Nghiên cứu ảnh hưởng của một số thông số công nghệ hàn plasma đến chất lượng mối hàn thép không gỉ SUS 304 dạng tấm.Nghiên cứu ảnh hưởng của một số thông số công nghệ hàn plasma đến chất lượng mối hàn thép không gỉ SUS 304 dạng tấm.Nghiên cứu ảnh hưởng của một số thông số công nghệ hàn plasma đến chất lượng mối hàn thép không gỉ SUS 304 dạng tấm.Nghiên cứu ảnh hưởng của một số thông số công nghệ hàn plasma đến chất lượng mối hàn thép không gỉ SUS 304 dạng tấm.Nghiên cứu ảnh hưởng của một số thông số công nghệ hàn plasma đến chất lượng mối hàn thép không gỉ SUS 304 dạng tấm.Nghiên cứu ảnh hưởng của một số thông số công nghệ hàn plasma đến chất lượng mối hàn thép không gỉ SUS 304 dạng tấm.Nghiên cứu ảnh hưởng của một số thông số công nghệ hàn plasma đến chất lượng mối hàn thép không gỉ SUS 304 dạng tấm.Nghiên cứu ảnh hưởng của một số thông số công nghệ hàn plasma đến chất lượng mối hàn thép không gỉ SUS 304 dạng tấm.Nghiên cứu ảnh hưởng của một số thông số công nghệ hàn plasma đến chất lượng mối hàn thép không gỉ SUS 304 dạng tấm.Nghiên cứu ảnh hưởng của một số thông số công nghệ hàn plasma đến chất lượng mối hàn thép không gỉ SUS 304 dạng tấm.Nghiên cứu ảnh hưởng của một số thông số công nghệ hàn plasma đến chất lượng mối hàn thép không gỉ SUS 304 dạng tấm.Nghiên cứu ảnh hưởng của một số thông số công nghệ hàn plasma đến chất lượng mối hàn thép không gỉ SUS 304 dạng tấm.Nghiên cứu ảnh hưởng của một số thông số công nghệ hàn plasma đến chất lượng mối hàn thép không gỉ SUS 304 dạng tấm.Nghiên cứu ảnh hưởng của một số thông số công nghệ hàn plasma đến chất lượng mối hàn thép không gỉ SUS 304 dạng tấm.Nghiên cứu ảnh hưởng của một số thông số công nghệ hàn plasma đến chất lượng mối hàn thép không gỉ SUS 304 dạng tấm.Nghiên cứu ảnh hưởng của một số thông số công nghệ hàn plasma đến chất lượng mối hàn thép không gỉ SUS 304 dạng tấm.Nghiên cứu ảnh hưởng của một số thông số công nghệ hàn plasma đến chất lượng mối hàn thép không gỉ SUS 304 dạng tấm.Nghiên cứu ảnh hưởng của một số thông số công nghệ hàn plasma đến chất lượng mối hàn thép không gỉ SUS 304 dạng tấm.Nghiên cứu ảnh hưởng của một số thông số công nghệ hàn plasma đến chất lượng mối hàn thép không gỉ SUS 304 dạng tấm.Nghiên cứu ảnh hưởng của một số thông số công nghệ hàn plasma đến chất lượng mối hàn thép không gỉ SUS 304 dạng tấm.Nghiên cứu ảnh hưởng của một số thông số công nghệ hàn plasma đến chất lượng mối hàn thép không gỉ SUS 304 dạng tấm.Nghiên cứu ảnh hưởng của một số thông số công nghệ hàn plasma đến chất lượng mối hàn thép không gỉ SUS 304 dạng tấm.Nghiên cứu ảnh hưởng của một số thông số công nghệ hàn plasma đến chất lượng mối hàn thép không gỉ SUS 304 dạng tấm.
GIỚI THIỆU
Tính cấp thiết đề tài nghiên cứu của luận án
Trên thế giới, việc nghiên cứu các công nghệ hàn tiên tiến đã được đẩy mạnh ứng dụng tại nhiều nước công nghiệp phát triển từ những năm 1970 Tại Việt Nam, ngành công nghiệp cơ khí chế tạo đang được đầu tư đổi mới với trang thiết bị và công nghệ tiên tiến nhập khẩu Dựa trên tổng hợp và phân tích các công bố điển hình gần đây, nghiên cứu này hướng tới tìm ra chế độ hàn plasma tốt nhất và phù hợp với tính năng của thiết bị hàn plasma tiên tiến LINCOLN C3-MATIC 32-33 thông qua phương án khả thi bằng thực nghiệm.
Mục đích nghiên cứu của luận án
Khảo sát và nghiên cứu ảnh hưởng của các thông số quy trình hàn plasma đối với thép không gỉ dạng tấm nhằm đánh giá thành phần, tổ chức tế vi và đặc tính bền của mối hàn Mục tiêu là nâng cao chất lượng và năng suất của mối hàn.
Nghiên cứu thực nghiệm đã được thực hiện với thiết bị hàn tiên tiến của hãng LINCOLN ELECTRIC (Mỹ) nhằm khảo sát và phân tích ảnh hưởng của các thông số công nghệ hàn plasma.
ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
Đối tượng nghiên cứu của đề tài
Đối tượng nghiên cứu của luận án: liên kết hàn giáp mối thép không gỉ SUS 304 dạng tấm ở vị trí hàn bằng
Hàn plasma được thực hiện bằng thiết bị hàn hiện đại LINCOLN C3-MATIC, mô hình 450+/Plasma – SP7 Turnmatic TT, nhằm tạo ra phôi liên kết hàn plasma cho thép SUS 304 trong thí nghiệm của luận án.
Hàn giáp mối ở vị trí hàn bằng, khí bảo vệ là Ar, khí tạo plasma là Ar + 5% H2, liên kết hàn giáp mối với khe hở bằng không;
Khảo sát ảnh hưởng của 4 thông số chế độ công nghệ hàn (Ih, Ib, vh,
Nội dung nghiên cứu
Trong thí nghiệm thăm dò công nghệ hàn plasma, phôi hàn thép không gỉ SUS 304 được sử dụng với hai độ dày khác nhau: 1,5 mm và 2 mm, cùng với dây hàn mác 308L có đường kính 1mm Tuy nhiên, trong các thí nghiệm mô phỏng, chỉ nghiên cứu độ dày phôi hàn 2 mm Công nghệ hàn plasma được áp dụng với dây hàn phù hợp cho phôi thép không gỉ SUS 304 trên thiết bị plasma tiên tiến LINCOLN C3-MATIC 32-33, mô-đen 450+/Plasma–SP7 Turnmatic TT, chuyên dùng cho sản xuất công nghiệp.
Xây dựng mô hình toán học để dự báo các đặc tính bền cơ học của vật liệu liên kết hàn plasma thép SUS 304 là cần thiết Mô hình này sẽ được điều chỉnh phù hợp sau khi phân tích kết quả thăm dò công nghệ, nhằm đảm bảo chất lượng liên kết hàn đáp ứng đầy đủ yêu cầu của người sử dụng.
Phương pháp nghiên cứu
Nghiên cứu kết hợp tài liệu tham khảo với thực nghiệm trên thiết bị hàn plasma hiện đại tập trung vào ba thông số công nghệ quan trọng: cường độ dòng plasma mức trên (Ih, A), cường độ dòng plasma mức dưới (Ib, A) và tốc độ hàn (vh, cm/ph).
Liên kết hàn plasma thép không gỉ SUS 304 có các đặc tính quan trọng như kích thước hình học của mối hàn, biến dạng trung bình (fNt.B) do ảnh hưởng của nhiệt năng tích lũy trong quá trình hàn, và độ cứng tế vi (HV0,2) được thể hiện qua biểu đồ 2D.
BỐ CỤC CỦA LUẬN ÁN
Nội dung luận án gồm các chương và phần chính sau
Chương 1: TỔNG QUAN VÀ CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ HÀN PLASMA
1.1 Phân loại công nghệ hàn tiên tiến
Trong thế kỷ 19, hàn đã chứng kiến những bước đột phá quan trọng, đặc biệt với sự ra đời của ngọn lửa mở từ axetylen Phát hiện của anh Edmund Davy vào năm 1836 về acetylene đã đánh dấu một cột mốc quan trọng trong lịch sử hàn, cho phép sản xuất các công cụ kim loại phức tạp và thiết bị, đồng thời trở thành một yếu tố then chốt trong ngành công nghiệp hàn.
Gần đây, ngành công nghiệp hàn đã chứng kiến nhiều phát triển đáng chú ý, bao gồm hàn ma sát tại Nga và hàn laser tại Mỹ, Đức, và Trung Quốc Công nghệ laser, ban đầu được phát triển tại phòng thí nghiệm Bell Telephone, hiện nay đã được ứng dụng rộng rãi trong các công việc hàn.
Hàn plasma là một phương pháp hàn hồ quang biến thể, sử dụng nhiệt từ hồ quang để làm nóng chảy kim loại Phương pháp này tập trung dòng điện vào lõi hồ quang (plasma), tạo ra dòng nhỏ với nhiệt độ cao, giúp cải thiện hiệu quả hàn.
Hình 1.1 Nguyên lý hàn hồ quang plasma (a) và mở rộng khu vực hàn lỗ khóa (b)
Phương pháp hàn plasma nổi bật với các tính chất đặc biệt nhờ vào thiết kế đầu hàn Tùy thuộc vào đường kính lỗ vòi phun, cường độ dòng điện hàn và lưu lượng khí tạo plasma, có thể phân chia thành ba phương pháp hàn hồ quang plasma.
Phương pháp hàn microplasma hoạt động với dòng hàn từ 0,1 đến 15 A, cho phép tạo ra hồ quang dài hơn so với hàn hồ quang bằng điện cực không nóng chảy trong môi trường khí bảo vệ ở cường độ thấp.
Phương pháp hàn plasma sử dụng dòng hàn trung bình từ 15 đến 100A, tương tự như hàn hồ quang với điện cực không nóng chảy Mặc dù có thể tăng lưu lượng khí plasma để cải thiện chiều sâu chảy, nhưng việc này có thể dẫn đến sự lẫn lộn của không khí vào hồ quang do dòng chảy khí bảo vệ không ổn định.
Phương pháp hàn plasma lỗ khóa sử dụng dòng hàn trên 100A, với việc tăng cường độ dòng điện và lưu lượng khí plasma Hồ quang plasma tạo ra có công suất lớn, tương tự như tia laser, giúp xuyên thủng vật liệu Quá trình hàn này tạo ra một lỗ khóa, xung quanh là kim loại nóng chảy từ vũng hàn, hình thành kim loại mối hàn chắc chắn.
1.2 Tổng quan về công nghệ hàn plasma
Tại các quốc gia công nghiệp phát triển, nghiên cứu và ứng dụng công nghệ hàn plasma, bao gồm hàn bằng năng lượng plasma (PAW) và hàn microplasma (MPAW), đã có nhiều tiến bộ đáng kể Một nghiên cứu năm 2014 đã tổng hợp và hệ thống hóa 297 công trình báo cáo và bài báo khoa học được công bố từ năm 1960 đến 2002, cho thấy sự quan tâm sâu sắc của các nhà khoa học đối với lĩnh vực này.
Từ năm 2002 đến năm 2005, đã có nhiều bài báo khoa học nghiên cứu về giám sát trực tuyến quá trình hàn plasma, bao gồm việc theo dõi bề mặt mối hàn bằng cảm biến thu tín hiệu không chuyển dịch dòng plasma Những nghiên cứu này góp phần quan trọng vào việc nâng cao hiệu quả và chất lượng của quy trình hàn plasma.
Tình hình nghiên cứu công nghệ hàn plasma tại Việt Nam đang được đẩy mạnh nhằm tìm hiểu và ứng dụng các công nghệ hàn tiên tiến như hàn plasma và microplasma Mục tiêu chính của những nghiên cứu này là nâng cao hiệu quả và chất lượng trong lĩnh vực hàn, đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của ngành công nghiệp.
5 chất lượng sản phẩm kết cấu hàn, năm 2008 đã có một đề tài nghiên cứu khoa học cấp - Bộ Công Thương (mã số 321.08.RD/HĐ-KHCN) về vấn đề:
Nghiên cứu công nghệ hàn plasma và microplasma trong chế tạo chi tiết máy thành mỏng bằng vật liệu đặc biệt do Viện Nghiên cứu Cơ khí thực hiện, tập trung vào hàn thép đặc biệt và hợp kim đồng Kết quả của đề tài hiện chỉ dừng lại ở việc đề xuất quy trình công nghệ hàn plasma và microplasma chung, mà chưa đi sâu vào tối ưu hóa các thông số đầu vào như lưu lượng khí, cường độ dòng điện hàn và tốc độ hàn.
1.3 Cơ sở lý thuyết về công nghệ hàn plasma
Hàn plasma (PAW) là phương pháp hàn kết nối kim loại thông qua dòng xung hồ quang được thu hẹp giữa điện cực và dây hàn nóng chảy hoặc phôi hàn Quá trình này tương tự như hàn TIG (GTAW), nhưng điểm khác biệt là hồ quang của PAW được phun qua lỗ nhỏ của chụp thu hẹp hồ quang được làm mát bằng nước PAW có thể áp dụng cho các kết cấu hàn có lỗ khóa, mang lại hiệu suất hàn cao và độ chính xác tốt.
1.4 Xác định nội dung nghiên cứu của luận án
Các nội dung nghiên cứu chính sau đây:
Nghiên cứu tài liệu tham khảo và phân tích các kết quả nghiên cứu lý thuyết, thực nghiệm từ các nhà khoa học trong và ngoài nước nhằm xác định nội dung trọng tâm cần nghiên cứu cho luận án.
2) Lựa chọn vật liệu, thiết bị thí nghiệm, phương pháp nghiên cứu, phù hợp với tính năng lực thực tế của thiết bị hàn tiên tiến LINCOLN C3- MATIC 32-33
3) Tiến hành các thí nghiệm sàng lọc và thí nghiệm theo quy hoạch thực nghiệm đầy đủ đã nêu trong phương pháp thí nghiệm nêu trên
Để thực hiện thí nghiệm thăm dò định hướng công nghệ hàn plasma, cần xác định giới hạn phạm vi miền lựa chọn cho các thông số công nghệ đầu vào, dự kiến các hàm mục tiêu đầu ra và lựa chọn các điều kiện biên cơ bản phù hợp với tính năng của thiết bị.
Luận án đã đóng góp mới về mặt khoa học bằng cách phân tích và đề xuất chế độ hàn plasma tối ưu cho kết cấu giáp mối thép không gỉ tấm SUS 304 Khuyến cáo này nhằm hỗ trợ các nhà sản xuất trong nước trong việc cải thiện chất lượng sản phẩm và tăng cường hiệu quả sản xuất.