B.II.2 Hình 5.25 - Biểu đồ lực mẫu B.II.3 103 Hình 5.26 - Biểu đồ lực mẩu B.III.1 Hình 5.27 - Biểu đồ lực mẫu B.III.2 104 Hình 5.28 - Biểu đồ lực mẩu B.III.3 Hình 5.29 - Biểu đồ lực mẫu C.I.1 105 Hình 5.30 - Biểu đồ lực mẩu C.I.2 Hình 5.31 - Biểu đồ lực mẫu C.I.3 106 Hình 5.32 - Biểu đồ lực mẩu C.II.1 Hình 5.33 - Biểu đồ lực mẫu C.II.2 107 Hình 5.34 - Biểu đồ lực mẩu C.II.3 Hình 5.35 - Biểu đồ lực mẫu C.III.1 108 Hình 5.36 - Biểu đồ lực mẩu C.III.2 Hình 5.37 - Biểu đồ lực mẫu C.III.3 109 S K L 0 ... để nghiên cứu thực đề tài: ? ?Nghiên cứu phân bố độ bền kéo lớp in 3D kim loại theo phương pháp hàn đắp? ?? 1.2 Nội dung nghiên cứu  Tìm hiểu số đặc trưng công nghệ in 3D kim loại  Các phương pháp. .. chi tiết chế tạo phương pháp in 3D  Phân loại phương pháp in 3D: đặc trưng, ứng dụng ưu nhược điểm phương pháp in 3D  Tính tốn độ bền kéo kim loại chế tạo phương pháp in 3D ở nước ta mẻ... công nghệ in 3D kim loại  Nghiên cứu độ bền sản phẩm sử dụng công nghệ in 3D phương pháp thử độ bền kéo  Những thành tựu về nghiên cứu công nghệ in 3D kim loại 1.3 Nhiệm vụ nghiên cứu giới