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.
MỞ ĐẦU Tính cấp thiết luận án Trong cơng nghệ hàn khe hở hẹp, sử dụng nhiều phương pháp hàn khác nhau, điển hàn TIG (Tungsten inert gas welding), hàn MIG (metal inert gas) hàn MAG (metal active gas) Điều cho phép tiết kiệm nhiều nguyên công tạo phôi mối ghép, tiết kiệm dây hàn đáng kể, dẫn đến hạ giá thành chế tạo kết cấu hàn Công nghệ hàn khe hở hẹp phương pháp hàn MAG (viết tắt NGMAG) dựa tảng hàn điện cực nóng chảy mơi trường khí bảo vệ hoạt tính Ở nước ta thiếu đầu tư cho nghiên cứu ảnh hưởng thông số công nghệ NG-MAG đến chất lượng kết cấu hàn nhằm đưa quy trình hàn hợp lý để ứng dụng vào sản xuất công nghiệp tiên tiến khác Nghiên cứu thực nghiệm để tìm chế độ hàn phù hợp hàn giáp mối với khe hở hẹp thép bon CT.38 có chiều dày = 50 mm mở rộng đến = 75; 100 mm với góc vát mép nhỏ (5o; 10o; 15o) phương pháp hàn mơi trường khí bảo vệ CO2 (MAG) đề đưa giải pháp kỹ thuật phù hợp với tình hình thực tế Việt Nam vấn đề ln có tính thời cần thiết Mục đích nghiên cứu luận án Bằng nghiên cứu thực nghiệm, xây dựng mối quan hệ số thông số công nghệ đầu vào chủ yếu đến độ bền kéo, đặc tính – lý kim tương học mối hàn NG-MAG phôi thép bon CT.38 sử dụng thiết bị hàn tiên tiến LINCOLN FLEXTEC® 500x làm sở khoa học để lựa chọn chế độ hàn phù hợp, đảm bảo yêu cầu kỹ thuật kết cấu Đối tượng phạm vi nghiên cứu a) Đối tượng nghiên cứu luận án: Trên sở thực tiễn Việt Nam, kết cấu hàn giáp mối thép bon CT.38 công nghệ hàn NG-MAG; b) Phạm vi, nội dung nghiên cứu luận án: + Sử dụng nguồn hàn MAG D500 với đầu hàn thiết kế, chế tạo phù hợp để tiến hành thực nghiệm hàn giáp mối thép bon CT.38 có chiều dày δ = 50 mm; + Sử dụng hệ thống máy hàn tiên tiến LINCOLN FLEXTEC® 500x cho phơi hàn có chiều dày δ = 50 mm mở rộng đến chiều dày δ = 75; 100 mm c) Tính tốn xử lý số liệu thống kê thực nghiệm đưa chế độ hàn hợp lý để nâng cao độ bền kéo mối hàn NG-MAG Phương pháp nghiên cứu Kết hợp nghiên cứu lý thuyết công nghệ hàn NG-MAG với nghiên cứu thực nghiệm mơ hình thí nghiệm hàn thép bon CT.38 dày Ý nghĩa khoa học thực tiễn luận án 5.1 Ý nghĩa khoa học - Bằng thực nghiệm, đưa phương pháp hàn NG-MAG với chế độ hợp lý cho liên kết giáp mối thép bon dày CT.38, đảm bảo chất lượng mối hàn mức cần thiết theo yêu cầu thực tế Chất lượng liên kết hàn đánh giá thơng qua tiêu chí gồm: đặc tính - lý kim tương học khảo sát tiểu vùng kim loại mối hàn (MH); biên giới mối hàn với vùng ảnh hưởng nhiệt (B.G); vùng ảnh hưởng nhiệt (HAZ) vùng kim loại (KLCB) sử dụng thiết bị thí nghiệm đại, đảm bảo độ tin cậy kết thực nghiệm cao điều kiện có Việt Nam; - Đưa mơ hình tốn học dạng đa thức bậc 2, số hóa quy luật thay đổi độ bền kéo liên kết hàn NG-MAG tùy thuộc vào 03 yếu tố công nghệ đầu vào chủ yếu cường độ dòng hàn (Ih), tốc độ hàn (vh) góc vát mép nhỏ () miền khảo sát quy hoạch thực nghiệm trực giao kiểu mức yếu tố N27 Theo đó, dễ dàng điều khiển tùy ý chế độ hàn đảm bảo độ bền kéo độ tin cậy mối hàn để khuyến cáo cho doanh nghiệp sản xuất Cơ khí nước 5.2 Ý nghĩa thực tiễn Kết luận án sử dụng làm tài liệu tham khảo nghiên cứu khoa học, đào tạo ngành Kỹ thuật Cơ khí khuyến cáo cho doanh nghiệp lĩnh vực chế tạo kết cấu hàn Việt Nam Kết cấu luận án: Luận án phần đầu gồm mục lục, lời cam đoan, lời cảm ơn nghiên cứu sinh, bảng kê chữ viết tắt, danh mục hình vẽ, danh mục bảng biểu, mở đầu, danh mục cơng trình cơng bố, tài liệu tham khảo phụ lục kết cấu thành: - Chương 1: Tổng quan sở lý thuyết hàn khe hở hẹp; - Chương 2: Vật liệu, thiết bị thí nghiệm phương pháp nghiên cứu; - Chương 3: Nghiên cứu thực nghiệm định hướng công nghệ; - Chương 4: Xây dựng mơ hình tốn học độ bền kéo mối hàn khe hở hẹp; - Kết luận chung hướng phát triển luận án; Luận điểm bảo vệ Khi áp dụng chế độ hàn NG-MAG hợp lý đề xuất cho phôi thép bon CT.38 có chiều dày 50 mm (mở rộng đến chiều dày 75 mm 100 mm), với khe hở hẹp thay đổi khoảng 10 ÷ 12 mm góc vát mép nhỏ (5o; 7,5o 15o hai bên), đảm bảo chất lượng liên kết hàn giáp mối tốt mặt kỹ thuật, dẫn đến giảm thiểu chi phí nguyên vật liệu (dây hàn, vật tư phụ trợ), nâng cao hiệu cho doanh nghiệp sản xuất Cơ khí nước Chất lượng liên kết hàn NG-MAG đánh giá tiêu chí gồm: hình thái bề mặt (ngoại dạng) đường liên kết hàn (tính chất vật lý); độ bền kéo (tính chất học); độ cứng tế vi tổ chức tế vi khảo sát tiểu vùng cấu trúc đặc trưng (đặc tính kim tương học) Đóng góp luận án lĩnh vực khoa học chuyên ngành 1) Đưa phương pháp luận phù hợp để nghiên cứu trình hàn liên kết giáp mối NG-MAG phôi thép bon CT.38 phù hợp với điều kiện thực tiễn Việt Nam để khảo sát ảnh hưởng thông số công nghệ chủ yếu cường độ dòng điện hàn (Ih, A), tốc độ hàn (vh, cm/ph), góc vát mép (, độ) đến độ bền kéo đặc tính –lý, kim tương học mối hàn; 2) Áp dụng phương pháp tính tốn xử lý số liệu thống kê toán học theo quy hoạch thực nghiệm trực giao toàn phần kiểu mức yếu tố N27 (Ih, vh, ) phương pháp bình phương nhỏ để tính tốn xây dựng mơ hình số hóa dự đốn độ bền kéo (k, MPa) liên kết hàn NG-MAG dạng đa thức bậc hai Theo đó, dề dàng điều khiển q trình hàn NG-MAG kết cấu thép CT.38 công thức (4.1) chương Đồng thời đưa đồ thị 2D 3D biểu diễn trực quan quy luật ảnh hưởng chế độ hàn NG-MAG đến k miền quy hoạch mô chọn Chương TỔNG QUAN VÀ CƠ SỞ LÝ THUYẾT HÀN KHE HỞ HẸP 1.1 Khái niệm, phân loại ưu điểm công nghệ hàn khe hở hẹp 1.1.1 Khái niệm hàn NGW "Hàn khe hở hẹp (NGW) kỹ thuật liên kết theo định hướng có liên quan đến q trình hàn hồ quang với đường hàn đặc trưng lớp lấp đầy theo lớp rãnh sâu có kích thước hẹp" [27] 1.1.2 Phân loại hàn NGW: gồm hai nhóm dựa kỹ thuật cấp dây hàn hàn, sử dụng để đảm bảo đủ chiều sâu ngấu lớp hàn nhóm hàn NGWI/ NGW-Ia/ NGW-Ic nhóm hàn NGW-Ic [53], [54] 1.1.3 Ưu điểm NGW: giảm thời gian hàn; chi phí tiêu hao thấp hơn; giảm thời gian loại bỏ xỉ hàn; giảm chi phí chuẩn bị; giảm xử lý nhiệt sau hàn; cải thiện độ dai va đập; giảm biến dạng góc chi tiết hàn so với phương pháp khác 1.2 Tổng quan nghiên cứu, phát triển, ứng dụng hàn khe hở hẹp nước 1.2.1 Khái quát công nghệ hàn khe hở hẹp Công nghệ hàn NGW nước nhiều nhà nghiên cứu giới nghiên cứu đưa vào ứng dụng quy mô khác từ năm 60 kỷ trước ngày Một số cơng trình cơng bố gần cập nhật đề cập đến định hướng cải tiến thiết bị, vật liệu hàn giải pháp công nghệ tiên tiến, ví dụ tác giả cơng trình [19] [54] đưa hình ảnh minh họa q trình phát triển cơng nghệ sở để lựa chọn đề tài luận án 1.2.2 Tình hình nghiên cứu ứng dụng hàn NGW nước ngồi Bài tổng quan cơng nghệ hàn NGW tác giả Barbara K Henon [22] nêu số ứng dụng trình hàn TIG điện cực nóng chảy; hàn GTAW tự động; q trình hàn NGW; tự động hóa q trình hàn; đắp kim loại; cảm biến giám sát cấu thành lĩnh vực lượng nguyên tử Đồng thời với nhà nghiên cứu khác đưa ưu điểm vượt trội hạn chế công nghệ hàn NGW như: suất hàn cao hàn vật liệu có chiều dày lớn 50 mm có góc vát mép nhỏ; dễ hình thành khuyết tật biên giới kim loại mối hàn với mặt bên kim loai bản; khó di chuyển đầu dị kiểm tra chất lượng mối hàn chi phí cho q trình hàn đắt đỏ [22] Nguyên lý hàn khe hở hẹp khác nhau, sử dụng nguồn hàn MAG đề cập qua nhiều hình ảnh trực quan trích dẫn hình 1.1 ÷ 1.36 luận án a) c) b) Hình 1.25 Ảnh cụm đầu hàn máy hàn quay nối ống đường kính lớn (a); nguyên lý hàn quay GTAW (b); sơ đồ nguyên lý hàn GTAW phía ngồi đường ống với khe hở hẹp (c) [20] 1.3 Tình hình nghiên cứu cơng nghệ hàn khe hở hẹp nước Đến nay, nghiên cứu nước công nghệ thiết bị hàn khe hở hẹp phương pháp hàn khí bảo vệ (MAG) ứng dụng cho hàn giáp mối thép CT.38 (chiều dày 25 mm, góc vát mép 30O/hai bên), thực năm 2014 Viện Nghiên cứu Cơ khí [4] Tiếp đó, nhóm nghiên cứu thực nghiên cứu hàn thép bon CT.38 với chiều dày lớn khe hở hẹp, góc vát mép thay đổi giảm thiểu xuống đến khoảng 15O (danh mục cơng trình cơng bố luận án) Ngồi chưa thấy cơng bố chun sâu đăng tải, nên vấn đề có tính thời có ý nghĩa khoa học thực tiễn 1.4 Cơ sở lý thuyết hàn khe hở hẹp 1.4.1 Một số vấn đề Những vấn đề lý thuyết hàn NG-GMAW nội dung sở lý thuyết đăng tải phương pháp hàn khác (SAW; FCAW; GMAW; GTAW,…) biết Các công nghệ hàn khe hở hẹp (NG-GMAW) phổ biến ngành đóng tàu, xây dựng cầu đường ngành công nghiệp sử dụng kết cấu thép hàn có chiều dày lớn giải pháp hàn hồ quang chìm (SAW), khí bảo vệ (MIG/MAG; GMAW) điện cực vơnphram khí trơ Điều cho phép đem lại lợi ích kinh tế tốt hàn vật liệu kim loại có chiều dày từ 50 mm trở lên [21], [25] Ngồi cơng trình nghiên cứu chuyên sâu khác hàn NGW [27] ÷ [32], [37] ÷ [54] cơng bố thường tập trung vào vấn đề cải tiến thiết bị, đầu hàn, công nghệ hàn, cấu trúc mối hàn, mô số mơ hình hóa q trình hàn NGW Sơ đồ nguyên lý hệ thống thiết bị hàn GMAW dùng hàn NGW cho hình 1.37 trích dẫn số kết nghiên cứu giới (hình 1.38 ÷ 1.67 bảng 1.1 ÷ 1.7 luận án) [21] Hình 1.37 Sơ đồ hệ thống thiết bị hàn GMAW [21]: - Cụm dây hàn; - Con lăn định hướng cấp dây hàn; 3- Cụm ống dẫn linh hoạt; - Ống bọc; - Súng hàn; - Nguồn hàn 1.4.2 Phương pháp đánh giá chất lượng mối hàn GMAW nước ngồi Ví dụ mối hàn GMAW vật liệu thép S355 MC thiết bị hàn khe hở hẹp với sơ đồ kết cấu mối hàn góc hình 1.68 ÷ 1.73 [21], [42] 1.5 Nội dung nghiên cứu luận án 1) Sử dụng hệ thống nguồn hàn MAG D500 Viện NARIME hệ thống thiết bị hàn tiên tiến LINCOLN FLEXTEC® 500x cho thí nghiệm hàn NG-MAG tạo mẫu trang thiết bị chuyên dùng tiên tiến để đánh giá đặc tính học đặc tính tổ chức tế vi kim loại mối hàn có nước pḥịng thí nghiệm chun ngành; 2) Kết cấu mối hàn NG-MAG: giáp mối vị trí hàn với khe hở hẹp 10 12 mm phôi thép CT.38 có chiều dày: δ1 = 50 mm; δ2 = 75 mm δ3 = 100 o o o mm góc vát mép: 1 = 15 ; 2 = 10 3 = (hai bên) Kết luận chương 1) Ở nước hướng nghiên cứu phát triển công nghệ hàn khe hở hẹp (NGW) điện cực nóng chảy nguồn hàn TIG/MIG/MAG bao gồm: tối ưu hóa chế độ hàn; tối ưu hóa thành phần khí bảo vệ; cải tiến tích hợp mỏ hàn vào đầu hàn tự động; giám sát trực tuyến trình hàn; nâng cao suất hàn đầu hàn nhiều dây, đánh giá chất lượng mối hàn qua tiêu chí hình thái bề mặt (ngoại dạng), tổ chức thô đại, tổ chức tế vi độ bền học liên kết hàn,… gợi mở cho việc ứng dụng để đánh giá chất lượng mối hàn luận án; 2) Thực nghiệm để tìm chế độ hàn NG-MAG thích hợp cho kết cấu mối hàn giáp mối thép CT.38 lựa chọn hợp lý với đặc thù kiểu chữ “V” (hàn phía phơi 50 mm), “X lệch” “X đối xứng” (hàn hai phía phơi 75 mm 100 mm tương ứng) cho phép giảm thiểu chi phí dây hàn, lượng hàn đáng kể đảm bảo chất lượng hàn ổn định cần thiết có tính khoa học; 3) Nội dung nghiên cứu luận án giới hạn dựa lực thiết bị thí nghiệm có Viện Nghiên cứu Cơ khí doanh nghiệp sử dụng thiết bị hàn đại LINCOLN FLEXTEC® 500x hãng, khơng sâu vào việc tối ưu hóa cơng nghệ Chương VẬT LIỆU, THIẾT BỊ THÍ NGHIỆM VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Vật liệu thí nghiệm 2.1.1 Lựa chọn kích thước phơi hàn khe hở hẹp Phôi thép CT.38 theo tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 1765-75 chia thành loại với chiều dày () x chiều rộng (B)x chiều dài (L): 1) 50 x 100 x 200 mm; 2) 75 x 100 x 200 mm; 3) 100 x 100 x 200 mm (hình 2.1) Các phơi loại 1, sử dụng cho thí nghiệm thăm dị định hướng cơng nghệ (bước 1) Trong thí nghiệm quy hoạch mơ (bước 2) sử dụng phôi hàn loại Thành phần hóa học đặc tính lý phơi thép dùng để thí nghiệm đạt u cầu theo Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 1765-75 Dây hàn đường kính d = 1,2 mm với thương hiệu GM-70s-6 sẵn có thị trường Chế độ thí nghiệm hàn NG-MAG bảng 2.3 b) a) c) Hình 2.1 Hình chiếu mặt đầu (a); mặt (b) vẽ gia công ảnh số phôi thép bon dày CT.38 (c) chuẩn bị cho thí nghiệm hàn NG-MAG luận án: - chiều dày phơi; - Góc vát mép; B1, B2 - Chiều rộng mặt mặt phôi B1 = B2 – .tg( /2); L - Chiều dài phôi 2.1.2 Lựa chọn kết cấu mối hàn NG-MAG Chọn góc vát mép () hai mặt đầu thép CT38 sau (hình 2.2) a) δ1 = 50 mm b) δ2 = 75 mm c) δ3 = 100 mm Hình 2.2 Sơ đồ thiết kế kết cấu mối hàn NG-MAG luận án: a) Chữ V; b) Chữ “X lệch”; c) Chữ “X đối xứng” Bảng 2.3 Các thơng số chế độ thí nghiệm định hướng cơng nghệ NG-MAG Kim Đường loại kính dây Điện hàn, áp hàn d, mm Uh,V Thép CT.38 1,2 26÷30 Cường độ Tốc độ Tốc độ Tầm với Lưu lượng dòng điện hàn, quay nn, điện cực khí bảo vệ hàn Ih, A vh, m/h v/ph Lđ.c, mm Q, lít/ph 160 ÷ 220 4÷10 17÷40 15÷25 15 ÷ 25 2.2 Thiết bị thí nghiệm 2.2.1 Thiết bị hàn MAG Viện Nghiên cứu Cơ khí Thiết bị thí nghiệm hàn định hướng cơng nghệ tạo mẫu mối hàn NG-MAG Viện Nghiên cứu Cơ khí cho hình 2.4 [4] a) b) c) Hình 2.4 Hình ảnh thiết bị thí nghiệm hàn NG-MAG (a); cụm đầu hàn (b) đồ gá kẹp phôi hàn (c) Viện Nghiên cứu Cơ khí [4] 2.2.2 Thiết bị hàn tiên tiến LINCOLN FLEXTEC® 500x doanh nghiệp Hệ thống thiết bị hàn LINCOLN FLEXTEC® 500x (hình 2.7) đảm bảo q trình thực thí nghiệm ổn định, chất lượng mối hàn có độ tin cậy cao Nguyên lý hàn NG-MAG cho hình 2.8 a) b) c) ® Hình 2.7 Ảnh thiết bị tiên tiến LINCOLN - FLEXTEC 500x (Mỹ) dùng cho thí nghiệm hàn giáp mối thép dày với khe hở hẹp: a)Toàn cảnh hệ thống thiết bị hàn; b) Điều chỉnh chế độ hàn thí nghiệm; c) Hàn thử theo chế độ quy hoạch thực nghiệm Hình 2.8 Sơ đồ ngun lý cơng nghệ hàn giáp mối thép dày với khe hở hẹp (a); Chuyển động tịnh tiến đầu hàn theo khe hở hàn (b); Chuyển động quay vòng đầu hàn khe hở hàn (c); Ảnh bề mặt mối hàn thời điểm kết thúc số lớp trình hàn (d) 2.2.3 Thiết bị kiểm tra đánh giá chất lượng mối hàn Thiết bị kiểm tra, đánh giá chất lượng mối hàn NG-MAG cho hình 2.10 Cách lấy mẫu cắt dây có tưới nguội tích cực phơi theo hướng ngang đường hàn NG-MAG sau hàn, để tránh làm biến đổi có tính tổ chức vật liệu mối hàn (hình 2.12) Các mẫu thử nghiệm thử kéo phá hủy xác định độ bền kéo học mối hàn gia cơng cho hình 2.13, nguyên lý lấy mẫu 03 phân vùng khác theo chiều cao mối hàn cho hình 2.14 Độ cứng tế vi đo vị trí cỏch khong 50 ữ 100 àm, i t tõm mối hàn đến biên giới với vùng ảnh hưởng nhiệt (HAZ) vào vùng kim loại Điều kiện thí nghiệm theo quy hoạch đầy đủ N27 cho bảng 2.4 a) b) c) Hình 2.10 Ảnh máy thử kéo nén (a); máy đo độ cứng tế vi (b) kính hiển vi quang học (c) sử dụng cho thí nghiệm đánh giá đặc tính vật liệu mối hàn NG-MAG b) Phần mối hàn c) Phần mối hàn a) Phần đáy mối hàn Hình 2.12 Ảnh mô tả cách lấy phôi để gia công mẫu thử kéo phá hủy mối hàn NG-MAG (a); mẫu khảo sát đo độ cứng tế vi (HV0,2) chụp ảnh tổ chức tế vi vật liệu phân vùng theo chiều cao mối hàn (h1 = 0,25; h2 = 0,5; h3 = 0,75) b) a) Hình 2.13 Ảnh số mẫu điển hình (a) vẽ gia cơng mẫu thử phá hủy xác định độ bền kéo mối hàn NG-MAG theo TCVN 197: 2002 (b) Hình 2.14 Sơ đồ ngun lý minh họa cách cắt lấy phơi thí nghiệm đánh giá chất lượng mối hàn NG-MAG luận án Bảng 2.4 Ví dụ chế độ hàn NG-MAG theo quy hoạch thực nghiệm toàn phần N27 Mức điều chỉnh Bước điều Thông số chế độ hàn Ký hiệu chỉnh Cường độ dòng điện hàn, A X1 = Ih 160 190 220 30 Tốc độ hàn, m/h X2 = vh 10 Góc vát mép, độ 10 15 X3 = Tốc độ quay dây hàn, vg/phút X4 = nn 25 30 35 2.4 Phương pháp tính tốn xây dựng hàm mục tiêu chất lượng mối hàn NG-MAG 2.4.1 Cơ sở để xây dựng mơ hình tốn học thực nghiệm Lý thuyết quy hoạch thực nghiệm [5560] cho phép lựa chọn phương án nghiên cứu tối ưu, đối tượng phức tạp hiệu cao Ở Việt Nam tham khảo vấn đề giáo sư Nguyễn Minh Tuyển công bố năm 2005 [17] số nghiên cứu khác [18] 2.4.2 Áp dụng phương pháp quy hoạch thực nghiệm trực giao toàn phần N27 cho nghiên cứu luận án: Tham khảo nước số tài liệu tham khảo công bố gần [5560] Sơ đồ ngun lý mơ hình thí nghiệm luận án cho hình 2.15 yếu tố độc lập: Điều kiện biên: X4; X5; X6;… Hàm mục tiêu ƠƠƠ cần tìm: X1 = Ih Ị X2 = vh Ò Ò y1= k Đối tượng nghiên cứu luận án X3 = Ò Ò y2 = HV0,2 Hình 2.15 Mơ hình quy hoạch thực nghiệm trực giao kiểu N27 cho hàn NG-MAG thép bon CT.38 dày luận án Kết luận chương 1) Việc lựa chọn vật liệu, thiết bị tiên tiến phương pháp thí nghiệm dựa lực có Viện Nghiên cứu Cơ khí doanh nghiệp chuyển giao công nghệ Mỹ nước ta có tính khả thi, tính ổn định q trình hàn NG-MAG cao; 2) Chọn mơ hình quy trình thực bước trình hàn NGMAG theo ma trận thực nghiệm trực giao toàn phần N27 có sở khoa học Phương pháp tính tốn xử lý số liệu thống kê toán học thực nghiệm để xây dựng mơ hình tốn học mơ hàm mục tiêu độ bền kéo mối hàn (k) nhờ trợ giúp phần mềm máy tính chuyên dụng giải pháp đại, cho phép đảm bảo đủ độ tin cậy kết tính tốn luận án cao 10 Chương NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM ĐỊNH HƯỚNG CÔNG NGHỆ 3.1 Mơ tả thí nghiệm định hướng cơng nghệ bước Ở bước thực với yếu tố độc lập Uh, vh nn; cách lấy mẫu đo HV0,2 chụp ảnh tổ chức tế vi cho hình 3.1a,b theo sơ đồ hình 3.2 Mẫu No.1 a) Mẫu No.2 b) Hình 3.1 Ảnh thời điểm thí nghiệm (a); vị trí cắt lấy phơi gia cơng mẫu khảo sát đặc tính tế vi vật liệu mối hàn NG-MAG (b) Hình 3.2 Sơ đồ vị trí đo độ cứng HV0,2 chụp ảnh tổ chức thô đại vật liệu mối hàn NG-MAG thép CT.38 khảo sát mẫu No.3, mã số (211) 3.2 Thảo luận kết thí nghiệm bước 3.2.1 Hình thái bề mặt mối hàn: Kết cho hình 3.3 a) b) c) d) Hình 3.3 Ảnh hình thái bề mặt mối hàn mẫu hàn NG-MAG định hướng công nghệ 3.2.2 Độ cứng tế vi vật liệu mối hàn: Kết thực nghiệm cho thấy: - Độ cứng tế vi (HV0,2) vùng kim loại mối hàn (M1 M4) có giá trị 173 226, cịn vùng gần biên giới mối hàn (HM) 202 274 (No.1); 219 263 (No.2); 212 321 (No.3) 222 342 (No.4); - Độ cứng tế vi (HV0,2) vùng (H) 190 396 (No.1); 213 392 (No.2); 194 321 (No.3) 222 393 (No.4), vùng kim loại (K) 184 217 (No.1); 172 240 (No.2); 174 210 (No.3); 184 219 (No.4) 11 Như vậy, ảnh hưởng chế độ hàn hác HV0,2 có thay đổi đáng kể vùng cấu trúc đặc trung mối hàn NG-MAG Bảng 3.2 Kết đo độ cứng tế vi mối hàn thép CT.38 (bước 1) Vùng khảo sát Vị trí đo HV0.2 Mẫu No.1 Mẫu No Mẫu No Mẫu No M1 194 198 225 200 Vùng kim M2 173 210 226 214 loại mối hàn M3 174 204 213 211 (M) M4 182 220 223 194 HM1 247 226 221 229 Vùng gần HM2 222 238 212 226 biên giới HM3 206 219 218 222 mối hàn HM4 259 224 223 278 (HM) HM5 241 243 213 233 HM6 215 235 219 226 HM7 202 216 225 232 HM8 274 263 321 342 H1 250 235 234 254 H2 212 261 217 222 H3 234 213 194 214 H4 (sáng) 253 282 241 281 H4 (tối) 386 392 381 376 H5 275 253 273 256 H6 233 240 249 207 H7 190 214 196 256 H8 (sáng) 242 252 294 275 H8 (tối) 396 392 406 393 K1 217 172 196 217 Vùng kim K2 184 190 195 184 loại K3 196 181 174 196 (K) K4 210 187 202 210 K5 219 240 203 219 K6 205 225 188 205 K7 204 173 195 204 K8 215 222 210 215 3.2.3 Tổ chức tế vi kim loại mối hàn: Kết thí nghiệm định hướng cơng nghệ bước cho hình 3.4 3.6, độ bền kéo mối hàn đạt giá trị cao Theo đó, thấy rõ cần hiệu chỉnh chế độ hàn NG-MAG thực thêm thí nghiệm với góc vát mép khác làm sáng tỏ quy luật ảnh hưởng chúng đến chất lượng mối hàn 12 a) H1x200 b) H2x200 d) H4x200 e) H5x200 c) H3x500 f) H6x200 Hình 3.4 Ảnh tổ chức tế vi mẫu No.1 vùng bên mối hàn (H): Uh = 26 V; vh = m/h nn = 30 vg/ph (mã số 011, thí nghiệm thứ 11) g) H7x200 h) H8x100 a) HM1x200 b) HM2x200 c) HM3x100 d) HM4x200 e) HM5x100 f) HM6x100 h) HM8x100 Hình 3.5 Ảnh tổ chức tế vi mẫu No.1 vùng biên giới mối hàn mặt bên kim loại (HM): Uh = 26 V; vh = m/h nn = 30 v/ph (mã số 011, thí nghiệm thứ 11) g) HM7x200 13 a) K1x200 b) K2x200 c) K3x200 d) K4x200 e) K5x200 f) K6x200 Hình 3.6 Ảnh tổ chức tế vi mẫu No.1 vùng K: Uh = 26 V; vh = m/h vh = 30 v/ph (mã số 011, thí nghiệm thứ 11) 3.3 Thí nghiệm hiệu chỉnh cơng nghệ bước 3.3.1 Chuẩn bị mẫu thí nghiệm: Bảng 3.3 điều kiện thí nghiệm theo quy hoạch thực nghiệm tồn phần (ma trận trực giao N27) Bảng 3.3 Chế độ thí nghiệm điều chỉnh công nghệ hàn NG-MAG thép bon CT.38 Thông số chế độ hàn Ký hiệu Mức điều chỉnh Bước điều chỉnh Cường độ dòng điện hàn, A X1 = Ih 160 190 220 30 Tốc độ hàn, m/h X2 = vh Góc vát mép, độ 10 15 X3 = Tốc độ quay dây hàn, vg/ph X4 = nn 25 25 25 Không đổi 3.3.2 Thảo luận kết thí nghiệm bước 3.3.2.1 Quy ước vị trí khảo sát tính phân tích cấu trúc tế vi mối hàn Thí nghiệm hàn NG-MAG thép CT.38 bước sau điều chỉnh Ih; vh Trên hình 3.9 sơ đồ ký hiệu vị trí đo độ cứng tế vi thang đo HV0,2 chụp ảnh tổ chức vật liệu mối hàn (khi = 15o), đánh số theo thứ tự tăng dần tính từ phía bên phải sang phía bên trái 3.3.2.2 Bàn luận đặc điểm tổ chức tế vi kim loại mối hàn NG-MAG Kết thí nghiệm trình hàn NG-MAG thép CT.38 (hình 3.8) nghiên cứu khảo sát, chụp ảnh tổ chức tế vi vật liệu mối hàn 03 mẫu điển hình tương ứng với 03 nút quy hoạch lựa chọn theo sơ đồ vị trí khảo sát hình 3.10 cho hình 3.11 hình 3.12, cho thấy chất lượng mối hàn NG-MAG nhận tốt 14 a) c) b) Hình 3.8 Ảnh hình thái bề mặt mẫu thí nghiệm hàn giáp mối thép dày CT.38 với khe hở hẹp: Phơi có chiều dày 50 mm góc vát mép α = ÷ 15o sau hàn đính lớp đáy với khe hở ÷10 mm (a); Ảnh mẫu hàn đạt 80% chiều cao mối hàn (b) đủ 100% chiều cao đến bề mặt (c) Hình 3.9 Sơ đồ chọn ký hiệu vị trí đo Hình 3.10 Ảnh tổ chức thô đại vị độ cứng tế vi HV0,2 mặt cắt ngang mối trí khảo sát chụp ảnh tổ chức tế vi vật hàn NG-MAG thép CT.38, mặt đáy liệu mối hàn NG-MAG thép CT.38 o (bước 2) 10 mm, góc vát mép = 15 a) Vị trí 1, x200 b) Vị trí 4, x200 c) Vị trí 7,x200 d) Vị trí 12, x200 e) Vị trí 3, x200 f) Vị trí 6, x200 g) Vị trí 9, x200 h) Vị trí 10, x200 k) Vị trí 13, x200 Hình 3.11 Ảnh tổ chức tế vi vật liệu mối hàn NG-MAG thép CT.38 mẫu M2, mã số 001: Ih = 160 A; vh = m/h; = 10o nn = 25 vg/ph 15 a) Vị trí 1, x200 b) Vị trí 4, x200 c) Vị trí 7, x200 d) Vị trí 12, x200 e) Vị trí 2, x200 f) Vị trí 5, x200 g) Vị trí 8, x200 h) Vị trí 11, x200 k) Vị trí 13*, x200 Hình 3.12 Ảnh tổ chức tế vi vật liệu mối hàn NG-MAG thép CT.38 mẫu M8, mã số 012: Ih = 160 A; vh = m/h; = 15o nn = 25 vg/ph 3.3.2.3 Bàn luận đặc tính thay đổi độ cứng tế vi mối hàn NG-MAG Các đồ thị biểu diễn thay đổi độ cứng tế vi (HV0,2) vật liệu mối hàn NGMAG theo sơ đồ khảo sát từ trái qua phải hình 3.9 cho hình 3.13 ÷ 3.18 với có quy luật sau: 1) HV0,2 đo vùng kim loại (KLCB) thấp so với vùng ảnh hưởng nhiệt (HAZ), vùng biên giới (BG) HAZ với vùng mối hàn (MH) vùng mối hàn (MH); 2) HV0,2 đo vùng HAZ bên trái bên phải có giá trị tăng cao vùng đặc trưng khác; 3) HV0,2 đo điểm đo khác bên mối hàn (MH) có giá trị thường thấp so với vùng HAZ, cao so với vùng KLCB hai bên 3.4 Ảnh hưởng chế độ hàn đến độ bền kéo mối hàn NG-MAG Kết nghiên cứu ảnh hưởng đồng thời ba thông số công nghệ hàn chủ yếu ba (Ih; vh; ) với điều kiện biên khác cố định mức cho trước, đến chất lượng mối hàn NG-MAG thép CT.38 cho bảng 3.5 Từ xây dựng đồ thị biểu diễn mối tương quan độ bền kéo mối hàn thông số công nghệ đầu vào Ih; vh; cho hình 3.19 hình 3.20 16 Ký hiệu vết đo độ cứng tế vi Ký hiệu vết đo độ cứng tế vi Hình 3.13 Đồ thị phân bố độ cứng tế vi vật liệu mối hàn NG-MAG thép CT.38 mẫu M1, M2 M3 Hình 3.14 Đồ thị phân bố độ cứng tế vi vật liệu mối hàn NG-MAG thép CT.38 mẫu M6, M8 M9 HV0,2 HV0,2 Ký hiệu vết đo độ cứng tế vi Ký hiệu vết đo độ cứng tế vi Hình 3.15 Đồ thị phân bố độ cứng tế vi vật liệu mối hàn NG-MAG thép CT.38 mẫu M15, M17 M18 Hình 3.16 Đồ thị phân bố độ cứng tế vi vật liệu mối hàn NG-MAG thép CT.38 mẫu M10, M12 M14 HV0,2 HV0,2 Ra KLCB Ký hiệu vết đo độ cứng tế vi Hình 3.17 Đồ thị phân bố độ cứng tế vi vật liệu mối hàn NG-MAG thép CT.38 mẫu M19 M20 B.G.(0) Vào MH Khoảng cách đo, m Hình 3.18 Đồ thị phân bố độ cứng tế vi vật liệu mối hàn NG-MAG thép CT.38 tùy thuộc vào vị trí đo Bảng 3.5 Kết thí nghiệm hiệu chỉnh cơng nghệ (bước 2) Số TN 1 δ, mm 50 50 50 50 50 50 50 bo, mm 5 5 10 10 , o 10 15 10 10 Ih, A 190 190 190 160 220 190 190 vh, m/h 8 8 8 nn, vg/ph 25 25 25 25 25 25 25 17 Lđ.c, mm 20 20 20 20 20 20 20 G, l/ph 20 20 20 20 20 20 20 k, MPa 10 462,9 470,9 483,7 426,4 499,2 491,6 508,4 Bề mặt mối hàn 11 Tốt Tốt Tốt Tốt Tốt Tốt Tốt Tiếp theo bang 3.5 10 11 50 10 15 190 25 20 20 524,4 Tốt 50 10 10 160 25 20 20 476,5 Tốt 10 50 10 10 220 25 20 20 530,4 Tốt * 11 75 10 10 190 25 20 20 535,1 Tốt * 12 100 10 10 220 25 20 20 556,5 Tốt Ghi chú: (*) – mẫu hàn từ hai phía đối xứng nhau; mẫu gia cơng để thử kéo lấy vị trí theo chiều cao mối hàn (h): 0,5h hàn phía; 0,25h 0,75h hàn hai phía a) k = f(, bo) vh; nn; G; h = const b) k = f(, bo) Ih; vh; nn; G; h = const Hình 3.19 Ảnh hưởng đồng thời góc vát mép khe hở hẹp (*bo) đến độ bền kéo (k) mối hàn NG-MAG thép CT.38 (nhóm mẫu số 1) a) k = f(Ih, ) vh; nn; G; h = const b) k = f(Ih, ) vh; nn; G; h= const Hình 3.20 Ảnh hưởng đồng thời cường độ dịng hàn góc vát mép (Ih*) đến độ bền kéo (k) mối hàn NG-MAG thép CT.38 (nhóm mẫu số & 3) 3.5 Khuyết tật điển hình mối hàn NG-MAG 3.5.1 Khuyết tật hàn không ngấu ngậm tạp chất Sơ đồ biểu diễn vị trí có khuyết tật mối hàn khe hở hẹp cho hình 3.21 a) Sơ đồ quy ước vị trí khảo sát b) x50, mặt đầu mẫu M2, mã số 001 Hình 3.21a,b Một số dạng khuyết tật lát cắt khác mẫu thí nghiệm hàn NG-MAG thép CT.38 18 c) x50, phần mẫu M2, mã số 001 d) x50, mặt đầu mẫu M3, mã số 002 Hình 3.21c-e Một số dạng khuyết tật lát cắt khác mẫu thí nghiệm hàn NG-MAG thép CT.38 e) x50, mặt đầu mẫu M8, mã số 012 3.5.2 Khuyết tật dạng nứt theo biên giới kim loại mối hàn kim loại Hình 3.22 Ảnh thơ đại khuyết tật dạng nứt phần đáy mối hàn NG-MAG nhiệt 3.6 Kết phân tích ANOVA nhóm mẫu thí nghiệm định hướng cơng nghệ Kết trích xuất từ máy tính cho bảng 3.6 3.8 hình 3.23 3.27 luận án Kết cho phép đưa mức điều chỉnh giới hạn miền khảo sát thông số công nghệ hang NG-MAG Ih, vh mức hợp lý Theo đó, xây dựng ma trận thực nghiệm trực giao kiểu N 27 để thực bước thực nghiệm mô độ bền kéo liên kết hàn NG-MAG (bước 2), đánh giá thơng qua tiêu chí độ bền học k, phạm vi miền khảo sát sau điều chỉnh công nghệ ơt mức: Ih = 160 ÷ 220 A; vh = ÷ m/h = ÷ 15 độ (hai bên) a) b) c) d) e) Hình 3.23 Phân tích ANOVA phụ thuộc độ bền kéo mối hàn NG-MAG (k) vào yếu tố độc lập - delta (a); bo (b); Ih (c), vh (d) - alpha (e) 19 Hình 3.24 Phân tích ANOVA phụ thuộc độ bền kéo mối hàn NGMAG (k) vào ảnh hưởng đồng thời cặp đôi yếu tố độc lập α.Ih; Ih.vh Ih.α 3.7 Tổng hợp kết khoa học thí nghiệm bước Các kết khoa học thí nghiệm bước cho thấy: + Đặc tính ảnh tổ chức tế vi vật liệu mối hàn vị trí đặc trưng (MH; HAZ; KLCB) có chất lượng tốt, tương đồng với đặc điểm cấu trúc mối hàn nhận thí nghiệm bước 1; + Độ cứng tế vi (HV0,2) mẫu hàn NG-MAG sau có điều chỉnh thơng số đầu vào Ih; vh (bước 2) có quy luật thay đổi tương tự bước (bước 1) Kết luận chương 1) Phân tích tổ chức tế vi kim loại mối hàn NG-MAG mẫu thí nghiệm cho thấy đạt yêu cầu, đảm bảo độ bền cao kết cấu hàn Đặc tính hình dạng cấu trúc vật liệu mối hàn phù hợp với quy luật chung theo sở lý thuyết hàn kim loại; 2) Mức độ thay đổi độ cứng tế vi vật liệu mối hàn mẫu thí nghiệm nằm phạm vi cho phép Tuy nhiên, có vài khuyết tật mối hàn thc nhóm mẫu định hướng cơng nghệ (bước 1), với số lượng kích thước khơng đáng kể Điều đó, khắc phục cách điều chỉnh miền vài thơng số cơng nghệ tốc độ di chuyển lắc quay đầu hàn; 3) Việc tiến hành thực nghiệm mô theo ma trận trục giao N27 nhằm đưa mơ hình tốn học biểu diễn quan hệ độ bền kéo mối hàn NG-MAG thép CT.38 (k) ba thông số công nghệ chủ yếu (Ih; vh; ), đồng thời cho phép dễ dàng cài đặt chương trình điều khiển trình hàn thiết bị hàn tiên tiến LINCOLN FLEXTEC® 500x, đảm bảo chất lượng mối hàn chắn tốt miền thực nghiệm 20 Chương XÂY DỰNG MƠ HÌNH TỐN HỌC ĐỘ BỀN KÉO MỐI HÀN KHE HỞ HẸP 4.1 Kết thí nghiệm theo ma trận trực giao N27 Kết tính tốn giá trị trung bình độ bền kéo mối hàn (bảng 4.1) đưa mơ hình tốn học hàm mục tiêu cần tìm (4.1) sau: k= f(Ih; vh; ) = 391,09 + 1,49872.Ih− 25,728.vh + 9,89362. + 0,029908.(Ih.vh) − 0,201775.(vh.) − 0,011217.(Ih.) 0,003627.Ih2 + 1,00204.vh2 0,049273 (4.1) Sai số nhỏ mơ hình tính tốn (4.1) so với số liệu thực nghiệm minS*m.h = + 0,02 % (mẫu 26, mã số 212) Sai số lớn mơ hình maxS*m.h= − 2,79 % (mẫu 15, mã số 121) Từ ta có: Ftt = S2m.h = 37,53/27 = 1,39 Theo [58] tra bảng cơng trình [55] ta có: Fbg (K, m, α) = Fbg(26, 23, 0,95) = 1,78 Như vậy, tiêu chí Fischer: Ftt = 1,39 Fbg(26, 23, 0,95) = 1,78, điều chứng tỏ mơ hình (4.1) hồn tồn thích hợp mơ dự báo độ bền kéo mối hàn NG-MAG miền khảo sát theo bước Bảng 4.1 Ma trận quy hoạch thực nghiệm hàn NG-MAG thép CT.38 Các yếu tố độc lập khảo sát X2(0) X2(1) X2(2) X1(0) 476,033 469,526 460,016 X3(0) X1(1) 491,623 481,713 478,103 X1(2) 494,616 475,820 480,510 X1(0) 520,886 491,633 478,500 X3(1) X1(1) 525,010 497,610 483,703 X1(2) 528,413 519,106 506,506 X1(0) 531,403 523,703 515,703 X3(2) X1(1) 556,500 528,403 520,900 X1(2) 540,066 532,413 523,510 4.2 Tính tốn xây dựng mơ hình toán học hàm mục tiêu độ bền kéo mối hàn NG-MAG: Kết tính tốn xây dựng đồ thị 3D 2D (hình 4.1 ÷ 4.6) cho thấy: 1) Ảnh hưởng đồng thời cặp đôi thông số (Ih.vh) đến độ bền kéo mối hàn (k) góc vát mép () thay đổi (hình 4.1) có quy luật: + Nếu = 5o, tăng từ Ih = 160 A đến Ih = 220 A, (k) tăng tỷ lệ thuận với Ih theo mặt cong phi tuyến với hai trục tọa độ vh Ih (hình 4.1 a) Nếu vh tăng từ vh = m/h đến vh = 10 m/h, k giảm tỷ lệ nghịch theo chiều tăng vh Mặt cong biểu diễn hàm mục tiêu k phi tuyến, với mức độ nhỏ so với thông số Ih; 21 + Nếu = 10o, tăng từ Ih = 160 A đến Ih = 220 A, k tăng tỷ lệ thuận với Ih theo mặt cong phi tuyến với hai tọa độ vh Ih Khi vh tăng từ vh = m/h đến vh = 10 m/h, k giảm tỷ lệ nghịch theo chiều tăng vh (hình 4.1 b) + Nếu = 15o, biến đổi hai thơng số Ih (hình 4.1, c) quy luật thay đổi k có đặc điểm giống với trường hợp = 5o xét (hình 4.1, a) Mặt cong biểu diễn hàm mục tiêu k phụ thuộc vào cặp đôi (Ih.vh) theo hai trục tọa độ vh Ih 2) Ảnh hưởng đồng thời cặp đôi hai thông số (Ih.) tốc độ hàn (vh) thay đổi (hình 4.2) cặp đơi hai thơng số (vh.) khí đến độ bền kéo mối hàn (k) tốc độ hàn (Ih) thay đổi (hình 4.3) có quy luật:giống trường hợp xét, có quy luật gần tuyến tính b) k = f(vh; Ih); = 10o c) k = f(vh; Ih); = 15o a) k = f(vh; Ih); = 5o Hình 4.1 Đồ thị 3D ảnh hưởng tương tác cặp đôi (Ih.vh) đến độ bền kéo mối hàn NG-MAG (k) góc vát mép () thay đổi a) k = f(Ih.); vh = m/h b) k = f(Ih.); vh = m/h c) k = f(Ih.); vh = 10 m/h Hình 4.2 Đồ thị 3D ảnh hưởng tương tác cặp đôi (Ih.) đến độ bền kéo mối hàn NG-MAG (k) tốc độ hàn (vh) thay đổi a) k = f(vh.); Ih = 160 A b) k = f(vh.); Ih = 190 A c) k = f(vh.); Ih= 220 A Hình 4.3 Đồ thị 3D ảnh hưởng tương tác cặp đôi (vh.) đến độ bền kéo mối hàn NG-MAG (k) cường độ dòng điện hàn (Ih) thay đổi 22 a) k = f(vh.Ih); = 10O b) k = f(Ih vh); = 10O Hình 4.4 Ảnh hưởng đồng thời (Ih.vh) đến độ bền kéo mối hàn NG-MAG (k) khi: Ih = 160 A; 190 A; 220 A (a); v h = 6; 8; 10 m/h (b) = 10o b) k = f(Ih ); vh = cm/ph a) k = f(.Ih); vh = cm/ph Hình 4.5 Ảnh hưởng đồng thời (Ih.) đến độ bền kéo mối hàn NG-MAG (k) khi: Ih = 160 A; 190 A; 220 A (a); α = o; 10o; 15o (b) vh= m/h a) k = f(.vh); Ih = 190 A b) k = f(vh.); Ih = 190 A Hình 4.6 Ảnh hưởng đồng thời (vh.) đến độ bền kéo mối hàn NG-MAG (k) khi: vh = 6; 8; 10 m/h (a); α = 5o; 10o; 15o (b) Ih = 190 A Kết luận chương 1) Độ bền kéo học vật liệu mối hàn (k) nhận 27 mẫu thí nghiệm theo ma trận trực giao kiểu N27 đạt mức cao (k = 460,016 ÷ 556,5 MPa), đảm bảo chất lượng mối hàn NG-MAG; 2) Mơ hình tốn học (4.1) phù hợp để mô dự báo độ bền kéo mối hàn (k) chế độ hàn NG-MAG thép CT.38 với độ xác cao Sai số nhỏ mơ hình tính tốn so với số liệu thực nghiệm minS*m.h = + 0,02 % (mẫu 26, mã số 212) Sai số lớn mơ hình maxS*m.h= − 2,79 % (mẫu 15, mã số 121); 3) Các đồ thị 3D 2D mô trực quan ảnh hưởng đồng thời thông số công nghệ (Ih.vh); (Ih.) (vh.) đến độ bền kéo (k) mối hàn NG-MAG cho thấy dễ dàng dự báo chất lượng mối hàn nhận thiết 23 bị LINCOLN FLEXTEC® 500x, đảm bảo mức tùy ý theo yêu cầu cần thiết để khuyến cáo cho doanh nghiệp KẾT LUẬN CHUNG VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA LUẬN ÁN A Kết luận chung 1) Đã đưa phương pháp thực nghiệm khoa học để tiến hành thí nghiệm phù hợp thiết bị hàn tiên tiến LINCOLN FLEXTEC® 500x (Mỹ) trang thiết bị kiểm định liên kết hàn NG-MAG đại, đảm bảo độ tin cậy cao; 2) Kết thí nghiệm hàn NG-MAG bước cho phép xây dựng ma trận thực nghiệm trực giao kiểu N27 với thông số độc lập đầu vào cần khảo sát (Ih; vh; ) để thực thí nghiệm bước 2; 3) Chất lượng liên kết hàn NG-MAG đánh giá thông qua tiêu chí tổng hợp gồm tiêu - lý tính kim loại mối hàn (hình thái bề mặt mối hàn; độ bền kéo; độ cứng tế vi) đồng thời với tiêu kim tương học (ảnh tổ chức tế vi tiểu vùng đặc trưng quy ước liên kết hàn; 4) Độ bền kéo mối hàn NG-MAG trung bình 27 mẫu thí nghiệm có giá trị khoảng: k = 460,016 ÷ 556,5 MPa Tổ chức tế vi vật liệu mối hàn NG-MAG có thay đổi khơng đáng kể khảo sát từ tiểu vùng cấu trúc đặc trưng bên mối hàn đến vùng HAZ vùng KLCB miền khảo sát chọn; 5) Mơ hình dự báo độ bền kéo mối hàn NG-MAG thép CT.38 (4.1) dạng đa thức bậc hai, thích hợp để điều khiển chế độ hàn tùy ý với sai số so với thực nghiệm từ + 0,02 % đến − 2,79 %: k = f(Ih; vh; ) = 391,09 + 1,49872.Ih 25,728.vh + 9,89362 + + 0,029908.(Ih.vh) 0,201775.(vh ) 0,011217.(Ih ) 0,003627.Ih2 + 1,00204.vh2 0,049273 (4.1) 6) Đối với sở sản xuất khơng có điều kiện mua sắm thiết bị hãng LINCOLN ELECTRIC sử dụng thiết bị hàn MAG kết hợp với đầu hàn, đồ gá kẹp kế thừa từ nghiên cứu trước luận án đáp ứng công nghệ chất lượng mối hàn NG-MAG cho phôi thép bon CT.38 dày; 7) Kết luận án sử dụng làm tài liệu tham khảo phục vụ đào tạo đại học, sau đại học nhà nghiên cứu lĩnh vực công nghệ hàn tiên tiến B Hướng phát triển luận án 1) Tiếp tục nghiên cứu thực nghiệm để mở rộng phạm vi điều chỉnh khe hở hẹp góc vát mép tiến tới giá trị vật liệu thép bon dày với kết cấu mối hàn kiểu chữ “X lệch” “X đối xứng”; 2) Thực nghiệm tiếp mác thép hợp kim kết cấu 24