Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ hàn tới biến dạng của liên kết hàn giáp mối thép các bon thấp

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CƠNG NGHIỆP BÙI THANH BÌNH NGHIÊN CỨU ẢNH HƢỞNG CỦA CHẾ ĐỘ HÀN TỚI BIẾN DẠNG CỦA LIÊN KẾT HÀN GIÁP MỐI THÉP CÁC BON THẤP Chuyên ngành: Kỹ thuật khí Mã số: LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT PHÒNG QLĐT SAU ĐẠI HỌC NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC KHOA CƠ KHÍ TRƢỞNG KHOA THÁI NGUYÊN – 2014 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên i http://www.lrc-tnu.edu.vn/ LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan kết trình bày luận văn thân thực chƣa đƣợc sử dụng cho khóa luận tốt nghiệp khác Theo hiểu biết cá nhân, chƣa có tài liệu khoa học tƣơng tự đƣợc công bố, trừ thông tin tham khảo đƣợc trích dẫn Học viên Bùi Thanh Bình Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên ii http://www.lrc-tnu.edu.vn/ LỜI CẢM ƠN Học viên bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến giáo viên hƣớng dẫn khoa học tôi, thầy giáo PGS TS Phan Quang Thế, ngƣời tận tình bảo, động viên giúp đỡ nhiều suốt thời gian làm luận văn tốt nghiệp Tôi xin chân thành cảm ơn thầy giáo PSG TS Nguyễn Văn Dự giúp đỡ tơi nhiều q trình làm luận văn Học viên bày tỏ lòng biết ơn Ban Giám hiệu Khoa Sau đại học Trƣờng Đại học Kỹ thuật Công nghiệp tạo điều kiện thuận lợi để hoàn thành luận văn Do lực thân cịn có hạn chế nên luận văn khơng tránh khỏi sai sót, tác giả mong nhận đƣợc đóng góp ý kiến Thầy, Cô giáo, nhà khoa học bạn đồng nghiệp Xin trân trọng cảm ơn! Học viên Bùi Thanh Bình Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên iii http://www.lrc-tnu.edu.vn/ MỤC LỤC Trang phụ bìa…………………………………………………………… i Lời cam đoan…………………………………………………………… .ii Mục lục… ………………………………………………………………….iii Danh mục chữ viết tắt dùng luận văn…………………………… vii Danh mục bảng dùng luận văn……………… ………………… vii Danh mục hình vẽ dùng luận văn… …… ……………………….iv CHƢƠNG 1: MỞ ĐẦU…………………………………………………… 1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ………………… ……………………………………… 1.2 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU…….……………………………………… 1.3 PHƢƠNG PHÁP THỰC HIỆN………………………………………….4 1.5 CÁC KẾT QUẢ ĐẠT ĐƢỢC……………….………………………… 1.6 CẤU TRÚC LUẬN VĂN……………………………………………… 1.7 KẾT LUẬN CHƢƠNG 1……………………………………………… CHƢƠNG 2: TÍNH TỐN MỐI HÀN GIÁP MỐI 2.1 GIỚI THIỆU…………………………………………………………… 2.2 CÁC KIỂU HÀN GIÁP MỐI…………………………………………….8 2.3 ỨNG SUẤT VÀ BIẾN DẠNG HÀN 2.4 TÍNH TỐN ỨNG SUẤT VÀ BIẾN DẠNG DO CO DỌC GÂY RA KHI HÀN GIÁP MỐI……………………………………………………… 2.4.1 Xác định vùng ứng suất tác động nội lực tác động….………………9 2.4.2 Tính ứng suất biến dạng co dọctrong trƣờng hợp hàn hai có chiều rộng nhau……………………………………………………… 17 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên iv http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 2.5 ỨNG SUẤT VÀ BIẾN DẠNG DO CO NGANG GÂY RA KHI HÀN GIÁP MỐI 18 2.5.1 Tính ứng suât biến dạng co ngang gây hàn giáp mối tự do……………………………………………………… ……………18 2.5.2 Biến dạng góc co ngang liên kết hàn giáp mối 27 2.6 TÍNH TỐN ỨNG SUẤT VÀ BIẾN DẠNG TRONG MỘT VÀI TRƢỜNG HỢP VỚI CÁC QUY TRÌNH HÀN KHÁC NHAU……………28 2.7 KẾT LUẬN CHƢƠNG 2……………………………………………….32 CHƢƠNG 3: THỰC NGHIỆM, PHÂN TÍCH KẾT QUẢ …………… 33 3.1 GIỚI THIỆU ………………………………………………………… 33 3.2 TRANG THIẾT BỊ TIẾN HÀNH DÙNG TRONG THÍ NGHIỆM……33 3.3 CÁCH TIẾN HÀNH THÍ NGHIỆM……………………………………35 3.3.1 Xác định độ biến dạng co dọc, độ võng liên kết hàn giáp mối 36 3.3.2 Xác định độ biến dạng co ngang biến dạng góc liên kết hàn giáp mối…………………………………………………………… .37 3.4 PHÂN TÍCH KẾT QUẢ … ………………………………………… 39 3.4.1 GIỚI THIỆU………………………………………………………… 40 3.4.2 KHI THAY ĐỔI CƢỜNG ĐỘ DÒNG ĐIỆN I, GIỮ NGUYÊN U,V………………………………………………………………………… 40 3.4.2.1 Kết quả…………………………………………………… ………40 3.4.2.2 Thảo luận kết quả………………………………………………… 45 3.4.3 KHI GIỮ NGUYÊN CƢỜNG ĐỘ DÒNG ĐIỆN I, THAY ĐỔI U,V, THỰC HIỆN VỚI QUY TRÌNH HÀN SMAW……………… ………… 46 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên v http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 3.4.3.1 Kết quả…………………………………………… ….……………46 3.4.3.2 Thảo luận kết quả………………………………………………… 48 3.5 KẾT LUẬN CHƢƠNG 3….………………………………………….49 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ……………………………………………….55 TÀI LIỆU THAM KHẢO………………………………………………… 57 PHỤ LỤC………………………………………………………………… 59 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên vi http://www.lrc-tnu.edu.vn/ DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT DÙNG TRONG LUẬN VĂN Ghi Chữ viết tắt Diễn giải WSP Các quy trình hàn 111/MMA/SMAW Hàn hồ quang tay 135/MAG/GMAW Hàn khí bảo vệ điện cực nóng chảy 141/TIG/GTAW Hàn khí bảo vệ điện cực khơng nóng chảy Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên vii http://www.lrc-tnu.edu.vn/ DANH MỤC CÁC BẢNG DÙNG TRONG LUẬN VĂN TT Bảng Tên gọi Trang Bảng 3.1 Thiết bị SMAW máy WP300 33 Bảng 4.1 Bảng 4.2 Bảng 4.3 Bảng 4.4 Thông số chế độ hàn, giữ nguyên thơng số cho I tăng dần với quy trình hàn SMAW Thông số chế độ hàn, giữ nguyên thông số cho I tăng dần với quy trình hàn GMAW Bảng thông số chế độ hàn, giữ nguyên thông số tăng I với quy trình hàn GTAW Biến dạng co dọc độ võng mối hàn giáp mối với quy trình hàn GTAW 40 40 41 42 Biến dạng co dọc độ võng mối Bảng 4.5 hàn giáp mối với quy trình hàn SMAW 43 giữ nguyên I v, tăng U Biến dạng co dọc độ võng mối Bảng 4.6 hàn giáp mối với quy trình hàn SMAW 44 giữ nguyên U I, giảm v Bảng 4.7 Giá trị chuyển vị góc mối hàn giáp mối 45 SMAW Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên viii http://www.lrc-tnu.edu.vn/ DANH MỤC HÌNH VẼ TRONG LUẬN VĂN Hình Tên hình vẽ Trang Hình 2.1 Vùng phân bố ứng suất nội lực lên mối hàn Hình 2.2 Trạng thái hàn đắp lên mép 10 Hình 2.3 Hàn đắp lên mép chiều dày δ 10 Hình 2.4 Trạng thái ứng suất biến dạng hàn đắp lên mép 11 Hình 2.5 Ứng suất hàn đắp lên mép 12 Hình 2.6 Liên kết hàn giáp mối trạng thái tự 13 Hình 2.7 Tổng chiều dày truyền nhiệt số loại liên kết 14 Hình 2.8 Đồ thị xác định hệ số k2 15 Hình 2.9 Chiều rộng tính tốn h 16 Hình 2.10 Hàn giáp mối hai rộng nhƣ 17 Hình 2.11 Ứng suất ngang tiết diện ngang 19 Hình 2.12 Hình 2.13 Hình 2.14 Hình 3.1 Biến dạng co ngang hàn giáp mối Xác định tiết diện ngang mối hàn vị trí bắt đầu có lực tác động co ngang Phân bố nhiệt độ tiết diện ngang x1 Máy hàn WP300 20 21 22 32 Hình 3.2 Vị trí lấy dấu vị trí đặt thiết bị đo 34 Hình 3.3 Bàn gá dụng cụ đo độ co dọc liên kết hàn 35 Hình 3.4 Bàn gá dụng cụ đo để đo độ võng dầm 36 Hình 3.5 Đo chuyển vị góc điểm mối hàn 37 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên ix http://www.lrc-tnu.edu.vn/ Hình 3.6 Chuẩn bị phơi 37 Hình 3.7 Hàn đính phơi hàn 38 Hình 3.8 Lấy dấu phơi hàn 38 Hình 3.9 Đo vị trí trƣớc hàn 39 Hình 3.10 Đo vị trí sau hàn 39 Hình 4.1 Đồ thị biến dạng co dọc thay đổi thơng số hàn, quy trình hàn SMAW 44 Đồ thị độ võng (độ cong), đo vị trí võng lớn Hình 4.2 ( vị trí 5) thay đổi thơng số quy trình hàn 44 SMAW Hình 4.3 Hình 4.4 Đồ thị so sánh thị độ võng (độ cong), đo vị trí võng lớn Đo chuyển vị góc điểm mối hàn 45 45 Đồ thị so sánh biến dạng góc co ngang quy trình hàn: SMAW, GMAW,GTAW thay đổi Hình 4.5 cƣờng độ dịng điện I ( vị trí 5) quy trình hàn: 46 SMAW, GMAW, GTAW Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên x http://www.lrc-tnu.edu.vn/ N01 0.6 0.075 0.075 0.082 0.075 0.075 0.075 0.069 N02 0.5 0.08 0.08 0.085 0.08 0.08 0.08 0.075 N03 0.4 0.095 0.095 0.098 0.095 0.095 0.095 0.090 N04 0.3 0.118 0.118 0.123 0.118 0.118 0.118 0.112 N05 0.2 0.330 0.330 0.342 0.330 0.330 0.330 0.280 Bien dang co doc thay doi cac thong so han 0.4 mm Tang I Tang U Giam v 0.35 0.3 0.25 0.2 0.15 0.1 0.05 10 N Hình 4.4 Đồ thị biến dạng co dọc thay đổi thơng số hàn, quy trình hàn SMAW Do vong (do cong) thay doi cac thong so han 0.4 Tang I Tang U Giam v mm 0.35 0.3 0.25 0.2 0.15 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 0.1 55 http://www.lrc-tnu.edu.vn/ N0 0.05 10 Hình 4.5 Đồ thị độ võng (độ cong), đo vị trí võng lớn ( vị trí 5) thay đổi thơng số quy trình hàn SMAW 3.4.2.2 Thảo luận kết - Khi giữ nguyên cƣờng độ dòng điện I =160A,tốc độ hàn v =0.5cm/s, thay đồi hiệu điện U từ 25V đến 34V biến dạng co dọc mối hàn tăng từ 0.08mm đến 0.110mm Độ võng lớn (đo vị trí 5) tăng từ 0.09mm đến 0.131mm - Khi giữ nguyên cƣờng độ dòng điện I =160A, hiệu điện U=25V tốc độ hàn thay đổi từ 0.6 cm/s đến 0.2cm/s biến dạng co dọc mối hàn tăng từ 0.075mm đến 0.330mm Độ võng lớn (đo vị trí 5) tăng từ 0.082mm đến 0.330 mm - Tất thông số U, I, v ảnh hƣởng đến kết cuối lƣợng đƣờng q, lƣợng đƣờng q định đến ứng suất biến dạng thông qua ứng xử vật liệu tƣơng ứng - Khi tăng lƣợng đƣờng q (tăng U, I, giảm v…) nhiệt tăng, ứng suất biến dạng tăng lên, nhiên khơng tuyến tính khơng tƣơng đƣơng Khi tăng I biến dạng tăng nhanh tăng U, giảm v biến dạng tăng lên rõ nét, khơng ảnh hƣởng tới hình dạng mối hàn mà cịn ảnh hƣởng tới tồn liên kết biến dạng ứng suất Nhƣng điều khơng có nghĩa tăng vận tốc hàn v biến dạng giảm, tăng v lớn thời gian hàn nhanh, nhiệt phân bố mối hàn không dẫn đến ứng suất biến dạng, chất lƣợng mối hàn không đạt yêu cầu Đây kết luận đƣợc rút từ thực nghiệm, từ kết lý thuyết ta chƣa kết luận đƣợc mức độ ảnh hƣởng thông số I,U,v đến ứng suất biến dạng mối hàn nhƣ Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 56 http://www.lrc-tnu.edu.vn/ Nhƣ chế độ hàn cho biến dạng nhỏ là: Với quy trình hàn SMAW: I = 160A, V = 25V, v=0.5cm/s Với quy trình hàn GMAW: I = 160A, V = 25V, v=0.8cm/s Với quy trình hàn GTAW: I = 70A, V = 25V, v=0.4 cm/s - Chất lƣợng mặt cắt mối hàn trƣờng hợp nhƣ sau: Mẫu 01: Hàn với quy trình hàn SMAW: I = 160A, V = 25V, v=0.5cm/s Biên giới kim loại vật liệu mối hàn vật liệu hàn, độ kín độ bền tốt,biến dạng mối hàn khơng đáng kể Hình 4.6 Mặt cắt mối hàn mẫu 01 Mẫu 02 Hàn với quy trình hàn SMAW: I = 190A, V = 25V, v=0.5cm/s Tăng I =190A, biên giới hạt vật liệu mối hàn vật liệu hàn không tốt nhƣ mẫu 01, biến dạng mối hàn tăng lên nhƣng không đáng kể Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 57 http://www.lrc-tnu.edu.vn/ Hình 4.7 Mặt cắt mối hàn mẫu 02 Mẫu 03: Hàn với quy trình hàn SMAW: I = 160A, V = 28V, v=0.5cm/s Tăng U =28A, biên giới hạt, độ kín, độ bền biến dạng mối hàn đảm bảo tốt so với mẫu 03 Hình 4.8 Mặt cắt mối hàn mẫu 03 Mẫu 04: Hàn với quy trình hàn SMAW: I = 160A, V = 25V, v=0.3cm/s Giảm v =0,3 cm/s chất lƣợng mối hàn giảm rõ rệt, biến dạng mối hàn tăng mạnh Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 58 http://www.lrc-tnu.edu.vn/ Hình 4.9 Mặt cắt mối hàn mẫu 04 Mẫu 05: Hàn với quy trình hàn GMAW: I = 160A, V = 25V, v=0.8 cm/s Biên giới kim loại vật liệu mối hàn vật liệu hàn tốt, đảm bảo độ kín độ bền tốt, biến dạng mối hàn không đáng kể Hình 4.10 Mặt cắt mối hàn mẫu 05 Mẫu 06: Hàn với quy trình hàn GMAW: I = 190A, V = 25V, v=0.8 cm/s Tăng I = 190A, biên giới hạt vật liệu mối hàn vật liệu hàn đảm bảo tốt, biến dạng mối hàn có tăng lên so với mẫu 05 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 59 http://www.lrc-tnu.edu.vn/ Hình 4.11 Mặt cắt mối hàn mẫu 06 Mẫu 07: Hàn với quy trình hàn GMAW: I = 160A, V = 28V, v=0.8 cm/s Tăng U=28V, chất lƣợng mối hàn tƣơng đƣơng mẫu 02 nhiên biến dạng mối hàn giảm so với mẫu 06 Hình 4.12 Mặt cắt mối hàn mẫu 07 Mẫu 08: Hàn với quy trình hàn GMAW: I = 160A, V = 25V, v=0.4 cm/s Giảm v = 0.4cm/s, chất lƣợng mối hàn giảm rõ rệt, biên giới hạt thấy xuất khuyết tật Hình 4.13 Mặt cắt mối hàn mẫu 08 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 60 http://www.lrc-tnu.edu.vn/ Nhận xét: Ta thấy mặt cắt mối hàn mẫu 05 tốt nhất, Biên giới kim loại vật liệu mối hàn vật liệu hàn tốt, đảm bảo độ kín độ bền tốt, biến dạng mối hàn không đáng kể Khi tăng I, tăng U, giảm v khơng biến dạng mối hàn tăng lên mà chất lƣợng mặt cắt mối hàn giảm , đặc biệt giảm tốc độ v mối hàn cịn xuất khuyết tật 3.4.3 NHẬN XÉT - Hàn giáp mối với thép CT3, có chiều dày từ 5mm đến 20mm chế độ hàn nên là: Với quy trình hàn SMAW: I = 160A, V = 25V, v=0.5cm/s Với quy trình hàn GMAW: I = 160A, V = 25V, v=0.8cm/s Với quy trình hàn GTAW: I = 70A, V = 25V, v=0.4 cm/s Ta thấy cƣờng độ dòng điện hiệu điện nhỏ biến dạng nhỏ, nhiên cƣờng độ, hiệu điện nhỏ dẫn đến suất thấp dù chất lƣợng cao - Để nâng cao suất lao động, mà biến dạng mối hàn mức độ chấp nhận đƣợc quy trình hàn ta tăng giá trị cƣờng độ dịng điện nhƣ sau: Đối với quy trình hàn SMAW tăng cƣờng độ dòng điện từ I = 160A lên I = 190A biến dạng co dọc tăng lên không đáng kể từ 0.08mm đến 0.095mm, độ võng tăng từ 0.09mm đến 0.106mm Quan sát ảnh mặt cắt mối hàn mẫu số số ta thấy chất lƣợng mặt cắt mối hàn đảm bảo tốt Do mức độ biến dạng chấp nhận đƣợc tăng cƣờng độ dòng điện I đến 190A, để tăng suất lao động Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 61 http://www.lrc-tnu.edu.vn/ Tƣơng tự với quy trình hàn khác ta thấy với quy trình hàn GMAW tăng I = 190A, mà biến dạng tăng không đáng kể, chất lƣợng mối hàn đảm bảo Với quy trình hàn GTAW tăng I đến 90A Trong thực tế sản xuất, phải cân đối suất chất lƣợng, cƣờng độ dòng điện nhỏ, biến dạng thấp, chi phí cho gá kẹp, xử lý sau biến dạng ít, chất lƣợng mối hàn cao song đồng nghĩa với suất đắp thấp suất hàn thấp Do ln phải tính tốn cụ thể biết đƣợc biến dạng cho phép tối đa sản phẩm sau tính ngƣợc lại đƣợc cƣờng độ tối đa cho phép chế độ hàn Việc kết hợp xử lý biến dạng (bằng phƣơng pháp chống biến dạng: Tạo biến dạng ngƣợc, gá kẹp, tối ƣu hóa nhiệt độ đƣờng hàn ) tối đa hóa cƣờng độ dịng điện (trong giới hạn cho phép) đƣa kết tốt cho việc tăng suất hàn 3.5 KẾT LUẬN CHƢƠNG Nội dung chƣơng nêu đƣợc máy móc để tiến hành thí nghiệm đo biến dạng, bƣớc gá đặt cách đo biến dạng mẫu hàn Với mục đích đánh giá ảnh hƣởng thơng số quy trình hàn tới ứng suất biến dạng mối hàn giáp mối hàn mỏng Tiến hành thay đổi lần lƣợt thông số là: Cƣờng độ dòng điện hàn I, điện áp hàn U, tốc độ hàn v Kết đo biến dạng thí nghiệm thay đổi lần lƣợt thông số đƣợc ghi dƣới dạng bảng Sau vào bảng kết ta xây dựng đồ thị, từ rút nhận xét đánh giá mức độ ảnh hƣởng thông số: I, U, v tới biến dạng mối hàn giáp mối Các kết thực nghiệm thu đƣợc phù hợp với tính tốn lý thuyết Do khẳng định phƣơng pháp kết tính tốn lý thuyết hồn tồn xác, cách tiến hành xử lý số liệu thực nghiệm đảm bảo tin cậy Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 62 http://www.lrc-tnu.edu.vn/ Bên cạnh từ kết thực nghiệm, rút đƣợc mức độ ảnh hƣởng thông số U, I, V tới biến dạng mối hàn Điều tính toán lý thuyết chƣa đƣợc Tuy nhiên chƣa có thiết bị đo ứng suất nên ảnh Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 63 http://www.lrc-tnu.edu.vn/ hƣởng tới ứng suất mối hàn tính tốn theo cơng thức lý thuyết Từ kết tính tốn lý thuyết thực nghiệm ta thấy hàn mỏng với vật liệu thép CT3 để kết cấu mối hàn thu đƣợc có ứng suất biến dạng nhỏ ta nên sử dụng quy trình hàn GTAW – hàn điện cực khơng nóng chảy mơi trƣờng khí bảo vệ trơ Các chế độ hàn cho biến dạng nhỏ là: Với quy trình hàn SMAW: I = 160A, V = 25V, v=0.5cm/s Với quy trình hàn GMAW: I = 160A, V = 25V, v=0.8cm/s Với quy trình hàn GTAW: I = 70A, V = 25V, v=0.4 cm/s Quy trình hàn SMAW- hàn hồ quang tay ứng suất biến dạng lớn so với GMAW, GTAW nhƣng thực lại dễ dàng đơn giản hơn, hàn nên vào tính chất, yêu cầu mối hàn để lựa chọn quy trình hàn phù hợp vừa đảm bảo yêu cầu kĩ thuật vừa đảm bảo tính kinh tế Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 64 http://www.lrc-tnu.edu.vn/ KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ KẾT LUẬN Trong trình nghiên cứu, khảo sát tiến hành thực nghiệm, luận văn tập trung giải đƣợc số vấn đề sau: - Phần lý thuyết luận văn nghiên cứu lý thuyết ứng suất biến dạng hàn, áp dụng cụ thể tính tốn lý thuyết ứng suất, biến dạng cho liên kết hàn giáp mối dự kiến làm phần thực nghiệm Dựa lí thuyết cơ, sức bền vật liệu, nhiệt… mơ hình cụ thể để thiết lập cơng thức tính tốn ứng suất biến dạng hàn Đƣa ví dụ cụ thể cho trình hàn khác áp dụng phƣơng pháp tính tốn phù hợp tƣơng ứng Rút nhận xét lý thuyết ảnh hƣởng thông số công nghệ hàn quy trình hàn đến ứng suất biến dạng liên kết hàn giáp mối - Phần thực nghiệm, tiến hành tìm hiểu nguyên lý, vận hành máy hàn WP3000 để thực quy trình hàn.Tiến hành gia công chế tạo mẫu dùng thực nghiệm Đƣa đƣợc phƣơng pháp, trình tự thực nghiệm, xử lý số liệu thực nghiệm để đo biến dạng co dọc, co ngang, biểu thực tế biến dạng chiều dài, độ võng, biến dạng góc liên kết hàn giáp mối cho quy trình hàn với thơng số chế độ hàn khác tƣơng ứng, rút kết luận cho thông số biến đổi độc lập, đồng thời Cụ thể nhƣ sau: - Khi tăng lƣợng đƣờng q (tăng U, I, giảm v…) nhiệt tăng, ứng suất biến dạng tăng lên, nhiên khơng tuyến tính khơng tƣơng đƣơng Khi tăng I biến dạng tăng nhanh tăng U, giảm v biến dạng tăng lên rõ nét, khơng ảnh hƣởng tới hình dạng mối hàn mà cịn ảnh hƣởng tới tồn liên kết biến dạng ứng suất Nhƣng điều khơng có nghĩa tăng vận tốc hàn v biến dạng giảm, tăng v lớn thời gian hàn nhanh, nhiệt phân bố mối hàn không dẫn đến ứng suất biến dạng, chất lƣợng mối hàn khơng đạt u cầu Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 65 http://www.lrc-tnu.edu.vn/ Bên cạnh đó, tiến hành kiểm tra bề mặt mẫu hàn thu đƣợc sau thí nghiệm, từ đƣa đƣợc khuyến nghị khả áp dụng quy trình hàn Các thơng số hàn ứng với quy trình hàn ứng suất biến dạng nhỏ nhất, khuyến nghị để nâng cao suất hàn đồng thời đảm bảo chất lƣợng mối hàn Hàn giáp mối với thép CT3, có chiều dày từ 5mm đến 20mm chế độ hàn nên là: Với quy trình hàn SMAW: I = 160A, V = 25V, v=0.5cm/s Với quy trình hàn GMAW: I = 160A, V = 25V, v=0.8cm/s Với quy trình hàn GTAW: I = 70A, V = 25V, v=0.4 cm/s Đối với quy trình hàn SMAW tăng cƣờng độ dòng điện từ I = 160A lên I = 190A biến dạng co dọc tăng lên không đáng kể từ 0.08mm đến 0.095mm, độ võng tăng từ 0.09mm đến 0.106mm Biến dạng góc tăng từ β = 10 đến β = 1,0890 Quan sát ảnh mặt cắt mối hàn ta thấy chất lƣợng mặt cắt mối hàn đảm bảo tốt Biên giới kim loại vật liệu mối lớp vật liệu hàn nối tốt, không ngậm khuyết tật, đảm bảo kín độ bền tốt Điều chứng tỏ chế độ hàn nối thử nghiệm chọn thích hợp Do mức độ biến dạng chấp nhận đƣợc tăng cƣờng độ dòng điện I đến 190A, để tăng suất lao động Tƣơng tự với quy trình hàn khác ta thấy với quy trình hàn GMAW tăng I = 190A, mà biến dạng tăng không đáng kể, chất lƣợng mối hàn đảm bảo Với quy trình hàn GTAW tăng I đến 90A KIẾN NGHỊ Do thời gian lực thân hạn chế, mặt khác vấn đề nghiên cứu ứng suất biến dạng hàn phức tạp, với sở vật chất trang thiết bị đo đƣợc ứng suất, vấn đề ứng suất dƣ sau hàn cịn nghiên cứu tính tốn lý thuyết, chƣa có kiểm chứng thực tế Bên cạnh kết thực nghiệm cịn có số sai khác Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 66 http://www.lrc-tnu.edu.vn/ so với lý thuyết, nguyên nhân chƣa loại đƣợc yếu tố nhiễu mơi trƣờng đến q trình thực nghiệm, số liệu thực nghiệm phụ thuộc nhiều vào ngƣời đo Mặt khác nghiên cứu hết tất thông số phụ ảnh hƣởng đến ứng suất biến dạng nhƣ số lƣợng nghiên cứu lớn dẫn đến kinh phí làm thực nghiệm cao Về phƣơng diện xin đƣa hƣớng khắc phục sử dụng phần mềm mô trình hàn nhƣ ABAQUS, ANSYS, SYSWELD…, để tính tốn tự động tƣơng đối xác thơng số ứng suất biến dạng theo lý thuyết trƣớc thực nghiệm kiểm chứng thực tế Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 67 http://www.lrc-tnu.edu.vn/ TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt [1] GS TS Trần Văn Địch, PGS TS Ngơ Trí Phúc Sổ tay thép giới NXB Khoa học kỹ thuật [2] PGS.TS Hồng Tùng, PGS.TS Nguyễn Thúc Hà, TS Ngơ Lê Thơng, KS Chu Văn Khang, Sổ tay hàn – Công nghệ, thiết bị định mức lượng, vật liệu hàn NXB Khoa học kỹ thuật [3] GS TS Nguyễn Đăng Bình, Vũ Đình Trung – Kỹ thuật hàn cắt kim loại NXB Khoa học kỹ thuật [4] GS TS Trần Văn Địch – Sản xuất linh hoạt FMS tích hợp CIM Nhà xuất khoa học kỹ thuật – Hà nội 2007 [5] Bộ Xây dựng – Giáo trình Cơng nghệ kỹ thuật hàn Nhà xuất xây dựng - 2005 [6] Trần Văn Niên, Trần San (2007) – Thực hành hàn Nhà xuất Đá Nẵng [7] Nguyễn Bá An (2003) - Sổ tay thợ hàn Nhà xuất Xây dựng [8] GS TS Hoàng Tùng tập thể giảng viên Bộ mơn Hàn cơng nghệ kim loại Khoa Cơ khí – Sổ tay công nghệ Hàn.Trƣờng ĐHBK Hà Nội - 1997 [9] TS Nguyễn Tiến Đào – Công nghệ chế tạo phôi Nhà xuất khoa học kỹ thuật [10] Ngô Lê Thông (2007) – Công nghệ hàn điện nóng chảy tập + Nhà xuất khoa học kỹ thuật Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 68 http://www.lrc-tnu.edu.vn/ [11] Nguyễn Văn Thông (1998) – Vật liệu Công nghệ hàn Nhà xuất khoa học kỹ thuật [12] Dipl Ing Nguyễn Duy Ninh/2004 - Cơ Sở lý thuyết tính tốn kết cấu Trung tâm chuyển giao cơng nghệ Viêt - Đức HWC [13] Nguyễn Tiến Dƣơng - Ứng suất biến dạng hàn NXB Đại học Bách Khoa Hà Nội - 2009 Tiếng Anh [1]John E Bringas, Editor Handbook of Comparatives World Steel Standards Third Edition ASTM DS67B ASTM [2] Wang Rui, Rashed, Serizawa Hiashi, JnaXun Zhang - “ Study on Weding Inherent Deformations in Welded Structural Material Transaction of JWRI, vol.37 (2008), No.1 [3] M HIROHATA Y ITOH1 - NUMERICAL SIMULATION OF WELDING DEFORMATION AND RESIDUAL STRESS BY FEM WITH SHELL ELEMENTS Graduate School of Engineering, Nagoya University, Japan [4] Asifa Khurram, Li Hong, Li Li and Khurram Shehzad - Prediction of Welding Deformation and Residual Stresses in Fillet Welds Using Indirect Couple Field FE Method Research Journal of Applied Sciences, Engineering and Technology 5(10): 29342940, 2013 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 69 http://www.lrc-tnu.edu.vn/ ... giá ảnh hƣởng qui trình hàn (WPS) mức độ biến dạng, ứng suất dƣ liên kết hàn giáp mối - Lựa chọn quy trình hàn chế độ hàn hợp lý để biến dạng mối hàn - Phân tích sở lý thuyết ảnh hƣởng chế độ hàn. .. chế biến dạng mối hàn giáp mối có độ dày ghép Đến có nhiều cơng trình nghiên cứu biến dạng hàn giáp mối Ứng suất biến dạng hàn đƣợc nhiều nhà khoa học nƣớc quan tâm Với hƣớng chủ yếu nghiên cứu. .. Trong cơng nghệ hàn hàn giáp mối kiểu hàn phổ biến Mối hàn giáp mối mối hàn thực hai phôi hàn nằm mặt phẳng, hai phôi hàn nằm đối đầu với nhau, mối hàn hình thành liên kết chúng lại thành chi tiết