luận án tiến sĩ nghiên cứu chất lượng mối hàn kết cấu thép bằng hàn hồ quang tự động dưới lớp trợ dung gốm aluminate rutile chế tạo trong nước

1 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ CÔNG THƯƠNG VIỆN NGHIÊN CỨU CƠ KHÍ TĂNG BÁ ĐẠI NGHIÊN CỨU CHẤT LƯỢNG MỐI HÀN KẾT CẤU THÉP BẰNG HÀN HỒ QUANG TỰ ĐỘNG DƯỚI LỚP TRỢ DUNG GỐM ALUMINATE-RUTILE CHẾ TẠO TRONG NƯỚC CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ MÃ SỐ: 9.52.01.03 LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT CƠ KHÍ Hà Nội - 2020 LỜI CAM ĐOAN Tên là: Tăng Bá Đại Nơi công tác: Bộ môn Công nghệ Động – Khoa Ơ tơ Trường Đại học Công nghiệp Việt Hung Tên Đề tài Luận án: “Nghiên cứu chất lượng mối hàn kết cấu thép hàn hồ quang tự động lớp trợ dung gốm Aluminate-Rutile chế tạo nước” Chuyên ngành: Kỹ thuật khí - Mã số 9.52.01.03 Tôi xin cam đoan Luận án cơng trình nghiên cứu khoa học riêng Các kết nghiên cứu Luận án trung thực, chưa công bố cơng trình khác TẬP THỂ HƯỚNG DẪN KHOA HỌC Hà Nội, ngày 30 tháng 10 năm 2020 PGS.TS Đào Quang Kế Nghiên cứu sinh TS Hoàng Văn Châu Tăng Bá Đại LỜI CẢM ƠN Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn Thầy tham gia giảng dạy, đào tạo suốt trình học tập nghiên cứu Tôi chân thành cảm ơn Thầy Hội đồng cấp có góp ý chun mơn để Luận án hồn thiện Đặc biệt, Tơi xin bày tỏ lịng biết ơn chân thành sâu sắc tới PGS.TS Đào Quang Kế, TS Hồng Văn Châu tận tình hướng dẫn, động viên để hồn thành Luận án Tơi xin chân thành cảm ơn PGS.TS Lê Thu Quý tạo điều kiện sở vật chất, phịng thí nghiệm q trình nghiên cứu Tơi xin bày tỏ lịng biết ơn Lãnh đạo Viện Nghiên cứu Cơ khí, Cán bộ, Thầy Trung tâm đào tạo, tạo điều kiện thuận lợi, động viên suốt trình nghiên cứu hồn thành Luận án Tơi xin chân thành cảm ơn Lãnh đạo Thầy Học viện Nông nghiệp Việt Nam, Ban Giám hiệu, khoa Cơ khí, khoa Ơ tơ, trường Đại học Cơng nghiệp Việt Hung hỗ trợ, tạo điều kiện thời gian, vật chất để NCS hồn thành Luận án Cuối cùng, tơi chân thành cảm ơn hỗ trợ vật chất động viên tinh thần người thân gia đình, bạn bè, đồng nghiệp suốt trình thực Luận án Hà Nội, ngày 30 tháng 10 năm 2020 Nghiên cứu sinh Tăng Bá Đại MỤC LỤC Lời cam đoan ii Lời cảm ơn .iii Mục lục iv Danh mục hình ảnh vii Danh mục bảng biểu .xi Danh mục từ viết tắt .xiii Danh mục ký hiệu toán học xiv MỞ ĐẦU 1 Tính cấp thiết vấn đề nghiên cứu Mục tiêu nghiên cứu đề tài luận án .2 Đối tượng phạm vi nghiên cứu luận án Phương pháp nghiên cứu Ý nghĩa khoa học thực tiễn Các điểm Luận án Bố cục Luận án CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Công nghệ hàn hồ quang tự động lớp trợ dung hàn gốm 1.1.1 Khái niệm hàn lớp trợ dung gốm 1.1.2 Phân loại .6 1.1.3 Trợ dung hàn dùng công nghệ hàn hồ quang tự động lớp trợ dung hàn gốm 11 1.2 Tình hình nghiên cứu trợ dung hàn sử dụng công nghệ hàn tự động lớp gốm Việt Nam 14 1.3 Tình hình nghiên cứu trợ dung hàn, sử dụng công nghệ hàn tự động lớp trợ dung gốm giới .19 1.4 Giới hạn nội dung nghiên cứu luận án 24 1.5 Kết luận chương 24 CHƯƠNG NGHIÊN CỨU LÝ THUYẾT QUÁ TRÌNH HÀN HỒ QUANG DƯỚI LỚP TRỢ DUNG GỐM 26 2.1 Q trình hồn ngun hợp kim hóa mối hàn hàn hồ quang tự động lớp trợ dung hàn gốm [5,12,17] .26 2.2 Ảnh hưởng số thành phần hợp kim trợ dung hàn gốm .27 2.2.1 Ôxyt titan 27 2.2.2 Ôxit Mangan .28 2.2.3 Ôxit Silic 29 2.3 Ảnh hưởng nguyên tố hợp kim thép đến tính hàn thép .30 2.3.1 Cacbon (C) 30 2.3.2 Mangan (Mn) 30 2.3.3 Silic (Si) 30 2.3.4 Lưu huỳnh (S) 31 2.3.5 Phôtpho (P) .33 2.3.6 Ảnh hưởng nitơ (N) 33 2.4 Xỉ hàn .34 2.4.1 Khái niệm xỉ hàn .34 2.4.2 Đánh giá xỉ hàn 35 2.4.3 Phân loại xỉ hàn 37 2.4.4 Ảnh hưởng chế độ hàn .38 2.5 Kết luận chương 46 CHƯƠNG VẬT LIỆU, TRANG THIẾT BỊ VÀ PHƯƠNG PHÁP | NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM 47 3.1 Vật liệu .47 3.1.1 Kim loại dùng nghiên cứu 47 3.1.2 Quy trình cơng nghệ chế tạo trợ dung gốm .49 3.2 Trang thiết bị nghiên cứu hàn thử nghiệm 59 3.2.1 Chuẩn bị trước hàn tiến hành hàn 59 3.2.2 Mẫu thiết bị kiểm tra 64 3.3 Phương pháp mô trình hàn phần mềm Sysweld 70 3.4 Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm 72 3.4.1 Quy hoạch thực nghiệm 72 3.4.2 Tính tốn, lựa chọn chế độ hàn 74 3.4.2 Thiết lập quy trình hàn hàn thực nghiệm với trợ dung hàn gốm chế tạo .78 3.4.3 Phương pháp tiến hành .79 3.5 Kết luận chương 82 CHƯƠNG NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ THÀNH PHẦN MẺ LIỆU TRONG TRỢ DUNG GỐM ĐẾN CHẤT LƯỢNG MỐI HÀN KẾT CẤU THÉP 83 4.1 Mô số trường nhiệt độ hàn hồ quang tự động lớp trợ dung gốm 83 4.4.1 Kết mô .83 4.1.2 Chu trình nhiệt số vị trí quan trọng .85 4.2 Hình dạng kích thước mối hàn thực nghiệm .86 4.3 Tổ chức kim loại mối hàn vùng ảnh hưởng nhiệt 87 4.4 Kết nghiên cứu tính mối hàn 89 4.4.1 Độ cứng kim loại mối hàn vùng ảnh hưởng nhiệt 89 4.4.2 Độ bền kéo 91 4.4.3 Độ dai va đập 93 4.5 Nghiên cứu ảnh hưởng tỷ lệ thành phần TiO 2; SiO2; MnO2 đến tính mối mối hàn 95 4.5.1 Ảnh hưởng cặp tham số (TiO 2, SiO2), (SiO2, MnO2) (TiO2, MnO2 96 4.5.2 Ảnh hưởng đồng thời tỷ lệ thành phần TiO2; SiO2; MnO2 104 4.6 Kết luận chương 126 KẾT LUẬN CHUNG 128 Danh mục báo, cơng trình khoa học công bố liên quan đến đề tài 130 Tài liệu tham khảo .131 Phụ lục 139 Hình 1.1 Hình 1.2 Hình 1.3 Hình 1.4 Hình 1.5 Hình 2.1 Hình 2.2 Hình 2.3 Hình 2.4 Hình 2.5 Hình 2.6 Hình 2.7 Hình 2.8 Hình 2.9 Hình 2.10 Hình 2.11 Hình 2.12 Hình 2.13 Hình 2.14 Hình 3.1 Hình 3.2 DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH Sơ đồ hàn lớp trợ dung hàn gốm 13 Máy hàn tự động lớp trợ dung hàn gốm 13 Mối hàn tự động trợ dung gốm 14 Hàn dầm chữ I với phương pháp hàn tự động trợ dung gốm .14 Một số ứng dụng phương pháp hàn tự động trợ dung gốm .14 Ảnh hưởng hàm lượng ôxit mangan trợ dung hàn đến hàm lượng gia tăng S kim loại mối hàn 32 Hàm lượng S kim loại mối hàn phụ thuộc vào tính bazơ trợ dung hàn .32 Ảnh hưởng nhiệt độ hòa tan N2 Trong Fe 34 Ảnh hưởng N2 tính chất học kim loại mối hàn .34 Sự phụ thuộc độ nhớt xỉ hàn vào nhiệt độ 37 Hình dạng mối hàn .39 Sự thay đổi hình dạng kích thước mối hàn theo cường độ dòng điện hàn 40 Ảnh hưởng điện áp tới hình dạng tiết diện bề mặt mối hàn .41 Sự thay đổi mức tiêu thụ trợ dung gốm theo điện áp hàn 42 a) Hướng kết tinh tinh thể mối hàn b) Các đường đẳng nhiệt bề mặt mối hàn c) Bề mặt mối hàn tốc độ hàn cao .43 Ảnh hưởng tốc độ hàn tới kích thước mối hàn mức tiêu hao trợ dung gốm 43 Ảnh hưởng đường kính điện cực tới hình dạng kích thước mối hàn; a tiết diện ngang dây hàn hồ quang; b.Hình dạng mối hàn; c Ảnh hưởng đường kính dây hàn .44 Ảnh hưởng góc nghiêng dây hàn lên hình dạng mối hàn .45 Ảnh hưởng góc nghiêng vật hàn lên hình dạng mối hàn 45 Mẫu hàn thực nghiệm 49 Ngun lý quy trình cơng nghệ chế tạo trợ dung gốm 54 Hình 3.3 Hình 3.4 Hình 3.5 Hình 3.6 Hình 3.7 Hình 3.8 Hình 3.9 Hình 3.10 Hình 3.11 Hình 3.12 Cân nguyên liệu 55 Thiết bị trộn khô 55 Hỗn hợp nguyên liệu trộn khô 55 Thiết bị trộn ướt 56 Máy sấy nhiệt độ thấp 57 Máy sấy Nhiệt độ cao 57 Trợ dung gốm lấy khỏi thiết bị sấy 57 Trợ dung gốm trước sấy sau sấy 58 Máy hàn Amada 630-1 .60 Bộ phận cấp dây (1.Dây hàn, 2.Bộ phận cấp dây, 3.Bánh dẫn có rãnh, 4.Tay vặn, 5.Bánh ép lực) .61 Hình 3.13 Bộ phận cấp trợ dung gốm bảng điều khiển 62 Hình 3.14 Tủ sấy trợ dung hàn 62 Hình 3.15 Mẫu hàn .64 Hình 3.16 Tách mẫu 64 Hình 3.17 Mẫu thử kim loại đắp 65 Hình 3.18 Mẫu thử kim loại giáp mối 65 Hình 3.19 Mẫu thử độ dai va đập theo tiêu chuẩn .66 Hình 3.20 Vị trí mẫu thử va đập 67 Hình 3.21 Máy thử va đập vị trí búa đập 67 Hình 3.22 Độ cứng Vicker (HV) 68 Hình 3.23 Máy đo độ cứng tế vi chiều dày lớp thấm Wilson Wolpert Micro-Vickers Model420 MVD 69 Hình 3.24 Thiết bị nghiên cứu tổ chức tế vi Nikon Eclipes Model L150 70 Hình 3.25 Các tượng vật lý mô SYSWELD 71 Hình 3.26 Sơ đồ q trình mơ số 72 Hình 3.27 Các bước tiến hành kiểm tra quy trình hàn 78 Hình 3.28 Điều chỉnh chế độ dòng áp 80 Hình 3.29 Điều chỉnh chạy dọc đầu hàn .80 Hình 3.30 Kết thúc trình hàn 81 Hình 3.31 Mẫu sau hàn 81 Hình 3.32 Mơ hình thực nghiệm 82 Hình 4.1 Mặt cắt ngang liên kết hàn 84 Hình 4.2 Phân bố trường nhiệt mối hàn 84 Hình 4.3 Hình 4.4 Hình 4.5 Hình 4.6 Hình 4.7 Hình 4.8 Hình 4.9 Hình 4.10 Hình 4.11 Hình 4.12 Hình 4.13 Hình 4.14 Hình 4.15 Hình 4.16 Hình 4.17 Hình 4.18 Hình 4.19 Hình 4.20 Hình 4.21 Hình 4.22 Chu trình nhiệt số điểm vị trí khảo sát 85 Đồ thị biểu diễn nhiệt độ nút 3998, 4083 4404 85 Hình dạng mối hàn .86 Tổ chức tế vi mẫu thép Q460D sử dụng trợ dung gốm với thành phần 10% TiO2, 14% SiO2, 22% MnO2 87 Tổ chức tế vi mẫu thép Q460D sử dụng trợ dung gốm với thành phần 12% TiO2, 16% SiO2, 20% MnO2 87 Tổ chức tế vi mẫu thép Q235 sử dụng trợ dung gốm với thành phần 10% TiO2, 14% SiO2, 22% MnO2 88 Tổ chức tế vi mẫu thép Q235 sử dụng trợ dung gốmvới thành phần 12 % TiO2, 16% SiO2, 20% MnO2 88 Ảnh chụp mẫu thử kéo .91 Ảnh chụp mẫu va đập tủ lạnh sâu 93 Phân bố ảnh hưởng tỷ lệ cặp tham số đến tiêu đánh giá mẫu thép hàn Q460D 99 Phân bố ảnh hưởng cặp tham số đến tiêu đánh giá mẫu thép hàn Q235 .102 Biểu đồ phân mức yếu tố cho độ bền kéo mối hàn .109 Biểu đồ phần trăm ảnh hưởng yếu tố TiO 2,SiO2,MnO2 tới độ bền kéo mối hàn 109 Đồ thị phụ thuộc độ bền kéo vào mẻ trợ dung hàn mức tối ưu dạng lũy thừa 3D 111 Biểu đồ phân mức yếu tố cho độ cứng mối hàn 114 Biểu đồ phần trăm ảnh hưởng yếu tố TiO 2, SiO2, MnO2 tới độ cứng mối hàn 114 Đồ thị phụ thuộc độ cứng vào trợ dung gốm mức tối ưu dạng lũy thừa 3D 115 Biểu đồ phân mức yếu tố cho độ dai va đập mối hàn 117 Biểu đồ phần trăm ảnh hưởng tỷ lệ TiO 2, SiO2, MnO2 tới độ dai va đập mối hàn 117 Đồ thị phụ thuộc độ dai va đập vào mẻ trợ dung gốm mức tối ưu dạng lũy thừa 3D 118 10 Hình 4.23 Biểu đồ phân mức tỷ lệ TiO 2, SiO2 MnO2 cho số đánh giá tổng thể OEC 121 Hình 4.24 Biểu đồ tỷ lệ phần trăm ảnh hưởng tỷ lệ TiO 2, SiO2 MnO2 121 Hình 4.25 Phân mức tỷ lệ TiO2, SiO2, MnO2 tới đặc trưng tính mối hàn hàn thép Q235 trợ dung gốm với tỷ lệ TiO 2, SiO2, MnO2 khác .123 Hình 4.26 Biểu đồ phần trăm ảnh hưởng tỷ lệ TiO 2;SiO2;MnO2 tới độ bền kéo, độ dai va đập độ cứng mối hàn .124 Hình 4.27 Đồ thị phụ thuộc độ bền, độ dai va đập độ cứng vào mẻ liệu trợ dung mức tối ưu dạng lũy thừa 3D 125 128 - Hàm nội suy độ bền mối hàn với yếu tố TiO2, SiO2, MnO2  b = 487,06.X-0,105 Y0,26 Z-0,08 (4-27) - Hàm nội suy độ dai va đập mối hàn với yếu tố TiO2;SiO2;MnO2 Ak = 218,73X0.062Y0,308Z-0,89 (4-28) - Hàm nội suy độ cứng mối hàn với yếu tố TiO2;SiO2;MnO2 Hv = 50,03X1,55Y-0.022Z0,28 (4-29) Trong hàm X,Y,Z đại diện cho yếu tố TiO2; SiO2; MnO2 Nhằm đánh giá xu ảnh hưởng thay đổi đồng thời cặp đôi tỷ lệ TiO2, SiO2, MnO2 tới tiêu tính, ta đưa đồ thị dạng 3D tiêu tính phụ thuộc vào TiO2, SiO2, MnO2 a) Đồ thị 3D tiêu độ bền mối hàn b) Đồ thị 3D tiêu độ dai va đập mối hàn C) Đồ thị 3D tiêu độ cứng mối hàn Hình 4.27 Đồ thị phụ thuộc độ bền, độ dai va đập độ cứng vào mẻ liệu trợ dung mức tối ưu dạng lũy thừa 3D 129 Nhận xét: - Từ hàm nội suy (4-27) đồ thị 4.27a ta thấy độ bền kéo tỷ lệ thuận với SiO2 tỷ lệ nghịch với TiO2 MnO2 Khi tăng SiO2 độ bền kéo tăng, tăng TiO2 MnO2 độ bền kéo giảm - Từ hàm nội suy (4-28) đồ thị 4.27b ta thấy độ dai va đập tỷ lệ thuận với TiO2 SiO2, tỷ lệ nghịch với MnO2 Khi tăng TiO2 SiO2 độ dai va đập tăng, tăng MnO2 độ dai va đập giảm - Từ hàm nội suy (4-29) đồ thị 4.27c ta thấy độ cứng tỷ lệ thuận với TiO MnO2, tỷ lệ nghịch với SiO2 Khi tăng TiO2 MnO2 độ cứng tăng, tăng SiO2 độ cứng giảm 4.6 Kết luận chương Từ thử nghiệm, phân tích đánh giá kết thử nghiệm mười tám mẫu hàn với chín mẻ phối liệu khác đưa số kết luận: 1) Sử dụng phần mềm Sysweld mô q trình hàn sử dụng thơng số chế độ hàn tính tốn, kết mơ sơ đánh giá mức độ phù hợp thông số hàn lựa chọn dựa trường nhiệt độ phân bố liên kết hàn hình dạng mặt cắt ngang mối hàn Từ giảm thiểu số lần hàn thực nghiệm thăm dò tìm chế độ hàn hợp lý tránh khuyết tật nhiệt 2) Đã lựa chọn mẻ liệu để hàn thép Q460 với 8% TiO 2, 12% SiO2, 18% MnO2 mẻ liệu có 12% TiO2, 16% SiO2, 20% MnO2 thép Q235 với mẻ liệu 10% TiO2, 14% SiO2, 22% MnO2 mẻ liệu 12% TiO2, 16% SiO2 20% MnO2, Thành phần mẻ phối liệu ảnh hưởng đến tính, cấu trúc tế vi mối hàn thành phần hóa học mối hàn Với mẻ liệu, kết thực nghiệm mối hàn có tính khác song đảm bảo u cầu hình dạng kích thước theo tiêu chuẩn đánh giá chọn Vùng ảnh hưởng nhiệt vùng kim loại mối hàn có tổ chức giống gồm ferit, peclit song tỷ lệ độ lớn kích thước pha khác nhau, phụ thuộc khối lượng kim loại bổ sung mẻ phối liệu… 3) Sử dụng phương pháp thiết kế thực nghiệm Taguchi phân tích phương sai ANOVA xác định được: - Các mức phù hợp tỷ lệ thành phần mẻ liệu trợ dung hàn cho hàm mục tiêu độ bền kéo, độ cứng độ dai va đập cao cho mẫu thép Q460D Q235, đồng thời tỷ lệ ảnh hưởng thông số tới tiêu tính 130 mối hàn tính tốn cụ thể - Xây dựng mơ hình tốn học thể quan hệ tiêu tính với tỷ lệ TiO2, SiO2, MnO2 hàm hồi quy phi tuyến, từ đánh giá xu hướng ảnh hưởng tỷ lệ TiO2, SiO2, MnO2 đến tiêu tính mối hàn thơng qua đồ thị nội suy cho hai mẫu hàn thép hợp kim thấp thép cacbon thấp 4) Thực tối ưu hóa đa mục tiêu sử dụng số đánh giá tổng thể OEC kết hợp với phương pháp thiết kế thực nghiệm Taguchi phân tích phương sai ANOVA để tìm phối liệu tối ưu thỏa mãn đồng thời tiêu tính mối hàn độ bền kéo, độ cứng độ dai va đập Kết cho thấy MnO có ảnh hưởng nhiều tới OEC hay nói cách khác ảnh hưởng nhiều tới tiêu tính mối hàn (71,66%) Tiếp đến TiO2 (27,91%) cuối SiO2 (0,43%) Mức tối ưu tỷ lệ TiO2, SiO2 MnO2 mức 3,1,3 131 KẾT LUẬN CHUNG Từ kết nghiên cứu luận án rút kết luận sau: 1) Qua nghiên cứu tổng quan nước cho thấy, trợ dung hàn gốm sản xuất theo quy mô công nghiệp lớn nước phát triển, Việt Nam nhiều lí khác nhau, việc nghiên cứu triển khai chế tạo loại trợ dung nhiều hạn chế, đặc biệt sản xuất thương phẩm 2) Bằng phương pháp tính tốn, xác định tỷ lệ thành phần mẻ liệu từ nguồn nguyên liệu có sẵn nước để chế tạo trợ dung gốm hệ AR ứng dụng hàn thép hợp kim thấp thép cacbon thấp phương pháp hàn SAW Kết ứng dụng để thực nghiệm 3) Thực nghiệm tiến hành theo thiết kế Taguchi Qua phân tích phương sai ANOVA xác định được: - Tỷ lệ thành phần phù hợp TiO2, SiO2 MnO2 phụ thuộc vào độ bền, độ cứng độ dai va đập kim loại mối hàn cho mẫu thép Q460D mẫu thép Q235 - Hàm nội suy toán học biểu diễn mối quan hệ tỉ lệ thành phần mẻ liệu trợ dung đến tính chất học mối hàn: Đối với thép Q460D, phương trình hồi quy độ bền kéo:  b  640,92 X 0,547Y 0,022 Z 0,457 , độ cứng HV  49, 286 X 0,96Y 0,372 Z 0,05 , độ dai va đập Ak  56, 23 X 1,13Y 0,285 Z 1,019 Đối với thép Q235, hàm nội suy độ bền mối hàn:  b = 487,06.X-0,105 Y0,26 Z-0,08 , độ dai va đập Ak = 218,73X0.062Y0,308Z-0,89 , độ cứng mối hàn Hv = 50,03X1,55Y-0.022Z0,28 4) Thực tối ưu hóa đa mục tiêu sử dụng số đánh giá tổng thể OEC kết hợp với phương pháp thiết kế thực nghiệm Taguchi phân tích phương sai 132 ANOVA để tìm phối liệu tối ưu thành phần trợ dung hàn thỏa mãn đồng thời tiêu tính mối hàn TiO2 (12%), SiO2 (12%), MnO2 (22%) Đồng thời xác định mức độ ảnh hưởng thành phần mẻ liệu trợ dung hàn đến đồng thời tiêu tính mối hàn Kết cho thấy MnO có ảnh hưởng nhiều tới tiêu tính mối hàn (71,66%), tiếp đến TiO (27,91%) cuối SiO2 (0,43%) Mức tối ưu tỷ lệ TiO2, SiO2 MnO2 mức 3, 1, 5) Đã lựa chọn mẻ liệu để hàn thép Q460 với độ bền kéo: 12% TiO 2, 16% SiO2, 18% MnO2, với độ cứng: 8% TiO2, 16% SiO2, 22% MnO2, với độ dai va đập: TiO2 (8%) , SiO2 (14%), MnO2 (22%); hàn thép Q235 với độ bền kéo mẻ liệu có: 8% TiO2, 16% SiO2, 20% MnO2, độ dai va đập: TiO2 (10%), SiO2 (14%), MnO2 (18%) độ cứng lớn mẻ liệu 10% TiO2, 14% SiO2 22% MnO2 6) Thành phần phối liệu ảnh hưởng đến tính, cấu trúc tế vi thành phần hóa học mối hàn Với mẻ liệu, kết thực nghiệm mối hàn có tính khác song đảm bảo yêu cầu hình dạng kích thước theo tiêu chuẩn đánh giá chọn Vùng ảnh hưởng nhiệt vùng kim loại mối hàn có tổ chức gồm ferit, peclit song tỷ lệ độ lớn kích thước pha khác nhau, phụ thuộc khối lượng kim loại bổ sung mẻ phối liệu 7) Sử dụng phần mềm Sysweld mô q trình hàn với thơng số chế độ hàn tính tốn Kết mơ sơ đánh giá mức độ phù hợp thông số hàn lựa chọn dựa trường nhiệt độ phân bố liên kết hàn hình dạng mặt cắt ngang mối hàn Từ giảm thiểu số lần hàn thực nghiệm thăm dị tìm chế độ hàn hợp lý tránh khuyết tật nhiệt 133 DANH MỤC CÁC BÀI BÁO, CÔNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CƠNG BỐ LIÊN QUAN ĐẾN ĐỀ TÀI Nghiên cứu đặc điểm tính cơng nghệ hàn hàn tự động chế tạo kết cấu thép thuốc hàn gốm Tạp chí Cơ khí Việt Nam, số 1+2 Ảnh hưởng số thành phần mẻ liệu thuốc hàn gốm đến tính mối hàn Kỷ yếu Hội nghị khoa Vai trò titan ôxit thành phần trợ dung hàn hệ xỉ AluminateRutile hàn hồ quang thép cacbon Tạp chí Cơ khí Việt Nam, số Ảnh hưởng hàm lượng số ôxit thành phần trợ dung hàn gốm hệ xỉ Aluminate-Rutile đến độ cứng tổ chức mối hàn giáp mối Tạp chí khí Việt Nam, số Trường nhiệt độ hàn hồ quang tự động lớp trợ dung gốm Hội nghị Khoa học Cơng nghệ Tồn quốc Cơ Khí lần thứ V - VCME2018 134 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt [1] Đào Quang Kế (2014): Nghiên cứu chế tạo thuốc hàn gốm vật liệu nước để hàn kết cấu thép thay cho thuốc hàn nhập ngoại Đề tài khoa học công nghệ cấp Bộ trọng điểm, giai đoạn 2012-2014, mã số B2012-11-12 [2] Đỗ Cao Đoan, Đào Quang Kế, Hoàng Văn Châu (2013): Nghiên cứu xác định ứng suất dư mối hàn giáp mối hàn tự động lớp thuốc công nghệ sử dụng sóng siêu âm Tuyển tập cơng trình khoa học Hội nghị Khoa học tồn quốc Cơ khí, Nxb Khoa học tự nhiên công nghệ, Hà Nội [3] Đào Quang Kế, Lục Vân Thương, Hoàng Văn Châu (2013): Một số kết nghiên cứu thực nghiệm đánh giá tính cơng nghệ hàn thuốc hàn gốm hàn tự động kết cấu thép Tuyển tập cơng trình khoa học Hội nghị Khoa học toàn quốc Cơ khí, Nxb Khoa học tự nhiên cơng nghệ, Hà Nội [4] Đào Hồng Bách (2013): Khử tạp chất thuốc hàn nóng chảy tự động hệ Mn Tạp chí khoa học công nghệ kim loại số 51 [5] Hoàng Tùng & Cộng Sự (2007): Sổ tay hàn NXB Khoa học kỹ thuật, Hà Nội [6] Hoàng Văn Châu (2000): Nghiên cứu đưa vào ứng dụng sản xuất công nghệ hàn tiên tiến, vật liệu hàn chất lượng cao phục vụ ngành đóng tàu thủy, đầu máy xe lửa, thiết bị hóa chất, dầu khí thiết bị áp lực Đề tài NCKH&PTCN cấp Nhà nước giai đoạn 1996-2000, mã số KHCN.05.05 [7] Lê Văn Thoài (2018) “Nghiên cứu ảnh hưởng số thông số công nghệ hàn tự động lớp thuốc hàn với hạt kim loại bổ sung đến chất lượng hàn”, Luận án Tiến sỹ kỹ thuật khí, Viện nghiên cứu Cơ khí [8] Ngơ Lê Thơng (2006): Cơng nghệ hàn điện nóng chảy (2 tập) NXB Khoa học kỹ thuật, Hà Nội [9] Nguyễn Doãn Ý (2003): Quy hoạch thực nghiệm NXB Khoa học kỹ thuật, Hà Nội [10] Nguyễn Đức Thắng (2009): Đảm bảo chất lượng hàn NXB Khoa học kỹ thuật, Hà Nội [11] Nguyễn Văn Thông (1995): Công nghệ vật liệu hàn điện xỉ, hàn tự động dây hàn bột để chế tạo phục hồi chi tiết lớn ngành khí Đề tài NCKHCN cấp Nhà nước giai đoạn 1991-1995, mã số KC.04.01 [12] Nguyễn Văn Thông (2004): Vật liệu công nghệ hàn NXB Khoa học kỹ thuật, Hà Nội 135 [13] Nguyễn Văn Thống (2008): Nghiên cứu chế tạo thuốc hàn tự động dạng gốm vật liệu nước để hàn kết cấu thép thay thuốc hàn nhập ngoại Báo cáo tổng kết đề tài KH-CN Viện Công Nghệ Bộ Công Thương [14] Tiêu chuẩn Quốc gia - TCVN 6259-6 (2003) “ Quy phạm phân cấp đóng tầu biển vỏ thép- Phần 6” [15] Võ Văn Phong (2007) SYSWELD - Presentation at DWE-HUST, Hà Nội [16] Vũ Huy Lân (2011): Nghiên cứu ảnh hưởng tạo xỉ đến hiệu hợp kim hóa kim loại mối hàn Mn Si chế tạo số que hàn thép cacbon thơng dụng Tóm tắt báo cáo Hội nghị khoa học tồn quốc Cơ khí (Hà Nội, 13/10/2011) NXB Bách khoa, Hà Nội [17] Vũ Huy Lân, Bùi Văn Hạnh(2010): Vật liệu hàn NXB Bách khoa, Hà Nội Tiếng Anh [18] Arvind, Mohd Majid, Rakesh Kumar Phanden (2015)“Effect of TiO2 Addition in Saw Flux on Mechanical Properties of AISI 1020 Welds” International Journal For Technological Research In Engineering (IJTRE) Volume 2, Issue 7, March-2015 ISSN: 2347-4718 tài liệu 25 [19] Annual Casting Production Volume 2004 [20] Ana Ma, Paniagua Victor M Lopez-Hirataa (2008, June), “Effect of TiO2containing fluxes on the mechanical properties and microstructure in submerged-arc weld steels.”Material characterization, vol 60, pp.36-39 [21] AWS D1.1/D1.1M:2006, Structural Welding Code—Steel, An American National Standard, American National Standards Institute, November 29, 2005 [22] ASM, Metals Handbook, vol 8, Metals Park, OH, 1982, pp 39–74 [23] AWS, welding hand book, 8th edition, volume 2,welding processing 1,2006 [24] Ana Maria Paniagua Mercado and Victor M Lopez-Hirata “Chemical and Physical Properties of Fluxes for SAW of Low-Carbon Steels” Instituto Politécnico Nacional (ESFM-ESIQIE)Mexico [25] Ana Maria Paniagua Mercado, Victor M Lopez-Hirata, H., Maribel, L and Saucedo, M (2005) “Influence of the Chemical Composition of Flux on the Microstructure and Tensile Properties of Submerged-Arc Welds” Journal of Materials Processing Technology, 169: 346-351 [26] A Kumar, H Singh and S Maheshwari (2012), “Modelling and analysis by response surface methodology of hardness for submerged arc welded joints using developed agglomerated fluxes”, Indian journal of Engineering and 136 Material Sciences, vol 19, pp 379-385 [27] 27A Joarder, S.C Saha, A.K Ghose (1991), “Study of submerged arc weld metal and heat-affected zone microstructures of a plain carbon steel”,Weld J Suppl Res 70 (6) 141–146 [28] A.R Bell (1985), “Properties of HY-130 weldment produced by weld pool filler synthesis” Master Thesis, Ohio State University, Ohio [29] Bernadsky V.N., Makovetskaya D.C (2002): Welding market ofmodern Japan/Welder [30] BrijpalSingh, Zahid A.Khan, Arshad NoorSiddiquee,SachinMaheshwari (2016)“Effect of CaF2, FeMn and NiO additions on iMPact strength and hardness in submerged arc welding using developed agglomerated fluxes” Journal of Alloys and Compounds,Volume 667, 15 May, Pages 158-169 [31] Bailey, N and Davis, M.L.E(1991) Evidence from inclusion chemistry of element transfer during submerged arc welding, Weld J Suppl Res 70 (2):57– 61 [32] Bhole SD, Nemade JB, Collins L, Liu C (2006) “Effect of nickel and molybdenum additions on weld metal toughness in submergedarc welded HSLA line-pipe steel” Journal of Materials Processing Technology 173: 92100 [33] Brijpal Singh, Zahid Akthar Khan and Arshad Noor Siddiquee(2013) “Review on effect of flux composition on its behavior and bead geometry in submerged arc welding (SAW)” Vol 5(7), pp.123 -127, October Doi 10.5897/JMER2013.0284 ISSN 2141-2383Academic Journals [34] B Kook-soo, P Chan, J Hong-Chul (2009), “Effect of flux composition on the element transfer and mechanical properties of weld metal in submerged arc welding”, Met Mater Int, vol 15 (3), pp.471-477 [35] Bose-Filho WW, Carvalho ALM, Strangwood M (2007, March)“Effect of alloying elements on the microstructure and inclusion formation in HSLA multipass welds ” Mater Charact; (vol.58): (pp.29-39) [36] Bang K, Park C, Jung H, Lee J (2009) “Effects of flux composition on the element transfer and mechanical properties of weld metal in submerged arc welding” Metals and Materials International 15: 471-477 [37] B Kook-soo, P Chan, J Hong-Chul (2009), “Effect of flux composition on the element transfer and mechanical properties of weld metal in submerged arc 137 welding”, Met Mater Int, vol 15 (3), pp.471-477 [38] C.A Bulter and C.E Jackson (1967), “Submerged arc welding characteristics of CaO-TiO2-SiO2 system,” Welding Journal, vol 46, no 5, pp 445-448 [39] Chandra RK*, Majid M, Arya HK and Sonkar A (2016) “Improvement in Tensile Strength and Microstructural Properties of SAW Welded Low Alloy Steels by Addition of Titanium and Manganese in Agglomerated Flux” Department of Mechanical Engineering, SLIET, India [40] Davis Louise (1981), “An introduction to welding fluxes for mild and alloy steels,” The welding institute, Cambridge [41] M.L.E Davis and N Baily (1982), “Properties of submerged arc fluxes- A fundamental study,” Metal Construction, vol 65, no.6, pp 207- 209 [42] Datta S, Bandyopadhyay A, Pal PK (2009) “Application of Taguchi philosophy for parametric optimization of bead geometry and HAZ width in submerged arc welding using a mixture of fresh flux and fused flux” Int J Adv Manufacturing Technology 36: 689-698 [43] Dallas CB (1995) “Studied the effect of flux composition on microstructure and toughness of HSLA weldment by submerged arc welding”.Journal of Materials Processing Technology 62: 875-878 [44] ESI Group (2014) Panel - Bartutorial visual weld 9.5 [45] ESI group (2010) Sysweld 2010 reference manual [46] Taguchi.G, Chowdhury.S, Wu.Y (2005), Taguchi’s Quality Engineering Hanbook, John Wiley & Sons, Inc [47] Evans GM (1996), “Microstructure and properties of ferritic steel weldscontaining Ti and B.” Weld J, AWS Suppl Res; (vol.8): (pp.251-4) [48] ESAB (2008), “Technical Handbook on Submerged Arc Welding” Reg No: XA00136020 05 [49] Evans, G.M (1996), “Microstructure and properties of ferritic steel welds containing Ti and B” - Weld J Suppl Res.75 , p.251-254 [50] GB/T13298 (1991): “Metal-inspection Method of Microstructure, Standardization Administration of the People's Republic of China” [51] ISO 14174 (2012): “Welding consumables — Fluxes forsubmerged arc welding and electroslag welding — Classification” [52] Joarder, S.C.,Ghose, A,K (1991), “Study of submerged weld metal and heat – 138 affected zone microstructures of a plain carbon steel” -Weld J Suppl Res., 70, p.141-146 [53] Junaid Yawar And Harvinder Lal (2015 ) “Effect of Various Parameters on Flux Consumption, Carbon and Silicon in Submerged Arc Welding (Saw)” International Journal on Emerging Technologies 6(2): 176-180 [54] Khanna, O.P (2011), “A textbook of welding technologý” Pub: Dhanpat Rai publication ltd [55] Kanjilal, P., Majumdar, S and Pal, T (2007), "Prediction of mechanical properties in submerged arc weld metal of C–Mn steel" Materials and Manufacturing Processes, 22(1), 114-127 [56] Karadeniz, E, Ozsarac U, and Yildiz, C (2007), “The effect of process parameters on penetration in gas metal arc welding processes” Mater Design 28: 649-656 [57] Keshav Prasad, D K Dwivedi (2006), “Some investigations on microstructure and mechanical properties of submerged arc welded HSLA steel joints”, Journal of Advanced Manufacturing Technology, Volume 36, pp 475-483 [58] Kanjilal, T.K Pal, and S.K Majumdar (2006), “Combined effect of flux and welding parameters on chemical composition and mechanical properties of submerged arc weld metal”.Journal of Materials Processing Technology, 171(2):223–231 [59] Liu, S and Olson, D.L (1986) “The role of inclusions in controlling HSLA steel weld microstructures”, Weld J Suppl Res 65 (6): 139–141 [60] Liu, S., Dallam, C.B., and Olson, D.L (1982), “Performance of the CaF2CaO-Si02 system as a submerged arc welding flux for a niobium based HSLA steel” Proc of ASM Intl Conf on Welding Technology for Energy Applications, Gatlinburg, Tenn., p 445 [61] Mohan Narendra and Sunil Pandey (2003), “Welding current in submerged arc welding,” Indian Welding Journal, vol 36, no 1, pp.18-22 [62] Marcado AM, Lopez VM, Dorantes-Rosales HJ, Valdez ED (2008), “Effect of titanium containing fluxes on the mechanical properties and micro structures in submerged arc weld steels” Materials Characterization 60: 36-39 [63] U Masao, Z Bahaa, M Wafaa, and Adbe-Monen (1995), “Effect of arc welding flux chemical composition on weldment performance”, Trans JWRI, 139 vol 24(1), pp.45-53 [64] U Mitra and T.W Eagar (1984), “Slag metal reaction during submerged arc welding of alloy steels”, Metall Tran, vol 15A, pp.217-226 [65] U Masao, Z Bahaa, M Wafaa, and Adbe-Monen (1995), “Effect of arc welding flux chemical composition on weldment performance”, Trans JWRI, vol 24(1), pp.45-53, [66] Metals Handbook-Welding, Brazing and Soldering, American Society for Metals, 1993, 10th edition, Volume 6, USA [67] Mihaela Popescu, Gheorghe Glita, Aurelian Magda (2010):“Current Scenario and Prospects in Welding Industry” Universitatea Politechnica Timisoara [68] Mohan N, Khamba JS (2009) “Microstructure/Mechanical property relationships of submerged arc welds in HSLA 80 steel” Proceedings of world congress on Engineering, London, UK [69] E.S.Nippes (1993),“Welding, Brazing and soldering,” Materials Handbook, Metal Park Ohio, American society for metals, vol 6, 9th, edition, pp 23- 31 [70] O.P Modi, N Deshmukh, D.P Mondal, A.K Jha, A.H Yegneswaran, and H.K Khaira (2001), “Effect of interlamellar spacing on the mechanical properties of 0.65% carbon steel Materials Characterization”, 46(5):347– 352 [71] Output of Welding Flux in 2005 [72] P Ambroza, L Kavaliauskienė, E Pupelis (2010), “Automatic arc welding and overlaying welding of steel using waste materials powder”, ISSN 1392 1207 MECHANIKA Nr.2(82) [73] Pandey ND, Bharti A (1994) “Effect of submerged arc welding parameters and fluxes on element transfer behavior and weld-metal chemistry” Journal of Materials Processing Technology 40: 195-211 [74] Patchett, B.M.(1974) some influences of slag composition on heat transfer and arc stability Welding Journal, 53 (5): 203s - 210s [75] R S Parmar (2010) Welding Engineering and Technology Khanna Publishers [76] Rajnit K.Roy, (2001), “Design of Experiments using the Taguchi Approach – 16 step to Product and process Improvement”, A.Wiley – interscience publication , John willey & sons, inc [77] Rinku Kumar Chanda, Mohd Majid, Harish KumarArya, Sumit Kumar Singh(2016) “Enhancement of IMPact Strength of Saw Welded Low Carbon 140 Steels By Addtion of Titanium And Manganese In Agglomerated Flux” International Journal of Mechanical And Production Engineering, ISSN: 23202092,Volume- 4, Issue-5, May [78] Steklov O.I (2007): Welding beginning of the XXI century IV International Conference on welding materials of the CIS countries "Welding materials Development Technology Manufacturing Quality Competitiveness” Krasnodar [79] SVESTA-2001(2001), “Economic and statistics on welding production” Information and statistical compendium PWI “E.O Paton”, Kiev [80] Singh, K., Pandey, S and Arul M.R (2005), “Effect of Recycled Slag on Bead Geometry in Submerged Arc Welding” Proceedings of International Conference on Mechanical Engineering in Knowledge Age, December 12- 14, Delhi College of Engineering, Delhi [81] Sharma, Atul Raj, Rakesh Kumar Phanden and Nitin Gehlot “Optimization of depositon rate of weld bead for gas arc welding of stainless steel (SS316) using Taguchi methods”.International journal for technological resrearch in engineering, volume 2, issue 7, March-2015 [82] Schwemmer, D.D and Olson, D.L (1979), “Relationship of Weld Penetration to Welding Fluxes” Welding Journal, 58 (5): 153s-160s [83] S.S Babu, S.A David, J.M Vitek (1999), “Thermo-chemical-mechanical effects on microstructure development in low-alloy steel welds elements” in: Proceedings of the International Conference on Solid [84] The Japan Welding News for the World (2001), Autumn Issue [85] Tuseka J (2003), “Studied the multiple-wire submerged-arc welding and cladding with metal-powder addition” Journal of Materials Processing Technology 35: 135-141 [86] P.S Vishvanath (1982), “Submerged arc welding fluxes,” Indian Welding Journal, vol.15, no.1, pp 1-11 [87] Welding Machinery A Global Strategic Business Report October, 2010 [88] Worldwide weld metal consumption by Region 2010 [89] Worldwide weld metal consumption by Process 2010 [90] World output of crude steel 2006 [91] Wallace, John Francis (1979), “A review of welding cast steels and its effects on fatigue and toughness properties” Carbon and Low Alloy Technical 141 Research Committee, Steel Founders' Society of America [92] Weman, K (2003), “Welding processes Hand Book”, New York CRC Press, pp 184-189, [93] Welding handbook, American Welding Society, 1987, 8th edition, volume & 2, USA [94] M Zhang, K He, D.V Edmons, “Formation of acicular ferit in C–Mn steels promoted by vanadium alloying elements, in: Proceedings of the International Conference on Solid–Solid Phase Transformations” 99 (JIMIC-3), Kyoto, Japan, June 1999 [95] Zhanga T, Li Z, Kou S, Jing H, Li G, et al (2015), “Effect of inclusions on the microstructure and toughness of the deposited metals of self-shielded flux cored wires” Materials Science and Engineering: A 628: 332-339 Tiếng Nga [96] Багрянский К.В (1976): Электро-дуговая сварка и наплавка под керамическими флюсами Изд-во Технiка, Киев 142 PHỤ LỤC Các kết kiểm tra mẫu thực nghiệm:  Kết chụp tổ chức tế vi tổ chức mối hàn vùng ảnh hưởng nhiệt mẫu thí nghiệm  Kết kiểm tra tiêu tính mối hàn (độ bền kéo, độ dai va đập, độ cứng mối hàn) ... HÌNH ẢNH Sơ đồ hàn lớp trợ dung hàn gốm 13 Máy hàn tự động lớp trợ dung hàn gốm 13 Mối hàn tự động trợ dung gốm 14 Hàn dầm chữ I với phương pháp hàn tự động trợ dung gốm ... phương pháp hàn tự động trợ dung gốm 1.2 Tình hình nghiên cứu trợ dung hàn sử dụng công nghệ hàn tự động lớp gốm Việt Nam Vấn đề nghiên cứu chế tạo vật liệu hàn cho hàn tự động lớp trợ dung hàn triển... nghệ Động – Khoa Ơ tơ Trường Đại học Công nghiệp Việt Hung Tên Đề tài Luận án: ? ?Nghiên cứu chất lượng mối hàn kết cấu thép hàn hồ quang tự động lớp trợ dung gốm Aluminate- Rutile chế tạo nước? ??