Nghiên cứu ảnh hưởng của một số yếu tố thuộc chế độ hàn đến chất lượng mối hàn nồi hơi sử dụng trong sấy gỗ​

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP DƯƠNG VIẾT CHÍNH NGHIÊN C ỨU ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ YẾU TỐ THUỘC CHẾ ĐỘ HÀN ĐẾN CHẤT LƯỢNG MỐI HÀN N ỒI HƠI SỬ DỤNG TRONG SẤY GỖ LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT Hà Nội, 2012 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP DƯƠNG VIẾT CHÍNH NGHIÊN C ỨU ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ YẾU TỐ THUỘC CHẾ ĐỘ HÀN ĐẾN CHẤT LƯỢNG MỐI HÀN N ỒI HƠI SỬ DỤNG TRONG SẤY GỖ Chuyên ngành: Kỹ thuật máy thi ết bị giới hóa nơng lâm nghiệp Mã số: 60 52 14 LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS LÊ VĂN THÁI Hà N ội, 2012 i LỜI CẢM ƠN Trong trình thực luận văn luô n nhận quan tâm giúp đỡ tạo điều kiện tổ chức, cá nhân ; xin gửi lời cám ơn chân thành tới: - TS Lê Văn Thái - Chủ nhiệm mơn Kỹ thuật khí - Trường đại học lâm nghiệp người hướng dẫn trực tiếp, dành nhi ều thời gian, bảo tận tình cung cấp tài liệu khoa học - Tập thể cán bộ, thầy cô giáo khoa sau đại học, khoa điện cơng trình trường Đại học lâm nghiệp góp ý t ạo điều kiện thuận lợi cho th ực đề tài - Ban lãnh đạo, nhân viên Trung tâm đánh giá kỹ nghề hàn Quốc gia tạo điều kiện sở vật chất, cử người có chức kết hợp giúp tơi thực thí nghiệm - Viện hàn, tổng công ty lắp máy Việt Nam cung cấp tài liệu Công ty TNHH n ồi công nghiệp cung cấp tài liệu tạo điều kiện cho thăm quan, vấn Tôi xin g ửi lời cám ơn tới Ban lãnh đạo nhà trường, cán khoa hàn, bạn đồng nghiệp trường Cao đẳng LILAMA tạo điều kiện giúp đỡ tơi q trình thực đề tài Tơi xin cam đoan luận văn tốt nghiệp tự làm, số liệu thu thập, kết tính tốn trung thực trích dẫn rõ ràng Tác giả Dương Viết Chính ii MỤC LỤC Trang Lời cảm ơn i Mục lục ii Danh mục t viết tắt vi Danh mục bảng vii Danh mục hình viii Đặt vấn đề Chương 1- TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ CẦN NGHIÊN C ỨU 1.1- Nồi dây chuyền sấy gỗ 1.2- Các phương pháp gia công n ồi hơi, hàn nồi 1.2.1- Các phương pháp gia công nồi 1.2.2- Hàn n ồi 1.2.2.1- Hàn thân ba lông 1.2.2.2- Hàn lỗ chui ống nước với nồi 1.3 - Tình hình nghiên cứu chế độ hàn gia công n ồi 12 1.4 - Kết luận chung 15 Chương - MỤC TIÊU, ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI, NỘI DUNG 16 VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1- Mục tiêu nghiên cứu đề tài 16 2.2- Đối tượng, phạm vi gi ới hạn nghiên cứu 16 2.3- Nội dung nghiên cứu 16 2.4- Phương pháp nghiên cứu 16 2.4.1- Các phương pháp nghiên cứu chung 16 2.4.2- Nội dung phương pháp nghiên cứu thực nghiệm 19 2.4.2.1- Thí nghiệm thăm dị 19 2.4.2.2- Thực nghiệm đơn yếu tố 21 2.4.2.3- Quy hoạch hóa thực nghiệm đa yếu tố 24 2.4.2.4- Phương pháp giải toán t ối ưu đa mục tiêu 31 2.4.2.5- Chất lượng mối hàn nồi phương pháp kiểm tra 34 Chương - CƠ SỞ LÝ THUYẾT 37 3.1 - Khái quát chung v ề nồi sấy gỗ 37 3.1.1- Cấu tạo, nguyên lý hoạt động nồi 37 iii 3.1.1.1 - Cấu tạo 37 3.1.1.2 - Nguyên lý ho ạt động 38 3.1.2- Đặc tính kỹ thuật nồi nghiên cứu 38 3.1.3 - Xác định số kích thước nồi 39 3.1.3.1 - Chọn vật liệu chế tạo ba lông ống nước xạ nhiệt 39 3.1.3.2 - Xác định kích thước thông s ố ba lông 39 3.1.3.3- Xác định kích thước ba lơng 43 3.1.3.4- Xác định kích thước ống xạ nhiệt van an tồn .43 3.2 - Tính tốn chế độ hàn 47 3.2.1- Lựa chọn loại mối hàn 47 3.2.2- Lựa chọn vật liệu hàn 47 3.2.3- Chế độ hàn 48 3.2.3.1- Kích thước gá lắp 48 3.2.3.2- Tính tiết diện kim loại đắp số lớp hàn 48 3.2.3.3- Tính tốn thơng s ố chế độ hàn 49 3.3 - Các y ếu tố ảnh hưởng đến chất lượng mối hàn n ồi .56 3.3.1 - Ảnh hưởng yếu tố công nghệ 56 3.3.1.1- Công ngh ệ hàn 56 3.3.1.2- Ảnh hưởng yếu tố công nghệ 56 3.3.2 - Ảnh hưởng vật liệu 58 3.3.2.1- Ảnh hưởng vật liệu phụ 58 3.3.2.2- Ảnh hưởng kim lại 58 3.3.3 - Ảnh hưởng chế độ hàn 60 3.3.3.1- Ảnh hưởng chung chế độ hàn đến tính mối hàn 60 3.3.3.2- Ảnh hưởng thông số chế độ hàn đến tính mối hàn 62 3.4- Kết luận chương 69 Chương - NGHIÊN C ỨU THỰC NGHIỆM 70 4.1 - Mục tiêu thực nghiệm 70 4.2 - Chuẩn bị thí nghiệm 70 4.2.1- Chuẩn bị mơ hình thí nghiệm 70 4.2.1.1- Mẫu hàn 70 4.2.1.2- Máy hàn 71 iv 4.2.2 - Thiết bị kiểm tra (đo) phương pháp kiểm tra (đo) 72 4.2.2.1 - Kiểm tra độ bền kéo mối hàn 72 4.2.2.2 - Kiểm tra góc uốn mối hàn 73 4.2.2.3 - Kiểm tra độ dai va đập mối hàn 73 4.3- Lựa chọn yếu tố ảnh hưởng khoảng giới hạn chúng 74 4.3.1- Lựa chọn yếu tố ảnh hưởng 74 4.3.2- Giới hạn yếu tố ảnh hưởng 75 4.3.2.1- Dòng điện hàn 75 4.3.2.2- Điện hàn 76 4.3.2.3- Tốc độ hàn 76 4.4 Kết thí nghiệm thăm dị 76 4.4.1 Trường hợp hàm m ục tiêu độ kéo 76 4.4.2 Trường hợp hàm m ục tiêu góc u ốn 78 4.4.3 Trường hợp hàm m ục tiêu độ dai va đập 79 4.5 - Kết nghiên cứu thực nghiệm đơn yếu tố 81 4.5.1 - Xác định quy luật m ức độ ảnh hưởng độc lập dịng điện hàn đến tính mối hàn 81 4.5.1.1- Quy luật mức độ ảnh hưởng độc lập dòng điện hàn đến độ bền kéo mối hàn 81 4.5.1.2- Quy luật mức độ ảnh hưởng độc lập dịng điện hàn đến góc uốn mối hàn 83 4.5.1.3- Quy luật mức độ ảnh hưởng độc lập dòng điện hàn đến độ dai va đập mối hàn 84 4.5.2 - Xác định quy luật m ức độ ảnh hưởng độc lập điện hàn đến tính mối hàn 86 4.5.2.1 - Xác định quy luật mức độ ảnh hưởng độc lập điện hàn đến độ bền kéo 86 4.5.2.2 - Xác định quy luật mức độ ảnh hưởng độc lập điện hàn đến góc uốn 87 4.5.2.3 - Xác định quy luật mức độ ảnh hưởng độc lập điện hàn đến độ dai va đập mối hàn 89 4.5.3 - Xác định quy luật m ức độ ảnh hưởng độc lập tốc độ hàn đến tính mối hàn 90 v 4.5.3.1 - Xác định quy luật mức độ ảnh hưởng độc lập tốc độ hàn đến độ bền kéo mối hàn 90 4.5.3.2 - Xác định quy luật mức độ ảnh hưởng độc lập tốc độ hàn đến góc uốn mối hàn 92 4.5.3.3 - Xác định quy luật mức độ ảnh hưởng độc lập tốc độ hàn đến độ dai va đập mối hàn 93 Kết luận phần thực nghiệm đơn yếu tố 95 4.6 - Kết nghiên cứu thực nghiệm đa yếu tố 95 4.6.1-Chọn vùng nghiên c ứu giá tr ị biến thiên yếu tố 95 4.6.2 - Xây d ựng ma trận kế hoạch hóa thực nghiệm 96 4.6.3 - Quy luật m ức độ ảnh hưởng đồng thời yếu tố đến độ bền kéo 97 4.6.3.1- Kết xử lý số liệu 97 4.6.3.2- Chuyển phương trình hồi quy dạng thực 99 4.6.4- Quy luật m ức độ ảnh hưởng đồng thời yếu tố đến góc uốn 100 4.6.4.1- Kết xử lý số liệu thí nghiệm 100 4.6.4.2- Chuyển phương trình hồi quy dạng thực 103 4.6.5- Quy luật m ức độ ảnh hưởng đồng thời yếu tố đến độ dai va đập 103 4.6.5.1- Kết xử lý số liệu thí nghiệm 103 4.6.5.2- Chuyển phương trình hồi quy dạng thực 106 4.7- Xác định chế độ hàn n ồi tối ưu 106 Kết luận ki ến nghị 110 - Kết luận 110 - Kiến nghị 111 Tài li ệu tham khảo 112 Phụ lục 114 Viết tắt 1G 2G ASME ASTM CN CO CQ DIN DT EMC EPC FCAW FSB JIS KH MAG MC NNPTNT PEC QA QC SAW TCVN TMC vii DANH MỤC CÁC BẢNG TT 1.1 Các 3.1 Thà 3.2 Số 3.3 Thà 3.4 Thơ 3.5 Kíc phá 3.6 Hàm 4.1 Tổn 4.2 Các 4.3 Tổn 4.4 Các 4.5 Tổn 4.6 Các 4.7 Dạn 4.8 Ma 137 a a 2,2 3,0 a 3,1 a 3,2 a 3,3  = 651.406 -1.818I -0.003I2-38.586U + 0.039UI + 0.579U2 + 55.204v + 0.249vI + 0.422vU-7.947v2 + hệ số 3- Quy luật mức độ ảnh hưởng đồng thời yếu tố đến độ dai va đập a-Kết thực nghiệm STT 10 11 12 13 14 138 STT 15 16 17 b-Kết xử lý số liệu thí nghiệm - Đánh giá đồng phương sai STT 10 11 12 13 14 15 16 17 139 Tiêu chuẩn Kohren Hệ số tự Hệ số tự Tiêu chuẩn tra bảng K (5%) - Mơ hình tốn học: Y3 = 65.202 + 4.167X1 - 0.770X1X1 + 3.733X2 + 0.958X2X1 + 1.397X2X2 b0,0 b1,0 b1,1 b2,0 b2,1 b2,2 b3,0 b3,1 b3,2 b3,3 Tiêu chuẩn T student cho hệ số là: T0,0 T1,0 T1,1 T2,0 T2,1 T2,2 T3,0 T3,1 T3,2 T3,3 Phương sai đo lường (lap) Số bậc tự Phương sai tương thích Số bậc tự Tiêu chuẩn Fisher 140 STT 10 11 12 13 14 15 16 17 Tâm mặt quy hoạch: X = ( -3.147 , Các hệ số tắc: -0.2333 -1.3204 1.8271 Véc tơ riêng: U ( A=UWUt) -0.5462 -0.7936 -0.2680 0.4567 -0.0140 -0.8895 -0.7022 0.6083 -0.3701 141 c-Chuyển phương trình hồi quy dạng thực Kết qur xử lý chuyển phương trình hồi quy dạng thực a 0,0 a 1,0 a 1,1 a 2,0 a 2,1 a 2,2 a 3,0 a 3,1 a 3,2 a 3,3 ak = 284.222 -0.085I -0.001I2 -14.144U + 0.015UI + 0.223U2 -18.257v + 0.040vI + 0.367vU-0.157v2 + hệ số 142 4- Giải hệ phương trình phần mềm Matlab %Use Matlab, Optimization Toolbox, Gauss-Newton method to solve system of nonlinear equation Here, for readability, we create files, one for function f, one to solve % m-file for input function Note that lambda2 = x(4); lambda3 =x(5) function f = trial(x) f = [-0.526 - 0.004*x(1) - 0.003*x(2) + 0.15*x(3)-1.818*x(4)- 0.006*x(1)*x(4)+0.039*x(2)*x(4) + 0.249*x(3)*x(4) - 0.085*x(5) 0.002*x(1)*x(5) + 0.015*x(2)*x(5) + 0.040*x(3)*x(5); -10.398 - 0.003*x(1) + 0.384*x(2) - 0.056*x(3)-38.586*x(4) + 0.039*x(1)*x(4) + 1.158*x(2)*x(4) + 0.422*x(3)*x(4)-14.144*x(5)+ 0.015*x(1)*x(5) + 0.446*x(2)*x(5) + 0.367*x(3)*x(5); 19.548 + 0.15*x(1) - 0.056*x(2) - 5.226*x(3) + 55.204*x(4) + 0.249*x(1)*x(4) + 0.422*x(2)*x(4)-15.894*x(3)*x(4) - 18.257*x(5) + 0.04*x(1)*x(5) + 0.367*x(2)*x(5) - 0.314*x(3)*x(5); 651.406 - 1.818*x(1) - 0.003*x(1)*x(1) - 38.586*x(2) + 0.039*x(2)*x(1) + 0.579*x(2)*x(2) + 55.204*x(3) + 0.249*x(3)*x(1) + 0.422*x(3)*x(2) - 7.947*x(3)*x(3)- 180; 284.222 - 0.085*x(1)- 0.001*x(1)*x(1) - 14.144*x(2) + 0.015*x(2)*x(1) + 0.223*x(2)*x(2) - 18.257*x(3) + 0.040*x(3)*x(1) + 0.367*x(3)*x(2) - 0.157*x(3)*x(3)- 80 ]; % m-flie to solve the problem, i.e., find x such that f(x) = Here we use the algorithm trust-region-dogleg See Matlab, Optimization Toolbox x0 = [120; 23; 4; 0; 0]; % Make a starting guess at the solution options=optimset('Algorithm','trust-region-dogleg','Display','iter'); % Option to display output [x,fval, flag, output] = fsolve(@trial,x0,options) % Call optimizer % Results Norm of First-order Trust-region 143 Iteration Optimization terminated: first-order optimality is less than options.TolFun x =% computed solution x1= 129.9686 x2= 24.005 x3=5.698 Lambda2 = x4=-0.5650 Lambda2 = x5=0.4040 fval = % function value at the computed solution 1.0e-013 * 0.0017 * -0.0255 * 0.0011* 0.8527 flag = output = iterations: funcCount: 60 algorithm: 'trust-region dogleg' firstorderopt: 5.1987e-013 message: [1x76 char] 144 Phụ biểu 07: Bản vẽ chi tiết nồi 145 Phụ biểu 08: Một số hình ảnh tiến hành khảo nghiệm hàn ki ểm tra tính mối hàn Hình 8.1- Bộ thước đo kiểm tra ngoại dạng mối hàn tiêu chu ẩn AWS Hình 8.2- Thước cặp đo để đo kích thước phơi hàn Hình 8.3-Tồn c ảnh phịng LAB c Trung tâm đánh giá kỹ nghề Hàn quốc gia trường Cao đẳng nghề LILAMA 1- Tp Ninh Bình 146 Hình 8.4 – Phay mẫu thử nghiệm Hình 8.5 – Mài m ẫu thử nghiệm 147 Hình 8.6 – Thực kiểm tra độ bền kéo 148 Hình 8.7– Thực kiểm tra góc uốn 149 Hình 8.8 – Thực kiểm tra độ dai va đập ... vật tư, chất có yêu cầu nghiêm ngặt an tồn lao động Vì vậy, việc nghiên cứu ảnh hưởng số yếu tố thuộc chế độ hàn đến chất lượng mối hàn nồi hơi, sử dụng sấy gỗ nhằm nâng cao chất lượng mối hàn, ... tiêu nghiên cứu đề tài Xác định quy luật, mức độ ảnh hưởng số yếu tố thuộc chế độ hàn đến chất lượng mối hàn nồi sử dụng sấy gỗ làm sở cho việc xác định trị số tối ưu chế độ hàn, nhằm nâng cao chất. .. thiết bị sấy gỗ nói riêng đảm bảo tính sử dụng quy định an tồn Với ý nghĩa đó, việc nghiên cứu đề tài: ? ?Nghiên cứu ảnh hưởng số yếu tố thuộc chế độ hàn đến chất lượng mối hàn n ồi sử dụng sấy gỗ”