(Luận văn thạc sĩ) Mô phỏng biến dạng của ống trong qui trình hàn hồ quang

(Luận văn thạc sĩ) Mô phỏng biến dạng của ống trong qui trình hàn hồ quang(Luận văn thạc sĩ) Mô phỏng biến dạng của ống trong qui trình hàn hồ quang(Luận văn thạc sĩ) Mô phỏng biến dạng của ống trong qui trình hàn hồ quang(Luận văn thạc sĩ) Mô phỏng biến dạng của ống trong qui trình hàn hồ quang(Luận văn thạc sĩ) Mô phỏng biến dạng của ống trong qui trình hàn hồ quang(Luận văn thạc sĩ) Mô phỏng biến dạng của ống trong qui trình hàn hồ quang(Luận văn thạc sĩ) Mô phỏng biến dạng của ống trong qui trình hàn hồ quang(Luận văn thạc sĩ) Mô phỏng biến dạng của ống trong qui trình hàn hồ quang(Luận văn thạc sĩ) Mô phỏng biến dạng của ống trong qui trình hàn hồ quang(Luận văn thạc sĩ) Mô phỏng biến dạng của ống trong qui trình hàn hồ quang(Luận văn thạc sĩ) Mô phỏng biến dạng của ống trong qui trình hàn hồ quang(Luận văn thạc sĩ) Mô phỏng biến dạng của ống trong qui trình hàn hồ quang(Luận văn thạc sĩ) Mô phỏng biến dạng của ống trong qui trình hàn hồ quang(Luận văn thạc sĩ) Mô phỏng biến dạng của ống trong qui trình hàn hồ quang(Luận văn thạc sĩ) Mô phỏng biến dạng của ống trong qui trình hàn hồ quang(Luận văn thạc sĩ) Mô phỏng biến dạng của ống trong qui trình hàn hồ quang(Luận văn thạc sĩ) Mô phỏng biến dạng của ống trong qui trình hàn hồ quang(Luận văn thạc sĩ) Mô phỏng biến dạng của ống trong qui trình hàn hồ quang(Luận văn thạc sĩ) Mô phỏng biến dạng của ống trong qui trình hàn hồ quang(Luận văn thạc sĩ) Mô phỏng biến dạng của ống trong qui trình hàn hồ quang(Luận văn thạc sĩ) Mô phỏng biến dạng của ống trong qui trình hàn hồ quang

LỜI CẢM ƠN Qua trình học tập, nghiên cứu hồn thành luận văn, học trị kính gửi lời cảm ơn chân thành sâu sắc đến:  Thầy TS Phạm Sơn Minh – thầy hƣớng dẫn thực luận văn tận tình dạy, giúp đỡ, tạo điều kiện để em hoàn thành luận văn  Thầy ThS Nguyễn Văn Sơn, ThS Trần Minh Thế Uyên – thầy tận tình dạy, tạo điều kiện động viên học trị suốt q trình thực  Quý thầy, cô giáo tham gia cơng tác giảng dạy, hƣớng dẫn học trị thành viên lớp Cao học chuyên ngành Kỹ Thuật Cơ khí 2013B tồn khố học  Q thầy khoa Cơ Khí Chế Tạo Máy Trƣờng cao đẳng nghề Q9  Quý thầy, cô giảng dạy khoa Cơ khí Chế tạo máy, phịng Đào tạo – phận sau đại học – Trƣờng Đại học Sƣ phạm Kỹ thuật Tp Hồ Chí Minh giúp đỡ ngƣời thực thời gian học tập nghiên cứu trƣờng  Kính gửi lời cảm tạ tới BGH Trƣờng Đại học Sƣ phạm Kỹ thuật Tp Hồ Chí Minh tạo điều kiện thuận lợi cho cho học viên trƣờng đƣợc học tập nghiên cứu Kính chúc Q thầy, thật nhiều sức khỏe Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 10 năm 2015 Học viên Hồ Ngọc Sơn iv LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan cơng trình nghiên cứu tơi Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chƣa đƣợc công bố cơng trình khác Thành phố Hồ Chí Minh, ngày tháng 10 năm 2015 Học viên (Ký tên ghi rõ họ tên) Hồ Ngọc Sơn v TÓM TẮT Đề tài: “Mô biến dạng ống qui trình hàn hồ quang” đƣợc tiến hành nghiên cứu thí nghiệm Đại học sƣ phạm kỹ thuật TPHCM Sau trình nghiên cứu đề tài giải đƣợc vấn đề sau: - Hệ thống lý thuyết hàn hồ quang điện nóng chảy - Mô biến dạng ống hàn - So sánh mơ thí nghiệm thực tế - Xác định thay đổi biến dạng ống thay đổi độ dày ống Học viên Hồ Ngọc Sơn vi ABSTRACT Thesis: “ Simulation Welding deformation of tube on arc welding process " has been done at Ho Chi Minh City University of Technology and Education After reasearch process, the thesis has solved these problem: - System elementary theory of Gas Shielded Arc Welding - Simulated deformation of tube on welding process - Compare simulation with experiments - Define effect of pipe thickness on the structure deformation of welding process Author Ho Ngoc Son vii MỤC LỤC MỤC LỤC viii DANH MỤC HÌNH xi DANH MỤC BẢNG xiii CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan lĩnh vực nghiên cứu, kết nghiên cứu nƣớc 1.1.1 Tổng quan lĩnh vực hàn hồ quang điện: 1.1.2 Tình hình nghiên cứu nƣớc: 1.1.3 Tình hình nghiên cứu nƣớc: 1.2 Mục tiêu đề tài 1.3 Nhiệm vụ đề tài, phƣơng pháp nghiên cứu giới hạn đề tài 1.3.1 Nhiệm vụ đề tài: 1.3.2 Phƣơng pháp nghiên cứu: 1.3.3 Giới hạn đề tài: 1.4 Giá trị thực tiễn đề tài CHƢƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Hàn hồ quang nóng chảy mơi trƣờng có khí bảo vệ 2.2 Phân loại hàn hồ quang nóng chảy mơi trƣờng có khí bảo vệ 2.2.1 Hàn hồ quang điện cực nóng chảy mơi trƣờng có khí bảo vệ (GMAW: Gas Metal Arc Welding): 2.2.2 Hàn hồ quang điện cực khơng nóng chảy mơi trƣờng khí trơ (GTAW: Gas Tungsten Arc Welding): 11 2.3 Mơ hình tốn học tốn: 14 2.4 Sự hình thành mối hàn 20 2.4.1 Khái niệm mối hàn 20 2.4.2 Sự tạo thành bể hàn 21 2.4.3 Sự dịch chuyển kim loại lỏng từ điện cực vào bể hàn: 22 2.5 Các thông số công nghệ hàn: 23 viii 2.6 Ứng suất biến dạng trình hàn: 25 2.6.1 Hiện tƣợng vật lý xẩy trình hàn 25 2.6.2 Cơ chế hình thành ứng suất biến dạng mối hàn: 25 2.6.3 Phân loại ứng suất biến dạng hàn: 27 2.7 Ảnh hƣởng nhiệt độ đến trình hàn: 29 CHƢƠNG 3: MÔ PHỎNG BIẾN DẠNG ỐNG TRONG QUI TRÌNH HÀN HỒ QUANG 32 3.1 TRƢỜNG HỢP HÀN GIÁP MÍ 32 3.1.1 Mô hình hình học, thơng số hàn kim loại hàn tốn: 32 3.1.2 Kết mơ biến dạng, ứng suất nhiệt độ: 33 3.1.3 Nhận xét 35 3.2 TRƢỜNG HỢP HÀN VNG GĨC SỬ DỤNG CO HÀN 37 3.2.1 Mơ hình hình học, thơng số hàn, kim loại hàn toán: 37 3.2.2 Kết mô biến dạng, ứng suất nhiệt độ: 38 3.2.3 Nhận xét 40 3.3 TRƢỜNG HỢP HÀN CHỮ T 41 3.3.1 Mơ hình hình học, thơng số hàn, kim loại hàn toán: 41 3.3.2 Kết mô biến dạng, ứng suất nhiệt độ: 42 3.2.3 Nhận xét 44 CHƢƠNG 4: THỰC NGHIỆM VÀ SO SÁNH 46 4.1 Vật liệu mẫu: 46 4.2 Thiết bị, vật liệu hàn dụng cụ đo kiểm 46 4.3 Dụng cụ đo kiểm 47 4.4 xác định yếu tố ảnh hƣởng đến độ biến dạng hàn mẫu 48 4.5 Kết so sánh: 49 4.5.1 Biểu đồ so sánh biến dạng kết thực nghiệm kết mô trƣờng hợp hàn giáp mí: 49 4.5.2 Nhận xét: 54 4.5.3 Kết luận: 54 ix 4.5.4 Biểu đồ so sánh biến dạng kết thực nghiệm kết mơ trƣờng hợp hàn vng góc sử dụng co hàn 56 4.4.5 Nhận xét: 61 4.5.6 Kết luận: 61 4.5.7 Biểu đồ so sánh biến dạng kết thực nghiệm kết mô trƣờng hợp hàn chữ T 63 4.6.8 Nhận xét: 68 4.6.9 Kết luận: 68 CHƢƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 70 5.1 Kết luận: 70 5.2 Đề nghị: 70 5.3 Hƣớng phát triển đề tài: 70 TÀI LIỆU THAM KHẢO 71 x DANH MỤC HÌNH Hình 2.1: Sơ đồ hàn hồ quang nóng chảy mơi trƣờng có khí bảo vệ Hình 2.2: sơ đồ thiết bị hàn hồ quang điện cực nóng chảy 10 Hình 2.3: Sơ đồ nguyên lý hàn hồ quang điện cực khơng nóng chảy 11 Hình 2.4 : Thiết bị hàn hồ quang điện cực không nóng chảy mơi trƣờng khí trơ 13 Hình2.5: Cấu tạo mỏ hàn TIG 13 Hình 2.6: Tƣơng tác yếu tố vật lý trình hàn 15 Hình Mơ hình nguồn nhiệt 19 Hình 2.7: cấu tạo mối hàn 20 Hình 2.8: Bể hàn 21 Hình 2.9: Tác dụng lực từ trƣờng lên điện cực 23 Hình 2.10: a) Hồ quang dài; b) Hồ quang trung bình; c) Hồ quang ngắn 24 Hình 2.11: Sự giãn nở nhiệt kim loại bị cố định đầu 26 Hình 2.12: Sự giãn nở nhiệt kim loại bị cố định hai đầu 26 Hình 2.13: Biến dạng ngang mối hàn; a) Biến dạng mối hàn giáp mí; b) Biến dạng mối hàn chữ T 29 Hình 2.14: Biến dạng mối hàn chữ T 29 Hình 2.15: Tính chất kim loại thay đổi nhiệt độ 31 Hình 3.1: Mơ hình hình học toán 32 Hình 3.2: Que hàn phụ 33 Hình 3.3: Tọa độ vị trí đo biến dạng lien kết hàn 33 Hình 3.4: Biểu đồ kết mơ 36 Hình 3.5: Mơ hình hình học tốn 37 Hình 3.6: Que hàn phụ 38 Hình 3.7: Tọa độ vị trí đo biến dạng liên kết hàn 38 Hình 3.8: Biểu đồ kết mô 40 Hình 3.9: Mơ hình hình học toán 41 xi Hình 3.10: Que hàn phụ 42 Hình 3.11: Tọa độ vị trí đo biến dạng liên kết hàn 42 Hình 3.12: Biểu đồ kết mô 44 Hình 4.0: Máy cắt dây phôi sau cắt 46 Hình 4.1: Máy hàn HYO SUNG PRT500 47 Hình 4.2 : Que hàn phụ Yawata 47 Hình 4.3: Thiết bị đo kết hợp máy tiện 48 Hình 4.4: Thiết bị đo kết hợp máy phay 48 Hình 4.5: Mẫu sau hàn 49 Hình 4.6: Biểu đồ biến dạng mẫu dày 2.5 mm 50 Hình 4.7: Biểu đồ biến dạng mẫu dày 3.2 mm 51 Hình 4.8: Biểu đồ biến dạng mẫu dày mm 52 Hình 4.9: Biểu đồ biến dạng mẫu dày 5.2 mm 53 Hình 4.10: Biểu đồ tổng hợp kết biến dạng thí nghiệm loại chiều dày 54 Hình 4.11: Biểu đồ biến dạng mẫu dày 2.5 mm 56 Hình 4.12: Biểu đồ biến dạng mẫu dày 3.2 mm 57 Hình 4.13: Biểu đồ biến dạng mẫu dày mm 58 Hình 4.14: Biểu đồ biến dạng mẫu dày 5.2 mm 59 Hình 4.15: Biểu đồ tổng hợp kết biến dạng thí nghiệm loại chiều dày 60 Hình 4.16: Biểu đồ biến dạng mẫu dày 2.5 mm 63 Hình 4.17: Biểu đồ biến dạng mẫu dày 3.2 mm 64 Hình 4.18: Biểu đồ biến dạng mẫu dày mm 65 Hình 4.19: Biểu đồ biến dạng mẫu dày 5.2 mm 66 Hình 4.20: Biểu đồ tổng hợp kết biến dạng thí nghiệm loại chiều dày 67 xii DANH MỤC BẢNG Bảng2.1 : Thành phần hóa học số loại điện cực Wolfram theo tiêu chuẩn AWS A5.12 - 80 12 Bảng 2.1: Cơ tính thép thay đổi nhiệt thay đổi 30 Bảng 3.1: Kết mô nhiệt độ, biến dạng ứng suất 35 bảng 3.1.1: Bảng số liệu kết mô biến dạng loại 35 Bảng 3.2: Kết mô nhiệt độ, biến dạng ứng suất 39 bảng 3.2.1: Bảng số liệu kết mô biến dạng loại 40 Bảng 3.3: Kết mô nhiệt độ, biến dạng ứng suất 43 bảng 3.3.1: Bảng số liệu kết mô biến dạng loại 44 Bảng 4.1 bảng số liệu kết biến dạng mô thí nghiệm 49 Bảng 4.2 bảng số liệu kết biến dạng mơ thí nghiệm 50 Bảng 4.3 bảng số liệu kết biến dạng mơ thí nghiệm 51 Bảng 4.4 bảng số liệu kết biến dạng mơ thí nghiệm 52 Bảng 4.5 bảng số liệu kết biến dạng thí nghiệm loại chiều dày 53 Bảng 4.6 bảng số liệu kết biến dạng mô thí nghiệm 56 Bảng 4.7 bảng số liệu kết biến dạng mơ thí nghiệm 57 Bảng 4.8 bảng số liệu kết biến dạng mơ thí nghiệm 58 Bảng 4.9 bảng số liệu kết biến dạng mơ thí nghiệm 59 Bảng 4.10 bảng số liệu kết biến dạng thí nghiệm loại chiều dày 60 Bảng 4.11 bảng số liệu kết biến dạng mô thí nghiệm: 63 Bảng 4.12 bảng số liệu kết biến dạng mô thí nghiệm: 64 Bảng 4.13 bảng số liệu kết biến dạng mô thí nghiệm 65 Bảng 4.14 bảng số liệu kết biến dạng mơ thí nghiệm 66 Bảng 4.15 bảng số liệu kết biến dạng thí nghiệm loại chiều dày 67 xiii  Distance Experiment Simulation Mẫu có độ dày 4.0 mm: Kết biến dạng mô thực nghiệm 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 0.42 0.47 0.49 0.53 0.58 0.62 0.68 0.75 0.79 0.87 0.95 1.02 1.06 1.08 1.13 1.22 1.31 1.38 1.43 1.5 0.34 0.48 0.54 0.6 0.74 0.82 0.87 0.92 0.98 1.02 1.09 1.11 1.15 1.17 1.21 1.35 1.38 1.42 1.45 1.56 Bảng 4.8 bảng số liệu kết biến dạng mơ thí nghiệm Tig welding Butt welding used elbow Diameter: Ø60 mm Thickness: 4.0 mm Material: Steel CT3 1.45 1.52 0.81 0.70 0.43 0.47 0.46 0.41 0.51 0.54 0.60 0.63 0.89 0.76 0.68 0.74 1.08 0.97 0.78 0.87 0.94 1.10 1.23 1.33 1.39 1.04 1.13 1.02 1.05 1.31 1.10 1.21 1.07 0.48 0.51 0.57 0.61 Hình 4.13: Biểu đồ biến dạng mẫu dày mm 58 1.48 1.37 1.42  Distance Experiment Simulation Mẫu có độ dày 5.2 mm: Kết biến dạng mô thực nghiệm 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 0.34 0.36 0.38 0.43 0.46 0.51 0.52 0.57 0.65 0.68 0.72 0.78 0.82 0.85 0.87 0.92 0.95 0.98 1.05 1.1 0.31 0.36 0.41 0.45 0.48 0.55 0.62 0.67 0.78 0.85 0.87 0.92 0.97 1.02 1.05 1.15 1.18 1.25 1.32 1.39 Bảng 4.9 bảng số liệu kết biến dạng mơ thí nghiệm Tig welding Butt welding used elbow Diameter: Ø60 mm Thickness: 5.2 mm Material: Steel CT3 1.01 0.89 0.37 0.40 0.45 0.47 0.53 0.86 0.79 0.69 0.73 0.54 0.82 0.58 0.66 0.35 0.34 0.35 0.37 0.42 0.65 0.67 0.56 0.46 0.51 0.51 0.69 0.77 0.81 0.84 0.96 1.12 0.87 0.91 0.94 0.97 1.04 0.99 Hình 4.14: Biểu đồ biến dạng mẫu dày 5.2 mm 59 1.06 0.92  Bảng số liệu biểu đồ biến dạng kết thí nghiệm tổng hợp loại chiều dày: Distance 2.5 mm 3.2 mm 4.0 mm 5.2 mm 10 1.08 0.72 0.42 0.34 20 1.25 0.78 0.47 0.36 30 1.51 0.87 0.49 0.38 Tổng hợp kết biến dạng thí nghiệm loại 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 1.73 1.96 2.18 2.32 2.5 2.68 2.82 3.21 3.32 3.43 0.96 1.05 1.13 1.24 1.35 1.42 1.53 1.62 1.68 1.75 0.53 0.58 0.62 0.68 0.75 0.79 0.87 0.95 1.02 1.06 0.43 0.46 0.51 0.52 0.57 0.65 0.68 0.72 0.78 0.82 140 3.65 1.86 1.08 0.85 150 3.72 1.97 1.13 0.87 160 3.8 2.12 1.22 0.92 170 3.94 2.18 1.31 0.95 180 4.15 2.34 1.38 0.98 190 4.28 2.52 1.43 1.05 Bảng 4.10 bảng số liệu kết biến dạng thí nghiệm loại chiều dày Tig welding Butt welding used elbow Diameter: Ø60 mm Material: Steel CT3 Hình 4.15: Biểu đồ tổng hợp kết biến dạng thí nghiệm loại chiều dày 60 200 4.5 2.61 1.5 1.1 4.4.5 Nhận xét: Qua q trình mơ biến dạng kiểu hàn sử dụng co nối cho loại chiều dày khác nhau, kết cho thấy ống có chiều dày nhỏ 2.5 mm có độ biến dạng lớn nhất, chiều dày 3.2 mm, 4.0 mm, chiều dày 5.2 mm cho kết biến dạng Đối với kết thí nghiệm, hình 4.15 cho ta thấy độ biến dạng mẫu dày 5.2 mm thấp mẫu 2.5 mm có độ biến dạng cao Các hình 4.11 đến 4.14 cho thấy đƣợc khác biệt kết mô thí nghiệm cịn có chênh lệch 4.5.6 Kết luận: Sau mơ làm thí nghiệm hàn ống có Ø60, chiều dày lần lƣợt 2.5 mm, 3.2 mm, mm, 5.2 mm trƣờng hợp hàn sử dụng co nối, kết luận sau đƣợc rút ra: - Với phƣơng pháp mô phỏng, phân bố nhiệt mặt cắt kết cấu hàn đƣợc trình bày nhƣ bảng 3.2 Trong nghiên cứu này, sử dụng thơng số hàn, phân bố nhiệt độ mặt cắt kết cấu cho thấy có thay đổi rõ rệt nhiệt độ Nhìn chung, với ống có chiều dày nhỏ hơn, nhiệt độ cuối trình hàn cao Trong mô này, với chiều dày 2.5 mm, nhiệt độ cao tập trung vùng cuối đƣờng hàn với giá trị nhiệt độ 1279 oC Trong đó, với chiều dày 5.2 mm, giá trị nhiệt độ cao tập trung vùng cuối đƣờng hàn, nhƣng giá trị nhiệt độ mức 829 oC Sự chênh lệch nhiệt độ nguyên nhân dẫn đến biến dạng khác kết cấu hàn ứng với chiều dày khác - Phƣơng pháp mô cho thấy phân bố ứng suất kết cấu hàn nhƣ bảng 3.2 Với phân bố này, ứng suất cao tập trung vị trí bắt đầu kết thúc đƣờng hàn Ngoài ra, phƣơng pháp số cho thấy vùng lân cận đƣờng hàn tồn giá trị ứng suất dƣ Nhìn chung, với ống có chiều dày lớn hơn, ứng suất dƣ giảm đáng kể 61 - Trong trình hàn, ảnh hƣởng chênh lệch nhiệt độ ứng suất dƣ, kết cấu hàn bị biến dạng Trong nghiên cứu này, thông qua q trình mơ phỏng, biến dạng mặt cắt hai ống hàn vng góc sử dụng core nối đƣợc trình bày nhƣ bảng 3.2 Kết cho thấy biến dạng ứng với chiều dày 2.5 mm, 3.2 mm, 4.0 mm 5.2 mm lần lƣợc 4.78 mm, 2.68 mm, 1.56 mm, 1.39 mm Với phƣơng pháp đo biến dạng nhƣ Hình 3.7, biến dạng lớn tồn vị trí cuối ống Tƣơng tự nhƣ kết phân bố nhiệt phân bố ứng suất dƣ, biến dạng kết cấu hàn ứng với chiều dày lớn tốt Kết đƣợc giải thích độ cứng vững kết cấu tƣợng dãn nở co rút nhiệt Ứng với trƣờng hợp có chiều dày mõng hơn, độ cứng vững kết cấu giảm đáng kể, đó, tƣợng ống bị nghiêng xảy rõ ràng Ngoài ra, đƣợc hàn với thông số, đó, ống có chiều dày thành nhỏ có nhiệt độ cao nhƣ bảng 3.2 Đây lý gây nên tƣợng biến dạng nhiệt lớn so sánh với trƣờng hợp chiều dày ống khác 62 4.5.7 Biểu đồ so sánh biến dạng kết thực nghiệm kết mô trƣờng hợp hàn chữ T  Kết biến dạng mô thực nghiệm 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 1.42 1.52 1.65 1.72 2.05 2.18 2.32 2.45 2.53 2.62 2.75 2.84 2.98 3.05 3.11 3.21 3.3 3.41 3.52 3.54 1.27 1.61 1.65 1.87 2.01 2.15 2.25 2.38 2.45 2.58 2.69 2.78 2.92 3.01 3.09 3.25 3.41 3.52 3.61 3.68 Bảng 4.11 bảng số liệu kết biến dạng mơ thí nghiệm: (mm) Distance Experiment Simulation Mẫu có độ dày 2.5 mm: Tig welding T-Joint Weld Diameter: Ø60, Ø50 mm Thickness: 2.5 mm Material: Steel CT3 2.34 2.46 3.43 3.31 3.07 2.98 3.21 3.29 2.75 3.04 2.54 2.83 2.74 3.12 3.22 3.40 3.10 2.96 2.60 2.06 2.32 2.52 2.43 1.54 1.66 2.04 1.43 2.85 2.65 2.20 1.74 3.53 3.55 2.17 1.65 1.71 1.50 1.40 (mm) Hình 4.16: Biểu đồ biến dạng mẫu dày 2.5 mm 63 3.51 3.54  Distance Experiment Simulation Mẫu có độ dày 3.2 mm: Kết biến dạng mô thực nghiệm 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 0.74 0.86 0.98 1.02 1.08 1.14 1.25 1.28 1.35 1.47 1.52 1.61 1.73 1.85 1.98 2.04 2.15 2.32 2.58 2.7 0.98 1.05 1.09 1.12 1.2 1.25 1.37 1.41 1.48 1.52 1.67 1.82 1.95 1.98 2.07 2.15 2.27 2.29 2.3 2.32 Bảng 4.12 bảng số liệu kết biến dạng mô thí nghiệm: Tig welding T-Joint Weld Diameter: Ø60, Ø50 mm Thickness: 3.2 mm Material: Steel CT3 2.60 2.71 2.33 2.69 2.01 2.05 2.16 1.86 2.31 1.62 1.74 2.03 1.37 1.48 1.53 1.97 1.01 1.60 1.28 1.34 1.46 1.50 0.87 0.75 1.07 1.13 0.86 2.13 1.73 1.84 1.16 1.26 1.29 1.04 1.09 1.24 1.01 0.97 0.73 Hình 4.17: Biểu đồ biến dạng mẫu dày 3.2 mm 64 2.57  Distance Experiment Simulation Mẫu có độ dày mm: Kết biến dạng mô thực nghiệm 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 0.35 0.35 0.48 0.48 0.52 0.65 0.65 0.68 0.72 0.78 0.82 0.85 0.93 0.96 1.02 1.15 1.22 1.32 1.45 1.62 0.45 0.47 0.51 0.56 0.61 0.63 0.72 0.81 0.87 0.89 0.93 0.97 1.02 1.15 1.28 1.45 1.52 1.64 1.72 1.78 Bảng 4.13 bảng số liệu kết biến dạng mô thí nghiệm Tig welding T-Joint Weld Diameter: Ø60, Ø50 mm Thickness: 4.0 mm Material: Steel CT3 1.64 1.46 1.33 1.16 1.23 0.98 1.04 0.54 0.66 0.49 0.67 0.69 0.47 0.51 1.21 1.31 1.14 0.93 0.36 0.36 0.47 0.73 0.79 0.83 0.86 0.49 0.64 0.64 0.67 0.81 0.84 0.71 1.01 0.94 0.76 0.34 0.35 Hình 4.18: Biểu đồ biến dạng mẫu dày mm 65 1.61 1.45 0.94  Distance Experiment Simulation Mẫu có độ dày 5.2 mm: Kết biến dạng mô thực nghiệm 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 0.31 0.31 0.32 0.35 0.46 0.46 0.48 0.57 0.57 0.62 0.68 0.72 0.75 0.83 0.85 0.92 0.95 0.98 1.02 1.05 0.27 0.38 0.49 0.51 0.58 0.61 0.67 0.69 0.72 0.78 0.83 0.85 0.92 0.95 0.98 1.06 1.13 1.15 1.18 1.2 Bảng 4.14 bảng số liệu kết biến dạng mô thí nghiệm Tig welding T-Joint Weld Diameter: Ø60, Ø50 mm Thickness: 5.2 mm Material: Steel CT3 1.07 0.94 0.47 0.32 0.32 0.33 0.36 0.32 0.34 0.30 0.31 0.73 0.64 0.48 0.49 0.58 0.58 0.76 0.84 0.69 0.98 0.72 0.74 0.45 0.46 0.56 0.86 1.03 0.96 0.99 0.56 0.61 0.84 0.90 0.94 0.82 0.66 0.47 Hình 4.19: Biểu đồ biến dạng mẫu dày 5.2 mm 66 1.01 1.04  Bảng số liệu biểu đồ biến dạng kết thí nghiệm tổng hợp loại chiều dày: Distance 2.5 mm 3.2 mm 4.0 mm 5.2 mm 10 0.74 1.42 0.35 0.31 20 0.86 1.52 0.35 0.31 30 0.98 1.65 0.48 0.32 Tổng hợp kết biến dạng thí nghiệm loại 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 1.02 1.08 1.14 1.25 1.28 1.35 1.47 1.52 1.61 1.73 1.72 2.05 2.18 2.32 2.45 2.53 2.62 2.75 2.84 2.98 0.48 0.52 0.65 0.65 0.68 0.72 0.78 0.82 0.85 0.93 0.35 0.46 0.46 0.48 0.57 0.57 0.62 0.68 0.72 0.75 140 1.85 3.05 0.96 0.83 150 1.98 3.11 1.02 0.85 160 2.04 3.21 1.15 0.92 170 2.15 3.3 1.22 0.95 180 2.32 3.41 1.32 0.98 Bảng 4.15 bảng số liệu kết biến dạng thí nghiệm loại chiều dày Tig welding T-Joint Weld Diameter: Ø60, Ø50 mm Material: Steel CT3 Hình 4.20: Biểu đồ tổng hợp kết biến dạng thí nghiệm loại chiều dày 67 190 2.58 3.52 1.45 1.02 200 2.7 3.54 1.62 1.05 4.6.8 Nhận xét: Qua q trình mơ biến dạng kiểu hàn chữ T cho loại chiều dày khác nhau, kết cho thấy ống có chiều dày nhỏ 2.5 mm có độ biến dạng lớn nhất, chiều dày 3.2 mm, 4.0 mm, chiều dày 5.2 mm cho kết biến dạng Đối với kết thí nghiệm, hình 4.20 cho ta thấy độ biến dạng mẫu dày mm thấp mẫu mm có độ biến dạng cao 4.6.9 Kết luận: Sau mô làm thí nghiệm hàn ống với trƣờng hợp hàn chữ T Ø60 Ø50 chiều dày lần lƣợt 2.5 mm, 3.2 mm, 4.0 mm, 5.2 mm kết luận sau đƣợc rút ra: - Các ống dày biến dạng nhiệt gây nhỏ, khó biến dạng Các ống có chiều dày nhỏ độ biến dạng nhiệt gây lớn hàn chế độ hàn ( biến dạng 3,54 mm ống dày 2.5 mm; 1,05 mm ống dày 5.2 mm) - Nhìn chung, với ống có chiều dày nhỏ hơn, nhiệt độ cuối trình hàn cao Trong mô này, với chiều dày 2.5 mm, nhiệt độ cao tập trung vùng cuối đƣờng hàn với giá trị nhiệt độ 1427 oC Trong đó, với chiều dày 5.2 mm, giá trị nhiệt độ cao tập trung vùng cuối đƣờng hàn, nhƣng giá trị nhiệt độ mức 987 oC - Phƣơng pháp mô cho thấy phân bố ứng suất kết cấu hàn nhƣ bảng 3.3 Với phân bố này, ứng suất cao tập trung vị trí bắt đầu kết thúc đƣờng hàn Ngoài ra, phƣơng pháp số cho thấy vùng lân cận đƣờng hàn tồn giá trị ứng suất dƣ Nhìn chung, với ống có chiều dày lớn hơn, ứng suất dƣ giảm đáng kể - Kết cho thấy biến dạng ứng với chiều dày 2.5 mm, 3.2 mm, 4.0 mm 5.2 mm lần lƣợc 3.54 mm, 2.32 mm, 1.78 mm, 1.05 mm Với phƣơng pháp đo biến dạng nhƣ Hình 3.11, biến dạng lớn tồn vị trí cuối ống đứng Tƣơng tự nhƣ kết phân bố nhiệt phân bố ứng suất dự, 68 biến dạng kết cấu hàn ứng với chiều dày lớn tốt Kết đƣợc giải thích độ cứng vững kết cấu tƣợng dãn nở co rút nhiệt Ứng với trƣờng hợp có chiều dày mỏng hơn, độ cứng vững kết cấu giảm đáng kể, đó, tƣợng ống bị nghiêng xảy rõ ràng Ngồi ra, đƣợc hàn với thơng số, đó, ống có chiều dày thành nhỏ có nhiệt độ cao nhƣ bảng 3.3 Đây lý gây nên tƣợng biến dạng nhiệt lớn so sánh với trƣờng hợp chiều dày ống khác 69 CHƢƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 5.1 Kết luận: Qua trình nghiên cứu thực đề tài “ Mô biến dạng ống qui trình hàn hồ quang”, học viên nghiên cứu rút kết lận sau: Việc dự đoán xác định độ biến dạng vật hàn q trình hàn có ý nghĩa quan trọng lựa chọn chế độ công nghệ hàn chất lƣợng vật hàn Độ dày vật hàn có ảnh hƣởng lớn đến biến dạng vật hàn - Các ống có độ dày nhỏ biến dạng lớn - Các ống có độ dày cao độ biến dạng nhỏ - Với ống có chiều dày lớn phân bố nhiệt chậm, ứng suất dƣ tồn so với ống có chiều dày nhỏ 5.2 Đề nghị:  Đƣa việc mô khảo sát biến dạng vào thiết kế qui trình hàn  Đƣa vào chƣơng trình giảng dạy cấp bậc đại học 5.3 Hƣớng phát triển đề tài:  Nghiên cứu biến dạng vật hàn trình hàn hồ quang điện trƣờng hợp vật hàn có bề dày lớn, hàn nhiều lớp hàn  Nghiên cứu biến dạng vật hàn trình hàn hồ quang điện trƣờng hợp hàn góc, hàn chi tiết, kết cấu có hình dáng phức tạp  Nghiên cứu biến dạng vật hàn trình hàn hồ quang điện đối tƣợng dạng tấm,  Nâng cấp ứng dụng mô để mô hệ thống ống cần độ xác cao hơn, có kích thƣớc lớn ngành cơng nghiệp dầu khí 70 TÀI LIỆU THAM KHẢO Hồng Tùng, Nguyễn Thúc Hà, Ngơ Lê Thông Cẩm nang hàn, Nxb khoa khọc kỹ thuật, 2006 TS Ngơ Lê Thơng CƠNG NGHỆ HÀN ĐIỆN NĨNG CHẢY (tập 1: sở lý thuyết), Nxb Khoa học kỹ thuật, 2004 AWS D1.1/D1.1M, Structural Welding Code – Steel, 2006 TCVN 1651 -85, Thép cốt bê tơng cán nóng TS Nguyễn Thúc Hà, TS Bùi Văn Hạnh, TH.S Võ Văn Phong Giáo trình cơng nghệ hàn, Nxb Giáo dục, 2006 M Seyyedian Choobi1, M Haghpanahi and M Sedighi Investigation of the Effect of Clamping on Residual Stresses and Distortions in Butt-Welded Plates, (2010) T Böhme, C Dornscheidt, T Pretorius, J Scharlack and F Spelleken, Modeling, Simulation and Experimental Studies of Distortions, Residual Stresses and Hydrogen Diffusion During Laser Welding of As-Rolled Steels (2012) Mohd Shahar Sulaiman, Yupiter HP Manurung, Esa Haruman, Mohammad Ridzwan Abdul Rahim, Mohd Ridhwan Redza, Robert Ngendang Ak Lidam, Sunhaji Kiyai Abas, Ghalib Tham1 and Chan Yin Chau, Simulation and experimental study on distortion of butt and T-joints using WELD PLANNER (June 23, 2011) http://www.everlastgenerators.com/advantages-tig-welding-machines 10 https://rdl.train.army.mil 71 S K L 0 ... mơ biến dạng ống trình hàn sử dụng phƣơng pháp hàn hồ quang Vì cơng trình nghiên cứu tiến hành mô biến dạng ống, ứng suất dƣ tập trung ống nhiệt trình hàn hồ quang gây để từ dự báo trƣớc biến dạng. .. khơng gian sức bền chi tiết hàn 27  Biến dạng hàn: Biến dạng hàn hậu úng suất hàn Biến dạng hàn đƣợc phân biệt lồi biến dạng ngang, dọc góc Biến dạng đàn hồi xuất trình lực tác dụng hay kim loại... trừ biến dạng góc sau hàn kiểu hàn chữ V Cũng ứng dụng kiểu mối hàn chữ X để loại trừ hồn tồn biến dạng góc Hình 2.13: Biến dạng ngang mối hàn; a) Biến dạng mối hàn giáp mí; b) Biến dạng mối hàn