THÔNG TIN TÀI LIỆU
HOI NGHI KHOA HOC VA CONG NGHE TOAN QUOC VỀ CƠ KHÍ LÀN THỨ V - VCME 2018 Nghiên cứu ảnh hướng thông số chế độ hàn đến độ bên kéo kích thước hình học mơi hàn điện xỉ - áp lực ứng dụng kỹ thuật khí xây dựng Studying the effect of welding parameters on tensile strength and geometry size of electroslag pressure weld joint applied in construction mechanical engineering Hoàng Đức Long””, Hà Minh Hùng" ””, Lê Đức Bảo” !Viện Nghiên cứu Cơ khí, Bộ Cơng Thương ?Viện Phát triển Kỹ thuật, Công nghệ tiên tiễn (IDAT) *Trường Đại học Bách khoa Hà Nội *Email: haminhhunggs@gmail.com; h.longnarime@gmail.com Tel: +84.024.3.7920.406; Mobile: 0903431340 Tom tit Từ khóa: Cơ tính mối hàn; Hàn điện xỉ - áp lực Quy hoạch nghiệm trực giao, Tô moi han thực chức Bài báo giới thiệu kết nghiên cứu thực nghiệm tính tốn xây dựng mơ hình tốn học biêu diễn mối quan hệ ba thơng số công nghệ hàn điện xỉ - áp lực gồm cường độ dòng điện hàn, thời gian hàn áp lực hàn chu kỳ hàn ảnh hưởng đến độ bền kéo, kích thước hình học tơ chức vật liệu mối hàn nối đối đầu cốt thép xây dựng theo quy hoạch trực giao kiểu mức yếu tổ (N27) Mơ hình tốn học thu sở để xác định miền điều khiến thích hợp chế độ hàn đảm bảo tính làm việc theo u cầu kết cấu chịu lực cơng trình xây dựng Abstract Keywords: Mechanical characteristics of weld joints; Electroslag pressure welding; Experimental orthogonal planning; Microstructure of weld joints The paper presents the results of empirical research and mathematical modeling calculation of the influence of three main technological parameters of electroslag pressure welding (welding current, welding time and welding pressure) to the tensile strength, geometry size and microstructure of the butt joints of reinforced steel construction in accordance with the three-factor 3element (N27) orthogonal planning The obtained mathematical model served as basis for determining the suitable control domain of welding mode to ensure the required performance of load bearing structures Ngay nhan bai: 09/07/2018 Ngay nhan bai stra: 04/9/2018 Ngày chấp nhận đăng: 15/9/2018 DAT VAN DE Hàn điện xỉ - áp lực cốt thép xây dựng trình phức tạp tích hợp nhiều cơng đoạn với đặc tính lý hóa khác gồm: tạo bé xi, điện xỉ giữ mối hàn sau điện xỉ đướiá ap lực với nhiều mức điều chỉnh lựa chọn khác Trong cơng trình [3], tác giả đề cập đến kết 213 HOI NGHI KHOA HOC VA CONG NGHE TOAN QUOC VỀ CƠ KHÍ LÀN THỨ V - VCME 2018 nghiên cứu ảnh hưởng chế độ hàn điện xỉ - áp lực thời gian hàn (T), áp lực hàn (pạ) chọn thông số khác cường độ dòng điện hàn (Iạ) đường kính danh nghĩa cốt thép hàn (da) mức cố định cho trước đến tính chất độ bền kéo (o) tô chức thô đại mối hàn Ở đây, nhóm nghiên cứu đưa miền khảo sát lựa chọn thơng số cơng nghệ đề tiễn hành thí nghiệm theo quy hoạch đầy đủ N27 gồm: 1) Cường độ dòng điện hàn Iạ = 300; 450; 600A, bước điều chỉnh A¡= 150A; 2) Thời gian hàn Tụ= 25; 30; 35s, bước điều chỉnh 42 = 5,0s; 3) Áp lực hàn pụ= 2,5; 4,5; 6,5MPa, bước điều chỉnh 2a= 2,0MPa hồn tồn có có sở khoa học Bài báo [4] trình bày kết thực nghiệm xác định quy luật ảnh hưởng thông số cơng nghệ nêu đến øx xét ảnh hưởng cặp đôi (Iu.Tn) (In.pn) mức pạ T tương ứng khác nhau, đồng thời với việc đo độ cứng tế vi (HVoqs), chụp ảnh tô chức vật liệu trung tâm hàn vùng ảnh hưởng nhiệt lân cận số mầu điển hình Qua đưa khuyến cáo tổ hợp chế độ hàn theo quy hoạch thực nghiệm N27 cho phép nhận chất lượng mối hàn tốt là: Iạ = 450 + 600 A; Tụ = 30 + 35 s pn = 4,5 + 6,5 MPa Tuy nhiên, để đưa mơ hình toán học thực nghiệm biểu diễn quy luật ảnh hưởng thông số công nghệ hàn đến tiêu đánh giá chất lượng mối hàn cân tiến hành thực nghiệm theo quy hoạch trực giao N27 tính tốn hệ số ân mơ hình tốn học cần tim phương pháp xử lý số liệu thống kê tốn học Từ phân tích đánh giá ảnh hưởng đồng thời cặp đôi thơng số cơng nghệ chọn đến đặc tính bền mối hàn thơng qua tiêu chí độ bền kéo đặc điểm câu trúc thô đại vật liệu kim loại mối hàn Tính chất đặc trưng mối hàn điện xỉ - áp lực đánh giá mơ hình tong hop dac tinh bén co hoc (y¡ = ơx) tính chất quy định kích thước hình học, hình dạng mối hàn thơng qua hàm mục tiêu đầu gồm: đường kính hàn trung bình (y; = d,›); độ nở phình theo hướng kính (ys = Ad); độ nở phình dọc trục cốt thép hàn (y4 = H;p) đặc điểm cấu trúc thô đại mối hàn tương ứng với chế độ hàn nút quy hoạch thực nghiệm Bài báo giới thiệu kết thí nghiệm theo quy hoạch trực giao N27, tính tốn xử lý số liệu thống kê toán học thực nghiệm đề xây dựng mơ hình cần tìm nêu trên, đồng thời khảo sát, chụp ảnh tô chức thô đại mối hàn số mẫu điễn hình PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Sử dụng thiết bị hàn điện xi - áp lực Viện Nghiên cứu Cơ khí (hình 1, a) Mẫu thí nghiệm nhận sử dụng để thử phá hủy xác định độ bén kéo ox, nghiên cứu khảo sát hình Hmax Hmin dáng hình học tơ chức thơ đại mối hàn cho hình 1, b hình 1, c tương ứng Hình 1, đ sơ đồ ngun lý đo đường kính trung bình, độ nở phình hướng kính dọc trục mối hàn d) Hình Thiết bị thí nghiệm (a), mau hàn nối đầu cốt thép xây dựng (b), mẫu khảo sát đặc tính mơi han (c) sơ đồ đo kích thước hình học mơi hàn (d): dự - đường kính danh nghĩa cơt thép hàn; dụ - đường kính hàn; Hạ nở phình dọc trục min, max; - đường kính mơi hàn tai goc a 214 Hạạ; - độ HOI NGHI KHOA HOC VA CONG NGHE TOAN QUOC VỀ CƠ KHÍ LÀN THỨ V - VCME 2018 Điều kiện thí nghiệm cho bảng 1, ký hiệu mã hóa chế độ quy hoạch thực nghiệm cho bảng Bảng Điều kiện thí nghiệm hàn điện xỉ - áp lực theo quy hoạch trực giao N27 Thơng số cơng nghệ khảo sát chính, ký | Ký hiệu hiệu, đơn vị tính Mức Mức Mức Bước điều Xi 300 450 600 150,0 Xo 25,0 30,0 35,0 5,0 X; 2,5 4,5 6,5 2,0 mã hóa Cường độ dòng điện hàn, lạ, A Thời gian hàn, Tụ = Tì + Tạ + Tạ, s Áp luc han, p,, MPa chinh, A; Bảng Ký hiệu mã số hố tơ hợp thơng s6 cơng nghệ hàn điện xỉ - áp lực theo quy hoạch thực nghiệm kiểu N=3 `=27 Các yêu tô khảo sát X; (mirc X; (muc 0) X¡ (mức X: (mức X': (mức X: (mức 1) X¡ (mức X: (mức X': (mức X: (mức 2) X¡ (mức X': (mức X› (mức 0) 000 100 200 001 101 201 002 102 202 0) 1) 2) 0) 1) 2) 0) 1) 2) X, (mire 1) 010 110 210 011 111 211 012 112 212 X› (mức 2) 020 120 220 021 121 221 022 122 222 Độ bên kéo kim loại mối hàn (øx, MPa) tiêu chí quan trọng mối hàn điện xỉ áp lực, quyêt định độ cứng vững kêt câu côt thép hàn, xác định băng cách thử phá hủy băng phương pháp kéo dọc môi hàn theo hướng đường kính cơt thép xác định theo công thức sau: P On, —=J¡:—=~ S - 4P zd’, @) dé: ox = yi - ĐỘ bền kéo hàn, MPa; P - Lực kéo thời điểm mẫu thử bị phá hủy, N; S - Diện tích mặt cắt ngang mẫu thử phá hủy hàn, mm: d;p - Giá trị đường kính trung bình cốt thép hàn, mm Dạng tổng quát mơ hình tốn học cần tìm biêu thức sau: ÿ=bạ+b,x,+b,x; + b¿;x; + b,,x,x, + b,3X,X3 + D,3%,X3 + b,3X |XX; (2) Cơ sở lý thuyết phương pháp tính tốn hệ số ấn mơ hình tốn học hàm mục tiêu đầu cần tìm tham khảo số cơng trình khoa học ngồi nước [3], [4] [5] nước Tổ chức thô đại mối hàn điện xỉ - áp lực khảo sát chụp ảnh kỹ thuật số mặt cắt dọc trục cốt thép hàn sau phay bỏ 1/2, sau mài đánh bóng tâm thực đến mức cần thiết KẾT QUÁ VÀ THẢO LUẬN 3.1 Đặc tính bên học hình dạng mối hàn: Kết thử phá hủy mẫu nhận theo quy hoạch thực nghiệm trực giao N27 tính tốn độ bền kéo (Ox;) va cac hàm mục tiêu cần tìm 215 HOI NGHI KHOA HOC VA CONG NGHE TOAN QUOC VỀ CƠ KHÍ LÀN THỨ V - VCME 2018 khác mối hàn điện xi - áp lực cho bảng Từ có thê phân tích đánh giá ảnh hưởng, đồng thời cặp đôi ba thông số công nghệ lựa chọn khảo sát đến độ bền kéo hàn điện xỉ - áp lực theo tổ hợp ox = f(T», In) với mức Ph= 2,5; 4,5; 6,5 MPa Đề có góc nhìn tông quát quy luật ảnh hưởng thông sô công nghệ hàn điện xỉ - ap lực xét theo quy hoạch thực nghiệm trực giao kiểu N27 đến hàm mục tiêu đầu cần tìm nói sử dụng phần mềm xử lý số liệu thống kê toán học thực nghiệm STATISTICA đưa đồ thị khơng gian chiều (hình + 5) Qua có thê thấy rõ mức độ ảnh hưởng đồng thời hai thơng sơ gồm cường độ dòng điện hàn (In) va thoi gian han (Th) mức cô định thống số áp lực hản (pạ).Trong trường hợp khác, nêu cố định thông sô cơng nghệ thời gian hàn (Tạ) cường độ dịng điện hàn (1) đồ thị 3D biểu diễn ảnh hưởng cặp đơi hai thơng số cịn lại tương tự xét trường hợp cố định pạ Bảng Kết đo, tính tốn độ bền kéo kích thước hình học mối hàn điện xỉ - áp lực mầu quy hoạch thực nghiệm N27 Chế độ hàn điện xỉ | Độ bên kéo | Đường kính | Độ nở phình | Độ nổ phình | Ảnh thô Số TN| Mã số QHTN áp lực: Iụ; Tụ; Dụ mối hàn, trung bình | hướng kính, | øx MPa | mối hàn, dụ, | Ady mm 000 300A; 25s;2,5MPa 298,50 31,2500 3,1250 010 300A; 30s; 2,5MPa 361,16 34,7500 020 300A; 35s; 2,5MPa 345,83 33,0833 100 450A; 25s; 2,5MPa 380,66 33,7500 110 450A; 30s; 2,5MPa 453,33 37,0833 120 450A; 35s; 2,5MPa 433,16 200 600A; 25s; 2,5MPa 457,16 mm dọc trục, đại H,ymm | mối hàn điển hình 3,9000 - 4,8750 7,1666 - 4,4041 5,8333 - 4,3750 6,3333 Hinh 6, a 6,0416 10,1000 - 35,2500 5,1250 7,8666 - 35,5833 5,2916 8,1666 - 210 600A; 30s; 2,5MPa 527,16 39,0833 7,0416 11,5000 Hinh 6, b 220 600A; 35s; 2,5MPa 513,66 38,2500 6,6250 9,4333 Hinh 6, c 10 001 300A; 25s; 4,5MPa 491,83 34,1666 4,5833 5,8333 - 11 011 300A; 30s; 4,5MPa 530,33 38,7500 6,8750 10,1666 - 12 021 300A; 35s; 4,5MPa 525,50 37,1666 6,0833 7,8666 - 13 101 450A; 25s; 4,5MPa 554,16 37,6666 6,3333 8, 1666 - 14 111 450A; 30s; 4,5MPa 580,50 42,3333 8,6666 12,3333 Hinh 6, d 15 121 450A; 35s; 4,5MPa 565,66 40,1666 7,9833 10,4333 - 16 201 600A; 25s; 4,5MPa 587,66 40,5000 7,7500 10,1666 - 17 211 600A; 30s; 4,5MPa 628,33 45,3333 10,1666 14,3333 Hình ó, e 18 221 600A; 35s; 4,5MPa 613,33 43,8333 9,4166 12,3333 Hinh 6, f 19 002 300A; 25s; 6,5MPa 585,16 35,6666 5,3333 5,3333 - 20 012 300A; 30s; 6,5MPa 623,33 40,5000 7,7500 9,2666 - 21 022 300A; 35s; 6,5MPa 612,66 39,1666 7,0833 7,1666 Hinh 6, g 22 102 450A; 25s; 6,5MPa 612,06 38,5000 6,7500 7,6666 - 23 112 450A; 30s; 6,5MPa 642,83 43,6666 9,3333 11,6666 Hinh 6, h 24 122 450A; 35s; 6,5MPa 632,16 42,2500 8,6250 9,7666 - 25 202 600A; 25s; 6,5MPa 635,83 41,3333 8,1666 9,8333 - 26 212 600A; 30s; 6,5MPa 672,33 46,5000 10,7500 13,3333 Hinh 6, k 27 222 600A; 35s; 6,5MPa 654,16 44,3333 9,6666 11,6333 - 216 HOI NGHI KHOA HOC VA CONG NGHE TOAN QUOC VỀ CƠ KHÍ LÀN THỨ V - VCME 2018 DO THỊ HA Y1 TẠI X3 = 45 Y1 = -6418100%0.0007"z~09 0278/-0.0002°x°x-0 (10272°/-0 0344224 DO THỊ HAM Y1 TAI X3 =0 ,ñ Y1 = „308 1318k0 188.111+1 B4ñ2!y L4 3383F.B*x*v.0 DA? 9y SRP Sy ty NI ¡1BIRRR kOe G Go À8 hàn Sơ š5§š885š$Š = GI TEE ENE 22 Fs 142 3/14 10 88112x 1105 5894°y 00020x7x +0 0031°x*y 6956"y"y Hình Độ bền kéo mối hàn điện xỉ áp lực yị = ox = f{h, Ti) chê độ pụ = 2,5 MPa (a); pạ = 4.5 MPa (b) pạ = 6,5 MPa (c) 3G THỊ HAM Y2 TẠI X4=8,,5 12 ~ 88 71116 tú ñ328*x:8 4ã*y.B 87T DO THI HAM Y2 TẠI X3=4 ñ .8"r^x-0 0G022x^y-0 1338199 Y2 < -R1 7870 tak —— al đ «| d0 wow] se sư a aE wk Y2 ~ -B8 7138: ñ1281x Lñ 45*y.8 B7TE”-8*x*s.0 00025x0y-0 13392y9y wt a | ẩ [3O THỊ HAM Y2 TẠI X3=fi ñï ñ1223*x+7 57781y.4 12P-6*x*xtñ ñ0G01^x9y.ñ 128819y9y „ * oe gotta : = + j In mm = 46 ae 24 Ei
Ngày đăng: 20/07/2023, 07:19
Xem thêm: