Hình 4-15: Trường nhiệt độ phân bố tức thời khi nguồn nhiệt di chuyển đến giữa mô hình
T r a n g 81 | 118
Hình 4-15 thể hiện trường nhiệt độ phân bố tức thời trong liên kết hàn giáp mối tấm
khi mô phỏng với công suất nguồn nhiệt hiệu dụng P = 940W và vận tốc hàn = 16 mm s⁄
(tương đương năng lượng đường = 58.75 J/mm). Nhiệt độ caonhất khi mỏ hàn di chuyển
đến giữa mô hình đạt 1410.89 tại nút 5450. Để nghiên cứu rõ thêm về sự phân bố của
trường nhiệt trong trường hợp này, chúng ta có thể xem hình 4-16 và hình 4-18 dưới đây:
Hình 4-16: Trường nhiệt độ tức thời phân bố trên tiết diện ngang
(mặt cắt giữa mô hình, P = 940W; = 16 ⁄ )
Mục đích trọng tâm của chúng ta là tìm ra miền thông số công nghệ P và (đặc
trưng bởi năng lượng đường ) phù hợp cho liên kết hàn giáp mối thép Austenite tấm mỏng
1mm, đảm bảo rằng mối hàn phải đủ ngấu chân nhưng không làm tấm thép bị cháy thủng hay quá nhiệt ở phía mặt trên. Xét mặt cắt ngang ở giữa mô hình, chúng ta cần phải kiểm soát nhiệt ở một số nút cơ bản sau:
T r a n g 82 | 118
Để nghiên cứu chế độ công nghệ hàn tránh gây thủng tấm, chúng ta cần quan tâm đặc biệt tới sự biến thiên nhiệt độ tại nút 5477 và các nút lân cận cùng nằm trên mặt phẳng đáy.
Hình 4-18: Chu trình nhiệt hàn tại các nút 5450 và 5477 trên hình 4-17
(P = 940W, = 16 ⁄ )
Từ các hình 4-15, 4-16 và 4-18, chúng ta có thể thấy rằng nhiệt độ cao nhất tại các nút
5450 và 5477 chỉ cao hơn nhiệt độ nóng chảy của SUS304 chưa đến 11 , thể tích vũng hàn
và thời gian lưu kim loại trên nhiệt độ nóng chảy rất hợp lý. Đây có thể coi là chế độ hàn khá lý tưởng cho hình thành liên kết hàn giáp mối thép không gỉ Austenite tấm mỏng 1mm.
Để có thể nghiên cứu, xác định sơ bộ miền thông số chế độ hàn cho liên kết hàn giáp mối thép không gỉ Austenite tấm mỏng 1mm, tác giả sẽ đi nghiên cứu các chế độ hàn xoay
quanh chế độ hàn trên (P = 940W, = 16 ⁄ ). Từ đó có thể hạn chế được các miền
thông số không phù hợp và rút ra được miền thông số công nghệ sẽ chú trọng khi tiến hành quá trình thực nghiệm. Tác giả sẽ đi nghiên cứu và đưa ra kết quả của ba chế độ hàn tiêu biểu
xoay quanh chế độ hàn P = 940W, = 16 ⁄ được coi là phù hợp. Tác giả sẽ nghiên cứu
và đưa ra lần lượt các kết quả tương ứng với các chế độ hàn P = 940W, = 16.5 ⁄ ; P =
940W, = 15.5 ⁄ và P = 940W, = 14.5 ⁄ . Từ đó có những phân tích và đánh
giá sơ bộ nhằm đưa ra miền thông số chế độ hàn phù hợp nhất.
Nhiệt độ nóng chảy của SUS304
T r a n g 83 | 118
Hình 4-19: Trường nhiệt độ tức thời khi nguồn nhiệt di chuyển đến giữa mô hình
( P = 940W, = 16.5 ⁄ )
Hình 4-20: Chu trình nhiệt hàn tại các nút 5450 và 5477 trên hình 4-17 (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
(P = 940W, = 16.5 ⁄ )
Nhiệt độ nóng chảy của SUS304
T r a n g 84 | 118
Từ hình 4-19 và hình 4-20, chúng ta có thể thấy rằng nhiệt độ lớn nhất khi hàn với chế
độ hàn P = 940 W, = 16.5 mm s⁄ đạt được ở nút 5450 chỉ là 1391.2 , nhiệt độ này còn
thấp hơn nhiệt độ nóng chảy của KLCB. Do vậy, chế độ hàn này không đạt yêu cầu. Và cũng
kết luận sơ bộ rằng các chế độ với P = 940 W và ≥ 16.5 ⁄ cũng không đạt yêu cầu.
Hình 4-21: Trường nhiệt độ tức thời khi nguồn nhiệt di chuyển đến giữa mô hình
( P = 940W, = 15.5 ⁄ )
Hình 4-22: Trường nhiệt độ tức thời phân bố trên tiết diện ngang
T r a n g 85 | 118
Hình 4-23: Chu trình nhiệt hàn tại các nút 5450 và 5477 trên hình 4-17
(P = 940W, = 15.5 ⁄ )
Từ các hình 4-21, 4-22 và 4-23, có thể nhận thấy nhiệt độ cao nhất khi nguồn nhiệt di
chuyển đến giữa mô hình đạt 1433.7 tại nút 5450, nhiệt độ tại nút 5477 cũng đạt khoảng
1420 , thể tích vũng hàn không quá lớn cộng với thời gian lưu kim loại trên nhiệt độ nóng
chảy của SUS304 là rất ngắn (khoảng 0.5÷0.6s) do vậy mối hàn được hình thành tốt, không
có nguy cơ gây thủng tấm. Do vậy, chế độ hàn này (P = 940W, = 15.5 ⁄ ) cho kết quả
tốt và phù hợp với liên kết hàn giáp mối tấm SUS304 1mm.
Vẫn giữ nguyên công suất hiệu dụng của nguồn nhiệt P = 940W thì với vận tốc hàn
thấp hơn - = 14.5 ⁄ , khả năng gây cháy thủng tấm sẽ tăng lên rất cao, nhiệt độ cao
nhất đạt được tại nút 5450 là 1479.43 khi nguồn nhiệt di chuyển đến giữa mô hình (hình 4-
24). Hơn thế nữa, thể tích vũng nóng chảy là khá lớn (hình 4-25) cộng với thời gian lưu kim
loại trên nhiệt độ nóng chảy của SUS304 vào khoảng 1s (hình 4-26) sẽ khiến cho sức căng giọt kim loại lỏng không đủ giữ khiến cho những giọt kim loại bị tách ra vũng nóng chảy và sinh ra thủng. Do vậy, chế độ hàn này cũng không phù hợp với liên kết mà tác giả đang nghiên cứu. Đồng thời cũng đưa ra kết luận sơ bộ, các chế độ hàn khác với P = 940 W và
≤ 14.5 ⁄ cũng không đạt yêu cầu.
Nhiệt độ nóng chảy của SUS304
T r a n g 86 | 118
Hình 4-24: Trường nhiệt độ tức thời khi nguồn nhiệt di chuyển đến giữa mô hình
( P = 940W, = 14.5 ⁄ )
Hình 4-25: Trường nhiệt độ tức thời phân bố trên tiết diện ngang (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
T r a n g 87 | 118
Hình 4-26: Chu trình nhiệt hàn tại các nút 5450 và 5477 trên hình 4-17
(P = 940W, = 14.5 ⁄ )
Để có thể tìm ra được miền thông số chế độ hàn phù hợp với liên kết hàn giáp mối thép không gỉ Austenite tấm mỏng 1mm, tác giả đã đi xây dựng mô hình và tính toán với rất nhiều các bộ thông số công nghệ hàn khác nhau, kết quả mô phỏng được ghi lại, xử lý và biểu diễn bằng đồ thị quan hệ tương quan giữa năng lượng đường và nhiệt độ tại các nút.
Hình 4-27: Ảnh hưởng của năng lượng đường đến nhiệt độ cực đại tại các nút khảo sát trên hình 4-17 ứng với công suất nhiệt hiệu dụng P = 940 W
Node 5450 Node 5477 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 1300 1325 1350 1375 1400 1425 1450 1475 1500 1525 1550 x y
Nhiệt độ nóng chảy của SUS304
Nhiệt độ nóng chảy của SUS304
Giới hạn ngấu chân
Giới hạn gây thủng tấm
Miền năng lượng đường phù hợp
T r a n g 88 | 118
Để xác định giới hạn ngấu chân, tác giả đi nghiên cứu sự biến thiên nhiệt độ tại nút 5477, để ngấu chân thì nhiệt độ cao nhất tại nút 5477 phải cao hơn nhiệt độ nóng chảy của
thép SUS304 − 1400 . Muốn xác định giới hạn gây thủng tấm, ngoài nghiên cứu nhiệt độ
tại nút 5477, chúng ta còn phải đi nghiên cứu sự phân bố nhiệt độ tại các nút lân cận nút 5477 cùng trên mặt phẳng đáy cộng với thời gian lưu kim loại vũng hàn trên nhiệt độ nóng chảy
1400 . Hình 4-27 cho thấy miền năng lượng đường hợp lý là = 58.5÷63.5 J/mm.
Hình 4-28: Trường nhiệt độ tức thời phân bố trên tiết diện ngang
(mặt cắt giữa mô hình, = 63.5 J/mm hay P = 940W; = 14.8 ⁄ )
Hình 4-29: Chu trình nhiệt hàn tại các nút 5450 và 5477 trên hình 4-17
( = 63.5 J/mm hay P = 940W; = 14.8 ⁄ )
Nhiệt độ nóng chảy của SUS304
T r a n g 89 | 118