Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ hàn đến sự hình thành mối hàn khi hàn tự động dưới lớp thuốc mối hàn góc ngang bằng thuốc hàn thiêu kết hệ bazơ trung bình

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - VŨ THANH QUYNH NGHIÊN CỨU ẢNH HƢỞNG CỦA CHẾ ĐỘ HÀN ĐẾN SỰ HÌNH THÀNH MỐI HÀN KHI HÀN TỰ ĐỘNG DƢỚI LỚP THUỐC MỐI HÀN GÓC NGANG BẰNG THUỐC HÀN THIÊU KẾT HỆ BAZƠ TRUNG BÌNH LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ HÀ NỘI - 2015 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - VŨ THANH QUYNH NGHIÊN CỨU ẢNH HƢỞNG CỦA CHẾ ĐỘ HÀN ĐẾN SỰ HÌNH THÀNH MỐI HÀN KHI HÀN TỰ ĐỘNG DƢỚI LỚP THUỐC MỐI HÀN GÓC NGANG BẰNG THUỐC HÀN THIÊU KẾT HỆ BAZƠ TRUNG BÌNH LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC TS VŨ HUY LÂN HÀ NỘI - 2015 Luận văn Thạc sĩ Trường Đại học Bách khoa Hà Nội LỜI CAM ĐOAN Tôi Vũ Thanh Quynh, học viên lớp Cao học Cơng nghệ hàn - Khố 2013B, Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội, thực đề tài: “Nghiên cứu ảnh hưởng chế độ hàn đến hình thành mối hàn hàn tự động lớp thuốc mối hàn góc ngang thuốc hàn thiêu kết hệ bazơ trung bình” Tơi xin cam đoan kết có luận văn thân thực hướng dẫn khoa học TS Vũ Huy Lân Ngồi kiến thức c bản, thơng s , bảng bi u, tài liệu tham khảo liệt kê ph p s d ng nghiên cứu, học tập s liệu kết thực nghiệm trung thực chưa công b cơng trình khác Hà Nội, ngày 28 tháng năm 2015 Học viên Vũ Thanh Quynh GVHD: TS Vũ Huy Lân Học viên: Vũ Thanh Quynh Luận văn Thạc sĩ Trường Đại học Bách khoa Hà Nội LỜI CẢM ƠN Tơi xin bày tỏ lịng kính trọng biết n sâu sắc tới TS Vũ Huy Lân - Giảng viên môn Công nghệ hàn - Viện c khí - Trường Đại học Bách khoa Hà Nội, người thầy trực tiếp hướng dẫn su t q trình thực đề tài Tơi xin bày tỏ lời cảm n chân thành tới Ban Giám hiệu, Viện Đào tạo Sau đại học, Viện C khí, thư viện Tạ Quang B u giảng viên trường Đại học Bách khoa Hà Nội hướng dẫn tơi khóa học hồn thành đề tài Cu i cùng, tơi xin g i tới tồn th bạn bè đồng nghiệp lời biết n chân thành tình cảm t t đẹp giúp đỡ quý báu mà người dành cho su t thời gian làm việc, học tập, nghiên cứu thực đề tài Tác giả Vũ Thanh Quynh GVHD: TS Vũ Huy Lân Học viên: Vũ Thanh Quynh Luận văn Thạc sĩ Trường Đại học Bách khoa Hà Nội DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT AC Alternating Curent AWS American Welding Society ASTM American Society for Testing of Materials ASME American Society of Machine Engineers DC Direct Current DCEN, DC - Direct Current Electrode Negative DCEP, DC + Direct Current Electrode Positive DT Destructive Testing EN European Standards HAZ Heat affected zone IIW International Institute Welding ISO International Standard Organization JIS Japanese Industrial Standards KLCB Kim loại c NDT Nondestructive Testing PWHT Post Weld Heat Treatment SAW Submerged Arc Welding SMAW Shielded Metal Arc Welding TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam VAHN Vùng ảnh hưởng nhiệt WPQR Welding Procedure Qualiffication Recode ak Độ dai va đập σch Giới hạn chảy σk Độ bền k o δ Độ dãn dài tư ng đ i Ψmh Hệ s hình dạng m i hàn Ψn Hệ s ngấu m i hàn GVHD: TS Vũ Huy Lân Học viên: Vũ Thanh Quynh Luận văn Thạc sĩ Trường Đại học Bách khoa Hà Nội MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN LỜI CẢM ƠN DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC BẢNG DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ MỞ ĐẦU CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ QUÁ TRÌNH HÀN TỰ ĐỘNG DƢỚI LỚP THUỐC 1.1 Sơ lƣợc trình hàn hồ quang tự động dƣới lớp thuốc Sơ đ nguyên l hàn tự động lớp thuốc Đặc điểm trình hàn h quang lớp thuốc ứng dụng .6 1.2 Thiết bị hàn hồ quang tự động dƣới lớp thuốc .8 Thiết bị hàn tự động lớp thuốc 2.2 Trang thiết bị phụ trợ 11 2.3 Sự hình thành mối hàn yếu tố ảnh hưởng đến hình dạng mối hàn 11 1.3 Vật liệu hàn tự động dƣới lớp thuốc 25 1.3.1 Dây hàn .25 3.2 Thuốc hàn 29 1.4 Xác định nội dung nghiên cứu hàn tự động dƣới lớp thuốc hàn thiêu kết hệ bazơ trung bình 33 Mục tiêu nghiên cứu 33 4.2 Nội dung nghiên cứu 33 4.3 Sơ đ nghiên cứu đề tài .33 1.4.4 Đối tượng nghiên cứu .34 KẾT LUẬN CHƢƠNG 35 CHƢƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VÀ THỰC NGHIỆM .36 GVHD: TS Vũ Huy Lân Học viên: Vũ Thanh Quynh Luận văn Thạc sĩ Trường Đại học Bách khoa Hà Nội 2.1 Ứng dụng quy hoạch thực nghiệm vào phƣơng pháp nghiên cứu 36 2.1.1 Mục tiêu đối tượng nghiên cứu 36 .2 Chọn mức giá trị khoảng biến thiên yếu tố 38 .3 Kế hoạch thực nghiệm bậc hai mức tối ưu 41 .4 Xây dựng phương trình h i quy .43 .5 Kiểm tra tương thích phương trình h i quy 45 2.2 Các bƣớc xác định thông số chế độ hàn hợp lý 47 KẾT LUẬN CHƢƠNG 48 CHƢƠNG 3: TIẾN HÀNH THỰC NGHIỆM NGHIÊN CỨU ẢNH HƢỞNG CỦA CHẾ ĐỘ HÀN ĐẾN SỰ HÌNH THÀNH MỐI HÀN GĨC NGANG .49 3.1 Tính tốn sơ thơng số chế độ 49 Các bước tính tốn sơ thông số chế độ hàn 49 .2 Lựa chọn thông số cố định 49 3.2 Xây dựng kế hoạch thực nghiệm 50 3.2 Vật liệu mẫu hàn .50 3.2.2 Xác định yếu tố ảnh hưởng 50 3.2.3 Xác định số lượng mẫu thí nghiệm 51 3.2.4 Chuẩn bị phôi 51 3.2.5 Thiết bị, dây hàn, thuốc hàn thiết bị đo mối hàn 52 3.3 Kết thực nghiệm .59 3.3 Mẫu thử nghiệm 59 3.2.2 Các số liệu thí nghiệm 64 3.3.3 Phần mềm lập trình 65 CHƢƠNG 4: XỬ LÝ SỐ LIỆU THỰC NGHIỆM VÀ XÁC ĐỊNH CHẾ ĐỘ HÀN TỐI ƢU 66 4.1 Xử lý số liệu thực nghiệm 66 Phương pháp ác định hệ số phương trình h i quy 66 4.1.2 Kết xây dựng phương trình h i quy 66 GVHD: TS Vũ Huy Lân Học viên: Vũ Thanh Quynh Luận văn Thạc sĩ Trường Đại học Bách khoa Hà Nội 4.2 Bi u di n ảnh hƣởng thông số chế độ hàn đến hàm mục tiêu 71 4.2 Biểu di n đường đặc trưng 71 4.2.1.1 Sự phụ thuộc chiều rộng mối hàn vào chế độ hàn 72 4.2.1.2 Sự phụ thuộc chiều cao đắp mối hàn vào chế độ hàn 74 4.2.1.3 Sự phụ thuộc chiều sâu ngấu mối hàn vào chế độ hàn 76 4.2.1.4 Ảnh hưởng chế độ hàn cạnh (k2) mối hàn 78 4.2.1.5 Ảnh hưởng chế độ hàn cạnh (k1) mối hàn .80 4.2.1.6 Sự phụ thuộc lượng thuốc hàn nóng chảy vào chế độ hàn 82 4.2.2 Kết luận .84 4.3 Xác định thông số chế độ hàn tối ƣu .85 4.3.1 Giải toán tối ưu ác định thông số chế độ hàn hợp l .85 4.3.2 Xây dựng hướng dẫn sử dụng thuốc hàn thiêu kết F7A(P)4-BK 89 KẾT LUẬN CHƢƠNG 91 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 92 Kết luận .92 Kiến nghị 93 TÀI LIỆU THAM KHẢO 94 GVHD: TS Vũ Huy Lân Học viên: Vũ Thanh Quynh Luận văn Thạc sĩ Trường Đại học Bách khoa Hà Nội DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1 Chấp nhận khuyết tật hàn ki m tra VT .22 Bảng 1.2 Yêu cầu c tính kim loại m i hàn theo AWS A5.17 - 80 27 Bảng 1.3 Công th độ dai va đập kim loại m i hàn 27 Bảng 1.4 Thành phần hố học s thơng s chủ yếu dây hàn tự động lớp thu c theo AWS A5.17 – 80 .27 Bảng 2.1 Giá tr khoảng biến thiên yếu t đầu vào 41 Bảng 2.2 Kế hoạch thực nghiệm bậc hai trực giao (với biến mã hóa) .42 Bảng 3.1 Thành phần hoá học th p hàn SM400B, (%): 50 Bảng 3.2 Thành phần hoá học dây hàn EM12K, (%): 54 Bảng 3.3 Các tiêu c tính dây hàn EM12K: 54 Bảng 3.4 Thành phần xỉ hàn thu c hàn (%): .55 Bảng 3.5 Giá tr khoảng biến thiên yếu t 57 Bảng 3.6 Kế hoạch thực nghiệm thực trực giao bậc .58 Bảng 3.7 Kết thí nghiệm 64 Bảng 4.1 Các giá tr giới hạn thông s chế độ hàn 86 Bảng 4.2 Các giá tr giới hạn hàm m c tiêu 86 Bảng 4.3 Khoảng giá tr thông s chế độ hàn hợp lý (với log(D) cao) cho dây hàn d = 4,0mm .87 Bảng 4.4 Giá tr thông s chế độ hàn t i ưu 87 Bảng 4.5 Khoảng giá tr thông s chế độ hàn hợp lý cho dây hàn d=4,0 mm 89 GVHD: TS Vũ Huy Lân Học viên: Vũ Thanh Quynh Luận văn Thạc sĩ Trường Đại học Bách khoa Hà Nội DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1.1 S đồ nguyên lý trình hàn tự động lớp thu c Hình 1.2 S đồ cân nhiệt hàn lớp thu c Hình 1.3 Một s hình ảnh máy hàn hồ quang tự động lớp thu c Hình 1.4 Hình ảnh máy hàn hồ quang tự động lớp thu c làm thực nghiệm Hình 1.5 Các khả chuy n động đầu hàn .9 Hình 1.6 S đồ nguyên lý xe hàn vạn .10 Hình 1.7 Hướng kết tinh tinh th m i hàn 12 Hình 1.8 Các đường đẳng nhiệt bề mặt m i hàn 12 Hình 1.9 Bề mặt m i hàn t c độ hàn cao 12 Hình 1.10 Các kích thước đặc trưng m i hàn giáp m i 13 Hình 1.11 Các kích thước đặc trưng m i hàn góc .14 Hình 1.12 Sự thay đổi hình dạng m i hàn theo cường độ dịng điện hàn 15 Hình 1.13 Sự thay đổi hình dạng m i hàn mức tiêu th thu c hàn theo điện áp hàn .16 Hình 1.14 Sự thay đổi hình dạng m i hàn theo điện áp hàn 16 Hình 1.15 Sự thay đổi hình dạng m i hàn theo tiết diện điện cực 17 Hình 1.16 Ảnh hưởng t c độ hàn lên phân b lực hồ quang .18 Hình 1.17 Ảnh hưởng t c độ hàn lên phân b lực hồ quang .18 Hình 1.18 Ảnh hưởng góc nghiêng điện cực hàn m i hàn góc 19 Hình 1.19 Ảnh hưởng tư vật hàn hàn m i hàn góc .20 Hình 1.20 Một s dạng khuyết tật phổ biến đ i với m i hàn góc 20 Hình 1.21 u cầu chiều sâu ngấu chiều dày vật hàn đ i với m i hàn góc 21 Hình 1.22 u cầu chiều rộng m i hàn chiều sâu ngấu đ i với m i hàn góc 21 Hình 1.23 u cầu chiều cao lồi chiều rộng hàn đ i với m i hàn góc .22 Hình 1.24 S đồ kí hiệu thu c hàn - dây hàn AWS A5.17 - 80 26 Hình 1.25 S đồ nghiên cứu đề tài 34 Hình 2.1 Các kích thước m i hàn góc 37 GVHD: TS Vũ Huy Lân Học viên: Vũ Thanh Quynh Luận văn Thạc sĩ Trường Đại học Bách khoa Hà Nội 4.2.1.5 Ảnh hưởng chế độ hàn cạnh (k1) mối hàn Hình 4.25 Sự phụ thuộc cạnh mối hàn vào cường độ dịng điện hàn Trên hình 4.25 cho ta thấy dịng điện hàn Ih tăng cạnh K1 m i hàn tăng nhanh Hình 4.26 Sự phụ thuộc cạnh mối hàn vào điện áp hàn Trên hình 4.26 cho ta thấy giai đoạn đầu điện áp hàn Uh tăng cạnh (k1) m i hàn tăng nhanh, Uh tiếp t c tăng (K1) tăng chậm lại Hình 4.27 Sự phụ thuộc cạnh mối hàn vào vận tốc hàn GVHD: TS Vũ Huy Lân 80 Học viên: Vũ Thanh Quynh Luận văn Thạc sĩ Trường Đại học Bách khoa Hà Nội Trên hình 4.27 cho ta thấy vận t c hàn Vh tăng cạnh (K1) m i hàn giảm nhanh  Bi u di n ảnh hƣởng thông số chế độ hàn đến cạnh dƣới k1 mối hàn bi u đồ 3D: Hình 4.28 Sự phụ thuộc cạnh mối hàn vào Ih U Hình 4.29 Sự phụ thuộc cạnh mối hàn vào Ih Vh Hình 4.30 Sự phụ thuộc cạnh mối hàn vào U Vh GVHD: TS Vũ Huy Lân 81 Học viên: Vũ Thanh Quynh Luận văn Thạc sĩ Trường Đại học Bách khoa Hà Nội 4.2.1.6 Sự phụ thuộc lượng thuốc hàn nóng chảy vào chế độ hàn Hình 4.31 Sự phụ thuộc lượng thuốc nóng chảy vào cường độ dòng điện hàn Khi dòng điện hàn tăng từ 600A – 700A lượng thu c hàn nóng chảy kim loại đắp giảm nhanh từ 0,85 – 0,65 sau giảm chậm Ih tăng Hình 4.32 Sự phụ thuộc lượng thuốc nóng chảy vào điện áp hàn Khi điện áp hàn tăng lượng thu c hàn nóng chảy kim loại đắp tăng nhanh, lượng thu c hàn nóng chảy nhiều Hình 4.33 Sự phụ thuộc lượng thuốc nóng chảy vào vận tốc hàn GVHD: TS Vũ Huy Lân 82 Học viên: Vũ Thanh Quynh Luận văn Thạc sĩ Trường Đại học Bách khoa Hà Nội  Bi u di n ảnh hƣởng thông số chế độ hàn đến lƣợng thuốc hàn nóng chảy khối lƣợng kim loại đắp bi u đồ 3D: Hình 4.34 Sự phụ thuộc lượng thuốc nóng chảy vào I U hàn Hình 4.35 Sự phụ thuộc lượng thuốc nóng chảy vào I Vh hàn Hình 4.36 Sự phụ thuộc lượng thuốc nóng chảy vào U Vh hàn GVHD: TS Vũ Huy Lân 83 Học viên: Vũ Thanh Quynh Luận văn Thạc sĩ Trường Đại học Bách khoa Hà Nội 4.2.2 Kết luận Qua kết thu từ phư ng trình hồi qui đường đặc trưng cho ph p rút kết luận quan sau đây: - Mức độ tư ng thích phư ng trình hồi qui cao, với hệ s tư ng quan R2 = 0,720 ÷ 0,955 - Các đường đặc trưng bi u di n ph thuộc kích thước m i hàn lượng thu c nóng chảy vào thông s chế độ hàn rõ n t, thông qua bi u đồ dạng 2D 3D - Đặc tính bi u đồ phù hợp cao với lý thuyết, phản ánh tính chất vật lý thu c hàn – xỉ hàn thiêu kết hệ baz cao (B ≈ 1,6) đến hình thành m i hàn, hình dạng kích thước c m i hàn Qua bi u đồ 2D 3D cho ta thấy: - Khi Ih tăng từ (600 – 800)A b tăng từ (9,1 – 10,4)mm, Uh hàn tăng (26 – 34)V  b tăng (9,1 – 10,4)mm Khi Vh tăng (38 -62)cm/phút  b giảm (11,5 -9,0)mm - Khi Ih tăng từ (600 – 800)A c tăng từ (0,65 – 1,3)mm, Uh hàn tăng (26 – 34)V  c tăng (0,7 – 1,1)mm Khi Vh tăng (38 -62)cm/phút  c giảm (1,6 -0,6)mm - Khi Ih tăng từ (600 – 800)A h tăng từ (6,0 – 9,4)mm, Uh hàn tăng (26 – 34)V  h tăng (7,3 – 8,5)mm Khi Vh tăng (38 -62)cm/phút  h giảm (9,5 -7,0)mm - Khi Ih tăng từ (600 – 800)A k2 tăng từ (7,0 – 8,6)mm, Uh hàn tăng (26 – 34)V  k2 tăng (8,8 – 9,8)mm Khi Vh tăng (38 -62)cm/phút  k2 giảm (9,0 -7,0)mm - Khi Ih tăng từ (600 – 800)A k1 tăng từ (9,0 – 10,7)mm, Uh hàn tăng (26 – 34)V  k1 tăng (9,3 – 10,3)mm Khi Vh tăng (38 -62)cm/phút  k1 giảm (10,0 -7,50)mm GVHD: TS Vũ Huy Lân 84 Học viên: Vũ Thanh Quynh Luận văn Thạc sĩ Trường Đại học Bách khoa Hà Nội - Khi Ih tăng từ (600 – 800)A Gx giảm từ (0,87 – 0,62), Uh hàn tăng (26 – 34)V  Gx tăng (0,62 – 1,05) Khi Vh tăng (38 -50)cm/phút  Gx giảm (0,95 0,7) Tiếp t c tăng Vh (50 -62)cm/phút  Gx tăng (0,7 -0,95) Các kết nghiên cứu c sở đ lựa chọn thông s chế độ hàn đảm bảo hình thành m i hàn có chất lượng tiêu hao thu c hàn hợp lý 4.3 Xác định thông số chế độ hàn tối ƣu 4.3.1 Giải toán tối ưu ác định thông số chế độ hàn hợp l Xác đ nh giá tr hợp lý (t i ưu) yếu t (biến s ) từ mơ hình xây dựng đảm bảo tiêu chí kinh tế - kỹ thuật Do vậy, việc giải toán phải đáp ứng điều kiện ràng buộc Bài toán quy hoạch đa m c tiêu trường hợp tổng quát với n biến, m buộc, p m c tiêu có th mơ tả dạng tổng qt sau: Max(min) j k ( x1 , x2 , , x n ), k  1,2, , p  g ( x1 , x2 , ,xn )  bi  x j  i = 1,2, ,m; j = 1,2, ,n Ta ký hiệu miền buộc miền D Trong toán việc giải toán tìm giá tr biến đầu vào thỏa mãn giá tr hàm m c tiêu cho trước Xác đ nh thông s chế độ hàn hợp lý, c sở ràng buộc đảm bảo kích thước hình dạng m i hàn góc - Các ràng buộc: + Tường minh: 578 ≤ Ih,(A) ≤ 821 ; 25 ≤ Uh,(V) ≤ 35 ; 35 ≤ Vh,(cm/ phut) ≤ 65 ; + Ẩn: đ i với cặp thu c hàn – dây hàn (F7A(P)4-BK – EM12K), yêu cầu hình thành m i hàn có th hàm m c tiêu Yj GVHD: TS Vũ Huy Lân 85 Học viên: Vũ Thanh Quynh Luận văn Thạc sĩ Trường Đại học Bách khoa Hà Nội Xác đ nh giá tr biến (I, U, Vh) thỏa mãn điều kiện hàm m c tiêu tìm giá tr Max(min) hàm m c tiêu c th hay hàm m c tiêu tổng hợp Trong trường hợp có th chọn tiêu chí u cầu hình dạng m i hàn sau: ≤ Yj ≤ bi Giải toán t i ưu xác đ nh giá tr biến (I, U, Vh) đảm bảo kích thước hình dạng m i hàn góc ngang theo mức chấp nhân C (mức trung gian) theo chiều rộng m i hàn từ ÷ 25 mm xác đ nh [7; 9] o Chiều cao lồi m i hàn c ≤ mm + 0,1.b, max 3mm; o Chiều sâu ngấu t i thi u: h ≥ 0,7 tmin hmin = mm o Chiều rộng m i hàn: b ≥ 1,25 h = 1,25 x = 7,5mm Như tổng hợp yêu cầu có ràng buộc sau: Y1 = b ≥ 7,5 ≤ Y2 = c ≤ 2,3 Y3 = h ≥ Còn khác cạnh m i hàn không lớn (thông thường cạnh m i hàn k1 lớn h n cạnh m i hàn k2 khoảng ÷ 15 % chấp nhận được) Kết quả: Giải phần mềm t i ưu chuyên d ng với ràng buộc có điều kiện, ta thay đổi phư ng án xác đ nh khoảng giá tr thông s chế độ hàn hợp lý sau: Bảng 4.1 Các giá trị giới hạn thông số chế độ hàn I Free 600 800 U Free 26 34 Vh Free 38 62 Bảng 4.2 Các giá trị giới hạn hàm mục tiêu B C H k2 k1 Gx Target Target Target Exclude Exclude GVHD: TS Vũ Huy Lân 1 7,5 86 10 1.1 12 2,3 10 Học viên: Vũ Thanh Quynh Luận văn Thạc sĩ Trường Đại học Bách khoa Hà Nội Thay đổi giá tr giới hạn hàm m c tiêu tổng hợp s liệu từ phư ng án thay đổi ta xác đ nh khoảng giá tr thông s chế độ hàn hợp lý sau: Bảng 4.3 Khoảng giá trị thông số chế độ hàn hợp lý (với log(D) cao) cho dây hàn d = 4,0mm Ih U Vh b c h K2 K1 Gx 600 780.001 756.667 760 700 600 800 34 27.5556 26.1333 33.2 30 26 26 42.5 51.5277 46.6667 62 50 38 62 10.6551 9.6727 9.5242 10.1288 9.9417 10.2197 9.0674 0.9583 1.0076 0.957 0.9768 0.9817 0.8824 0.6718 8.3154 8.4726 8.5861 8.9034 7.7192 8.3629 8.281 7.7585 8.1001 8.0769 7.1387 8.0094 7.3722 6.9449 8.8551 8.8004 8.8532 7.6683 8.4516 8.391 7.8636 1.5193 0.6291 0.653 0.9902 0.6893 0.619 0.9201 log(D) -1.3046 -1.5738 -1.334 -1.1333 -1.9745 -1.5522 -0.9851 Ta có bảng thơng s chế độ hàn t i ưu: Ih 700 Uh 30 Vh 50 b 9.9417 c h 0.9817 7.7192 k1 8.0094 k2 Gx 8.4516 log(D) 0.6893 -1.9745 Bảng 4.4 Giá trị thông số chế độ hàn tối ƣu Thông s chế độ hàn Giá tr t i ưu Ih, A 700 Uh, V 30 Vh, cm/phút 50 Sau thực phần mềm t i ưu ta xác đ nh kết sau: Cường độ dòng điện 700 A Hiệu điện 30 V Vận t c hàn 50 cm/phut Chiều rộng m i hàn 9.9417 mm Chiều cao m i hàn 0.9817 mm Chiều sâu ngấu 7.7192 mm Cạnh m i hàn góc 8.0094 mm Cạnh m i hàn góc 8.4516 mm GVHD: TS Vũ Huy Lân 87 Học viên: Vũ Thanh Quynh Luận văn Thạc sĩ Trường Đại học Bách khoa Hà Nội Hình 4.37 Mối hàn thực giá trị thông số chế độ hàn tối ưu tìm Hình 4.38 Hình dạng mối hàn thực giá trị thơng số chế độ hàn tối ưu tìm Nhận xét: Khi thực hàn giá tr thông s chế độ hàn t i ưu cho ph p nhận m i hàn có hình dạng t t, kích thước m i hàn đảm bảo, khuyết tật, bề mặt m i hàn đẹp, xỉ hàn d bong GVHD: TS Vũ Huy Lân 88 Học viên: Vũ Thanh Quynh Luận văn Thạc sĩ Trường Đại học Bách khoa Hà Nội 4.3.2 Xây dựng hướng dẫn sử dụng thuốc hàn thiêu kết F7A(P)4-BK Từ kết giải toán t i ưu xác đ nh khoảng thông s chế độ hàn hợp lý x t ảnh hưởng thông s chế độ hàn s d ng thu c hàn F7A(P)4-BK đến tiêu chí đề ra, cho ph p xây dựng bảng thông s chế độ hàn sau Bảng 4.5 Khoảng giá trị thông số chế độ hàn hợp lý cho dây hàn d=4,0 mm Đƣờng kính dây hàn (d), mm 4,0 I U Vh (A) (V) (ipm) 630 – 770 27 – 33 45 – 55 Bảng 4.6 Hƣớng dẫn sử dụng thuốc hàn F7A(P)4 Thuốc hàn F7A(P)4-BK tƣơng đƣờng F7A(P)4 theo AWS A 5.17 Đặc điểm - Thu c hàn F7A(P)4-BK loại thu c hàn thiêu kết hệ baz trung bình (B=1,6) tư ng đư ng với loại thu c hàn F7A(P)4 theo tiêu chuẩn Hiệp hội Hàn Mỹ AWS A5.17-80 - F7A(P)4-BK có tính cơng nghệ hàn t t: hồ quang cháy ổn đ nh, êm, tạo dáng bề mặt t t Xỉ hàn tự bong, khói, khơng rỗ, không ngậm xỉ Bề mặt kim loại m i hàn sáng M i hàn có lượng hiđrơ thấp (≤4 cm3/100g) cho ph p đạt độ tính dẻo độ dai va đập cao Ứng dụng F7A(P)4-BK có th kết hợp với nhiều loại dây hàn EM12, EM12K, EH14 dùng đ hàn kết cấu th p cacbon thấp, th p hợp kim thấp ch u tải trọng trung bình cao Khuyến cáo sử dụng - Sấy thu c hàn trước s d ng nhiệt độ từ 300–350°C thời gian 1–2 - Có th s d ng dòng điện xoay chiều chiều (AC or DC) - Tư hàn: Hàn (F), hàng ngang (H) GVHD: TS Vũ Huy Lân 89 Học viên: Vũ Thanh Quynh Luận văn Thạc sĩ Trường Đại học Bách khoa Hà Nội F7A(P)4-BK – EM12K có tiêu n hình: Thành phần hố học kim loại mối hàn, % C Mn Si S P 0,0694 1,567 0,401 0,0062 0,0244 Các tiêu tính mối hàn Thu c hàn-dây hàn F7A(P)4-BK EM12K Giới hạn chảy, Giới hạn bền Độ giãn dài Độ dai va đập (MPa) (MPa) (%) -40oC, J 418 498 34 164 Thông số chế độ hàn khuyến cáo sử dụng: Khoảng giá trị thông số chế độ hàn hợp lý với F7A(P)4-BK Chiều Đường dày kính dây, (mm) mm 15 4,0 Dạng liên kết hàn S lớp hàn I, (A) U, (V) 630 – 770 27 – 33 Vh, Kim loại (cm/ph) c 45 – 55 SM400 Lượng tiêu hao thu c hàn (kg thu c hàn/kg dây hàn) Điện áp (V) AC DC + 26 0,299 0,322 30 0,30 0,324 34 0,31 0,334 38 0,317 0,342 GVHD: TS Vũ Huy Lân 90 Học viên: Vũ Thanh Quynh Luận văn Thạc sĩ Trường Đại học Bách khoa Hà Nội KẾT LUẬN CHƢƠNG Qua kết thu từ phư ng trình hồi qui có th rút s kết luận quan trọng sau đây: - Với khoảng giá tr thông s chế độ hàn nêu cho chất lượng hình thành m i hàn t t, khuyết tật, bề mặt m i hàn đẹp, xỉ hàn d bong, đặc biệt với chế độ hàn khuyến cáo ưu tiên s d ng - Với thu c hàn hệ baz trung bình cho ph p khoảng cường độ dòng điện s d ng khoảng rộng mà đảm bảo hình thành m i hàn theo yêu cầu - Trước hàn cần sấy thu c hàn nhiệt độ từ 300°C ÷ 350°C thời gian 1÷ đ tránh rỗ khí đảm bảo hàm lượng hiđrơ kim loại m i hàn theo yêu cầu đ i với thu c hàn thiêu kết hệ baz trung bình (B ≈ 1,6) GVHD: TS Vũ Huy Lân 91 Học viên: Vũ Thanh Quynh Luận văn Thạc sĩ Trường Đại học Bách khoa Hà Nội KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận Đề tài nghiên cứu ảnh hưởng yếu t chế độ hàn đến hình thành m i hàn lượng thu c nóng chảy hàn tự động lớp thu c m i hàn góc ngang thu c hàn thiêu kết hệ baz trung bình Kết ý nghĩa khoa học thực ti n có th tóm tắt s m chủ yếu sau đây: Trong phạm vi nghiên cứu, tác giả giải nội dung sau: - Tổng quan công nghệ hàn tự động lớp thu c - Ảnh hưởng chế độ hàn đến hình thành m i hàn góc ngang - Ảnh hưởng thông s chế độ hàn đến hình thành m i hàn góc ngang lượng thu c hàn nóng chảy hàn thu c hàn thiêu kết hệ baz trung bình (B  1,6) C th thay đổi chiều rộng, chiều cao, chiều sâu ngấu, cạnh m i hàn lượng thu c hàn nóng chảy hàn chế độ hàn khác - Ứng d ng quy hoạch thực nghiệm, xây dựng phư ng trình tốn học mơ tả ảnh hưởng thơng s chế độ hàn chủ yếu hàn tự động lớp thu c đến kích thước m i hàn lượng thu c hàn nóng chảy với tư ng thích cao với hệ s tư ng quan R2 = 0,720 ÷ 0,955 - Bi u di n quan hệ toán học nghiên cứu dạng 2D 3D phản ánh trực quan kết nghiên cứu cho thấy mức độ ảnh hưởng thơng s chế độ hàn đến kích thước m i hàn - Xây dựng bảng hướng dẫn s d ng loại thu c hàn thiêu kết hệ baz cao F7A(P)4-BK đảm bảo chất lượng hình thành m i hàn với lượng tiêu hao thu c hàn hợp lý đ khuyến cáo cho người s d ng - Các kết nghiên cứu đề tài có ý nghĩa khoa học giá tr thực ti n cao đ i với phát tri n cà sản xuất vật liệu hàn nước ta GVHD: TS Vũ Huy Lân 92 Học viên: Vũ Thanh Quynh Luận văn Thạc sĩ Trường Đại học Bách khoa Hà Nội Kiến nghị - Kết nghiên cứu đề tài khảo sát ảnh hưởng chế độ hàn đ i với hình thành m i hàn góc ngang hàn tự động lớp thu c - Đ nhận m i hàn mong mu n ngồi thay đổi chế độ hàn cường độ dịng điện hàn, hiệu điện hàn, vận t c hàn ta cần nghiên cứu thêm ảnh hưởng tầm với điện cực, góc nghiêng điện cực với đường kính dây hàn khác nhau, ngồi cần nghiên cứu nhiều chế độ hàn khác có ảnh hưởng đến m i hàn, từ có đánh giá tồn diện điều chỉnh trình hàn SAW hiệu h n GVHD: TS Vũ Huy Lân 93 Học viên: Vũ Thanh Quynh Luận văn Thạc sĩ Trường Đại học Bách khoa Hà Nội TÀI LIỆU THAM KHẢO Vũ Huy Lân, Bùi Văn Hạnh Giáo trình Vật liệu hàn NXB Bách Khoa – Hà Nội, 2010 TS Ngô Lê Thơng Cơng nghệ hàn điện nóng chảy (Tập 1&2), NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội 2004 Nguy n Minh Tuy n, Quy hoạch thực nghiệm, NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội 2005 TCVN 3223 : 2000, Que hàn thép cacbon thép hợp kim thấp TCVN 2362 : 1978, Dây thép hàn TCVN 3909 : 2000, Que hàn điện dùng cho thép cacbon thấp thép hợp kim thấp - phương pháp thử TCVN 7472-2005 (ISO5817-20) - Mức chất lượng khuyết tật hàn ASM Welding Handbook – vol – Welding, Brazing and Soldering,1993 AWS D1.1/D1.1M (2006), Structural Welding Code – Steel 10 AWS Welding Handbook, 9th Edition, 2001 11 Chosun Welding Consumables – Chosun Welding Co., LTD, Korea 2004 12 ESAB Welding Consumables – ESAB Welding Co., LTD, Korea 2005 13 Hyundai Welding Consumables – Huyndai Welding Co., LTD, Korea 2007 14 Kobelco Welding Handbook, Kobe Steel LTD., Japan 2009 15 Lincoln Welding Handbook, Lincoln Welding Co., LTD., USA 2005 GVHD: TS Vũ Huy Lân 94 Học viên: Vũ Thanh Quynh ... - VŨ THANH QUYNH NGHIÊN CỨU ẢNH HƢỞNG CỦA CHẾ ĐỘ HÀN ĐẾN SỰ HÌNH THÀNH MỐI HÀN KHI HÀN TỰ ĐỘNG DƢỚI LỚP THUỐC MỐI HÀN GÓC NGANG BẰNG THUỐC HÀN THIÊU KẾT HỆ BAZƠ TRUNG BÌNH LUẬN VĂN THẠC SĨ... suất hàn Được hướng dẫn TS Vũ Huy Lân chọn đề tài nghiên cứu: ? ?Nghiên cứu ảnh hưởng chế độ hàn đến hình thành mối hàn hàn tự động lớp thuốc mối hàn góc ngang thuốc hàn thiêu kết hệ bazơ trung bình? ??... dung nghiên cứu hàn tự động dƣới lớp thu c hàn thiêu kết hệ baz trung bình 1.4 Mục tiêu nghiên cứu - Nghiên cứu ảnh hưởng thông s chế độ hàn đến hình thành m i hàn lượng thu c nóng chảy hàn tự động