Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ công nghệ hàn mag đến hình dạng mối hàn khi hàn kết cấu thép tấm ở tư thế 2g

Trang iii  Trong thời gian học tập và nghiên cu trong chương trình đào to sau đi học ca trường Đi học sư phm kỹ thuật TP.HCM, em đã tiếp thu và đúc kết được nhiều kiến thc bổ ích cho chuyên môn ca mình. Với đề tài nghiên cu dưới hình thc luận văn thc sỹ, em đã vận dụng những kiến thc đã được học ca mình để gii quyết một vấn đề thực tế. Đề tài ca em là nghiên cu và tìm hiểu nh hưởng các thông số chế độ công nghệ hàn MAG nh hưởng đến hình dng mối hàn khi hàn kết cấu thép tấm ở tư thế 2G, vì lần đầu tiên tiếp xúc nên em gặp rất nhiều khó khăn. Với sự hướng dẫn tận tình ca thầy hướng dẫn PGS. TS. Hoàng Trọng Bá cùng với sự hỗ trợ ca gia đình, bn bè, trường cao đẳng nghề Lilama 2, trường cao đẳng công nghệ Th Đc. Cho đến thời điểm này luận văn ca em cng đt được những kết qu như mong muốn. Đến đây, cho phép em gửi lời cm ơn chân thành đến: - Ban Giám Hiệu trường Đi học sư phm kỹ thuật TP.HCM. - Thầy PGS.TS. Hoàng Trọng Bá – Khoa Cơ Khí Chế to Máy - trường Đi học sư phm kỹ thuật TP.HCM. - Thầy.TS. Phan Miêng – Khoa Cơ Khí Chế to Máy - trường Cao đẳng giao thông vân ti TP.HCM - Quý thầy cô trong khoa Cơ Khí Chế To Máy - Trường Đi học sư phm kỹ thuật TP.HCM. - Trường cao đẳng nghề Lilama 2 - Trương cao đẳng công nghệ Th Đc - Gia đình, bn bè và đồng nghiệp. Một lần nữa, em xin chân thành cm ơn sự giúp đỡ, sự hỗ trợ động viên quý báu ca tất c mọi người. Xin trân trọng cm ơn Tp. Hồ Chí Minh, tháng 10 năm 2012 Học viên thực hiện luận văn Trang iv  Hàn hồ quang bằng điện cực nóng chy trong môi trường khí bo vệ (GMAW: Gas Metal Arc Welding) là quá trình hàn nóng chy trong đó nguồn nhiệt hàn được cung cấp bởi hồ quang to ra giữa điện cực nóng chy ( dây hàn) và kim loi nền, hồ quang và kim loi nóng chy được bo vệ khỏi tác động ca môi trường xung quanh như oxy, nitơ. Khi phương pháp hàn sử dụng khí hot tính như khí CO2 làm khí bo vệ, khi đó nó được gọi là: MAG (Metal Active Gas). Được sử dụng rộng rãi trong chế to bồn bể áp lực, các hệ thống đường ống lớn, chất lượng mối hàn tốt, năng suất cao. Hơn thế nữa, nó dễ dàng tự động hóa và vì vậy không đòi hỏi tay nghề người thợ cao. Để đt được hiệu suất quá trình hàn cao, chất lượng mối hàn tốt thì các thông số chế độ hàn cần được nghiên cu. Đề tài được thực hiện thời gian từ tháng 02/2012 đến 08/2012 ti trường Đi học sư phm kỹ thuật TP. HCM. Nội dung và phương pháp nghiên cu ca đề tài là nghiên cu về lý thuyết công nghệ hàn MAG và thực hiện thí nghiệm ti trường Cao đẳng nghề Lilama 2 dưới dng hàn mẫu và đo kích thước mối hàn, xử lý kết qu đo bằng phương pháp quy hoch thực nghiệm. Kết qu đt được ca luận văn đã trình bày một cách đầy đ và cô đọng lý thuyết và thực nghiệm về  . Tìm ra được mối quan hệ giữa cường độ dòng điện hàn với chiều rộng, chiều cao, chiều sâu ngấu ca mối hàn. Mối quan hệ giữa điện áp hàn với chiều rộng, chiều cao, chiều sâu ngấu ca mối hàn. Mối quan hệ giữa tốc độ hàn với chiều rộng, chiều cao, chiều sâu ngấu ca mối hàn. Kết qu ca đề tài là cơ sở để chúng ta chọn chế độ hàn, nhằm nâng cao chất lượng và tuổi thọ cho kết cấu hàn. Đồng thời là phương pháp có thể áp dụng để kiểm tra cho các kết cấu hàn đang làm việc ti các nhà máy, xí nghiệp phục vụ cho công tác chế to và sửa chữa. Trang v ABSTRACT Arc welding with melting electrode in protective gas environment (GMAW: Gas Metal Arc Welding) is molten welding process in which the heat source is provided by arc created between the melting electrode (wire) and base metal, arc and molten metal is protected from the impact of the surrounding environment such as oxygen and nitrogen. When welding method using reactive gases such as CO2 shielding gas, then it is called: MAG (Metal Active Gas). Widely used in the manufacture of pressure tanks, large piping systems, weld quality, high productivity. Moreover, it is easy to automate and therefore does not require high-skilled workers. To achieve high performance welding process, weld quality welding mode, the parameters need to be studied.Time threads are made from 02/2012 to 08/2012 Technical Pedagogical University City. HCM. The content and methodology of the research is the study of MAG welding technology theory and the experiment in vocational colleges attracting 2 sample as welding and weld measuring, processing measurement results by experimental planning method. The results of the thesis presents a complete and concise theoretical and empirical "MAG welding technology Mode affects the shape of the weld when welding structural steel sheet in 2G position". Find out the relationship between the welding amperage with width, height,, matured depth of the weld. The relationship between welding voltage with width, height,, matured depth of the weld. The relationship between the welding speed and the width and height, matured depth of the weld. Results of the research is the basis for us to select welding mode, in order to improve the quality and longevity for structural welding. At the same time, the method can be applied to test for structural welding work at plants and factories for the manufacture and repair Trang vi  Trang tựa Trang Quyết định giao đề tài Lý lịch cá nhân i Lời cam đoan ii Cm t iii Tóm tắt iv Mục lục vi Danh sách các ký hiệu ix Danh sách các hình x Danh sách các hình xii .  1 1.1. Đặt vấn đề. 1 1.2. Tình hình nghiên cu 2 1.3. Mục tiêu nghiên cu 2 1.4. Nhiệm vụ và phm vi nghiên cu 2 1.5. Phương pháp nghiên cu 3 1.6. Giá trị thực tiễn ca lận văn 3 .   4 2.1. Một số vấn đề cơ bn về lý thuyết hàn 4 2.1.1. Sự hình thành mối hàn 4 2.1.1.1. Khái niện về mối hàn 4 2.1.1.2. Sự to thành bể hàn 4 2.1.1.3. Sự dịch chuyển ca kim loi lỏng từ điện cực vào bể hàn 6 2.1.2. Cấu trúc ca kim loi mối hàn 8 2.1.2.1. Vùng mối hàn 8 2.1.2.2. Vùng nh hưởng nhiệt và các yếu tố nh hưởng đến kích thước ca khu vực nh hưởng nhiệt 9 2.1.2.3. Đặc điểm 13 2.1.2.4. Phân loi hàn 13 2.2. Tổng quan về phương pháp hàn trong môi trường khí bo vệ 15 2.2.1. Phm vi ng dụng và ưu điểm. 16 2.2.2. Những hn chế ca phương pháp. 17 2.3. Công nghệ hàn hồ quang trong môi trường khí bo vệ. 17 2.3.1. Các nguyên lý vận hành. 17 Trang vii 2.3.2 Các thông số công nghệ hàn. 21 2.3.3. Dòng điện hàn. 22 2.3.4. Điệp áp hồ quang. 22 2.3.5. Tốc độ di chuyển. 22 2.3.6. Chiều dài nhô ra ca điện cực. 23 2.3.7. Kích cỡ ca điện cực. 24 2.4. Khí bo vệ. 24 2.4.1. Tổng quan. 24 2.4.2. Khí bo vệ Argon và Hêli. 28 2.4.3. Hỗn hợp khí Argon – Điôxít cacbon – Ôxi. 29 2.4.4. Điôxít cacbon 29 2.5. Sự hình thành mối hàn trong không gian. 30 2.5.1. Phân loi vị trí mối hàn trong không gian. 30 2.5.2. Vị trí hàn theo tiêu chuẩn AWS 31 2.5.3. Vị trí hàn theo tiêu chuẩn Việt Nam 33 .  34 3.1. Vật liệu mẫu. 34 3.2. Thiết bị, vật liệu hàn, khí bo vệ và dụng cụ đo 35 3.2.1. Thiết bị hàn 35 3.2.2. Vật liệu hàn và khí bo vệ 36 3.2.3. Dụng cụ đo kiểm 37 3.3. Chế độ hàn 37 3.3.1. Chọn chế độ hàn đối với dây có đường kính Ф1.2mm 38 3.3.2. Tính các thông số hàn 38 3.3.3. Xác định các yếu tố nh hưởng 39 3.3.4. Xác định số lượng mẫu thí nghiệm 40 3.4. Tiến hành hàn 40 3.4.1. Hàn mẫu 41 3.4.2. Cắt mẫu 42 3.4.3. Đo kích thước mối hàn trên các phôi mẫu 43 3.5. Xử lý số liệu thực nghiệm. 44 3.6. Tính các hệ số b j ca mô hình chiều rộng mối hàn 47 3.7. Kết qu và tho luận. 50 3.7.1. nh hưởng ca chế độ công nghệ hàn đến chiều rộng mối hàn 50 3.7.2. nh hưởng ca chế độ công nghệ hàn đến chiều cao mối hàn 52 Trang viii 3.7.3. nh hưởng ca chế độ công nghệ hàn đến chiều sâu ngấu ca mối hàn 54 3.7.4. nh hưởng ca chế độ công nghệ hàn đến hệ số hình dng mối hàn 56 .  60 4.1. Kết luận 60 4.2. Kiến nghị 61 4.3. Hướng phát triển đề tài 61  62 Trang ix           I h : Cường độ dòng điện hàn U h : Hiệu điện thế hàn V h : Tốc độ hàn c : Chiều cao mối hàn b : Chiều rộng mối hàn h : Chiều sâu ngấu ca mối hàn Ψm: Hệ số hình dng mối hàn Ψn: Hệ số ngấu ca mối hàn MIG: Metal Inert Gas MAG : Metal Active Gas GMAW : Gas Metal Arc Welding ASME: Hiệp Hội Kỹ Sư Cơ Khí Hoa Kỳ AWS: Hiệp Hội Hàn Hoa Kỳ 1G : Tư thế hàn bằng (hàn sấp) 2G : Tư thế hàn ngang 3G : Tư thế hàn leo ( Hàn đng) 4G : Tư thế hàn trấn ( Hàn ngữa) 5G: Tư thế hàn ống vị trí nằm ngang cố định 6G : Tư thế hàn ống vị trí xiên 45 0 1F : Tư thế hàn góc bằng 2F : Tư thế hàn góc ngang 3F: Tư thế hàn góc leo 4F : Tư thế hàn góc trần Trang x DANH SÁCH CÁC HÌNH HÌNH TRANG Hình 2.1: Mối hàn 4 Hình 2.2: Bể hàn 5 Hình 2.3: Hình dng và kích thước ca bể hàn 6 Hình 2.4: Tác dụng ca lực từ trường ép lên đầu mút điện cực 7 Hình 2.5: Tổ chc kim loi ca mối hàn 8 Hình 2.6: Tổ chc kim loi ca mối ca khu vực nh hưởng nhiệt 10 Hình 2.7: Sơ đồ thiết bị hàn hồ quang điện cực nóng chy khí bo vệ 19 Hình 2.8: Thiết bị hồ hàn hồ quang điện cực nóng chy trong khí bo vệ 21 Hình 2.9: Chiều dài điện cực phía ngoài mỏ hàn 22 Hình 2.10: a – Hồ quang dài, b – Hồ quang trung bình, c – Hồ quang ngắn 24 Hình 2.11: Bề mặt và hình mẫu thâm nhập đối với các khí khác nhau 28 Hình 2.12: Sơ đồ minh họa độ dốc mối hàn 30 Hình 2.13: Sơ đồ minh họa chiều quay mối hàn 30 Hình 2.14: Vị trí mối hàn trong không gian theo tiêu chuẩn AWS 32 Hình 2.15: Vị trí mối hàn trong không gian theo tiêu chuẩn Việt Nam 33 Hình 3.1: Phôi hàn sau khi đã được vệ sinh sch sẽ 34 Hình 3.2: Máy hàn MAG Miller 383 35 Hình 3.3: Dây hàn MAG nhãn hiệu Kim Tín Việt Nam 36 Hình 3.4: Thước đo mối hàn đa năng 37 Hình 3.5: Thông số hình học ca phôi hàn 39 Hình 3.6: Phôi hàn được gá đúng vị trí 2G trong không 41 Hình 3.7: Mối hàn mẫu thí nghiệm 42 Hình 3.8: Các phôi mẫu sau khi hàn, cắt, mài và tẩm thực 42 Hình 3.9: Cách đo bề rộng mối hàn 43 Hình 3.10: Cách đo chiều cao mối hàn 43 Hình 3.11: Thí nghiệm đo hình dang mối hàn 44 Hình 3.12: Sơ đồ nh hưởng ca cường độ dòng điện đến chiều rộng mối hàn 51 Hình 3.13: Sơ đồ nh hưởng ca hiệu điện thế hàn đến chiều rộng mối hàn 51 Hình 3.14: Sơ đồ nh hưởng ca vận tốc hàn đến chiều rộng mối hàn 52 Hình 3.15: Sơ đồ nh hưởng ca cường độ dòng điện đến chiều cao mối hàn 53 Hình 3.16: Sơ đồ nh hưởng ca hiệu điện thế hàn đến chiều cao mối hàn 53 Hình 3.17: Sơ đồ nh hưởng ca vận tốc hàn đến chiều cao mối hàn 54 Hình 3.18: Sơ đồ nh hưởng ca cường độ dòng điện đến chiều sâu ngấu mối hàn 55 Hình 3.19: Sơ đồ nh hưởng ca hiệu điện thế hàn đến chiều sâu ngấu mối hàn 55 Hình 3.20: Sơ đồ nh hưởng ca vận tốc hàn đến chiều sâu ngấu mối hàn 56 Hình 3.21: Sơ đồ nh hưởng ca cường độ dòng điện đến hệ số hình dng mối hàn 57 Hình 3.22: Sơ đồ nh hưởng ca hiệu điện thế hàn đến hệ số hình dng mối hàn 68 Hình 3.23: Sơ đồ nh hưởng ca vận tốc hàn đến hệ số hình dng mối hàn 68 Trang xi DANH SÁCH CÁC   TRANG Bng 2.1. Sự phụ thuộc ca kích thước các vùng và chiều dài khu vực nh hưởng nhiệt vào các phương pháp hàn khác nhau 12 Bng 2.2. Các khí bo vệ trong phương thc chuyển kim loi dng bụi 25 Bng 2.3. Các khí bo vệ trong phương thc chuyển kim loi dng đon mch 27 Bng 3.1. Bng chế độ hàn 2G đối với dây hàn 1,2mm 38 Bng 3.2. Giá trị và mc biến thiên ca chế độ hàn 45 Bng 3.3. Chuyển các giá trị ca các biến thực sang các giá trị mã hóa 46 Bng 3.4. Kế hoch thực nghiệm và kết qu thu được 47 Bng 3.5. Kết qu thí nghiệm thu được chiều rộng mối hàn ti tâm phương án 48 Trang 1   1.1  Trong những năm gần đây kỹ thuật Hàn đư có những bớc phát triển mnh mẽ, đáp ng đợc các yêu cầu ngày càng cao về công nghệ và vật liệu. Nhiều phơng pháp Hàn mới đư xuất hiện, các công nghệ mới đợc áp dụng rộng rưi trong kỹ thuật hàn. Các công nghệ hàn c điển, ch yếu là th công và không liên tục đang dần tr nên lc hậu. Tính hiệu qu và kinh tế ca hầu hết các cơ s công nghiệp từ các nhà máy điện, chế to máy móc, khai thác, lọc dầu, xây dựng các bn bể cha dầu khí, hóa chất đều liên quan chặt chẽ đến sự ng dụng hợp lý ca các công nghệ hàn. Hàn là công nghệ phc tp, phi hợp nhiều ngành khoa học và kỹ thuật từ vật lý, hóa học, luyện kim, cơ khí, tự động hóa đến kỹ thuật điện và điện tử. Trong tình hình đất nớc có nhiều đi mới, đặc biệt khi nền kinh tế tăng trng liên tục các ngành công nghiệp cũng phát triển với tc độ tăng dần tiến tới mục tiêu công nghiệp hóa – hiện đi hóa đất nớc. Do vậy các yêu cầu về kiến thc khoa học công nghệ nói chung, cũng nh khoa học công nghệ Hàn nói riêng đòi hi phi có sự đáp ng kịp thi và phù hợp với sự phát triển công nhiệp hóa và hiện đi hóa đất nớc. Khong 10 năm gần đây, nhiều công nghệ hàn mới đợc ng dụng rộng rưi  Việt Nam và sẽ tiếp tục đóng vai trò quan trọng trong tơng lai. Hiện nay ngành Hàn đang phát triển rất mnh mẽ với sự ra đi ca các phơng pháp hàn mới, các thiết bị hàn ngày càng hiện đi nhằm gim bớt sc lao động và đem đến cho con ngi sn phẩm mới với chất lợng ngày càng cao. Một trong những công nghệ hàn mới  Việt Nam đó là công nghệ hàn h quang trong môi trng khí bo vệ. Phơng pháp hàn này có rất nhiều u điểm và đặc biệt nó phù hợp với sn xuất lớn và các ng dụng hàn tự động nhất là khi hàn các tấm kim loi, các đng ng, bn bể cha có đng kính và chiều dày lớn. [...]... a chế độ công nghệ hàn đến chất l ợng m i hàn, thông qua hình d ng m i hàn đ i với tr ng hợp hàn kết cấu thép t thế 2G 1.4 Nhi m v vƠ ph m vi nghiên cứu 1.4.1 Nhi m v của đ tƠi - Tìm hiểu về t ng quan công nghệ hàn MAG, sự hình thành m i hàn, cấu trúc kim lo i c a m i hàn - Đặc biệt đi sâu nghiên c u cụ thể sự nh h Trang 2 ng c a các thông s về năng l ợng hàn, khi hàn t thế 2G để chế t o kết cấu thép. .. s có nh h ng quyết định đến sự hình thành cũng nh đến chất l ợng m i hàn bao g m: C ng độ dòng điện hàn Ih , Hiệu điện thế hàn Uh , T c độ hàn Vh 1.4.2 Ph m vi nghiên cứu - Đề tài nghiên c u đ i với hàn h quang điện với ph ơng pháp hàn MAG - Nghiên c u thực nghiệm nhằm xác định chế độ công nghệ hàn thông qua các giá trị hình d ng m i hàn đ ợc kh o sát V t li u nghiên cứu : - Thép các bon thấp có kích... 2,5 Que hàn trần Que hàn thu c bọc dày Hàn khí Hàn tự động Th Chiều dài Chế độ hàn Chế độ hàn có nh h ng lớn đến kích th ớc c a khu vực nh h ng nhiệt  Hàn với c ng độ dòng điện hàn lớn hoặc hàn với ngọn lửa công suất lớn thì kích th ớc c a khu vực nh h ng nhiệt lớn  T c độ hàn lớn thì kích th ớc c a khu vực nh h Trang 12 ng nhiệt nh Thành phần kim lo i vật hàn Tính dẫn nhiệt c a kim lo i vật hàn càng... lai, nếu b/L nh thì sau khi kết tinh có thể gây ra n t trục m i hàn Hình 2.3 Hình dạng và kích thước của bể hàn 2.1.1.3 S d ch chuyển của kim lo i lỏng từ đi n c c vƠo bể hƠn Sự dịch chuyển c a kim lo i l ng từ điện cực và bể hàn không những nh h ng đến sự t o thành m i hàn, mà còn nh h ng đến thành phần và chất l ợng m i hàn Khi hàn h quang tay, dù hàn bằng ph ơng pháp nào và hàn bất kỳ vị trí nào thì... thuy t hƠn 2.1.1 S hình thƠnh mối hƠn 2.1.1.1 Khái ni m v mối hàn M i n i đ ợc thực hiện bằng ph ơng pháp hàn gọi là m i hàn M i hàn là m i n i liền không tháo đ ợc Vị trí n i các chi tiết gọi là m i hàn Trong hàn nóng ch y m i n i hàn g m: Hình 2.1 Mối hàn + M i hàn: M i hàn g m: kim lo i cơ b n và kim lo i điện cực (que hàn) sau khi nóng ch y kết tinh t o thành + Vùng tiệm cận m i hàn Vùng kim lo i... trình hàn các kết cấu có kích th ớc, chiều dày lớn và hàn các vị trí hàn khó trong không gian, “chẳng h n nh hàn m i hàn 2G thì sự hình thành m i hàn cũng khác nhau Để có đ ợc m i hàn t ơng đ i đ ng đều về kích th ớc, hình dáng trong quá trình hàn ta ph i điều chỉnh, thay đ i các thông s c a quá trình hàn để đ t đ ợc hình dáng cũng nh chất l ợng m i hàn nh mong mu n Vì vậy tác gi chọn đề tài nghiên Nghiên. .. vệ; 11 Hàn hồ quang tay điện cực nóng chảy 12 Hàn hồ quang tay điện cực không nóng chảy; 13 Hàn trong môi trường khí argon 14 Hàn trong môi trường khí hêli 15 Hàn trong môi trường khí nitơ 16 Hàn trong môi trường khí CO2 17 Hàn siêu âm 18 Hàn nổ 19 Hàn nguội 20 Hàn điện tiếp xúc 21 Hàn ma sát 22 Hàn khuếch tán trong chân không 23 Hàn cao tần 24 Hàn rèn 25 Hàn giáp mối 26 Hàn điểm 27 Hàn đường 28 Hàn bằng... m i hàn ng chịu áp lực bằng nhiễu x X – quang Luận văn th c sĩ Lâm Văn T 5 Nghiên c a nh h ng 2011 ng c a chế độ hàn đến độ bền c a m i hàn Luận văn th c sĩ Nguyễn Tấn H i 2011 1.3 M c tiêu nghiên cứu Mục tiêu nghiên c u là nâng cao hiệu qu c a quá trình hàn nhằm đ t chất l ợng m i hàn thông qua việc lựa chọn chế độ hàn Trên cơ s nghiên c u lý thuyết và kh o sát thực nghiệm, xác định đ ợc m c độ nh... để kiểm tra đánh giá kết qu thu đ ợc, xác định m i t ơng quan giữa các yếu t chế độ công nghệ hàn và hình d ng m i hàn 1.6 Giá tr th c ti n của l n văn - Kết qu c a luận văn giúp cho ng i kỹ s ho c ng i thợ xác định đ ợc chế độ hàn phù hợp khi thiết kế quy tình hàn ho c trong khi hàn - Có thể dung làm tài liệu tham kh o cho các sinh viên ngành cơ khí, đặc biệt trong chuyên ngành hàn các học viên có... soát quá trình hàn: - Súng hàn và cáp hàn - Thiết bị cấp dây - Ngu n điện hàn Súng hàn và cáp hàn đ m nhiệm vai trò cung cấp khí b o vệ cho vùng hàn, dẫn h ớng điện cực từ bộ phận cấp dây đến ng tiếp điện (contact tip) trên súng hàn, dẫn điện từ ngu n điện hàn tới súng hàn Khi nhấn công tắc trên súng hàn, khí, dòng điện hàn và dây hàn đ ng th i đ ợc kh i động, h quang đ ợc m i và duy trì tự động Bộ phận . mô hình chiều rộng mối hàn 47 3.7. Kết qu và tho luận. 50 3.7.1. nh hưởng ca chế độ công nghệ hàn đến chiều rộng mối hàn 50 3.7.2. nh hưởng ca chế độ công nghệ hàn đến chiều cao mối hàn. 3.7.3. nh hưởng ca chế độ công nghệ hàn đến chiều sâu ngấu ca mối hàn 54 3.7.4. nh hưởng ca chế độ công nghệ hàn đến hệ số hình dng mối hàn 56 .  60 4.1. Kết luận. 3G : Tư thế hàn leo ( Hàn đng) 4G : Tư thế hàn trấn ( Hàn ngữa) 5G: Tư thế hàn ống vị trí nằm ngang cố định 6G : Tư thế hàn ống vị trí xiên 45 0 1F : Tư thế hàn góc bằng 2F : Tư thế hàn