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 TẤMNGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ THÔNG SỐ CÔNG NGHỆ HÀN PLASMA ĐẾN CHẤT LƯỢNG MỐI HÀN THÉP KHÔNG GỈ SUS 304 DẠNG TẤMNGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ THÔNG SỐ CÔNG NGHỆ HÀN PLASMA ĐẾN CHẤT LƯỢNG MỐI HÀN THÉP KHÔNG GỈ SUS 304 DẠNG TẤMNGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ THÔNG SỐ CÔNG NGHỆ HÀN PLASMA ĐẾN CHẤT LƯỢNG MỐI HÀN THÉP KHÔNG GỈ SUS 304 DẠNG TẤMNGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ THÔNG SỐ CÔNG NGHỆ HÀN PLASMA ĐẾN CHẤT LƯỢNG MỐI HÀN THÉP KHÔNG GỈ SUS 304 DẠNG TẤMNGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ THÔNG SỐ CÔNG NGHỆ HÀN PLASMA ĐẾN CHẤT LƯỢNG MỐI HÀN THÉP KHÔNG GỈ SUS 304 DẠNG TẤMNGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ THÔNG SỐ CÔNG NGHỆ HÀN PLASMA ĐẾN CHẤT LƯỢNG MỐI HÀN THÉP KHÔNG GỈ SUS 304 DẠNG TẤMNGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ THÔNG SỐ CÔNG NGHỆ HÀN PLASMA ĐẾN CHẤT LƯỢNG MỐI HÀN THÉP KHÔNG GỈ SUS 304 DẠNG TẤMNGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ THÔNG SỐ CÔNG NGHỆ HÀN PLASMA ĐẾN CHẤT LƯỢNG MỐI HÀN THÉP KHÔNG GỈ SUS 304 DẠNG TẤMNGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ THÔNG SỐ CÔNG NGHỆ HÀN PLASMA ĐẾN CHẤT LƯỢNG MỐI HÀN THÉP KHÔNG GỈ SUS 304 DẠNG TẤMNGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ THÔNG SỐ CÔNG NGHỆ HÀN PLASMA ĐẾN CHẤT LƯỢNG MỐI HÀN THÉP KHÔNG GỈ SUS 304 DẠNG TẤMNGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ THÔNG SỐ CÔNG NGHỆ HÀN PLASMA ĐẾN CHẤT LƯỢNG MỐI HÀN THÉP KHÔNG GỈ SUS 304 DẠNG TẤMNGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ THÔNG SỐ CÔNG NGHỆ HÀN PLASMA ĐẾN CHẤT LƯỢNG MỐI HÀN THÉP KHÔNG GỈ SUS 304 DẠNG TẤMNGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ THÔNG SỐ CÔNG NGHỆ HÀN PLASMA ĐẾN CHẤT LƯỢNG MỐI HÀN THÉP KHÔNG GỈ SUS 304 DẠNG TẤMNGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ THÔNG SỐ CÔNG NGHỆ HÀN PLASMA ĐẾN CHẤT LƯỢNG MỐI HÀN THÉP KHÔNG GỈ SUS 304 DẠNG TẤMNGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ THÔNG SỐ CÔNG NGHỆ HÀN PLASMA ĐẾN CHẤT LƯỢNG MỐI HÀN THÉP KHÔNG GỈ SUS 304 DẠNG TẤMNGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ THÔNG SỐ CÔNG NGHỆ HÀN PLASMA ĐẾN CHẤT LƯỢNG MỐI HÀN THÉP KHÔNG GỈ SUS 304 DẠNG TẤMNGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ THÔNG SỐ CÔNG NGHỆ HÀN PLASMA ĐẾN CHẤT LƯỢNG MỐI HÀN THÉP KHÔNG GỈ SUS 304 DẠNG TẤMNGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ THÔNG SỐ CÔNG NGHỆ HÀN PLASMA ĐẾN CHẤT LƯỢNG MỐI HÀN THÉP KHÔNG GỈ SUS 304 DẠNG TẤMNGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ THÔNG SỐ CÔNG NGHỆ HÀN PLASMA ĐẾN CHẤT LƯỢNG MỐI HÀN THÉP KHÔNG GỈ SUS 304 DẠNG TẤMNGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ THÔNG SỐ CÔNG NGHỆ HÀN PLASMA ĐẾN CHẤT LƯỢNG MỐI HÀN THÉP KHÔNG GỈ SUS 304 DẠNG TẤMNGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ THÔNG SỐ CÔNG NGHỆ HÀN PLASMA ĐẾN CHẤT LƯỢNG MỐI HÀN THÉP KHÔNG GỈ SUS 304 DẠNG TẤMNGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ THÔNG SỐ CÔNG NGHỆ HÀN PLASMA ĐẾN CHẤT LƯỢNG MỐI HÀN THÉP KHÔNG GỈ SUS 304 DẠNG TẤMNGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ THÔNG SỐ CÔNG NGHỆ HÀN PLASMA ĐẾN CHẤT LƯỢNG MỐI HÀN THÉP KHÔNG GỈ SUS 304 DẠNG TẤMNGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ THÔNG SỐ CÔNG NGHỆ HÀN PLASMA ĐẾN CHẤT LƯỢNG MỐI HÀN THÉP KHÔNG GỈ SUS 304 DẠNG TẤMNGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ THÔNG SỐ CÔNG NGHỆ HÀN PLASMA ĐẾN CHẤT LƯỢNG MỐI HÀN THÉP KHÔNG GỈ SUS 304 DẠNG TẤMNGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ THÔNG SỐ CÔNG NGHỆ HÀN PLASMA ĐẾN CHẤT LƯỢNG MỐI HÀN THÉP KHÔNG GỈ SUS 304 DẠNG TẤMNGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ THÔNG SỐ CÔNG NGHỆ HÀN PLASMA ĐẾN CHẤT LƯỢNG MỐI HÀN THÉP KHÔNG GỈ SUS 304 DẠNG TẤMNGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ THÔNG SỐ CÔNG NGHỆ HÀN PLASMA ĐẾN CHẤT LƯỢNG MỐI HÀN THÉP KHÔNG GỈ SUS 304 DẠNG TẤMNGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ THÔNG SỐ CÔNG NGHỆ HÀN PLASMA ĐẾN CHẤT LƯỢNG MỐI HÀN THÉP KHÔNG GỈ SUS 304 DẠNG TẤMNGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ THÔNG SỐ CÔNG NGHỆ HÀN PLASMA ĐẾN CHẤT LƯỢNG MỐI HÀN THÉP KHÔNG GỈ SUS 304 DẠNG TẤMNGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ THÔNG SỐ CÔNG NGHỆ HÀN PLASMA ĐẾN CHẤT LƯỢNG MỐI HÀN THÉP KHÔNG GỈ SUS 304 DẠNG TẤMNGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ THÔNG SỐ CÔNG NGHỆ HÀN PLASMA ĐẾN CHẤT LƯỢNG MỐI HÀN THÉP KHÔNG GỈ SUS 304 DẠNG TẤMNGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ THÔNG SỐ CÔNG NGHỆ HÀN PLASMA ĐẾN CHẤT LƯỢNG MỐI HÀN THÉP KHÔNG GỈ SUS 304 DẠNG TẤMNGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ THÔNG SỐ CÔNG NGHỆ HÀN PLASMA ĐẾN CHẤT LƯỢNG MỐI HÀN THÉP KHÔNG GỈ SUS 304 DẠNG TẤM

BỘ CÔNG THƯƠNG BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

VIỆN NGHIÊN CỨU CƠ KHÍ

Mã số: 9520103

Hà Nội, 2024

Công trình được hoàn thành tại:

Viện Nghiên cứu Cơ khí - Bộ Công Thương

Người hướng dẫn khoa học:

1 Người hướng dẫn 1: PGS.TS Đào Duy Trung

2 Người hướng dẫn 2: PGS.TS Lê Thu Quý

Phản biện 1: PGS.TS Vũ Ngọc Pi

Phản biện 2: PGS.TS Trần Ngọc Hiền

Phản biện 3: PGS.TS Hoàng Văn Gợt

Luận án được bảo vệ trước Hội đồng đánh giá luận án tiến sĩ cấp Viện

Họp tại: Viện Nghiên cứu Cơ khí - Bộ Công Thương

Tòa nhà trụ sở chính: số 4 đường Phạm Văn Đồng, quận Cầu

Giấy, TP Hà Nội Vào hồi ……… giờ ………, ngày …… tháng …… năm ……

Có thể tìm hiểu luận án tại:

1 Thư viện Quốc gia Việt Nam

2 Thư viện Viện Nghiên cứu Cơ khí

MỤC LỤC

1 GIỚI THIỆU 1

1.1 Tính cấp thiết đề tài nghiên cứu của luận án 1

1.2 Mục đích nghiên cứu của luận án 1

2 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 1

2.1 Đối tượng nghiên cứu của đề tài 1

2.2 Nội dung nghiên cứu 2

2.3 Phương pháp nghiên cứu 2

3 BỐ CỤC CỦA LUẬN ÁN 2

4 KẾT LUẬN 23

5 DANH MỤC CÔNG TRÌNH CÔNG BỐ LIÊN QUAN

ĐẾN LUẬN ÁN Error! Bookmark not defined.

1 GIỚI THIỆU

1.1 Tính cấp thiết đề tài nghiên cứu của luận án

Trên thế giới, việc nghiên cứu các công nghệ hàn tiên tiến đang được đẩy mạnh ứng dụng ở nhiều nước công nghiệp phát triển (G7, G20) từ những năm 1970 trở lại đây Ở Việt Nam hiện nay, ngành công nghiệp cơ khí chế tạo đang ngày càng được đầu tư đổi mới với trang thiết bị, công nghệ tiên tiến nhập khẩu từ nước ngoài

Định hướng nghiên cứu của luận án là trên cơ sở tổng hợp, phân tích một số công bố điển hình trong vài chục năm gần đây trên thế giới và ở Việt Nam, từ kết quả đó đưa ra phương án khả thi cho việc nghiên cứu bằng thực nghiệm 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

1.2 Mục đích nghiên cứu của luận án

Khảo sát, nghiên cứu ảnh hưởng của một số thông số quy trình công nghệ hàn plasma cho vật liệu thép không gỉ dạng tấm - thông qua đánh giá thành phần, tổ chức tế vi và đặc tính bền của mối liên kết hàn nhằm nâng cao chất lượng và năng suất mối hàn

Bằng thực nghiệm khi sử dụng thiết bị hàn tiên tiến của hãng LINCOLN ELECTRIC (Mỹ) để khảo sát, nghiên cứu ảnh hưởng của một số thông số công nghệ hàn plasma

2 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1 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 sử dụng thiết bị hàn tiên tiến LINCOLN C3- MATIC, mô đen 450+/Plasma – SP7 Turnmatic TT để tạo phôi liên kết hàn plasma thép SUS 304 cho 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, vcd) đối với các chỉ tiêu đánh giá chất lượng hàn thông qua bộ các tiêu chí: đặc tính cơ –lý ở trạng thái tĩnh, đặc tính kim tương học của liên kết hàn 2.2 Nội dung nghiên cứu

Trong các thí nghiệm thăm dò định hướng công nghệ hàn plasma (TNĐ 1) sử dụng phôi hàn với 2 loại chiều dày phôi hàn thép không gỉ SUS 304: δ01 = 1,5 mm và δ02 = 2 mm và dây hàn sử dụng là mác 308L đường kính 1mm Trong các thí nghiệm mô phỏng TNĐ 1 chỉ nghiên cứu một loại chiều dày phôi hàn δ02 = 2 mm;

Ứng dụng công nghệ hàn plasma sử dụng dây hàn phù hợp với phôi thép hàn bằng thép không gỉ tấm SUS 304 trên thiết bị plasma tiên tiến LINCOLN C3-MATIC 32-33, mô-đen 450+/Plasma–SP7 Turnmatic TT, thiết

bị dùng cho sản xuất công nghiệp để tạo phôi;

Xây dựng mô hình toán học mô phỏng dự báo các đặc tính bền cơ học của vật liệu liên kết hàn plasma thép SUS 304 trong miền điều chỉnh thích hợp sau khi xử lý kết quả thăm dò định hướng công nghệ, đảm bảo chất lượng liên kết hàn hoàn toàn đạt mức yêu cầu của người sử dụng

2.3 Phương pháp nghiên cứu

Kết hợp nghiên cứu tổng hợp tài liệu tham khảo với nghiên cứu thực nghiệm trên thiết bị hàn plasma hiện đại 3 thông số công nghệ hàn plasma là: cường độ dòng plasma mức trên (Ih, A); cường độ dòng plasma mức dưới (Ib, A) và tốc độ hàn (vh, cm/ph)

Các đặc tính khác của liên kết hàn plasma thép không gỉ SUS 304 như: kích thước hình học mối hàn plasma; biến dạng trung bình (fNt.B) – kết quả ảnh hưởng của nhiệt năng tích lũy trong quá trình hàn; độ cứng tế vi (HV0,2) được tổng hợp và thể hiện bằng biểu đồ 2D

1.1 Phân loại công nghệ hàn tiên tiến

Trong thế kỷ 19, những bước đột phá lớn trong hàn được thực hiện Việc sử dụng các ngọn lửa mở (axetylen) là một cột mốc quan trọng trong lịch sử của hàn vì ngọn lửa mở, cho phép sản xuất các công cụ kim loại phức tạp và thiết bị Anh Edmund Davy phát hiện acetylene trong năm 1836 và axetylen đã sớm sử dụng bởi các ngành công nghiệp hàn

Một số trong những phát triển gần đây trong ngành công nghiệp bao gồm hàn ma sát quá trình hàn phát triển ở Nga, và hàn laser phát triển ở Mỹ, Đức, Trung Quốc Laser được phát triển trong phòng thí nghiệm Bell Telephone nhưng giờ đây nó được sử dụng cho các loại công việc hàn

Hàn plasma là một phương pháp hàn hồ quang biến thể Về bản chất khoa học, phương pháp hàn này cũng như hàn hồ quang, lợi dụng nhiệt của

hồ quang (phần lõi) để làm nóng chảy kim loại cần hàn Ta dùng thiết bị để tập trung dòng vào lõi hồ quang (plasma) vào dòng nhỏ có nhiệt độ cao

Hình 1.1 Nguyên lý hàn hồ quang plasma (a) và mở rộng khu vực hàn lỗ khóa (b)

Phương pháp hàn plasma có các tính chất đặc biệt nhờ thiết kế đầu hàn Theo đường kính lỗ vòi phun, cường độ dòng điện hàn và lưu lượng khí tạo plasma, có thể đưa ra ba phương pháp hàn hồ quang plasma:

+ Phương pháp hàn microplasma được sử dụng với dòng hàn trong

khoảng 0,1÷15 A So với hàn hồ quang bằng điện cực không nóng chảy trong

môi trường khí bảo vệ ở dải cường độ thấp, chiều dài hồ quang microplasma dài hơn nhiều

+ Phương pháp hàn plasma được sử dụng với dòng hàn trung bình trong khoảng 15÷100A Tương tự như hàn hồ quang bằng điện cực không nóng chảy bình thường Tuy có thể tăng lưu lượng khí tạo plasma để tăng chiều sâu chảy nhưng không khí có thể lẫn vào hồ quang do dòng chảy rối của khí bảo vệ

+ Phương pháp hàn plasma lỗ khóa được sử dụng với dòng hàn trên 100A Hình thành do tăng cường độ dòng điện hàn và lưu lượng khí tạo plasma Hồ quang plasma này có công suất rất lớn, tương tự như của tia laser Khi hàn, hồ quang plasma xuyên thủng vật liệu, tạo ra một lỗ khóa với kim loại nóng chảy của vũng hàn bao quanh lỗ khóa để tạo ra kim loại mối hàn

1.2 Tổng quan về công nghệ hàn plasma

1.2.1 Tình hình nghiên cứu phát triển, ứng dụng hàn plasma ở ngoài nước

Ở các nước công nghiệp phát triển trên thế giới, nhiều cải tiến mới trong lĩnh vực công nghệ hàn tiên tiến, trong đó có hàn bằng năng lượng plasma (PAW) và hàn microplasma (MPAW) đã được nhiều nhà khoa học tiến hành nghiên cứu chuyên sâu Lấy ví dụ như tác giả công trình năm 2014

đã đưa ra bài tổng quan hệ thống hóa 297 công trình báo cáo và bài báo khoa học đã được công bố trong giai đoạn từ năm 1960 đến năm 2002

Từ năm 2002 đến năm 2005 có bài báo khoa học về các vấn đề: Nghiên cứu giám sát trực tuyến quá trình hàn plasma; Nghiên cứu giám sát

bề mặt mối hàn khi sử dụng cảm biến thu tín hiệu không chuyển dịch dòng plasma,…

1.2.2 Tình hình nghiên cứu công nghệ hàn plasma ở Việt Nam

Để góp phần nghiên cứu và bước đầu tìm hiểu về các công nghệ hàn tiên tiến, trong đó có hàn plasma, microplasma, nhằm mục đích nâng cao

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 các vật liệu đặc biệt”, do Viện Nghiên cứu Cơ khí chủ trì thực hiện Đối tượng nghiên cứu là: hàn vật liệu thép đặc biệt và hợp kim đồng Kết quả chính của đề tài mới chỉ dừng lại ở mức đề xuất quy trình công nghệ hàn plasma, microplasma nói chung, chưa đi sâu vào các vấn đề cụ thể

để tối ưu hóa các thông số đầu vào như lưu lượng khí, cường độ dòng điện hàn, tốc độ hàn, v.v

1.3 Cơ sở lý thuyết về công nghệ hàn plasma

Hàn plasma (PAW) là quá trình hàn liên kết vật liệu kim loại bằng dòng xung hồ quang thu hẹp giữa điện cực giữa dây hàn nóng chảy và phôi hàn hoặc điện cực không nóng chảy, tương tự như quá trình GTAW, nhưng

hồ quang của PAW phun qua lỗ nhỏ của một chụp thu hẹp hồ quang được làm mát bằng nước, có thể áp dụng kết cấu hàn có lỗ khóa

1.4 Xác định nội dung nghiên cứu của luận án

Các nội dung nghiên cứu chính sau đây:

1) Nghiên cứu tài liệu tham khảo, tổng hợp, phân tích đánh giá các kết quả nghiên cứu về cơ sở lý thuyết, thực nghiệm và triển khai ứng dụng của một số nhà khoa học chuyên ngành ngoài nước và trong nước để lựa chọn miền giới hạn nội dung trọng tâm cần nghiên cứu của 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

4) Đưa ra giới hạn phạm vi miền lựa chọn của các thông số công nghệ đầu vào; dự kiến các hàm mục tiêu đầu ra; chọn các điều kiện biên cơ bản phù hợp tính năng thiết bị hàn plasma cho các bước tiến hành thí nghiệm thăm dò định hướng công nghệ (L9 - Taguchi)

6) Tổng kết những đóng góp mới về mặt khoa học của luận án và đưa ra khuyến cáo lựa chọn chế độ hàn plasma hợp lý đối với kết cấu giáp mối thép không gỉ tấm SUS 304 cho các nhà sản xuất trong nước

2) Các nghiên cứu phát triển công nghệ và thiết bị hàn plasma, microplasma nói chung được các nhà khoa học trên thế giới đi theo nhiều hướng là cơ sở khoa học cho lựa chọn nội dung nghiên cứu chính của luận án;

3) Đưa ra định hướng sơ bộ về một số nội dung nghiên cứu cụ thể chính của luận án gắn liền với năng lực trang thiết bị thí nghiệm hiện có tại một doanh nghiệp sản xuất các sản phẩm cơ khí từ vật liệu thép không gỉ và thép hợp kim khác

Chương 2: VẬT LIỆU, THIẾT BỊ THÍ NGHIỆM VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1 Vật liệu thí nghiệm

Để thực hiện với yêu cầu đầu bài của luận án liên quan đến thép không gỉ, Tập thể người hướng dẫn và nghiên cứu sinh đã lựa chọn SUS304 với một số lý do sau: Khả năng chịu nhiệt tốt; Khả năng chống chịu ăn mòn cao; Khả năng gia công tạo hình tốt

2.2 Thiết bị và phương pháp thí nghiệm

Một số hình ảnh về hệ thống thiết bị hàn tiên tiến LINCOLN MATIC 32-33 hiện có tại Công ty Cổ phần ERESSON Việt Nam Đây là một hệ thống thiết bị hàn tiên tiến của hãng LINCOLN ELECTRIC cung cấp, biến thể dùng cho sản xuất ở quy mô công nghiệp, đảm bảo như một công cụ hiện đại chủ lực với đặc điểm

C3 Phôi hàn gồm các tấm thép không gỉ SUS 304 được mua sẵn trên thị trường ở Việt Nam Phôi thép hàn được kiểm tra thành phần hóa học trước khi cắt thành các mảnh ghép giáp mối như quy định ở phần trên;

- Phôi thép không gỉ SUS 304 được cắt đúng kích thước yêu cầu tùy thuộc chủng loại kết cấu hàn cần ghép bằng phương pháp dập cắt trên máy cắt

Hình 2.1 Sơ đồ khối các bước thí nghiệm hàn plasma của luận án Kiểm tra chất lượng mối hàn plasma trên mẫu thí nghiệm TNĐ 1

- Phương pháp lấy mẫu thử phá hủy xác định cơ tính mối hàn

Hình 2.2 Sơ đồ nguyên lý cách cắt lấy phôi để gia công mẫu thử kéo phá hủy liên kết hàn plasma (a); phôi gia công mẫu khảo sát các đặc tính kim tương học (HV0,2) (b) và hình thái và tổ chức tế vi theo mặt cắt ngang mối hàn plasma (b)

Mẫu thử kéo phẳng có đầu

Hình 2.3 Bản vẽ gia công mẫu thử phá hủy xác định độ bền kéo liên kết hàn plasma theo TCVN 197-1: 2014 (a); ảnh một số mẫu thử điển hình sau khi hàn plasma (b)

Bảng 2.1 Các thông số chế độ thí nghiệm hàn plasma thép không gỉ SUS 304 (TNĐ 1)

Số thí

nghiệm

Chiều dày phôi hàn, ,

mm

Đường kính dây hàn, d,

mm

Cường độ dòng xung

plasma mức trên Ih, A

Cường độ dòng xung

plasma mức dưới,

Ib, A

Tốc độ hàn plasma,

vh, cm/ph

Tốc độ cấp dây hàn vc.d, cm/ph

Tần suất xung,

F, Hz

Lưu lượng khí bảo

vệ G, lít/phút

Ghi chú: Cấp khí cho quá trình hàn plasma: Ar + 5% H 2 ; Hiệu suất xung N = 70 %

Bảng 2.2 Chế độ quy hoạch thực nghiệm toàn phần 3 mức 3 yếu tố khi hàn thép không gỉ SUS 304

Bảng 2.3 Ký hiệu mã hóa các chế độ thực nghiệm hàn plasma thép không gỉ SUS 304 sắp xếp theo ma trận trực giao

Phương pháp đánh giá chất lượng liên kết hàn plasma thép SUS 304

Tất cả các mẫu thí nghiệm theo quy hoạch đầy đủ 3 mức 3 yếu tố 33 (TNĐ 1) tùy theo chế độ hàn plasma thép không gỉ tấm SUS 304 sau khi làm nguội đều được kiểm tra đánh giá chất lượng liên kết hàn được thực hiện tương tự như đối với các mẫu thí nghiệm thăm dò định hướng công nghệ (TNĐ 1) được trình bày ở tiểu mục tiếp theo

Xây dựng mô hình toán học đặc tính bền mối hàn plasma thép SUS 304

Đây là một bước khái quát kết quả thực nghiệm lên một tầm cao hơn

ở dạng đưa ra công thức toán học thực nghiệm thích hợp, mô tả gần đúng mối tương quan giữa các thông số công nghệ chủ yếu đầu vào đã chọn và hàm mục tiêu đầu ra cần tìm (độ tin cậy của mô hình có thể chọn ở mức 95% giá trị danh nghĩa)

2.3 Phương pháp tính toán xây dựng hàm mục tiêu chất lượng mối hàn plasma thép SUS 304

Phương pháp lập ma trận thực nghiệm trực giao 3 mức 3 yếu tố 3 3

Việc áp dụng để giải bài toán này có thể thực hiện các thí nghiệm khoa học bằng cách xác lập mô hình toán học để đánh giá chất lượng liên kết hàn thông qua các hàm mục tiêu độ bền kéo ki, giới hạn chảy si, và độ giãn dài tương đối Li do ảnh hưởng của quá trình hàn plasma như là các hàm số của những thông số độc lập đầu vào cần khảo sát gồm:

Y = f (Ih, Ib, vh, vcd, ) trong đó: Ih – Cường độ dòng plasma mức trên (A); Ib – Cường độ dòng plasma mức dưới, (A); vh – Tốc độ hàn (theo phương dọc mối hàn), cm/phút; vcd Các điều kiện biên khác (như Tốc độ cấp dây bù; …)

Sơ đồ nguyên lý mô hình thí nghiệm của luận án

Phương pháp đo trực tiếp và xử lý số liệu thực nghiệm

Để tính toán các giá trị trung bình của yếu tố lựa chọn là các thông số đầu vào cần khảo sát (X), sai số tiêu chuẩn SX, độ lệch quân phương (Dispersi) S2 X và sai số tích luỹ X:

1) Nếu Xi là giá trị đo thông số công nghệ nào đó, thì: Xi = (ai  i)

ở đây: ai – số đo của Xi; i – sai số của dụng cụ đo; i – chỉ số ký hiệu thông

số được đo Sai số tương đối trong trường hợp này là: i/ai

2) Khi đó giá trị sai số tuyệt đối là: Xi = i.ai

Phương pháp tính toán các hàm mục tiêu đặc tính cơ - lý vật liệu mối hàn

Các bước chủ yếu trong tính toán xây dựng mô hình toán học gồm: 1) Thiết lập các Bảng số liệu thống kê các thông số công nghệ chủ yếu và kết quả đo đạc chỉ tiêu đánh giá hàm mục tiêu đầu ra (giới hạn chảy mối hàn, ) sau khi đã kiểm tra tính đồng nhất của các số liệu thống kê;

2) Xây dựng các đa thức trực giao theo các thông số công nghệ chủ yếu đã chọn (Bảng 2.6);

3) Tính các hệ số ẩn trong mô hình toán học mô tả ảnh hưởng của các yếu tố đầu vào đến hàm mục tiêu đầu ra cần tìm;

4) Kiểm tra tính thích hợp của mô hình toán tối ưu nhận được theo tiêu chuẩn Fisher ở mức độ phù hợp đã chọn;

Kết luận về độ chính xác mô phỏng của mô hình toán học nhận được so với kết quả thực nghiệm

Kết luận chương

1) Thiết bị hàn plasma của hãng LINCOLN ELECTRIC có khả năng điều khiển tự động quá trình hàn với 3 thông số đầu vào (Ih, Ib và vh); 2) Phương pháp thí nghiệm hàn plasma thép không gỉ SUS 304 theo

mô hình thí nghiệm và quy trình thực hiện đề xuất đồng thời với việc áp dụng phương pháp tính toán xử lý số liệu thống kê toán học thực nghiệm; 3) Các chỉ tiêu chất lượng khác như: biến dạng võng do ảnh hưởng của nhiệt hàn; chiều rộng vùng ảnh hưởng nhiệt; các đặc tính kim tương học như: ảnh tổ chức thô đại mối hàn, tổ chức tế vi