Nghiên cứu thiết kế và mô phỏng hoạt động máy hàn ma sát xoay

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH CƠNG TRÌNH NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CỦA SINH VIÊN NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ VÀ MÔ PHỎNG HOẠT ĐỘNG MÁY HÀN MA SÁT XOAY MÃ SỐ: SV2022-198 CHỦ NHIỆM ĐỀ TÀI: ĐẶNG MINH QUANG SKC 0 Tp Hồ Chí Minh, tháng 11/2022 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TPHCM BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CỦA SINH VIÊN NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ VÀ MÔ PHỎNG HOẠT ĐỘNG MÁY HÀN MA SÁT XOAY SV2022 - 198 Thuộc nhóm ngành khoa học: KỸ THUẬT SV thực hiện: Đặng Minh Quang Dân tộc: Kinh Lớp, khoa: 18143137 Ngành học: Công nghệ Chế tạo máy Nam, Nữ: Nam Năm thứ: 04 Người hướng dẫn: PGS.TS Đặng Thiện Ngơn TP Hồ Chí Minh, 11/2022 /Số năm đào tạo: 04 MỤC LỤC Trang MỤC LỤC i DANH MỤC BẢNG BIỂU iv DANH MỤC SƠ ĐỒ, HÌNH VẼ v THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI vii CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU 1.1 Tính cấp thiết đề tài 1.2 Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài .1 1.3 Mục tiêu nghiên cứu đề tài 1.4 Đối tượng phạm vi nghiên cứu 1.4.1 Đối tượng nghiên cứu .2 1.4.2 Phạm vi nghiên cứu 1.5 Phương pháp nghiên cứu .2 1.5.1 Cơ sở phương pháp luận 1.5.2 Các phương pháp nghiên cứu cụ thể 1.6 Kết cấu đề tài nghiên cứu CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI 2.1 Tổng quan hàn ma sát .4 2.1.1 Tìm hiểu lý thuyết hàn ma sát 2.1.2 Phân loại hàn ma sát .4 2.2 Tìm hiểu máy hàn ma sát xoay ứng dụng .4 2.2.1 Tìm hiểu máy hàn ma sát xoay nước 2.2.2 Ứng dụng .6 2.3 Ưu, nhược điểm máy hàn ma sát xoay 2.4 Các nghiên cứu nước máy hàn ma sát xoay 2.4.1 Các nghiên cứu nước .7 2.4.2 Các nghiên cứu giới CHƯƠNG 3: CƠ SỞ LÝ THUYẾT .10 3.1 Lịch sử hàn ma sát xoay .10 3.2 Tìm hiểu vật liệu thép C45 11 3.3 Các thông số công nghệ cho máy hàn ma sát xoay .12 3.3.1 Thời gian ma sát 13 3.3.2 Tốc độ quay lượng giảm dài chi chi tiết 14 3.3.3 Lực ma sát lực hàn 15 i 3.4 Nguyên lý máy hàn ma sát xoay 16 3.4.1 Nguyên lý sinh nhiệt hàn ma sát xoay 17 3.5 Quy trình hàn ma sát xoay 18 3.6 Hệ thống truyền động xy lanh thủy lực 18 CHƯƠNG 4: PHƯƠNG HƯỚNG GIẢI PHÁP 20 4.1 Yêu cầu thiết kế 20 4.2 Phân tích đánh giá tồn nguyên lý/máy hàn ma sát xoay có .20 4.3 Phương án thiết kế .20 4.3.1 Phương án 1: Hàn ma sát sát xoay thân máy tiện 21 4.3.2 Phương án 2: Hàn ma sát xoay máy CNC chuyên dùng 21 4.3.3 Phương án 3: Hàn ma sát xoay khung đỡ máy có sẵn 22 4.3 Các phận máy hàn ma sát xoay 23 CHƯƠNG 5: THIẾT KẾ MÁY HÀN MA SÁT XOAY 24 5.1 Thông số thiết kế máy 24 5.2 Xác định nguyên lý 24 5.3 Đề xuất kết cấu 24 5.3.1 Thân máy .24 5.3.2 Phương án thiết kế phận kẹp chặt chi tiết 26 5.3.3 Phương án thiết kế lắp cụm động 27 5.3.4 Phương án chọn động 28 5.3.5 Thiết kế cụm giữ mâm cặp cố định 30 5.3.6 Thiết kế cụm đẩy xy lanh thủy lực 32 5.3.7 Thiết kế mạch điều khiển thủy lực 33 5.3.8 Thiết kế mạch điện điều khiển máy hàn ma sát xoay 35 5.4 Tính tốn kết cấu 37 5.4.1 Tính tốn cơng suất máy .37 6.1.2 Tính tốn truyền đai 38 6.1.3 Tính moment xoắn .39 6.1.4 Tính tốn lực kẹp cần thiết 39 6.1.5 Tính xy lanh thủy lực 39 6.1.6 Tính tốn hệ thống thủy lực 40 CHƯƠNG 6: MÔ PHỎNG ĐÁNH GIÁ CÁC THÔNG SỐ 42 6.1 Các thông số hàn ma sát xoay .42 6.1.1 Các thông số 42 6.1.2 Các thông số ảnh hưởng .43 ii 6.2 Mơ hình 2D 43 6.3 Điều kiên biên .44 6.4 Kỹ thuật lưới thích nghi ALE 45 6.5 Kết 45 CHƯƠNG 7: CHẾ TẠO VÀ VẬN HÀNH THỬ NGHIỆM .48 7.1 Thân máy hộp trục 48 7.2 Chế tạo cụm giữ xy lanh cố định 48 7.3 Chế tạo hệ thống ray trượt dẫn hướng 49 7.4 Chế tạo cụm lắp xy lanh thủy lực 49 7.5 Chế tạo cụm truyền động trục 50 7.6 Thử nghiệm – đánh giá .51 7.6.1 Thử nghiệm không tải 51 7.6.2 Thử nghiệm có tải 52 7.6.2.1 Chuẩn bị mẫu thử 52 7.6.2.2 Tiến hành thử nghiệm 52 7.6.2.3 Sản phẩm thử nghiệm 54 7.6.2.4 Đánh giá sản phẩm 54 KẾT LUẬN – ĐỀ NGHỊ 56 TÀI LIỆU THAM KHẢO 57 iii DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 2.1: Thông số kỹ thuật máy hàn ma sát xoay CNC12DF Bảng 2.2: Thông số kỹ thuật máy hàn ma sát xoay FF-45 II NS-C2-BSL .5 Bảng 2.3: Thông số kỹ thuật máy hàn ma sát xoay WC40 Bảng 3.1 Bảng đánh giá thông số hàn ma sát xoay 13 Bảng 3.2: Quy trình hàn ma sát xoay 18 Bảng 4.1: Bảng đánh giá phương án kết cấu 22 Bảng 5.1: Thông số thân máy tiện 25 Bảng 5.2: Bảng so sách phương án động 29 Bảng 5.3: Bảng so sách dạng truyền động 34 Bảng 6.1: Mô hình vật liệu thép C45 .42 Bảng 6.2: Hệ số dẫn nhiệt theo nhiệt độ 42 Bảng 6.3: Nhiệt dung riêng theo nhiệt độ 42 Bảng 7.1: Đánh giá chạy thử nghiệm không tải 55 Bảng 7.2: Đánh giá sản phẩm thử nghiệm .55 iv DANH MỤC SƠ ĐỒ, HÌNH VẼ Hình 1.1: Hàn hai chi tiết dạng trục Hình 1.2: Chi tiết hàn ma sát xoay Hình 2.1: Máy hàn ma sát xoay CNC12DF Hình 2.2: Máy hàn ma sát xoay FF-45 II NS-C2-BSL .5 Hình 2.3: Máy hàn ma sát xoay WC40 .6 Hình 2.4: Một chi tiết hàn ma sát xoay gia công khí Hình 2.5: Các chi tiết ứng dụng hàn ma sát xoay ứng dụng ngành tơ .7 Hình 3.1 Các thơng số trình hàn ma sát xoay 11 Hình 3.2 Sơ đồ nguyên lý máy hàn ma sát xoay .16 Hình 3.3: Các vật liệu có khả hàn ma sát xoay 17 Hình 4.1: Hàn ma sát xoay thân máy tiện 21 Hình 4.2: Hàn ma sát xoay máy CNC chuyên dùng 22 Hình 5.1: Sơ đồ nguyên lý hàn ma sát xoay .24 Hình 5.2: Thiết kế thân máy phần mềm Soildwords 25 Hình 5.3: Mâm cặp chấu tự định tâm .26 Hình 5.4: Mâm cặp thủy lực .27 Hình 5.5: Kết cấu mâm cặp thủy lực 27 Hình 5.6: Thiết kế lắp cụm động 28 Hình 5.7: Động khơng đồng pha 29 Hình 5.8: Thiết kế cụm giữ mâm cặp cố định 30 Hình 5.9: Các chi tiết cụm giữ mâm cặp cố định .31 Hình 5.10: Cụm mâm cặp cố định dẫn hướng ray trượt 31 Hình 5.11: Thanh ray trượt .32 Hình 5.12: Thiết kế cụm xy lanh thủy lực 32 Hình 5.13: Mạch điều khiển thủy lực 33 Hình 5.14: Sơ đồ mạch điện máy hàn ma sát xoay 35 Hình 5.15: Bộ thắng từ motor 36 Hình 5.16: Biến tần 37 Hình 5.17 Catalog xylanh thủy lực 40 Hình 6.1: Mơ hình chia lưới 44 Hình 6.2: Nhiệt độ vùng hàn 45 v Hình 6.3: Ứng suất mối hàn 45 Hình 6.4: Sự thay đổi nhiệt độ vị trí khác 46 Hình 6.5: Ảnh hưởng thời gian ma sát đến nhiệt độ 46 Hình 6.6: Sự rút ngắn chiều dài chi tiết hàn 47 Hình 6.7: Số vịng quay ảnh hưởng đến tốc độ tăng nhiệt 47 Hình 7.1: Các chi tiết cụm giữ mâm cặp cố định .48 Hình 7.2: Các chi tiết hệ thống ray trượt 49 Hình 7.3: Cụm đế bắt xy lanh thủy lực 49 Hình 7.4: Xy lanh thủy lực 50 Hình 7.5: Truyền động đai máy hàn ma sát xoay .50 Hình 7.6: Máy hàn ma sát xoay hoàn chỉnh 51 Hình 7.7: Chi tiết chuẩn bị hàn 52 Hình 7.8: Gá chi tiết lên mâm cặp 52 Hình 7.9: Hai chi tiết gá đặt đồng tâm trước hàn 53 Hình 7.10: Quá trình hàn ma sát xoay 53 Hình 7.11: Sản phẩm sau hàn ma sát xoay …… 54 vi CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU 1.1 Tính cấp thiết đề tài - Máy hàn ma sát xoay thường sử dụng để hàn nối hai chi tiết tròn xoay (hoặc chi tiết tròn xoay chi tiết khơng trịn xoay) với khác loại vật liệu Điều cho phép nâng cao khả hàn (hàn hai vật liệu khác nhau), chất lượng mối hàn, tiết kiệm vật liệu quý giúp giảm giá thành sản phẩm Do vậy, đề tài nghiên cứu máy hàn ma sát xoay để phục vụ cho việc chế tạo, sản xuất ngành dụng cụ cắt (mũi khoan, doa, phay,…), công nghiệp ô tô (trục láp các-đăng),… quan tâm nghiên cứu phát triển - Các máy hàn ma sát xoay có giá thành cao thường máy hàn ma sát xoay chuyên dùng Việc nghiên cứu thiết kế, chế tạo mô hoạt động máy hàn ma sát xoay phục vụ cho việc nghiên cứu, dạy học nước ta với chi phí thấp, phù hợp với nhu cầu sản xuất, nghiên cứu, dạy học có tính cấp thiết ý nghĩa 1.2 Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài - Với nhu cầu xã hội ngày này, việc nghiên cứu chế tạo sản phẩm để nâng cao chất lượng sản phẩm, giảm bớt nhân công giá thành sản phẩm Máy nhỏ gọn, giá thành phù hợp vừa hàn vừa tiện; chế tạo cụm chi tiết sau hàn xong tháo máy tiện thơng thường Vì đề tài nghiên cứu thiết kế mô hoạt động máy hàn ma sát xoay có ý nghĩa khoa học lớn Khi đề tài ứng dụng có ý nghĩa thực tiễn sau: + Hàn nhiều vật liệu khác nhau, với nhiều kích thước khác nhau; + Kết cấu mối hàn tốt; + Tiết kiệm thời gian, suất hàn cao; + Khơng phát khói, tia lửa độc hại phương pháp hàn truyền thống; + Không địi hỏi cơng nhân có tay nghề cao; + Tính tự động hóa cao, phát triễn cấu cấp phôi tự động cánh tay robot, áp dụng vào dây chuyền sản xuất 1.3 Mục tiêu nghiên cứu đề tài - Đề tài nghiên cứu thiết kế, chế tạo máy hàn ma sát xoay khung thân máy tiện phục vụ nghiên cứu, dạy học Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM 1.4 Đối tượng phạm vi nghiên cứu - Đối tượng nghiên cứu đề tài máy hàn ma sát xoay ngồi nước, sở đề xuất máy hàn ma sát xoay phù hợp với điều kiện công nghệ Việt Nam (khu vực Thành phố Hồ Chí Minh) 1.4.1 Đối tượng nghiên cứu - Máy hàn ma sát xoay 1.4.2 Phạm vi nghiên cứu - Đề tài máy hàn ma sát xoay nhóm chủ yếu phụ vục thí nghiệm cho việc dạy học nên cho phép hàn chi tiết thép trụ C45 có đường kính nhỏ 20mm chiều dài L = 105mm 1.5 Phương pháp nghiên cứu 1.5.1 Cơ sở phương pháp luận - Dựa vào tình hình thực tế phịng thí nghiệm, trường học; với giá thành hợp lý thay phương pháp hàn truyền thống - Dựa vào nhu cầu doanh nghiệp cần áp dụng tính tự động hóa vào dây chuyền sản xuất, nên máy hàn ma sát xoay áp dụng 1.5.2 Các phương pháp nghiên cứu cụ thể - Để hoàn thành đề tài tốt nghiệp, sử dụng phương pháp nghiên cứu sau: nghiên cứu lý thuyết, mơ hình hóa, mơ thử nghiệm: + Phương pháp nghiên cứu lý thuyết: Đối với phương pháp tìm kiếm nguồn tài liệu thơng qua giáo viên hướng dẫn, kết hợp thông tin internet, báo tạp chí cơng trình nghiên cứu ngồi nước + Phương pháp mơ hình hóa: phương pháp đề tài Từ chi tiết có sẵn, lên ý tưởng cụm chi tiết để thiết kế mơ hình máy máy phần mềm Từ mơ hình giúp chúng tơi hình dung rõ chi tiết từ vạch phương án gia công cách tối ưu + Phương pháp mô phỏng: sử dụng phần mềm, cài đặt thơng số tính tốn nghiên cứu Phần mềm chạy mô cho kết để chúng tơi đánh giá thơng số có đáng tin cậy tiến hành gia công chế tạo, thử nghiệm + Phương pháp thử nghiệm: phương pháp cuối trình làm đồ án tốt nghiệp, từ giúp chúng tơi kiểm chứng đánh giá lại với kết lại tính tốn Đánh giá chất lượng mối hàn hiệu suất làm việc máy 1.6 Kết cấu đề tài nghiên cứu Ngoài phần mở đầu phần theo quy định đề tài cịn có phần sau: 6.4 Kỹ thuật lưới thích nghi ALE - Kỹ thuật lưới thích nghi ALE Abaqus/Standard hỡ trợ thường sử dụng tốn có độ biến dạng nhiệt lớn Kỹ thuật dùng với mục đích trì trạng thái lưới để không bị phá hủy biến dạng lớn trình tính tốn Sau số bước tính tốn định, phần tử chia lưới lại để thích nghi với thơng số mơ hình để khơng bị phá hủy Quá trình lặp lại liên tục suốt q trình tính tốn mơ kết thúc 6.5 Kết - Sử dụng phần mềm ABAQUS để mơ q trình hàn ma sát quay Kết mơ cho thấy tính đối xứng phân bố nhiệt ứng suất chi tiết hàn Kết mô cho thấy, chiều dài chi tiết hàn thay đổi tỷ lệ thuận với áp suất Áp suất ép lớn chiều dài thay đổi nhiều có nghĩa phần vật liệu nhơ so với kích thước ban đầu cao Các kết trình hàn ma sát quay trình bày sau: Hình 6.2: Nhiệt độ vùng hàn [7] Hình 6.3: Ứng suất mối hàn [7] - Mơ số xem công cụ phù hợp để phân tích phân bố ứng suất q trình hàn mà sát vốn khó thực thực nghiệm Mục đích 45 phân tích ứng suất xác định thơng số q trình cho giảm tối đa xuất ứng suất Hình 6.4: Sự thay đổi nhiệt độ vị trí khác [7] Hình 6.5: Ảnh hưởng thời gian ma sát đến nhiệt độ [7] - (Hình 6.3) trình bày kết mô phân bố ứng suất theo chiều dài chi tiết Các vị trí xa mặt tiếp xúc chi tiết, thay đổi nhiệt độ khơng đủ cao bỏ qua, ứng suất xuất gần với ứng suất trạng thái nhiệt độ phòng vật liệu Các vị trị nằm gần mặt tiếp xúc, nhiệt độ tăng cao q trình hàn nên mơ-đun đàn hồi vật liệu giảm Điều làm cho ứng suất giảm Tuy nhiên, vị trí xa mặt tiếp xúc biến dạng đàn hồi tác động nhiệt bị cản trở vùng vật liệu nguội xung quanh có nhiệt độ thấp làm cho ứng suất tăng cao - Điều giải thích nhiệt tỷ lệ thuận theo khoảng so với đường tâm chi tiết Do vậy, nhiệt độ tăng cao vị trí xa đường tâm 46 Hình 6.6: Sự rút ngắn chiều dài chi tiết hàn [7] Hình 6.7: Ảnh hưởng số vịng quay đến tốc độ tăng nhiệt [7] - Nguồn nhiệt ảnh hưởng đến thời gian để đạt đến nhiệt độ hàn trình hàn ma sát Nhiệt lượng sinh trình hàn ma sát quay trình ma sát chi tiết hàn Nó phụ thuộc vào vận tốc quay áp suất ép giai đoạn gia nhiệt 47 CHƯƠNG 7: GIA CÔNG LẮP RÁP VÀ THỬ NGHIỆM 7.1 Thân máy hộp trục - Sử dụng thân máy tiện Fischer hộp tốc độ có sẵn máy, tiện lại mặt bích trung gian để lắp mâm cặp cần sử dụng cho máy hàn ma sát xoay 7.2 Chế tạo cụm giữ xy lanh cố định - Vật liệu: + Thép C45/S50C + Bu lông lục giác M12 x 35mm + Chốt định vị Ф6 x 25mm - Phương pháp chế tạo: + Gia công chi tiết theo vẽ chi tiết + Căn chỉnh cho mâm cặp cố định đồng tâm với trục (mâm xoay), sau dùng bu lơng để siết lại với Hình 7.1: Các chi tiết cụm giữ mâm cặp cố định 48 7.3 Chế tạo hệ thống ray trượt dẫn hướng Hình 7.2: Các chi tiết hệ thống ray trượt 7.4 Chế tạo cụm lắp xy lanh thủy lực - Vật liệu: + Thép C45/S50C + Bu lông lục giác M14 x 35mm + Bu lông đầu côn M6 x 15mm - Phương pháp chế tạo: + Gia công chi tiết theo vẽ chi tiết + Hàn vng góc để nối chi tiết lại với Hình 7.3: Cụm đế bắt xy lanh thủy lực 49 Hình 7.4: Xy lanh thủy lực 7.5 Chế tạo cụm truyền động trục - Vật liệu: + Thép C45/S50C + Gang + Dây đai loại B81 + Then: 8 50, 14 80; - Phương pháp chế tạo: + Gia công chi tiết theo yêu cầu vẽ + Sử dụng then để lắp với pully, dùng bu lông đầu lục giác để kết nối chi tiết lại với Hình 7.5: Truyền động đai máy hàn ma sát xoay 50 Hình 7.6: Máy hàn ma sát xoay hoàn chỉnh 7.6 Thử nghiệm – đánh giá 7.6.1 Thử nghiệm không tải - Việc thử nghiệm giúp đánh giá hoạt động máy có với thông số thiết máy ban đầu hay khơng Từ có đánh giá để tiến hành chạy thử nghiệm có tải - Các cơng việc cần thử nghiệm: + Kiểm tra tốc độ quay máy + Kiểm tra áp suất bơm thủy lực + Kiểm tra hành trình xy lanh + Đường kính chi tiết kẹp Bảng 7.1: Bảng đánh giá chạy thử nghiệm khơng tải TT Tiêu chí đánh giá Phương pháp đánh giá Kết Gá chi tiết D = 20mm Thước kẹp Đạt Lực đẩy xy lanh Đồng hồ đo áp suất Đạt Hành trình xy lanh Thước Đạt Tốc độ quay máy Màn hình biến tần Đạt Mắt thường Đạt Máy hoạt động êm, ổn định, khơng có tiếng động bất thường 51 7.6.2 Thử nghiệm có tải 7.6.2.1 Chuẩn bị mẫu - Vật liệu thép C45, đường kính nhỏ 20mm - Các mẫu cắt chiều dài làm bề mặt để loại bỏ dầu, mở…và đảm bảo bề mặt phải phẳng, nhẵn, khơng có bavia giúp cho hai bề mặt tiếp xúc đều, ma sát tốt, thời gian nung nóng nhanh Hình 7.7: Chi tiết chuẩn bị hàn 7.6.2.2 Tiến hành thử nghiệm - Trước vận hành, cần kiểm tra lại tất hệ thống máy, tính ổn định máy, cấp nguồn điện, dầu thủy lực, xy lanh, phôi, … - Khi thiết bị đảm bảo điều kiện hoạt động, ta tiến hành gá mẫu thử lên mâm cặp quay mâm cặp không quay, đảm bảo lực xiếc cho chi tiết không bị dịch chuyển trình hàn Hình 7.8: Gá chi tiết lên mâm cặp 52 Hình 7.9: Gá đặt chi tiết đồng tâm trước hàn - Bật CB khởi động máy, cho máy chạy để đạt tốc độ theo yêu cầu 1500v/ph Ấn nút điều khiển để điều chỉnh áp lực đẩy xy lanh cho xy lanh tiến vào để hai chi tiết chạm vào Khi bề mặt hai chi tiết tiếp xúc bắt đầu ma sát với thời gian (t), bề mặt hai chi tiết biến dạng dẻo nhiệt sinh từ bề mặt ma sát, nhiệt làm cho bề mặt ma sát có tượng chảy tràn, ta cho động trục dừng lại tiến hành ép với áp lực F2 làm nguội tự nhiên Lúc chi tiết hàn xong Hình 7.10: Quá trình hàn ma sát xoay 53 7.6.2.3 Sản phẩm thử nghiệm Hình 7.11: Các sản phẩm sau hàn ma sát xoay 7.6.2.4 Đánh giá sản phẩm - Có nhiều phương pháp để đánh giá sản phẩm sau hàn, nhóm nghiên cứu chọn phương pháp sau để đánh giá mẫu hàn là: đánh giá mắt thường, sử dụng máy kéo nén Tuy nhiên giới hạn nghiên cứu đề tài, nên nhóm dùng phương pháp đánh giá mắt thường - Sau tiến hành thử nghiệm với mẫu hàn Nhóm có đánh sau: * Mẫu số 1,2 chưa kết dính lượng ba via mối hàn chưa nhiều, chi tiết bị lệch tâm lớn (1mm) Nguyên nhân: + Áp lực ma sát thấp nguyên nhân dẫn đến tượng nhiệt bề mặt ma sát sinh thấp chưa đạt đến tượng chảy dẻo hoàn toàn chưa đủ để vật liệu khuếch tán vào Kết ba via không chảy tràn chảy tràn khơng đều, bavia có tượng bị nứt… + Lực hàn lớn nguyên nhân dẫn đến tượng mối hàn bị lệch tâm Nếu nhiệt nung thấp, vật liệu chưa chảy dẻo hoàn toàn lực ép lớn đột ngột làm cho mối hàn có xu hướng bị trượt, bị đẩy cong + Tốc độ quay thấp nguyên nhân dẫn đến mối hàn chưa ngấu, áp lực rèn thấp dẫn đến thời gian ma sát tăng lên nhiệt sinh bề mặt ma sát có xu hướng giảm 54 xuống, làm cho nhiệt bề mặt ma sát chuyển từ màu sáng trắng sang màu hồng, lực rèn đảm bảo làm cho mẫu thử bị dịch chuyển khỏi vị trí kẹp chặt (mẫu bị trượt áp lực rèn tác dụng) Sản phẩm có tượng kích thước bavia nhỏ bavia khơng trịn đều, có chỗ lớn chỗ nhỏ, dầy, mỏng khác nhau, sản phẩm khuếch tán tâm ngồi biên chưa thật kết dính kết dính chưa + Run động trình hàn: Mức độ rung động trình hàn ảnh hưởng đến chất lượng mối hàn Nếu q trình hàn có tượng rung động làm cho hai chi tiết bị trượt dẫn đến tâm dễ bị lệch, thời gian gia nhiệt lâu làm cho bề mặt hàn bị biến cứng Mối hàn bị lệch tâm làm cho bề mặt kết dính dễ bị phá hủy liên kết Cách khắc phục: Lựa chọn, điều chỉnh thông số hàn phù hợp + Mẫu số 3,4,5: Mốt hàn tốt, bị nứt, độ lệch tâm nằm giới hạn cho phép Bảng 7.2: Đánh giá sản phẩm thử nghiệm Mẫu thử nghiệm Đạt Không đạt x x x x x - Với kết thử nghiệm mẫu cho thấy chất lượng mối hàn thực nghiệm từ thiết bị hàn ma sát xoay đạt yêu cầu đề Các thông số thiết bị hàn đảm bảo theo yêu cầu thiết kế Từ nhóm rút thơng số q trình hàn ma sát xoay hàn chi tiết vật liệu thép C45 Bảng 7.3: Các thông số q trình hàn ma sát xoay Thơng số Giá trị Tốc độ quay (v/p) 1500 Lực ma sát (MPa) 40 Lực hàn (MPa) 100 Thời gian ma sát (s) Tổng thời gian hàn (s) 45 Thời gian dừng máy (s) 0,3 Đường kính chi tiết hàn D (mm) 20 55 KẾT LUẬN – KIẾN NGHỊ Kết luận - Một mơ hình máy hàn ma sát xoay thân máy tiện nhóm đề xuất chế tạo thử nghiệm thành công, phù hợp với yêu cầu thiết kế máy ban đầu Các cụm chi tiết, kết cấu nhóm nghiên cứu chọn lựa cách tối ưu - Các thông số lực ma sát, lực hàn, thời gian ma sát, tốc độ quay, … rút nhờ trình thử nghiệm với chi tiết có vật liệu thép C45 - Ngồi tính tốn kết cấu, mơ thơng số quan tâm, giúp đánh giá nhằm đưa phương án số liệu phù hợp - Máy hàn ma sát xoay đưa vào học tập, thí nghiệm “Nhóm nghiên cứu trọng điểm khí mơi trường” Kiến nghị - Máy hàn ma sát xoay chạy thử nghiệm đạt yêu cầu đề ra, nhiên máy số tồn tại, hạn chế Nhóm nghiên cứu đưa kiến nghị sau: - Thiết kế, chế tạo cụm dao tiện để xử lý mối hàn sau hàn, giúp cho hàn ma sát xoay tiết kiệm thời gian, hiệu kinh tế - Sử dụng thiết bị đo nhiệt như: tia lazer, xử lý ảnh, … để giám sát nhiệt độ mối hàn, từ giúp đánh giá xác nhiệt độ mối hàn - Máy hàn ma sát xoay hướng đến tự động hóa cấu kẹp phơi, tháo phôi (sử dụng mâm cặp thủy lực) giúp đảm bảo lực kẹp thông số trình hàn Sử dụng cánh tay robot việc cấp phôi động hướng đến việc gia công hàn ma sát xoay hoàn toàn tự động - Ngoài ra, máy phát triễn cấu kẹp để hàn chi tiết có đường kính lớn 56 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt [1] Trịnh Chất – Lê Văn Uyển, Tính tốn thiết kế hệ dẫn động khí, NXB Giáo dục Việt Nam 2010 [2] Bùi Hải Triều, Nguyễn Ngọc Quế, Đỗ Hữu Quyết, Nguyễn Văn Hựu, Truyền động thủy lực khí nén, NXB KHKT, Hà Nội, 2006 [3] Hồ Viết Bình, Nguyễn Ngọc Đào, Cơng nghệ chế tạo máy, ĐHSPKT TPHCM, 2008 [4] Đặng Thiện Ngôn, Tào Anh Tuấn, Nghiên cứu ảnh hưởng thông số hàn đến độ bền kép mối hàn ma sát xoay hai vật liệu thép không gỉ AISI 304 thép cacbon thấp AISI 1020 phương pháp Taguchi, Tạp chí Khoa học Giáo dục Kĩ thuật, số 50, ĐHSPKT TPHCM, 2018 [5] Vũ Ngọc Thương, Nguyễn Văn Thành, Phạm Văn Chí, Nghiên cứu ảnh hưởng lực ép thời gian ép đến độ bền kéo mối hàn hàn ma sát xoay, Hội nghị Khoa học Công nghệ tồn quốc khí, 2018 [6] Nguyễn Đồn Xn Trường, Đặng Thiện Ngôn (HD), Nghiên cứu thiết kế, chế tạo thiết bị hàn ma sát xoay, Đồ án tốt nghiệp, ĐHSPKT TPHCM, 2015 [7] Hồ Thị Mỹ Nữ, Nguyễn Hữu Lộc (HD), Nghiên cứu đặc tính mối hàn ma sát quay hợp kim Titan thông số công nghệ, Luận án tiến sĩ, ĐH BÁCH KHOA – ĐHQG TPHCM, 2021 [8] Nguyễn Ngọc Cẩn, Thiết kế máy cắt kim loại, NXB Đại học Quốc gia TPHCM, 2000 Tiếng Anh [9] Amit Handa, Vikas Chawla, Michanical Characterization od Friction Welded AISI 304 Steels, International Journal of Engineering Sciences & Research Technology, Handa, October, 2013 [10] Ihsan Kirik, Niyazi Ozdemir, Effect of Process Parameter On the Microtructure and Mechanical Properties of Friction-Welded Jonts od AISI 1040/AISI 304L Steel, 2014 [11] Ninth Edition, Welding Handbook, Welding Processes, Part 2, Volume [12] Jagroop Singh, Karamdeep Singh; Fabrication of Friction Welding on Centre Lathe: A Case Study, International Journal of Research in Mechanical Engineering & Technology, Vol 4, May – October 2014 57 [13] P A Thakare, Lt Randheer Singh; Design and Devenlopment of Micro Friction Welding Machine and Investigation of Welding Parameters for Similar Material; International Journal of Research in Mechanical Engineering & Technology, Vol 5, June 2014 [14] Editor-In Chief, CRC Handbook of Engineering Tables, University of California, Davis, 2003 [15] Dan Prodan, George Constantin, Anca Bucuresteanu, Retrofitting of the Hydraulic Installation of a CNC Lathe for Re-Profiling Railway Wheelset, Proceeding in Manufacturing Systems, Volume 12, 2017 [16] Zin Ei Ei Win, Than Naing Win, Jr., and Seine Lei Winn; Design of Hydraulic Circuit for CNC Lathe Machine Converted from Conventional Lathe Machine; World Academy of Science, Engineering and Technology 42, 2008 [17] P B Arun, Nithin Raj K, Yadhu V, Sanalkumar C S; To Design and Construct a Friction Welding Attachment on Lathe, Conduct Experiment and to Study about Mechanical Behavior of Friction Welded Joints of Aluminum Rods; International Journal of Engineering Research & Technology, 2017 Nguồn khác [18] Catalog Mitsubishi, FR-V500 Intrucsion Manual [19] Mâm cặp thủy lực, link: https://thietbikimkhi.com/mam-cap-thuy-luc-1 [20] TCVN 1766 – 75 [21] Insider’s Guide To Friction Welding, link: https://workshopinsider.com/frictionwelding/ , July, 2021 [23] Servo Control Friction Welding Machine FF-NS http://www.mb.ccnw.ne.jp/nitto /global_products-FF-NS.html [24] Máy hàn ma sát xoay WC40, link: https://maycongnghiepnpn.com/san-pham/mayhan-ma-sat-wc40/ 58