Luận văn Thạc sỹ Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI Họ tên tác giả luận văn Tạ Văn Năm TÊN ĐỀ TÀI LUẬN VĂN NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA CHẾ ĐỘ HÀN ĐẾN SỰ HÌNH THÀNH MỐI HÀN VÀ LƯỢNG THUỐC HÀN NÓNG CHẢY KHI CHẾ TẠO THUỐC HÀN THIÊU KẾT HỆ BAZƠ LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT CHUYÊN NGÀNH: CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY NGƯỜI HƯỚNG DẪN : TS Vũ Huy Lân Hà Nội – Năm 2013 ọc viên: Tạ Văn Năm CH11A Luận văn Thạc sỹ Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội MỤC LỤC ọc viên: Tạ Văn Năm CH11A Luận văn Thạc sỹ Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội LỜI CAM ĐOAN Tôi Tạ Văn Năm, học viên lớp Cao học Công nghệ hàn – Khoá 2011, Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội, thực đề tài: “Nghiên cứu ảnh hưởng chế độ hàn đến hình thành mối hàn lượng thuốc hàn nóng chảy chế tạo thuốc hàn thiêu kết hệ bazơ (tương đương loại F7A(P)4 theo AWS A5.17-80) theo AWS A5.17-80” Tác giả tham gia Đề tài Khoa học Công nghệ Trọng điểm cấp Nhà nước mã số KC.02.04/11-15 TS Vũ Huy Lân làm Chủ nhiệm Đề tài Tác giả xin cam đoan rằng: Ngoại trừ số liệu, bảng biểu, đồ thị,… trích dẫn từ tài liệu tham khảo số liệu, nội dung lại công bố Luận văn tác giả nhóm tác giả tham gia Đề tài đưa Nếu sai xin hoàn toàn chịu trách nhiệm Hà Nội, ngày 24 tháng năm 2013 Học viên Tạ Văn Năm ọc viên: Tạ Văn Năm CH11A Luận văn Thạc sỹ Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT Ký Ký Ý nghĩa hiệu AC Alternating Curent AWS American Welding Society ASTM American Society for Testing Ý nghĩa hiệu SAW Submerged Arc Welding WPS Welding Procedure Specification WPQR Welding Procedure Qualiffication of Materials ASME American Society of ak Recode Độ dai va đập Machine Engineers DC Direct Current DCEN Direct Current Electrode σch σk Giới hạn chảy Độ bền kéo , DC - Negative DCEP, Direct Current Electrode δ DC + DT EN HAZ IIW ISO Positive Destructive Testing European Standards Heat affected zone International Institute Ψmh Ψn Độ dãn dài tương đối Hệ số hình dạng mối hàn Hệ số ngấu mối hàn Welding International Standard Organi zation JIS Japanese Industrial Standards KLCB Kim loại NDT Nondestructive Testing PWHT Post Weld Heat Treatment ọc viên: Tạ Văn Năm CH11A Luận văn Thạc sỹ Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội DANH MỤC CÁC BẢNG Số bảng Tên bảng Bảng 2.1 Phân loại kí hiệu thuốc hàn theo IIW – 545 –78 Bảng 2.2 Yêu cầu tính kim loại mối hàn theo AWS A5.17 – 80 Bảng 2.3 Công thử độ dai va đập kim loại mối hàn Bảng 2.4 Thành phần hoá học số thông số chủ yếu dây hàn Bảng 2.5 tự động lớp thuốc theo AWS A5.17 – 80 Các loại xỉ hàn theo thành phần hoá học chất theo IIW Bảng 3.1 Giá trị khoảng biến thiên yếu tố đầu vào Bảng 3.2 Kế hoạch thực nghiệm bậc hai trực giao (với biến mã hóa) Bảng 3.3 Thành phần hoá học thép hàn SM400B, (%): Bảng 3.4 Thành phần hoá học dây hàn EM12K, (%): Bảng 3.5 Các tiêu tính dây hàn: Bảng 4.1 Giá trị khoảng biến thiên yếu tố Bảng 4.2 Kế hoạch thực nghiệm thí nghiệm trực giao bậc Bảng 4.3 Kết thí nghiệm Bảng 5.1 Các giá trị giới hạn thông số chế độ hàn Bảng 5.2 Các giá trị giới hạn hàm mục tiêu Bảng 5.3 Các giá trị thông số chế độ hàn chấp nhận Bảng 5.4 Các giá trị thông số chế độ hàn chấp nhận Bảng 5.5 Các giá trị thông số chế độ hàn chấp nhận Bảng 5.6 Khoảng giá trị thông số chế độ hàn hợp lý (với log(D) Bảng 5.7 cao) cho dây hàn d = 4,0mm: Khoảng giá trị thông số chế độ hàn hợp lý cho dây hàn d 4,0mm: DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ Trang 28 31 31 32 38 58 59 66 66 66 73 74 76 99 99 100 101 102 103 106 Hình số Hình 1.1 Hình 1.2 Tên hình vẽ Sơ đồ nguyên lý trình hàn tự động lớp thuốc Hình 1.3 Hình 1.4 Một số hình ảnh hàn hồ quang tự động lớp thuốc Sơ đồ nguyên lý hàn hồ quang lớp thuốc điện cực 16 16 Hình 1.5 Hình 1.6 băng Hàn hồ quang lớp thuốc điện cực băng Dạng thuốc hàn 17 19 Một số thiết bị hàn hồ quang tự động lớpthuốc ọc viên: Tạ Văn Năm CH11A Trang 15 15 Luận văn Thạc sỹ Hình 2.1 Hình 2.2 Hình 2.3 Hình 2.4 Hình 3.1 Hình 3.2 Hình 3.3 Hình 3.4 Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Sơ đồ kí hiệu thuốc hàn – dây hàn AWS A5.17 - 80 Sự thay đổi độ nhớt xỉ phụ thuộc vào nhiệt độ Sơ đồ nghiên cứu tổng quát thuốc hàn Sơ đồ nghiên cứu đề tài Các kích thước đặc trưng mối hàn Sự thay đổi hình dạng mối hàn theo cường độ dòng điện hàn Sự thay đổi hình dạng mối hàn Sự thay đổi hình dạng mối hàn mức tiêu thụ thuốc hàn theo 30 35 40 41 43 44 45 46 điện áp hàn Hình 3.5 Sự thay đổi hình dạng mối hàn mức tiêu thụ thuốc hàn Hình 3.6 Ảnh hưởng tốc độ hàn lên phân bố lực hồ quang Hình 3.7 Ảnh hưởng tốc độ hàn lên phân bố lực hồ quang Hình 3.8 Sự thay đổi hình dạng mối hàn theo tiết diện điện cực Hình 3.9 Sự thay đổi hình dạng mối hàn theo góc nghiêng điện cực Hình 3.10 Minh họa ảnh hưởng góc nghiêng điện cực đến hình dạng mối 47 48 49 50 50 51 Hình 3.11 Hình 3.12 Hình 3.13 Hình 3.14 Hình 3.15 Hình 3.16 hàn Sự thay đổi hình dạng mối hàn theo góc nghiêng vật hàn Sự thay đổi hình dạng mối hàn theo góc nghiêng vật hàn Sự thay đổi hình dạng mối hàn theo góc nghiêng vật hàn Máy hàn tự động lớp thuốc Máy hàn tự động Dosun DZ1000 Phôi chuẩn bị hàn mẫu thử phân tích thành phần hóa học kim loại mối hàn Hình 3.17 Thước đo mối hàn đa Hình 3.18 Cách đo thông số mối hàn Hình 3.19 Cân điện tử (Nhật Bản) Hình 4.1 Mẫu hàn cắt để chuẩn bị phân tích thành phần hóa học Hình.5.1 Sự phụ thuộc chiều rộng mối hàn vào cường độ dòng điện 51 52 52 53 67 69 70 71 72 76 82 Hình 5.2 Hình 5.3 Hình 5.4 Hình 5.5 Hình 5.6 Hình 5.7 hàn Sự phụ thuộc chiều rộng mối hàn vào điện áp hàn Sự phụ thuộc chiều rộng mối hàn vào vận tốc hàn Sự phụ thuộc chiều rộng mối hàn vào I U Sự phụ thuộc chiều rộng mối hàn vào I Vh Sự phụ thuộc chiều rộng mối hàn vào U Vh Sự phụ thuộc chiều cao đắp mối hàn vào cường độ dòng 83 83 84 84 85 85 Hình 5.8 điện hàn Sự phụ thuộc chiều cao đắp mối hàn vào điện áp hàn 86 ọc viên: Tạ Văn Năm CH11A Luận văn Thạc sỹ Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Hình 5.9 Hình 5.10 Hình 5.11 Hình 5.12 Hình 5.13 Sự phụ thuộc chiều cao đắp mối hàn vào vận tốc hàn Sự phụ thuộc chiều cao đắp mối hàn vào I U Sự phụ thuộc chiều cao đắp mối hàn vào I Vh Sự phụ thuộc chiều cao đắp mối hàn vào U Vh Sự phụ thuộc chiều sâu ngấu mối hàn vào cường độ dòng 86 87 87 88 88 Hình 5.14 Hình 5.15 Hình 5.16 Hình 5.17 Hình 5.18 Hình 5.19 điện hàn Sự phụ thuộc chiều sâu ngấu mối hàn vào điện áp hàn Sự phụ thuộc chiều sâu ngấu mối hàn vào vận tốc hàn Sự phụ thuộc chiều sâu ngấu mối hàn vào I U Sự phụ thuộc chiều sâu ngấu mối hàn vào I Vh Sự phụ thuộc chiều sâu ngấu mối hàn vào U Vh Sự phụ thuộc hệ số hình dạng mối hàn vào cường độ dòng 89 89 90 90 91 91 Hình 5.20 Hình 5.21 Hình 5.22 Hình 5.23 Hình 5.24 Hình 5.25 điện hàn Sự phụ thuộc hệ số hình dạng mối hàn vào điện áp hàn Sự phụ thuộc hệ số hình dạng mối hàn vào vận tốc hàn Sự phụ thuộc hệ số hình dạng mối hàn vào I U hàn Sự phụ thuộc hệ số hình dạng mối hàn vào I Vh hàn Sự phụ thuộc hệ số hình dạng mối hàn vào U Vh hàn Sự phụ thuộc lượng thuốc nóng chảy vào cường độ dòng 92 92 93 93 94 94 Hình 5.26 Hình 5.27 Hình 5.28 Hình 5.29 Hình 5.30 Hình 5.31 Hình 5.32 Hình 5.33 Hình 5.34 điện hàn Sự phụ thuộc lượng thuốc nóng chảy vào điện áp hàn Sự phụ thuộc lượng thuốc nóng chảy vào vận tốc hàn Sự phụ thuộc lượng thuốc nóng chảy vào I U hàn Sự phụ thuộc lượng thuốc nóng chảy vào I Vh hàn Sự phụ thuộc lượng thuốc nóng chảy vào U Vh hàn Ảnh hưởng điện áp hàn đến hình dạng mối hàn Ảnh hưởng điện áp hàn đến lượng xỉ hàn nóng chảy Ảnh hưởng dòng điện hàn đến hình dạng mối hàn Ảnh hưởng tốc độ hàn đến hình dạng mối hàn 95 95 96 96 97 104 104 105 105 MỞ ĐẦU Trong nghiệp công nghiệp hoá đất nước ngành khoa học công nghệ phát triển mạnh, ngành công nghệ hàn không ngừng phát triển ọc viên: Tạ Văn Năm CH11A Luận văn Thạc sỹ Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội bề rộng có công nghệ hàn đa dạng giải pháp nâng cao suất chất lượng hàn Do ngành hàn ngày ứng dụng rộng rãi, số công nghệ hàn tự động lớp thuốc ứng dụng phổ biến giới Ở Việt Nam công nghệ ngày ứng dụng rộng rãi, đặc biệt lĩnh vực đóng tàu chế tạo kết cấu thép, Tuy nhiên, thuốc hàn chủ yếu phải nhập từ nước ngoài, để khắc phục tình trạng số sở sản xuất vật liệu hàn lớn nước Công ty sản xuất que hàn Việt Đức, công ty sản xuất vật liệu hàn Nam Triệu, nghiên cứu chế tạo thử nghiệm thuốc hàn gốm hệ axit AR (Ôxit nhôm – Rutil) Để mau chóng tự sản xuất loại thuốc hàn chất lượng cao (các thuốc hàn thiêu kết hệ bazơ) đáp ứng cho việc chế tạo kết cấu hàn chất lượng cao Trong đề tài thực nghiên cứu nhánh đề tài cấp Nhà nước “Nghiên cứu sản xuất thuốc hàn thiêu kết nguyên vật liệu nước để hàn tự động kết cấu thép cacbon thấp hợp kim thấp” Nội dung cụ thể luận văn tốt nghiệp: Nghiên cứu ảnh hưởng chế độ hàn đến hình thành mối hàn lượng thuốc hàn nóng chảy chế tạo thuốc hàn thiêu kết hệ bazơ (tương đương loại F7A(P)4 theo AWS A5.17-80) theo AWS A5.17-80” Có vấn đề cần giải sau: - Giới thiệu tổng quan việc nghiên cứu giới Việt Nam thuốc hàn thiêu kết Xác định hướng nghiên cứu đề tài - Các vấn đề cần giải quyết: + Nghiên cứu ảnh hưởng thông số chế độ hàn đến hình thành mối hàn lượng thuốc hàn bị nóng chảy hàn thuốc hàn thiêu kết hệ bazơ F7A(P)4 + Xác định chế độ hàn hợp lý lượng thuốc hàn nóng chảy khối lượng dây hàn sử dụng thuốc hàn thiêu kết hệ bazơ chế tạo ọc viên: Tạ Văn Năm CH11A Luận văn Thạc sỹ Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội nguyên vật liệu nước tương đương với loại F7A(P)4 theo AWS A5.17-80 + Xây dựng hướng dẫn sử dụng thuốc hàn thiêu kết hệ bazơ Em xin chân thành cảm ơn hướng dẫn giúp đỡ nhiệt tình giảng viên TS Vũ Huy Lân, Ban lãnh đạo cán Công ty Que hàn điện Việt Đức,… việc hoàn thành luận văn tốt nghiệp này! Hà Nội, ngày 24 tháng năm 2013 Học viên Tạ Văn Năm Chương TỔNG QUAN VỀ THUỐC HÀN THIÊU KẾT ọc viên: Tạ Văn Năm CH11A Luận văn Thạc sỹ Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội 1.1 Sơ lược hàn tự động lớp thuốc hàn 1.1.1 Sơ đồ nguyên lý hàn tự động dưới lớp thuốc  Khái niệm hàn hồ quang lớp thuốc: Hàn hồ quang lớp thuốc bảo vệ gọi hàn hồ quang chìm (hồ quang ngầm), tiếng Anh viết tắt SAW (Submerged Arc Welding) trình hàn điện nóng chảy, dùng nguồn nhiệt từ hồ quang điện sinh điện cực hàn (dây hàn, băng hàn) vật hàn Một phần lượng nhiệt sinh hồ quang điện làm nóng chảy kim loại điện cực kim loại bản, sau kim loại vũng hàn kết tinh tạo thành mối hàn Phần nhiệt khác làm nóng chảy thuốc hàn, tạo thành lớp xỉ (vòm vỉ) bảo vệ vùng hồ quang vũng hàn khỏi xâm nhập ảnh hưởng có hại môi trường khí xung quanh  Nguyên lý hàn hồ quang lớp thuốc: Dưới tác dụng nhiệt hồ quang, mép hàn, dây hàn phần thuốc hàn sát hồ quang bị nóng chảy tạo thành vòm hồ quang (vòm xỉ) vũng hàn Dây hàn đẩy vào vũng hàn cấu cấp dây với tốc độ phù hợp với tốc độ nóng chảy đảm bảo trì hồ quang cháy ổn định Khi hồ quang hàn di chuyển theo hướng hàn kim loại lỏng vũng hàn nguội kết tinh tạo thành mối hàn Trên mặt vũng hàn phần mối hàn kết tinh hình thành lớp xỉ có tác dụng tham gia vào trình luyện kim hàn, bảo vệ giữ nhiệt cho mối hàn tách khỏi mối hàn sau hàn Phần thuốc hàn chưa bị nóng chảy sử dụng lại Các chuyển động cấp dây hàn, dao động điện cực chuyển động theo đường hàn thường giới hóa Tùy theo mức độ tự động chuyển động mà chia thành hàn tự động bán tự động lớp thuốc Sơ đồ nguyên lý trình hàn tự động lớp thuốc tham khảo hình 1.1 ọc viên: Tạ Văn Năm CH11A 10 Luận văn Thạc sỹ Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Dmh Hình 5.22 Sự phụ thuộc hệ số hình dạng mối hàn vào I U hàn Dmh Hình 5.23 Sự phụ thuộc hệ số hình dạng mối hàn vào I Vh hàn ọc viên: Tạ Văn Năm CH11A 85 Luận văn Thạc sỹ Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Dmh Hình 5.24 Sự phụ thuộc hệ số hình dạng mối hàn vào U Vh hàn 5.2.1.5 Sự phụ thuộc lượng thuốc hàn nóng chảy vào chế độ hàn 1.20 Gx 1.10 1.00 0.90 0.80 600 700 800 900 I Hình 5.25 Sự phụ thuộc lượng thuốc nóng chảy vào cường độ dòng điện hàn ọc viên: Tạ Văn Năm CH11A 86 Luận văn Thạc sỹ Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội 1.60 1.50 1.40 1.30 Gx 1.20 1.10 1.00 0.90 0.80 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 U Hình 5.26 Sự phụ thuộc lượng thuốc nóng chảy vào điện áp hàn 1.30 Gx 1.20 1.10 1.00 0.90 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 Vh Hình 5.27 Sự phụ thuộc lượng thuốc nóng chảy vào vận tốc hàn ọc viên: Tạ Văn Năm CH11A 87 39 47 Luận văn Thạc sỹ Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Gx Hình 5.28 Sự phụ thuộc lượng thuốc nóng chảy vào I U hàn Gx Hình 5.29 Sự phụ thuộc lượng thuốc nóng chảy vào I Vh hàn ọc viên: Tạ Văn Năm CH11A 88 Luận văn Thạc sỹ Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Gx Hình 5.30 Sự phụ thuộc lượng thuốc nóng chảy vào U Vh hàn 5.2.2 Kết luận Qua kết thu từ phương trình hồi qui đường đặc trưng cho phép rút kết luận quan sau đây: - Mức độ tương thích phương trình hồi qui cao, với hệ số tương quan R2 = 0,661 ÷ 0,955 - Các đường đặc trưng biểu diễn phụ thuốc kích thước mối hàn lượng thuốc nóng chảy vào thông số chế độ hàn rõ nét, thông qua biểu đồ dạng 2D 3D - Đặc tính biểu đồ phù hợp cao với lý thuyết, phản ánh tính chất vật lý thuốc hàn – xỉ hàn thiêu kết hệ bazơ trung bình (B ≈ 1,6) lên hình thành mối hàn kích thước mối hàn - Các đồ thị cho ta thấy hiệu điện tăng khối lượng thuốc hàn tiêu thụ tăng, cường độ dòng điện hàn tăng khối lượng thuốc hàn tiêu thụ tăng vận tốc hàn tăng khối lượng thuốc hàn tiêu thụ giảm ọc viên: Tạ Văn Năm CH11A 89 Luận văn Thạc sỹ Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Các kết nghiên cứu sở để lựa chọn thông số chế độ hàn đảm bảo hình thành mối hàn có chất lượng tiêu hao thuốc hàn hợp lý 5.3 Xác định thông số chế độ hàn hợp lý 5.3.1 Giải toán tối ưu xác định thông số chế độ hàn hợp lý Xác định giá trị hợp lý (tối ưu) yếu tố (biến số) từ mô hình xây dựng đảm bảo tiêu chí kinh tế - kỹ thuật Do vậy, việc giải toán phải đáp ứng điều kiện ràng buộc Bài toán quy hoạch đa mục tiêu trường hợp tổng quát với n biến, m buộc, p mục tiêu mô tả dạng tổng quát sau: Max(min) j k ( x1 , x , , x n ), k = 1,2, , p  g ( x1 , x , , x n ) ≤ bi  x j ≥ i = 1,2,…,m; j = 1,2,…,n Ta ký hiệu miền buộc miền D Trong toán việc giải toán tìm giá trị biến đầu vào thỏa mãn giá trị hàm mục tiêu cho trước − Xác định thông số chế độ hàn hợp lý, sở ràng buộc − Các ràng buộc: + Tường minh: 600 ≤ I ≤ 900 ; 26 ≤ U ≤ 44 ; 16 ≤ Vh ≤ 36 ; + Ẩn: hàn tự động lớp thuốc, yêu cầu hệ số hình dạng mối hàn thường ψmh = ÷ 10, nhiên thuốc hàn bazơ khả hình thành mối hàn có giảm, nên thường lựa chọn hệ số hình dạng mối hàn thấp Ở ta chọn hàm mục tiêu để tối ưu: 6,0 ≤ ψmh = b/c (Y4) ≤ 10 ọc viên: Tạ Văn Năm CH11A 90 Luận văn Thạc sỹ Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Và lượng thuốc hàn tiêu hao (lượng thuốc hàn nóng chảy lượng kim loại dây hàn (kim loại đắp)), tham khảo số liệu [13, 16] : 0,7 ≤ Gx ≤ 1,3 Vậy ta chọn thông số chế độ hàn thỏa mãn tiêu chí Kết quả: Giải phần mềm tối ưu chuyên dụng với ràng buộc có điều kiện, ta thay đổi phương án xác định khoảng giá trị thông số chế độ hàn hợp lý sau: Bảng 5.1 Các giá trị giới hạn thông số chế độ hàn : I Free 600 900 U Free 26 44 Vh Free 16 36 Bảng 5.2 Các giá trị giới hạn hàm mục tiêu : b Exclude c Exclude h Exclude Dmh Target 0.5 5.5 10 Gx Target 0.5 0.8 1.3 Bảng 5.3 Các giá trị thông số chế độ hàn chấp nhận: I 812.882 653.993 885 U 33.9001 33.7605 29.6 Vh 34.7887 19.4061 17 b 14.2405 16.7726 21.0357 c 2.1732 2.801 3.8529 ọc viên: Tạ Văn Năm h 5.0367 2.8949 3.2606 Dmh 6.1601 6.3097 6.0448 Gx 1.0097 0.9985 1.0249 CH11A 91 iter log(D) 25 -3.1804 33 -2.8203 -2.7551 Luận văn Thạc sỹ 783.888 780 780 780 780 33.2666 38.6 38.6 38.6 38.6 Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội 33.7037 26 26 26 26 14.0184 16.6967 16.6967 16.6967 16.6967 2.1103 2.3621 2.3621 2.3621 2.3621 4.7624 4.1516 4.1516 4.1516 4.1516 6.2345 6.8383 6.8383 6.8383 6.8383 0.9764 0.9909 0.9909 0.9909 0.9909 16 0 0 -2.3613 -1.9393 -1.9393 -1.9393 -1.9393 Thay đổi giá trị giới hạn hàm mục tiêu ta có: b c h Dmh Gx Exclude Exclude Exclude Target Target 0.5 0.5 5.5 0.8 10 1.3 Bảng 5.4 Các giá trị thông số chế độ hàn chấp nhận: I U 792.451 39.0072 Vh 22.8016 b c 18.5237 2.6362 h 3.9325 Dmh Gx 7.0468 1.027 iter log(D) 51 2.6793 679.353 33.4888 18.5864 17.6741 2.8388 2.8891 6.5734 0.9824 39 1.6547 843.148 33.7111 17.358 21.4984 3.3751 3.3744 6.9812 0.9948 16 -3.6809 799.503 37.9424 21.9345 18.9538 2.697 3.8758 7.1255 0.9872 53 -2.8329 780 38.6 26 16.6967 2.3621 4.1516 6.8383 0.9909 -2.4652 780 38.6 26 16.6967 2.3621 4.1516 6.8383 0.9909 -2.4652 780 38.6 26 16.6967 2.3621 4.1516 6.8383 0.9909 -2.4652 780 38.6 26 16.6967 2.3621 4.1516 6.8383 0.9909 -2.4652 ọc viên: Tạ Văn Năm CH11A 92 Luận văn Thạc sỹ Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Thay đổi giá trị giới hạn hàm mục tiêu ta có: b c h Dmh Gx Exclude Exclude Exclude Target Target 0.5 0.5 0.7 6.5 10 1.3 Bảng 5.5 Các giá trị thông số chế độ hàn chấp nhận: I U Vh b c h Dmh Gx iter log(D) 778.53 31.9981 29.044 14.6908 2.2143 4.4224 6.4211 0.8171 100 -1.0287 720 32 16 19.584 3.1744 2.6731 6.7215 0.9969 -2.9879 800.23 29.3699 16.4831 19.8499 3.4444 2.9045 6.3712 0.9487 40 -2.0378 768.056 31.8722 33.2037 13.7473 2.1293 4.6439 6.1369 0.9484 13 -1.6568 760.248 31.8438 33.4304 13.6202 2.1247 4.6061 6.0975 0.9629 34 -1.6609 852.624 31.9955 34.0013 14.5798 2.3567 5.287 5.9779 0.9517 45 -1.4347 852.624 31.9955 34.0013 14.5798 2.3567 5.287 5.9779 0.9517 45 -1.4347 852.624 31.9955 34.0013 14.5798 2.3567 5.287 5.9779 0.9517 45 -1.4347 Tổng hợp số liệu từ phương án thay đổi (hệ số hình dạng mối hàn ψ mh = 6,0 ; 6,5 ; 7,0 lượng thuốc tiêu thụ Gx = 0,7 ÷ 1,3) ta xác định khoảng giá trị thông số chế độ hàn hợp lý sau: Bảng 5.6 Khoảng giá trị thông số chế độ hàn hợp lý (với log(D) cao) cho dây hàn d = 4,0mm: I U Vh b c h Dmh Gx iter log(D) 679.353 33.4888 18.5864 17.6741 2.8388 2.8891 6.5734 0.9824 39 -1.6547 720 32 16 19.584 3.1744 2.6731 6.7215 0.9969 -2.9879 ọc viên: Tạ Văn Năm CH11A 93 Luận văn Thạc sỹ Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội 760.248 31.8438 33.4304 13.6202 2.1247 4.6061 6.0975 0.9629 34 -1.6609 780 38.6 26 16.6967 2.3621 4.1516 6.8383 0.9909 -2.4652 792.451 39.0072 22.8016 18.5237 2.6362 3.9325 7.0468 1.027 51 -2.6793 799.503 37.9424 21.9345 18.9538 2.697 3.8758 7.1255 0.9872 53 -2.8329 800.23 29.3699 16.4831 19.8499 3.4444 2.9045 6.3712 0.9487 40 -2.0378 843.148 33.7111 17.358 21.4984 3.3751 3.3744 6.9812 0.9948 16 -2.6809 5.3.2 Kiểm tra đặc trưng ảnh hưởng thông số chế độ hàn Để thấy rõ đặc trưng ảnh hưởng thông số chế độ hàn đến kích thước mối hàn sử dụng thuốc hàn F7A4 nghiên cứu được, tiến hành thí nghiệm có kết phản ánh qua hình ảnh U = 32 V U = 40 V U = 24 V Hình 5.31 Ảnh hưởng điện áp hàn đến hình dạng mối hàn Dây hàn d = 4,0 mm; I = 700 A; Vh = 20 ipm (0,50 m/phút) ọc viên: Tạ Văn Năm CH11A 94 Luận văn Thạc sỹ U = 32 V Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội U = 40 V U = 24 V Hình 5.32 Ảnh hưởng điện áp hàn đến lượng xỉ hàn nóng chảy Dây hàn d = 4,0 mm; I = 700 A; Vh = 20 ipm (0,50 m/phút) I = 850 A I = 700 A I = 550 A Hình 5.33 Ảnh hưởng dòng điện hàn đến hình dạng mối hàn Dây hàn d = 4,0 mm; U = 30 V; Vh = 20 ipm (0,50 m/phút) ọc viên: Tạ Văn Năm CH11A 95 Luận văn Thạc sỹ Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Vh =22ipm (0,56m/phút); Vh=12ipm (0,30m/phút); Vh =32ipm (0,81m/phút); Hình 5.34 Ảnh hưởng tốc độ hàn đến hình dạng mối hàn Dây hàn d = 4,0 mm; U = 30 V; I = 700 A ipm (0,50 m/phút) Các hình ảnh cho thấy tính chất vật lý thuốc hàn phản ánh rõ nét phù hợp với lý thuyết 5.4 Xây dựng hướng dẫn sử dụng thuốc hàn thiêu kết F7A4 Từ kết giải toán tối ưu xác định khoảng thông số chế độ hàn hợp lý xét ảnh hưởng thông số chế độ hàn sử dụng thuốc hàn F7A4 đến tiêu chí đề ra, cho phép xây dựng bảng thông số chế độ hàn sau Bảng 5.7 Khoảng giá trị thông số chế độ hàn hợp lý cho dây hàn d 4,0mm: Đường kính dây hàn (d), I, U, Vh , (A) (V) (ipm) 650 – 850 29 – 32 16 – 34 Dmh Gx 6,1 – 7,1 0,9 – 1,1 mm 4,0 ọc viên: Tạ Văn Năm CH11A 96 Luận văn Thạc sỹ Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Kết luận: - Với khoảng giá trị thông số chế độ hàn nêu cho chất lượng hình thành mối hàn tốt, khuyết tật, bề mặt mối hàn đẹp, xỉ hàn dễ bong - Tuy nhiên, cần ý phối hợp đặc biệt điện áp hàn vận tốc hàn Nếu điện áp hàn lớn với tố độ hàn cao, mà cượng độ dòng điện thấp xảy rỗ xỉ - Trước hàn cần sấy thuốc hàn nhiệt độ từ 300°C ÷ 350°C thời gian 1÷ 1,5 để tránh rỗ khí đảm bảo hàm lượng hiđrô kim loại mối hàn theo yêu cầu ọc viên: Tạ Văn Năm CH11A 97 Luận văn Thạc sỹ Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận: Đề tài nghiên cứu ảnh hưởng yếu tố chế độ hàn đến hình thành mối hàn lượng thuốc nóng chảy Kết ý nghĩa khoa học thực tiễn tóm tắt số điểm chủ yếu sau đây: Trong phạm vi nghiên cứu, tác giả giải nội dung sau: − Ảnh hưởng thông số chế độ hàn đến hình thành mối hàn lượng thuốc nóng chảy − Ứng dụng quy hoạch thực nghiệm, xây dựng phương trình toán học mô tả ảnh hưởng thông số chế độ hàn chủ yếu hàn tự động lớp thuốc đến kích thước mối hàn lượng thuốc nóng chảy với tương thích cao − Sự mô tả dạng 2D 3D quan hệ toán học nghiên cứu phản ánh trực quan kết nghiên cứu cho thấy phù hợp với lý thuyết − Xây dựng bảng hướng dẫn sử dụng loại thuốc hàn nghiên cứu đảm bảo chất lượng hình thành mối hàn với lượng tiêu hao thuốc hàn hợp lý − Các kết nghiên cứu đề tài vừa có ý nghĩa khoa học, tính mới, vừa có giá trị thực tiễn cao phát triển khoa học công nghệ kinh tế nước nhà Kiến nghị: − Các kết nghiên cứu khảo sát cho phương pháp hàn tự động lớp thuốc tư hàn liên kết hàn giáp mối, để mở rộng phạm vi ứng dụng nên nghiên cứu cho tư hàn khác liên kết hàn góc − Để mở rộng phạm vi ứng dụng nên nghiên cứu với đường kính dây hàn khác, có số liệu đầy đủ TÀI LIỆU THAM KHẢO ọc viên: Tạ Văn Năm CH11A 98 Luận văn Thạc sỹ Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội [1] - TS Vũ Huy Lân, TS Bùi Văn Hạnh, Giáo trình Vật liệu hàn, NXB Bách Khoa Hà Nội, 2010 [2] - TS Ngô Lê Thông, Công nghệ hàn điện nóng chảy (Tập 1&2), NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội 2004 [3] - GS TSKH Nguyễn Minh Tuyển, Quy hoạch thực nghiệm, NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội 2005 [4] - Quách Tuần Ngọc (1996), Giáo trình pascal, ĐHBK Hà Nội [5] - TCVN 3223 : 2000, Que hàn thép cacbon thép hợp kim thấp [6] - TCVN 2362 : 1978, Dây thép hàn [7] - TCVN 3909 : 2000, Que hàn điện dùng cho thép cacbon thấp thép hợp kim thấp - phương pháp thử [8] - Петров Г Л Сварочные материалы Машиностроение, Ленинград 1972 [9] - Пoтaпова Н Н Сварочные материалы для дуговой сварки Машиностроение, Москва 1989 [10] - Cпецэлектрод Covered electrodes for manual arc welding, depositing and cutting (Catalô que hàn hãng Spetselektrode, 2000) [11] - AWS Welding Handbook, 9th Edition, 2001 [12]- AWS D1.1/D1.1M (2006), Structural Welding Code - Steel [13] - Esab Welding Consumables, Esab Welding Co., LTD., 2006 [14] - Huyndai Welding Consumables, Huyndai Welding Co., LTD., Korea 2004 [15] - Kobelco Welding Handbook , Kobe Steel LTD., Japan 2004 [16] - Lincoln Welding Handbook , Lincoln Welding Co., LTD., USA 2005 ọc viên: Tạ Văn Năm CH11A 99 [...]... 0,030 0,25÷0,60 0 ,10 0,25 0,030 0,030 0,25÷0,60 0,07 0,030 0,030 Dây hàn có hàm lượng mangan trung bình 0,07÷0,15 1,00÷1,50 0,65÷0,85 0,030 0,025 0,06÷0,15 0,80÷1,25 0 ,10 0,030 0,030 0,05÷0,15 0,80÷1,25 0 ,10 0,35 0,030 0,030 0,06÷0,16 0,90÷1,40 0,35÷0,75 0,030 0,030 0,06÷0,19 0,90÷1,40 0,35÷0,75 0,025 0,025 0 ,10 0 ,10 0,05÷0,15 EM15K 0 ,10 0,20 EH10K EH11K 0,07÷0,15 0,07÷0,15 0,80÷1,25 0 ,10 0,35 0,030 0,030... MnO-SiO2Các ôxit CaO( MgO) CaO- SiO2-MgO chất khác Al2O3,CaF2 Al2O3,MnO lượng,% MnO+SiO2≥50 CaO+ SiO2≥60 Ký Ứng dụng MS Thép C CS thường Thép C thường ọc viên: Tạ Văn Năm CH11A 33 Luận văn Thạc sỹ FeO- MgO-SiO2 Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội CaF2 Thép C Al2O3-TiO2 -CaO SiO2, MnO Al2O3+TiO2≥45 AR thường Thép C thường Thép C độ bền Al2O3 -CaO SiO2, TiO2 Al2O3 +CaO, MgO -MnO CaF2, MnO ≥45 cao Thép hợp kim CaO- MgO... của Viện hàn Quốc tế [10] : B= CaO + MgO + BaO + Na 2 O + BaO + K 2 O + Li 2 O + CaF2 + 0.5( MnO + FeO) SiO2 + 0,5( Al 2 O3 + TiO2 + ZrO2 ) (2.2) Trong đó: CaO, MgO, Al2O3, Li2O,… - hàm lượng của các cấu tử trong xỉ hàn, % ọc viên: Tạ Văn Năm CH11A 29 Luận văn Thạc sỹ Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội  Độ nhớt (độ sệt) của xỉ hàn: Ta sẽ khảo sát quan hệ giữa độ nhớt, nhiệt độ kết tinh và cấu trúc của thuốc... có hàm lượng mangan cao 1,30÷1,70 0,05÷0,25 0,025 0,025 1,40÷1,85 0,80÷1,15 0,030 0,030 EH12K EH14 EG 0,06÷0,15 0 ,10 0,20 1,50÷2,00 1,70÷2,20 0,25÷0,65 0,025 0 ,10 0,030 Không quy định 0,025 0,030 0,35 0,35 0,35 0,35 0,35 0,35 0,35 0,35 Ti=0,03÷0,17 0,35 0,35 0,35 0,35 0,35 Đường kính dây hàn 1,2 1,6 2,4 3,2 4,0 Loại bao gói Cuộn có cốt Cuộn có cốt Cuộn Cuộn Cuộn Khối lượng,(kg) 10 20 25 25 25 4,8 6,4... vật liệu hàn qui mô lớn, có thâm niên và kinh nghiệm nhất ở nước ta, hàng năm vẫn phải nhập khẩu khoảng 450 tấn thuốc hàn để cung cấp cho thị trường (theo số liệu 2 010) ọc viên: Tạ Văn Năm CH11A 18 Luận văn Thạc sỹ Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Số lượng thuốc hàn nói chung ở Việt Nam sử dụng 15.000 tấn, trong đó thuốc hàn có chất lượng cao cần nhập khẩu khoảng 10. 000 tấn Để giải quyết vấn đề này, một... số đắp cao, ít tổn thất - Năng suất hàn cao - Hồ quang được bao bọc kín bởi thuốc hàn nên không làm hại mắt và da của thợ hàn Lượng khí (khói, bụi độc hại) sinh ra trong quá trình hàn rất ít so với hàn hồ quang tay - Dễ cơ khí hóa và tự động hóa quá trình hàn  Phạm vi ứng dụng của hàn hồ quang dưới lớp thuốc: - Hàn các kết cấu thép dạng tấm, vỏ kích thước lớn, các dầm thép có khẩu độ và chiều cao, các... do cải thiện điều kiện hình thành mối hàn và tinh luyện kim loại mối hàn - Cải thiện các tiêu chí vệ sinh công nghiệp: giảm lượng khí thải và bụi sinh ra trong quá trình hàn 1.1.3 Phân loại thuốc hàn theo phương pháp chế tạo Hiện nay có nhiều hệ thống tiêu chuẩn phân loại thuốc hàn như: ISO (Tổ chức tiêu chuẩn hoá Quốc tế), AWS (Hội hàn Mỹ), BS (Anh), DIN (Đức), GOST (Nga), và việc phân loại có thể... tinh luyện kim loại mối hàn bị hạn chế, hàm lượng hyđrô cao, nên thường dùng để hàn các kết cấu thép cacbon thông thường − Thuốc hàn bazơ: hồ quang cháy kém ổn định hơn, giọt kim loại dịch chuyển có kích thước lớn hơn nhiều, bề mặt kim loại mối hàn thô, và không dùng dòng điện xoay chiều Tuy nhiên, nó có ưu điểm là tinh luyện kim loại mối hàn rất tốt và hệ số dịch chuyển của các nguyên tố hợp kim cao, ... Ucraine, Thuốc hàn thiêu kết ngày càng được ứng dụng rộng rãi trên thế giới do có nhiều ưu điểm như: khả năng tinh luyện các tạp chất có hại và hợp kim hóa kim loại mối hàn cao, thành phần thuốc hàn dễ điều chỉnh để đạt được thành phần hóa học kim loại mối hàn theo yêu cầu với số chủng loại mác dây hàn tiêu chuẩn không cần nhiều, giá thành hạ Nó đã khắc phục được nhược điểm rất quan trọng là độ ẩm cao. .. thường Thép C thường Thép C độ bền Al2O3 -CaO SiO2, TiO2 Al2O3 +CaO, MgO -MnO CaF2, MnO ≥45 cao Thép hợp kim CaO- MgO SiO2, MnO (Al2O3) ≥20 CaO, MgO+ -CaF2 Al2O3 CaF2≥50 Các SiO2≤20; ôxit CaF2≥15 muối CaF2 -Al2O3- SiO2, MgO AB cao Thép C độ bền FB Thép hợp kim cao (Cr,Ni) CaO CaF2 -Al2O3Các muối NaF-KCl CaF2-NaF- LiCl,LiF BaCl2 CaF2 -NaCl-KCl AlF3, BaF2 KCl-NaCl- BaCl2 CaF2,( SiO2 Na3AlF6 KF- AlF3-LiCl Ti ... hiệu AC Alternating Curent AWS American Welding Society ASTM American Society for Testing Ý nghĩa hiệu SAW Submerged Arc Welding WPS Welding Procedure Specification WPQR Welding Procedure Qualiffication... 5.7 cao) cho dây hàn d = 4,0mm: Khoảng giá trị thông số chế độ hàn hợp lý cho dây hàn d 4,0mm: DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ Trang 28 31 31 32 38 58 59 66 66 66 73 74 76 99 99 100 101 102 103 106 ... 0,90÷1,40 0,35÷0,75 0,025 0,025 0 ,10 0 ,10 0,05÷0,15 EM15K 0 ,10 0,20 EH10K EH11K 0,07÷0,15 0,07÷0,15 0,80÷1,25 0 ,10 0,35 0,030 0,030 Dây có hàm lượng mangan cao 1,30÷1,70 0,05÷0,25 0,025 0,025