Chương 1: Giới thiệu. Chương 2: Tổng quan. Chương 3: Cơ sở lý thuyết. Chương 4: Phương pháp và quy trình thực nghiệm.
Chương 5: Kết quả Chương 6: Kết luận và hướng phát triển 3 CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN 2. Tổng quan về tình hình nghiên cứu 2. Tổng quan về tình hình nghiên cứu tối ưu hóa thông số quá trình của mối hàn laser bằng phương pháp taguchi Nhìn chung, chất lượng mối hàn được đặc trưng bởi hình học mối hàn, ảnh hưởng đến việc xác định tính chất cơ học của mối hàn. Vì vậy, việc chọn và kiểm soát các thông số quá trình hàn: công suất tia laser, tốc độ hàn, đường kính tia laser, vị trí hàn, khí bảo vệ là hết sức cần thiết và đòi hỏi chính xác.
Bên cạnh đó, độ chính xác của các thông số đó còn phụ thuộc vào kỹ năng và kinh nghiệm của các kỹ sư hoặc người vận hành máy. Đó là thách thức quan trọng đối với các nhà sản xuất hiện nay. Gần đây, nhiều nghiên cứu được thực hiện bởi các tác giả với nhiều góc độ khác nhau trong công nghệ hàn laser. Trong bài nghiên cứu này, Vishal Chaudhari và cộng sự [1] sử dụng vật liệu thép không gỉ 304 và thép nhẹ.
Trong đó vật liệu inox 304 có khả năng chống ăn mòn giữa các hạt rất tốt giúp tăng tuổi thọ cho bình tích áp và linh kiện ô tô. Hàn TIG là hoạt động quan trọng và phổ biến nhất được sử dụng để nối hai bộ phận giống nhau hoặc không giống nhau bằng cách làm nóng vật liệu hoặc tạo áp suất bằng cách sử dụng vật liệu phụ để tăng năng suất với thời gian và chi phí thấp hơn. Chúng tôi đã sử dụng phương pháp tối ưu hóa của Taguchi để tối ưu hóa các thông số quy trình khác nhau như Dòng điện, Điện áp và Tốc độ dòng khí (GFR) có ảnh hưởng đến độ bền kéo và độ cứng của khớp. Một mảng Taguchi Orthogonal, tỷ lệ tín hiệu trên nhiễu (S/N) và phân tích phương sai (ANOVA) được sử dụng để nghiên cứu các đặc tính hàn của mối nối không giống nhau và tối ưu hóa các tham số hàn.
Nghiên cứu này Tsung-Yuan Kuo và cộng cự [2] sử dụng độ bền kéo tương đối của mối hàn và kim loại cơ bản làm yếu tố chất lượng cho phép phân tích Taguchi trong hàn thép không gỉ bằng tia laser. Kết quả cho thấy rằng các thông số quá trình tối ưu có thể đạt được một cách hợp lý ngay cả trong trường hợp kim loại cơ bản có sự biến đổi tính chất lớn hơn hoặc thiết lập vận hành không được kiểm soát tốt. Nghiên cứu này MADDILI Praveena Chakravarthy và cộng sự [3] nhằm xác định các yếu tố kiểm soát quan trọng nhất sẽ giúp cải thiện độ bền kéo của các mối nối hợp kim Cu-Ni 90/10 được hàn bằng tia laser. Các thông số và cấp độ quy trình hàn laser khác nhau được sử dụng để nối hợp kim Cu-Ni.
Các thông số quy trình như Công suất Laser (LP), Khí bảo vệ (argon) (SG), Vị trí tiêu cự (FP) & Tốc độ hàn (WS) đã được chọn trong nghiên cứu thực nghiệm. Việc hàn được thực hiện trên tấm 4 vật liệu dày 4 mm theo thiết kế thử nghiệm của Taguchi. Các tính chất cơ học đã được đánh giá và các quan sát cấu trúc vi mô đã được thực hiện. Người ta phát hiện ra rằng độ bền kéo cao nhất là 234 MPa và độ cứng là 83 HV thu được với 90% và 87% vật liệu cơ bản.
Các tham số quy trình tối ưu có ảnh hưởng nhất được xác định bằng cách sử dụng phân tích S/N và phần đóng góp phần trăm của từng tham số quy trình được ước tính bằng ANOVA. Người ta thấy rằng công suất laze là thông số có ảnh hưởng với đóng góp 64% trong việc đạt được độ bền cao nhất của các mối hàn laze. Các giá trị thử nghiệm và kết quả của các thử nghiệm xác nhận là phù hợp tốt. Tổng quan về tình hình nghiên cứu mức độ ảnh hưởng của các thông số hàn laser cơ bản đến cấu trúc vi mô và độ bền kéo Quy trình hàn laser tự động tấm thép không gỉ AISI 304 dày 2.
LISIECKI và cộng sự [4] nghiên cứu. Laser đĩa có đường kính điểm chùm tia 200 μm được sử dụng để hàn hạt trên tấm và tiếp theo là hàn các khớp nối tự sinh. Ảnh hưởng của các thông số hàn cơ bản như công suất laser, tốc độ hàn và vị trí tiêu điểm đối với cấu hình vùng nhiệt hạch, chất lượng mối nối, thay đổi cấu trúc vi mô và phân bố độ cứng vi mô trên các mối nối đã được phân tích và trình bày trong bài báo này. Kết quả đã chỉ ra rằng việc làm cứng các tấm dày 2,0 mm là rất quan trọng để mang lại chất lượng cao và khả năng tái tạo mối nối đối đầu trong trường hợp thép không gỉ AISI 304 do độ dẫn nhiệt tương đối thấp và đồng thời giãn nở nhiệt cao.
Đã quan sát thấy sự giảm độ cứng vi mô có liên quan trong vùng hàn. Giá trị trung bình của độ cứng vi mô của kim loại cơ bản là 230 HV0.1, trong khi độ cứng vi mô trong vùng nóng chảy của các mối hàn thử nghiệm nằm trong khoảng từ 130 đến 170 HV0. Ngoài ra, những thay đổi vi cấu trúc trong kim loại mối hàn và cả trong vùng ảnh hưởng nhiệt của các mối nối thử nghiệm cũng được mô tả. So với các loại laser thông thường, hàn laser sợi quang được đặc trưng bởi hiệu suất nóng chảy cao, các chế độ lỗ khóa khác nhau và đặc tính mật độ năng lượng, có thể ảnh hưởng đến nhiệt và dòng chảy của bể nóng chảy trong quá trình hàn.
Mục tiêu của Khalid M. Hafez và cộng sự [5] hiện tại là nghiên cứu khả năng hàn bằng laser sợi quang của các tấm thép không gỉ austenit AISI 304 dày 5 mm; do đó, hàn trên tấm được khai thác trên các tấm thép không gỉ Loại 304 với các công suất laser khác nhau, tốc độ hàn, khoảng cách lệch tâm với các loại khí bảo vệ khác nhau và ảnh hưởng của chúng đối với hình dạng và tính chất của vùng hàn cũng như cấu trúc vi mô hóa rắn cuối cùng ở nhiệt độ phòng. Công suất laser, tốc độ hàn và khoảng cách tiêu cự có ảnh hưởng lớn đến bề 5 ngoài hạt và hình dạng vùng hàn trong khi hầu như không ảnh hưởng đáng kể đến cả loại vi cấu trúc và tính chất cơ học của mối hàn. Cấu trúc vi mô của tất cả các mối hàn laser luôn là austenit bao gồm khoảng 3~5% ferit.
Tuy nhiên, công suất laser càng thấp và tốc độ hàn càng cao thì cấu trúc hóa rắn mịn hơn, ferit sơ cấp hoặc hóa rắn ở chế độ hỗn hợp dẫn đến các mối hàn không bị nứt. Mục đích của bài báo do nhóm A. Kurc- Lisiecka và cộng sự [6] là để phân tích ảnh hưởng của các thông số cơ bản của laser hàn (tức là công suất chùm tia laser và tốc độ hàn, cũng như đầu vào năng lượng) của các mối nối đối đầu của các tấm thép không gỉ AISI 304 dày 2.0 mm về hình dạng mối hàn và chất lượng mối nối. Kết quả đã chỉ ra rằng có thể cung cấp một hình dạng thích hợp của mối hàn cấu trúc hạt mịn và vùng ảnh hưởng nhiệt hẹp, nhưng nó đòi hỏi phải lựa chọn cẩn thận các thông số hàn, đặc biệt là đầu vào năng lượng thấp.
Các phép đo độ cứng vi mô đã chỉ ra rằng trong trường hợp hàn các mối nối đối đầu bằng laser diode công suất cao trong HAZ khu vực tăng nhẹ độ cứng vi mô lên xấp xỉ.2 so với vật liệu cơ bản (160-169HV0.2) và giảm độ cứng vi mô trong vùng nhiệt hạch (FZ) xuống xấp xỉ. Tất cả các mẫu hàn bị đứt khỏi mối nối trong quá trình thử nghiệm tại ứng suất kéo trong khoảng từ 585 MPa đến 605 MPa với độ giãn dài phần trăm tương ứng trong khoảng 45-57%. Có thể thấy rằng sức mạnh của khớp không nhỏ hơn sức mạnh của kim loại cơ bản của tấm thép không gỉ austenit AISI 304 dày 2 mm. Giới thiệu về vật liệu thép không gỉ AISI 304 [7].
Thép không gỉ AISI 304 Thép không gỉ AISI 304 hay còn được gọi là Inox 304 là một loại hợp kim thép không gỉ chứa hàm lượng Crom từ 18-20% và hàm lượng Niken từ 8-10.5%, cùng với một số lượng nhỏ các thành phần hợp kim khác như mangan, silic và photpho. Inox 304 có độ bền cao, khả năng chống ăn mòn tốt và được sử dụng rộng rãi trong nhiều ứng dụng khác nhau, từ ngành sản xuất thực phẩm đến sản xuất dược phẩm và thiết bị y tế, cũng như trong các ngành công nghiệp như ô tô, hàng không, xây dựng và thiết bị gia dụng. Inox 304 cũng là một trong những loại inox phổ biến nhất trên thị trường hiện nay. Thành phần cấu tạo Dựa vào thành phần cấu tạo, người ta chia thép 304 thành 3 loại cơ bản: AISI 304L (L = Low): là loại inox có hàm lượng carbon nhỏ hơn 0.03% và tăng lượng Niken, có tác dụng ngăn ngừa sự hình thành của crom cacbua (hợp chất làm giảm khả năng chống ăn mòn) trong quá trình hàn.
AISI 304H (H = Hight): là loại inox có hàm lượng carbon cao hơn 0.08% được dùng để sản xuất các sản phẩm đòi hỏi khả năng chịu nhiệt cao. AISI 304: Hàm lượng carbon của 304 được giới hạn tối đa 0,08%, không thích hợp cho các ứng dụng cần hàn, trong môi trường dễ bị ăn mòn hay các ứng dụng cần chịu nhiệt độ cao. Thép inox 304 chủ yếu được dùng để chế tạo các sản phẩm ít gia công hoặc không cần hàn. Đặc điểm tính chất Dưới đây là các đặc điểm tính chất chính của inox 304: Khả năng chống ăn mòn: Inox 304 có khả năng chống ăn mòn tốt đối với các chất ăn mòn thông thường như axit sulfuric, axit nitric và muối.
Điều này làm cho inox 304 trở thành vật liệu lý tưởng cho các ứng dụng yêu cầu tính chống ăn mòn cao. Độ bền cao: Inox 304 có độ bền cao và khả năng chịu nhiệt tốt, có thể chịu được nhiệt độ cao lên đến 870 độ C. 7 Tính thẩm mỹ: Inox 304 có tính thẩm mỹ cao, bề mặt sáng bóng và trơn, phù hợp với nhiều ứng dụng cần tính thẩm mỹ cao như sản xuất đồ gia dụng, thiết bị y tế,. Dễ gia công: Inox 304 dễ dàng được gia công thành các sản phẩm đa dạng như ống, tấm, dây,.
thông qua các phương pháp gia công như cắt, hàn, mài,.