NGUYỄN ĐĂNG HOÀNG BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI NGUYỄN ĐĂNG HOÀNG CHUYÊN NGÀNH KỸ THUẬT CƠ KHÍ NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA CHẾ ĐỘ HÀN HỒ QUANG BẰNG DÂY HÀN LÕI THUỐC (FCAW) ĐẾN KÍCH THƯỚC VÀ HÌNH DẠNG MỐI HÀN GIÁP MỐI MỘT PHÍA LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT CHUYÊN NGÀNH KỸ THUẬT CƠ KHÍ KHĨA 2012B HÀ NỘI - 2014 Luận văn Thạc sỹ Trường Đại học Bách khoa Hà Nội LỜI CAM ĐOAN Tơi Nguyễn Đăng Hồng, học viên Cao học ngành Kỹ thuật khí - Khoá 2012, Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội thực đề tài: “Nghiên cứu ảnh hưởng chế độ hàn hồ quang dây hàn lõi thuốc (FCAW) đến kích thước hình dạng mối hàn giáp mối phía.” Tơi xin cam đoan rằng, ngoại trừ số liệu, bảng biểu, đồ thị,… trích dẫn từ tài liệu tham khảo kết nghiên cứu Thạc sỹ Vũ Văn Ba số liệu, nội dung cịn lại cơng bố Luận văn tác giả Nếu sai xin hoàn toàn chịu trách nhiệm Hà Nội, ngày tháng Học viên năm 2014 Nguyễn Đăng Hoàng HVTH: Nguyễn Đăng Hoàng i GVHD: PGS.TS Nguyễn Thúc Hà Luận văn Thạc sỹ Trường Đại học Bách khoa Hà Nội MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i MỤC LỤC ii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT iv DANH MỤC CÁC BẢNG vi DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ vii MỞ ĐẦU .1 CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ HÀN FCAW 1.1 Tổng quan phương pháp hàn hồ quang điện cực nóng chảy mơi trường khí bảo vệ .3 1.1.1 Phạm vi ứng dụng .4 1.1.2 Ưu điểm 1.1.3 Hạn chế .5 1.2 Công nghệ hàn hồ quang điện cực lõi thuốc FCAW 1.2.1 Nguyên lý, đặc điểm phân loại .5 1.2.2 Vật liệu thiết bị hàn FCAW 1.2.3 Ứng dụng công nghệ hàn FCAW 18 1.3 Công nghệ hàn giáp mối phía 21 1.3.1 Phân loại liên kết hàn mối hàn .21 1.3.2 Hàn giáp mối phía 24 1.4 Kết luận định hướng nghiên cứu .30 CHƯƠNG II: ẢNH HƯỞNG CỦA CHẾ ĐỘ HÀN FCAW TỚI HÌNH DÁNG VÀ KÍCH THƯỚC MỐI HÀN GIÁP MỐI 31 2.1 Các thông số chế độ hàn FCAW 31 2.2 Dòng điện hàn 32 2.3 Điện áp hồ quang 34 2.4 Tầm với điện cực 34 2.5 Tốc độ hàn .36 2.6 Góc nghiêng điện cực 37 2.7 Lưu lượng khí bảo vệ .37 HVTH: Nguyễn Đăng Hoàng ii GVHD: PGS.TS Nguyễn Thúc Hà Luận văn Thạc sỹ Trường Đại học Bách khoa Hà Nội 2.8 Kỹ thuật hàn 40 2.8.1 Hàn dây điện cực tự bảo vệ 41 2.8.2 Hàn dây điện cực có sử dụng khí bảo vệ 42 2.9 Kết luận 42 CHƯƠNG III: NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM ẢNH HƯỞNG CỦA CHẾ ĐỘ HÀN FCAW TỚI HÌNH DÁNG VÀ KÍCH THƯỚC MỐI HÀN 43 3.1 Mục đích nghiên cứu thực nghiệm 43 3.2 Các khái niệm quy hoạch thực nghiệm 43 3.2.1 Quy hoạch thực nghiệm 43 3.2.2 Đối tượng nghiên cứu .43 3.2.3 Kế hoạch thực nghiệm 44 3.2.4 Các mức giá trị khoảng biến thiên yếu tố đầu vào 44 3.2.5 Các bước toán quy hoạch thực nghiệm tìm cực trị .46 3.3 Nội dung 48 3.3.1 Quy hoạch thực nghiệm xác định ảnh hưởng thơng số chế độ hàn đến hình dạng kích thước mối hàn 48 3.3.2 Vật liệu, trang thiết bị dụng cụ thí nghiệm 55 3.3.3 Quy trình thực nghiệm 62 3.4 Kết thí nghiệm 64 3.4.1 Ảnh hưởng cường độ dòng điện hàn đến hình dạng kích thước mối hàn 70 3.4.2 Ảnh hưởng tốc độ hàn đến hình dạng kích thước mối hàn 71 3.4.3 Ảnh hưởng tần số dao động đầu hàn đến hình dạng kích thước mối hàn .72 3.4.4 Ảnh hưởng đồng thời Ih Vh đến hình dạng kích thước mối hàn 73 ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 74 TÀI LIỆU THAM KHẢO 75 HVTH: Nguyễn Đăng Hoàng iii GVHD: PGS.TS Nguyễn Thúc Hà Luận văn Thạc sỹ Trường Đại học Bách khoa Hà Nội DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CÁC CHỮ VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU SỬ DỤNG TRONG LUẬN VĂN Ký hiệu Đơn vị Ý nghĩa Ih A Cường độ dòng điện hàn Uh V Điện áp hàn Vh cm/phút Vận tốc hàn fd Hz td s a mm Khe đáy (khe hở hàn) b mm Chiều rộng mối hàn c mm Chiều cao đắp h mm Chiều sâu ngấu H mm Chiều cao toàn mối hàn hd mm Chiều cao đường hàn đáy bd mm Bề rộng mặt bên đường hàn đáy bd1 mm Bề rộng mặt đáy đường hàn đáy e mm Chiều cao không vát mép (chiều cao chân mối hàn) S mm Chiều dày vật hàn α, β độ Góc vát mép Tần số dao động đầu hàn Thời gian dừng vị trí ¼ ¾ chu kỳ dao động mỏ hàn Ψn Hệ số hình dạng bên Ψm Hệ số hình dạng bên Klb % Hệ số lõi thuốc Glõi bột gam Khối lượng lõi bột Gchung gam Khối lượng vỏ ống kim loại DANH MỤC CÁC CỤM TỪ VIẾT TẮT SỬ DỤNG TRONG LUẬN VĂN Ý nghĩa Viết tắt SMAW Shielded metal arc welding (hàn hồ quang tay) HVTH: Nguyễn Đăng Hoàng iv GVHD: PGS.TS Nguyễn Thúc Hà Luận văn Thạc sỹ GMAW FCAW GTAW MIG MAG AWS ASME ASTM Gas metal arc welding (hàn hồ quang điện cưc nóng chảy mơi trường khí bảo vệ) Flux cored arc welding (hàn hồ quang điện cực lõi thuốc) Gas tungsten arc welding (hàn hồ quang điện cực khơng nóng chảy mơi trường khí trơ) Metal inert gas (hàn hồ quang điện cực nóng chảy mơi trường khí trơ) Metal active gas welding (hàn hồ quang điện cực nóng chảy mơi trường khí hoạt tính) American Welding Society (Hiệp hội hàn Mỹ) American Society Of Mechanical Engineers (hiệp hội kỹ sư khí Mỹ) American Society for testing of Materials (hiệp hội kiểm nghiệm vật liệu Mỹ) QCVN Quy chuẩn Việt Nam KLCB Kim loại ISO Trường Đại học Bách khoa Hà Nội International Organization for Standardization (Tổ chức tiêu chuẩn hóa quốc tế) HVTH: Nguyễn Đăng Hoàng v GVHD: PGS.TS Nguyễn Thúc Hà Luận văn Thạc sỹ Trường Đại học Bách khoa Hà Nội DANH MỤC CÁC BẢNG Số bảng Tên bảng Trang Bảng 1.1 Yêu cầu tính kim loại mối hàn 11 Bảng 1.2 Cơng dụng tính loại dây hàn lõi thuốc 12 Bảng 2.1 Chế độ hàn tiêu biểu dây hàn E70T-1 38 Bảng 2.2 Chế độ hàn tiêu biểu dây hàn E7XT-1 40 Bảng 3.1 Giá trị khoảng biến thiên thông số đầu vào 54 Bảng 3.2 Ma trận kế hoạch thực nghiệm 55 Bảng 3.3 Thành phần hóa học quy cách khử ô xi thép độ bền cao 55 A36 Bảng 3.4 Cơ tính thép độ bền cao A36 56 Bảng 3.5 Các tính chất dây hàn lõi thuốc SF-71 (E71T-1) 56 Bảng 3.6 Kết thực nghiệm 68 Bảng 3.7 Hệ số hồi quy thu từ kết thực nghiệm chạy phần 69 mềm Modde 5.0 HVTH: Nguyễn Đăng Hoàng vi GVHD: PGS.TS Nguyễn Thúc Hà Luận văn Thạc sỹ Trường Đại học Bách khoa Hà Nội DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ Hình số Tên hình vẽ Trang Hình 1.1 Nguyên lý trình hàn hồ quang điện cực lõi thuốc có sử dụng khí bảo vệ Hình 1.2 Nguyên lý trình hàn hồ quang điện cực lõi thuốc khơng sử dụng khí bảo vệ Hình 1.3 Một số dạng tiết diện ngang dây hàn lõi thuốc Hình 1.4 Thiết bị hàn tự động điện cực lõi thuốc 16 Hình 1.5 Súng hàn 18 Hình 1.6 Ứng dụng cơng nghệ hàn FCAW 19 Hình 1.7 Sơ đồ loại liên kết hàn 21 Hình 1.8 Các loại liên kết hàn 22 Hình 1.9 Các loại vát mép hàn giáp mối 23 Hình 1.10 Các yếu tố kết cấu mối hàn theo dạng vát mép lắp ráp 24 cạnh hàn Hình 1.11 Chuẩn bị cạnh hàn mối hàn cho trường hợp đặc biệt 28 Hình 2.1 Các kích thước đặc trưng mối hàn 32 Hình 2.2 Hình dạng mối hàn ảnh hưởng cường độ dòng điện hàn 32 Hình 2.3 Đồ thị quan hệ cường độ dòng điện hàn với vận tốc cấp 33 dây điện cực đường kính dây điện cực Hình 2.4 Đồ thị quan hệ cường độ dòng điện hàn vận tốc cấp dây 35 điện cực với kích thước dây hàn sử dụng chế độ hàn với tầm với điện cực khơng đổi Hình 2.5 Đồ thị quan hệ tầm với điện cực với cường độ dòng điện 36 hàn, vận tốc cấp dây đường kính dây điện cực Hình 2.6 Góc nghiêng mỏ hàn hàn giáp mối 37 Hình 3.1 Hình dạng kích thước đường hàn 49 Hình 3.2 Mơ hình mối ghép thực nghiệm theo AWS D1.1 50 Hình 3.3 Góc độ mỏ hàn 53 Hình 3.4 Dao động đầu hàn theo kiểu cưa 53 Hình 3.5 Robot hàn hồ quang AX-V6 57 HVTH: Nguyễn Đăng Hoàng vii GVHD: PGS.TS Nguyễn Thúc Hà Luận văn Thạc sỹ Hình số Trường Đại học Bách khoa Hà Nội Tên hình vẽ Trang Hình 3.6 Tủ điều khiển robot 58 Hình 3.7 Bảng dạy 59 Hình 3.8 Máy hàn Inventer DM350 59 Hình Đồ gá hàn MAC-35 WR 61 Hình 3.10 Bộ cấp dây hàn 61 Hình 3.11 Gốm lót dùng hàn giáp mối phía 62 Hình 3.12 Chuẩn bị liên kết hàn thực nghiêm 63 Hình 3.13 Mẫu số 65 Hình 3.14 Mẫu số 65 Hình 3.15 Mẫu số 65 Hình 3.16 Mẫu số 66 Hình 3.17 Mẫu số 66 Hình 3.18 Mẫu số 66 Hình 3.29 Mẫu số 67 Hình 3.20 Mẫu số 67 Hình 3.21 Mẫu số 67 Hình 3.22 Ảnh hưởng cường độ dịng điện hàn đến kích thước mối 70 hàn Hình 3.23 Ảnh hưởng cường độ dịng điện hàn đến kích thước mối 71 hàn Hình 3.24 Ảnh hưởng tần số dao động đầu hàn đến kích thước của 72 mối hàn Hình 3.25 Ảnh hưởng đồng thời Ih Vh đến hình dạng kích thước 74 của mối hàn HVTH: Nguyễn Đăng Hoàng viii GVHD: PGS.TS Nguyễn Thúc Hà Luận văn Thạc sỹ Trường Đại học Bách khoa Hà Nội MỞ ĐẦU Ngày với phát triển không ngừng khoa học kỹ thuật hàng loạt vật liệu đời Cho đến vật liệu sử dụng ngành đa dạng chủng loại tính cơng nghệ Cùng với nhu cầu người suất, chất lượng tính thẩm mỹ sản phẩm ngày nâng cao Vì ngành công nghệ hàn phải nghiên cứu để tìm cơng nghệ nhằm đáp ứng thực tế Kết hàng loạt cơng nghệ hàn đời, có cơng nghệ hàn hồ quang dây hàn lõi thuốc Qúa trình hàn hồ quang dây hàn lõi thuốc có ưu điểm: thời gian trì hồ quang dài, tốc độ đắp lớn, khơng bị tổn thất đầu mẩu que hàn nhiều so với hàn hồ quang tay; mức độ bắn tóe thấp, kim loại mối hàn bị rỗ khí, mức độ tiêu thụ khí bảo vệ thấp so với phương pháp hàn điện cực dây hàn đặc Với ưu điểm cơng nghệ hàn hồ quang dây hàn lõi thuốc ngày áp dụng thực tiễn Nhưng hàn hồ quang dây hàn lõi thuốc phương pháp hàn tương đối nước ta, việc nghiên cứu, ứng dụng công nghệ vào thực tế sản xuất cịn hạn chế Vì vậy, để có sở đánh giá chất lượng mối hàn việc nghiên cứu ảnh hưởng thông số đến kích thước hình dạng mối hàn thực công nghệ hàn hồ quang dây hàn lõi thuốc cần thiết có ý nghĩa thực tiễn cao Mục đích đề tài: Đánh giá ảnh hưởng thông số công nghệ hàn đến kích thước hình dạng mối hàn giáp mối thực công nghệ hàn hồ quang dây hàn lõi thuốc nhằm ứng dụng vào sản xuất cách có hiệu Các vấn đề cần giải quyết: + Khảo sát công nghệ hàn hồ quang dây hàn lõi thuốc, ứng dụng thực tế + Nghiên cứu ảnh hưởng chế độ hàn hồ quang dây hàn lõi thuốc tới hình dáng kích thước mối hàn giáp mối phía + Thực nghiệm kiểm chứng HVTH: Nguyễn Đăng Hoàng GVHD: PGS.TS Nguyễn Thúc Hà Luận văn Thạc sỹ Trường Đại học Bách khoa Hà Nội - Chuẩn bị mối ghép giáp mối phía (như Hình 3.2) Hàn công nghệ hai đầu mối ghép mã chống biến dạng co ngang trình hàn, lót đáy mối ghép gốm - Gá kẹp mối ghép hàn lên đồ gá MAC PS-1F vị trí hàn đứng - Lập chương trình hàn với thơng số công nghệ xác định bảng ma trận kế hoạch thực nghiệm (như Bảng 3.2) - Chạy thử, kiểm tra hiệu chỉnh chương trình hàn - Thực hàn - Tháo liên kết hàn khỏi đồ gá - Làm sạch, kiểm tra đường hàn - Lấy mẫu kiểm tra cách cắt bỏ hai đầu liên kết hàn (mỗi đầu cắt 50 mm), chiều dài mẫu lại 150 mm HVTH: Nguyễn Đăng Hoàng 63 GVHD: PGS.TS Nguyễn Thúc Hà Luận văn Thạc sỹ Trường Đại học Bách khoa Hà Nội Hình 3.12 Chuẩn bị liên kết hàn thực nghiệm 3.4 Kết thí nghiệm Để khảo sát độ ngấu, hình dạng đo kích thước tiết diện ngang đường hàn đáy, tác giả tiến hành bước sau: - Mài đánh bóng vùng mặt cắt ngang đường hàn giấy ráp có độ nhám khác đến 2/1000; - Tẩm thực bề mặt mẫu dung dịch cồn với 3-4% Axit Nitơric sau rửa sấy khơ Khi phân biệt rõ vùng kim loại mối hàn vùng kim loại bản; - Quan sát hình dạng vùng liên kết hàn sử dụng thước thép thẳng, thước cặp có độ xác 0,05 mm dưỡng đo mối hàn chuyên dùng để đo kích thước đường hàn theo tiết diện ngang lập thành bảng thơng số kích thước mối hàn (Bảng 3-6); - Chụp ảnh cấu trúc thô đại liên kết hàn; - Hình ảnh tổ chức thơ đại thơng số kích thước đường hàn đáy minh họa (với mẫu thực nghiệm điển hình) hình đây: HVTH: Nguyễn Đăng Hồng 64 GVHD: PGS.TS Nguyễn Thúc Hà Luận văn Thạc sỹ STT Trường Đại học Bách khoa Hà Nội Mẫu thử Chế độ Hình 3.13: Ih=125 A Vh=22 Cm/phút Mẫu số fh =3.2 Hz hd = 10,1 mm bd = 12,8 mm bd1 = 8,2 mm Hình 3.14: Ih=135 A Vh =22 Cm/phút Mẫu số fh =3,2 Hz hd = 9,3 mm bd = 11,6 mm bd1 = 9,9 mm Hình 15: Ih=125 A Vh =28 Cm/phút Mẫu số fh =3,2 Hz hd = 9,4 mm bd = 11,7 mm bd1 = 9,6 mm HVTH: Nguyễn Đăng Hoàng 65 GVHD: PGS.TS Nguyễn Thúc Hà Luận văn Thạc sỹ STT Trường Đại học Bách khoa Hà Nội Mẫu thử Chế độ Hình 3.16: Ih=135 A Vh =28 Cm/phút Mẫu số fh =3,2 Hz hd = 9,1 mm bd = 11,7 mm bd1 = 9,8 mm Hình 3.17: Ih=125 A Vh =22 Cm/phút fh =2,8 Hz Mẫu số hd = 9.2 mm bd = 11.4 mm bd1 = 8.5 mm Hình 3.18: Ih=135 A Vh =22 Cm/phút fh =2,8 Hz Mẫu số hd = 7.8 mm bd = 11.1 mm bd1 = 11.2 mm HVTH: Nguyễn Đăng Hoàng 66 GVHD: PGS.TS Nguyễn Thúc Hà Luận văn Thạc sỹ STT Trường Đại học Bách khoa Hà Nội Mẫu thử Chế độ Hình 19: Ih=125 A Vh =28 Cm/phút Mẫu số fh =2,8 Hz hd = 7.7 mm bd = 10.9 mm bd1 = 11 mm Hình 3.20: Ih=135 A Vh =28 Cm/phút Mẫu số fh =2,8 Hz hd = 7.6 mm bd = 10.7 mm bd1 = 11.1 mm Hình 3.21: Ih=130 A Vh =25 Cm/phút fh =3,0 Hz, Mẫu số hd = 9,3 mm bd = 11,7 mm bd1 = 9,7 mm HVTH: Nguyễn Đăng Hoàng 67 GVHD: PGS.TS Nguyễn Thúc Hà Luận văn Thạc sỹ Trường Đại học Bách khoa Hà Nội Kết thực nghiệm: Kích thước mối hàn tương ứng (mm) Thông số công nghệ hàn TT Ih [A] Vh [Cm/ph] hd bd bd1 22 fh [Hz] 3.2 125 10.1 12.8 8.2 135 22 3.2 9.3 11.6 9.9 125 28 3.2 9.4 11.7 9.6 135 28 3.2 9.1 11.5 9.8 125 22 2.8 9.2 11.4 8.5 135 22 2.8 7.8 11.1 11.2 125 28 2.8 7.7 10.9 11 135 28 2.8 7.6 10.8 11.1 130 25 3.0 9.3 11.7 9.7 Bảng 3.6 Kết thực nghiệm Dựa kết kiểm tra Macro mẫu thực nghiệm kết thu trên; tuân theo tiêu chuẩn/quy phạm chất lượng mối hàn để đánh giá ngoại dạng, kích thước, độ ngấu kết tinh đường hàn đáy Mẫu thực nghiệm đạt tiêu chuẩn mức cao (chất lượng tốt nhất) mẫu 2, 3, 4, 6, 7, 8, Mẫu thực nghiệm bị khuyết tật hàn mẫu mẫu bị lõm chân từ 0,3 đến 0,5 mm Tuy nhiên khuyết tật lõm chân nằm phạm vi cho phép mức B tiêu chuẩn ISO 5817 (mức chất lượng cao nhất) Từ kết thực nghiệm bảng 3.6, sử dụng phần mềm xử lý số liệu thực nghiệm Modde 5.0 tìm hệ số (a0, aj, aij), độ lệch chuẩn R tính tương thích mơ hình thực nghiệm Q sau: HVTH: Nguyễn Đăng Hoàng 68 GVHD: PGS.TS Nguyễn Thúc Hà Luận văn Thạc sỹ Trường Đại học Bách khoa Hà Nội hd (y1) Hệ số bd (y2) Hệ số bd1 (y3) Hệ số x0 = a0 = 9,3 x0 = a0 = 11,7 x0 = a0 = 9,7 x1 a1 = -0,325 x1 a1 = -0,225 x1 a1 = 0,587 x2 a2 = -0,325 x2 a2 = -0,25 x2 a2 = 0,462 x3 a3 = 0,7 x3 a3 = 0,425 x3 a3 = -0,537 x1*x2 a12 = 0,225 x1*x2 a12 = 0,15 x1*x2 a12 = -0,512 x1*x3 a13 = 0,05 x1*x3 a13 = -0,125 x1*x3 a13 = -0,112 x2*x3 a23 = 0,099 x2*x3 a23 = -0,49 x2*x3 a23 = -0,137 N=9 Q =0,642 N=9 Q =0,604 N=9 Q =0,550 DF = R =0,969 DF = R =0,969 DF = R =0,954 Bảng 3.7 Hệ số hồi quy thu từ kết thực nghiệm chạy phần mềm Modde 5.0 Các phương trình hồi quy biểu diễn ảnh hưởng thông số công nghệ Ih (x1), Vh (x2), fh (x3) đến thông số kích thước mối hàn sau: Chiều cao đường hàn đáy hd (y1) hd  9,3  0,325x1  0,325x2  0,7 x3  0,225x1 x2  0,05x1 x3  0,099 x2 x3 (3-11) Bề rộng mặt đường hàn đáy bd (y2) bd  11,7  0,225x1  0,25x2  0,425x3  0,15x1 x2  0,125x1 x3  0,049 x2 x3 (3-12) Bề rộng mặt đáy đường hàn đáy bd1 (y3) bd1  9,7  0,587 x1  0,462 x2  0,5377 x3  0,512 x1x2  0,112 x1x3  0,137 x2 x3 (3-13) Các phương trình hồi quy phản ánh tính xác độ lệch chuẩn R tính tương thích mơ hình thực nghiệm Q thu từ thực nghiệm Từ phương trình hồi quy ta tiến hành vẽ đồ thị biểu diễn mối quan hệ thông số công nghệ đầu vào (Ih, Vh, fd) đến hình dạng kích thước (hd, bd, bd1) đường hàn đáy ta thu kết sau HVTH: Nguyễn Đăng Hoàng 69 GVHD: PGS.TS Nguyễn Thúc Hà Luận văn Thạc sỹ Trường Đại học Bách khoa Hà Nội 3.4.1 Ảnh hưởng cường độ dòng điện hàn đến hình dạng kích thước mối hàn Hình 3.22: Ảnh hưởng cường độ dịng điện hàn đến kích thước mối hàn Đồ thị hình 3.22 cho ta thấy rằng: Khi tăng cường độ dòng điện hàn chiều cao h bề rộng mặt b đường hàn đáy giảm, bề rộng mặt đường hàn đáy b1 lại tăng HVTH: Nguyễn Đăng Hoàng 70 GVHD: PGS.TS Nguyễn Thúc Hà Luận văn Thạc sỹ Trường Đại học Bách khoa Hà Nội 3.4.2 Ảnh hưởng tốc độ hàn đến hình dạng kích thước mối hàn Đồ thị biểu diễn hình 3.23 cho thấy: Khi tốc độ hàn tăng dẫn đến chiều cao hd bề rộng mặt đường hàn đáy bd giảm, bề rộng mặt đáy bd1 đường hàn đáy lại tăng Rõ ràng hàn đường hàn đáy với khe hở mối ghép mm, góc rãnh hàn 450 hàn vị trí đứng tốc độ hàn yếu tố ảnh hưởng trực tiếp đến hình dạng kích thước đường hàn đáy Hình 3.23 Ảnh hưởng vận tốc hàn đến kích thước mối hàn HVTH: Nguyễn Đăng Hoàng 71 GVHD: PGS.TS Nguyễn Thúc Hà Luận văn Thạc sỹ Trường Đại học Bách khoa Hà Nội 3.4.3 Ảnh hưởng tần số dao động đầu hàn đến hình dạng kích thước mối hàn Hình 3.24 Ảnh hưởng tần số dao động đầu hàn đến kích thước của mối hàn Đồ thị biểu diễn Hình 3.24 cho thấy: tăng tần số dao động đầu hàn dẫn đến chiều cao h bề rộng mặt b đường hàn đáy tăng, bề rộng mặt đáy b1 giảm Tần số dao động đầu hàn định đến bước tiến đầu hàn quan hệ nghịch với nhau, tần số dao động giảm bước tiến đầu hàn tăng ngược lại HVTH: Nguyễn Đăng Hoàng 72 GVHD: PGS.TS Nguyễn Thúc Hà Luận văn Thạc sỹ Trường Đại học Bách khoa Hà Nội 3.4.4 Ảnh hưởng đồng thời Ih Vh đến hình dạng kích thước mối hàn Hình 3.25 cho thấy vận tốc hàn giảm chiều cao đường hàn hd tăng lên mạnh dòng điện hàn giảm; ngược lại dòng điện hàn tăng vận tốc hàn tăng theo cường độ dịng điện hàn chiều cao đường hàn hd giảm, bề rộng đáy bd1 đường hàn tăng lên tương ứng, bề rộng mặt đường hàn bd giảm không đáng kể Chiều cao đường hàn hd tỷ lệ nghịch với bề rộng đáy bd1của đường hàn HVTH: Nguyễn Đăng Hoàng 73 GVHD: PGS.TS Nguyễn Thúc Hà Luận văn Thạc sỹ Trường Đại học Bách khoa Hà Nội Hình 3.25: Ảnh hưởng đồng thời Ih Vh đến hình dạng kích thước của mối hàn HVTH: Nguyễn Đăng Hoàng 74 GVHD: PGS.TS Nguyễn Thúc Hà Luận văn Thạc sỹ Trường Đại học Bách khoa Hà Nội ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN - Đề tài khảo sát công nghệ hàn hồ quang dây hàn lõi thuốc nghiên cứu áp dụng cho liên kết hàn giáp mối phía - Đánh giá ảnh hưởng thông số công nghệ hàn FCAW như: cường độ dòng điện hàn, điện áp hàn, tầm với điện cực, tốc độ hàn, thời gian dừng vị trí 1/4 3/4 chu kỳ dao động mỏ hàn (td), góc nghiêng điện cực, lưu lượng khí bảo vệ kỹ thuật hàn đến hình dáng kích thước mối hàn Tuy nhiên phạm vi đề tài, tác giả phân tích lựa chọn thơng số cơng nghệ hàn có ảnh hưởng chính, trực tiếp đến hình dạng, kích thước chất lượng mối hàn là: Cường độ dịng điện hàn (Ih), vận tốc hàn (Vh), tần số dao động đầu hàn fd - Ứng dụng quy hoạch thực nghiệm tác giả xây dựng mơ hình tốn học đánh giá ảnh hưởng thông số công nghệ Ih (x1), Vh (x2), fh (x3) đến kích thước mối hàn hd (y1), bd (y2), bd1 (y3) sau: Chiều cao đường hàn đáy hd (y1) hd  9,3  0,325x1  0,325x2  0,7 x3  0,225x1 x2  0,05x1 x3  0,099 x2 x3 (3-11) Bề rộng mặt đường hàn đáy bd (y2) bd  11,7  0,225x1  0,25x2  0,425x3  0,15x1 x2  0,125x1 x3  0,049 x2 x3 (3-12) Bề rộng mặt đáy đường hàn đáy bd1 (y3) bd1  9,7  0,587 x1  0,462 x2  0,5377 x3  0,512 x1x2  0,112 x1x3  0,137 x2 x3 (3-13) - Các quan hệ toán học nghiên cứu biểu diễn dạng đồ thị cách trực quan, kết nghiên cứu cho thấy mức độ ảnh hưởng thông số chế độ hàn đến kích thước mối hàn - Các kết ứng dụng vào thực tế sản xuất nơi có nhu cầu ứng dụng cơng nghệ hàn hồ quan dây hàn lõi thuốc HVTH: Nguyễn Đăng Hoàng 75 GVHD: PGS.TS Nguyễn Thúc Hà Luận văn Thạc sỹ Trường Đại học Bách khoa Hà Nội TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Th.s Vũ Văn Ba, PGS.TS Nguyễn Thúc Hà, PGS.TS Bùi Văn Hạnh (2013), “Ảnh hưởng vị trí hàn đến hình dạng kích thước mối hàn tổng đoạn chế tạo vỏ tàu”, Tạp chí khí Việt Nam, (7) [2] Th.s Vũ Văn Ba, PGS.TS Nguyễn Thúc Hà, PGS.TS Bùi Văn Hạnh (2013), “Nghiên cứu mô trường nhiêt độ liên kết hàn giáp mối phía q trình hàn Auto FCAW”, Tạp chí khí Việt Nam, (12) [3] Vũ Văn Ba, Nguyễn Thúc Hà, Bùi Văn Hạnh (2013), “Ảnh hưởng thông số cơng nghệ đến hình dạng kích thước mối hàn giáp mối phía ghép nối tổng đoạn vỏ tàu thủy hàn hồ quang dây hàn lõi thuốc tự động”, Tạp chí khoa học cơng nghệ trường đại học kỹ thuật, (97) [4] TS Ngô Lê Thơng (2009), Cơng nghệ hàn điện nóng chảy, tập 1: Cơ sở lý thuyết, Nhà xuất khoa học kỹ thuật, Hà Nội [5] TS Ngô Lê Thông (2009), Cơng nghệ hàn điện nóng chảy, tập 2: Ứng dụng, Nhà xuất khoa học kỹ thuật, Hà Nội [6] Nguyễn Văn Thông, Vật liệu Công nghệ hàn; Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật Hà Nội 1998 [7] Nguyễn Minh Tuyển, Quy hoạch thực nghiệm, NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội 2005 [8] Vũ Huy Lân, Bùi Văn Hạnh Giáo trình Vật liệu hàn NXB Bách Khoa - Hà Nội, 2010 [9] TS Vũ Huy Lân (2008), Bài giảng vật liệu hàn tiên tiến, Hà Nội [10] AWS D1.1/D1.1M (2006), Structural Welding Code – Steel [11] AWS Welding Handbook, 9th Edition, 2001 [12] Naidu D.S, Moore K.L., Yender R., Tyler J., 1997 Gas metal arc welding control: Part 1- modeling and analysis Nonlinear Analysis, Methods and Applications [13] Lincoln Electric 1994 The Procedure Handbook of Arc Welding Cleveland: Lincoln Electric [14] M.St Weglowski, Y Huang, Y.M Zhang, Effect of welding current on metal transfer in GMAW, Archives of Materials Science and Engineering, 2008, HVTH: Nguyễn Đăng Hoàng 76 GVHD: PGS.TS Nguyễn Thúc Hà Luận văn Thạc sỹ Trường Đại học Bách khoa Hà Nội [15] Klas Weman, welding Processes handbook, Woodhead Pulishing limited, 2003 [16] Kobelco Welding Handbook – Kobe Steel LTD., Japan 2009 [17] R.L.O’Brien, Welding Handbook, Volume welding Processes, American Welding Society, 1998 [18] Lincoln Welding Handbook , Lincoln Welding Co., LTD., USA 2005 [19].Lincoln Electric 1994 The Procedure Handbook of Arc Welding Cleveland: Lincoln Electric [20] Ed, C 1991 “Gas Metal Arc & Flux Cored Welding Parameters” [M], Chicago: Weldtrain HVTH: Nguyễn Đăng Hoàng 77 GVHD: PGS.TS Nguyễn Thúc Hà ... Ảnh hưởng cường độ dòng điện hàn đến hình dạng kích thước mối hàn 70 3.4.2 Ảnh hưởng tốc độ hàn đến hình dạng kích thước mối hàn 71 3.4.3 Ảnh hưởng tần số dao động đầu hàn đến hình. .. Khảo sát công nghệ hàn hồ quang dây hàn lõi thuốc, ứng dụng thực tế + Nghiên cứu ảnh hưởng chế độ hàn hồ quang dây hàn lõi thuốc tới hình dáng kích thước mối hàn giáp mối phía + Thực nghiệm kiểm... điểm cơng nghệ hàn hồ quang dây hàn lõi thuốc ngày áp dụng vào thực tiễn Vì việc nghiên cứu ảnh hưởng thông số đến kích thước mối hàn giáp mối thực công nghệ hàn hồ quang dây hàn lõi thuốc cần thiết