cho liờn kết hàn tổng đoạn vỏ tàu
Xuyờn suốt toàn bộ quỏ trỡnh nghiờn cứu lý thuyết, mụ phỏng số và thực nghiệm liờn kết hàn giỏp mối một phớa nối tổng đoạn vỏ tàu theo phạm vi và cỏc nhiệm vụ nghiờn cứu của đề tài luận ỏn; cỏc kết quả thu đƣợc đó đỏp ứng đƣợc mục tiờu đề ra. Dựa trờn trờn cỏc kết quả nghiờn cứu ở trờn, đó xỏc định đƣợc bộ thụng số cụng nghệ hàn hợp lý ỏp dụng để hàn liờn kết hàn giỏp mối một phớa nhiều lớp, cú lút đỏy, thộp hợp kim thấp độ bền cao cấp A (A36) bằng quỏ trỡnh hàn Auto-FCAW nhƣ thể hiện trong Bảng 5- 7 và Bảng 5- 8.
Bảng 5- 7 Bộ thụng số cụng nghệ hàn đường hàn đỏy
TT Thụng số Giỏ trị Dung sai Ghi chỳ
1 Vật liệu cơ bản: Thộp chế tạo vỏ tàu cấp A 2 Dõy hàn: E 71T-1, đƣờng kớnh 1,2 mm 3 Cỏc thụng số mối ghộp Gúc rónh hàn α 450 10 Khe hở mối ghộp a 6 mm - 1 Phạm vi chiều dày t 10 25 mm 4 Gúc độ mỏ hàn Gúc di chuyển mỏ hàn 750 - 50 Gúc làm việc mỏ hàn β 900 10 5 Vị trớ hàn Hàn đứng từ dƣới lờn (3G-u) a t
110 6 Dao động đầu hàn
Dao động đầu hàn theo kiểu răng cƣa
Tần số dao động fh 2,8 Hz 0,2 Thời gian dừng ở hai biờn
độ td
0,6 s + 0,2
Biờn độ dao động đầu hàn ah 2 3 mm 0.1 7 Khớ bào vệ CO2 Lƣu lƣợng khớ lớt/phỳt 10 (lớt/phỳt) + 2, - 1 8 Tầm với điện cực (mm) 25 (mm) 9 Dũng điện hàn Cực tớnh dũng điện hàn DCEP (DC+) Dũng điện hàn Ih 125 (A) + 5 10 Điện ỏp hàn Uh 22 (V) + 1 11 Vận tốc di chuyển đầu hàn Vh 25 (cm/phỳt) 2 12 Lút đỏy mối hàn bằng gốm 8 x 1,2 mm
Bảng 5- 8 Bộ thụng số cụng nghệ hàn cỏc lớp điền đầy hoặc lớp phủ
TT Thụng số Giỏ trị Dung sai Ghi chỳ
1 Vật liệu cơ bản: Thộp chế tạo vỏ tàu cấp A 2 Dõy hàn: E 71T-1, đƣờng kớnh 1,2 mm 3 Cỏc thụng số của mối ghộp Gúc rónh hàn α 450 10 Khe hở mối ghộp a 6 mm - 1 Phạm vi chiều dày t 10 25 mm 4 Gúc độ mỏ hàn Gúc di chuyển mỏ hàn 800 - 50 Gúc làm việc mỏ hàn β 900 10 5 Vị trớ hàn Hàn đứng từ dƣới lờn (3G-u) 6 Dao động đầu hàn
Dao động đầu hàn theo kiểu răng cƣa
a
111 Tần số dao động fh 2,0 Hz - 0,2
Thời gian dừng ở hai biờn độ td
0,8 s + 0,2
Biờn độ dao động đầu hàn ah 4 5 mm +0,5 7 Khớ bảo vệ CO2 Lƣu lƣợng khớ lớt/phỳt 12 (lớt/phỳt) + 2, - 2 8 Tầm với điện cực (mm) 25 (mm) - 5 9 Dũng điện hàn Cực tớnh dũng điện hàn DCEP (DC+) Dũng điện hàn Ih 140 (A) + 5 10 Điện ỏp hàn Uh 23 (V) + 1 11 Vận tốc hàn di chuyển đầu Vh 25(cm/phỳt) 2 Kết luận chƣơng 5
1- Đó phõn tớch và lựa chọn đƣợc mụ hỡnh nguồn nhiệt “Double ellipsoid” phự hợp với quỏ trỡnh hàn FCAW để hàn giỏp mối tổng đoạn vỏ tàu thộp cấp A. Đồng thời cũng đó xõy dựng đƣợc 1 module mó lệnh mụ tả dao động mỏ hàn kiểu răng cƣa nhỳng vào phần mềm Sysweld để thực hiện bài toỏn mụ phỏng quỏ trỡnh hàn Auto-FCAW.
2- Đó tớnh toỏn mụ phỏng và xỏc định trƣờng nhiệt hàn, chu trỡnh nhiệt, quỏ trỡnh biến đổi tổ chức kim loại, ứng suất và biến dạng của liờn kết hàn tổng đoạn vỏ tàu. Kiểm chứng cỏc kết quả mụ phỏng với kết quả thực nghiệm về biến dạng gúc và biến đổi tổ chức kim loại mối hàn cho thấy rằng mụ hỡnh và cỏc điều kiện tớnh toỏn trong mụ phỏng số là phự hợp với mụ hỡnh thực nghiệm.
112
KẾT LUẬN CHUNG CỦA LUẬN ÁN
Đề tài đó đạt đƣợc mục tiờu và cỏc kết quả chớnh nhƣ sau:
1- Bằng phƣơng phỏp quy hoạch thực nghiệm hai mức 4 yếu tố độc lập trong miền khảo sỏt, đó xõy dựng đƣợc mụ hỡnh toỏn học mụ tả mối quan hệ giữa cỏc thụng số chớnh của chế độ hàn (Ih, Vh, fd, td) với kớch thƣớc của đƣờng hàn đỏy (hd, bd, bd1) trong liờn kết hàn giỏp mối một phớa nối tổng đoạn vỏ tàu thộp A36.
4 3 4 3 2 1 0,443 0,406 0,381 0,281 243 , 0 262 , 9 x x x x x x hd 4 2 4 3 2 1 0,500 0,250 0,275 0,262 250 , 0 835 , 11 x x x x x x bd 2 1 4 3 2 1 1 9,617 0,581x 0,656x 0,406 x 0,393x 0,318 x x bd Mặt khỏc bằng phần mềm Modde 5.0 xỏc định đƣợc bộ thụng số chế độ hàn theo kớch thƣớc cho trƣớc của đƣờng hàn đỏy.
2- Bằng thực nghiệm đó thiết lập đƣợc mối quan hệ giữa vị trớ hàn trong khụng gian với hỡnh dạng và kớch thƣớc của mối hàn tổng đoạn vỏ tàu bằng quỏ trỡnh hàn Auto-FCAW nhƣ sau: x b 16.150 1.958 3 2 684 . 1 800 . 6 051 . 8 x x x h 3 2 1 7.986 8.935 x 6.774 x 1.742 x b 3 2 1 3.340 0.668x 2.371x 0.697 x h
3- Kết quả thực nghiệm cho thấy rằng: Khi hàn đƣờng hàn đỏy ở vị trớ hàn trần bằng quỏ trỡnh hàn Auto-FCAW thỡ khụng cần phải lút đỏy mối hàn bằng gốm. Bộ thụng số cụng nghệ hàn đó xỏc định khụng thớch hợp để hàn đƣờng hàn đỏy ở vị trớ trần. Vỡ vậy cần thiết phải sử dụng quỏ trỡnh hàn SMAW hoặc GMAW để hàn đƣờng hàn đỏy, cỏc lớp hàn tiếp theo hàn bằng quỏ trỡnh hàn FCAW.
4- Đó phõn tớch và lựa chọn đƣợc mụ hỡnh nguồn nhiệt “Double ellipsoid” phự hợp với quỏ trỡnh hàn FCAW để hàn giỏp mối tổng đoạn vỏ tàu thộp cấp A. Đồng thời cũng đó xõy dựng đƣợc 1 module mó lệnh mụ tả dao động mỏ hàn kiểu răng cƣa nhỳng vào phần mềm Sysweld để thực hiện bài toỏn mụ phỏng quỏ trỡnh hàn Auto-FCAW.
5- Đó tớnh toỏn mụ phỏng và xỏc định đƣợc trƣờng nhiệt hàn, chu trỡnh nhiệt, quỏ trỡnh biến đổi tổ chức kim loại mối hàn, ứng suất dƣ và biến dạng của liờn kết hàn giỏp mối tổng đoạn vỏ tàu. Kiểm chứng cỏc kết quả mụ phỏng với kết quả thực nghiệm cho thấy mụ hỡnh và cỏc điều kiện tớnh toỏn mụ phỏng số là phự hợp với mụ hỡnh thực nghiệm.
6- Kết quả nghiờn cứu của đề tài đó xỏc định đƣợc bộ thụng số cụng nghệ hàn và quy trỡnh hàn giỏp mối tổng đoạn vỏ tàu thộp bằng quỏ trỡnh hàn tự động hồ quang dõy lừi thuốc. Kết quả và phƣơng phỏp nghiờn cứu của đề tài cú thể vận dụng vào thực tiễn chế tạo và lắp ghộp phõn đoạn, tổng đoạn nhằm nõng cao năng suất và chất lƣợng vỏ tàu tại Việt Nam. Ngoài ra, cỏc kết quả nghiờn cứu này cú thể ứng dụng trong hàn giỏp mối cỏc kết cấu cỡ lớn khỏc nhƣ: kho nổi, giàn khoan, bồn bể, v.v.
113
KIẾN NGHỊ VỀ NHỮNG NGHIấN CỨU TIẾP THEO
Để tiếp tục phỏt triển và hoàn thiện cỏc kết quả nghiờn cứu và ỏp dụng một cỏch cú hiệu quả vào thực tiễn sản suất, tỏc giả kiến nghị một số nội dung nghiờn cứu tiếp sau đõy:
Nghiờn cứu xõy dựng ngõn hàng dữ liệu cỏc thụng số chế độ hàn để tự động điều khiển quỏ trỡnh hàn Auto-FCAW theo yếu tố ảnh hƣởng lớn nhất đến chất lƣợng của mối hàn giỏp mối một phớa ở cỏc vị trớ hàn trong khụng gian.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] Nghị quyết 09 - NQ/ TW ngày 9/2/2007 “Về chiến lược biểnViệt Namđến năm 2020”
[2] Quyết định số: 2290/QĐ-TTg, ngày 27 thỏng 11 năm 2013, Quy hoạch tổng thể phỏt triển ngành cụng nghiệp tàu thủy Việt Nam đến năm 2020, định hƣớng đến năm 2030. [3] Cộng Đồng Chõu Âu (2003): Overview of The international Commercial Shipbuilding
Industry.
[4] Kazunori ECHIGO (1958): Development of postwar Japanese Shipbuilding Industry and Revival of Monopoly.
[5] Nordic Industries (2004), Summary of Korean shipbuilding industry.
[6] Tim Huxley (2004): World Shipbuilding Trends.
[7] Nordic Industries (2003): Introduction to shipbuilding in China
[8] QĐ 1106/QĐ-TTg, ngày 18/10/2005, Đề ỏn điều chỉnh phỏt triển Tổng cụng ty cụng nghiệp Tàu thuỷ Việt Nam giai đoạn 2005-2010và định hướng đến 2015
[9] Đại sứ quỏn Đan Mạch tại Việt Nam (2005), Đỏnh giỏ ngành cụng nghiệp đúng tàu Việt Nam.
[10]Huỳnh Thế Du (2006), Cơ hội nào cho ngành đúng tàu Việt Nam, Chƣơng trỡnh Giảng dạy Kinh tế Fulbright.
[11]U.S Shipbuilding Industry (2001), National Shipbuilding Research Program, U.S. Shipbuilding Industry Benchmarking Report.
[12]Professor Stein Ove Erikstad NTNU (2009), Modularisation in Shipbuilding and Modular Production, Project Innovation in Global Maritime Production 2020 (IGLO- MP2020).
[13]Tập đoan CN tàu thủy Việt Nam (2006), Quy trỡnh chế tạo tổng đoạn vỏ tàu, đăng kiển Việt Nam.
[14]Dr. Kiyoshi Terai and Dr. Masayasu Arikawa (1974), Precent developments in one – side Automatic Welding.
[15]Bawil Unitor Ships Service, Maritime Welding Handbook, Welding and Related Processes for Repair and Maintenance Onboard.
[16]Klas Weman (2003), Welding Processes Handbook, Woodhead Publishing Limited. [17]Tomokazu MORIMOTO (2005), Developments in Flux-cored Wire for Gas-shielded
Arc Welding, Technical Development Department, Welding Company.
[18]Z Zhang, A W Marshall, G B Holloway, Flux Cored Arc Welding, Metrode Products Limited, UK.
[19]TS. Hoàng Văn Chõu, ĐT KH&CN cấp Nhà nƣớc giai đoạn (2001-2005) mó số KC.05.09, Nghiờn cứu cụng nghệ hàn tự động trong khụng gian nhiều chiều cú điều khiển theo chương trỡnh số phục vụ cho việc hàn vỏ tàu và thiết bị hoỏ dầu.
[20]Ngạc Bảo Long và Lờ Hoài Quốc (2007), Một giải phỏp nhằm nõng cao năng suất và chất lượng của cụng đoạn hàn vỏ tàu với Robot tự hành trờn đường ray.
[21]Nguyễn Xuõn Quang và Lờ Hoài Quốc (2006), Nhận dạng vết và điều khiển chuyển động của Robot hàn tự hành trờn đường ray ứng dụng trong ngành đúng tàu.
[22] TS. Ngụ Cõn, ĐT NCKH&CN cấp Nhà nƣớc (2001-2005), mó số KC.06.01NC,
Nghiờn cứu cỏc thiết bị và phương phỏp cụng nghệ cơ bản phục vụ cho đúng tàu thuỷ cỡ lớn.
[23]Dự ỏn KC.06.DA12.CN, Hoàn thiện cụng nghệ tự động trong chế tạo, lắp rỏp, hàn vỏ tàu thuỷ nhằm nõng cao chất lượng đúng tàu thuỷ cỡ lớn. Cụng ty Cụng nghiệp Tàu thuỷ Nam Triệu.
[24]PGS. TS. Nguyễn Tiến Dƣơng chủ nhiệm đề tài cấp bộ, Nõng cao chất lượng của liờn kết hàn ghộp nối tổng đoạn vỏ tàu thủy phục vụ ngành cụng nghiệp đúng tàu. Mó số đề tài: B2009-01-251.
[25]PGS. TS. Bựi Văn Hạnh chủ nhiệm đề tài NCKH cấp Nhà nƣớc, Nghiờn cứu, thiết kế và chế tạo robot hàn tự hành phục vụ ngành đúng tàu ở Việt Nam, mó số KC.03.06/06-10 thuộc Chƣơng trỡnh KH & CN trọng điểm cấp Nhà nƣớc.
[26]J. Raveendra and R. S. Parmar, Mathematical models to predict weld bead geometry for flux cored arc welding, J. of Metal construction, Vol. 19, n. 2, January 1987, pp. 31R-35R
[27]T. Kannan and N. Murugan, Effect of flux cored arc welding process parameters on duplex stainless steel clad quality, J. of Material Processing Technology, Vol. 176. 2006, pp. 230-239.
[28]H.R. Ghazvinloo and A. Honarbakhsh Raouf (2010), Effect of Gas shield Flux cored Arc welding Parameters on weld width and tensile properties of weld mental in a low carbon steel, Juornal of Applied Sciences 10 (8): 658-663.
[29]V. Vasantha Kumar1* and N. Murugan2,Effect of FCAW Process Parameters on Weld Bead Geometry in Stainless Steel Cladding, Journal of Minerals & Materials Characterization & Engineering, Vol. 10, No.9, pp.827-842, 2011
[30]Z Zhang, A W Marshall, G B Holloway, Flux cored arc welding The high productivity welding process for P91 steels, Metrode Products Limited, UK.
[31]Gullco, “KAT” Welding Oscillation In Shipbuilding Environment, Improvements in productivity and weld quality using the oscillator welding process.
[32]V. K. Gupta and R. S. Parmar, Fractional factorial technique to predict dimensions of the weld bead in automatic submerged arc welding, IE(I) Journal-MC, Vol. 70, Nov. 1989, pp.67-75.
[33]N. Murugan, R. S. Parmar and S. K. Sud, Effect of submerged arc welding process variables on dilution and bead geometry in single wire surfacing, J. of Material Processing Technology, Vol. 37. 1993, pp. 767-780.
[34]L. J. Yang, M. J. Bibby and R. S. Chandel, Linear regression equations for modelling the submerged-arc welding process, J. of Materials Processing Technology, Vol. 39, 1993, pp. 33-42.
[35]N. Murugan and R. S. Parmar, Effect of welding conditions on microstructure and properties of tupe 316L stainless steel submerged arc welding cladding, Welding Journal, AWS, Vol. 76, n. 5. May 1997, pp. 210-s-220-s.
[36]V. Gunaraj and N. Murugan, Prediction and comparisonof the area of the heat- affected zone for the bead-onplates and bead-on-joint in submerged arc welding of pipes, J. of Materials Processing Tech., Vol. 95. 1999, pp. 246-261.
[37]Gunaraj and Murugan, Prediction and control of weld bead geometry and shape relationships in submerged arc welding of pipes, J. of Materials Processing Tech., Vol. 168. 2005, 478-487.
[38]BY V. MALIN (2011) Root Weld Formation in Modified Refractory Flux One-Sided Welding, Part 1- Effect of Welding Variables
[39]V. Gunaraj and N. Murugan, Application of response surface methodology for predicting weld bead quality in submerged arc welding of pipes, J. of Materials Processing Tech., Vol. 88. 1999, pp. 266-275.
[40]V. Gunarai and N. Murugan, Prediction and optimization of weld bead volume for the submerged arc processpart 1, Welding journal, AWS, October 2000, 286-s – 294-s. [41]Gunaraj and Murugan, Prediction of heat-affected zone characteristics in submerged
arc welding of structural steel pipes, welding journal, AWS, January 2002. [42]TCVN 6259-7:2003, Qui phạm phõn cấp và đúng tàu biển vỏ thộp.
[43]QCVN 21: 2010/ BGTVT, Quy phạm phõn cấp và đúng tàu biển vỏ thộp, Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia.
[44]AWS D1.1 (2008), Structural welding code steel.
[45]Editor Leonard P. Connor (1987), Welding Handbook Volume 1: Welding Technology,
American Welding Society.
[46]R. L. O’Brien (1998), Welding Handbook, Volume 2 welding Processes, American Welding Society.
[47]New manufacturing processes and Material series (1992), Advanced welding processes, Johon Norrish – Head of welding group, School of industrial and manufacturing science, Cranfield Institute of Technology.
[48]Shigeo OYAMA*1, Tadashi KASUYA*2, Kouichi SHINADA*, High-speed One-side
Submerged Arc Welding Process “NH-HISAW” NIPPON STEEL TECHNICAL
REPORT No. 95 January 2007.
[49]N. Murugan and R. S. Parmar, effects of MIG process parameters on the geometry of the bead in the automatic surfacing of stainless steel, J. of Materials Processing Technology, Vol. 41, 1994, pp. 381-398.
[50]Instruction Manual No.1L9344A - E -1 (2003), Manual Teaching AX-V6, DAIHEN Corporation.
[51]Yi H uang (2011), Control of Metal transfer at give arc variables, University of Kentucky,
[52]Cynthia L. Jenney and Annette O'Brien (Editor), Welding Handbook, Vol. 1: Welding Science and Technology,American Welding Society; 9th edition (January 19, 2001).
[53]Sindo Kou (2003), Second Edition, Welding metallurgy, Published by John Wiley & Sons, Inc., Hoboken, New Jersey. Published simultaneously in Canada.
[54]International Welding Engineer (IWE) (2005), Welding processes and equipment, SLV Duisburg – Branch of GSI mbH.
[55]Nguyễn Doón í (2002), Quy hoạch thực nghiệm, NXB Khoa học và Kỹ thuật Hà Nội, [56]ASTM E340-13 Standard Test Method for Macroetching Metals and Alloys.
[57] GL (2008) Part 3, Section 1 Welding of Hull Structures, Page 1–14
[58]Akhlagi, M. & Goldak, J. (2005) Computational Welding Mechanics, New York, Springer.
[59]Nguyễ Thế Ninh (2008), Phõn tớch truyền nhiệt hàn và ứng dụng, NXB Bỏch Khoa- Hà Nội
[60]ESI Group (January 2010), Sysweld 2010 Reference manual.
[61]Tsirkas SA, Papanikos P, Kermandis T (2003), Numerical simulation of the laser welding process in butt joint specimens. Journal of Material Processing Technology. [62]Parmar RS (2005), Welding engineering and technology. Delhi: Khanna Publishers.
[63]Lewis RW, Nithiarasu P, Seetharamu KN (2004), Fundamental of the finite element for heat and fluid flow. England: John Wiley & Son Ltd. Lidam RN, Manurung YH, Sulaiman MS, Redza MR,
[64]William R. Oates (Editor) Welding Handbook, Materials and Applications - Vol 4 Part 2 (Eighth Edition, American Welding Society) Hardcover – January 1. 1996
[65]ASME (2007), Boiler and Pressure Vessel Code, IX. Qualification Standard For Welding and Brazing Procedures, Welders, Brazers, And Welding and Brazing Operators,
[66]Redza MR, Manurung YH, Lidam RN, Abas SK, Tham G, Sulaiman MS (2010),
Simulation study on angular distortion of multipass welding joint using SYSWELD. NAPAS.
[67] Bửrjesson, L. & Lindgren, L.-E. (2001) Thermal, metallurgical and mechanical models for simulation of multipass welding. ASME Journal of Engineering Materials and Technology, 123, 106–111.
DANH MỤC CÁC CễNG TRèNH ĐÃ CễNG BỐ CỦA LUẬN ÁN
1. Vũ Văn Ba, PGS, TS. Nguyễn Thỳc Hà, PGS, TS. Bựi Văn Hạnh, Ảnh hưởng của vị trớ hàn đến hỡnh dạng và kớch thước mối hàn tổng đoạn trong chế tạo vỏ tàu, Tạp chớ Cơ khớ Việt Nam số 7 năm 2013,
2. Vu Van Ba, Nguyen Thuc Ha, Bui Van Hanh, Efect of welding technology parameters on shape and dimensions of the one side butt weld in assembly of the ship’s hull block by Automatic flux core arc welding, Tạp chớ Khoa học & Cụng nghệ cỏc trƣờng đại học kỹ thuật, Số 97 - 2013.
3. Vũ Văn Ba, PGS, TS. Nguyễn Thỳc Hà, PGS, TS. Bựi Văn Hạnh, ThS Vũ Đỡnh Toại, Nghiờn cứu mụ phỏng trường nhiệt độ liờn kết hàn giỏp mối một phớa bằng quỏ trỡnh hàn Auto – FCAW, Tạp chớ Cơ khớ Việt Nam số 11 năm 2013.
PHỤ LỤC
Phụ lục 1: Quy hoạch thực nghiệm ảnh hƣởng của cỏc thụng số chế độ hàn đến hỡnh dạng và kớch thƣớc mối hàn tổng đoạn
* Khoanh vựng cỏc thụng số chế độ hàn
Thụng qua quỏ trỡnh thực nghiệm sơ bộ và kết quả thu đƣợc thỏa món cỏc mục tiờu đặt ra của bài toỏn quy hoạch thực nghiệm, xỏc định đƣợc khoảng biến thiờn của cỏc thụng số chế độ hàn nhƣ mụ tả trong bảng dƣới đõy.
Bảng giỏ trị và khoảng biến thiờn của cỏc thụng số đầu vào
Mức thay đổi Cỏc thụng số đầu vào