(Luận văn thạc sĩ) mô phỏng biến dạng của ống trong qui trình hàn hồ quang

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ HỒ NGỌC SƠN MÔ PHỎNG BIẾN DẠNG CỦA ỐNG TRONG QUI TRÌNH HÀN HỒ QUANG NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ – 60520103 S K C0 Tp Hồ Chí Minh, tháng 10/2015 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ HỒ NGỌC SƠN MÔ PHỎNG BIẾN DẠNG CỦA ỐNG TRONG QUI TRÌNH HÀN HỒ QUANG NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ- 60520103 Hƣớng dẫn khoa học: TS PHẠM SƠN MINH TP Hồ Chí Minh, tháng 10 năm 2015 LÝ LỊCH KHOA HỌC I LÝ LỊCH SƠ LƢỢC: Họ & tên: HỒ NGỌC SƠN Giới tính: NAM Ngày, tháng, năm sinh: 04-01-1990 Nơi sinh: TP Vũng Tàu Quê quán: Hà Tĩnh Dân tộc: Kinh Chỗ riêng địa liên lạc: Phòng B12-05, Chung cƣ Mỹ Kim, Đƣờng Số 19, P.Hiệp Bình Chán, Q.TĐ, TP HCM E-mail: Hongocsonspkt@gmail.com SĐT: 0909671791 II Q TRÌNH ĐÀO TẠO: Trung học phổ thơng: Hệ đào tạo: qui Thời gian đào tạo từ 9/2005 đến 6/2008 Nơi học (trƣờng, thành phố): THPT Chuyên Lê Q Đơn, TP Vũng Tàu, Tỉnh BR-VT Đại học: Hệ đào tạo: qui Thời gian đào tạo từ 9/2008 đến 7/ 2012 Nơi học (trƣờng, thành phố): ĐH SPKT TPHCM Ngành học: CÔNG NGHỆ TỰ ĐỘNG Tên đồ án tốt nghiệp: THIẾT KẾ - CHẾ TẠO BỘ KHUÔN ÉP NHỰA CHO SẢN PHẨM KHỚP MỀM Ngày & nơi bảo vệ đồ án tốt nghiệp: 7/2012, ĐH SPKT TP HCM Ngƣời hƣớng dẫn: ThS Trần Minh Thế Uyên III Q TRÌNH CƠNG TÁC CHUN MƠN KỂ TỪ KHI TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC: Thời gian Nơi công tác 4/2013 – 10/2013 Công Ty TNHH VJ Engineering (Việt Nam) 10/2013 - Nay Học cao học Trƣờng Đại Học Sƣ Phạm Kỹ Thuật TP HCM i Công việc đảm nhiệm Nhân viên Học viên LỜI CẢM ƠN Qua trình học tập, nghiên cứu hoàn thành luận văn, học trị kính gửi lời cảm ơn chân thành sâu sắc đến:  Thầy TS Phạm Sơn Minh – thầy hƣớng dẫn thực luận văn tận tình dạy, giúp đỡ, tạo điều kiện để em hoàn thành luận văn  Thầy ThS Nguyễn Văn Sơn, ThS Trần Minh Thế Uyên – thầy tận tình dạy, tạo điều kiện động viên học trò suốt q trình thực  Q thầy, giáo tham gia công tác giảng dạy, hƣớng dẫn học trò thành viên lớp Cao học chun ngành Kỹ Thuật Cơ khí 2013B tồn khố học  Q thầy khoa Cơ Khí Chế Tạo Máy Trƣờng cao đẳng nghề Q9  Quý thầy, giảng dạy khoa Cơ khí Chế tạo máy, phòng Đào tạo – phận sau đại học – Trƣờng Đại học Sƣ phạm Kỹ thuật Tp Hồ Chí Minh giúp đỡ ngƣời thực thời gian học tập nghiên cứu trƣờng  Kính gửi lời cảm tạ tới BGH Trƣờng Đại học Sƣ phạm Kỹ thuật Tp Hồ Chí Minh tạo điều kiện thuận lợi cho cho học viên trƣờng đƣợc học tập nghiên cứu Kính chúc Quý thầy, thật nhiều sức khỏe Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 10 năm 2015 Học viên Hồ Ngọc Sơn iv LỜI CAM ĐOAN Tơi cam đoan cơng trình nghiên cứu Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chƣa đƣợc cơng bố cơng trình khác Thành phố Hồ Chí Minh, ngày tháng 10 năm 2015 Học viên (Ký tên ghi rõ họ tên) Hồ Ngọc Sơn v MỤC LỤC MỤC LỤC viii DANH MỤC HÌNH xi DANH MỤC BẢNG xiii CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan lĩnh vực nghiên cứu, kết nghiên cứu nƣớc 1.1.1 Tổng quan lĩnh vực hàn hồ quang điện: 1.1.2 Tình hình nghiên cứu nƣớc: 1.1.3 Tình hình nghiên cứu ngồi nƣớc: 1.2 Mục tiêu đề tài 1.3 Nhiệm vụ đề tài, phƣơng pháp nghiên cứu giới hạn đề tài 1.3.1 Nhiệm vụ đề tài: 1.3.2 Phƣơng pháp nghiên cứu: 1.3.3 Giới hạn đề tài: 1.4 Giá trị thực tiễn đề tài CHƢƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Hàn hồ quang nóng chảy mơi trƣờng có khí bảo vệ 2.2 Phân loại hàn hồ quang nóng chảy mơi trƣờng có khí bảo vệ 2.2.1 Hàn hồ quang điện cực nóng chảy mơi trƣờng có khí bảo vệ (GMAW: Gas Metal Arc Welding): 2.2.2 Hàn hồ quang điện cực khơng nóng chảy mơi trƣờng khí trơ (GTAW: Gas Tungsten Arc Welding): 11 2.3 Mơ hình tốn học toán: 14 2.4 Sự hình thành mối hàn 20 2.4.1 Khái niệm mối hàn 20 2.4.2 Sự tạo thành bể hàn 21 2.4.3 Sự dịch chuyển kim loại lỏng từ điện cực vào bể hàn: 22 2.5 Các thông số công nghệ hàn: 23 viii 2.6 Ứng suất biến dạng trình hàn: 25 2.6.1 Hiện tƣợng vật lý xẩy trình hàn 25 2.6.2 Cơ chế hình thành ứng suất biến dạng mối hàn: 25 2.6.3 Phân loại ứng suất biến dạng hàn: 27 2.7 Ảnh hƣởng nhiệt độ đến trình hàn: 29 CHƢƠNG 3: MÔ PHỎNG BIẾN DẠNG ỐNG TRONG QUI TRÌNH HÀN HỒ QUANG 32 3.1 TRƢỜNG HỢP HÀN GIÁP MÍ 32 3.1.1 Mơ hình hình học, thơng số hàn kim loại hàn toán: 32 3.1.2 Kết mô biến dạng, ứng suất nhiệt độ: 33 3.1.3 Nhận xét 35 3.2 TRƢỜNG HỢP HÀN VNG GĨC SỬ DỤNG CO HÀN 37 3.2.1 Mơ hình hình học, thông số hàn, kim loại hàn tốn: 37 3.2.2 Kết mơ biến dạng, ứng suất nhiệt độ: 38 3.2.3 Nhận xét 40 3.3 TRƢỜNG HỢP HÀN CHỮ T 41 3.3.1 Mơ hình hình học, thơng số hàn, kim loại hàn toán: 41 3.3.2 Kết mô biến dạng, ứng suất nhiệt độ: 42 3.2.3 Nhận xét 44 CHƢƠNG 4: THỰC NGHIỆM VÀ SO SÁNH 46 4.1 Vật liệu mẫu: 46 4.2 Thiết bị, vật liệu hàn dụng cụ đo kiểm 46 4.3 Dụng cụ đo kiểm 47 4.4 xác định yếu tố ảnh hƣởng đến độ biến dạng hàn mẫu 48 4.5 Kết so sánh: 49 4.5.1 Biểu đồ so sánh biến dạng kết thực nghiệm kết mô trƣờng hợp hàn giáp mí: 49 4.5.2 Nhận xét: 54 4.5.3 Kết luận: 54 ix 4.5.4 Biểu đồ so sánh biến dạng kết thực nghiệm kết mô trƣờng hợp hàn vng góc sử dụng co hàn 56 4.4.5 Nhận xét: 61 4.5.6 Kết luận: 61 4.5.7 Biểu đồ so sánh biến dạng kết thực nghiệm kết mô trƣờng hợp hàn chữ T 63 4.6.8 Nhận xét: 68 4.6.9 Kết luận: 68 CHƢƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 70 5.1 Kết luận: 70 5.2 Đề nghị: 70 5.3 Hƣớng phát triển đề tài: 70 TÀI LIỆU THAM KHẢO 71 x CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan lĩnh vực nghiên cứu, kết nghiên cứu nƣớc 1.1.1 Tổng quan lĩnh vực hàn hồ quang điện: Hàn hồ quang điện môi trƣờng có khí bảo vệ (GSAW: Gas Shielded Arc Welding) công nghệ hàn đƣợc sử dung rộng rãi Trong công nghiệp đại hàn hồ quang điện mơi trƣờng có khí bảo vệ chiếm vị trí quan trọng Nó khơng hàn loại thép kết cấu thơng thƣờng mà cịn hàn loại thép hợp kim cao, kim loại màu hợp kim chúng Ngoài phƣơng pháp hàn khơng thao tác tay mà cịn tự động hóa, tạo mối hàn có chất lƣợng cao hầu hết kim loại hợp kim Trong năm gần kỹ thuật Hàn có bƣớc phát triển mạnh mẽ, đáp ứng đƣợc yêu cầu ngày cao công nghệ vật liệu Nhiều phƣơng pháp Hàn xuất hiện, công nghệ đƣợc áp dụng rộng rãi kỹ thuật Hàn, từ chỗ chủ yếu sử dụng công nghệ hàn hồ quang tay, đến có khoảng 130 phƣơng pháp hàn khác đƣợc sử dụng rộng rãi Có thể chia cơng nghệ hàn thành nhóm nhƣ sau: 1.1.2 Tình hình nghiên cứu nƣớc: 1.2.1 Đề tài “ Nghiên cứu số thông số ảnh hƣởng tới trình hình thành mối hàn trình luyện kim hàn MIG, MAG ” - Trƣờng ĐH Sƣ Phạm Kỹ Thuật TP HCM Đề tài đƣợc nghiên cứu vào năm 2004 Th.s Phạm Văn Điều thực dƣới hƣớng dẫn TS Hoàng Văn Châu  Nội dung đề tài xem xét ảnh hƣởng thông số công nghệ đến việc tạo dáng mối hàn ảnh hƣởng tới trình hàn Dựa sở lý thuyết kết thí nghiệm để đánh giá thơng số hàn thay đổi thành phần phần trăm nguyên tố tổ chức kim loại mối hàn thay đổi nào, dẫn đến tính chúng bị tác động Từ tác giả đƣa kết luận việc lựa chon thông số công nghệ hàn MIG, MAG cách tối ƣu, để đảm bảo chất lƣợng mối hàn tốt áp dụng sản xuất 1.2.2 Đề tài “ Nghiên cứu xác định ứng suất dƣ cho mối hàn ống chịu áp lực nhiễu xạ X- Quang” - Trƣờng ĐH Sƣ Phạm Kỹ Thuật Đề tài đƣợc nghiên cứu vào năm 2011 Th.s Nguyễn Văn Tƣờng thực dƣới hƣớng dẫn TS Lê Chí Cƣơng  Nội dung nghiên cứu đề tài nghiên cứu lý thuyết không phá hủy (X – quang), áp dụng vào việc xác định ứng suất dƣ mối hàn ống giáp mối hàn theo phƣơng pháp lót TIG phủ điện tiến hành đo đạc thực nghiệm để xác định ứng suất dƣ mẫu hàn ống, khảo sát so sánh hàm hấp thụ mặt mối hàn ống so với mặt phẳng mà thiết bị áp dụng Thiện thực nghiệm dƣới dạng chọn mẫu đo nhiễu xạ, xử lý kết đạt đƣợc tiến hành tính tốn ứng suất dƣ  Kết mà luận văn đạt đƣợc trình bày cách đầy đủ cô đọng lý thuyết tƣơng đối xác định ứng suất dƣ cho vật liệu hàn, kết cấu hàn Quá trình thực nghiệm xác định đƣợc ứng suất dƣ mối hàn ống chịu áp lực vật liệu A106 – GrB (theo ASTM) kích thƣớc mẫu O.D = 114mm dày t = 8.56 mm tiến hành hàn theo qui trình LiLAMA – 08, áp dụng tiêu chuẩn ASME – IX Từ chứng minh đƣợc phƣơng pháp áp dụng để kiểm tra cho kết cấu hàn đƣợc sử dụng nhà máy nhiệt điện phục vụ cho công tác sửa chữa ... trung mô biến dạng ống trình hàn sử dụng phƣơng pháp hàn hồ quang Vì cơng trình nghiên cứu tiến hành mô biến dạng ống, ứng suất dƣ tập trung ống nhiệt trình hàn hồ quang gây để từ dự báo trƣớc biến. .. THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ HỒ NGỌC SƠN MÔ PHỎNG BIẾN DẠNG CỦA ỐNG TRONG QUI TRÌNH HÀN HỒ QUANG NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ- 60520103 Hƣớng dẫn khoa học: TS PHẠM SƠN MINH TP Hồ Chí... Nghiên cứu biến dạng vật hàn trình hàn hồ quang điện trƣờng hợp hàn góc, hàn chi tiết, kết cấu có hình dáng phức tạp  Nghiên cứu biến dạng vật hàn trình hàn hồ quang điện đối tƣợng dạng tấm