Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ hàn MIG đến cơ tính và tổ chức liên kết hàn hợp kim nhôm 5083

VŨ VĂN ĐẠT BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - VŨ VĂN ĐẠT NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦ A CHẾ ĐỘ HÀ N MIG ĐẾN CƠ KỸ THUẬT CƠ KHÍ TÍ NH VÀ TỔ CHỨC LIÊN KẾT HÀ N HỢP KIM NHÔM 5083 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC CHUYÊN NGÀNH KỸ THUẬT CƠ KHÍ 2015-2017 Hà Nội – Năm 2017 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VŨ VĂN ĐẠT NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦ A CHẾ ĐỘ HÀ N MIG ĐẾN CƠ TÍ NH VÀ TỔ CHỨC LIÊN KẾT HÀ N HỢP KIM NHÔM 5083 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC CHUYÊN NGÀNH KỸ THUẬT CƠ KHÍ NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC PGS TS Nguyễn Thúc Hà Hà Nội – Năm 2017 Luận văn Thạc sỹ Trường Đại học Bách khoa Hà Nội LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan ngoại trừ số liệu đƣợc trích dẫn từ tài liệu tham khảo nội dung cịn lại cơng trình nghiên cứu tính tốn riêng tơi, số liệu tính tốn trung thực chƣa đƣợc công bố Nếu sai tơi xin hồn tồn chịu trách nhiệm Hà Nội, ngày 20 tháng năm 2017 Người cam đoan Vũ Văn Đạt HVTH: Vũ Văn Đạt i GVHD: PGS.TS Nguyễn Thúc Hà Luận văn Thạc sỹ Trường Đại học Bách khoa Hà Nội MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i MỤC LỤC ii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT v DANH MỤC CÁC BẢNG vi DANH MỤC CÁC H NH ẢNH, Đ TH vii MỞ ĐẦU 1 Lý chọn đề tài .1 Lịch sử nghiên cứu Mục đ ch nghi n cứu Nội ung nghi n cứu Phƣơng pháp nghi n cứu Lời cảm ơn CHƢƠNG TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ HÀN NHÔM VÀ HỢP KIM NHÔM 1.1 Tình hình nghiên cứu nƣớc nƣớcngồi .4 1.1.1 Tình hình nghiên cứu nƣớc 1.1.2 Tình hình nghiên cứu nƣớc 1.2 Tổng quan vật liệu nhôm hợp kim nhôm 1.2.1 Đặc điểm công nghệ nhôm hợp kim nhôm, phạm vi ứng dụng chúng 1.2.2 Tính hàn nhơm hợp kim nhơm 1.3 Các phƣơng pháp hàn nhôm hợp kim nhôm 10 1.3.1 Hàn hồ quang qu hàn thuốc ọc SMAW 11 1.3.2 Hàn TIG (GTAW) 12 1.3.3 Hàn MIG (GMAW) 13 Kết uận 14 CHƢƠNG CÔNG NGHỆ HÀN MIG 15 2.1 Nguyên lý 15 2.2 Đặc điểm 15 2.3 Các thông số công nghệ 16 2.3.1 Cƣờng độ òng điện hàn (tốc độ đẩy dây hàn) 16 2.3.2 Điện áp hàn 17 2.3.3 Lƣu ƣợng khí bảo vệ 18 2.3.4 Đƣờng kính dây hàn 18 HVTH: Vũ Văn Đạt ii GVHD: PGS.TS Nguyễn Thúc Hà Luận văn Thạc sỹ Trường Đại học Bách khoa Hà Nội 2.3.5 Vận tốc hàn 18 2.3.6 Chiều dài phần nhô ây hàn độ nhú điện cực) 19 2.4 Thiết bị hàn MIG nhôm 19 2.5 Vật liệu hàn .21 2.5.1 Kh ảo vệ 21 2.5.2 Dây hàn 22 Kết uận 24 CHƢƠNG ẢNH HƢỞNG CỦA CHẾ Đ HÀN MIG T I QUÁ TR NH H NH THÀNH M I HÀN KHI HÀN GIÁP M I M T PH A 25 3.1 Các ạng ịch chuyển im oại ng vào ể hàn 26 3.1.1 Dịch chuyển ạng cầu 26 3.1.2 Dịch chuyển ạng phun 26 3.1.3 Dịch chuyển ạng ngắn mạch nh giọt 27 3.2 Ảnh hƣởng òng điện hàn 27 3.3 Ảnh hƣởng điện áp hồ quang 28 3.4 Ảnh hƣởng tầm với điện cực 29 3.5 Ảnh hƣởng tốc độ hàn 30 3.6 Ảnh hƣởng góc nghi ng điện cực 30 3.7 Ảnh hƣởng h ảo vệ, [13] .30 3.8 Ảnh hƣởng ỹ thuật hàn 31 3.9 Ảnh hƣởng òng xung 32 3.10 Một số yếu tố hác ảnh hƣởng đến ch t ƣợng mối hàn .32 Kết luận 33 CHƢƠNG NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM ẢNH HƢỞNG CỦA CHẾ Đ HÀN T I CƠ T NH VÀ TỔ CHỨC KIM LOẠI TRONG LIÊN KẾT HÀN GIÁP M I PH A HỢP KIM NHÔM 5083 34 4.1 Mục đ ch nghi n cứu thực nghiệm 34 4.2 Xây dựng quy trình hàn sơ ộ cho hợp kim nhôm 5083 .34 4.2.1 Kim loại ản 34 4.2.2 Vật liệu hàn 35 4.2.3 Thiết bị hàn 35 4.2.4 Thiết kế mối ghép hàn 39 4.2.5 Chế độ hàn MIG 40 4.3 Tr nh tự thực nghiệm 42 4.4 Kết 44 4.4.1 Chế độ hàn hình ảnh mẫu thí nghiệm 44 HVTH: Vũ Văn Đạt iii GVHD: PGS.TS Nguyễn Thúc Hà Luận văn Thạc sỹ Trường Đại học Bách khoa Hà Nội 4.4.2 Đánh giá độ ng u ch thƣớc, hình dạng mẫu hàn th o chế độ khác 47 4.4.3 Đánh giá ết 50 4.5 Kiểm tra t nh 52 4.5.1 Chuẩn bị mẫu thử 52 4.5.2 Chuẩn bị máy thử kéo 53 4.5.3 Quá tr nh thử kéo 54 4.6 Kiểm tra tổ chức tế vi v ng i n ết hàn 57 4.6.1 Giản đồ chuyển iến pha A Mg 57 4.6.2 Vị tr y mẫu để soi tổ chức tế vi 58 4.6.3 Tổ chức tế vi KLCB 59 4.6.4 Tổ chức tế vi v ng KLMH v ng HAZ 59 4.7 Mô ph ng tr nh hàn tr n phần mềm Sysw 62 4.7.1 Thơng số q trình hàn mô ph ng 63 4.7.2 Mơ hình hóa mơ ph ng số .66 Kết uận 76 4.8 Đánh giá ết àn uận 78 4.8.1 Các kết thu đƣợc 78 4.8.2 Kết luận kiến nghị 78 Kết luận 78 Kiến nghị 79 TÀI LIỆU THAM KHẢO 80 PHỤ LỤC I Quy hoạch thực nghiệm nghi n cứu ảnh hƣởng chế độ hàn MIG đến độ ng u mối hàn giáp mối phía hợp kim nhơm 5083 I Bản quy trình hàn – Welding Procedure Specification (WPS) IV HVTH: Vũ Văn Đạt iv GVHD: PGS.TS Nguyễn Thúc Hà Luận văn Thạc sỹ Trường Đại học Bách khoa Hà Nội DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT STT Kí hiệu/ Ý nghĩa chữ viết tắt KLCB Kim loại ản KLMH Kim loại mối hàn HAZ Ih Cƣờng độ òng điện hàn Uh Điện áp hàn Vh Vận tốc hàn MIG (GMAW) TIG (GTAW) SMAW(MMA) 10 Ar Kh ảo vệ argon 11 He Kh ảo vệ h i 12 AC Dòng điện xoay chiều 13 DC Dòng điện chiều 14 B Bề rộng mặt ồi mối hàn 15 H Chiều cao mặt ồi mối hàn 16 b Bề rộng mặt đáy mối hàn 17 h Chiều cao mặt đáy mối hàn HVTH: Vũ Văn Đạt V ng ảnh hƣởng nhiệt Hàn hồ quang môi trƣờng h ảo vệ với điện cực nóng chảy M ta In rt Gas Hàn hồ quang môi trƣờng h ảo vệ với điện cực hơng nóng chảy Tungst n In rt Gas Hàn hồ quang qu hàn thuốc ọc Su m rg Metal Arc Welding) v GVHD: PGS.TS Nguyễn Thúc Hà Luận văn Thạc sỹ Trường Đại học Bách khoa Hà Nội DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1 Cơ t nh hợp kim nhôm 5083, [13] Bảng 1.2 Thành phần hóa học hợp kim nhơm 5083 Bảng 2.1 Các oại ây ng cho hàn MIG nhôm 22 Bảng 2.2 Kim oại ản ây hàn tƣơng ứng, [16 24 Bảng 4.1 Cơ t nh hợp kim nhôm 5083 34 Bảng 4.2 Thành phần hóa học hợp kim nhơm 5083 .34 Bảng 4.3 Thành phần hóa học ây hàn ER5356 th o AWS A5.10 35 Bảng 4.4 Thông số ĩ thuật máy DIGITECH 400 PULSED c p dây TA4 36 Bảng 4.5 Trang thiết ị phụ trợ ảo hộ ao động 38 Bảng 4.6 Điều kiện thực nghiệm giá trị hoảng biến thiên thông số chế độ hàn cần khảo sát Ih Vh) 41 Bảng 4.7 Ma trận quy hoạch thực nghiệm phƣơng án tâm xoay ậc 2, hai yếu tố độc lập theo biến ảo 41 Bảng 4.8 Ma trận thực nghiệm .42 Bảng 4.9 Chế độ hàn thực nghiệm h nh ảnh mối hàn đạt đƣợc 44 Bảng 4.10 Độ ng u ch thƣớc, hình dạng mẫu hàn th o chế độ khác 47 Bảng 4.11 Kết thử o KLCB 55 Bảng 4.12 Kết thử o mẫu hàn 55 HVTH: Vũ Văn Đạt vi GVHD: PGS.TS Nguyễn Thúc Hà Luận văn Thạc sỹ Trường Đại học Bách khoa Hà Nội DAN MỤC C C N ẢN Đ T H nh 1.1 Sơ đồ nguy n phƣơng pháp hàn hồ quang qu hàn thuốc ọc 11 H nh 1.2 Sơ đồ nguy n phƣơng pháp hàn TIG 12 H nh 1.3 Sơ đồ nguy n phƣơng pháp hàn MIG .13 H nh 2.1 Biểu đồ thể mối quan hệ òng điện hàn tốc độ c p dây, [14] 17 H nh 2.2 Các ạng ịch chuyển im oại vảo ể hàn, [15] 18 H nh 2.3 Súng hàn MIG nhôm 19 H nh 2.4 Máy hàn MIG nhôm .20 H nh 2.5 Bộ đẩy dây hàn 21 H nh 3.1 Các H nh 3.2 Quá tr nh ịch chuyển ạng cầu 26 H nh 3.3 Dịch chuyển ạng phun 26 H nh 3.4 Dịch chuyển ạng nh giọt 27 H nh 3.5 Hình dạng mối hàn ảnh hƣởng cƣờng độ òng điện hàn 27 H nh 3.6 Đồ thị quan hệ cƣờng độ òng điện hàn với vận tốc c p ây điện ch thƣớc đặc trƣng mối hàn 25 cực đƣờng H nh 3.7 nh ây điện cực, [17] 28 Đồ thị quan hệ tầm với điện cực với cƣờng độ òng điện hàn, vận tốc c p ây đƣờng nh ây điện cực, [18] 29 H nh 3.8 Góc nghiêng m hàn hàn giáp mối 30 H nh 3.9 Ảnh hƣởng h H nh 3.10 Ảnh hƣởng òng hàn đến chiều sâu ng u 32 H nh 4.1 Máy hàn MIG nhôm .35 H nh 4.2 Mối gh p hàn nhôm, [19 .39 H nh 4.3 Đồ gá p phôi tạo mối gh p hàn 40 H nh 4.4 Sơ đồ p phôi hàn vị tr m hàn .40 H nh 4.5 Mẫu thử kéo theo 52 H nh 4.6 Máy thử H nh 4.7 K p mẫu 53 HVTH: Vũ Văn Đạt ảo vệ đến h nh áng, ch thƣớc mối hàn 31 o n n vạn n ng 53 vii GVHD: PGS.TS Nguyễn Thúc Hà Luận văn Thạc sỹ Trường Đại học Bách khoa Hà Nội H nh 4.8 Giai đoạn iến ạng đàn hồi 54 H nh 4.9 Giai đoạn iến ạng H nh 4.10 Giai đoạn phá hủy i n ết 55 H nh 4.11 Giản đồ chuyển iến pha nhôm ma gi .58 H nh 4.12 Vị trí l y mẫu thử soi tổ chức tế vi .58 H nh 4.13 Tổ chức tế vi KLCB, × 400 lần 59 H nh 4.14 Tổ chức tế vi mẫu hàn số 60 H nh 4.15 Tổ chức tế vi mẫu hàn số 10 60 H nh 4.16 Tổ chức tế vi mẫu hàn số 61 HVTH: Vũ Văn Đạt o .54 viii GVHD: PGS.TS Nguyễn Thúc Hà Luận văn Thạc sỹ Trường Đại học Bách khoa Hà Nội nh 36 Sự phân b ứng suất ti p theo phương X sau 500s nh 37 Sự phân b ứng suất ti p theo phương Y sau 500s HVTH: Vũ Văn Đạt 72 GVHD: PGS.TS Nguyễn Thúc Hà Luận văn Thạc sỹ Trường Đại học Bách khoa Hà Nội nh 38 Sự phân b ứng suất ti p theo phương Z sau 500s Vị tr đƣờng xu t kết ứng su t ƣ nh 39 V trí đường xuất k t qu ứng suất dư HVTH: Vũ Văn Đạt 73 GVHD: PGS.TS Nguyễn Thúc Hà Luận văn Thạc sỹ Trường Đại học Bách khoa Hà Nội nh 40 h n nh 41 h n HVTH: Vũ Văn Đạt ứng suất dư ngang mẫu hàn ứng suất dư theo phương tr c y 74 GVHD: PGS.TS Nguyễn Thúc Hà Luận văn Thạc sỹ Trường Đại học Bách khoa Hà Nội nh 42 h n ứng suất dư theo chi u dày v ng Z Trong hình từ 4.31 đến 4.42 kết phân bố ứng su t ƣ hi hàn MIG hợp kim nhôm 5083 So sánh với đồ thị giới hạn chảy vật liệu nhôm 5083 ta th y ứng su t ƣ ớn nh t hot spot str ss th o phƣơng Y tiến sát tới giới hạn chảy vật liệu tập chung chủ yếu khu vực liên kết vùng HAZ HVTH: Vũ Văn Đạt 75 GVHD: PGS.TS Nguyễn Thúc Hà Luận văn Thạc sỹ Trường Đại học Bách khoa Hà Nội nh 43 Bi n dạng tổng sau 500s Trên hình 4.43 ta th y thiết lập điều kiện gá k p nhƣ thực tế mà tác giả tr nh ày trên, với chế độ nhiệt tâm thực nghiệm công cụ mô ph ng số ta khơng dự đốn đƣợc mức độ biến dạng liên kết hàn mà cịn biết xác vị trí biến dạng cực đại Kết luận: Dựa vào phƣơng pháp phần tử hữu hạn tr n sở phần mềm SYSWELD mà dự đốn đƣợc phân bố nhiệt độ, ứng su t ƣ, ứng su t tập trung cục biến dạng hàn giáp mối hợp im nhôm 5083 Tr n sở kết thu đƣợc từ q trình mơ ph ng ta điều chỉnh lại thiết kế, thơng số chế độ hàn điều kiện gá k p để àm t ng tuổi thọ làm việc kết c u hàn ết uận Cƣờng độ òng điện hàn (Ih) vận tốc hàn (Vh) có ảnh hƣởng lớn đến độ ng u mối hàn ψ th o mối quan hệ toán học bậc khoảng biến thiên ịng điện hàn từ 145 ÷ 165 (A) vận tốc hàn 37 ÷ 47 (cm/phút); Vh có ảnh hƣởng theo chiều làm giảm độ ng u mối hàn nhƣng Ih có ảnh hƣởng theo HVTH: Vũ Văn Đạt 76 GVHD: PGS.TS Nguyễn Thúc Hà Luận văn Thạc sỹ Trường Đại học Bách khoa Hà Nội chiều t ng độ ng u mối hàn; ảnh hƣởng phản ánh với sở lý thuyết công nghệ hàn MIG Khi chế độ hàn ớn n ng ƣợng đƣờng ớn cho mối hàn ng u sâu, ề mặt mối hàn có chỗ ị ng 11 m so với ề mặt KLCB Từ ết thử o (xem ng 4.12) cho th y v ng ị phá hủy chân mối hàn v ng HAZ Giới hạn ền i n ết hàn v ng HAZ) đạt tr n giới hạn chảy KLCB Khi chế độ hàn nh n ng ƣợng đƣờng th p cho ề mặt gồ cao, ề rộng nh hông ng u hết chiều ày KLCB Từ ết thử o ng 11 ng 4.12) cho th y vị tr phá hủy từ phần chƣa ng u hết đến phần chân ề mặt mối hàn Vị tr ị phá hủy o thiết iện àm việc nh v ng HAZ có t nh th p Giới hạn ền i n ết hàn đạt tr n giới hạn chảy KLCB Khi chế độ hàn ph hợp với Ih = 155 A; Uh = 20,4 V; Vh = 42 cm/phút n ng ƣợng đƣờng vừa đủ cho mối hàn đủ ng u, ề mặt mối hàn đ p, sáng, vảy hàn xếp Từ ết thử o ng 11 ng 4.12) cho th y v ng ị phá hủy chân mối hàn v ng HAZ Giới hạn ền i n ết hàn v ng HAZ x p xỉ ằng 75% giới hạn ền KLCB Từ ết soi tổ chức tế vi ta th y KLCB tổ chức nh mịn, pha Al3Mg2 phân bố há nhôm Ở v ng HAZ pha A 3Mg2 phân bố há nhơm Tuy nhiên nhận th y có điểm màu sáng trắng, dự đốn điểm Al nguyên ch t tập trung lại với Nhận th y trải qua trình nhiệt tổ chức v ng HAZ thô hơn, phân iệt rõ hạt KLCB Ở v ng KLMH có tập trung pha Al3Mg2 màu đ n sẫm) Các hạt tập trung thành điểm thành dải dài mối hàn, điều ảnh hƣởng nhiều đến t nh mối hàn Cơ t nh hông đồng mối hàn khác so với vùng HAZ (vùng HAZ tập trung nhiều Al) Các mẫu tâm thực nghiệm cho độ hạt h nh hạt tƣơng đối gần với KLCB nh t Do Al3Mg2 tập trung biên giới hạt n n thƣờng tác hại mạnh đến tính chống n mịn thƣờng bị n mòn tinh giới n mòn ƣới ứng su t HVTH: Vũ Văn Đạt 77 GVHD: PGS.TS Nguyễn Thúc Hà Luận văn Thạc sỹ Trường Đại học Bách khoa Hà Nội Kết thực nghiệm ết mô ph ng tr n phần mềm Sysw có ết gần tƣơng đồng với Đánh giá ết àn uận 4.8.1 Các kết thu đƣợc Đề tài: “Nghiên cứu ảnh hƣởng chế độ hàn MIG đến t nh tổ chức liên kết hàn hợp kim nhôm 5083 tác giả đã: - Xây dựng quy trình hàn MIG từ hợp kim nhơm 5083; - Xây ựng đƣợc mơ hình thực nghiệm mơ tả mối quan hệ toán học bậc hai nghiên cứu ảnh hƣởng cƣờng độ òng điện hàn (Ih) vận tốc hàn (Vh đến độ ng u mối hàn giáp mối phía hợp kim nhơm 5083; - Mơ ph ng h nh dạng chiều sâu ng u mối hàn so sánh với kết thực nghiệm; - Lựa chọn ộ thông số chế độ hàn MIG phù hợp hàn vật liệu hợp kim nhơm 5083 có chiều dày mm; - Thử kéo t nh liên kết hàn hợp kim nhôm 5083 đạt kết khả quan (75% giới hạn bền kéo KLCB) - Đánh giá, so sánh tổ chức tế vi v ng KLCB; v ng KLMH; v ng HAZ hàn phƣơng pháp hàn MIG 4.8.2 Kết luận kiến nghị Kết luận Luận v n đƣợc tác giả nghiên cứu kết hợp lý thuyết thực nghiệm công nghệ kỹ thuật hàn MIG nhôm Kết thực nghiệm phản ánh t nh đắn lý thuyết tr n sở áp dụng tiêu chuẩn công nghệ hàn MIG nhôm hợp kim nhôm; Tác giả xây ựng đƣợc thông số chế độ hàn hợp kim nhôm 5083 phƣơng pháp hàn MIG; HVTH: Vũ Văn Đạt 78 GVHD: PGS.TS Nguyễn Thúc Hà Luận văn Thạc sỹ Trường Đại học Bách khoa Hà Nội Tr n sở nghiên cứu tác giả đƣa khuyến cáo sở, cơng ty có ứng dụng hàn nhơm hợp kim nhôm chế tạo kết c u Kiến ngh Tr n nghi n cứu tác giả hàn hợp kim nhơm 5083 có chiều dày mm phƣơng pháp hàn MIG Để ứng dụng rộng rãi công nghệ hàn MIG nhôm Việt Nam tác giả đề nghị quan, tổ chức cần nghiên cứu, phát triển hợp kim 5083 có chiều dày lớn Đặc biệt cần phát triển ứng dụng rộng rãi loại hợp im nhôm hác nhƣ 5052, 6061, 7005, HVTH: Vũ Văn Đạt 79 GVHD: PGS.TS Nguyễn Thúc Hà Luận văn Thạc sỹ Trường Đại học Bách khoa Hà Nội TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Vũ V n Ba, Nguyễn Thúc Hà, Vũ V n Đạt 2016 , “Nghi n cứu ảnh hƣởng chế độ hàn MIG đến độ ng u mối hàn giáp mối ph a hợp im nhôm 5083 , Hội nghị KH CN toàn quốc Cơ h – Động ực [2] Vũ V n Ba, Nguyễn Thúc Hà, B i V n Hạnh 2013 , “Nghiên cứu mô ph ng trƣờng nhi t độ liên kết hàn giáp mối phía q trình hàn Auto FCAW , Tạp chí hí Việt Nam, (12) [3] Vu Van Ba, Nguy n Thuc Ha, Bui Van Hanh 2013 , “ERS ON SHAPE AND DIMENSIONS OF THE ONE SIDE BUTT WELD IN ASSEMBLY OF THE SHIPS’ HULL BLOCK BY AUTOMATIC FLUX CORE ARC WELDING , Tạp ch [4] hoa học công nghệ trƣờng đại học ỹ thuật, 97 Ngơ Lê Thơng (2009), Cơng nghệ hàn điện nóng ch y, tập Cơ sở lý thuy t, Nhà xu t khoa học kỹ thuật, Hà Nội [5] Ngơ Lê Thơng (2009), Cơng nghệ hàn điện nóng ch y, tập 2: Ứng d ng, Nhà xu t khoa học kỹ thuật, Hà Nội [6] Nguyễn V n Thông, Vật liệu Công nghệ hàn; Nhà xu t Khoa học Kỹ thuật Hà Nội 1998 [7] Nguyễn Minh Tuyển, Quy hoạch thực nghiệm, NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội 2005 [8] Vũ Huy Lân, B i V n Hạnh Giáo trình Vật liệu hàn NXB Bách Khoa - Hà Nội, 2010 [9] Vũ Huy Lân 2008 , Bài gi ng vật liệu hàn tiên ti n, Hà Nội [10] AWS D1.1/D1.1M (2006), Structural Welding Code – Steel [11] AWS D1.2/D1.2M (2014), Structural Welding Code – Aluminum [12] AWS Welding Handbook, 9th Edition, 2001 [13] Naidu D.S, Moore K.L., Yender R., Tyler J., 1997 Gas metal arc welding control: Part 1- modeling and analysis Nonlinear Analysis, Methods and Applications [14] Lincoln Electric 1994 The Procedure Handbook of Arc Welding Cleveland: Lincoln Electric HVTH: Vũ Văn Đạt 80 GVHD: PGS.TS Nguyễn Thúc Hà Luận văn Thạc sỹ Trường Đại học Bách khoa Hà Nội [15] M.St Wêglowski, Y Huang, Y.M Zhang, Effect of welding current on metal transfer in GMAW, Archives of Materials Science and Engineering, 2008, [16] Klas Weman, welding Processes handbook, Woodhead Pulishing limited, 2003 [17] Kobelco Welding Handbook – Kobe Steel LTD., Japan 2009 [18] R.L.O’Bri n, W ing Han oo , Vo um w ing Proc ss s, Am rican Welding Society, 1998 [19] Lincoln Welding Handbook , Lincoln Welding Co., LTD., USA 2005 [20] Ed, C (1991) “Gas M ta Arc F ux Cor W ing Param t rs [M , Chicago: Weldtrain [21] Prakash Mohan, Master of Technology, Stydy the effects of welding parameter on TIG welding of Aluminum plate [22] J Goldak, M Bibby, J Moore and B Patel, (1996) Computer Modling of Heat Flow in Welds [23] Zienkiewicz, O C (1977), The Finite Element Method, McGraw-Hill Company, London [24] ESI Group, 99 Rue Des, Solets Silic 112 94513 Rungis Cedex FRANCE HVTH: Vũ Văn Đạt 81 GVHD: PGS.TS Nguyễn Thúc Hà Luận văn Thạc sỹ Trường Đại học Bách khoa Hà Nội P Ụ ỤC Quy hoạch thực nghiệ nghiên cứu ảnh hƣởng chế độ hàn MIG đến độ ng u mối hàn giáp mối phía hợp kim nhơm 5083 * Xây d ng m i quan hệ toán h c thông s chế độ m i hàn n đến độ ng u Các thông số đầu vào thơng số đầu tốn quy hoạch thực nghiệm ảnh hƣởng thông số chế độ hàn MIG đến độ ng u mối hàn à; - Thơng số đầu vào x1, x2 đại ƣợng đặc trƣng cho cƣờng độ òng điện hàn Ih (A) vận tốc hàn Vh (cm/phút) - Thông số đầu y đặc trƣng cho độ ng u mối hàn giáp mối phía ψ (mm) Bằng thực nghiệm sơ ộ xác định đƣợc giá trị khoảng biến thiên giá trị Ih Vh nhƣ B ng 4.6 B ng 4.6 Đi u kiện thực nghiệm giá tr kho ng bi n thiên thông s ch độ hàn cần kh o sát Ih Vh) Yếu tố x1 cƣờng độ dòng điện hàn (A) x2 vận tốc hàn (cm/phút) Mức (+1) 165 Các mức Mức sở (0) 155 Mức ƣới (-1) 145 47 42 37 Khoảng biến thiên 10 Áp dụng phƣơng pháp quy hoạch thực nghiệm tâm xoay bậc 2; nhân ma trận qui hoạch hoá đầy đủ 22, thực nghiệm điểm với cánh tay đòn D = 1,414, thực nghiệm tâm, nhƣ tổng số có 11 thực nghiệm đƣợc xếp thành ma trận qui hoạch thực nghiệm nhƣ Bảng Phƣơng tr nh hồi quy tổng quát bậc tâm xoay có dạng nhƣ sau: Y  b0  b1x1  b2 x2  b12 x1x2  b11x12  b22 x22 HVTH: Vũ Văn Đạt I (4.1) GVHD: PGS.TS Nguyễn Thúc Hà Luận văn Thạc sỹ Trường Đại học Bách khoa Hà Nội B ng 4.7 Ma trận quy hoạch thực nghiệm phương án t m oay ậc 2, hai y u t độc lập theo bi n o TT x0 x1 x2 x1x2 10 11 + + + + + + + + + + + + + -1,414 +1,414 0 0 + + 0 -1,414 +1,414 0 + + 0 0 0 y + + + + 1,999 1,999 0 0 + + + + 0 1,999 1,999 0 5,42 7,70 4,50 6,57 4,20 8,30 8,15 5,10 8,06 7,92 8,04 Sau tiến hành hàn thực nghiệm theo ma trân thực nghiệm tr n ta thu đƣợc 11 mẫu thực nghiệm Bƣớc tiến hành cắt l y mẫu đo độ ng u mối hàn () thƣớc k p có độ xác 0,05 mm Kết độ ng u mối hàn đƣợc thể B ng 4.8 TT 10 11 Ih 145 165 145 165 145-1,414 165+1,414 155 155 155 155 155 Vh 37 37 47 47 42 42 37-1,414 47+1,414 42 42 42  5,42 7,70 4,50 6,57 4,20 8,30 8,15 5,10 8,06 7,92 8,04 Ghi thực nghiệm gốc thực nghiệm điểm thực nghiệm tâm Dựa vào kết thực nghiệm nhƣ b ng 4.8 xác định đƣợc hệ số phƣơng tr nh hồi quy (b0, b1, b2, ) cách lập cơng thức tính hệ số phƣơng trình hồi quy bảng t nh Exc ta xác định đƣợc hệ số hồi quy nhƣ sau: HVTH: Vũ Văn Đạt II GVHD: PGS.TS Nguyễn Thúc Hà Luận văn Thạc sỹ Trường Đại học Bách khoa Hà Nội Hệ số aj b0 b1 b2 b11 b12 b22 y 6.415 1.274 -0.783 0.336 -0.028 -0.548 * Kiểm định có nghĩa hệ số hồi quy bj Kiểm định có nghĩa hệ số aj đƣợc kiểm định theo chuẩn Student Lập công thức t nh phƣơng sai tái bảng tính Excel; 0.052 0.01035 0.006467 0.006467 0.01293 0.00744 0.00744 Lập bảng tính ttt để đánh giá có nghĩa hệ số hồi quy theo tiêu chuẩn student Chọn mức p = 0.05 f = tra bảng phân vị Student ta có (fth) = 2,920; so sánh tj > (fth) = 2,920 hệ số hồi quy tƣơng ứng có nghĩa t0 476.8389 t1 158.605 t2 t12 97.4891 2.2358 t11 14.600 t22 13.69457 So sánh ta th y t12 nh (fth) hệ số b12 hơng có nghĩa, oại b12 kh i phƣơng tr nh ta thu đƣợc phƣơng tr nh hồi quy Y  6.415  1.274x1  0.783x2  0.336x12  0.548x22 (4.2) * Kiểm định có nghĩa phƣơng tr nh hồi quy với chuẩn Fisher Lập công thức kiểm định tƣơng th ch PTHQ với thực nghiệm theo chuẩn Fisher (E) ràng buộc theo công thức Ftinh  S phuhop S02 < Fbảng (P,fph,f0) Lập bảng tính S2ph ta đƣợc đƣợc kết quả: Ftt=16.841 Tra bảng F1-p(f1,f2); với p=0.05; f1=7; f2=2 tra bảng F0.95(7, 2)=19.247 Ta có Ftt < F0.95(7, 2); phƣơng tr nh hồi quy t m đƣợc mô tả với thực nghiệm Áp dụng cơng thức tính tốn chuyển phƣơng tr nh hồi quy theo biến mã hóa (x1, x2) phƣơng tr nh th o iến thực (Ih, Vh ta đƣợc phƣơng tr nh hồi quy mô tả mối quan hệ thông số chế độ hàn MIG với độ ng u mối hàn giáp mối phía hợp kim nhôm 5083 nhƣ sau:   35.3  0.914I h  1.684Vh  0.00336I h2  0.0219Vh2 HVTH: Vũ Văn Đạt III (4.3) GVHD: PGS.TS Nguyễn Thúc Hà Luận văn Thạc sỹ Trường Đại học Bách khoa Hà Nội Bản quy trình hàn – Welding Procedure Specification (WPS) Quy tr nh hàn số: 01 LUANVAN2017 LOẠI: Bán tự động Bằng tay  Kiểu i n ết hàn: Giáp mối  Tự động  PHƢƠNG PHÁP HÀN TIG  Đệm ph a sau: Không Kh hở ắp gh p: ≤ 2,0 mm  SAW MIG  Góc vát: 700 (+5o; - 5o) V TR HÀN Bán kính (U-J): N/A Vị tr hàn: 1G Kho t đáy: hông VẬT LIỆU CƠ BẢN ĐẶC T NH DÕNG ĐIỆN: Vật iệu th o ti u chuẩn: ASTM Loại: A5083 Dòng điện: AC  Xung  DCEP Khơng  Có  Chiều ày: mm KIM LOẠI BỔ SUNG THAO TÁC KỸ THUẬT Góc độ m hàn:  = 80o Ti u chuẩn: AWS A5.10 K hiệu: ER-5356 Đƣờng Kiểu ao động đầu hàn: nh:  1,2 mm R ng cƣa  Bán nguyệt  Đi th ng  KH BẢO VỆ Hàn: ƣợt  Ti u chuẩn: phía  K hiệu: Ar 99,98 Lƣu ƣợng: 15 ÷ 20  = 90o nhiều ƣợt  phía  Tầm với điện cực: 12 mm t/phút Làm đƣờng hàn: Bàn chải inox Trang thiết ị hác: Máy mài tay NUNG NÓNG SƠ B NHIỆT LUYỆN SAU HÀN Nhiệt độ nung nóng, m/min: N/A Nhiệt độ: N/A Nhiệt độ đƣờng hàn min/max: Thời gian: N/A N/A HVTH: Vũ Văn Đạt IV GVHD: PGS.TS Nguyễn Thúc Hà Luận văn Thạc sỹ Trường Đại học Bách khoa Hà Nội KIỂM TRA SAU HÀN: VẼ PHÁC LIÊN KẾT Kiểm tra hông phá hủy: ằng mắt thƣờng Kiểm tra phá hủy: thử o Kiểm tra tổ chức tế vi Tiêu chuẩn: ISO 9692-3:2000(E) Đƣờng Quá Kim oại ổ sung hàn trình K hiệu hàn Chế độ hàn Đƣờng Loại Dòng Lƣu Tốc độ kính ịng hàn (A) ƣợng h hàn (mm) điện ảo vệ cm/phút t/phút MIG HVTH: Vũ Văn Đạt ER-5356  1,2 V DC 145÷165 15 ÷ 20 37 ÷ 47 GVHD: PGS.TS Nguyễn Thúc Hà ... hƣởng chế độ hàn (Vh, Ih đến t nh tổ chức liên kết hàn hợp kim nhôm magiê 5083 phƣơng pháp hàn MIG - Xác định thông số chế độ hàn hợp lý xây dựng quy trình hàn giáp mối hợp kim nhơm magiê 5083. .. pháp hàn MIG Phƣơng pháp nghi n cứu Nghiên cứu lý thuyết: nghiên cứu công nghệ hàn MIG nhôm hợp kim nhôm thông số công nghệ hàn; thiết bị hàn MIG; vật liệu hàn nhôm hợp kim nhôm; tiêu chuẩn hàn nhôm. .. liệu hợp kim nhôm 5083 thực công nghệ hàn hàn MIG nhằm ứng dụng vào sản xu t cách có hiệu Nội dung nghi n cứu - Tổng quan công nghệ hàn nhôm hợp kim nhôm - Nghiên cứu thực nghiệm - Nghiên cứu ảnh