b. Kiểm tra chụp X-quang: Không phát hiện khuyết tật
Hình ảnh mẫu hàn đƣợc chụp trên phim X quang nhƣ sau:
Mẫu hàn TC11-TS11
Hình 4.59. Hình ảnh mẫu hàn TC11-TS11 trên phim X-quang
Mẫu hàn TC122-TS12
Hình 4.60. Hình ảnh mẫu hàn TC12-TS12 trên phim X-quang c.Kiểm tra siêu âm: Không phát hiện khuyết tật
Báo cáo kiểm tra siêu âm mẫu hàn nhƣ sau:
Mẫu hàn TC10-TS10
Hình 4.61. Báo cáo kiểm tra siêu âm mẫu hàn TC10-TS10
Hình 4.62. Báo cáo kiểm tra siêu âm mẫu hàn TC11-TS11
Mẫu hàn TC12-TS12
Hình 4.63. Báo cáo kiểm tra siêu âm mẫu hàn TC12-TS12
c . Kiểm tra độ bền kéo, uốn: Không phát hiện khuyết tật, chỉ phả hủy vật liệu chứ không phá huy mối hàn
Mẫu hàn TC10 - TS10, TC11 - TS11 và TC12 - TS12
- Trong 3 mẫu hàn TC10 - TS10, TC11 - TS11 và TC12 - TS12 tác giả lấy 1 mẫu kéo và 1 mẫu uốntrong 3 loạimẫu hàn trên .
a. Mẫu kéo b.Mẫu uốn
Hình 4.64. Mẫu kéo và uốn TC10 - TS10, TC11 - TS11 và TC12 - TS12
Báo cáo kiểm tra độ bền kéo uốn mẫu hàn nhƣ sau:
Hình 4.65. Báo cáo kiểm tra kéo, uốn mẫu hàn TC10 - TS10, TC11 - TS11 và TC12 - TS12
Hình 4.66. Biểu đồ kiểm tra kéo, uốn mẫu hàn TC10 - TS10, TC11 - TS11 và TC12 - TS12
Bảng 4.10. Bảng lực kéo lớn trung bình mẫu hàn TC10 - TS10, TC11 - TS11 và TC12 - TS12
Mẫu 1 2 3 Trung bình
Lực kéo lớn
nhất Fm (kN) 136,20 139,12 104,22 126,51
- Từ kết quả kiểm tra bằng chụp X quang, siêu âm ,kéo và uốn của ba mẫu TC10- TS10, TC11-TS11 và TC12-TS12 có cƣờng độ dòng điện I= 160A đều không phát hiện khuyết tật. Vì vậy quy trình chế tạo mẫu hàn TC10-TS10, TC11-TS11 và
TC12-TS12 là phù hợp để ứng dụng cho hàn hai vật liệu là thép cacbon A516 Grade 65 - thép không gỉ austenit SA240M SS316L.
4.4.6 THỰC NGHIỆM QUY TRÌNH CHẾ TẠO MẪU HÀN I= 180(A)
Với quy trình hàn này tác giả cũng thực nghiệm trên ba mẫu có ký hiệu TC13-TS13, TC14-TS14 và TC15-TS15, với các thay đổi về cƣờng độ dòng điện hàn và kích thƣớc rãnh mài mặt sau so với quy trình hàn sơ bộ. Một số thay đổi về quy trình hàn nhƣ sau:
4.4.6.1.Chuẩn bị mẫu hàn.
Bƣớc 1: Cắt phôi mẫu. Theo bƣớc 1, mục 4.2.1.1 của quy trình hàn TC1- TS1.
Bƣớc 2: Vát cạnh phôi mẫu. Theo bƣớc 2, mục 4.2.1.1 của quy trình hàn TC1 - TS1.
Bƣớc 3: Làm sạch. Theo bƣớc 3, mục 4.2.1.1 của quy trình hàn TC1 - TS1.
4.4.6.2.Hàn đính. Bƣớc 1: Hàn đính.
- Cƣờng độ dòng điện hàn: Ih = 145 A.
- Các thông số khác theo theo bƣớc 1, mục 4.2.1.2 của quy trình hàn TC1 - TS1.
Bƣớc 2: Tạo biến dạng ngƣợc. Theo bƣớc 2, mục 4.2.1.2 của quy trình hàn TC1 - TS1.
Bƣớc 3: Mài lõm điểm đầu và điểm cuối các mối hàn đính. Theo bƣớc 3, mục 4.2.1.2 của quy trình hàn TC1 - TS1.
4.4.6.3.Hàn
Trình tự bố trí các lớp hàn và đƣờng hàn mẫu TC13-TS13, TC14-TS14 và
Hình 4.67. Trình tự bố trí lớp hàn khi hàn mẫu TC9 - TS9
Bƣớc 1: Hàn lớp chân đƣờng hàn 1)
- Cƣờng độ dòng điện hàn: Ih = 140 A.
- Các thông số khác theo theo bƣớc 1, mục 4.2.1.3 của quy trình hàn TC1 - TS1.
Bƣớc 2: Hàn lớp đắp.
Hàn đƣờng hàn 2
- Cƣờng độ dòng điện hàn: Ih = 165 A.
- Các thông số khác theo theo hàn đƣờng 2 bƣớc 2, mục 4.2.1.3 của quy trình hàn TC1 - TS1.
Hàn đƣờng hàn 3
- Cƣờng độ dòng điện hàn:Ih = 175 A.
- Các thông số khác theo theo hàn đƣờng 3 bƣớc 2, mục 4.2.1.3 của quy trình hàn TC1 - TS1.
Hàn đƣờng hàn 4
- Cƣờng độ dòng điện hàn:Ih = 180A.
- Các thông số khác theo theo hàn đƣờng 4 bƣớc 2, mục 4.2.1.3 của quy trình hàn TC1-TS1.
Hàn đƣờng hàn 5:
- Cƣờng độ dòng điện hàn: Ih = 180 A.
- Các thông số khác theo theo hàn đƣờng 5 bƣớc 2, mục 4.2.1.3 của quy trình hàn TC1 - TS1.
Bƣớc 3: Hàn lớp phủ mặt trƣớc. Hàn đƣờng hàn 6.
- Cƣờng độ dòng điện hàn: Ih = 160 A.
- Các thông số khác theo theo hàn đƣờng 6 bƣớc 2, mục 4.2.1.3 của quy trình hàn TC1 - TS1.
Hàn đƣờng hàn 7.
- Các thông số khác theo theo hàn đƣờng 7 bƣớc 2, mục 4.2.1.3 của quy trình hàn TC1 - TS1.
Bƣớc 4: Mài rãnh mặt sau của mối hàn.
So với kích thƣớc rãnh mài của mẫu hàn TC1 - TS1 thì rãnh mài mặt sau của mẫu TC9 - TS9và TC10 - TS10 rộng và sâu hơn. Kích thƣớc nhƣ hình 4.37.
Hình 4.68. Kích thƣớc rãnh mài mẫu hàn TC13-TS13, TC14-TS14 và TC15-TS15
Bƣớc 5: Hàn lớp đắp mặt sau.
Hàn đƣờng hàn 8.
- Cƣờng độ dòng điện hàn: Ih = 180A.
- Các thông số khác theo theo hàn đƣờng 8 bƣớc 5, mục 4.2.1.3 của quy trình hàn TC1 - TS1.
Hình 4.69. Hàn đƣờng hàn 8 mẫu hàn TC13-TS13, TC14-TS14 và TC15-TS15
Bƣớc 6: Hàn lớp phủ mặt sau.
Hàn đƣờng hàn 9.
- Cƣờng độ dòng điện hàn: Ih = 155 A.
- Các thông số khác theo theo hàn đƣờng 8 bƣớc 5, mục 4.2.1.3 của quy trình hàn TC1-TS1.
Hình 4.70. Hàn đƣờng hàn 9
Bảng 4.11: Bảng tổng hợp các thông số trung bình của chế độ hàn mẫu TC13-TS13,
TC14-TS14 và TC15-TS15 Đƣờng hàn Phƣơng pháp hàn Dây hàn phụ Dòng điện Điện áp (Vôn) Tốc độ hàn (mm/phút) Năng lƣợng đƣờng (KJ/mm) Ký hiệu Đƣờng kính (mm) Cực tính Amp e (A)
1 TIG ER309L 2,4 DCEN 140 15,6 154 0,85
2 TIG ER309L 2,4 DCEN 165 16,2 168 0,95
3 TIG ER309L 2,4 DCEN 175 16,6 165 1,05
4 TIG ER309L 2,4 DCEN 180 16,8 158 1,14
5 TIG ER309L 2,4 DCEN 180 16,8 161 1,12
6 TIG ER309L 2,4 DCEN 160 16 155 1,03
7 TIG ER309L 2,4 DCEN 160 16 159 0,96
8 TIG ER309L 2,4 DCEN 180 16,8 164 1,10
9 TIG ER309L 2,4 DCEN 155 16 156 0,98
4.4.6.4.Kiểm tra.
- Kiểm tra ngoại dạng: Không phát hiện khuyết tật. - Kiểm tra chụp X-quang: Không phát hiện khuyết tật
Hình ảnh mẫu hàn đƣợc chụp trên phim X quang nhƣ sau:
Hình 4.71. Hình ảnh mẫu hàn TC13-TS13 trên phim X-quang
Mẫu hàn TC14-TS14
Hình 4.72. Hình ảnh mẫu hàn TC14-TS14 trên phim X-quang
Mẫu hàn TC15-TS15
Hình 4.73. Hình ảnh mẫu hàn TC15-TS15 trên phim X-quang - Kiểm tra siêu âm: Không phát hiện khuyết tật
Báo cáo kiểm tra siêu âm mẫu hàn nhƣ sau:
Hình 4.74. Báo cáo kiểm tra siêu âm mẫu hàn TC13 - TS13
Mẫu hàn TC14-TS14
Hình 4.75. Báo cáo kiểm tra siêu âm mẫu hàn TC14 - TS14
Mẫu hàn TC15-TS15
Hình 4.76. Báo cáo kiểm tra siêu âm mẫu hàn TC15 - TS15
- Kiểm tra độ bền kéo, uốn: Không phát hiện khuyết tật, chỉ phả hủy vật liệu chứ không phá huy mối hàn
- Trong 3 mẫu hàn TC13 - TS13, TC14 - TS14 và TC14 - TS15 tác giả lấy từ mỗi mẫu hàn 1 mẫu kéo và 1 mẫu uốn .
a. Mẫu uốn b.Mẫu kéo
Hình 4.77 Mẫu kéo và uốn mẫu hàn TC3 - TS3 ,TC14 - TS14 và TC14 - TS14
Báo cáo kiểm tra độ bền kéo uốn mẫu hàn nhƣ sau:
Hình 4.78. Báo cáo kiểm tra kéo, uốn mẫu hàn TC3 - TS3 ,TC14 - TS14 và TC15 - TS15
Hình 4.79. Biểu đồ kiểm tra kéo, uốn mẫu hàn TC13 - TS13 ,TC14 - TS14 và TC15 - TS15
Bảng 4.12. Bảng lực kéo lớn trung bình mẫu hàn TC13 - TS13 ,TC14 - TS14 và TC15 - TS15
Mẫu 1 2 3 Trung bình
Lực kéo lớn nhất Fm (kN)
- Từ kết quả kiểm tra bằng chụp X quang, siêu âm, kéo và uốn của hai mẫu TC13- TS13, TC14-TS14 và TC15-TS15 đều không phát hiện khuyết tật. Vì vậy quy trình chế tạo mẫu hàn TC13-TS13, TC14-TS14và TC15-TS15 là phù hợp để ứng dụng cho hàn hai vật liệu là thép cacbon A516 Grade 65 - thép không gỉ austenit SA240M SS316L.
4.4.7 THỰC NGHIỆM QUY TRÌNH CHẾ TẠO MẪU HÀN I= 200(A)
Với quy trình hàn này tác giả cũng thực nghiệm trên hai mẫu có ký hiệu TC16-TS16, TC17-TS17 và TC18-TS18, với các thay đổi về cƣờng độ dòng điện hàn và kích thƣớc rãnh mài mặt sau so với quy trình hàn sơ bộ. Một số thay đổi về quy trình hàn nhƣ sau:
4.4.7.1 Chuẩn bị mẫu hàn.
Bƣớc 1: Cắt phôi mẫu. Theo bƣớc 1, mục 4.2.1.1 của quy trình hàn TC1- TS1.
Bƣớc 2: Vát cạnh phôi mẫu. Theo bƣớc 2, mục 4.2.1.1 của quy trình hàn TC1 - TS1.
Bƣớc 3: Làm sạch. Theo bƣớc 3, mục 4.2.1.1 của quy trình hàn TC1 - TS1.
4.4.7.2 Hàn đính. Bƣớc 1: Hàn đính.
- Cƣờng độ dòng điện hàn: Ih = 140 A.
- Các thông số khác theo theo bƣớc 1, mục 4.2.1.2 của quy trình hàn TC1 - TS1.
Bƣớc 2: Tạo biến dạng ngƣợc. Theo bƣớc 2, mục 4.2.1.2 của quy trình hàn TC1 - TS1.
Bƣớc 3: Mài lõm điểm đầu và điểm cuối các mối hàn đính. Theo bƣớc 3, mục 4.2.1.2 của quy trình hàn TC1 - TS1.
4.4.7.3 Hàn
Trình tự bố trí các lớp hàn và đƣờng hàn mẫu: TC16-TS16, TC17-TS17và
Hình 4.80. Trình tự bố trí lớp hàn khi hàn mẫu TC16-TS16, TC17-TS17và TC18- TS18:
Bƣớc 1: Hàn lớp chân đƣờng hàn 1)
- Cƣờng độ dòng điện hàn: Ih = 140 A.
- Các thông số khác theo theo bƣớc 1, mục 4.2.1.3 của quy trình hàn TC1 - TS1.
Bƣớc 2: Hàn lớp đắp.
Hàn đƣờng hàn 2
- Cƣờng độ dòng điện hàn: Ih = 170 A.
- Các thông số khác theo theo hàn đƣờng 2 bƣớc 2, mục 4.2.1.3 của quy trình hàn TC1 - TS1.
Hàn đƣờng hàn 3
- Cƣờng độ dòng điện hàn:Ih = 180 A.
- Các thông số khác theo theo hàn đƣờng 3 bƣớc 2, mục 4.2.1.3 của quy trình hàn TC1 - TS1.
Hàn đƣờng hàn 4
- Cƣờng độ dòng điện hàn:Ih = 190A.
- Các thông số khác theo theo hàn đƣờng 4 bƣớc 2, mục 4.2.1.3 của quy trình hàn TC1-TS1.
Hàn đƣờng hàn 5:
- Cƣờng độ dòng điện hàn: Ih = 200 A.
- Các thông số khác theo theo hàn đƣờng 5 bƣớc 2, mục 4.2.1.3 của quy trình hàn TC1 - TS1.
Bƣớc 3: Hàn lớp phủ mặt trƣớc. Hàn đƣờng hàn 6.
- Các thông số khác theo theo hàn đƣờng 6 bƣớc 2, mục 4.2.1.3 của quy trình hàn TC1 - TS1.
Hàn đƣờng hàn 7.
- Cƣờng độ dòng điện hàn: Ih = 175 A.
- Các thông số khác theo theo hàn đƣờng 7 bƣớc 2, mục 4.2.1.3 của quy trình hàn TC1 - TS1.
Bƣớc 4: Mài rãnh mặt sau của mối hàn.
So với kích thƣớc rãnh mài của mẫu hàn TC1 - TS1 thì rãnh mài mặt sau của mẫu TC11 - TS11 và TC12 - TS12 rộng và sâu hơn. Kích thƣớc nhƣ hình 4.37.
Hình 4.81. Kích thƣớc rãnh mài mẫu hàn TC11 - TS11
Bƣớc 5: Hàn lớp đắp mặt sau.
Hàn đƣờng hàn 8.
- Cƣờng độ dòng điện hàn: Ih = 200A.
- Các thông số khác theo theo hàn đƣờng 8 bƣớc 5, mục 4.2.1.3 của quy trình hàn TC1 - TS1.
Hình 4.82. Hàn đƣờng hàn 8 mẫu hàn TC16-TS16, TC17-TS17và TC18-TS18:
Bƣớc 6: Hàn lớp phủ mặt sau.
Hàn đƣờng hàn 9.
- Các thông số khác theo theo hàn đƣờng 8 bƣớc 5, mục 4.2.1.3 của quy trình hàn TC1-TS1.
Hình 4.83. Hàn đƣờng hàn 9
Bảng 4.13: Bảng tổng hợp các thông số trung bình của chế độ hàn mẫu :
TC16-TS16, TC17-TS17và TC18-TS18: Đƣờng hàn Phƣơng pháp hàn Dây hàn phụ Dòng điện Điện áp (Vôn) Tốc độ hàn (mm/phút) Năng lƣợng đƣờng (KJ/mm) Ký hiệu Đƣờng kính (mm) Cực tính Ampe (A)
1 TIG ER309L 2,4 DCEN 140 15,6 154 0,85
2 TIG ER309L 2,4 DCEN 170 16,8 171 1,00
3 TIG ER309L 2,4 DCEN 180 17,2 165 1,12
4 TIG ER309L 2,4 DCEN 190 17,6 163 1,23
5 TIG ER309L 2,4 DCEN 200 18,0 166 1,30
6 TIG ER309L 2,4 DCEN 175 17,0 153 1,16
7 TIG ER309L 2,4 DCEN 175 17,0 162 1,10
8 TIG ER309L 2,4 DCEN 200 18,0 172 1,25
9 TIG ER309L 2,4 DCEN 160 16,4 151 1,04
4.4.7.4 Kiểm tra.
Kiểm tra ngoại dạng: Không phát hiện khuyết tật nhƣng mẫu hàn TC16- TS16, TC17-TS17và TC18-TS18 có hiện tƣợng biến dạng cong vênh do hiện tƣợng
Từ kết quả kiểm tra ngoại dạng của hai mẫu TC16-TS16, TC17-TS17và
TC18-TS18 đều có hiện tƣợng biến dạng cong vênh. Vì vậy quy trình chế tạo mẫu hàn TC11-TS11, TC12-TS12 là không phù hợp để ứng dụng cho hàn hai vật liệu là thép cacbon A516 Grade 65 - thép không gỉ austenit SA240M SS316L.
Hình 4.84. Mẫu hàn TC16-TS16, TC17-TS17và TC18-TS18
bị biến dạng do ảnh hƣởng nhiệt
Nhận xét:
- Qua ba chế độ hàn ở cƣờng độ dòng điện hàn I= 160( A), I= 180(A), I=200(A), tác giả thấy:
+ Sản phẩm hàn ở cƣờng độ dòng điện I=200(A) bị cong vênh do nhiệt. Vì vậy ở chế độ hàn này không đạt yêu cầu
+ Sản phẩm hàn ở cƣờng độ dòng điện I= 160( A), I= 180(A) đạt chất lƣợng tốt thông qua các phƣơng pháp kiểm tra DT và NDT nhƣ : siêu âm, chụp x-quang...đặc biệt trong phƣơng pháp DT kéo và uốn cho thấy chất lƣợng mối hàn rất tốt. Mẫu hàn chỉ phá hủy vật liệu bên trong chứ mối hàn không bị ảnh hƣởng. Tuy nhiên năng suất hàn của 2 chế độ hàn trên có thay đổi sẽ thay đổi ứng với cƣờng độ dòng điện và vận tốc hàn khác nhau
Bảng 4.14: Các thông số trung bình của hai chế độ hàn I=160A và I= 180 A Cƣờng độ dòng điện Ampe ( I) Điện áp hàn (V) Tốc độ hàn (mm/phút) Năng lƣợng đƣờng (KJ/mm) 160 16,17 148,5 1,01 180 16,3 160 1,02
- Qua bảng thông số của hai chế độ hàn ở cƣờng độ dòng điện I= 160 A và I= 180 A, tác giả thấy tốc độ hàn ở dòng điện I= 180 A tăng hơn so với dòng điện I= 160 A,cụ thể 160 mm/phút so với 148,5 mm/phút trong khi điện áp hàn ở hai dòng điện tăng không đáng kể, năng lƣợng đƣờng đƣờng dƣờng nhƣ không tăng. Qua phân tích trên, tác giả chọn chế độ qui trình hàn với dòng điện I= 180 A là qui trình năng suất hàn đạt năng suất cao nhất. Đây là qui trình áp dụng cải tiến năng suất hàn cho 2 loại thép cacbon A516 Gr65 với thép không rỉ austenit A240 316L có chiều dày 10mm bằng phƣơng pháp hàn TIG.
Chƣơng 5
KẾT LUẬN – KIẾN NGHỊ 5.1 KẾT LUẬN
Qua quá trình nghiên cứu luận văn đã hoàn thành đƣợc các mục tiêu:
1. Nghiên cứu công nghệ hàn hai vật liệu thép cacbon A516 Gr65 với thép không rỉ austenit A240 316L bằng phƣơng pháp hàn TIG. Từ nhƣng nghiên cứu về ứng xử của thép cacbon và thép không rỉ khi hàn TIG và tính hàn của hai vật liệu này tác giả đã đề xuất một số biện pháp quan trọng để thực hiện quá trình hàn.
2. Đƣa ra các thông số hàn để thực hiện thành công quá trình hàn hai vật liệu thép cacbon – thép không rỉ. Cụ thể tác giả đã tìm ra đƣợc các thông số chế độ hàn nhƣ: cƣờng độ dòng điện hàn, điện áp hàn, vận tốc hàn hợp lý để khống chế nhiệt độ giữa các đƣờng hàn và năng lƣợng đƣờng không vƣợt quá giới hạn cho phép.
3. Chọn đƣợc vật liệu đắp (dây hàn phụ) phù hợp cho hàn hai vật liệu thép cacbon thấp A516 Gr65 và thép không rỉ austenit A240 316L.
4. Kiểm tra đánh giá mẫu hàn bằng phƣơng pháp chụp ảnh phóng xạ , siêu âm tổ hợp pha, thử cơ tính băng phƣơng pháp kéo và uốn mối hàn .
Các kết quả mới và thực tế
1. Từ qui trình công nghệ đã đề xuất đã chế tạo thành công các mẫu hàn không có khuyết tật .
2. Đề tài đã cải tiến thành công các thông số hàn tối ƣu để đạt đƣợc năng suất hàn cao nhất trên hai vật liệu khác nhau.
3. Các thông số của quy trình hàn phù hợp trong thực tế.
4. Chi phí chế tạo mẫu thấp, công nghệ chế tạo mẫu phù hợp với điều kiện công nghệ tại Việt Nam.
5.2 KIẾN NGHỊ
Đề tài còn bỏ ngỏ một số vấn đề chƣa triển khai nghiên cứu: