a) đồ thị ứng suất ngang σ22 trên ựường vuơng gĩc với mối hàn b) đồ thị ứng suất dọc σ 33 trên ựường vuơng gĩc với mối hàn
4.5.3. So sánh kết quả thực nghiệm ựo ựược với kết quả tắnh tốn theo lý thuyết
Kết quả tắnh tốn dùng phần mềm Turbopascal 7.0 thì ta tắnh ựược ứng suất ngang theo hướng dọc tâm ựường hàn thể hiện trên ựồ thị hình 4.18a. Ứng suất ngang thay ựổi theo chiều dài mối hàn và ứng suất cĩ giá trị ựối xứng nhau qua tâm mối hàn tương ứng nhau trên 12 ựiểm ựo: (1, 12), (2, 11), (3, 10), (4,9), (5, 8), (6, 7). Ở giữa mối hàn ứng suất ngang cĩ giá trị dương, là ứng suất kéo và ở hai ựầu ựường hàn ứng suất ngang cĩ giá trị âm, là ứng suất nén. Ứng suất ngang ựạt giá trị cực ựại ở giữa tâm ựường hàn.
So sánh tắnh tốn lý thuyết với ựo thực nghiệm thì ứng suất ngang trên tâm ựường hàn cĩ giá trị gần tương ựương. Ở hai ựầu ựường hàn ựều cĩ ứng suất ngang âm và ở giữa ựường hàn cĩ ứng suất ngang dương. Tuy nhiên hai kết quả thực nghiệm và tắnh tốn lý thuyết cĩ phần khác biệt về trị số. Giá trị cực ựại ựều tập trung ở giữa tâm mối hàn.
đồ thị ứng suất ngang với kết quả ựo trên ựường vuơng gĩc ựường hàn thì so với ựồ thị ứng suất ngang tắnh tốn lý thuyết cĩ sự khác nhau. Qua ựây ta thấy rằng, trong việc lựa chọn thơng số chế ựộ hàn, qui trình ựo ứng suất là nguyên nhân dẫn ựến sai khác kết quả ựo. đồ thị ứng suất ngang thực nghiệm cho thấy giá trị ứng suất ngang ựều dương, giá trị ứng suất ngang dao ựộng khơng lớn. đồ thị ứng suất ngang ựo ựược trên ựường vuơng gĩc với ựường hàn cĩ giá trị tương ựối ổn ựịnh và khơng cĩ ứng suất ngang nén. Giá trị cực ựại ựều tập trung ở giữa tâm mối hàn.
Ứng suất dọc qua tắnh tốn bằng phần mềm Turbopascal 7.0 thì cho ta ựồ thị ứng suất dọc hình 4.18b. Ứng suất dọc thay ựổi theo chiều dài mối hàn và ứng suất cĩ giá trị gần ựối xứng nhau qua tâm mối hàn tương ứng nhau trên 12 ựiểm ựo: (2, 12), (3, 11), (4, 10), (5,9), (6, 8), cực ựại ở ựiểm (7). Ở giữa mối hàn ứng suất dọc cĩ giá trị dương, là ứng suất kéo và ở hai ựầu ựường hàn ứng suất dọc cĩ giá trị âm, là ứng suất nén. Ứng suất dọc ựạt giá trị cực ựại ở giữa tâm ựường hàn. Giá trị ứng suất dọc thay ựổi khơng lớn và tương ựối ựều, ổn ựịnh.
Ứng suất dọc ở vùng giữa dọc trục mối hàn (vùng ứng suất tác ựộng) chịu ứng suất kéo và ựạt giá trị cực ựại trên vùng này, vùng lân cận phắa ngồi chịu
ứng suất nén. đồ thị ứng suất dọc cĩ dạng ựồ thị tắnh tốn lý thuyết.
Ứng suất dọc ở vùng vuơng gĩc với ựường hàn ựều chịu ứng suất kéo và ứng suất dọc dao ựộng lên xuống theo ựường gấp khúc. Giá trị ứng suất dọc dao ựộng khơng lớn. Giá trị ứng suất lớn gần giữa tâm mối hàn. Tuy vậy về giá trị ứng suất giữa tắnh tốn và thực nghiệm cũng cĩ phần sai khác. Qua ựây ta thấy rằng, trong việc lựa chọn thơng số chế ựộ hàn, qui trình ựo ứng suất là nguyên nhân dẫn ựến sai khác kết quả ựo. đồ thị ứng suất dọc khơng cĩ dạng như ựồ thị lý thuyết.
Hai kết quả này cĩ tác dụng bổ trợ cho nhau trong quá trình kiểm tra, ựánh giá, xác ựịnh ứng suất dư do mối hàn gây ra nĩi chung và do mối hàn giáp mối nĩi riêng. Qua kết quả thực nghiệm và tắnh tốn cho ta thấy rằng ựối với ứng suất ở vùng dọc trục ựường hàn thì ứng suất ngang cĩ dạng gần tương ựương với ứng suất ngang tắnh tốn lý thuyết và ảnh hưởng ứng suất ngang ở ựây cũng là lớn nhất tới chất lượng làm việc của mối ghép hàn bởi lẽ ứng suất ngang thay ựổi từ ứng suất nén sang ứng suất kéo và ứng suất kéo tập trung ở tâm ựường hàn cịn ứng suất nén ở hai ựầu ựường hàn. Với vùng vuơng gĩc trục ựường hàn thì ứng suất dọc cĩ ảnh hưởng lớn tới chất lượng làm việc của mối ghép hàn, do cĩ sự thay ựổi ựột ngột từ ứng suất dọc nén và ứng suất dọc kéo nên dễ phát sinh ứng suất phản kháng gây phá huỷ kết cấu. Từ ựĩ ta ựưa ra ựược một quy trình cơng nghệ ựể kiểm tra ựánh giá ứng suất dư khi chế tạo một kết cấu hàn:
1. Trước khi chế tạo một kết cấu hàn nĩi chung thì người kỹ sư ngành hàn phải tắnh tốn trên lý thuyết ứng suất dư bằng phần mềm hỗ trợ tắnh tốn như: Ngơn ngữ Lập trình Pascal, Visual Basic, Mathlab Ầ do các mối hàn gây ra, ảnh hưởng của nĩ tới kết cấu hàn. Nếu ứng suất dư ựo ựược cĩ giá trị lớn hơn ứng suất cho phép (ứng suất giới hạn) thì phải tiến hành thay ựổi các thơng số ựầu vào như thơng số của vật liệu cơ bản, thơng số chế ựộ hànẦRồi tiến hành tắnh tốn lại sao cho ứng suất dư do mối hàn gây ra phải nhỏ hơn ứng suất giới hạn, ựể kết cấu cĩ thể làm việc ựược mà khơng xảy ra hư hỏng.
2. Trên cơ sở tắnh tốn lý thuyết thỏa mãn, tiến hành chế tạo kết cấu hàn. Sau ựĩ tiến hành sử dụng thiết bị xác ựịnh ứng suất dư do mối hàn gây ra, vì ựây là kết
cấu thực nên cần phải sử dụng các biện pháp kiểm tra khơng phá hủy như phương pháp sử dụng cơng nghệ sĩng siêu âm [10, 17].
- Nếu ứng suất dư ựo ựược nhỏ hơn ứng suất giới hạn thì kết cấu hàn làm việc ựược.
- Nếu ứng suất dư ựo ựược lớn hơn ứng suất giới hạn thì phải tiến hành các biện pháp làm giảm ứng suất như ủ, dùng năng lượng nổ, nắn nĩng hoặc nắn nguộiẦSau khi làm giảm ứng suất tiến hành ựo ứng suất dư trên mối hàn sao cho ứng suất dư ựo ựược phải nhỏ hơn ứng suất cho phép, khi ựĩ kết cấu hàn mới làm việc ựược.
Tuy kết quả lý thuyết tắnh tốn chưa hồn tồn phù hợp với kết quả ựo ựược và giá trị ứng suất xác ựịnh ựược từ hai phương pháp này cĩ sự sai khác nhất ựịnh. Nguyên nhân cĩ sự sai lệch về kết quả này là do: Phương pháp tắnh tốn theo lý thuyết dựa trên các giả thuyết và các lựa chọn ựầu vào, cịn ựo ựạc thực tế phụ thuộc vào ựộ chắnh xác và khả năng làm việc của thiết bị, người trực tiếp vận hành thiết bị. Do ựĩ hai phương pháp này cĩ sai số và tạo ra sự sai lệnh nhất ựịnh giữa lý thuyết và thực tế.
4.6. Kết luận chương 4
Giới thiệu chung về thiết bị UltraMars dùng ựo ứng suất dư trong mối hàn, sử dụng cơng nghệ sĩng siêu âm. Phương pháp sử dụng, vận hành thiết bị UltraMars ựể ựo ứng suất dư trên mối hàn tự ựộng dưới lớp thuốc bảo vệ.
đưa ra trình tự các bước thực hiện hàn mối hàn tự ựộng dưới lớp thuốc, các bước chuẩn bị mẫu ựể tiến hành ựo ứng suất dư do mối hàn gây ra.
Tiến hành ựo ứng suất dư trên mối hàn, ta cĩ bảng kết quả 12 ựiểm trên tâm mối hàn và 13 ựiểm giữa tấm vuơng gĩc với ựường hàn. Từ ựĩ ta vẽ ựược ựồ thị ứng suất ngang và ứng suất dọc do mối hàn gây ra, thấy ựược ảnh hưởng của ứng suất dư do mối hàn tự ựộng dưới lớp thuốc gây ra ựối với liên kết tấm.
So sánh kết quả thực nghiện ựo ựược với kết quả tắnh tốn theo lý thuyết với mẫu 400x300x13mm. Từ ựĩ ựưa ra ựược quy trình cơng nghệ kiểm tra ựánh giá ựược kết cấu cơ khắ trước và sau khi hàn.