Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ hàn tới biến dạng của liên kết hàn giáp mối thép các bon thấp ( Luận văn thạc sĩ)

Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ hàn tới biến dạng của liên kết hàn giáp mối thép các bon thấp ( Luận văn thạc sĩ)Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ hàn tới biến dạng của liên kết hàn giáp mối thép các bon thấp ( Luận văn thạc sĩ)Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ hàn tới biến dạng của liên kết hàn giáp mối thép các bon thấp ( Luận văn thạc sĩ)

Trang 1

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn/

i

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP

BÙI THANH BÌNH

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA CHẾ

ĐỘ HÀN TỚI BIẾN DẠNG CỦA LIÊN KẾT HÀN GIÁP MỐI THÉP CÁC BON

THẤP Chuyên ngành: Kỹ thuật cơ khí

Mã số:

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

PHÒNG QLĐT SAU ĐẠI HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC

KHOA CƠ KHÍ TRƯỞNG KHOA

THÁI NGUYÊN – 2014

Trang 2

ii

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan các kết quả trình bày trong luận văn này là của bản thân thực hiện

và chưa được sử dụng cho bất kỳ một khóa luận tốt nghiệp nào khác Theo hiểu biết cá nhân, chưa có tài liệu khoa học nào tương tự được công bố, trừ những thông tin tham khảo được trích dẫn

Học viên

Bùi Thanh Bình

Trang 3

iii

LỜI CẢM ƠN

Học viên bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến giáo viên hướng dẫn khoa học của tôi, thầy giáo PGS TS Phan Quang Thế, người đã tận tình chỉ bảo, động viên và giúp đỡ tôi rất nhiều trong suốt thời gian làm luận văn tốt nghiệp Tôi xin chân thành cảm ơn thầy giáo PSG TS Nguyễn Văn Dự đã giúp đỡ tôi rất nhiều trong quá trình làm luận văn này

Học viên bày tỏ lòng biết ơn đối với Ban Giám hiệu và Khoa Sau đại học của Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp đã tạo điều kiện thuận lợi để hoàn thành bản luận văn này

Do năng lực bản thân còn có những hạn chế nên luận văn không tránh khỏi sai sót, tác giả rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến của các Thầy, Cô giáo, các nhà khoa học và các bạn đồng nghiệp

Xin trân trọng cảm ơn!

Học viên

Bùi Thanh Bình

Trang 4

iv

MỤC LỤC

Trang phụ bìa……… i

Lời cam đoan……… ii

Mục lục… ……….iii

Danh mục các chữ viết tắt dùng trong luận văn……… vii

Danh mục các bảng dùng trong luận văn……… ……… vii

Danh mục các hình vẽ dùng trong luận văn… …… ……….iv

CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU……… 1

1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ……… ……… 1

1.2 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU…….……… 4

1.3 PHƯƠNG PHÁP THỰC HIỆN……….4

1.5 CÁC KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC……….……… 4

1.6 CẤU TRÚC LUẬN VĂN……… 5

1.7 KẾT LUẬN CHƯƠNG 1……… 5

CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN MỐI HÀN GIÁP MỐI 8

2.1 GIỚI THIỆU……… 8

2.2 CÁC KIỂU HÀN GIÁP MỐI……….8

2.3 ỨNG SUẤT VÀ BIẾN DẠNG HÀN 8

2.4 TÍNH TOÁN ỨNG SUẤT VÀ BIẾN DẠNG DO CO DỌC GÂY RA KHI HÀN GIÁP MỐI……… 8

2.4.1 Xác định vùng ứng suất tác động và nội lực tác động….………9

2.4.2 Tính ứng suất và biến dạng do co dọctrong trường hợp hàn hai tấm có chiều rộng bằng nhau……… 17

Trang 5

v

2.5 ỨNG SUẤT VÀ BIẾN DẠNG DO CO NGANG GÂY RA KHI HÀN

GIÁP MỐI 18

2.5.1 Tính ứng suât và biến dạng do co ngang gây ra khi hàn giáp mối các tấm tự do……… ………18

2.5.2 Biến dạng góc do co ngang trong liên kết hàn giáp mối 27

2.6 TÍNH TOÁN ỨNG SUẤT VÀ BIẾN DẠNG TRONG MỘT VÀI TRƯỜNG HỢP VỚI CÁC QUY TRÌNH HÀN KHÁC NHAU………28

2.7 KẾT LUẬN CHƯƠNG 2……….32

CHƯƠNG 3: THỰC NGHIỆM, PHÂN TÍCH KẾT QUẢ ……… 33

3.1 GIỚI THIỆU ……… 33

3.2 TRANG THIẾT BỊ TIẾN HÀNH DÙNG TRONG THÍ NGHIỆM……33

3.3 CÁCH TIẾN HÀNH THÍ NGHIỆM………35

3.3.1 Xác định độ biến dạng do co dọc, độ võng của liên kết hàn giáp mối 36

3.3.2 Xác định độ biến dạng do co ngang và biến dạng góc của liên kết hàn giáp mối……… 37

3.4 PHÂN TÍCH KẾT QUẢ … ……… 39

3.4.1 GIỚI THIỆU……… 40

3.4.2 KHI THAY ĐỔI CƯỜNG ĐỘ DÒNG ĐIỆN I, GIỮ NGUYÊN U,V……… 40

3.4.2.1 Kết quả……… ………40

3.4.2.2 Thảo luận kết quả……… 45

3.4.3 KHI GIỮ NGUYÊN CƯỜNG ĐỘ DÒNG ĐIỆN I, THAY ĐỔI U,V, THỰC HIỆN VỚI QUY TRÌNH HÀN SMAW……… ………… 46

Trang 6

vi

3.4.3.1 Kết quả……… ….………46

3.4.3.2 Thảo luận kết quả……… 48

3.5 KẾT LUẬN CHƯƠNG 3….……….49

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ……….55

TÀI LIỆU THAM KHẢO……… 57

PHỤ LỤC……… 59

Trang 7

vii

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT DÙNG TRONG LUẬN VĂN

Chữ viết tắt Diễn giải Ghi

chú

135/MAG/GMAW Hàn khí bảo vệ điện cực nóng chảy

141/TIG/GTAW Hàn khí bảo vệ điện cực không nóng

chảy

Trang 8

viii

DANH MỤC CÁC BẢNG DÙNG TRONG LUẬN VĂN

2 Bảng 4.1 Thông số chế độ hàn, giữ nguyên các thông

số cho I tăng dần với quy trình hàn SMAW 40

3 Bảng 4.2 Thông số chế độ hàn, giữ nguyên các thông

số cho I tăng dần với quy trình hàn GMAW 40

4 Bảng 4.3 Bảng thông số chế độ hàn, giữ nguyên các

thông số chỉ tăng I với quy trình hàn GTAW 41

5 Bảng 4.4 Biến dạng do co dọc và độ võng của mối

hàn giáp mối với quy trình hàn GTAW 42

Trang 9

ix

DANH MỤC HÌNH VẼ TRONG LUẬN VĂN

Hình 2.1 Vùng phân bố ứng suất và nội lực lên mối hàn 9

Hình 2.4 Trạng thái ứng suất biến dạng hàn đắp lên mép tấm 11

Hình 2.6 Liên kết hàn giáp mối ở trạng thái tự do 13 Hình 2.7 Tổng chiều dày truyền nhiệt trong một số loại liên kết 14

Hình 2.11 Ứng suất ngang trên tiết diện ngang của tấm 19

Hình 2.13 Xác định tiết diện ngang của mối hàn tại vị trí bắt đầu

Trang 10

Hình 4.1 Đồ thị biến dạng do co dọc khi thay đổi các

thông số hàn, quy trình hàn SMAW 44

SMAW, GMAW, GTAW

46

Trang 11

1

CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU 1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ

Hàn là phương pháp nối các chi tiết máy thành một khối không thể tháo rời được bằng cách nung nóng chúng đến trạng thái chảy hay chảy dẻo, sau đó

có thể không dùng áp lực hoặc dùng áp lực để ép chi tiết hàn dính chặt với nhau Có trường hợp không cần nung nóng mà chỉ dùng áp lực hàn kim loại

đạt đến trạng thái dẻo và dính lại với nhau

Trong chế tạo vỏ tàu thủy, phương pháp hàn được ứng dụng rất phổ biến để thay cho phương pháp ghép cũ bằng đinh tán và bulông Bằng phương pháp hàn, giá thành 01 con tàu giảm 30 ÷ 40% Trong lĩnh vực xây dựng, hàn

là phương pháp phổ biến để tạo ra các kết cấu thép, ngoài ra nó còn được ứng dụng rất rộng rãi trong chế tạo: dầm cầu, các thép hình xây dựng Công nghiệp hàn phục vụ nền công nghiệp chế tạo các trang bị quốc phòng chiếm tỉ trọng 40 ÷ 50%

Trong công nghệ hàn nói chung thì hàn thép các bon thấp không hợp kim được sử dụng rộng rãi Do thép các bon thấp không hợp kim là vật liệu được

sử dụng rất rộng rãi, có mặt gần như trong tất cả các lĩnh vực kỹ thuật, vì vậy nhu cầu chế tạo, phục hồi, sửa chữa các chi tiết làm từ thép CT3 là rất lớn Bên cạnh đó thép các bon thấp không hợp kim là vật liệu có tính hàn rất tốt , khi hàn không cần yêu cầu gì đặc biệt, kết cấu hàn bằng thép CT3 có cơ tính tốt Độ bền kéo thông thường khoảng 42 kgf/mm2 (60,000psi) với giới hạn chảy khoảng 28 kgf/mm2 (40,000psi)

Trong công nghệ hàn thì hàn giáp mối là kiểu hàn phổ biến nhất

Mối hàn giáp mối là mối hàn thực hiện giữa hai phôi hàn nằm trong cùng mặt phẳng, hai phôi hàn nằm đối đầu với nhau, mối hàn hình thành ở giữa liên kết chúng lại thành một chi tiết không thể tháo rời Trong hàn giáp mối thì tùy theo chiều dày của phôi hàn, để đảm bảo liên kết hàn có độ bền cao, mép mối

Trang 12

2

hàn có thể được vát tương ứng: Đối với các chi tiết mỏng (có chiều dày nhỏ hơn 5mm) thì khi hàn giáp mối không cần vát mép Với các chi tiết có chiều dày trung bình (dày từ 5mm đến 20mm ) thì khi hàn có thể vát mép một phía (nửa chữ V), vát mép hai phía (chữ V), hàn một phía Với các chi tiết có chiều dày ( chiều dày trên 20mm) thì khi hàn thực hiện vát mép kiểu chữ X và tiến hành hàn hai phía Trong đó thì hàn giáp mối các chi tiết có độ dày trung bình

là phổ biến nhất, như khi hàn các vỏ hộp, thân máy, các xi lanh, kết cấu vỏ tàu thủy, kết cấu khung giàn thép trong xây dựng …Do chiều dày của các chi tiết hàn là nhỏ do đó khi hàn thì sự truyền nhiệt trong mối hàn xảy ra nhanh, vật liệu bị nung nóng và nguội cục bộ trong thời gian ngắn do đó mối hàn rất dễ

bị cong vênh đặc biệt là khi chế độ hàn không hợp lý

Trong thực tế các thông số công nghệ hàn thường được chọn theo kinh nghiệm của công nhân hàn Điều đó dẫn đến các mối hàn thường bị biến dạng, cong vênh, hình dáng kích thước chi tiết không đảm bảo Trường hợp nguy hiểm hơn, chế độ hàn chưa hợp lý có thể gây nên hàng loạt vấn đề chẳng hạn như Ứng suất dư quá lớn, làm giảm khả năng chịu lực của kết cấu đặc biệt là khi làm việc dưới tác động của tải trọng động, tải trọng thay đổi theo chu kỳ

Việc xác định chế độ hàn hợp lý, để hoàn thiện các công nghệ hàn thép các bon thấp không hợp kim là rất cần thiết Đề tài này tập trung tìm giải pháp công nghệ nhằm hạn chế biến dạng của mối hàn giáp mối có độ dày tấm ghép Đến nay đã có nhiều công trình nghiên cứu về biến dạng khi hàn giáp mối Ứng suất và biến dạng hàn được nhiều nhà khoa học trong và ngoài nước rất quan tâm Với hướng chủ yếu trong nghiên cứu là ứng dụng tính toán các ứng suất và biến dạng hàn trong quá trình hàn và qua đó đưa ra chế độ công nghệ hàn hợp lý nhằm đạt năng suất cao, chất lượng sản phẩm hàn tốt nhất Có thể

Trang 13

Luậ n vậ n đậ y đu ở file:Luậ n vậ n Full

Định dạng
Số trang	79
Dung lượng	913,17 KB
File đính kèm	Luận văn Full.rar (2 MB)