(Luận văn thạc sĩ) nghiên cứu ảnh hưởng của vị trí kẹp chặt đến biến dạng của vật hàn trong quá trình hàn hồ quang tự động CNC

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ THẠCH NGỌC PHÚC NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA VỊ TRÍ KẸP CHẶT ĐẾN BIẾN DẠNG CỦA VẬT HÀN TRONG QUÁ TRÌNH HÀN HỒ QUANG TỰ ĐỘNG CNC NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ – 60520153 SKC006088 Tp Hồ Chí Minh, tháng 04/2019 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ THẠCH NGỌC PHÚC NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA VỊ TRÍ KẸP CHẶT ĐẾN BIẾN DẠNG CỦA VẬT HÀN TRONG QUÁ TRÌNH HÀN HỒ QUANG TỰ ĐỘNG CNC NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ – 60520153 Hướng dẫn khoa học: PGS TS PHẠM SƠN MINH Tp Hồ Chí Minh, tháng 04/2019 i ii iii iv v vi LÝ LỊCH KHOA HỌC I LÝ LỊCH SƠ LƯỢC: Họ & tên: THẠCH NGỌC PHÚC Giới tính: Nam Ngày, tháng, năm sinh: 17-08-1972 Nơi sinh: Trà Vinh Quê quán: Lương Hòa – Châu Thành – Trà Vinh Dân tộc: Khmer Điện thoại quan: Fax: II QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO: Đại học: Hệ đào tạo: Chính quy Nơi học (trường, thành phố): Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp.HCM Ngành học: Cơ Khí Chế Tạo Máy Tên đồ án tốt nghiệp: “Lập trình tính tốn dung sai lắp ghép cho mối ghép thơng dụng máy tính” Ngày nơi bảo vệ đồ án tốt nghiệp: tháng năm 1997, Khoa khí máy, Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp HCM Người hướng dẫn: ThS Trần Quốc Hùng Thạc sĩ: Hệ đào tạo: Chính quy Thời gian đào tạo từ 10/2016 đến 05/2019 Nơi học (trường, thành phố): Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp Hồ Chí Minh Ngành học: Kỹ thuật khí Tên luận văn: “Nghiên cứu ảnh hưởng vị trí kẹp chặt đến biến dạng vật hàn trình hàn hồ quang tự động CNC” Ngày & nơi bảo vệ luận văn: ngày 20 tháng năm 2019, Khoa khí máy, Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp Hồ Chí Minh Người hướng dẫn: PGS TS Phạm Sơn Minh Trình độ ngoại ngữ (biết ngoại ngữ gì, mức độ): Tiếng Anh, tương đương cấp độ B1 Học vị, học hàm, chức vụ kỹ thuật thức cấp; số bằng, ngày nơi cấp: vii Học vị: Kỹ sư; Cấp ngày 05/09/1997; Nơi cấp: Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP HCM III Q TRÌNH CƠNG TÁC CHUN MƠN KỂ TỪ KHI TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC: Thời gian 09/1998 - 03/2003 04/2003 - đến IV CÁC CƠNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CƠNG BỐ XÁC NHẬN CỦA CƠ QUAN (Ký tên, đóng dấu) Tp Hồ Chí Minh, Ngày 25 tháng 03 năm 2019 Người khai ký tên THẠCH NGỌC PHÚC viii TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Thép CT3 Link: https://vanphukien.com/thep-ct3/, truy cập ngày 20/2/2019 Dây hàn MIG/MAG GM-70S Link: http://www.kimtingroup.com/vn/sanpham/day-han-32/day-han-migmag-10.html, truy cập ngày 20/2/2019 [2] Phần mềm thiết kế, tính tốn, mơ Sys Weld Link: http://www.esi.com.vn/giai-phap-cae/35/sysweld-phan-tich-va-mo-phong-quatrinh-han.html, truy cập ngày 23/2/2019 [3] [4] Biến dạng ứng suất biến dạng hàn Link: https://www.hongky.com/cac-loai-bien-dang-han-va-bien-phap-han-che-biendang-han, truy cập ngày 24/2/2019 [5] Bùi Văn Hiệp Nghiên cứu số yếu tố ảnh hưởng đến biến dạng nhiệt hàn tôn bao vỏ tàu Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật tàu thủy, ĐH Nha Trang, năm 2010 [6] Nguyễn Minh Tân Nghiên cứu biện pháp để giảm ứng suất biến dạng hàn dầm cầu trục Luận văn Thạc sĩ khoa học công nghệ hàn, Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội, năm 2011 [7] M Asle Zaeem , M.R Nami, M.H Kadivar Investigation of Global Buckling Distortion in Welding of A Thin Wall Aluminum T Joint, Dept of Mechanical Engineering, Shiraz University, Shiraz, Iran [8] Jiangchao Wang, Ninshu Ma, H Murakawa, Bugang Teng , Shijian Yuan Prediction and measurement of welding distortion of a spherical structure assembled from multi thin plates, Joining and Welding Research Institute, Osaka University, 11-1, Mihogaoka, Ibaraki, Osaka 567-0047, Japan; School of Materials Science and Engineering, Harbin Institute of Technology, Harbin 150001, PR China [9] M Abida, M Siddique Mô số liệu để nghiên cứu ảnh hưởng mối hàn, khoảng hở chân đường hàn ứng suất dư mối hàn ống- khớp mặt bích- Trợ lý Giáo sư, Khoa Kỹ thuật Cơ khí, Viện Kỹ thuật Kỹ thuật Công nghệ GIK, Topi, NWFP, PakistanSinh viên cao học, khoa kỹ thuật khí, Viện Kỹ thuật Công nghệ GIK, Topi, NWFP, Pakistan [10] Dean Deng , Hidekazu Murakawa, Dự đoán biến dạng hàn ứng suất dư hàn đâu mí mỏng – Trung tâm nghiên cứu khí tính tốn Inc, Togoshi NI-BLDG 7-1, Togoshi, Shinagawa-ku, Tokyo 142-0041, Viện nghiên cứu hàn hàn Nhật Bản, Đại học Osaka, 11-1, Mihogaoka, Ibaraki, Osaka 5670047, Nhật Bản 97 Máy Hàn MIG Thyristor TTC500T, Link: http://mayhantanthanh.com.vn/may-han-mig-thyristor-ttc500t-76.html, , truy cập 02/2019 [11] Đồng hồ so điện tử Mitutoyo 543-390 Link: https://emin.vn/mitutoyo543390-dong-ho-so-dien-tu-mitutoyo-543-390-12-7mm-0-001mm-12906/pr.html, truy cập 02/2019 [12] Link: http://ijater.com/Files/f2f70254-bbb7-48e5-a19e32738b18_IOCRSEMME_43.pdf, truy cập 09/2017 [13] [14] Ngơ Lê Thơng Cơng nghệ hàn điện nóng chảy, tập NXB Khoa học Kỹ thuật Hà Nội, năm 2009 [15] Hồ Viết Bình, Nguyễn Ngọc Đào Cơng Nghệ Chế Tạo Máy Trường Đh Sư Phạm Kỹ Thuật Tp.HCM, năm 2004 98 NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA VỊ TRÍ KẸP CHẶT ĐẾN BIẾN DẠNG CỦA VẬT HÀN TRONG QUÁ TRÌNH HÀN HỒ QUANG TỰ ĐỘNG CNC Study the effect of clamp position on deformation of the weld joint using the CNC automatic arc welding process 1a Phạm Sơn Minh , Thạch Ngọc Phúc 2b Trường đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp Hồ Chí Minh Học viên cao học, Trường đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp Hồ Chí Minh a minhps@hcmute.edu.vn b tnphuc@tvu.edu.vn TĨM TẮT Ngày nay, với xu hội nhập phát triển, nhu cầu xã hội sử dụng chi tiết sản phẩm chế tạo từ nhiều phần vật liệu liên kết với ngày tăng nhờ chi phí thấp, phương pháp gia cơng dễ dàng mang lại tính cạnh tranh cao Đặc biệt chi tiết chế tạo từ loại thép cacbon thấp thông qua mối liên kết hàn xuất loại chi tiết máy kết cấu thông dụng khác Tuy nhiên, số mối liên kết hàn bị biến dạng làm giảm chất lượng sản phẩm nhiều yếu tố, đặc biệt vị trí kẹp chặt khác đến biến dạng mối hàn đấu mí mối hàn góc chữ T dạng Đề tài nghiên cứu thực phần sau: thực nghiệm mô mối hàn đấu mí đề xuất mẫu hàn đấu mí dạng có biên dạng đường thẳng mẫu hàn chữ T dạng có biên dạng đường thẳng Kết thực nghiệm mô cho thấy: vị trí kẹp gần mối hàn kết biến dạng nhỏ nhất, vị trí kẹp bên kết biến dạng nhỏ mối hàn đấu mí, vị trí kẹp vị trí kẹp bên vị trí kẹp bên kết biến dạng nhỏ Từ khoá: Thép CT3, biến dạng hàn, ứng suất hàn, quy trình hàn MIG, CNC, welding ĐẶT VẤN ĐỀ Công nghệ hàn hồ quang xuất từ lâu ứng dụng nhiều các lĩnh vực đời sống Ngày với phát triển ngày mạnh mẽ khoa học kỹ thuật đưa thị trường công nghệ ngày tốt hơn, giảm sức lao động dần giải phóng người khỏi mơi trường độc hại Một số cơng nghệ hàn hồ quang tự động CNC (Computer Numerical Control) xuất Công nghệ kết hợp phương pháp hàn hồ quang phát triển công nghệ CNC vào sản xuất Với công nghệ hàn hồ quang tự động CNC mối hàn hàn (do điều khiển tốc độ động servo động step) so với hàn thủ công (phụ thuộc vào tay nghề thợ hàn), kích thước mối hàn đạt yêu cầu, không bị khuyết tật hàn (rổ khí, nứt, lẹm chân, chảy loang, ) Một số ngành như: ngành hàng khơng, vũ trụ, tàu thủy,… địi hỏi khắc khe chất lượng mối hàn Rõ ràng, việc ứng dụng phát triển công nghệ hàn hồ quang tự động CNC có nhiều lợi mặt công nghệ, mức độ tin cậy sản phẩm tạo cao hơn, chi phí thấp, đồng thời đặt thách thức lớn chế độ cơng nghệ, đặt biệt vị trí gá đặt làm ảnh hưởng đến biến dạng kết cấu hàn (nguyên nhân ứng suất hàn sinh ra) Do vậy, công nghệ hàn hồ quang tự động CNC cần phải đầu tư nghiên cứu phát triển để chế tạo thành cơng kết cấu khí, đảm bảo yêu cầu kỹ thuật nhằm đáp ứng nhu cầu công nghiệp đời sống Bài báo đề xuất quy trình thực nghiệm tiến hành thực nghiệm để xác định ảnh hưởng vị trí kẹp chặt đến biến dạng vật hàn trình hàn hồ quang tự động CNC NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 2.1 Mô biến dạng hàn phần mềm Visual Weld Tiến hành mô biến dạng mối hàn: Chi tiết hàn đường thẳng giáp mí, chi tiết hàn chữ T, hàn giáp mối đường cong phần mềm Visual Weld với bước hình: Hình 1: Các bước mô phần mềm Visual Weld 2.2 Thực nghiệm hàn mẫu Tiến hành hàn thực nghiệm mẫu với đường hàn vị trí hàn bảng sau: Bảng 1: Thực hiệm hàn với mối hàn vị trí kẹp khác 2.2.1 Trường hợp hàn đấu mí kẹp bên a Vị trí kẹp bên cách mối hàn 50mm b Vị trí kẹp cách mối hàn 100mm c Vị trí kẹp cách mối hàn 150mm 2.2.2 4.Trường hợp hàn đấu mí kẹp bên a b Vị trí kẹp hai bên cách mối hàn 50mm Vị trí kẹp hai bên cách mối hàn 100mm c Vị trí kẹp cách mối hàn 150mm 2.2.3 Trường hợp hàn góc chữ T a Vị trí kẹp b Vị trí kẹp bên 2.2 Kết kiểm tra mối hàn 2.2.1 Trường hợp hàn đấu mí kẹp bên a Vị trí kẹp bên cách mối hàn 50mm Bảng 2: Độ biến dạng vị trí kẹp cách tâm đường hàn 50mm Kết mô Kết thực nghiệm Nhận xét: trường hợp kết gần với nhau, đường đồ thị gần Độ chênh lệch thấp, cụ thể điểm bắt đầu đường biến dạng thực tế cao điểm bắt đầu mô 0,1mm, sau có xu hướng giảm dần điểm cuối có đoạn trùng b Vị trí kẹp bên cách mối hàn 100mm: Bảng 3: Độ biến dạng vị trí kẹp cách tâm đường hàn 100mm Kết mô Kết thực nghiệm Nhận xét: trường hợp kết gần với Độ chênh lệch thấp, cụ thể điểm bắt đầu đường biến dạng thực tế trùng với điểm bắt đầu mơ phỏng, sau có xu hướng giảm dần điểm cuối tách Độ lệch điểm cuối 0,1mm c Vị trí kẹp bên cách mối hàn 150mm: Bảng 4: Độ biến dạng vị trí kẹp cách tâm đường hàn 150mm Kết mô Kết thực nghiệm Nhận xét: trường hợp kết gần trùng với Độ chênh lệch thấp, cụ thể điểm bắt đầu đường biến dạng thực tế trùng với điểm bắt đầu mô phỏng, sau có xu hướng giảm dần lại trùng vị trí cuối Độ chênh lệch đường không lớn 2.2.2 Trường hợp hàn đấu mí kẹp bên a Vị trí kẹp cách mối hàn 50mm Bảng 4: Độ biến dạng vị trí kẹp cách tâm đường hàn 50mm Kết mơ Kết thực nghiệm Nhận xét: trường hợp kết gần với nhau, độ chênh lệch thấp, cụ thể điểm bắt đầu đường biến dạng thực tế cao điểm bắt đầu mơ 0,05mm, sau có xu hướng giảm dần điểm cuối b Vị trí kẹp cách mối hàn 100mm Bảng 5: Độ biến dạng vị trí kẹp cách tâm đường hàn 100mm Kết mô Kết thực nghiệm Nhận xét: trường hợp kết gần với nhau, đường đồ thị song song với Độ chênh lệch thấp, cụ thể điểm bắt đầu đường biến dạng thực tế cao điểm bắt đầu mơ 0,05mm, sau có xu hướng giảm dần điểm cuối cắt đoạn cuối c Vị trí kẹp cách mối hàn 150mm Bảng 6: Độ biến dạng vị trí kẹp cách tâm đường hàn 150mm Kết mô Kết thực nghiệm Nhận xét: trường hợp kết đường gần trùng Độ chênh lệch thấp, cụ thể điểm bắt đầu đường biến dạng thực tế điểm bắt đầu mơ phỏng, sau có xu hướng tách điểm cuối 2.2.3 Trường hợp hàn chữ T a Vị trí kẹp Bảng 7: Độ biến dạng vị trí kẹp 100mm Kết mơ Kết thực nghiệm Nhận xét: trường hợp kết không ổn định Độ chênh lệch khác nhau, cụ thể điểm bắt đầu đường biến dạng thực nghiệm thấp với điểm bắt đầu mơ 0,5mm Kết thực nghiệm đồ thị gần đường thẳng, kết mơ hướng xuống lại hướng lên b Vị trí kẹp bên Bảng 8: Độ biến dạng vị trí kẹp bên 5mm 195mm Kết mô phỏ Kết thực ngh Nhận xét: trường hợp kết gần giống Độ chênh lệch nhỏ, cụ thể điểm bắt đầu đường biến dạng thực nghiệm thấp với điểm bắt đầu mô 0,04mm Kết đường đồ thị trường hợp giống có điểm cát KẾT LUẬN Luận văn tiến hành nghiên cứu nội dung: - Nghiên cứu công nghệ hàn vật liệu thép cacbon thấp phương pháp hàn hồ quang tự động CNC - Đề xuất thông số hàn để thực q trình hàn đấu mí, hàn Chữ T với chế độ hàn như: cường độ dòng điện hàn, điện áp hàn, vận tốc hàn hợp lý cho trường hợp cụ thể - Chọn vật liệu đắp (dây hàn cuộn) phù hợp cho mối hàn đấu mí, mối hàn chữ T, vật liệu thép cacbon thấp - Thực nghiệm hàn dựa quy trình hàn đấu mí, hàn chữ T, vật liệu hàn thép cacbon thấp với vị trí kẹp chặt khác như: + + + + Vị trí kẹp 1: A1; B1; C1 Vị trí kẹp 2: A1 A2; B1 B2; C1 C2 Vị trí kẹp 3: B; Vị trí kẹp 4: A C - Tiến hành mô mối hàn đấu mí biên dạng thẳng vị trí kẹp 1, vị trí kẹp mối hàn chữ T vị trí kẹp 3, vị trí kẹp - Tiến hành phân tích, so sánh đánh giá kết thực nghiệm mô Kết nghiên cứu thực nghiệm mô cho phép kết luận sau: + Mối hàn đấu mí: Vị trí kẹp gần mối hàn kết biến dạng nhỏ nhất; Vị trí kẹp bên kết biến dạng nhỏ so với vị trí kẹp bên; + Mối hàn chữ T: Vị trí kẹp vị trí kẹp bên vị trí kẹp bên kết biến dạng nhỏ TÀI LIỆU THAM KHẢO AWS D1.1/D1.1M:2015, Structural Welding Code Steel Link: https://pubs.aws.org/Download_PDFS/D1.1-D1.1M-2015-PV.pdf, truy cập: 05/2017 [1] Hobart Welding Products, Product Catalog Link: http://www.hobartbrothers.com/downloads/HobartCatalog.pdf, truy cập: 08/2017 [2] [3] Hoàng Tùng, Nguyễn Thúc Hà, Ngô Lê Thông, Chu Văn Khang, Sổ tay hàn, NXB Khoa học Kỹ thuật, năm 2007 [4] Ngô Lê Thơng Cơng nghệ hàn điện nóng chảy, tập NXB Khoa học Kỹ thuật Hà Nội, năm 2009 [5] Hồ Viết Bình, Nguyễn Ngọc Đào Cơng Nghệ Chế Tạo Máy Trường Đh Sư Phạm Kỹ Thuật Tp.HCM, năm 2004 Tạp chí/bài báo [6] M Asle Zaeem , M.R Nami, M.H Kadivar Investigation of Global Buckling Distortion in Welding of A Thin Wall Aluminum T Joint, Dept of Mechanical Engineering, Shiraz University, Shiraz, Iran [7] Jiangchao Wang, Ninshu Ma, H Murakawa, Bugang Teng , Shijian Yuan Prediction and measurement of welding distortion of a spherical structure assembled from multi thin plates, Joining and Welding Research Institute, Osaka University, 11-1, Mihogaoka, Ibaraki, Osaka 567-0047, Japan; School of Materials Science and Engineering, Harbin Institute of Technology, Harbin 150001, PR China [8] M Abida, M Siddique Mô số liệu để nghiên cứu ảnh hưởng mối hàn, khoảng hở chân đường hàn ứng suất dư mối hàn ống- khớp mặt bích- Trợ lý Giáo sư, Khoa Kỹ thuật Cơ khí, Viện Kỹ thuật Kỹ thuật Công nghệ GIK, Topi, NWFP, PakistanSinh viên cao học, khoa kỹ thuật khí, Viện Kỹ thuật Công nghệ GIK, Topi, NWFP, Pakistan [9] Dean Deng , Hidekazu Murakawa, Dự đoán biến dạng hàn ứng suất dư hàn đâu mí mỏng – Trung tâm nghiên cứu khí tính tốn Inc, Togoshi NI-BLDG 7-1, Togoshi, Shinagawa-ku, Tokyo 142-0041, Viện nghiên cứu hàn hàn Nhật Bản, Đại học Osaka, 11-1, Mihogaoka, Ibaraki, Osaka 567-0047, Nhật Bản THÔNG TIN LIÊN HỆ TÁC GIẢ CHÍNH (NGƯỜI CHỊU TRÁCH NHIỆM BÀI VIẾT):  PGS TS Phạm Sơn Minh, Trường đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp Hồ Chí Minh, Email: minhps@hcmute.edu.vn  KS Thạch Ngọc Phúc, Trường Đại Học Trà Vinh, Email: tnphuc@tvu.edu.vn XÁC NHẬN CỦA GVHD 10 ... giải Trong trình nghiên cứu lĩnh vực hàn có vấn đề tồn lớn biến dạng trình hàn gây nhiều yếu tố, việc nghiên cứu ảnh hưởng vị trí kẹp chặt đến biến dạng vật hàn trình hàn hồ quang tự động CNC thành... SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ THẠCH NGỌC PHÚC NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA VỊ TRÍ KẸP CHẶT ĐẾN BIẾN DẠNG CỦA VẬT HÀN TRONG QUÁ TRÌNH HÀN HỒ QUANG TỰ ĐỘNG CNC NGÀNH: KỸ THUẬT... kết đề tài nghiên cứu nêu thấy vấn đề mô biến dạng hàn quan tâm có tầm ảnh hưởng lớn Vì đề tài : ? ?Nghiên cứu ảnh hưởng vị trí kẹp chặt đế biến dạng vật hàn trình hàn hồ quang tự động CNC? ?? thực