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

LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận văn không chép tài liệu sử dụng cơng trình đƣợc công bố (ngoại trừ bảng biểu số liệu tham khảo kiến thức tài liệu học tập nghiên cứu đƣợc phép sử dụng) Tơi xin chịu hồn tồn trách nhiệm lời cam đoan Hà Nội, tháng 09 năm 2013 Tác giả Nguyễn Văn Diện 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 Thƣơng Mại Và Công Nghiệp tạo điều kiện cho tơi hồn 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 Nguyễn Văn Diện MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN LỜI CẢM ƠN MỤC LỤC CÁC KÝ HIỆU SỬ DỤNG TRONG LUẬN VĂN HỆ THỐNG DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ PHẦN MỞ ĐẦU CHƢƠNG I TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 12 1.1.Tổng quan liên kết hàn góc ứng dụng chúng 12 1.1.1.Tổng quan liên kết hàn góc 12 1.1.2.Ứng dụng liên kết hàn góc .14 1.2 Tính cấp thiết việc nghiên cứu ảnh hƣởng chế độ hàn đến ứng suất biến dạng liên kết hàn góc 14 1.2.1 Tính kinh tế .14 1.2.2 Tính cơng nghệ 15 1.3 Kết luận chƣơng I .15 CHƢƠNG TÍNH TỐN VÀ XÁC ĐỊNH CHẾ ĐỘ HÀN 16 2.1 Liên kết hàn góc 16 2.2 Các phƣơng pháp hàn 16 2.2.1 Phân loại phƣơng pháp hàn .16 2.2.2 Đặc điểm số phƣơng pháp hàn 17 2.3 Hàn hồ quang điện cực nóng chảy mơi trƣờng khí bảo vệ 19 2.3.1.Thực chất, đặc điểm nguyên lý trình hàn hồ quang điện cực nóng chảy mơi trƣờng khí bảo vệ 19 2.3.2 Vật liệu hàn .22 2.3.3 Chế độ kỹ thuật hàn 27 2.4 Tính tốn xác định chế độ hàn cho liên kết góc 37 2.4.1 Chọn chế độ hàn liên kết hàn góc theo bảng 39 2.4.2 Chọn chế độ hàn hợp lý cho liên kết hàn góc 40 2.5 Kết luận chƣơng II .43 CHƢƠNG TÍNH TỐN ỨNG SUẤT VÀ BIẾN DẠNG KHI HÀN LIÊN KẾT GÓC 44 3.1 Cơ sở lý thuyết tính tốn ứng suất biến dạng liên kết hàn góc .44 3.1.1 Ứng suất biến dạng co dọc liên kết hàn góc 44 3.1.2 ứng suất biến dạng co ngang liên kết hàn góc .48 3.2 Tính tốn ứng suất biến dạng hàn liên kết hàn góc 50 3.2.1 Tính toán ứng suất biến dạng co dọc gây 50 3.2.2 Tính tốn ứng suất biến dạng co ngang gây 53 3.3 Kết luận chƣơng III 55 CHƢƠNG ẢNH HƢỞNG CỦA CHẾ ĐỘ HÀN ĐẾN ỨNG SUẤT VÀ BIẾN DẠNG CỦA LIÊN KẾT HÀN GÓC 56 4.1 Ảnh hƣởng cƣờng độ dòng điện hàn(I) chế độ hàn 56 4.2 Ảnh hƣởng cƣờng độ dòng điện hàn(I) chế độ hàn 56 4.3 Ảnh hƣởng cƣờng độ dòng điện hàn(I) chế độ hàn 58 CHƢƠNG NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM XÁC ĐỊNH BIẾN DẠNG KHI HÀN LIÊN KẾT HÀN GÓC 63 5.1 Mẫu hàn thử .63 5.2 Thiết bị vật liệu hàn .63 5.2.1 Thiết bị hàn .63 5.2.2 Vật liệu hàn .64 5.3 Chế độ hàn 66 5.3.1.Chế độ hàn 66 5.3.2 Chế độ hàn 66 5.3.3 Chế độ hàn 66 5.4 Sơ đồ nguyên lý trình tự tiến hành thực nghiệm đo biến dạng .67 5.4.1 Các thiết bị sử dụng để đo biến dạng 67 5.4.2 Sơ đồ đo biến dạng 67 5.4.3 Tiến hành thực nghiệm 67 5.5.2 Kết đo biến dạng góc 73 5.6 So sánh kết thực nghiệm với kết tính tốn 74 CHƢƠNG VI CÁC BIỆN PHÁP LÀM GIẢM ỨNG SUẤT VÀ BIẾN DẠNG HÀN LIÊN KẾT HÀN GÓC 76 6.1 Các biện pháp làm giảm ứng suất biến dạng hàn 76 6.1.1 Các biện pháp kết cấu để làm giảm ứng suất biến dạng hàn 76 6.1.2 Các biện pháp công nghệ để làm giảm ứng suất biến dạng hàn 77 6.2 Các biện pháp xử lý ứng suất biến dạng sau hàn 78 6.2.1 Biện pháp xử lý 78 6.2.2 Biện pháp xử lý nhiệt 79 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 80 Kết luận 80 Kiến nghị 81 TÀI LIỆU THAM KHẢO 82 CÁC KÝ HIỆU SỬ DỤNG TRONG LUẬN VĂN Ký hiệu Đơn vị b [mm] Kích thƣớc vùng tính tốn  [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 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] M (N.m) Mômen Δl [mm] Co dọc Δbo [mm] Co ngang η Nội dung Lực tác dụng Nhiệt dung kim loại Khối lƣợng 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 q (Cal/s) Công suất hữu ích nguồn nhiệt qđ (cal/s) Năng lƣợng đƣờng HỆ THỐNG DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1.1 Các loại liên kết hàn 12 Hình 1.2 Các dạng liên kết hàn góc 12 Hình 1.3 Các hàn liên kết hàn góc khơng gian 13 Hình 1.4 Các dạng vát mép mối hàn liên kết hàn góc 13 Hình Các mối hàn liên kết hàn góc 14 Hình 2.1 Liên kết hàn góc 16 Hình 2.2 Sơ đồ hàn hồ quang điện cực nóng chảy mơi trƣờng khí bảo vệ 20 Hình 2.3 Hình dạng mối hàn ảnh hƣởng cƣờng độ dòng điện hàn 28 Hình 2.4 Hình dạng mối hàn ảnh hƣởng mật độ dòng điện hàn 30 Hình 2.5 Hình dạng mối hàn ảnh hƣởng điện áp hàn 31 Hình 2.6 Ảnh hƣởng tốc độ hàn lên hình dạng mối hàn 33 Hình 2.7 Chiều dài điện cực phía ngồi mỏ hàn (a) 34 Hình 2.8 Chiều chuyển động súng hàn 36 Hình 2.9 Ký hiệu liên kết hàn góc 37 Hình 2.9 Ký hiệu liên kết hàn góc 40 Hình 3.1 Biểu thị vùng ứng suất biến dạng 44 Hình 3.2 Đồ thị tra hệ số k2 45 Hình 3.3 Sơ đồ xác định nội lực ứng suất 46 Hình 3.4 Biểu đồ ứng suất bao gồm biểu đồ ứng suất nội lực dọc trục gây biểu đồ ứng suất uốn nội lực dọc trục gây 47 Hình 3.5 Biểu diễn thành phần mơ men 47 Hình 3.6 Biến dạng góc 49 Hình 3.7 Tiết diện mối hàn 50 Hình 3.3 Sơ đồ xác định nội lực ứng suất 52 Hình 3.5 Biểu diễn thành phần mô men 52 Hình 3.6: Biến dạng góc 54 Hình 3.7: Tiết diện mối hàn 55 Hình 4.1 Ảnh hƣởng cƣờng độ dòng điện hàn đến ứng suất 61 Hình 4.2 Ảnh hƣởng cƣờng độ dòng điện hàn đến độ co dọc 61 Hình 4.3 Ảnh hƣởng cƣờng độ dòng điện hàn đến độ co ngang 62 Hình 5.1 Liên kết hàn góc 63 Hình 5.2 Thiết bị hàn 63 Hình 5.3 Sơ đồ đo độ co dọc, độ co ngang, đo biến dạng góc 67 Hình 5.4 Chế độ hàn chƣa hợp lý 68 Hình 5.5 Chế độ hàn hợp lý 68 Hình 5.6 Chuẩn bị phôi 69 Hình 5.7 Gá đính chi tiết 69 Hình 5.8 Đo độ co dọc co ngang trƣớc hàn 70 Hình 5.9 Đo biến dạng góc trƣớc hàn 70 Hình 5.10 Chỉnh máy trƣớc hàn 71 Hình 5.11 Tiến hành hàn hết đƣờng hàn 71 Hình 5.12 Chi tiết sau hàn xong 72 Hình 5.13 Đo độ co dọc co ngang sau hàn 72 Hình 5.14 Đo biến dạng góc sau hàn 73 Hình 3.6 Biến dạng góc 74 Hình 5.15 Cách tính biến dạng góc 74 PHẦN MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Hiên nay, giới khoa học kỹ thuật công nghệ phát triển mạnh mẽ Trong số phải kể đến nghành cơng nghiệp nặng có bƣớc tiến vƣợt bâc Nhắc đến ngành công nghiệp nặng không nhắc đến ngành công nghiệp hàn Ngành công nghiệp hàn đóng vai trị đặc biệt quan trọng đời sống Các ứng dụng ngành hàn xuất khắp nơi Chúng ta thấy quan, nhà xƣởng, cơng trƣờng hay gần gũi gia đình… Đặc biệt, sản phẩm ngành Hàn chiếm tỷ trọng lớn lĩnh vực nhƣ: đóng tàu, giao thơng, xây dựng, y tế, … Vì vậy, mà góp phần quan trọng vào thúc đẩy kinh tế giải phóng sức lao động ngƣời Chính mà sản phẩm ngành hàn không ngày phổ biến mà chất lƣợng ngày đƣợc nâng cao Để có sản phẩm hàn hồn thiện đảm bảo chất lƣợng cần phụ thuộc vào nhiều yếu tố: vật liệu hàn, phƣơng pháp hàn, vị trí hàn…đặc biệt, phải quan tâm đến Ứng suất biến dạng Hàn Vì nhân tố định đến chất lƣợng sản phẩm Hàn Việc nghiên cứu tính tốn trạng thái ứng suất biến dạng hàn có ý nghĩa quan trọng Biết đƣợc ứng suất biến dạng kết cấu sau hàn cho phép đánh giá khả làm việc kết cấu Khi chế tạo lắp ghép có ứng suất biến dạng nên có sai số định, nhờ việc nghiên cứu chúng mà ta đảm bảo đƣợc độ xác kết cấu hàn Ta cần tính tốn ứng suất biến dạng xuất hàn gây có đƣợc quy trình cơng nghệ hàn phù hợp để giảm ứng suất biến dạng Trong loại liên kết hàn nhƣ: liên kết hàn giáp mối, liên kết hàn góc, liên kết hàn chồng, liên kết hàn chữ T, liên kết Hàn góc đƣợc sử dụng nhiều việc chế tạo kết cấu đặc biệt kết nhà xƣởng, cơng trình giao thơng vận tải, đóng tàu…, nơi mà khối lƣợng hàn chiếm tỷ trọng lớn Vì vậy, luận văn tác giả chọn đề tài nghiên cứu là: “Nghiên cứu ảnh hưởng chế độ hàn đến ứng suất biến dạng liên kết hàn góc” Mục đích nghiên cứu luận văn, đối tƣợng, phạm vi nghiên cứu 2.1 Mục đích nghiên cứu - Xác định chế độ hàn hàn liên kết hàn góc - Xác định ứng suất biến dạng liên kết hàn góc - Nghiên cứu ảnh hƣởng chế độ hàn đến ứng suất biến dạng liên kết hàn góc - Đƣa đƣợc chế độ hàn hợp lý để giảm ứng suất biến dạng hàn liên kết hàn góc 2.2 Đối tƣợng phạm vi nghiên cứu Đối tƣợng nghiên cứu đề tài là: - Tính tốn xác định chế độ hàn cho liên kết góc - Tính tốn ứng suất biến dạng liên kết góc - Ảnh hƣởng chế độ hàn đến ứng suất biến dạng liên kết hàn góc - Xác định chế độ hàn hợp lý để giảm ứng suất biến dạng liên kết hàn góc Phạm vi nghiên cứu đề tài dựa vào trình nghiên cứu ứng suất biến dạng hàn liên kết hàn góc, thực nghiệm nghiên cứu ứng suất biến dạng hàn liên kết hàn góc, từ đƣa chế độ hàn hợp lý để làm giảm ứng suất biến dạng q trình hàn Tóm tắt nội dung thực đóng góp tác giả Toàn nội dung nghiên cứu đƣợc thể phần sau đây: - Nghiên cứu tổng quan liên kết hàn góc - Tính tốn xác định chế độ hàn liên kết hàn góc - Tính tốn ứng suất biến dạng hàn liên kết hàn góc - Thực nghiệm xác định biến dạng hàn liên kết hàn góc - Đƣa biện pháp làm giảm ứng suất biến dạng liên kết hàn góc Với ý nghĩa khoa học ý nghĩa thực tế luận văn sau hồn thành có đóng góp đáng kể cho doanh nghiệp nhà sản xuất kết cấu thép 10 - Làm giảm giá thành chi tiết - Các mẫu hàn thử Hình 5.4 Chế độ hàn chưa hợp lý Hình 5.5 Chế độ hàn hợp lý 2) Chu n bị phôi chế tạo liên kết - Cắt phơi theo kích thƣớc tính tốn - Mài ba via - Nắn phẳng phơi - Làm dầu mỡ 68 Hình 5.6 Chu n bị phơi 3) Gá đính trước hàn - Sử dụng đính chi tiết phƣơng pháp hàn MAG Hình 5.7 Gá đính chi tiết - Gá hai chi tiết lại với dƣới góc 900 tiến hành hàn đính phía góc - Đảm bảo kích thƣớc liên kết - Liên kết hàn đính xong phải vuông 900, không bị chéo không bị vặn - Khe hở hai phải đảm bảo độ khít lắp ghép gá đính - Đảm bảo mối đính nhỏ, đủ ngấu để mối hàn đƣợc hàn đủ cứng vững khơng bị co đứt q trình hàn - Đo kích thƣớc đọc số đo đồng hồ xo vị trí tiến hành độ co dọc, độ co ngang biến dạng góc (chƣa hàn) 69 - Ba gối đỡ đƣợc bắt cố định mặt bàn,vị trí đo vị trí nhƣ hình vẽ sau: Hình 5.8 Đo độ co dọc co ngang trước hàn Hình 5.9 Đo biến dạng góc trước hàn -Tiến hành hàn hết đƣờng hàn 70 Hình 5.10 Chỉnh máy trước hàn Hình 5.11 Tiến hành hàn hết đường hàn - Làm mối hàn để nguội - Đo kích thƣớc đọc số đo đồng hồ xo vị trí tiến hành độ co dọc, độ co ngang biến dạng góc hàn xong 71 Hình 5.12 Chi tiết sau hàn xong Hình 5.13 Đo độ co dọc co ngang sau hàn 72 Hình 5.14 Đo biến dạng góc sau hàn 5.5 Kết thực nghiệm 5.5.1 Kết đo độ co dọc co ngang Bảng 5.6 Kết đo độ co dọc liên kết Hiển thị đồng hồ đo Đo co dọc Trƣớc hàn 2,14 Sau hàn 2,35 Độ co dọc Δl 0,21 Bảng 5.7 Kết đo co ngang liên kết Hiển thị đồng hồ đo Đo co ngang Trƣớc hàn 3,26 Sau hàn 3,75 Độ co ngang Δbo 0,49 5.5.2 Kết đo biến dạng góc Đối với liên kết hàn góc ngồi sau hàn xong chi tiết bị rãng góc nhƣ hình (3.6) giá trị đƣợc tính theo góc β nhƣ hình (5.15) 73 θ β/2 Hình 3.6 Biến dạng góc C, β D C Hình 5.15 Cách tính biến dạng góc - Góc biến dạng sau hàn   tg   CC  góc β nhỏ lên ta lấy β = tgβ CD (5.1) Với cạnh CD ta chọn = 140mm tính từ điểm D mép ngồi chi tiết: CD = 140mm sau tính đƣợc β ta đổi độ =  180 3,14 (0) Bảng 5.8 Kết đo biến dạng góc liên kết Hiển thị đồng hồ đo Đo biến dạng góc Trƣớc hàn 7,12 Sau hàn 8,26 Biến dạng (mm) 1,14 Góc biến dạng (0) 0,470 5.6 So sánh kết thực nghiệm với kết tính tốn Trong q trình tính tốn ta dùng cơng thức tính đa phần cơng thức thực nghiệm, tác giả tiến hành chọn chế độ hàn khoảng cho phép để tính tốn Cũng nhƣ sai số thiết bị, dụng cụ đo mà kết đo có sai lệch so với tính tốn khoảng + Độ co dọc liên kết là: 2,35 - 2,14 = 0,21 So với giá trị tính toán 0,21 – 0,116 = 0,094.100% = 9,4% 74 + Độ co ngang liên kết là: 3,75 – 3,26 = 0,49 So với giá trị tính tốn 0,49 – 0,385 = 0,105.100% = 10,5% + Độ biến dạng góc liên kết là: 8,26 – 7,12 = 1,14   1,14 180 = 0,470 140 3,14 So với giá trịnh tính tốn 0,8250 – 0,470 = 0,3550 - Kết thực nghiệm đo co dọc co ngang so với tính tốn dó là: + Độ co dọc thực nghiệm lớn độ co dọc tính tốn từ 9,4% + Độ co ngang thực nghiệm lớn độ co ngang tính tốn từ 10,5% 75 CHƢƠNG VI CÁC BIỆN PHÁP LÀM GIẢM ỨNG SUẤT VÀ BIẾN DẠNG HÀN LIÊN KẾT HÀN GÓC 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 khơng 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 biên dạng kín khơng 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 (trên sở tính tốn thiết kế) - Nên ƣu tiên sử dụng mối hàn giáp mối chúng có mức độ tập chung ứng suất nhỏ mối hàn góc 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 - Lƣợng dƣ cho co mối hàn phải đảm bảo sau hàn, kích thƣớc kết cấu đƣợc nhƣ thiết kế 76 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 tơi 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 + Khơng 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 -Các biện pháp công nghệ để làm giảm biến dạng trình 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 77 + 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 + Việc rèn mối hàn trình hàn làm giảm đáng kể biến dạng sau hàn lớp lót khơng cần rèn gây nứt bề mặt + Nung nóng sơ toàn vật hàn giảm ứng suất biến dạng dƣ + Có thể uốn ngƣợc để giảm độ võng 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… 6.2 Các biện pháp xử lý ứng suất biến dạng sau hàn 6.2.1 Biện pháp x 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 tạ 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 q trình cơng nghệ khó thực (cần có máy ép thủy lực cơng suất lớn đồ gá lớn) + Do khả ứng dụng hạn chế 78 6.2.2 Biện pháp x lý nhiệt - Các biện pháp công nghệ để làm giảm ứng suất thực sau hàn + 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 tồn phần lị Nhiệt độ ram (600o ÷ 650o) Thời gian giữ nhiệt độ cao 3min/1mm chiều dài Sau chi tiết đƣợc để nguội tƣ lị + Ram cục tới 600oC vùng quanh mối hàn phƣơng pháp nung cao tần mỏ nung khí cháy Phƣơng pháp khơng loại bỏ hồn tồn 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: + Là nung điện lửa (của mỏ nung) đƣợc sử dụng rộng rãi thực tế + Bản chất phƣơng pháp: Dùng biện pháp nung cục để làm co đoạn, vùng kết cấu mà chiều dài chúng lớn chiều dài vùng ứng suất tác động mối hàn tƣơng ứng kết cấu + Tại chỗ đƣợc nung nóng kết cấu hàn nắn nóng, nhƣ hàn, hình thành biến dạng dẻo nén Khi nguội sau đó, chỗ co lại cân chỗ bị biến dạng + Do đặc điểm đơn giản, rẻ tiền, dễ thao tác, phƣơng pháp cho phép nắn loại biến dạng dƣ: + Việc nắn nóng chủ yếu dựa vào nghiên cứu số liệu thực nghiệm + Có thể sử dụng cách có hiệu để khử ứng suất dƣ uốn nắn thẳng trục trọng tâm kết cấu hàn (hoặc khối chúng), để khử tƣợng lõm, lƣợn sóng vùng chịu nén phần tử dang kết cấu 79 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận Từ kết thực tế thu đƣợc thời gian tìm hiểu, nghiên cứu thực nội dung yêu cầu đề tài Tác giả đƣa số đánh giá sau: - Hiện nay, với phát triển không ngừng khoa học cơng nghệ, sản phẩm khí nói chung sản phẩm đƣợc sản xuất hàn nói riêng ngày phong phú Từ nảy sinh số vấn đề sau: - Nhằm hạn chế tối đa ứng suất biến dạng chế tạo cơng nghệ hàn địi hỏi nhà thiết kế, cách doanh nghiệp sản xuất cần đầu tƣ nhiều thời gian tài để nghiên cứu, thiết kế cơng nghệ chế tạo sản phẩm hàn cho phù hợp - Để phát huy tối đa khả làm việc thiết bị hàn nhƣ nâng cao chất lƣợng sản phẩm cần chế tạo đòi hỏi phải có đầu tƣ đáng kể thiết bị hàn tự động bán tự động (ví dụ robot hàn máy hàn, hệ thống hàn tự động…) để đảm bảo tính đồng chế tạo - Một hệ thống sản xuất tự động bao gồm: Thiết bị hàn tự động – Nguồn hàn Đồ gá hàn tự động Trong ba yếu tố hai loại thiết bị thiết bị hàn tự động nguồn hàn đầu tƣ cách dễ dàng chúng sử dụng thay vào nhiều cơng việc sản xuất có nhiều sở chuyên thiết kế, chế tạo chúng - Việc nghiên cứu ứng suất biến dạng hàn liên kết hàn góc trở thành nhiệm vụ cấp bách ngành cơng nghiệp hàn vì: + Liên kết hàn góc sở để hàn liên kết hộp + Nâng cao chất lƣợng sản phẩm tăng suất lao động + Góp phần nâng cao khí hố tự động hố q trình hàn … - Hàn ngành chế tạo kết cấu chịu nhiều ảnh hƣởng yếu tố cần phải quan tâm trƣớc, sau hàn Sản phẩm hàn dễ bị huỷ bỏ ta không khống chế làm chủ đƣợc vấn đề ứng suất biến dạng loại kết cấu 80 Kiến nghị Qua đánh giá thấy rằng: Việc đầu tƣ nghiên cứu, tính tốn ứng suất biến dạng hàn vấn đề cấp bách Hiện Việt Nam, hầu hết doanh nghiệp sản xuất hàn có ý tới vấn đề này, nhƣng mang tính chất đề phòng theo kinh nghiệm sửa chữa sai hỏng, khơng có tính tốn cách cụ thể Từ lý trên, trình chế tạo dầm hàn cần đƣợc thay đổi để chất lƣợng sản phẩm sau hàn đảm bảo đạt yêu cầu kỹ thuật đề Tuy nhiên, việc nghiên cứu ứng suất biến dạng hàn liên kết hàn góc khơng cịn vấn đề cịn mẻ, nhƣng việc tính tốn chƣa thực đƣợc doanh nghiệp chế tạo kết cấu thép sử dụng cách đúng, đủ triệt để Điều cần đƣợc khơi dậy, đẩy mạnh phát huy 81 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Hoàng Tùng, Nguyễn Thúc Hà, Ngô Lê Thông, Chu Văn Khang (1999), C m nang hàn, Nhà xuất khoa học kỹ thuật, Hà Nội [2] Nguyễn Thúc Hà, Bùi Văn hạnh, Võ Văn Phong (2009) Giáo trình cơng 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 d n thiết kế cơng nghệ hàn nóng chảy, Trƣờng Đại học Bách khoa - Hà Nội [6] Ngô Lê Thơng (2007), Cơng 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), Mơ q trình truyền nhiệt hàn, Trƣờng Đại học Bách khoa - Hà Nội [9] Khoa khí - Bộ mơn 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 82 ... vi nghiên cứu 2.1 Mục đích nghiên cứu - Xác định chế độ hàn hàn liên kết hàn góc - Xác định ứng suất biến dạng liên kết hàn góc - Nghiên cứu ảnh hƣởng chế độ hàn đến ứng suất biến dạng liên kết. .. liên kết góc - Tính tốn ứng suất biến dạng liên kết góc - Ảnh hƣởng chế độ hàn đến ứng suất biến dạng liên kết hàn góc - Xác định chế độ hàn hợp lý để giảm ứng suất biến dạng liên kết hàn góc. .. vi nghiên cứu đề tài dựa vào trình nghiên cứu ứng suất biến dạng hàn liên kết hàn góc, thực nghiệm nghiên cứu ứng suất biến dạng hàn liên kết hàn góc, từ đƣa chế độ hàn hợp lý để làm giảm ứng suất