Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ hàn đến ứng suất và biến dạng liên kết

LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận văn không chép tài liệu sử dụng công trình đƣợc công bố (ngoại trừ bảng biểu số liệu tham khảo kiến thức tài liệu học tập nghiên cứu đƣợc phép sử dụng) Tôi xin chịu hoàn toàn trách nhiệm lời cam đoan Hà Nội, tháng 09 năm 2013 Tác giả Vũ Văn Phúc -1- LỜI CẢM ƠN Tác giả xin bày tỏ lòng cảm ơn chân thành tới PGS.TS Nguyễn Tiến Dƣơng, ngƣời hƣớng dẫn trực tiếp giúp đỡ tận tình việc định hƣớng nghiên cứu, tổ chức thực đến trình viết hoàn chỉnh Luận văn Tác giả bày tỏ lòng biết ơn Ban lãnh đạo Viện Cơ Khí Viện đào tạo Sau đại học – Trƣờng Đại Học Bách Khoa Hà Nội tạo điều kiện thuận lợi để hoàn thành Luận văn Tác giả trân trọng cảm ơn lãnh đạo Trƣờng Cao Đẳng Nghề Dịch Vụ Hàng Không Doanh nghiệp tƣ nhân Tuấn Tú tạo điều kiện cho hoàn thành phần thực nghiệm Luận văn Do lực thân nhiều hạn chế nên Luận văn khó tránh khỏi sai sót, tác giả mong nhận đƣợc đóng góp ý kiến Thầy/ Cô giáo, nhà khoa học bạn bè đồng nghiệp Hà Nội, tháng 09 năm 2013 Tác giả Vũ Văn Phúc -2- MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN………………………………………………………………… LỜI CẢM ƠN……………………………………………………………………….2 MỤC LỤC……………………………………………….………………………… CÁC KÝ HIỆU SỬ DỤNG TRONG LUẬN VĂN……………………………… HỆ THỐNG DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ……………………………………… PHẦN MỞ ĐẦU…………………………………………………………………….8 CHƢƠNG 1……………………………………………………………………… 11 TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU…………………………………… 11 1.1 Tổng quan liên kết hàn giáp mối ứng dụng chúng ……………11 1.2 Tính cấp thiết việc nghiên cứu ảnh hƣởng chế độ hàn đến ứng suất biến dạng hàn giáp mối .16 1.3 Kết luận chƣơng 16 CHƢƠNG 2……………………………………………………………………… 18 XÁC ĐỊNH CHẾ ĐỘ HÀN……………………………………………………….18 2.1 Phân tích lựa chọn phƣơng pháp hàn 18 2.2 Phƣơng pháp hàn MAG 22 2.3 Tính toán xác định chế độ hàn liên kết giáp mối 34 2.4 Kết luận chƣơng 40 CHƢƠNG 3……………………………………………………………………… 41 TÍNH TOÁN ỨNG SUẤT VÀ BIẾN DẠNG KHI HÀN 41 LIÊN KẾT GIÁP MỐI…………………………………………………………… 41 3.1 Cơ sở lý thuyết tính toán ứng suất biến dạng 41 3.2 Tính toán ứng suất biến dạng hàn liên kết giáp mối .55 3.3 Nhận xét .57 3.4 Kết luận chƣơng 58 CHƢƠNG 4……………………………………………………………………… 59 ẢNH HƢỞNG CỦA CHẾ ĐỘ HÀN ĐẾN ỨNG SUẤT VÀ BIẾN DẠNG CỦA LIÊN KẾT HÀN GIÁP MỐI………………………………………………………59 -3- 4.1 Chế độ hàn (1) 59 4.2 Chế độ hàn (2) 59 4.3 Chế độ hàn (3) 61 4.4 Nhận xét: 64 4.5 Kết luận chƣơng 65 CHƢƠNG 5……………………………………………………………………… 66 NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM XÁC ĐỊNH ỨNG SUẤT VÀ BIẾN DẠNG LIÊN KẾT HÀN GIÁP MỐI………………………………………………………66 5.1 Mẫu hàn thử .66 5.2 Thiết bị vật liệu hàn .67 5.3 Chế độ hàn mẫu thử .69 5.4 Sơ đồ đo biến dạng .70 5.5 Trình tự tiến hành thực nghiệm đo biến dạng 74 5.6 Kết đo biến dạng 79 5.7 Kết luận chƣơng 80 CHƢƠNG CÁC BIỆN PHÁP LÀM GIẢM ỨNG SUẤT VÀ BIẾN DẠNG HÀN LIÊN KẾT HÀN GIÁP MỐI………………………………………………………81 6.1 Các biện pháp làm giảm ứng suất biến dạng hàn 81 6.2 Các biện pháp xử lý ứng suất biến dạng sau hàn 84 6.3 Kết luận chƣơng 6……………………………………………………… 84 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ…………………………………………………… 87 Kết luận 87 Các kiến nghị .87 TÀI LIỆU THAM KHẢO………………………………………………………….88 -4- CÁC KÝ HIỆU SỬ DỤNG TRONG LUẬN VĂN Ký hiệu Đơn vị b [mm] Kích thƣớc vùng tính toán  [mm] Chiều dày vật liệu h [mm] Kích thƣớc chi tiết F [mm2] Diện tích tiết diện P [kg] б2 [kg/cm2] Ứng suất phản kháng бk [kg/cm2] Ứng suất ngang бT [kg/cm2] Giới hạn chảy kim loại E [kg/cm2] Mô đun đàn hồi ρ [g/cm3] Khối lƣợng riêng c [cal/g.0C] m [kg] Khối lƣợng M (Nm) Mômen Δl mm Co dọc Δyo mm Co ngang η Nội dung Lực tác dụng Nhiệt dung kim loại Hiệu suất hồ quang β rad Biến dạng góc  l/0C Hệ số dãn nở nhiệt kim loại đ g/Ah Hệ số kim loại đắp Ih (A) Cƣờng độ dòng điện hàn Uh (V) Điện áp hàn Vh (m/h) Tốc độ/ vận tốc hàn qđ (cal/s) Năng lƣợng đƣờng -5- HỆ THỐNG DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1.1 Các loại liên kết hàn giáp mối Hình 1.2 Các dạng vát mép mối hàn giáp mối Hình 1.3 Mối hàn giáp mối không vát mép Hình 1.4 Mối hàn giáp mối vát mép chữ V Hình 1.5 Mối hàn giáp mối vát mép chữ X Hình 1.6 Mối hàn giáp mối vát mép chữ U Hình 1.7 Ký hiệu tư hàn phẳng mối hàn giáp mối Hình 1.8 Mối hàn giáp mối sử dụng hàn phân đoạn Boong Tàu Hình 1.9 Mối hàn giáp mối sử dụng làm dầm cầu trục Hình 2.1 Máy hàn hồ quang tay Hình 2.2 Máy hàn hồ quang tự động lớp thuốc bảo vệ Hình 2.3 Máy hàn bán tự động môi trường khí bảo vệ( GMAW) Hình 2.4 Sơ đồ nguyên l‎ý hàn dây l i thuốc Hình 2.5 Sơ đồ nguyên lý phương pháp hàn MAG Hình 2.6 Dây hàn MAG tủ đựng dây hàn Hình 2.7 Ký hiệu dây hàn thép C Hình 2.8 Máy hàn CO2 MAG Hình 2.9 Bộ cấp dây hàn MAG Hình 2.10 Van giảm áp khí CO2 loại d ng đồng hồ đo lưu lư ng khí tiêu hao Hình 2.11 Súng hàn phụ kiện Hình 2.12 Máy hàn MAG tự động kết nối với robốt hàn Hình 2.13 Máy hàn MAG tự động kết nối với r a hàn Hình 2.14 Phương pháp hàn phải Hình 2.15 Phương pháp hàn trái Hình 2.16 Chi tiết hàn Hình 2.17 Liên kết hàn giáp mối Hình 3.1 V ng ứng suất tác động Hình 3.2 Đồ thị xác định hệ số k2 Hình 3.3 Ứng suất dọc co doc Hình 3.4 Đường cong sau cắt Hình 3.5 Biểu đồ ứng suất ngang co dọc Hình 3.6 Hàn giáp mối tự -6- 11 12 12 13 13 13 14 15 15 19 19 20 21 22 24 24 27 27 28 28 30 30 31 32 34 37 41 43 44 45 48 49 Hình 3.7 Hàn giáp mối có kẹp chặt Hình 3.8 Hàn giáp mối có vát mép Hình 3.9 Biểu đồ ứng suất dọc co dọc gây Hình 3.10 Biểu đồ ứng suất ngang co dọc gây Hình 4.1 Ảnh hưởng Ih đến ứng suất phản kháng σ2 Hình 4.2 Ảnh hưởng Ih đến ứng suất ngang σk Hình 4.3 Ảnh hưởng Ih đến độ co dọc Δl Hình 4.4 Ảnh hưởng Ih đến độ co ngang Δbo Hình 5.1 Mẫu hàn thử Hình 5.2 Máy hàn CO2/ MAG Hình 5.3 Các điểm đo Hình 5.4 So đồ đo co dọc co ngang Hình 5.5 So đồ tính biến dạng góc Hình 5.6 So đồ đo chuyển vị điểm để tính biến dạng góc Hình 5.7 Sơ đồ xác định biến dạng góc theo sơ đồ thực nghiệm Hình 5.8 Bố trí đồng hồ đo chuyển vị Hình 5.9 Mẫu M1: Ih nh , khe hở bé, góc vát chưa h p lý nên mối hàn không ngấu phía sau đường hàn Hình 5.10 Mẫu M2: v n tốc hàn chưa h p lý nên mối hàn ngấu không Hình 5.11 Mẫu M3: Mối hàn đều, cân, ngấu mặt sau đảm bảo kích thước Hình 5.12 Đo kích thước ban đầu mẫu Hình 5.13 Làm bên mép hàn từ 15 – 30 (mm) Hình 5.14 Phôi sau vát mép Hình 5.15 Hàn đính mặt sau đường hàn Hình 5.16 Đo độ co dọc, co ngang, biến dạng góc trước hàn Hình 5.17 Hàn hoàn thiện mối hàn Hình 5.18 Mối hàn sau hàn xong Hình 6.1 Giảm biến dạng góc biến dạng ngư c Hính 6.2 Vát mép chi tiết dạng chữ X Hình 6.3 Cán nguội để khử cong vênh Hình 6.4 Nung nóng chỗ bị cong vênh Hình 6.5 Loại b biến dạng hàn giáp mối Hình 6.6 Nung nóng dải theo trục mối hàn để giảm biến dạng cong vênh -7- 50 51 56 56 64 64 64 64 66 67 70 71 72 72 73 73 74 75 75 75 76 76 77 77 78 78 83 83 84 85 85 86 PHẦN MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Trong công nghiệp phát triền nóng nhƣ nay, ngành Hàn đóng vai trò đặc biệt quan trọng Tại số lĩnh vực nhƣ: Đóng tàu, xây dựng, sản xuất kết cấu thép, luyện kim, thủy điện, sản xuất Ô tô, … thiếu hàn chiếm khối lƣợng lớn tổng công việc cần hoàn thành Để thực hàn đƣợc kết cấu có nhiều phƣơng pháp hàn mối hàn giáp mối đƣợc ƣu tiên trình thực công việc hàn Liên kết hàn giáp mối: Đƣợc sử dụng nhiều việc chế tạo kết cấu đặc biệt kết cấu tàu thủy, nơi mà khối lƣợng hàn chiếm tỷ trọng lớn Liên kết hàn giáp mối có loại nhƣ sau: Có gấp mép, không vát mép, vát mép cạnh, vát mép theo đƣờng thẳng, vát mép theo đƣờng cong, vát mép phía hai cạnh, vát mép hình chữ V, chữ X, chữ U U kép Chất lƣợng mối hàn giáp mối thƣờng phụ thuộc lớn vào thông số trình hàn Hiện nay, sản xuất doanh nghiệp xuất nhiều máy hàn đại, nguồn, đồ gá hàn nhiên hàn giáp mối xảy tƣợng tồn ứng suất dƣ khả biến dạng, làm khó khăn cho trình chế tạo, lắp giáp đặc biệt làm giảm khả làm việc trình sử dụng kết cấu nhiều Để có đƣợc kết cấu hàn đảm bảo làm việc an toàn sản xuất phải đƣợc chế tạo có hình dạng kết cấu, vật liệu phù hợp Đặc biệt phải có chế độ hàn hợp lý nhằm giảm ứng suất dƣ biến dạng kết cấu hàn xuống mức thấp Xuất phát từ tính cấp thiết yêu cầu nêu trên, tác giả tiến hành chọn đề tài: “Nghiên cứu ảnh hưởng chế độ hàn đến ứng suất biến dạng liên kết hàn giáp mối” -8- Mục đích nghiên cứu luận văn, đối tƣợng, phạm vi nghiên cứu 2.1 Mục đích nghiên cứu Nghiên cứu ảnh hƣởng chế độ hàn đến ứng suất biến dạng liên kết hàn giáp mối, từ đƣa thông số chế độ hàn hợp lý làm giảm ứng suất biến dạng trƣớc, sau hàn liên kết hàn giáp mối nhỏ Khảo sát thông số chế độ hàn làm giảm ứng suất biến dạng liên kết hàn giáp mối tài liệu đề cập nhƣ kinh nghiệm mà doanh nghiệp làm thực tế sản xuất họ Thực nghiệm, sau kết hợp với thực tế để đƣa thông số chế độ hàn hợp lý làm giảm ứng suất biến dạng hàn liên kết hàn giáp mối thấp 2.2 Đối tượng phạm vi nghiên cứu Đối tƣợng nghiên cứu đề tài là: - Xác định chế độ hàn hàn giáp mối; - Xác định ứng suất biến dạng liên kết hàn giáp mối; - Nghiên cứu ảnh hƣởng chế độ hàn đến ứng suất biến dạng liên kết hàn giáp mối ; - Đƣa đƣợc chế độ hàn hợp lý để giảm ứng suất biến dạng hàn liên kết giáp mối Phạm vi nghiên cứu đề tài dựa vào tài liệu đề cập, trình khảo sát thực tế doanh nghiệp sản xuất , thực nghiệm để phân tích đánh giá từ tìm đƣợc chế độ hàn hợp lý để giảm ứng suất biến dạng hàn liên kết giáp mối Tóm tắt nội dung thực đóng góp tác giả Toàn nội dung nghiên cứu đƣợc thể phần sau đây: - Cơ sở tính toán xác định chế độ hàn hàn giáp mối; - Cơ sở tính toán ứng suất biến dạng liên kết hàn giáp mối; - Tính toán xác định chế độ hàn cho mối hàn giáp mối; -9- - Tính toán ứng suất biến dạng liên kết hàn giáp mối; - Ảnh hƣởng chế độ hàn đến ứng suất biến dạng liên kết hàn giáp mối ; - Xác định chế độ hàn số lớp hàn hợp lý để giảm ứng suất biến dạng liên kết hàn giáp mối Với ý nghĩa khoa học ý nghĩa thực tế luận văn sau hoàn thành có đóng góp đáng kể cho doanh nghiệp nhà sản xuất kết cấu thép Ý nghĩa khoa học: Bằng sở lý thuyết kết hợp với trình thực nghiệm sở sản xuất, luận văn đƣa đƣợc chế độ hàn hợp lý làm giảm ứng xuất biến dạng liên kết hàn giáp mối nhằm mục tiêu tạo kết cấu có khả làm việc tốt Ý nghĩa thực tiễn: Kết nghiên cứu tác giả đóng góp thêm vào việc nâng cao chất lƣợng sản phẩm kết cấu hàn doanh nghiệp, rút ngắn đáng kể thời gian xử lý trình biến dạng nhƣ tồn ứng xuất dƣ liên kết hàn giáp mối Làm sở cho việc nghiên cứu, nhằm đƣa chế độ hàn hợp lý làm giảm ứng xuất biến dạng kết cấu khác; Tạo kết cấu hàn có tồn ứng suất, biến dạng nhỏ mà đảm bảo tính công nghệ, tính kinh tế trình sản xuất Phƣơng pháp nghiên cứu Đề tài đƣợc thực phƣơng pháp nghiên cứu lý thuyết kết hợp với thực nghiệm: - Nghiên cứu sở lý thuyết; - Tiến hành thực nghiệm doanh nghiệp xử lý số liệu thu thập đƣợc - Đƣa chế độ hàn hợp lý để hạn chế ứng suất biến dạng hàn liên kết giáp mối - 10 - 5.5 Trình tự tiến hành thực nghiệm đo biến dạng 5.5.1 Hàn mẫu thử Mục đích: - Để lựa chọn thông số chế độ máy, vân tốc rùa hàn nhằm đảm bảo mối hàn đạt kích thƣớc theo yêu cầu tính toán, đạt chất lƣợng hình dáng nhƣ chất lƣợng mối hàn - Tiết kiệm hàn thử nghiệm phôi hàn mà chƣa có chế độ hàn xác dẫn đến tốn vật liệu nhƣ thời gian Không lồi phía sau đƣờng hàn Hình 5.9 Mẫu M1: Ih nh , khe hở bé, góc vát chưa h p lý nên mối hàn không ngấu phía sau đường hàn - 74 - Ngấu không phía sau đƣờng hàn Hình 5.10 Mẫu M2: v n tốc hàn chưa h p lý nên mối hàn ngấu không Hình 5.11 Mẫu M3: Mối hàn đều, cân, ngấu mặt sau đảm bảo kích thước Chu n bị phôi - Cắt phôi theo kích thƣớc tính tóan Hình 5.12 Đo kích thước ban đầu mẫu - 75 - - Mài ba via - Nắn phẳng phôi - Làm dầu mỡ hai bên mép hàn từ 15 – 30 (mm) Hình 5.13 Làm mép hàn - Vát mép chi tiết hàn: Góc vát mép hàn φ = 700 Hình 5.14 Phôi sau vát mép - 76 - 5.2.3 Gá đính, hàn đo biến dạng trước hàn - Sử dụng đính liên kết giáp mối phƣơng pháp hàn MAG Các điểm đính Hình 5.15 Hàn đính mặt sau đường hàn - Đảm bảo kích thƣớc mẫu làm thực nghiệm - Liên kết đính xong phải vuông vắn, không bị chéo không bị vặn - Khe hở a hai theo yêu cầu vẽ (a = 0.5 mm) - Đảm bảo mối đính nhỏ, đủ ngấu để mối hàn đƣợc hàn đủ cứng vững không bị co đứt trình hàn - Đo kích thƣớc đọc số đo đồng hồ xo vị trí tiến hành độ co dọc, co ngang biến dạng góc sau đính xong (chƣa hàn) Hình 5.16 Đo độ co dọc, co ngang, biến dạng góc trước hàn - Tiến hành hàn hoàn thiện mối hàn - 77 - Hình 5.17 Hàn hoàn thiện mối hàn Hình 5.18 Mối hàn sau hàn xong - Làm mối hàn để nguội - Đo kích thƣớc đọc số đo đồng hồ xo vị trí tiến hành độ co dọc, co ngang biến dạng góc - 78 - 5.6 Kết đo biến dạng Bảng 5.2 Kết đo Biến dạng Biến dạng góc Co Co dọc ngang A B Trƣớc hàn 5,57 Sau hàn 5,47 Vị trí đo C D 4.36 5,150 5,175 4,13 6,835 1,165 - Độ co dọc liên kết giáp mối: Độ co dọc liên kết vị trí A là: Theo công thức (5.1) ta có: l = l1 – l0 = 5,57 - 5,47 = 0,10 So với giá trị tính toán: l = 0,10 – 0,0229 = 0,0771.100% =7,71 % - Độ co ngang liên kết giáp mối: Độ co ngang liên kết vị trí B Theo công thức (5.2) ta có: y0 = bf – b0 = 4,36 – 4,13 = 0,23 So với giá trị tính toán: b0 = 0,23 – 0,049 = 0,181.100% =18,1 % - Góc biến dạng phía mối hàn: C’ C 1 O D’ O C 20 D D 100 - 79 - Theo công thức (5.5) ta có góc biến dạng điểm C D:   21  DD' = 2.4,01/120 = 0,067 (rad) CD So với giá trị tính toán: Δ   0,067 – 0,01 = 0,057.100% = 5,7% Bảng 5.3 So sánh kết thử nghiệm kết tính toán Loại biến dạng Theo tính toán Theo thực nghiệm Sai lệch Co dọc Co ngang Biến dạng góc (mm) (mm) (rad) 0,0229 0,049 0,01 0,10 0,23 0,029 7,71% 18,1% 5,7% 5.7 Kết luận chƣơng Trong trình tính toán đa phần công thức thực nghiệm, tác giả tiến hành chọn khoảng cho phép để tính toán, nhƣ sai số thiết bị, dụng cụ đo mà kết đo có sai lệch so với thực nghiệm nhƣ bảng (5.3) Từ kết thực nghiệm ta thấy hàn liên kết giáp mối ta thấy biến dạng liên kết hàn lơn so với tính toán, co dọc sai lệch 7,71%, co ngang sai lệch 18,1%, biến dạng góc sai lệch 5,7% so với tính toán Qua ta thấy chế độ hàn có vai trò quan trọng để giảm ứng suất biến dạng hàn liên kết giáp mối - 80 - Chƣơng CÁC BIỆN PHÁP LÀM GIẢM ỨNG SUẤT VÀ BIẾN DẠNG HÀN LIÊN KẾT HÀN GIÁP MỐI 6.1 Các biện pháp làm giảm ứng suất biến dạng hàn 6.1.1 Các biện pháp kết cấu để làm giảm ứng suất biến dạng hàn 1) Các biện pháp kết cấu để làm giảm ứng suất hàn - Lựa chọn kim loại vật liệu hàn cho kết cấu + Kim loại không nên dễ bị vùng ảnh hƣởng nhiệt hàn + Vật liệu hàn nên đảm bảo cho kim loại mối hàn có độ dẻo không thấp tính dẻo kim loại - Không nên để mối hàn giao nhiều để tránh giảm ƣng suất nhiều chiều, đặc biệt với kết cấu chịu tải trọng động va đập - Không nên dùng mối hàn tạo thành biến dạng kín không lớn (hàn tăng cứng ) chúng làm tăng trạng thái ứng suất phẳng - Số lƣợng kích thƣớc mối hàn nên vừa đủ, không nên lớn mức cần thiết ( sở tính toán thiết kế) 2) Các biện pháp kết cấu để làm giảm biến dạng hàn - Không thiết kế tiết diện mối hàn lớn cần thiết (xuất phát từ khía cạnh độ bền) làm tăng vùng ứng suất tác động nội lực tác động - Phân bố mối hàn gần trục qua trọng tâm kết cấu tốt trục để giảm mô men uống nội lực tác động gây - Mỗi cặp mối hàn song song cần đƣợc bố trí mặt phẳng qua trục trọng tâm vật, cho mô men nội lực tác động mối hàn cân không gây vênh kết cấu so với trục - Số lƣợng mối hàn kết cấu tốt để giảm lực co tác động lên kết cấu - 81 - - Lƣợng dƣ cho co mối hàn phải đảm bảo sau hàn, kích thƣớc kết cấu đƣợc nhƣ thiết kế 6.1.2 Các biện pháp công nghệ để làm giảm ứng suất biến dạng hàn 1) Các biện pháp công nghệ để làm giảm ứng suất hàn - Các biện pháp công nghệ để làm giảm ứng suất thực trình hàn + Tăng chế độ nhiệt (năng lƣợng đƣờng) hàn chi tiết không kẹp thép dễ nhằm tránh nứt (làm tăng thể tích vùng kim loại đƣợc nung, giảm tốc độ nguội) + Nung nóng sơ hàn dày thép dễ + Giảm chế độ nhiệt hàn hàn chi tiết đƣợc kẹp chặt nhằm tránh nứt + Với chi tiết đƣợc kẹp chặt có chiều dày lớn, nên hàn nhiều lớp Kim loại đắp nên có tính dẻo cao + Trình tự hàn nên đảm bảo cho chi tiết trạng thái tự do, đặc biệt với mối hàn giáp mối (có giá trị co ngang lớn) Trƣớc tiên hàn mối hàn giáp mối, sau đến mối hàn góc Với vật hàn có dạng trụ rỗng, trƣớc hết hàn mối hàn dọc trƣớc sau đến mối hàn theo chu vi + Mỗi mối hàn nên thực lƣợt thực từ đầu + Không bố trí mối hàn đính chỗ mối hàn giao + Cần hàn nhanh để đảm bảo kim loại nguội theo chiều dày chiều dài mối hàn (hàn tự động bán tự động) + Để giảm ứng suất riêng, số trƣờng hợp, nên nung nóng cục vùng lân cận mối hàn 2) Các biện pháp công nghệ để làm giảm biến dạng hàn + Chọn chế độ hàn cho chiều rộng vùng ứng suất tác động nhỏ nhất, để nung kim loại theo chiều dày, cần tăng mật độ dòng điện hàn để hàn ngấu sâu + Việc hàn ngấu sâu mối hàn giáp biên liên kết hàn giáp mối cân co ngang theo chiều dày mối hàn giảm biến dạng góc + Trong số trƣờng hợp, thực mối hàn thứ hai cặp mối hàn đối xứng qua trục vật hàn, nên tăng chế độ hàn để tăng vùng ứng suất tác động lực co mối hàn khử hoàn toàn độ võng dƣ mối hàn thứ gây - 82 - + Trình tự thực mối hàn nên bảo đảm cho biến dạng mối hàn trƣớc đƣợc biến dạng mối hàn sau (có hƣớng ngƣợc lai) khử hết + Các mối hàn đối xứng song song nên đƣợc hàn đồng thời hàn theo thứ tự đoạn xen kẽ + Phƣơng pháp hàn phân đoạn nghịch tạo biến dạng nhỏ + Nung nóng sơ toàn vật hàn giảm ứng suất biến dạng dƣ + Các mối hàn giáp mối liên kết hàn mỏng cho bể chứa nên hàn bàn gá từ tính (chúng không cản trở co ngang nhƣng ngăn đƣợc biến dạng góc) + Khi hàn mỏng theo biên dạng kín để tránh ổn định nén, nung cục phần trƣớc hàn… +Trong thực tế, để giảm biến dạng góc, ngƣời ta dùng gá kẹp tạo mô men uốn chống lại tƣợng quay Khi không rộng lắm, gá sơ cách quay ngƣợc lại góc  (hình 6.1) Hình 6.1 Giảm biến dạng góc biến dạng ngư c + Để giảm biến dạng hàn giáp mối vật dày ta vát mép chi tiết dạng chữ V, chữ X chữ U sau hàn nhiều lớp Hình 6.2 Vát mép chi tiết dạng chữ X - 83 - 6.2 Các biện pháp xử lý ứng suất biến dạng sau hàn 6.2.1 Biện pháp xử lý - Các biện pháp công nghệ làm giảm biến dạng sau hàn: Nắn nguội: + Dựa sở kéo đoạn kết cấu bị co, tới kích thƣớc hình dáng thiết kế + Các đoạn chỗ bị co kết cấu hàn: Vùng ứng suất tác động mối hàn mà sau hàn xuất ứng suất kéo có giá trị giới hạn chảy (σT) + Khi nắn nguội kết cấu hàn: Xẩy dãn dẻo vùng ứng suất tác động mối hàn + Có thể xẩy nứt nắn nguội, làm ảnh hƣởng tới khả làm việc kết cấu + Chỉ giảm ứng suất dƣ nắn nguội kết cấu hàn đƣợc kéo tới ứng suất giới hạn chảy σT nhiên làm tăng biến cứng kim loại vùng ứng suất tác động mối hàn (có thể gây nứt) + Đây trình công nghệ khó thực (cần có máy ép thủy lực công suất lớn đồ gá lớn) + Do khả ứng dụng hạn chế Hình 6.3 Cán nguội để khử cong vênh 6.2.2 Biện pháp xử lý nhiệt - Các biện pháp công nghệ để làm giảm ứng suất thực sau hàn: - 84 - + Với kết cấu quan trọng, để tăng khả làm việc chúng, ngƣời ta thƣờng tiến hành khử ứng suất riêng sau hàn, đặc biệt thép hợp kim hay thép có hàm lƣợng bon trung bình biện pháp là: + Ram cao toàn phần lò Nhiệt độ ram (600o ÷ 650o) Thời gian giữ nhiệt độ cao 3min/1mm chiều dài Sau chi tiết đƣợc để nguội tƣ lò + Ram cục tới 600oC vùng quanh mối hàn phƣơng pháp nung cao tần mỏ nung khí cháy Phƣơng pháp không loại bỏ hoàn toàn nhƣng làm giảm ứng suất dƣ + Khử ứng suất dƣ phƣơng pháp học nhƣ kéo kết cấu tới giới hạn chảy dùng rung động để phân bố lại ứng suất dƣ - Các biện pháp công nghệ để làm giảm biến dạng thực sau hàn: Nắn nóng: + Khi hàn chi tiết dài, trọng lƣợng lớn nên biến dạng phẩn mối hàn Để giảm biến dạng ta nung chỗ biến dạng điện lửa (của mỏ nung) đƣợc sử dụng rộng rãi thực tế hình (6.4) Hình 6.4 Nung nóng chỗ bị cong vênh Hình 6.5 Loại b biến dạng hàn giáp mối - 85 - Hình 6.6 Nung nóng dải theo trục mối hàn để giảm biến dạng cong vênh 6.3 Kết luận chƣơng Trong chƣơng tác giả hoàn thành nội dung: - Các biện pháp làm giảm ứng suất biến dạng hàn - Các biện pháp xử lý ứng suất biến dạng sau hàn - 86 - KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận Trong phạm vi đề tài nghiên cứu, tác giả xác định chế độ hàn dựa vào công thức thực nghiệm tra bảng, tính đƣợc ứng suất biến dạng cho liên kết hàn giáp mối, từ thấy đƣợc ảnh hƣởng chế độ hàn đến ứng suất biến dạng hàn liên kết giáp mối đƣa đƣợc chế độ hàn hợp lý để giảm ứng suất biến dạng hàn liên kết giáp mối Thông qua kết thực nghiệm thấy chế độ hàn ảnh hƣởng trực tiếp đến ứng suất biến dạng hàn liên kết giáp mối tăng thông số chế độ hàn ứng suất biến dạng tăng theo ngƣợc lại Kết thực nghiệm có sai lệch so với kết tính toán lý thuyết Qua ta thấy đƣa chế độ hàn thích hợp làm giảm ứng suất biến dạng quan trọng hàn liên kết giáp mối nói riêng kết cấu khác nói chung Các kết hạn chế nhƣng tạo điều kiện để nghiên cứu mở rộng đối tƣợng khác, làm sở cho việc điều khiển trình hàn để nhận đƣợc liên kết hàn có ứng suất biến dạng thấp Các kết thu đƣợc tài liệu có ích cho công tác đào tạo nhân lực hàn MAG mà tác giả tiến hành sở Các kiến nghị Do thời gian thực đề tài có hạn, kiến thức kinh nghiệm thực tế hạn chế nên nội dung đề tài đề cập đến ảnh hƣởng số thông số chế độ hàn chủ yếu đến ứng suất biến dạng nhƣ nghiên cứu ảnh hƣởng đơn lẻ yếu tố Điều kiện tiến hành thí nghiệm chƣa đƣợc hoàn hảo, thiết bị đo chƣa đại nên kết thí nghiệm tính toán có phần sai lệch nhiều Trong tƣơng lai tác giả mong muốn giúp đỡ quan, tổ chức, cá nhân có điều kiện nghiên cứu ảnh hƣởng đồng thời nhiều yếu tố chế độ hàn đến ứng suất biến dạng để có góc nhìn đầy đủ - 87 - TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Hoàng Tùng, Nguyễn Thúc Hà, Ngô Lê Thông, Chu Văn Khang (1999), Cẩm nang hàn, Nhà xuất khoa học kỹ thuật, Hà Nội [2] Nguyễn Thúc Hà, Bùi Văn hạnh, Võ Văn Phong (2009) Giáo trình công nghệ hàn, NXB giáo dục Việt Nam [3] Ngô Lê Thông (2004), Công nghệ hàn nóng chảy, Tập 1: Cơ sở lý thuyết, Nhà xuất khoa học kỹ thuật [4] Hoàng Tùng, tập thể (1992), Chế tạo phôi, Trƣờng Đại học Bách khoa- Hà Nội [5] Nguyễn Nhƣ Tự (1986), Hướng dẫn thiết kế công nghệ hàn nóng chảy, Trƣờng Đại học Bách khoa - Hà Nội [6] Ngô Lê Thông (2007), Công nghệ hàn nóng chảy, Nhà xuất khoa học kỹ thuật [7] Hoàng Tùng, Nguyễn thúc Hà, Ngô Lê Thông, Chu Văn Khang (2007), Sổ tay hàn, Nhà xuất khoa học kỹ thuật [8] Nguyễn Tiến Dƣơng (2008), Mô ph ng trình truyền nhiệt hàn, Trƣờng Đại học Bách khoa - Hà Nội [9] Khoa khí - Bộ môn Hàn (2005), Ứng suất biến dạng hàn, Trƣờng Đại học Bách khoa - Hà Nội [10] Quy phạm hàn kết cấu thép (2004) - AWS D1.1 , Hội hiệp hàn Hoa Kỳ - 88 - ... định chế độ hàn hàn giáp mối; - Xác định ứng suất biến dạng liên kết hàn giáp mối; - Nghiên cứu ảnh hƣởng chế độ hàn đến ứng suất biến dạng liên kết hàn giáp mối ; - Đƣa đƣợc chế độ hàn hợp lý... ứng suất biến dạng liên kết hàn giáp mối” -8- Mục đích nghiên cứu luận văn, đối tƣợng, phạm vi nghiên cứu 2.1 Mục đích nghiên cứu Nghiên cứu ảnh hƣởng chế độ hàn đến ứng suất biến dạng liên kết. .. ứng suất biến dạng liên kết hàn giáp mối; - Tính toán xác định chế độ hàn cho mối hàn giáp mối; -9- - Tính toán ứng suất biến dạng liên kết hàn giáp mối; - Ảnh hƣởng chế độ hàn đến ứng suất biến