I. Giới thiệu
Khảo sát độ bền kéo chi tiết trục chế tạo bằng WAAM là một nghiên cứu quan trọng trong lĩnh vực cơ khí và công nghệ chế tạo. WAAM (Wire Arc Additive Manufacturing) là công nghệ in 3D kim loại tiên tiến, sử dụng hồ quang điện để tạo ra các chi tiết kim loại lớn với chi phí thấp và thời gian ngắn. Nghiên cứu này tập trung vào việc tối ưu hóa các thông số quy trình sản xuất để cải thiện độ bền kéo của các chi tiết trục. Mục tiêu chính là đánh giá tính chất cơ học của các mẫu thử được chế tạo bằng WAAM, đồng thời áp dụng các phương pháp như Taguchi và ANN (Artificial Neural Network) để phân tích và tối ưu hóa kết quả.
1.1 Tính cấp thiết của đề tài
Công nghệ WAAM đang được ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp, nhưng nghiên cứu về độ bền kéo của các sản phẩm chế tạo bằng phương pháp này tại Việt Nam còn hạn chế. Việc khảo sát độ bền kéo của các chi tiết trục không chỉ giúp hiểu rõ hơn về tính chất cơ học của vật liệu mà còn mở ra hướng nghiên cứu mới trong lĩnh vực công nghệ chế tạo. Nghiên cứu này sử dụng phương pháp Taguchi để thiết lập các thông số thí nghiệm và ANN để phân tích dữ liệu, từ đó tìm ra các thông số tối ưu cho quy trình sản xuất.
1.2 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
Nghiên cứu này không chỉ cung cấp thông tin chi tiết về độ bền kéo của các chi tiết trục mà còn áp dụng AI để tối ưu hóa các thông số quy trình. Điều này giúp giảm thiểu thời gian và chi phí thí nghiệm, đồng thời mở rộng khả năng nghiên cứu và phát triển trong lĩnh vực công nghệ in 3D kim loại. Kết quả nghiên cứu có thể được ứng dụng trong các ngành công nghiệp sản xuất, đặc biệt là trong việc chế tạo các chi tiết có yêu cầu cao về tính chất cơ học.
II. Tổng quan nghiên cứu
Nghiên cứu này tập trung vào việc phân tích độ bền kéo của các chi tiết trục được chế tạo bằng WAAM. Các phương pháp nghiên cứu bao gồm thí nghiệm kéo, phân tích độ bền, và mô hình hóa bằng ANN. Các thông số chính được khảo sát bao gồm cường độ dòng điện, vận tốc mỏ hàn, khoảng cách giữa các đường hàn, và chiều dày lớp hàn. Kết quả thí nghiệm được phân tích để đánh giá sự ảnh hưởng của các thông số này đến độ bền kéo của sản phẩm.
2.1 Công nghệ WAAM và ứng dụng
WAAM là công nghệ in 3D kim loại sử dụng hồ quang điện để tạo ra các chi tiết kim loại lớn. Công nghệ này có ưu điểm là chi phí thấp và thời gian sản xuất ngắn. Nghiên cứu này tập trung vào việc tối ưu hóa các thông số quy trình để cải thiện độ bền kéo của các chi tiết trục. Các ứng dụng của WAAM bao gồm chế tạo các chi tiết lớn trong ngành hàng không, ô tô, và công nghiệp nặng.
2.2 Phương pháp nghiên cứu
Nghiên cứu sử dụng phương pháp Taguchi để thiết lập các thông số thí nghiệm và ANN để phân tích dữ liệu. Các mẫu thử được chế tạo bằng WAAM và sau đó được thử nghiệm kéo trên máy kéo vạn năng. Kết quả thí nghiệm được phân tích để đánh giá độ bền kéo, giới hạn chảy, và độ dãn dài của các mẫu thử. Phương pháp ANN được sử dụng để tối ưu hóa các thông số quy trình và dự đoán kết quả thí nghiệm.
III. Kết quả và phân tích
Kết quả nghiên cứu cho thấy độ bền kéo của các chi tiết trục chế tạo bằng WAAM phụ thuộc nhiều vào các thông số quy trình như cường độ dòng điện, vận tốc mỏ hàn, và chiều dày lớp hàn. Phương pháp ANN đã giúp tối ưu hóa các thông số này, từ đó cải thiện tính chất cơ học của sản phẩm. Kết quả cũng cho thấy tiềm năng ứng dụng của WAAM trong các ngành công nghiệp đòi hỏi độ chính xác và độ bền cao.
3.1 Đánh giá độ bền kéo
Các mẫu thử được thí nghiệm kéo để đánh giá độ bền kéo, giới hạn chảy, và độ dãn dài. Kết quả cho thấy các thông số quy trình có ảnh hưởng đáng kể đến tính chất cơ học của sản phẩm. Phương pháp ANN đã giúp dự đoán chính xác các kết quả thí nghiệm và tối ưu hóa các thông số quy trình.
3.2 Ứng dụng thực tiễn
Nghiên cứu này mở ra hướng ứng dụng mới cho WAAM trong các ngành công nghiệp đòi hỏi độ bền và độ chính xác cao. Kết quả nghiên cứu có thể được sử dụng để cải thiện quy trình sản xuất và nâng cao chất lượng sản phẩm trong các ngành công nghiệp như hàng không, ô tô, và công nghiệp nặng.
