1.1.3 Tìnhăhìnhănghiênăc uăngoƠiăn c: 1.3.1 Simulation and experimental study on distortion of butt and T-joints using WELD PLANNER Mohd Shahar Sulaiman, Yupiter HP Manurung, Esa Haruman
M CL C M C L C viii DANH M C HÌNH xi DANH M C B NG xiii CH NG 1: T NG QUAN 1.1 T ng quan v lƿnh v c nghiên c u, k t qu nghiên c u n c 1.1.1 T ng quan v lƿnh v c hàn h quang n: 1.1.2 Tình hình nghiên c u n c: 1.1.3 Tình hình nghiên c u ngoƠi n c: 1.2 M c tiêu c a đ tài 1.3 Nhi m v c a đ tƠi, ph ng pháp nghiên c u gi i h n c a đ tài 1.3.1 Nhi m v c a đ tài: 1.3.2 Ph ng pháp nghiên c u: 1.3.3 Gi i h n c a đ tài: 1.4 Giá tr th c ti n c a đ tài CH NG 2: C S LÝ THUY T 2.1 Hàn h quang nóng ch y mơi tr ng có khí b o v 2.2 Phân lo i hàn h quang nóng ch y mơi tr ng có khí b o v 2.2.1 Hàn h quang n c c nóng ch y mơi tr ng có khí b o v (GMAW: Gas Metal Arc Welding): 2.2.2 Hàn h quang n c c khơng nóng ch y mơi tr ng khí tr (GTAW: Gas Tungsten Arc Welding): 11 2.3 Mơ hình tốn h c c a tốn: 14 2.4 S hình thành m i hàn 20 2.4.1 Khái ni m v m i hàn 20 2.4.2 S t o thành bể hàn 21 2.4.3 S d ch chuyển c a kim lo i l ng t n c c vào bể hàn: 22 2.5 Các thông s công ngh hàn: 23 viii 2.6 ng suất bi n d ng trình hàn: 25 2.6.1 Hi n t ng v t lý x y trình hàn 25 2.6.2 C ch hình thành ng suất bi n d ng m i hàn: 25 2.6.3 Phân lo i ng suất bi n d ng hàn: 27 2.7 nh h CH ng c a nhi t đ đ n trình hàn: 29 NG 3: MỌ PH NG BI N D NG NG TRONG QUI TRÌNH HÀN H QUANG 32 3.1 TR NG H P HÀN GIÁP MÍ 32 3.1.1 Mơ hình hình h c, thơng s hàn kim lo i hàn c a toán: 32 3.1.2 K t qu mô ph ng bi n d ng, ng suất nhi t đ : 33 3.1.3 Nh n xét 35 3.2 TR NG H P HÀN VNG GĨC S D NG CO HÀN 37 3.2.1 Mô hình hình h c, thơng s hàn, kim lo i hàn c a toán: 37 3.2.2 K t qu mô ph ng bi n d ng, ng suất nhi t đ : 38 3.2.3 Nh n xét 40 3.3 TR NG H P HÀN CH T 41 3.3.1 Mơ hình hình h c, thơng s hàn, kim lo i hàn c a toán: 41 3.3.2 K t qu mô ph ng bi n d ng, ng suất nhi t đ : 42 3.2.3 Nh n xét 44 CH NG 4: TH C NGHI M VÀ SO SÁNH 46 4.1 V t li u m u: 46 4.2 Thi t b , v t li u hàn d ng c đo kiểm 46 4.3 D ng c đo kiểm 47 4.4 xác đ nh y u t nh h ng đ n đ bi n d ng hàn m u 48 4.5 K t qu so sánh: 49 4.5.1 Biểu đ so sánh bi n d ng gi a k t qu th c nghi m k t qu mô ph ng tr ng h p hàn giáp mí: 49 4.5.2 Nh n xét: 54 4.5.3 K t lu n: 54 ix 4.5.4 Biểu đ so sánh bi n d ng gi a k t qu th c nghi m k t qu mô ph ng tr ng h p hàn vng góc s d ng co hàn 56 4.4.5 Nh n xét: 61 4.5.6 K t lu n: 61 4.5.7 Biểu đ so sánh bi n d ng gi a k t qu th c nghi m k t qu mô ph ng tr ng h p hàn ch T 63 4.6.8 Nh n xét: 68 4.6.9 K t lu n: 68 CH NG 5: K T LU N VẨ Đ NGH 70 5.1 K t lu n: 70 5.2 Đ ngh : 70 5.3 H ng phát triển đ tài: 70 TÀI LI U THAM KH O 71 x DANH M C HÌNH Hình 2.1: S đ hàn h quang nóng ch y mơi tr ng có khí b o v Hình 2.2: s đ thi t b hàn h quang n c c nóng ch y 10 Hình 2.3: S đ nguyên lý hàn h quang n c c khơng nóng ch y 11 Hình 2.4 : Thi t b hàn h quang n c c khơng nóng ch y mơi tr ng khí tr 13 Hình2.5: Cấu t o m hàn TIG 13 Hình 2.6: T ng tác gi a y u t v t lý trình hàn 15 Hình Mơ hình ngu n nhi t 19 Hình 2.7: cấu t o m i hàn 20 Hình 2.8: Bể hàn 21 Hình 2.9: Tác d ng c a l c t tr ng lên n c c 23 Hình 2.10: a) H quang dài; b) H quang trung bình; c) H quang ngắn 24 Hình 2.11: S giãn n nhi t c a kim lo i b c đ nh m t đ u 26 Hình 2.12: S giãn n nhi t c a kim lo i b c đ nh hai đ u 26 Hình 2.13: Bi n d ng ngang c a m i hàn; a) Bi n d ng m i hàn giáp mí; b) Bi n d ng m i hàn ch T 29 Hình 2.14: Bi n d ng m i hàn ch T 29 Hình 2.15: Tính chất c a kim lo i thay đ i nhi t đ 31 Hình 3.1: Mơ hình hình h c c a tốn 32 Hình 3.2: Que hàn ph 33 Hình 3.3: T a đ v trí đo bi n d ng c a lien k t hàn 33 Hình 3.4: Biểu đ k t qu mơ ph ng 36 Hình 3.5: Mơ hình hình h c toán 37 Hình 3.6: Que hàn ph 38 Hình 3.7: T a đ v trí đo bi n d ng c a liên k t hàn 38 Hình 3.8: Biểu đ k t qu mô ph ng 40 Hình 3.9: Mơ hình hình h c c a toán 41 xi Hình 3.10: Que hàn ph 42 Hình 3.11: T a đ v trí đo bi n d ng c a liên k t hàn 42 Hình 3.12: Biểu đ k t qu mô ph ng 44 Hình 4.0: Máy cắt dây phôi sau cắt 46 Hình 4.1: Máy hàn HYO SUNG PRT500 47 Hình 4.2 : Que hàn ph Yawata 47 Hình 4.3: Thi t b đo k t h p máy ti n 48 Hình 4.4: Thi t b đo k t h p máy phay 48 Hình 4.5: M u sau hàn 49 Hình 4.6: Biểu đ bi n d ng c a m u dày 2.5 mm 50 Hình 4.7: Biểu đ bi n d ng c a m u dày 3.2 mm 51 Hình 4.8: Biểu đ bi n d ng c a m u dày mm 52 Hình 4.9: Biểu đ bi n d ng c a m u dày 5.2 mm 53 Hình 4.10: Biểu đ t ng h p k t qu bi n d ng c a thí nghi m lo i chi u dày 54 Hình 4.11: Biểu đ bi n d ng c a m u dày 2.5 mm 56 Hình 4.12: Biểu đ bi n d ng c a m u dày 3.2 mm 57 Hình 4.13: Biểu đ bi n d ng c a m u dày mm 58 Hình 4.14: Biểu đ bi n d ng c a m u dày 5.2 mm 59 Hình 4.15: Biểu đ t ng h p k t qu bi n d ng c a thí nghi m lo i chi u dày 60 Hình 4.16: Biểu đ bi n d ng c a m u dày 2.5 mm 63 Hình 4.17: Biểu đ bi n d ng c a m u dày 3.2 mm 64 Hình 4.18: Biểu đ bi n d ng c a m u dày mm 65 Hình 4.19: Biểu đ bi n d ng c a m u dày 5.2 mm 66 Hình 4.20: Biểu đ t ng h p k t qu bi n d ng thí nghi m lo i chi u dày 67 xii DANH M C B NG B ng2.1 : Thành ph n hóa h c c a m t s lo i n c c Wolfram theo tiêu chu n AWS A5.12 - 80 12 B ng 2.1: C tính thép thay đ i nhi t thay đ i 30 B ng 3.1: K t qu mô ph ng nhi t đ , bi n d ng ng suất 35 b ng 3.1.1: B ng s li u k t qu mô ph ng bi n d ng c a lo i 35 B ng 3.2: K t qu mô ph ng nhi t đ , bi n d ng ng suất 39 b ng 3.2.1: B ng s li u k t qu mô ph ng bi n d ng c a lo i 40 B ng 3.3: K t qu mô ph ng nhi t đ , bi n d ng ng suất 43 b ng 3.3.1: B ng s li u k t qu mô ph ng bi n d ng c a lo i 44 B ng 4.1 b ng s li u k t qu bi n d ng c a mô ph ng thí nghi m 49 B ng 4.2 b ng s li u k t qu bi n d ng c a mô ph ng thí nghi m 50 B ng 4.3 b ng s li u k t qu bi n d ng c a mơ ph ng thí nghi m 51 B ng 4.4 b ng s li u k t qu bi n d ng c a mơ ph ng thí nghi m 52 B ng 4.5 b ng s li u k t qu bi n d ng c a thí nghi m lo i chi u dày 53 B ng 4.6 b ng s li u k t qu bi n d ng c a mô ph ng thí nghi m 56 B ng 4.7 b ng s li u k t qu bi n d ng c a mơ ph ng thí nghi m 57 B ng 4.8 b ng s li u k t qu bi n d ng c a mơ ph ng thí nghi m 58 B ng 4.9 b ng s li u k t qu bi n d ng c a mô ph ng thí nghi m 59 B ng 4.10 b ng s li u k t qu bi n d ng c a thí nghi m lo i chi u dày 60 B ng 4.11 b ng s li u k t qu bi n d ng c a mơ ph ng thí nghi m: 63 B ng 4.12 b ng s li u k t qu bi n d ng c a mơ ph ng thí nghi m: 64 B ng 4.13 b ng s li u k t qu bi n d ng c a mô ph ng thí nghi m 65 B ng 4.14 b ng s li u k t qu bi n d ng c a mô ph ng thí nghi m 66 B ng 4.15 b ng s li u k t qu bi n d ng c a thí nghi m lo i chi u dày 67 xiii CH NGă1:ăT NG QUAN 1.1 T ngăquanăv lƿnhăv cănghiênăc u,ăcácăk tăqu nghiênăc uătrongăvƠăngoƠiă n c 1.1.1 T ngăquanăv ălƿnhăv căhƠnăh ăquangăđi n: Hàn h quang n môi tr Welding) công ngh hƠn đ ng có khí b o v (GSAW: Gas Shielded Arc c s dung r ng rãi hi n Trong n n công nghi p hi n đ i hàn h quang n mơi tr ng có khí b o v chi m m t v trí quan tr ng Nó khơng nh ng hàn lo i thép k t cấu thơng th ng mà cịn hàn lo i thép h p kim cao, kim lo i màu h p kim c a chúng NgoƠi ph ng pháp hƠn nƠy khơng nh ng thao tác tay mà cịn t đ ng hóa, t o m i hàn có chất l ng cao đ i v i h u h t kim lo i h p kim Trong nh ng năm g n đơy k thu t HƠn đƣ có nh ng b đáp ng đ c phát triển m nh m , c yêu c u ngày cao v công ngh v t li u Nhi u ph Hàn m i đƣ xuất hi n, công ngh m i đƣ đ ng pháp c áp d ng r ng rãi k thu t Hàn, t ch ch y u s d ng công ngh hàn h quang tay, đ n có kho ng 130 ph ng pháp hƠn khác đ c s d ng r ng rãi Có thể chia cơng ngh hàn thành nhóm nh sau: 1.1.2 Tìnhăhìnhănghiênăc uătrongăn 1.2.1 c: Đ tƠi “ Nghiên c u m t s thông s c b n nh h ng t i trình hình thành m i hàn trình luy n kim hƠn MIG, MAG ” - Tr ĐH S Ph m K Thu t TP HCM Đ tƠi đ Ph m Văn Đi u th c hi n d is h ng c nghiên c u vƠo năm 2004 Th.s ng d n c a TS HoƠng Văn Chơu N i dung c a đ tài xem xét nh h đ n vi c t o dáng m i hàn nh h ng c a thông s công ngh ng t i trình hàn D a c s lý thuy t k t qu thí nghi m để đánh giá thông s hƠn thay đ i thành ph n ph n trăm nguyên t t ch c kim lo i m i hƠn thay đ i th nào, d n đ n c tính c a chúng b tác đ ng T tác gi đ a k t lu n v vi c l a chon thông s c b n c a công ngh hàn MIG, MAG m t cách t i u, để đ m b o chất l ng m i hàn t t áp d ng s n xuất 1.2.2 Đ tƠi “ Nghiên c u xác đ nh ng suất d cho m i hàn ng ch u áp l c nhi u x X- Quang” - Tr ng ĐH S Ph m K Thu t Đ tƠi đ nghiên c u vƠo năm 2011 Th.s Nguy n Văn T c a TS Lê Chí C ng th c hi n d is h c ng d n ng N i dung nghiên c u đ tài nghiên c u lý thuy t không phá h y (X ậ quang), áp d ng vào vi c xác đ nh theo ph ng suất d m i hàn ng giáp m i hàn ng pháp lót TIG ph n ti n hƠnh đo đ c th c nghi m để xác đ nh ng suất d m u hàn ng, kh o sát so sánh hàm hấp th c a mặt m i hàn ng so v i mặt phẳng mà thi t b hi n áp d ng Thi n th c nghi m d m u vƠ đo nhi u x , x lý k t qu đ t đ c ti n hành tính tốn ng suất d K t qu mà lu n văn đƣ đ t đ đ ng lý thuy t t i d ng ch n c lƠ trình bƠy cách đ y đ cô ng đ i m i v xác đ nh ng suất d cho v t li u hàn, k t cấu hàn Quá trình th c nghi m đƣ xác đ nh đ c ng suất d c a m i hàn ng ch u áp l c v t li u A106 ậ GrB (theo ASTM) kích th c m u O.D = 114mm dày t = 8.56 mm ti n hành hàn theo qui trình LiLAMA ậ 08, áp d ng tiêu chu n ASME ậ IX T ch ng minh đ hƠn đ c ph ng pháp áp d ng để kiểm tra cho k t cấu c s d ng t i nhà máy nhi t n ph c v cho công tác s a ch a b od ng h th ng đ ng ng ch u áp có ch a m i hƠn lƠ n i b h h ng ng suất d t n t i Đ tƠi “ Kh o sát tình tr ng phân b 1.2.3 ng suất d m i hàn ma sát h p kim nhôm 1060 dùng nhi u x X ậ quang” ậ Tr Thu t Đ tƠi đ hi n d is h c nghiên c u vƠo năm 2011 Th.s Nguy n Th Kim Uyên th c ng d n c a TS Lê Chí C N i dung đ tƠi lƠ dùng ph kh o sát phân b tr i c a ph ng ĐH S Ph m K ng ng pháp hƠn ma sát vƠ nhi u x tia X để ng suất d h p kim nhôm T cho thấy u điểm v t ng pháp nƠy, lƠm c s để nghiên c u ng d ng t i Vi t Nam Máy đo nhi u x lo i máy c đ nh đặt t i Trung Tâm H t Nhân Tp H Chí Minh, s d ng ph ng pháp đo Omega vƠ tính tốn ng suất đ c d a ph ng pháp K t qu th c nghi m cho thấy m i hàn ma sát h p kim nhôm 1060 ng suất thay đ i kho ng t -31 ÷ 0.99 MPa gi i h n b n c a v t li u S thay đ i ng suất tr vùng nh h c sau hàn kho ng 31% phân b ng nhi t T rút đ h n so v i ph c nh ng u điểm mƠ hƠn ma sát v ng pháp hƠn khác 1.1.3 Tìnhăhìnhănghiênăc uăngoƠiăn 1.3.1 t tr i c: Simulation and experimental study on distortion of butt and T- joints using WELD PLANNER Mohd Shahar Sulaiman, Yupiter HP Manurung, Esa Haruman, Mohammad Ridzwan Abdul Rahim, Mohd Ridhwan Redza, Robert Ngendang Ak Lidam, Sunhaji Kiyai Abas, Ghalib Tham1 and Chan Yin Chau (June 23, 2011) Đ tài s d ng ph n m m weld planner để mô ph ng bi n d ng c a v t hàn so sánh k t qu v i th c nghi m c hai tr kích th c (150x50x4 ) mm, m i hƠn góc có kích th 1.3.2 ng h p m i hàn giáp mí có c (150x50x4 ) mm Multippurpose ANSYS FE procedure for welding processes simulation Andrea Capriccioli, Paolo Frosi (2009) Đ tài s d ng ph ng pháp ph n t h u h n đa ch c c a ph n m m ANSYS để mô ph ng nhi t đ bi n d ng c hƠn TIG vƠ hƠn laser 1.3.3 Modeling, Simulation and Experimental Studies of Distortions, Residual Stresses and Hydrogen Diffusion During Laser Welding of As-Rolled Steels T Böhme, C Dornscheidt, T Pretorius, J Scharlack and F Spelleken (2012) Bài báo ch y u xây d ng mơ hình tốn vƠ ph ng pháp s để gi i toán nhi t mơ ph ng q trình hàn ghép mí m ng có kích th (75 X 50 X 1.8 ) mm đ ng th i phân tích s nh h c ng c a nhi t đ đ n ng suất không sơu vƠo đ bi n d ng K t Lu n: Ch a có nhi u cơng trình nghiên c u t p trung mô ph ng v bi n d ng c a ng trình hàn s d ng ph ng pháp hƠn h quang Vì v y cơng trình nghiên c u s ti n hành mô ph ng s bi n d ng c a ng, ng suất d t p trung ng nhi t c a trình hàn h quang gây để t d báo tr c bi n d ng có h i trình hàn nhằm gi m thiểu chúng, góp ph n ti t ki m đ c chi phí hàn Ngoài tác gi s th c hi n thí nghi m v t hàn để so sánh v i q trình mơ ph ng, v t hàn ng có kích th c chi u dài 200 mm, đ ng kính 60, 50; b dày mm, mm, mm, mm 1.2 M cătiêuăc aăđ ătƠi Trên c s phân tích k t qu c a đ tài nghiên c u đƣ nêu thể thấy đ h c vấn đ mô ph ng bi n d ng hƠn đ có c quan tâm có t m nh ng l n Vì v y đ tƠi : “ Mô ph ng bi n d ng c a ng qui trình hàn h quang” đ c th c hi n v i m c đích sau: H tr q trình thi t k qui trình hƠn đ t đ Có thể d báo tr cđ c k t qu t t h n c bi n d ng khơng có l i, t u ch nh l i qui trình hàn ph n thi t k để gi m thiểu y u t gây h i, nh h ng đ n suất giá tr kinh t Thơng qua q trình th c hi n đ tƠi, b đ c mô ph ng thí nghi m s c ti p t c s d ng cho nghiên c u chuyên sâu v công ngh hàn Distance Experiment Simulation M u có đ dày 4.0 mm: K t qu 10 20 30 40 50 60 0.42 0.47 0.49 0.53 0.58 0.62 0.34 0.48 0.54 0.6 0.74 0.82 bi n d ng mô ph ng vƠ th c nghi m 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 0.68 0.75 0.79 0.87 0.95 1.02 1.06 1.08 1.13 1.22 1.31 1.38 1.43 1.5 0.87 0.92 0.98 1.02 1.09 1.11 1.15 1.17 1.21 1.35 1.38 1.42 1.45 1.56 B ng 4.8 b ng số li u kết qu biến d ng mơ thí nghi m Tig welding Butt welding used elbow Diameter: Ø60 mm Thickness: 4.0 mm Material: Steel CT3 1.45 1.52 0.81 0.70 0.43 0.47 0.46 0.41 0.51 0.54 0.60 0.63 0.76 0.68 0.74 1.08 0.97 1.04 0.89 0.78 0.87 0.94 1.02 1.05 1.10 1.07 1.23 1.33 1.39 1.13 1.31 1.10 1.21 0.48 0.51 0.57 0.61 Hình 4.13: Biểu đồ biến d ng mẫu dày mm 58 1.48 1.37 1.42 Distance Experiment Simulation M u có đ dày 5.2 mm: K t qu 10 20 30 40 50 60 0.34 0.36 0.38 0.43 0.46 0.51 0.31 0.36 0.41 0.45 0.48 0.55 bi n d ng mô ph ng vƠ th c nghi m 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 0.52 0.57 0.65 0.68 0.72 0.78 0.82 0.85 0.87 0.92 0.95 0.98 1.05 1.1 0.62 0.67 0.78 0.85 0.87 0.92 0.97 1.02 1.05 1.15 1.18 1.25 1.32 1.39 B ng 4.9 b ng số li u kết qu biến d ng mô thí nghi m Tig welding Butt welding used elbow Diameter: Ø60 mm Thickness: 5.2 mm Material: Steel CT3 0.89 0.35 0.37 0.40 0.45 0.34 0.35 0.37 0.42 0.47 0.53 0.86 0.79 0.69 0.73 0.54 0.82 0.58 0.66 0.56 0.46 0.51 0.51 0.65 0.67 0.69 0.77 0.81 0.84 0.92 0.96 1.01 1.12 0.87 0.91 0.94 0.97 1.04 0.99 Hình 4.14: Biểu đồ biến d ng mẫu dày 5.2 mm 59 1.06 B ng s li u biểu đ bi n d ng k t qu thí nghi m t ng h p c a lo i chi u dày: Distance 2.5 mm 3.2 mm 4.0 mm 5.2 mm 10 1.08 0.72 0.42 0.34 20 1.25 0.78 0.47 0.36 30 1.51 0.87 0.49 0.38 T ng h p k t qu bi n d ng c 40 50 60 70 80 90 1.73 1.96 2.18 2.32 2.5 2.68 0.96 1.05 1.13 1.24 1.35 1.42 0.53 0.58 0.62 0.68 0.75 0.79 0.43 0.46 0.51 0.52 0.57 0.65 a thí nghi m c a lo i 100 110 120 130 2.82 3.21 3.32 3.43 1.53 1.62 1.68 1.75 0.87 0.95 1.02 1.06 0.68 0.72 0.78 0.82 140 3.65 1.86 1.08 0.85 150 3.72 1.97 1.13 0.87 160 3.8 2.12 1.22 0.92 170 3.94 2.18 1.31 0.95 180 4.15 2.34 1.38 0.98 190 4.28 2.52 1.43 1.05 B ng 4.10 b ng số li u kết qu biến d ng thí nghi m lo i chiều dày Tig welding Butt welding used elbow Diameter: Ø60 mm Material: Steel CT3 Hình 4.15: Biểu đồ tổng hợp kết qu biến d ng thí nghi m lo i chiều dày 60 200 4.5 2.61 1.5 1.1 4.4.5 Nh năxét: Qua q trình mơ ph ng bi n d ng kiểu hàn s d ng co n i cho lo i chi u dày khác nhau, k t qu cho thấy đ i v i ng có chi u dày nh 2.5 mm có đ bi n d ng l n nhất, k đ n chi u dày 3.2 mm, 4.0 mm, chi u dày 5.2 mm cho k t qu bi n d ng Đ i v i k t qu thí nghi m, hình 4.15 cho ta thấy đ bi n d ng c a m u dày 5.2 mm lƠ thấp m u 2.5 mm có đ bi n d ng cao Các hình 4.11 đ n 4.14 cho thấy đ c s khác bi t gi a k t qu mô ph ng thí nghi m v n cịn có s chênh l ch 4.5.6 K tălu n:ă Sau mơ ph ng làm thí nghi m hàn ng có Ø60, chi u dày l n l 2.5 mm, 3.2 mm, mm, 5.2 mm đ i v i tr lu n sau đ ng h p hàn s d ng co n i, k t c rút ra: - V i ph đ t ng pháp mô ph ng, phân b nhi t t i mặt cắt c a k t cấu hàn c trình bƠy nh b ng 3.2 Trong nghiên c u này, s d ng m t b thông s hàn, phơn b nhi t đ t i mặt cắt k t cấu cho thấy có s thay đ i rõ r t v nhi t đ Nhìn chung, v i ng có chi u dày nh h n, nhi t đ t i cu i trình hàn s cao h n Trong mô ph ng này, v i chi u dày 2.5 mm, nhi t đ cao t p trung t i vùng cu i c a đ ng hàn v i giá tr nhi t đ 1279 oC Trong đó, v i chi u dày 5.2 mm, giá tr nhi t đ cao t p trung t i vùng cu i c a đ hƠn, nh ng giá tr nhi t đ ch ng m c 829 oC S chênh l ch nhi t đ nƠy lƠ m t nh ng nguyên nhân d n đ n bi n d ng khác c a k t cấu hàn ng v i chi u dày khác - Ph ng pháp mô ph ng cho thấy phân b ng suất c a k t cấu hƠn nh b ng 3.2 V i phân b này, ng suất cao s t p trung t i v trí bắt đ u k t thúc c a đ đ ng hƠn NgoƠi ra, ph ng hƠn t n t i giá tr ng pháp s cho thấy vùng lân c n ng suất d Nhìn chung, v i ng có chi u dày l n h n, ng suất d s gi m đáng kể 61 - Trong trình hàn, nh h ng c a chênh l ch nhi t đ ng suất d , k t cấu hàn s b bi n d ng Trong nghiên c u này, thơng qua q trình mơ ph ng, bi n d ng t i mặt cắt c a hai ng hàn vng góc s d ng core n i đ c trình bƠy nh b ng 3.2 K t qu cho thấy bi n d ng ng v i chi u dày 2.5 mm, 3.2 mm, 4.0 mm 5.2 mm l n l mm V i ph c 4.78 mm, 2.68 mm, 1.56 mm, 1.39 ng pháp đo bi n d ng nh Hình 3.7, bi n d ng l n t n t i cu i c a ng T ng t nh k t qu v phân b nhi t phân b v trí ng suất d , bi n d ng c a k t cấu hàn ng v i chi u dày l n h n s t t h n K t qu đ c gi i thích b i đ c ng v ng c a k t cấu hi n t ng v i tr ng h p có chi u dƠy mõng h n, đ c ng v ng c a k t cấu s gi m đáng kể, đó, hi n t đ ng dãn n co rút nhi t ng ng b nghiêng s x y rõ rƠng h n NgoƠi ra, c hàn v i m t b thông s , đó, ng có chi u dày thành nh h n s có nhi t đ cao h n nh b ng 3.2 Đơy lƠ lỦ gơy nên hi n t nhi t l n h n so sánh v i tr ng h p chi u dày ng khác 62 ng bi n d ng 4.5.7ăăăBi uăđ ăsoăsánhăbi năd ngăgi aăk tăqu ăth cănghi măvƠăk tăqu ămôă ph ngătr ngăh păhƠnăch ăT M u có đ dày 2.5 mm: bi n d ng mô ph ng vƠ th c nghi m 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 2.32 2.45 2.53 2.62 2.75 2.84 2.98 3.05 3.11 3.21 3.3 3.41 3.52 3.54 2.25 2.38 2.45 2.58 2.69 2.78 2.92 3.01 3.09 3.25 3.41 3.52 3.61 3.68 B ng 4.11 b ng số li u kết qu biến d ng mơ thí nghi m: (mm) Distance Experiment Simulation K t qu 10 20 30 40 50 60 1.42 1.52 1.65 1.72 2.05 2.18 1.27 1.61 1.65 1.87 2.01 2.15 Tig welding T-Joint Weld Diameter: Ø60, Ø50 mm Thickness: 2.5 mm Material: Steel CT3 2.34 2.46 2.06 1.54 1.66 2.04 1.43 2.85 2.65 2.83 3.31 3.21 3.29 3.04 3.40 3.10 2.96 2.60 2.52 2.43 1.65 1.71 1.40 1.50 (mm) Hình 4.16: Biểu đồ biến d ng mẫu dày 2.5 mm 63 3.53 3.55 3.12 3.22 2.98 2.75 2.74 2.32 2.17 3.07 2.54 2.20 1.74 3.43 3.51 3.54 Distance Experiment Simulation M u có đ dày 3.2 mm: K t qu 10 20 30 40 50 60 0.74 0.86 0.98 1.02 1.08 1.14 0.98 1.05 1.09 1.12 1.2 1.25 bi n d ng mô ph ng vƠ th c nghi m 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 1.25 1.28 1.35 1.47 1.52 1.61 1.73 1.85 1.98 2.04 2.15 2.32 2.58 2.7 1.37 1.41 1.48 1.52 1.67 1.82 1.95 1.98 2.07 2.15 2.27 2.29 2.3 2.32 B ng 4.12 b ng số li u kết qu biến d ng mơ thí nghi m: Tig welding T-Joint Weld Diameter: Ø60, Ø50 mm Thickness: 3.2 mm Material: Steel CT3 2.60 2.71 2.33 2.69 2.01 2.05 2.16 1.86 2.31 1.62 1.74 2.03 1.37 1.48 1.53 1.01 0.75 1.04 1.09 0.87 1.07 1.13 0.86 0.97 1.97 2.13 1.73 1.84 1.16 1.26 1.29 1.60 1.24 1.28 1.34 1.46 1.50 1.01 0.73 Hình 4.17: Biểu đồ biến d ng mẫu dày 3.2 mm 64 2.57 Distance Experiment Simulation M u có đ dày mm: K t qu bi n d ng mô ph ng vƠ th c nghi m 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 0.35 0.35 0.48 0.48 0.52 0.65 0.65 0.68 0.72 0.78 0.82 0.85 0.93 0.96 1.02 1.15 1.22 1.32 1.45 1.62 0.45 0.47 0.51 0.56 0.61 0.63 0.72 0.81 0.87 0.89 0.93 0.97 1.02 1.15 1.28 1.45 1.52 1.64 1.72 1.78 B ng 4.13 b ng số li u kết qu biến d ng mơ thí nghi m Tig welding T-Joint Weld Diameter: Ø60, Ø50 mm Thickness: 4.0 mm Material: Steel CT3 1.64 0.49 0.49 0.54 0.66 0.67 0.69 0.34 0.35 0.47 0.64 0.64 0.67 0.81 0.84 0.71 1.04 1.16 1.23 1.21 1.31 0.94 1.01 0.76 Hình 4.18: Biểu đồ biến d ng mẫu dày mm 65 1.46 1.61 1.45 1.14 0.93 0.36 0.36 0.47 0.51 0.73 0.79 0.83 0.86 0.94 0.98 1.33 M u có đ dày 5.2 mm: Distance Experiment Simulation K t qu 10 20 30 40 50 60 0.31 0.31 0.32 0.35 0.46 0.46 0.27 0.38 0.49 0.51 0.58 0.61 bi n d ng mô ph ng vƠ th c nghi m 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 0.48 0.57 0.57 0.62 0.68 0.72 0.75 0.83 0.85 0.92 0.95 0.98 1.02 1.05 0.67 0.69 0.72 0.78 0.83 0.85 0.92 0.95 0.98 1.06 1.13 1.15 1.18 1.2 B ng 4.14 b ng số li u kết qu biến d ng mô thí nghi m Tig welding T-Joint Weld Diameter: Ø60, Ø50 mm Thickness: 5.2 mm Material: Steel CT3 1.07 0.94 0.48 0.47 0.32 0.32 0.33 0.36 0.32 0.34 0.30 0.31 0.49 0.58 0.58 0.64 0.73 0.76 0.84 0.69 0.98 0.72 0.74 0.45 0.46 0.56 0.56 0.61 0.47 0.86 1.03 0.96 0.99 0.84 0.90 0.94 0.82 0.66 Hình 4.19: Biểu đồ biến d ng mẫu dày 5.2 mm 66 1.01 1.04 B ng s li u biểu đ bi n d ng k t qu thí nghi m t ng h p c a lo i chi u dày: Distance 2.5 mm 3.2 mm 4.0 mm 5.2 mm 10 0.74 1.42 0.35 0.31 20 0.86 1.52 0.35 0.31 30 0.98 1.65 0.48 0.32 T ng h p k t qu bi n d ng c a thí nghi m c a lo i 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 1.02 1.08 1.14 1.25 1.28 1.35 1.47 1.52 1.61 1.73 1.72 2.05 2.18 2.32 2.45 2.53 2.62 2.75 2.84 2.98 0.48 0.52 0.65 0.65 0.68 0.72 0.78 0.82 0.85 0.93 0.35 0.46 0.46 0.48 0.57 0.57 0.62 0.68 0.72 0.75 140 1.85 3.05 0.96 0.83 150 1.98 3.11 1.02 0.85 160 2.04 3.21 1.15 0.92 170 2.15 3.3 1.22 0.95 180 2.32 3.41 1.32 0.98 B ng 4.15 b ng số li u kết qu biến d ng thí nghi m lo i chiều dày Tig welding T-Joint Weld Diameter: Ø60, Ø50 mm Material: Steel CT3 Hình 4.20: Biểu đồ tổng hợp kết qu biến d ng thí nghi m lo i chiều dày 67 190 2.58 3.52 1.45 1.02 200 2.7 3.54 1.62 1.05 4.6.8 Nh năxét: Qua q trình mơ ph ng bi n d ng kiểu hàn ch T cho lo i chi u dày khác nhau, k t qu cho thấy đ i v i ng có chi u dày nh 2.5 mm có đ bi n d ng l n nhất, k đ n chi u dày 3.2 mm, 4.0 mm, chi u dày 5.2 mm cho k t qu bi n d ng Đ i v i k t qu thí nghi m, hình 4.20 cho ta thấy đ bi n d ng c a m u dƠy mm lƠ thấp m u mm có đ bi n d ng cao 4.6.9 K tălu n: Sau mô ph ng làm thí nghi m hàn ng v i tr Ø60 Ø50 chi u dày l n l sau đ ng h p hàn ch T t 2.5 mm, 3.2 mm, 4.0 mm, 5.2 mm k t lu n c rút ra: - Các ng dày bi n d ng nhi t gây nh , khó bi n d ng Các ng có chi u dày nh đ bi n d ng nhi t gây l n hàn m t ch đ hàn ( bi n d ng 3,54 mm đ i v i ng dày 2.5 mm; 1,05 mm đ i v i ng dày 5.2 mm) - Nhìn chung, v i ng có chi u dày nh h n, nhi t đ t i cu i trình hàn s cao h n Trong mô ph ng này, v i chi u dày 2.5 mm, nhi t đ cao t p trung t i vùng cu i c a đ ng hàn v i giá tr nhi t đ 1427 oC Trong đó, v i chi u dày 5.2 mm, giá tr nhi t đ cao t p trung t i vùng cu i c a đ m c 987 oC ng hƠn, nh ng giá tr nhi t đ ch - Ph ng pháp mô ph ng cho thấy phân b ng suất c a k t cấu hƠn nh b ng 3.3 V i phân b này, ng suất cao s t p trung t i v trí bắt đ u k t thúc c a đ đ ng hƠn NgoƠi ra, ph ng hƠn t n t i giá tr ng pháp s cho thấy vùng lân c n ng suất d Nhìn chung, v i ng có chi u dày l n h n, ng suất d s gi m đáng kể - K t qu cho thấy bi n d ng ng v i chi u dày 2.5 mm, 3.2 mm, 4.0 mm 5.2 mm l n l V i ph c 3.54 mm, 2.32 mm, 1.78 mm, 1.05 mm ng pháp đo bi n d ng nh Hình 3.11, bi n d ng l n t n t i cu i c a ng đ ng T ng t nh k t qu v phân b nhi t phân b 68 v trí ng suất d , bi n d ng c a k t cấu hàn ng v i chi u dày l n h n s t t h n K t qu đ c gi i thích b i đ c ng v ng c a k t cấu hi n t nhi t ng v i tr ng h p có chi u dày m ng h n, đ c ng v ng c a k t cấu s gi m đáng kể, đó, hi n t đ ng dãn n co rút ng ng b nghiêng s x y rõ rƠng h n NgoƠi ra, c hàn v i m t b thơng s , đó, ng có chi u dày thành nh h n s có nhi t đ cao h n nh b ng 3.3 Đơy lƠ lý gây nên hi n t nhi t l n h n so sánh v i tr ng h p chi u dày ng khác 69 ng bi n d ng CH NGă5: K T LU NăVĨăĐ NGH 5.1ăăăăăK tălu n: Qua trình nghiên c u th c hi n đ tài “ Mô ph ng bi n d ng c a ng qui trình hàn h quang”,ăh c viên đƣ nghiên c u rút k t l n sau: Vi c d đoán vƠ xác đ nh đ bi n d ng c a v t hàn trình hàn có ý nghƿa quan tr ng l a ch n ch đ công ngh hàn c chất l dày c a v t hàn có nh h ng v t hƠn Đ ng l n đ n s bi n d ng c a v t hàn - Các ng có đ dày nh bi n d ng s l n - Các ng có đ dƠy cao đ bi n d ng s nh - V i ng có chi u dày l n s phân b nhi t ch m, ng suất d t n t i h n so v i ng có chi u dày nh Đ ngh : 5.2 Đ a vi c mô ph ng kh o sát bi n d ng vào thi t k qui trình hàn Đ a vƠo ch 5.3ăăăăăH ng trình gi ng d y cấp b c đ i h c ngăphátătri năđ ătƠi: Nghiên c u bi n d ng c a v t hàn trình hàn h quang n tr ng h p v t hàn có b dày l n, hàn nhi u l p hàn Nghiên c u bi n d ng c a v t hàn trình hàn h quang n tr ng h p hàn góc, hàn chi ti t, k t cấu có hình dáng ph c t p Nghiên c u bi n d ng c a v t hàn trình hàn h quang n đ it ng d ng tấm, Nâng cấp ng d ng mô ph ng để mô ph ng h th ng ng c n đ xác cao h n, có kích th c l n h n ngƠnh cơng nghi p d u khí 70 TÀI LI U THAM KH O Hoàng Tùng, Nguy n Thúc Hà, Ngô Lê Thông Cẩm nang hàn, Nxb khoa kh c k thu t, 2006 TS Ngô Lê Thơng CƠNG NGH ảÀN ĐI N NĨNG CH Y (tập 1: sở lý thuyết), Nxb Khoa h c k thu t, 2004 AWS D1.1/D1.1M, Structural Welding Code – Steel, 2006 TCVN 1651 -85, Thép c t bê tơng cán nóng TS Nguy n Thúc HƠ, TS Bùi Văn H nh, TH.S Võ Văn Phong Giáo trình cơng ngh hàn, Nxb Giáo d c, 2006 M Seyyedian Choobi1, M Haghpanahi and M Sedighi Investigation of the Effect of Clamping on Residual Stresses and Distortions in Butt-Welded Plates, (2010) T Böhme, C Dornscheidt, T Pretorius, J Scharlack and F Spelleken, Modeling, Simulation and Experimental Studies of Distortions, Residual Stresses and Hydrogen Diffusion During Laser Welding of As-Rolled Steels (2012) Mohd Shahar Sulaiman, Yupiter HP Manurung, Esa Haruman, Mohammad Ridzwan Abdul Rahim, Mohd Ridhwan Redza, Robert Ngendang Ak Lidam, Sunhaji Kiyai Abas, Ghalib Tham1 and Chan Yin Chau, Simulation and experimental study on distortion of butt and T-joints using WELD PLANNER (June 23, 2011) http://www.everlastgenerators.com/advantages-tig-welding-machines 10 https://rdl.train.army.mil 71 S K L 0