(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ hàn hồ quang áp lực đến năng suất và chất lượng mối hàn trên thép Cacbon

(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ hàn hồ quang áp lực đến năng suất và chất lượng mối hàn trên thép Cacbon(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ hàn hồ quang áp lực đến năng suất và chất lượng mối hàn trên thép Cacbon(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ hàn hồ quang áp lực đến năng suất và chất lượng mối hàn trên thép Cacbon(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ hàn hồ quang áp lực đến năng suất và chất lượng mối hàn trên thép Cacbon(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ hàn hồ quang áp lực đến năng suất và chất lượng mối hàn trên thép Cacbon(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ hàn hồ quang áp lực đến năng suất và chất lượng mối hàn trên thép Cacbon(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ hàn hồ quang áp lực đến năng suất và chất lượng mối hàn trên thép Cacbon(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ hàn hồ quang áp lực đến năng suất và chất lượng mối hàn trên thép Cacbon(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ hàn hồ quang áp lực đến năng suất và chất lượng mối hàn trên thép Cacbon(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ hàn hồ quang áp lực đến năng suất và chất lượng mối hàn trên thép Cacbon(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ hàn hồ quang áp lực đến năng suất và chất lượng mối hàn trên thép Cacbon(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ hàn hồ quang áp lực đến năng suất và chất lượng mối hàn trên thép Cacbon(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ hàn hồ quang áp lực đến năng suất và chất lượng mối hàn trên thép Cacbon(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ hàn hồ quang áp lực đến năng suất và chất lượng mối hàn trên thép Cacbon

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 18 tháng 09 năm 2013 (Ký tên ghi rõ họ tên) Ngô Tấn Hải ii CẢM TẠ Trước tiên cho gởi lời chân thành cảm ơn đến Thầy hướng dẫn PGS.TS Hoàng Trọng Bá tận tình hướng dẫn giúp đỡ tơi suốt trình thực luận văn Đồng thời xin chân thành cảm ơn: - Quí Thầy khoa Cơ khí Chế tạo máy trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật TP HCM tất quý Thầy giảng dạy lớp Cao học Công nghệ Chế tạo máy khóa 2011 – 2013B cho tơi nhiều kiến thức bổ ích - Ban Giám Hiệu quí Thầy Cơ khoa Cơ khí Chế tạo máy trường Cao đẳng Sư phạm Kỹ Thuật Vĩnh Long, Ban Giám Hiệu q Thầy Cơ khoa Cơ khí chế tạo trường Cao đẳng nghề TP HCM, Quản Đốc tập thể anh em cơng nhân tổ hàn xưởng khí Cơng ty Schindler - Khu Cơng nghiệp Bình Chiểu - quận Thủ Đức -TP HCM tạo điều kiện, giúp đỡ tơi hồn thành thực nghiệm đóng góp nhiều ý kiến thiết thực - Các Thầy Cô phòng Thư viện trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật TP HCM - Giám Đốc Công ty cung cấp thiết bị hàn ArcTechnology Co Limited cung cấp tài liệu đóng góp nhiều ý kiến quan trọng, có giá trị - Cha mẹ, người thân gia đình bạn bè hổ trợ, động viên suốt q trình thực luận văn iii TĨM TẮT Đề tài “Nghiên cứu ảnh hưởng chế độ hàn hồ quang áp lực đến suất chất lượng mối hàn thép cácbon” thực Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật TP Hồ Chí Minh từ tháng 02 năm 2013 đến tháng 08 năm 2013 Nội dung chủ yếu nói ưu điểm vượt trội công nghệ hàn hồ quang áp lực (ForceArc) so với công nghệ hàn hồ quang khác Công nghệ ForceArc bước tiến quan trọng lĩnh vực hàn thập niên qua q hàn khơng có bắn tóe, khơng gây tiếng ồn, độ sâu nóng chảy cao, tiêu thụ lượng cách đáng kể Vì hạn chế thất kim loại q trình hàn, tạo môi trường làm việc tốt cho người thợ, giảm số lớp hàn, tăng suất lao động, hạ giá thành sảm phẩm Từ ưu điểm vừa nêu, việc nghiên cứu ảnh hưởng chế độ hàn ForceArc có ý nghĩa thiết thực việc cải thiện suất chất lượng mối hàn, đồng thời mở rộng khả công nghệ lĩnh vực hàn giai đoạn Nội dung luận văn có kết cấu gồm chương sau: Chương 1: Trình bày tổng quan tình hình nghiên cứu lý thuyết thực hành nhằm xem xét đánh giá chung công nghệ ForceArc để từ xác định mục tiêu nghiên cứu đề tài Chương 2: Trình bày sở lý thuyết công nghệ ForceArc, đồng thời nêu mô hình tính tốn q trình hàn Chương 3: Phân tích tính tốn thơng số chế độ hàn ForceArc Chương 4: Lựa chọn phương pháp kiểm tra chất lượng mối hàn Chương 5: Xác định thơng số ảnh hưởng nhiều đến q trình hàn tiến hành thực nghiệm, tìm phương trình hàm mục tiêu, tìm miền tối ưu thơng số hàn, kiểm tra chất lượng mối hàn Chương 6: Kết luận đề xuất hướng nghiên cứu mở rộng cho đề tài iv ABSTRACT The potential of the Force Arc Welding Process is easily in the creation of defect free welds in almost all of the carbon and alloy steels The success and applicability of the process, however, will depend on the performance of the welds compared to other joining process Experimental testing and evaluation are necessary for the determination of the mechanical respone of Force Arc Welds and vital to the development and optimization of the Force Arc Welding Process The goal of experimental testing Force Arc Welds in this thesis is to obtain the data necessary to begin understanding the effects of parameters the Force Arc Welding to process An attempt has been made to evaluate and compare modelling and experimental v MỤC LỤC LÝ LỊCH KHOA HỌC i LỜI CAM ĐOAN ii CẢM TẠ iii TÓM TẮT iv MỤC LỤC vi DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT x DANH SÁCH CÁC HÌNH xii DANH SÁCH CÁC BẢNG xv Chƣơng 1: TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan phƣơng pháp hàn hồ quang áp lực 1.2 Tình hình nghiên cứu nƣớc 1.2.1 Ngoài nước 1.2.1.1 Tổng quan lý thuyết, công nghệ, thiết bị 1.2.1.2 Những ngành công nghiệp ứng dụng công nghệ ForceArc 1.2.1.3 Những ứng dụng liên quan đến công nghệ ForceArc 1.2.1 Trong nước 10 1.3 Tính cấp thiết đề tài 12 1.4 Tính đề tài 13 1.5 Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài 13 1.5.1 Ý nghĩa khoa học .13 1.5.2 Ý nghĩa thực tiễn 13 1.6 Mục đích đối tƣợng nghiên cứu 13 1.6.1 Mục đích nghiên cứu 13 1.6.2 Đối tượng nghiên cứu .14 1.7 Nhiệm vụ giới hạn đề tài 14 1.7.1 Nhiệm vụ đề tài 14 1.7.2 Giới hạn đề tài 14 vi 1.8 Phƣơng pháp nghiên cứu kế hoạch thực .14 1.8.1 Phương pháp nghiên cứu 14 1.8.2 Kế hoạch thực 15 1.9 Kết luận 15 Chƣơng 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 16 2.1 Hồ quang hàn thơng thƣờng tính chất 16 2.1.1 Hồ quang hàn thông thường .16 2.1.2 Điều kiện để xuất hồ quang hàn 16 2.2 Các yếu tố ảnh hƣởng đến dịch chuyển kim loại vào bể hàn .17 2.2.1 Các dạng dịch chuyển .17 2.2.1.1 Dịch chuyển dạng cầu 18 2.2.1.2 Dịch chuyển dạng phun 18 2.2.1.3 Dịch chuyển dạng ngắn mạch 19 2.2.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến dịch chuyển giọt kim loại vào bể hàn: 19 2.2.2.1 Trọng lượng giọt kim loại lỏng 19 2.2.2.2 Sức căng bề mặt 19 2.2.2.3 Lực từ trường .20 2.2.2.4 Áp lực khí 20 2.3 Bản chất hồ quang áp lực 21 2.4 Ƣu điểm hồ quang áp lực so với hồ quang phun 25 2.5 Kết luận 25 Chƣơng 3: CÔNG NGHỆ HÀN HỒ QUANG ÁP LỰC .26 3.1 Chuẩn bị 26 3.1.1 Thiết bị dùng để thực nghiệm 26 3.1.2 Kiểu liên kết hàn .26 3.1.3 Vật liệu hàn .26 3.1.4 Chuẩn bị mép vát 27 3.2 Phƣơng pháp hàn chế độ hàn 27 3.2.1 Phương pháp hàn 27 vii 3.2.2 Chế độ hàn 28 3.3 Kết luận 32 Chƣơng 4: KIỂM TRA CHẤT LƢỢNG MỐI HÀN 33 4.1 Ảnh hƣởng khuyết tật đến tính liên kết hàn 33 4.1.1 Ảnh hưởng chung .33 4.1.2 Ảnh hưởng nứt 33 4.1.3 Ảnh hưởng không ngấu 33 4.1.4 Ảnh hưởng rỗ khí, lẫn xỉ 34 4.1.5 Ảnh hưởng hình dáng mối hàn 34 4.1.6 Ảnh hưởng lệch mép 35 4.2 Kiểm tra không phá hủy (NDT) 35 4.2.1 Kiểm tra chụp ảnh phóng xạ (RT) 35 4.2.2 Kiểm tra siêu âm (UT) .37 4.2.3 Kiểm tra siêu âm màu ba chiều (PA-UT) 38 4.2.4 Kiểm tra kỹ thuật nhiễu xạ siêu âm (TOFD) 39 4.2.5 Lựa chọn phương pháp kiểm tra không phá hủy 40 4.3 Kiểm tra tính mối hàn 40 4.3.1 Thử kéo tĩnh 41 4.3.2 Thử uốn tĩnh 42 4.3.3 Thử độ cứng 43 4.3.4 Thử độ dai va đập .45 4.3.5 Lựa chọn phương pháp kiểm tra tính 46 4.3.5.1 Kích thước mẫu thử kéo (Tiêu chuẩn AWS D1.1/D1.1M- 2010) .46 4.3.5.2 Yêu cầu mẫu thử kéo .46 4.3.5.3 Phương pháp gia công mẫu 47 4.3.5.4 Tiến hành thử kéo 49 4.4 Kiểm tra tổ chức mối hàn (phân tích kim tƣơng) 50 4.4.1 Nguyên lý quy trình .50 4.4.2 Tổ chức vi mô 51 viii 4.5 Kết luận 53 Chƣơng 5: QUY HOẠCH THỰC NGHIỆM .54 5.1 Giới hạn thông số nghiên cứu thực nghiệm 54 5.2 Hàm mục tiêu hệ thống 54 5.3 Các thông số đầu vào ảnh hƣởng đến trình nghiên cứu 54 5.4 Cơ sở giới hạn thông số nghiên cứu đầu vào 55 5.5 Các yếu tố nghiên cứu đầu vào .55 5.6 Phát biểu toán hộp đen 55 5.7 Qui hoạch thực nghiệm đơn yếu tố 56 5.7.1 Kết nghiên cứu ảnh hưởng góc vát cạnh .56 5.7.2 Kết nghiên cứu ảnh hưởng cường độ dòng điện hàn 57 5.7.3 Kết nghiên cứu ảnh hưởng điện áp hàn .58 5.8 Quy hoạch thực nghiệm yếu tố toàn phần 60 5.8.1 Mơ hình hàm mục tiêu 60 5.8.2 Kiểm tra ý nghĩa hệ số hồi qui .70 5.8.3 Kiểm tra tương thích phương trình hồi qui 72 5.8.4 Tính hệ số xác định R2 73 5.9 Tối ƣu hóa nghiệm phƣơng trình 74 5.10 Kết luận 77 Chƣơng 6: KẾT LUẬN 78 6.1 Kết luận 78 6.2 Hƣớng phát triển đề tài 79 TÀI LIỆU THAM KHẢO 80 PHỤ LỤC ix DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT Chữ viết tắt ASME Nghĩa tiếng Anh Nghĩa tiếng Việt American Society of Mechanical Engineers Hiệp hội kỹ sư khí Mỹ American Society for Testing Hiệp hội vật liệu thử nghiệm and Materials Mỹ AWS American Welding Society Hiệp hội hàn Mỹ CNC Computer Numerical Control Máy điều khiển chương trình số ASTM Deutsches Institut fur Normung DIN = German Institute for Viện tiêu chuẩn hóa Đức Standardization EN FAW Tiêu chuẩn quốc gia châu European Nations Âu Hàn hồ quang áp lực Force Arc Welding Hàn hồ quang điện cực nóng GMAW Gas Metal Arc Welding GTAW Gas Tungsten Arc Welding HAZ JIS chảy khí bảo vệ Hàn hồ quang điện cực khơng nóng chảy khí bảo vệ Heat Affected Zone Vùng ảnh hưởng nhiệt Japanese Industrial Standard Tiêu chuẩn công nghiệp Nhật Hàn hồ quang điện cực nóng MAG Metal Active Gas MIG Metal Inert Gas NDT Non- Destructive Testing Kiểm tra không phá hủy Phased Array Ultrasonic Testing Kiểm tra siêu âm tổ hợp pha Radiographic Tomography Chụp ảnh phóng xạ PA-UT RT chảy khí hoạt tính Hàn hồ quang điện cực nóng chảy mơi trường khí trơ x TIG Hàn hồ quang điện cực khơng Tungsten Inert Gas nóng chảy khí trơ Time of Flight Diffraction Kỹ thuật nhiễu xạ siêu âm TWI Welding Institute UK Học viện hàn Vương Quốc Anh UT Ultrasonic Testing Kiểm tra siêu âm Wire Electrical Discharge Máy gia công tia lửa điện điện Machining cực dây TOFD WEDM xi 0  1 /  1/ 0  T 1  (X X )   0 1/    0 / 8  Ma trận XTY xác định theo công thức (5.12):  n    x0 i y i   i 1   n  x y  1i i   i 1 T   X Y n   x y  i i   i 1  n    x3i yi   i 1  Từ ta có: 0  1 / b0   b  1/ 0   T  T B     (X X ) X Y =  0 1/  b2      0 / 8  b3   n    x0 i y i   i 1   n   x1i yi   i 1   n   x2 i yi   i 1   n    x3 i y i   i 1  Suy ra: N b j   x ji yi N i 1 (5.22) Vậy: x0i yi  (1  385,87   362,81   407,89   394,39   375,65  i 1   365,71   395,13   382,28)  383,716 b0  68 x1i yi  (1  385,87   362,81   407,89   394,39   375,65  i 1   365,71   395,13   382,28)  4,024 b1  x2i yi  (1  385,87   362,81   407,89   394,39   375,65  i 1   365,71   395,13   382,28)  11,206 b2  x3i yi  (1  385,87   362,81   407,89   394,39   375,65  i 1   365,71   395,13   382,28)  7,419 b3  Mơ hình đầy đủ tốn (theo [2] Trần Cảnh): y*  b0  b1x1  b2 x2  b3 x3  b12 x1x2  b13x1x3  b23x2 x3 (5.23) Ta có ma trận quy hoạch thí nghiệm mở rộng bảng 5.7 Bảng 5.7: Bảng ma trận quy hoạch thí nghiệm mở rộng STT x0 x1 x2 x3 x1x2 x1x3 x2x3 y + + + + + + + 385,87 + + + - + - - 362,81 + + - + - + - 407,89 + + - - - - + 394,39 + - + + - - + 375,65 + - + - - + - 365,71 + - - + + - - 395,13 + - - - + + + 382,28 Các hiệu ứng tương tác xác định tương tự hiệu ứng tuyến tính: b ji  N  ( x j xi )i yi N i 1 (5.24) Vậy: ( x1 x2 )i yi  (1  385,87   362,81   407,89   394,39   375,65  i 1   365,71   395,13   382,18)  2,194 b12  69 ( x1 x3 )i yi  (1  385,87   362,81   407,89   394,39   375,65  i 1   365,71   395,13   382,18)  1,721 b13  ( x2 x3 )i yi  (1  385,87   362,81   407,89   394,39   375,65  i 1   365,71   395,13   382,18)  0,831 b23  5.8.2 Kiểm tra ý nghĩa hệ số hồi qui Việc kiểm tra độ tin cậy hệ số hồi qui thực theo tiêu chuẩn Student: tj  bj  bj  tp( f ) (5.25) Trong đó: bj hệ số thứ j phương trình hồi qui bj sai số bình phương trung bình hệ số thứ j tp(f) hệ số tra bảng tiêu chuẩn Student Sai số bình phương trung bình tính theo cơng thức:   bj  L2 (5.26) N Với 2L phương sai lặp lại xác định theo công thức: n0  L2   (Yu0  Y u )2 u 1 n0  (5.27) n0 số thí nghiệm trung tâm phương án Từ thí nghiệm trung tâm phương án, ta có bảng số liệu bảng 5.8: 70 Bảng 5.8: Số liệu để tính phương sai lặp lại Yu0 STT 0 Yu0  Y u Yu (Yu0  Y u )  (Y u 1 412,63 407,66 1,926 3,709 -3,044 9,266 -2,304 5,308 3,836 14,715 -0,414 0,171 408,40 414,54 410,29 Y u 1 u  410,704 Tính phương sai lặp lại: n0  L2   (Y  Y u )2 u u 1  n0  33,170  8,293 1 Suy ra:  L2  bj  N  8,293  1,288 Vậy: t0  b0  bj t1  t2   383,716  297,956 1,288 b1  4,024  3,124 1,288  11,206  8,702 1,288  7,419  5,761 1,288  2,194  1,703 1,288  1,721  1,337 1,288  bj b2  bj t3  b3  bj t12  t13  b12  bj b13  bj 71 u  Y u )2 33,170 t23  b23  bj  0,831  0,645 1,288 Với mức ý nghĩa p = 0,05; f = n0 – = 4, tra bảng phân vị phân bố Student (trang 143, tài liệu [1]), ta tp(f) = 2,78 Ta thấy t0, t1, t2, t3 lớn tp(f) nên hệ số b0, b1, b2, b3 có ý nghĩa, riêng t12, t13, t23 nhỏ tp(f) nên hệ số b12, b13, b23 bị loại khỏi phương trình hồi quy Vậy, phương trình hồi quy có dạng: y*  383,716  4,024 x1  11,206 x2  7,419 x3 (5.28) 5.8.3 Kiểm tra tƣơng thích phƣơng trình hồi qui Sự tương thích phương trình hồi qui kiểm tra theo tiêu chuẩn  tt2 F L Fisher: (5.29) Trong đó: 2tt phương sai tương thích 2L phương sai lặp lại Phương sai tương thích tính sau:  tt2  Stt ftt (5.30) N Với: Stt   ( yi  yi* ) i 1  y1*   * y * Trong đó: y giá trị thực nghiệm; y    : giá trị tính từ phương trình     yk*  ftt  N  E hồi qui; và: Trong đó: N số thí nghiệm mức cao mức thấp; E số hệ số có nghĩa phương trình hồi qui Các số liệu dùng để tính phương sai tương thích 2tt cho bảng 5.9 72 Bảng 5.9: Số liệu để tính phương sai tương thích STT yi yi* yi  yi* ( yi  yi* ) 385,87 383,953 1,917 3,677 362,81 369,115 -6,305 39,753 407,89 406,365 1,525 2,326 394,39 391,528 2,862 8,194 375,65 375,905 -0,255 0,065 365,71 361,068 4,642 21,553 395,13 398,318 -3,188 10,160 383,480 Từ tính 2tt: -1,200 1,440 382,28 N  tt2  ( y i 1 i  yi* ) N E  S tt N (y i 1 i  yi* )  87,167 87,167  21,792 84 Vậy:  tt2 21,792 F   2,628  L 8,293 Với mức ý nghĩa p = 0,05, f1 = N – E = 4, f2 = n0 – = 4, tra bảng phân vị phân bố Fisher (trang 145, tài liệu [1]), ta F1-p = 6,5 Do F < F1-p Vậy phương trình hồi quy tương thích với thực nghiệm 5.8.4 Tính hệ số xác định R2 Hệ số xác định R2 dùng để xác định độ tin cậy phương trình hồi qui tính theo công thức: N R 1 (y  yi* ) (y  yi ) i 1 N i 1 i i (5.31) Trong y giá trị trung bình độ bền kéo mói hàn Giá trị R2 sau tính tốn phải nằm mức R2 = 0,86 – Các số liệu dùng để tính hệ số xác định R2 cho bảng 5.10 73 Bảng 5.10: Số liệu để tính hệ số xác định STT yi yi  yi yi ( yi  yi )2 N ( y i 1 385,87 2,154 4,639 362,81 -20,906 437,071 407,89 24,174 584,370 394,39 10,674 113,929 375,65 -8.066 65,064 365,71 -18,006 324,225 395,13 11,414 130,274 382,28 -1,436 2,063 383,716 i  yi ) 1661,635 Vậy: N R2   ( y i  yi* ) ( y  yi ) i 1 N i 1 i 1 87,167  0,95 1661,635 Ta thấy R2 nằm khoảng cho phép (0,86 – 1) nên phương trình hàm mục tiêu đảm bảo độ tin cậy cho phép Để tìm giá trị phù hợp yếu tố tác động đến hàm mục tiêu, ta cần phải tối ưu hóa hàm mục tiêu hay nói cách khác phải tối ưu hóa phương trình sau: y*  383,716  4,024 x1  11,206 x2  7,419 x3 5.9 Tối ƣu hóa nghiệm phƣơng trình Có nhiều phương pháp tối ưu cho hàm mục tiêu tốn tối ưu hóa thích nghi, quy hoạch đơn hình, tối ưu hóa đa mục tiêu, Tuy nhiên đề tài này, người nghiên cứu chọn phương pháp tối ưu hóa thực nghiệm đường dốc Vì trình thực nghiệm, dải biến thiên thông số đầu vào lấy sở tính tốn lý thuyết, thực tế ảnh hưởng nhiều yếu tố ngẫu nhiên khác, ta phải chọn dãy biến thiên rộng thực tối ưu hóa hàm mục tiêu nhằm tăng độ xác lời giải cho toán, đồng thời miền biến 74 thiên chọn phải dựa vào công nghệ gia cơng thơng số điều khiển Phương pháp tối ưu hóa thực nghiệm đường dốc thực sau: Trong “Lý thuyết trường” chứng minh véctơ Gradien hàm số y*(x) viết tắt Grad y*(x) véctơ có chiều biểu thị biến thiên nhanh y*(x), giá trị Grad y*(x) thay đổi từ điểm sang điểm khác khơng gian yếu tố Với mơ hình tuyến tính bội k thì: Grady * ( x)  Hoặc: y * y * y * i j   k x1 x2 xk Grady*  b1i  b2 j   bk k (5.32) (5.33) Chuyển động theo Grad y* chuyển động theo đường ngắn đến điểm tối ưu, hướng Grad hướng có độ nghiêng dốc dẫn từ điểm điểm cực đại Trong trường hợp k yếu tố, việc tính đường dốc mặt đáp ứng thực sau: Chọn bước chuyển động cho yếu tố bước chuyển động yếu tố cịn lại tính theo cơng thức:  j  l bj j bl l (5.34) Trong đó: l: bước chuyển động chọn yếu tố l j: bước chuyển động yếu tố j bj, bl: hệ số hồi quy yếu tố tương ứng j, l: khoảng biến thiên yếu tố tương ứng Bước không nên lớn nhỏ Chuyển động theo Grad phải điểm (mức sở yếu tố) dừng lại tìm điểm tối ưu hạn chế đặt vào yếu tố làm cho chuyển động tiếp tục theo Grad khơng hợp lý 75 Để giảm số lượng thí nghiệm, ta thực tất mà phần thí nghiệm xét theo đương dốc Từ mơ hình tốn học, ta thấy muốn tăng giá trị thơng số tối ưu hóa cần tăng giá trị yếu tố x1 x3, giảm giá trị yếu tố x2 Tối ưu hóa thực nghiệm theo đường dốc mức sở: x1 = 400; x2 = 255 mm; x3 = 30 V Chọn bước chuyển động yếu tố x3 3, 3 = V Các bước chuyển động yếu tố x1 , x2 tính: 1     3 b11 3,875  10 1  2,627 b33 7,375  b2  (11,375)  15 1  11,568 b33 7,375  Kết thực nghiệm tối ưu hóa trình bày bảng 5.11 Bảng 5.11: Kết thực nghiệm tối ưu hóa STT x1 x2 x3 y 40 255 30 - 3,875 -11,375 7,375 - 10 15 - bjj 38,75 -170,625 14,75 - Bước j 2,627 -11,568 - Bước j làm trịn -10 - Thí nghiệm tưởng tượng 43 245 31 - Thí nghiệm thứ 20 46 235 32 424,71 Thí nghiệm tưởng tượng 49 225 33 - Thí nghiệm thứ 21 52 215 34 416,48 Mức sở Hệ số bj Khoảng biến thiên  Từ kết bảng 5.11 cho thấy giới hạn bền kéo lớn nhận thí nghiệm thứ 20 với k = 424,71 MPa điểm có yếu tố thành phần  = 460, Ih = 235 A, Uh = 32 V 76 Kết cho biết với điện áp hàn lớn (đến giá trị tối đa 32 V) độ bền kéo mối hàn cao, cường độ dòng điện hàn ảnh hưởng phi tuyến đến chất lượng mối hàn, cịn thay đổi góc vát ảnh hưởng đến suất số lớp hàn giảm góc vát giảm 5.10 Kết luận: Từ kết thí nghiệm thử kéo tìm độ bền mối hàn, ta thấy giá trị giới hạn bền kéo mối hàn lớn ứng suất cho phép kim loại Qua kết tính tốn kiểm tra chương cho thấy thông số chế độ hàn hồ quang áp lực ảnh hưởng tuyến tính đến chất lượng mối hàn, độ ổn định phương pháp hàn tin cậy dãy biến thiên thông số hàn Như việc chọn thông số chế độ hàn hồn tồn phù hợp với phân tích chương trước kết luận rằng: Yếu tố góc vát cạnh ảnh hưởng lớn đến suất q trình hàn, cịn cường độ dịng điện điện áp hàn ảnh hưởng đến chất lượng mối hàn 77 Chƣơng KẾT LUẬN 6.1 Kết luận Qua kết thực nghiệm phương án tối ưu hóa thơng số hàn phương pháp hàn Force Arc đưa kết luận sau: - Thông số ảnh hưởng đến suất q trình hàn: Góc vát cạnh  - Thông số ảnh hưởng đến chất lượng mối hàn: Cường độ dòng điện hàn Ih điện áp hàn Uh Thông số tối ưu cho phương pháp hàn Force Arc áp dụng thép cacbon có chiều dầy từ 20 đến 40 mm: - Đối với kết cấu hàn chịu tải trọng trung bình vỏ tàu, dầm cầu, kèo, bồn chứa, sử dụng phương pháp Force Arc để hàn với  = 30 – 350 (so với góc vát theo tiêu chuẩn 600), Ih = 230 – 240 A, Uh = 30 – 32 V, góc vát chữ V, hàn lớp, phía - Đối với kết cấu hàn chịu tải trọng lớn bình chịu áp lực, đường ống dẫn nhiên liệu, sử dụng phương pháp Force Arc để hàn với  = 40 – 450, Ih = 230 – 240 A, Uh = 30 – 32 V, góc vát chữ V, hàn lớp, phía Nếu doanh nghiệp Việt Nam sử dụng công nghệ vào sản xuất mang lại lợi ích sau: - Về mặt cơng nghệ: Giúp cho doanh nghiệp đội ngũ công nhân tiếp cận đưa vào sản xuất thiết bị công nghệ đại - Về mặt kinh tế: Hạ giá thành sản phẩm giảm suất lao động tăng, ngun vật liệu sử dụng ít, khơng địi hỏi tay nghề người thợ cao, chi phí sản xuất thấp - Về mặt chiến lược: Sản phẩm tạo từ công nghệ đạt chất lượng cao đủ sức cạnh tranh với thị trường nước giới - Về mặt uy tín: Tạo niềm tin vững cho khách hàng cho đội ngũ lao động trực tiếp hăng hái, yên tâm sản xuất 78 6.2 Hƣớng phát triển đề tài - Thực nghiệm loại vật liệu phương pháp hàn MIG/MAG thông thường để so sánh kết với phương pháp hàn Force Arc - Thực phương pháp hàn hồ quang áp lực cho tất liên kết hàn, đặc biệt liên kết ống, thép cácbon cao, thép không gỉ, hợp kim màu - Sử dụng phần mềm FEM chuyên dụng Matlab, AnSys, Deform, nhằm phân tích mơ chi tiết q trình tạo nhiệt áp lực hàn - Ứng dụng cơng nghệ có liên quan đến phương pháp hàn hồ quang áp lực (RootArc, PulseArc, Pipe Solution) vào q trình thực nghiệm - Xây dựng mơ hình tính tốn để xác định cụ thể tính kinh tế nhằm giúp cho doanh nghiệp thấy lợi ích ứng dụng phương pháp hàn Trên hướng nghiên cứu thực để mở rộng đề tài hay nghiên cứu đề tài sâu Với hiểu biết hạn chế, mong nhận ý kiến, nhận xét quý báu từ quý thầy cô cho việc cần bổ sung, hướng nghiên cứu cần khai thác thêm nhằm giúp vấn đề nghiên cứu đề tài rõ rang, xác phù hợp với thực tế 79 TÀI LIỆU THAM KHẢO TIẾNG VIỆT [1] PGS TS Phùng Rân, “Quy hoạch thực nghiệm ứng dụng”, NXB Khoa học kỹ thuật 2009 [2] Trần Cảnh, “Quy hoạch thưc nghiệm”, NXB Khoa học kỹ thuật 2009 [3] TS Nguyễn Đức Thắng, “Đảm bảo chất lượng hàn”, NXB Khoa học kỹ thuật 2009 [4] TS.Lê Chí Cương, “Nghiên cứu ứng dụng phương pháp kiểm tra siêu âm (UT) sử dụng thiết bị đa biến tử (phased array) thay phương pháp kiểm tra chụp ảnh phóng xạ (RT) kiểm tra khơng phá hủy (NDT) cho cơng trình Dâu khí”, Trung tâm NC-PT An tồn Mơi trường Dầu khí [5] Ngơ Lê Thơng, “Cơng nghệ hàn điện nóng chảy” (Tập 1: Cơ cở lý thuyết), NXB Khoa học kỹ thuật 2004 [6] TS.Nguyễn Thúc Hà, “Giáo trình Công nghệ hàn”, NXB Giáo dục 2005 [7] Đinh Minh Diệm, “Giáo trình Cơng nghệ kim loại”, (Tập 3: Hàn cắt kim loại), Đại học Bách khoa Đà Nẵng 2001 [8] Trương Công Đạt, “Kỹ thuật hàn”, NXB Thanh niên 1998 TIẾNG NƢỚC NGOÀI [9] B Budig, “ForceArc, a powerful tool for MIG/MAG welding”, EWM HiTec Welding, GmbH, 2008 [10] B Ivanov, “Innovative Welding Processes”, EWM HiTec Welding, GmbH, 2011 [11] H Pomaska, R Killing, “Handbook of Welding Processes Volume 1: Arc welding processes”, DVS-Verlag, 1999 [12] John A Goldak, Mehdi Akhlaghi, “Computational Welding Mechanics”, Springer, 2005 80 [13] J Hu, H.L Tsai, “Heat and mass transfer in gas metal arc welding, Part I: The arc”, University of Missouri–Rolla, 2006 [14] “The Procedure Handbook of Arc Welding”, Lincoln Electric, 1995 [15] AWS D1.1/D1.1M: 2010, an American National Standard, “Structural Welding Code—Steel”, American National Standards Institute, 2010 [16] An International Code, “ASME Boiler and Pressure Vessel Code on Nondestructive examination”, Three Park Avenue, 2010 [17] An American National Standard, “Instron Test Method Brief”, ASTM E8-08 Standard, 2010 [18] Course 30001 Reader, “Non-Destructive Testing”, Managing Rist, DNV 1990 [19] Agfa, “Insdustry Radiography”, Gavaert, NV 1988 [20] Michael Berke, “Nondestructive Material Testing with Ultrasonics”, 3rd Edition, Krautkramer, 1992 [21] “Time Of Flight Diffraction, innovation in NDT”, Olympus, 2008 [22] “Welding Inspection (WIS 5)”, TWI, 2006 [23] Operating instruction, “Welding Machine Alpha Q351, 551”, EWM HIGHTEC WELDING GmbH, 2009 [24] Operating instruction, “Wire feed unit Alpha Q Drive 4L”, EWM HIGHTEC WELDING GmbH, 2009 CÁC TRANG WEB [25] http://www.EWM-group.com [26] http://www.tailieu.vn [27] http://www.ngoclinh.com.vn [28] http://www.NewagDragon.net [29] http://www.basonshipyard.net [30] http://www.twi.co.uk [31] http://www.ctc.com [32] http://www.asminternational.org 81 ... vào sản xuất góp phần nâng cao suất chất lượng sản phẩm hạ giá thành sản phẩm, đề tài ? ?Nghiên cứu ảnh hưởng chế độ hàn hồ quang áp lực đến suất chất lượng mối hàn thép cácbon” nhiệm vụ luận văn. .. giới nêu trên, đề tài ? ?Nghiên cứu ảnh hưởng chế độ hàn hồ quang áp lực đến suất chất lượng mối hàn thép cácbon” giúp doanh nghiệp hiểu rõ lợi ích cơng nghệ hàn hồ quang áp lực, từ có định hướng... số phương pháp hàn hồ quang áp lực ảnh hưởng đến chất lượng mối hàn dòng điện điện áp hàn - Từ đặc tính trội hồ quang áp lực, khai thác ưu điểm q trình thực nghiệm Cụ thể áp lực hồ quang lớn nên