Nội dung chính được quan tâm tới trong luận văn này là tìm được mối quan hệ giữa chiều sâu ngấu (đại lượng : s) với các biến dạng trong liên kết hàn chữ T.Như đã làm rõ ở phần trên có rất nhiều các yêu tố ảnh hưởng tới chiều sâu ngấu và cũng qua đó ảnh hưởng tới biến dạng của liên kết.Trong quá trình hàn,các yếu tố này đồng thời tác động làm cho việc xác định ảnh hưởng trở nên rất phức tạp.Trong khuôn khổ luận văn này tôi xin chỉ đề cập đến ảnh hưởng của thông số Ih và đến chiều sâu ngấu và
biến dạng do điều kiện không cho phép. Bởi thông số này có ảnh hưởng nhiều nhất đến chiều sâu ngấu và biến dạng. Các thông số chế độ hàn khác như điện áp hàn,vận tốc hàn và góc độ điện cực,khí bảo vệ....vv được giữ nguyên theo chuẩn của các tài liệu hướng dẫn [3], [7] và [8].
Bảng 3.5. Thứ tự ưu tiên các thông số hàn khi cần điều chỉnh kích thước mối hàn
Từ cơ sở sở lý thuyết của phương pháp hàn MAG và các yếu tố đầu vào như thiết bị, vật liệu cơ bản, vị trí hàn, vật liệu hàn, loại liên kết…. và các bảng số với các thông số thực nghiệm.Ta sẽ chọn được chế độ hàn hợp lý. Để đảm bảo năng suất chất lượng, hình dáng mối hàn theo mong muốn.
Tính hàn hàn của thép loại này tốt khi điều kiện công nghệ đảm bảo các yếu tố sau: Độ bền, sự đồng đều tính chất kim loại mối hàn với kim loại cơ bản và vùng ảnh hưởng nhiệt và khuyết tật mối hàn không vượt quá mức cho phép.
Hình 3.13. Hình dạng của liên kết (đơn vị mm)
Căn cứ vào bảng Bảng 41 Sách Cẩm nang hàn – trang 192 và bảng 3.3 lựa chọn sơ bộ các thông số chế độ hàn như sau:
-Với chiều dày vật liệu sử dụng δ = 4mm ta lựa chọn sơ bộ các thông số chế độ hàn như sau: Cạnh mối hàn k= 4mm (bằng chiều dày vật liệu ).Từ giá trị k ta tính được
= 0,5. + 1,05k.c ( 3.1)
với k =4mm là cạnh mối hàn góc đã chọn ở trên.Mối hàn lồi có c = 1mm = 0,5. + 1,05.4.1 = 12.2 ( )= 0.122 ( )
-Đường kính dây hàn d = 1.0mm. Vì d = 1.0 mm cho tốc độ chảy lớn,tốt nhất khi hàn lớp hàn đầu tiên,ít bắn tóe,phù hợp với điều kiện thực nghiệm.
- Cường độ dòng điện hàn Ih = 130A 170A. Đây là dải cường độ đủ rộng để thấy được ảnh hưởng của thông số này đến chiều sâu ngấu và biến dạng. Nằm trong giới Liên kết được sử dụng trong
quá trình thực nghiệm là liên kết chữ T được tạo nên bởi một tấm vách và một tấm biên. Kích thước của các tấm tạo nên liên kết như trong hình vẽ. Vật liệu được sử dụng là thép CT38.Với các đặc điểm và tính chất như sau: a= 0,08 = 12. ( ) = 1,25 (cal/ ) E=2,1. (Kg/ ) = 2400 (Kg/ )
hạn cho phép của các tài liệu hướng dẫn.Phù hợp với chiều dày các tấm của liên kết.Trong phần quy hoạch và xử lý số liệu thực nghiệm để đảm bảo yêu cầu tính toán số thí nghiệm thực hành sẽ phải phù hợp với các biến đầu vào.Số lượng thí nghiệm này được tính theo công thức : Số TN = + 2k + . Theo phương trình bậc 2 toàn phần mức 2.
Ở đây ta chỉ xét đến ảnh hưởng của chiều sâu ngấu nên k = 1.Theo công thức trên cần có 5 chế độ hàn để có thể xét được ảnh hưởng của chiều sâu ngấu tới các biến dạng của liên kết. Các chế độ hàn sẽ thay đổi với 5 chế độ hàn: Ih1 =130A, Ih2 = 140A, Ih3=150A, Ih4=160A , Ih5= 170A
-Vận tốc hàn được xác định bởi công thức: Vh =
( cm/ph) (3.2)
Trong đó :
+ : là hệ số đắp của kim loại mối hàn.Giá trị =14 17 (g/Ah).Với hàn MAG thì chọn = 15 (g/Ah).
+I :là cường độ dòng điện hàn đã lựa chọn ở trên
+ρ :là khối lượng riêng của kim loại đắp (g/ ).Với thép Các bon thấp ρ =7,85(g/ ).
+ :là diện tích tiết diện ngang của kim loại đắp ( ) đã tính toán ở trên.
Như vậy với các giá trị cường độ dòng điện đã lựa chọn ở trên tương ứng ta tính được các giá trị vận tốc hàn như sau:
Bảng 3.6. Bảng thông số dòng hàn và vận tốc của các chế độ hàn
Chế độ hàn 1 2 3 4 5
Ih 130A 140A 150A 160A 170A
Vh 33,94 cm/ph (0,566 cm/s) 36,55 cm/ph (0,609 cm/s) 39,16 cm/ph (0,653 cm/s) 41,77 cm/ph (0,696 cm/s) 44,38 cm/ph (0,740 cm/s) -Điện áp sử dụng Uh = 19V
- Lưu lượng khí lựa chọn giá trị 8-10 lít/phút
-Tính năng lượng đường từ công thức 2.42
Trong luận văn chỉ đề cập đến chiều sâu ngấu do quá trình thay đổi hai biến số là
cường độ dòng điện hàn và vận tốc hàn mà vẫn đảm bảo kích thước mối hàn ( và các yếu tố công nghệ khác. Như vậy theo công thức 3.2 khi giữ nguyên thì cứ Ih thay đổi bao nhiêu lần thì V h cũng thay đổi bấy nhiêu lần.Như vậy khi năng lượng đường được tính theo công thức 2.42 là như nhau trong tất cả các thông số chế độ hàn và đều bằng năng lượng đường cho thông số đầu tiên.
=
= = 785,5 (cal/cm)
Với thép các bon thấp tính hàn tốt và khả năng tạo ra tổ chức Mác-ten-xit thấp nên với năng lượng đương như trên và các chế độ hàn là nằm trong phạm vi phù hợp.
Bảng 3.7. Các thông số chế độ hàn sử dụng hàn thực nghiệm Tham số Bộ thông số Uh (V) Ih (A) Vh (cm/ph) Góc độ điện cực( ) Khí bảo vệ CO2 Tầm với ĐC (mm) Cỡ dây (mm) TS1 19 130 33,94 80 CO2 10 1.0 TS2 19 140 36,55 80 CO2 10 1.0 TS3 19 150 39,16 80 CO2 10 1.0 TS4 19 160 41,77 80 CO2 10 1.0 TS5 19 170 44,38 80 CO2 10 1.0
Kết luận chương 3
Nội dung của Chương 3 là Xác định và lập được các bộ thông số chế độ hàn phù hợp. Qua đó có các điều kiện hàn thực tế, những dữ kiện đầu vào giúp ta xác định được các biến dạng biến thiên như thế nào khi các thông số chế độ hàn thay đổi. Để lựa chọn được các thông số chế độ hàn sao cho phù hợp nhất với hình dạng liên kết và tính chất vật liệu mà vẫn làm nổi lên nhưng mục tiêu cần nghiên cứu.
Để xác lập được bộ thông số chế độ hàn phải tìm hiểu cơ sở lý thyết ảnh hưởng của các thông số chế độ hàn tới chiều sâu ngấu. Cụ thể là tìm hiểu về ảnh hưởng của cường độ dòng điện, điện áp, vận tốc hàn, khí bảo vệ, góc nghiêng mỏ hàn...vv tới chiều sâu ngấu. Nhận thấy rằng các thông số này khi biến thiên đều làm ảnh hưởng đến chiều sâu ngấu vì vậy. Ta sẽ giới hạn các thông số ít ảnh hưởng tới chiều sâu ngấu và chỉ chú trọng sự thay đổi của thông số cường độ dòng điện và vận tốc hàn việc điều chỉnh hai thông số này nhằm cho chiều sâu ngấu tăng nhưng vẫn giữ được năng lượng đường và kim loại đắp phù hợp cho liên kết. Điều này nhằm làm rõ hơn về ảnh hưởng của chiều sâu ngấu tới biến dạng khi mà các yếu tố ảnh hưởng tới biến dạng chủ yếu là lượng kim loại đắp và năng lượng đường đã được cô lập. Dựa trên những tiêu chí này ta lập được 5 thông số chế độ hàn sử dụng trong quá trình làm thực nghiệm. Trong bảng 3.7 các thông số này sẽ được sử dụng để hàn thực nghiệm sau đó tìm ra chiều sâu ngấu và tính toán biến dạng.
CHƢƠNG 4 XÁC ĐỊNH BIẾN DẠNG CỦA LIÊN KẾT HÀN CHỮ T
Qua hai phương pháp tính toán biến dạng hàn đã nêu ra ở chương 2 đó là phương pháp tính toán biến dạng theo lực ảo của Tro-chun và phương pháp xác định biến dạng theo lý thuyết tổng quát về ứng suất biến dạng của Okerblom N.O . Trong cả hai cả hai phương pháp đó thì phương pháp tính biến dạng theo lý thuyết tổng quát về biến dạng có nhiều ưu điểm hơn phương pháp dùng lực ảo để tính toán. Bởi sử dụng phương pháp này đơn giản và nhanh chóng cho kết quả biến dạng dễ dàng và thực tế đặc biệt là với những kết cấu có hình dạng tương đối phức tạp. Vì với những kết cấu này việc xác định vùng ứng suất tác động, nội lực tác động là rất khó khăn. Đòi hỏi người sử dụng phải thành thạo và hiểu biết về cả sức bền vật liệu và về biến dạng hàn. Phương pháp tính biến dạng theo lý thuyết tổng quát cho ta kết quả sát với thực tế hơn và độ tin cậy cao hơn. Bởi trong các công thức tính toán xét đến ảnh hưởng của các thông số chế độ hàn thông qua năng lượng đường và xét tới ảnh hưởng của chiều sâu ngấu tấm biên trong công thức xác định biến dạng góc 2.45.
Dễ dàng nhận thấy rằng nêu ta chỉ xét tới công thức lập luận của Tro-chun thì biến dạng là như nhau với cả 5 mẫu thí nghiệm với các thông số chế độ hàn đã nêu ở bảng 3.7. Trong phần này sẽ sử dụng phương pháp của Okerblom N.O để tính toán những giá trị cụ thể của từng loại biến dạng và chỉ ra được giá trị góc biến dạng cũng như giá trị biến dạng thực tế: = + trong cả 5 mẫu thí nghiệm sử dụng 5 bộ thông số chế độ hàn tương ứng đã nêu ở chương 3 để làm rõ lập luận này của ông. Qua đó cũng thấy được sự chênh lệch giữa lý thuyết và thực nghiệm và rút ra kết luận:
Vật liệu sử dụng thép CT38. Chiều dày và chiều rộng tấm biên = 10cm và =0,4cm. Chiều dày và chiều rộng tấm vách là =4 cm và = 0,4cm. Chiều dài dầm là L = 40cm.
Sử dụng phương pháp tính toán biến dạng bằng lý thuyết biến dạng tổng quát.
Và những bộ thông số đã xác định được ở bảng 3.7.Ta sẽ tính cho từng bộ thông số sau đó tổng hợp lại trong bảng và nêu kết luận.