Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ hàn đến sự hình thành mối hàn và lượng thuốc hàn nóng chảy khi chế tạo thuốc hàn thiêu kết hệ bazơ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - TẠ VĂN NĂM NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA CHẾ ĐỘ HÀN ĐẾN SỰ HÌNH THÀNH MỐI HÀN VÀ LƯỢNG THUỐC HÀN NÓNG CHẢY KHI CHẾ TẠO THUỐC HÀN THIÊU KẾT HỆ BAZƠ Chuyên ngành: Công nghệ chế tạo máy LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY NGƯỜI HƯỚNG DẪN : TS VŨ HUY LÂN Hà Nội – 2013 M CL C TRANG PHỤ BÌA MỤC LỤC .2 LỜI CAM ĐOAN DANH M C CÁC KÍ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT DANH M C CÁC BẢNG DANH M C CÁC HÌNH MỞ ĐẦU 12 CHƯƠNG T NG QUAN VỀ THU C HÀN THI U KẾT……………………….14 1.1 S ……………………………………… 14 1.1.1 S …………………………… 14 1.1.2 V ……………………………………… 18 1.1.3 P ế t o………………………… 20 1.2 T ……………………………………….20 1.2.1 N 1.2.2 N 1.3 M ởV T ế …………………………20 N ………………………… 22 …………………………………………………24 1.3.1 M ………………………………………………………24 1.3.2 N ………………………………………………………25 CHƯƠNG GIỚI THIỆU VỀ THUỐC HÀN VÀ LỰA CHỌN XỈ HÀN…… 26 2.1 C ……………………………………………….26 2.1.1 C u chung…………………………………………………………26 2.1.2 C ……………………………………………… 26 2.1.3 C ………………………27 ………………………………………………… 27 2.2 P 2.2.1 C ế .27 2.2.2 P 2.3 S ……………………………………………29 ề …………………………………………………………………33 2.3.1 K ề ……………………………………………………….33 2.3.2 C ………………………………………………… 34 2.3.3 P 2.4 X hàn……………………………………………………………37 ịnh n i dung ……………………………………………………39 CHƯƠNG NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU……………… 43 3.1 Ả ế 3.1.1 Ả ởng c 3.1.2 Ả ởng c ế …………….43 ến s hình thành m i hàn …….43 ến s hình thành m i hàn…………… 45 3.1.3 Ả ởng c a v n t 3.1.4 Ảnh ởng c a yếu t 3.1.5 S ến s hình thành m i hàn………………… 47 ến s hình thành m i hàn………………50 kết c u thiết bị hàn t 3.2 P i l p thu c……………………… 52 …………………………………………………………52 3.2.1 ……………………………………… 52 3.2.2 X ị ……………………….64 chế 3.3 M m ………………………………………………….65 3.3.1 C ị ị ………………….65 3.3.2 C ị ị ng x hàn nóng ch y…………………69 CHƯƠNG TIẾN HÀNH THỰC NGHIỆM NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA CHẾ ĐỘ HÀN ĐẾN SỰ HÌNH THÀNH MỐI HÀN………… 73 4.1 T ế ề ởng c a thông s chế 4.1.1 Kế 4.1.2 C ến s ………… 73 ởng c a thông s chế …… 73 c tiến hành thí nghi m ………………………………………… 75 4.2 Kết qu th c nghi m …………………………………………………………… 75 4.2.1 M u thử nghi m ………………………………………………………….75 4.2.2 Các s li u th c nghi m ………………………………………………….76 CHƯƠNG XỬ LÝ SỐ LIỆU VÀ XÁC ĐỊNH CHẾ ĐỘ HÀN HỢP LÝ…….78 5.1 Kết qu xử lý s li u …………………………………………………………… 78 ề 5.1.1 P ị …………………… 78 i qui ………………………………………78 5.1.2 Xây d ng p 5.2 B ế 5.2.1 B 5.2.2 C 5.3 X ị ế ………………………………………… 82 ………………………………………………………………92 ị thông s chế ………………………………….98 ịnh thông s chế 5.3.1 Gi i toán t ã 5.3.2 Ki m tra thông s chế 5.4 X ………………………………… 82 ……………98 ọn ………………………………104 ế z ……………… 106 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ…………………………………………………… 107 TÀI LIỆU THAM KHẢO ……………………………………………………… 108 LỜI CAM ĐOAN Tôi T Vă Nă Đ ọ B ọ C H N K ề ọ C – Khoá 2011 T : “Nghiên cứu ảnh hưởng c chế ộ hàn ến s h nh thành m i hàn ng thu c hàn n ng chảy hi chế tạo thu c hàn thiêu ết hệ z tư ng ng oại 7A P theo AWS A5.17-80) theo AWS A5.17-80” T Đề K KC.02.04/11-15 TS Vũ H ọ C Tọ C Đề L rằng: Ngo i trừ s li u, b ng bi tham kh o s li u, n i dung l gi nhóm tác gi Đề N ã T thị … ã c trích d n từ tài li u c công b Lu n ă a tác Nếu sai xin hoàn toàn chịu trách nhi m Hà Nội, ngày 24 tháng năm 2013 Học viên Tạ Văn Năm DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT Ký AC AWS Ý Ký ĩ Ý Alternating Curent SAW Submerged Arc Welding American Welding Society WPS Welding Procedure Specification ASTM American Society for Testing WPQR Welding Procedure Qualiffication of Materials Recode ak Đ Direct Current σch G DCEN Direct Current Electrode σk Đ ề δ Đ ã ASME American Society of Machine Engineers DC , DC - Negative DCEP, Direct Current Electrode DC + Positive DT Destructive Testing Ψmh H EN European Standards Ψn H HAZ Heat affected zone IIW International Institute Welding ISO JIS International Standard Organi zation Japanese Industrial Standards KLCB K NDT ĩ Nondestructive Testing PWHT Post Weld Heat Treatment é DANH MỤC CÁC BẢNG S ảng Tên ảng B 2.1 B 2.2 B 2.3 B 2.4 T Trang Phân lo i kí hi u thu c hàn theo IIW – 545 –78 Y ề C 28 AWS A5.17 – 80 31 ọ ế 32 AWS A5.17 – 80 B 2.5 C ọ 38 theo IIW B 3.1 G B ng 3.2 Kế 31 ị ế ế ( T ọ ã ) 59 SM400B (%): 66 EM12K (%): 66 B 3.3 B 3.4 B 3.5 B 4.1 G B 4.2 Kế B 4.3 Kế B 5.1 C ị B 5.2 C ị B 5.3 C ị ế 100 B 5.4 C ị ế 101 B 5.5 C ị ế 102 B 5.6 K T é ế 58 ọ C ị : ế ế 5.7 K 73 74 76 ế 99 99 ị ế cao) cho dây hàn d = 4,0mm: B 66 ị ế hàn d 4,0mm: ( (D) 103 106 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ H T Hình 1.1 S Hình 1.2 M Hình 1.3 M Hình 1.4 S ẽ Trang 15 ế ị 15 ề 16 ằ 16 ă Hình 1.5 H ằ ă Hình 1.6 D Hình 2.1 S Hình 2.2 S Hình 2.3 S Hình 2.4 S Hình 3.1 C Hình 3.2 S ổ Hình 3.3 S ổ 45 Hình 3.4 S ổ 46 Hình 3.5 S ổ 47 Hình 3.6 Ả 48 Hình 3.7 Ả 49 Hình 3.8 S ổ Hình 3.9 S ổ Hình 3.10 M 17 19 – dây hàn AWS A5.17 - 80 ổ 30 35 ổ 40 ề 41 43 ọ 44 ế 50 50 ế 51 hàn Hình 3.11 S ổ 51 Hình 3.12 S ổ 52 Hình 3.13 S ổ 52 Hình 3.14 M Hình 3.15 53 M D Hình 3.16 P DZ1000 ị 67 Hình 3.17 T ọ ă 70 Hình 3.18 C Hình 3.19 C Hình 4.1 M Hình.5.1 S 69 71 (N B ) ắ 72 ị ọ ề 76 82 hàn Hình 5.2 S ề 83 Hình 5.3 S ề 83 Hình 5.4 S ề I U 84 Hình 5.5 S ề I Vh 84 Hình 5.6 S ề U Hình 5.7 S ề ắ Hình 5.8 S ề ắ 86 Hình 5.9 S ề ắ 86 Hình 5.10 S ề ắ I U 87 Hình 5.11 S ề ắ I Vh 87 Hình 5.12 S ề ắ U Hình 5.13 S ề Vh 85 85 Vh 10 88 88 Dmh Hình 5.24 Sự phụ thuộc hệ số hình dạng mối hàn vào U Vh hàn 5.2.1.5 Sự phụ thuộc lượng thuốc hàn nóng chảy vào chế độ hàn 1.20 Gx 1.10 1.00 0.90 0.80 600 700 800 900 I Hình 5.25 Sự phụ thuộc lượng thuốc nóng chảy vào cường độ dòng điện hàn 94 1.60 1.50 1.40 Gx 1.30 1.20 1.10 1.00 0.90 0.80 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 U Hình 5.26 Sự phụ thuộc lượng thuốc nóng chảy vào điện áp hàn 1.30 Gx 1.20 1.10 1.00 0.90 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 Vh Hình 5.27 Sự phụ thuộc lượng thuốc nóng chảy vào vận tốc hàn 95 46 47 Gx Hình 5.28 Sự phụ thuộc lượng thuốc nóng chảy vào I U hàn Gx Hình 5.29 Sự phụ thuộc lượng thuốc nóng chảy vào I Vh hàn 96 Gx Hình 5.30 Sự phụ thuộc lượng thuốc nóng chảy vào U Vh hàn 5.2.2 Kết uận Q é ế ú ữ ế : -M R2 = 0,661 ÷ 0,955 -C ế 2D õ é 3D -Đ ù – ế ế z ã (B ≈ 6) ình thành ị - C ẽ ă ế ă ă ẽ ă ă ẽ 97 C ế ọ ế Xác ịnh thông s chế ộ hàn h p 5.3 5.3.1 Giải toán t i ưu xác ịnh thông s chế ộ hàn h p X ị ị ( ) ế ế- ề ( ế ) D B ổ ổ ế ằ : Max(min) j k ( x1 , x2 , , x n ), k  1,2, , p  g ( x1 , x2 , ,xn )  bi  x j  T ề ằ =12… ; j=12… ề D T ị ỏ  X ã ị ị ế  C ế : +T : 600 ≤ I ≤ 900 ; 26 ≤ U ≤ 44 ; 16 ≤ Vh ≤ 36 ; +Ẩ : ψmh = ÷ 10, tu z Ở ọ ọ : 6,0 ≤ ψmh = / (Y4) ≤ 10 98 ă V ( ( ắ )) [13 16] : 0,7 ≤ Gx ≤ 1,3 V ọ ế ỏ ã Kết quả: G ằ ổ ề ẽ ề ị giá ị thay ế : Bảng 5.1 Các giá trị giới hạn thông số chế độ hàn : I Free 600 900 U Free 26 44 Vh Free 16 36 Bảng 5.2 Các giá trị giới hạn hàm mục tiêu : b Exclude c Exclude h Exclude Dmh Target 0.5 5.5 10 Gx Target 0.5 0.8 1.3 99 Bảng 5.3 Các giá trị thông số chế độ hàn chấp nhận: I U Vh b c h Dmh Gx iter log(D) 812.882 33.9001 34.7887 14.2405 2.1732 5.0367 6.1601 1.0097 25 3.1804 653.993 33.7605 19.4061 16.7726 2.801 2.8949 6.3097 0.9985 33 2.8203 885 29.6 17 21.0357 3.8529 3.2606 6.0448 1.0249 2.7551 783.888 33.2666 33.7037 14.0184 2.1103 4.7624 6.2345 0.9764 16 2.3613 780 38.6 26 16.6967 2.3621 4.1516 6.8383 0.9909 1.9393 780 38.6 26 16.6967 2.3621 4.1516 6.8383 0.9909 1.9393 780 38.6 26 16.6967 2.3621 4.1516 6.8383 0.9909 1.9393 780 38.6 26 16.6967 2.3621 4.1516 6.8383 0.9909 1.9393 Thay đổi giá trị giới hạn hàm mục tiêu ta có: b Exclude c Exclude h Exclude Dmh Target 0.5 5.5 10 Gx Target 0.5 0.8 1.3 100 Bảng 5.4 Các giá trị thông số chế độ hàn chấp nhận: I U Vh 792.451 39.0072 b c 22.8016 18.5237 2.6362 h 3.9325 Dmh Gx 7.0468 1.027 iter log(D) 51 2.6793 679.353 33.4888 18.5864 17.6741 2.8388 2.8891 6.5734 0.9824 39 1.6547 843.148 33.7111 17.358 21.4984 3.3751 3.3744 6.9812 0.9948 16 3.6809 799.503 37.9424 21.9345 18.9538 2.697 3.8758 7.1255 0.9872 53 2.8329 780 38.6 26 16.6967 2.3621 4.1516 6.8383 0.9909 2.4652 780 38.6 26 16.6967 2.3621 4.1516 6.8383 0.9909 2.4652 780 38.6 26 16.6967 2.3621 4.1516 6.8383 0.9909 2.4652 780 38.6 26 16.6967 2.3621 4.1516 6.8383 0.9909 2.4652 Thay đổi giá trị giới hạn hàm mục tiêu ta có: b Exclude c Exclude 101 h Exclude Dmh Target 0.5 6.5 10 Gx Target 0.5 0.7 1.3 Bảng 5.5 Các giá trị thông số chế độ hàn chấp nhận: I U Vh b c h Dmh Gx iter log(D) 778.53 31.9981 29.044 14.6908 2.2143 4.4224 6.4211 0.8171 100 1.0287 720 32 16 19.584 3.1744 2.6731 6.7215 0.9969 2.9879 800.23 29.3699 16.4831 19.8499 3.4444 2.9045 6.3712 0.9487 40 2.0378 768.056 31.8722 33.2037 13.7473 2.1293 4.6439 6.1369 0.9484 13 1.6568 760.248 31.8438 33.4304 13.6202 2.1247 4.6061 6.0975 0.9629 34 1.6609 852.624 31.9955 34.0013 14.5798 2.3567 5.287 5.9779 0.9517 45 1.4347 852.624 31.9955 34.0013 14.5798 2.3567 5.287 5.9779 0.9517 45 1.4347 852.624 31.9955 34.0013 14.5798 2.3567 5.287 5.9779 0.9517 45 1.4347 102 Tổ ổ ( 6,0 ; 6,5 ; Gx = 0,7 ÷ 1,3) ế ψ mh = ã ị ị : Bảng 5.6 Khoảng giá trị thông số chế độ hàn hợp lý (với log(D) cao) cho dây hàn d = 4,0mm: I U Vh b c h Dmh Gx iter log(D) 679.353 33.4888 18.5864 17.6741 2.8388 2.8891 6.5734 0.9824 39 1.6547 720 32 16 19.584 3.1744 2.6731 6.7215 0.9969 2.9879 760.248 31.8438 33.4304 13.6202 2.1247 4.6061 6.0975 0.9629 34 1.6609 780 38.6 26 16.6967 2.3621 4.1516 6.8383 0.9909 2.4652 792.451 39.0072 22.8016 18.5237 2.6362 3.9325 7.0468 1.027 51 2.6793 799.503 37.9424 21.9345 18.9538 2.697 3.8758 7.1255 0.9872 53 2.8329 800.23 29.3699 16.4831 19.8499 3.4444 2.9045 6.3712 0.9487 40 2.0378 843.148 33.7111 17.358 21.4984 3.3751 3.3744 6.9812 0.9948 16 3.6809 103 5.3.2 Kiểm tr Đ ặc trưng ảnh hưởng c õ thông s chế ộ hàn t ế F7A4 ế ã ế U = 32 V U = 40 V U = 24 V Hình 5.31 Ảnh hưởng điện áp hàn đến hình dạng mối hàn Dây hàn d = 4,0 mm; I = 700 A; Vh = 20 ipm (0,50 m/phút) U = 32 V U = 40 V U = 24 V Hình 5.32 Ảnh hưởng điện áp hàn đến lượng xỉ hàn nóng chảy 104 ế Dây hàn d = 4,0 mm; I = 700 A; Vh = 20 ipm (0,50 m/phút) I = 850 A I = 700 A I = 550 A Hình 5.33 Ảnh hưởng dòng điện hàn đến hình dạng mối hàn Dây hàn d = 4,0 mm; U = 30 V; Vh = 20 ipm (0,50 m/phút) Vh =22ipm (0,56m/phút); Vh=12ipm (0,30m/phút); Vh =32ipm (0,81m/phút); Hình 5.34 Ảnh hưởng tốc độ hàn đến hình dạng mối hàn Dây hàn d = 4,0 mm; U = 30 V; I = 700 A ipm (0,50 m/phút) C ù õ é ế 105 5.4 Xây d ng ản hướng dẫn sử d ng thu c hàn thiêu ết 7A4 Từ ế é ị ế ế ề é F7A4 ế ế Bảng 5.7.Khoảng giá trị thông số chế độ hàn hợp lý cho dây hàn d 4,0mm: Đ kính dây I, hàn (d), U, Vh, (A) (V) (ipm/phút) 650 – 850 29 – 32 16 – 34 Dmh Gx 6,1 – 7,1 0,9 – 1,1 mm 4,0 Kết uận: -V ị ế ế ề -T ẹ ú ữ Nế ù ỗ -T 1÷ ỗ 106 300°C ÷ 350°C KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết uận: Đề ã ế Kế ế ĩ ã Ả ế ọ ắ ó : T  ế ế ế : ế s  ọ ế ế ế  S ọ 2D 3D ế  ù ế X hao  C ế ề ị Kiến nghị:  Các ế ế Đ ằ ế ế ế ẽ o sát cho ế khác, ọ ọ  ĩ 107 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] - TS Vũ H K L H N TS Bù Vă H Giáo trình Vật liệu hàn, NXB Bách 2010 [2] - TS Ngô Lê Thông, Công nghệ hàn điện nóng chảy (Tập 1&2), NXB Khoa ọ K H N [3] - GS TSKH N K [4] - Q H N T 2004 M T , Quy hoạch thực nghiệm, NXB K ọ 2005 N ọ (1996) Giáo trình pascal, ĐHBK H N [5] - TCVN 3223 : 2000, Que hàn thép cacbon thép hợp kim thấp [6] - TCVN 2362 : 1978, Dây thép hàn [7] - TCVN 3909 : 2000, Que hàn điện dùng cho thép cacbon thấp thép hợp kim thấp - phương pháp thử [8] - Петров Г Л Сварочные материалы Машиностроение, Ленинград 1972 [9] - Пoтaпова Н Н Сварочные материалы для дуговой сварки Машиностроение, Москва 1989 [10] - Cпецэлектрод Covered electrodes for manual arc welding, depositing and cutting (C ã S 2000) [11] - AWS Welding Handbook, 9th Edition, 2001 [12]- AWS D1.1/D1.1M (2006), Structural Welding Code - Steel [13] - Esab Welding Consumables, Esab Welding Co., LTD., 2006 [14] - Huyndai Welding Consumables, Huyndai Welding Co., LTD., Korea 2004 [15] - Kobelco Welding Handbook , Kobe Steel LTD., Japan 2004 [16] - Lincoln Welding Handbook , Lincoln Welding Co., LTD., USA 2005 108 ... ……………………….64 chế 3.3 M m ………………………………………………….65 3.3.1 C ị ị ………………….65 3.3.2 C ị ị ng x hàn nóng ch y…………………69 CHƯƠNG TIẾN HÀNH THỰC NGHIỆM NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA CHẾ ĐỘ HÀN ĐẾN SỰ HÌNH THÀNH MỐI HÀN…………... Nă Đ ọ B ọ C H N K ề ọ C – Khoá 2011 T : Nghiên cứu ảnh hưởng c chế ộ hàn ến s h nh thành m i hàn ng thu c hàn n ng chảy hi chế tạo thu c hàn thiêu ết hệ z tư ng ng oại 7A P theo AWS A5.17-80)... hàn …….43 ến s hình thành m i hàn ………… 45 3.1.3 Ả ởng c a v n t 3.1.4 Ảnh ởng c a yếu t 3.1.5 S ến s hình thành m i hàn ……………… 47 ến s hình thành m i hàn ……………50 kết c u thiết bị hàn t 3.2 P i