Nghiên cứu quá trình hàn MAG liên kết giáp mối khe hở hẹp

Nghiên cứu quá trình hàn MAG liên kết giáp mối khe hở hẹp.Nghiên cứu quá trình hàn MAG liên kết giáp mối khe hở hẹp.Nghiên cứu quá trình hàn MAG liên kết giáp mối khe hở hẹp.Nghiên cứu quá trình hàn MAG liên kết giáp mối khe hở hẹp.Nghiên cứu quá trình hàn MAG liên kết giáp mối khe hở hẹp.Nghiên cứu quá trình hàn MAG liên kết giáp mối khe hở hẹp.Nghiên cứu quá trình hàn MAG liên kết giáp mối khe hở hẹp.Nghiên cứu quá trình hàn MAG liên kết giáp mối khe hở hẹp.Nghiên cứu quá trình hàn MAG liên kết giáp mối khe hở hẹp.Nghiên cứu quá trình hàn MAG liên kết giáp mối khe hở hẹp.Nghiên cứu quá trình hàn MAG liên kết giáp mối khe hở hẹp.Nghiên cứu quá trình hàn MAG liên kết giáp mối khe hở hẹp.Nghiên cứu quá trình hàn MAG liên kết giáp mối khe hở hẹp.Nghiên cứu quá trình hàn MAG liên kết giáp mối khe hở hẹp.Nghiên cứu quá trình hàn MAG liên kết giáp mối khe hở hẹp.Nghiên cứu quá trình hàn MAG liên kết giáp mối khe hở hẹp.Nghiên cứu quá trình hàn MAG liên kết giáp mối khe hở hẹp.Nghiên cứu quá trình hàn MAG liên kết giáp mối khe hở hẹp.Nghiên cứu quá trình hàn MAG liên kết giáp mối khe hở hẹp.Nghiên cứu quá trình hàn MAG liên kết giáp mối khe hở hẹp.Nghiên cứu quá trình hàn MAG liên kết giáp mối khe hở hẹp.Nghiên cứu quá trình hàn MAG liên kết giáp mối khe hở hẹp.Nghiên cứu quá trình hàn MAG liên kết giáp mối khe hở hẹp.Nghiên cứu quá trình hàn MAG liên kết giáp mối khe hở hẹp.Nghiên cứu quá trình hàn MAG liên kết giáp mối khe hở hẹp.Nghiên cứu quá trình hàn MAG liên kết giáp mối khe hở hẹp.Nghiên cứu quá trình hàn MAG liên kết giáp mối khe hở hẹp.Nghiên cứu quá trình hàn MAG liên kết giáp mối khe hở hẹp.Nghiên cứu quá trình hàn MAG liên kết giáp mối khe hở hẹp.Nghiên cứu quá trình hàn MAG liên kết giáp mối khe hở hẹp.Nghiên cứu quá trình hàn MAG liên kết giáp mối khe hở hẹp.Nghiên cứu quá trình hàn MAG liên kết giáp mối khe hở hẹp.

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ CÔNG THƯƠNG VIỆN NGHIÊN CỨU CƠ KHÍ NGƠ TRỌNG BÍNH NGHIÊN CỨU Q TRÌNH HÀN MAG LIÊN KẾT GIÁP MỐI KHE HỞ HẸP LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT Hà Nội - 2023 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ CÔNG THƯƠNG VIỆN NGHIÊN CỨU CƠ KHÍ NGƠ TRỌNG BÍNH NGHIÊN CỨU Q TRÌNH HÀN MAG LIÊN KẾT GIÁP MỐI KHE HỞ HẸP NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ MÃ SỐ: 9520103 LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS TS Hoàng Tùng PGS TS Vũ Huy Lân Hà Nội – 2023 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tơi Các số liệu, kết trình bày Luận án trung thực chưa có tác giả khác ngồi nhóm nghiên cứu cơng bố Một số kết nghiên cứu công bố báo báo cáo khoa học đồng ý đồng tác giả cho phép đưa vào nội dung luận án./ Hà Nội, ngày … tháng … năm 2023 Nghiên cứu sinh Ngơ Trọng Bính i LỜI CẢM ƠN - Tác giả xin trân trọng cảm ơn PGS.TS Hoàng Tùng PGS.TS Vũ Huy Lân tận tình hướng dẫn, tạo điều kiện, động viên suốt trình học tập, nghiên cứu hoàn thành luận án - Tác giả trân trọng cảm ơn tập thể đồng nghiệp Trung tâm Đào tạo – Viện Nghiên cứu Cơ khí tạo điều kiện thuật lợi, giúp đỡ suốt thời gian tác giả học tập nghiên cứu - Cuối cùng, tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến cha mẹ gia đình ln động viên, chia sẻ khó khăn nguồn động lực to lớn giúp tác giả vượt qua khó khăn suốt q trình học tập, nghiên cứu hồn thành luận án Nghiên cứu sinh Ngơ Trọng Bính ii MỤC LỤC Trang MỤC LỤC DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ CÁI VIẾT TẮT DANH MỤC HÌNH VẼ DANH MỤC BẢNG BIỂU MỞ ĐẦU Chương TỔNG QUAN VÀ CƠ SỞ LÝ THUYẾT HÀN KHE i iv viii xviii HỞ HẸP 1.1 Khái niệm, phân loại, ưu điểm công nghệ hàn khe hở hẹp 1.1.1 Khái niệm hàn NGW 1.1.2 Phân loại hàn NGW 1.1.3 Ưu điểm NGW 1.2 Tổng quan nghiên cứu, phát triển, ứng dụng hàn khe hở hẹp nước 1.2.1 Tổng quan công nghệ hàn khe hở hẹp (NGW) 1.2.2 Tình hình nghiên cứu ứng dụng hàn khe hở hẹp nước ngồi 13 1.3 Tình hình nghiên cứu công nghệ hàn khe hở hẹp nước 25 1.4 Cơ sở lý thuyết hàn khe hở hẹp NG-GMAW 26 1.4.1 Một số vấn đề 26 1.4.2 Phương pháp đánh giá chất lượng mối hàn GMAW nước 34 1.5 Nội dung nghiên cứu hàn khe hở hẹp luận án Kết luận chương Chương VẬT LIỆU, THIẾT BỊ THÍ NGHIỆM VÀ PHƯƠNG 37 38 40 PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Vật liệu thí nghiệm 40 2.1.1 Lựa chọn kích thước phơi hàn khe hở hẹp NG-MAG 40 2.1.2 Lựa chọn kết cấu mẫu hàn NG-MAG 40 2.2 Thiết bị thí nghiệm 2.2.1 Thiết bị thí nghiệm Viện Nghiên cứu Cơ khí 42 42 iii 2.2.2 Thiết bị hàn tiên tiến LINCOLN Công ty CP TMDV Hai Tốt 45 2.2.3 Thiết bị kiểm tra đánh giá chất lượng mối hàn 47 2.3 Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm 47 2.3.1 Chuẩn bị vật liệu hàn thiết bị thí nghiệm 48 2.3.2 Kiểm tra khả đáp ứng điều kiện quy hoạch thực nghiệm 50 2.3.3 Hàn đính kết cấu mối hàn khe hở hẹp góc vát mép cho trước 50 (NG-MAG) 2.3.4 Gá kẹp phôi hàn NG-MAG 50 2.3.5 Tiến hành hàn NG-MAG theo chế độ thí nghiệm định hướng 51 công nghệ 2.3.6 Kiểm tra chất lượng mối hàn NG-MAG mẫu định hướng 51 công nghệ 2.3.7 Tiến hành thí nghiệm NG-MAG theo quy hoạch tồn phần N27 54 2.3.8 Kiểm tra chất lượng mối hàn NG-MAG theo quy hoạch toàn phần 54 N27 2.3.9 Xây dựng mơ hình tốn học độ bền kéo liên kết hàn NG-MAG 2.4 Phương pháp xây dựng mơ hình tốn độ bền kéo liên kết hàn NG- 54 55 MAG 2.4.1 Cơ sở để xây dựng mơ hình tốn học thực nghiệm 55 2.4.2 Áp dụng phương pháp quy hoạch thực nghiệm trực giao kiểu N27 56 cho nghiên cứu luận án Kết luận chương Chương KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM ĐỊNH HƯỚNG CƠNG 62 63 NGHỆ 3.1 Mơ tả thí nghiệm định hướng cơng nghệ bước 64 3.2 Thảo luận kết thí nghiệm bước (QHTN 1) 65 3.2.1 Hình thái bề mặt mối hàn 65 3.2.2 Độ cứng tế vi vật liệu mối hàn 67 3.2.3 Tổ chức tế vi vật liệu mối hàn 69 3.3 Thí nghiệm hiệu chỉnh công nghệ bước (QHTN 2) 3.3.1 Chuẩn bị mẫu thí nghiệm 73 73 iv 3.3.2 Thảo luận kết thí nghiệm bước (QHTN 1) 74 3.3.2.1 Quy ước vị trí khảo sát tính phân tích tổ chức tế vi mối hàn 74 3.3.2.2 Bàn luận đặc điểm tổ chức tế vi kim loại mối hàn NG-MAG 76 3.3.2.3 Bàn luận đặc tính thay đổi độ cứng tế vi mối hàn NG-MAG 82 3.4 Ảnh hưởng chế độ hàn đến độ bền kéo vật liệu liên kết hàn 89 NG-MAG 3.5 Khuyết tật điển hình mối hàn NG-MAG 3.5.1 Khuyết tật hàn không ngấu tạp chất 3.5.2 Khuyết tật dạng nứt theo biên giới kim loại mối hàn kim loại 3.6 Kết phân tích ANOVA ảnh hưởng chế độ hàn NG-MAG 95 95 96 97 thép CT.38 nhóm mẫu thí nghiệm định hướng cơng nghệ (QHTN 1) 3.7 Tổng hợp kết khoa học nghiên cứu định hướng công nghệ 105 bước Kết luận chương Chương XÂY DỰNG MƠ HÌNH TỐN HỌC ĐỘ BỀN KÉO 107 108 LIÊN KẾT HÀN MAG KHE HỞ HẸP 4.1 Kết thí nghiệm theo ma trận trực giao N27 108 4.2 Tính tốn xây dựng mơ hình tốn học hàm mục tiêu độ bền kéo mối hàn 114 NG-MAG Kết luận chương 119 KẾT LUẬN CHUNG VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN TIẾP THEO 120 CỦA LUẬN ÁN DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH CÔNG BỐ 122 TÀI LIỆU THAM KHẢO 123 PHỤ LỤC 130 v DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ CÁI VIẾT TẮT Ý nghĩa, đơn vị tính Ký hiệu NGW GMAW-NG SAW-NG - Hàn khe hở hẹp - Hàn hồ quang khe hở hẹp với khí bảo vệ - Hàn hồ quang tự động khe hở hẹp lớp thuốc hàn GTAW - Hàn hồ quang khí bảo vệ với điện cực vônphram FCAW - Hàn hồ quang với dây hàn lõi bột HAZ - Vùng ảnh hưởng nhiệt HAZp - Vùng ảnh hưởng nhiệt phía bên phải HAZt - Vùng ảnh hưởng nhiệt phía bên trái BGH - Biên giới vùng kim loại hàn với vùng HAZ BGHp - Biên giới vùng kim loại hàn với vùng HAZp phía bên phải BGHt - Biên giới vùng kim loại hàn với vùng HAZt phía bên trái KLCB - Kim loại KLCBp - Kim loại phía bên phải KLCBt - Kim loại phía bên trái QHTN - Quy hoạch thực nghiệm Ih - Cường độ dòng điện hàn, A vh - Tốc độ hàn, m/h (mm/ph) k - Độ bền kéo liên kết hàn (mối hàn), MPa HV0,02 - Độ cứng tế vi vật liệu mối hàn (đo thang tải trọng nhỏ) Uh - Điện áp hàn, V nn - Tốc độ quay đầu hàn, vg/ph Th - Thời gian hàn, s hmax bo d - Chiều cao lớn mối hàn, mm - Khe hở hàn ban đầu phần đáy mối hàn, mm - Đường kính dây hàn, mm vi σs - Giới hạn chảy vật liệu hàn, MPa  - Góc vát mép, O  - Chiều dày phôi thép hàn, mm G - Lưu lượng cấp khí bảo vệ, lit/phút Ftt - Hệ số Fisher tính tốn Fbg - Hệ số Fisher tra bảng vii DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Trang Hình 1.1 Ảnh cụm cấp dây hàn khí bảo vệ với nguồn hàn MIG/MAG dùng cho hàn khe hở hẹp [4] Hình 1.2 Hình 1.2 Ảnh minh họa đầu hàn khe hở hẹp [4] Hình 1.3 Nguyên lý trình hàn dây nóng TIG theo Katsuyosh đồng nghiệp trích dẫn [31] 14 Hình 1.4 Bộ nguồn / điều khiển model 415 sử dụng hệ thống với nguồn điện dây nóng chảy 501 mỏ hàn model để hàn rãnh (a); đầu hàn tiêu chuẩn với dây nóng thiết lập 14 mơ hình (b) [31] Hình 1.5 Loại khí hàn có ảnh hưởng đến hình dạng mối hàn: Hình dạng mối hàn thực với 100% He 75% Ar + 25% He (a); Hình dạng tiết diện ngang mối hàn với hỗn hợp 3/4 He + 1/4 Ar có bổ sung 1% 5% H2 theo khuyến cáo cho phép hãng Arc Applications, Inc (b) [31] Hình 1.6 Ảnh hưởng khí bảo vệ hình dạng bề mặt lớp hàn hợp kim niken Babcock & Wilcox [31] Hình 1.7 Hình ảnh thơ đại mối hàn kỹ thuật lớp lượt hàn vị trí 5G thực với đầu hàn khe hẹp [31] Hình 1.8 Ảnh nguồn hàn dây nóng chảy (a) điều khiển model 415 trình hàn GTAW (b) [33] Hình 1.9 Ảnh cụm đầu hàn khe hẹp cho khe hở 12 inch (a); NGT 12 15 15 15 15 16 inch mơ hình mơ khe hở hẹp (b) [31] Hình 1.10 Ảnh ứng dụng giám sát trực tuyến hàn khe hẹp hiển thị 17 AMI model 415 DV (a); Cận cảnh hình ảnh từ camera vùng đầu cuối vũng hàn (b) [31] Hình 1.11 Hàn điện cực nóng chảy tự động GTAW với đầu dò giám sát 17 trình hàn khe hở hẹp [31] Hình 1.11 Hàn điện cực nóng chảy tự động GTAW với đầu dị giám sát trình hàn khe hở hẹp [31] Hình 1.12 Hàn điện cực nóng chảy GTAW ứng dụng cho sản phẩm lò hạt nhân nặng Babcock Wilcox [32] 17 viii