Nghiên cứu ảnh hưởng của thông số hàn đến chất lượng mối hàn ma sát xoay giữa AISI 304 và AISI 1020

LỜI CAM ĐOAN

LỜI CẢM ƠN

TÓM TẮT

ABSTRACT

1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

1.1. Giới thiệu hàn ma sát xoay

1.2. Thiết bị hàn ma sát xoay

1.3. Ưu điểm và nhược điểm của hàn ma sát xoay

1.4. Các ứng dụng của hàn ma sát xoay

1.5. Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước

2. CHƯƠNG 2: NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1. Nội dung nghiên cứu

2.2. Phương pháp nghiên cứu

2.2.1. Phương pháp kế thừa

2.2.2. Phương pháp thu thập thông tin

2.2.3. Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm

2.2.4. Phương pháp đo đạc thực nghiệm

2.2.5. Phương pháp quy hoạch thực nghiệm

3. CHƯƠNG 3: CƠ SỞ LÝ THUYẾT

3.1. Lý thuyết về ma sát

3.1.1. Áp suất chất lỏng

3.1.2. Định luật Pascal

3.2. Nhiệt dung và truyền nhiệt

3.3. Tính toán nhiệt trong hàn ma sát

3.3.1. Mối liên hệ giữa mô-men xoắn và năng lượng nhiệt

3.3.2. Truyền nhiệt trong thanh

4. CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU

4.1. Ảnh hưởng của các thông số đến chất lượng quá trình hàn ma sát xoay

4.2. Nghiên cứu xác định chế độ hàn khi hàn ma sát xoay cặp vật liệu thép AISI 304 – AISI 1020

4.2.1. Tính gia công và tính hàn của thép cácbon thấp

4.2.2. Tính gia công và tính hàn của thép không gỉ

4.2.3. Gá lắp phôi khi hàn

4.2.4. Dự đoán nhiệt độ khi hàn và chọn thông số hàn

4.2.5. Quy trình hàn ma sát thép cácbon thấp và thép không gỉ

4.2.5.1. Các bước thiết lập quy trình hàn ma sát

4.2.5.2. Thiết lập quy trình

4.2.5.3. Chọn các thông số hàn

4.2.5.4. Loại bỏ phần thừa của mối hàn

4.2.5.5. Xử lý nhiệt sau khi hàn

4.2.5.6. Lựa chọn các phương pháp kiểm tra

4.2.5.7. Kiểm tra độ bền uốn mối hàn ma sát cho chi tiết dạng thanh đặc

4.3. Thực nghiệm, đánh giá sự ảnh hưởng của các thông số hàn đến chất lượng mối hàn

4.3.1. Chọn các thông số cho mẫu thí nghiệm

4.3.1.1. Vật liệu của mẫu

4.3.1.2. Kích thước mẫu

4.3.1.3. Lựa chọn các thông số

4.3.1.4. Chọn bảng trực giao

4.3.2. Tiến hành thực nghiệm

4.3.2.1. Các bước tiến hành hàn

4.3.2.2. Kiểm tra mối hàn bằng thử độ bền kéo

4.3.3. Xử lý số liệu sau khi nhận được kết quả của thực nghiệm

4.3.3.1. Tính toán S/N từ kết quả thực nghiệm

4.3.3.2. Hình ảnh tại bề mặt đứt của các mẫu

4.3.4. Phân tích phương sai (ANOVA)

4.3.5. Dự đoán giá trị bền kéo trong thực nghiệm

4.3.5.1. Ước lượng khoảng tin cậy cho các thông số cho ra giá trị tốt nhất

4.3.5.2. Thực nghiệm để kiểm chứng

4.3.6. Đánh giá kết quả thực nghiệm

4.3.6.1. Đánh giá ngoại quan

4.3.6.2. Đánh giá theo kết quả kiểm tra độ bền kéo của mối hàn

4.3.6.3. Đánh giá kết quả bằng phân tích phương sai ANOVA

KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ

TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Giới thiệu về hàn ma sát xoay

Hàn ma sát xoay là một phương pháp hàn tiên tiến, sử dụng nhiệt lượng sinh ra từ ma sát giữa hai chi tiết để kết nối chúng lại với nhau. Phương pháp này đặc biệt hiệu quả trong việc hàn các vật liệu khác nhau, như thép không gỉ AISI 304 và thép cacbon thấp AISI 1020. Thông số hàn như lực hàn, tốc độ hàn và thời gian ma sát đóng vai trò quan trọng trong việc xác định chất lượng mối hàn. Nghiên cứu này nhằm mục đích xác định các thông số tối ưu để đạt được mối hàn có độ bền kéo cao nhất. Theo một số nghiên cứu trước đây, hàn ma sát xoay có thể đạt được độ bền kéo lên đến 80% so với kim loại nền, điều này cho thấy tiềm năng lớn của phương pháp này trong ngành công nghiệp chế tạo.

II. Các thông số hàn và ảnh hưởng của chúng

Nghiên cứu đã chỉ ra rằng các thông số hàn như lực hàn, tốc độ hàn và thời gian ma sát có ảnh hưởng đáng kể đến chất lượng mối hàn. Cụ thể, lực hàn là yếu tố quan trọng nhất, tiếp theo là tốc độ hàn và cuối cùng là thời gian ma sát. Việc điều chỉnh các thông số này có thể giúp tối ưu hóa quá trình hàn, từ đó nâng cao độ bền và tính ổn định của mối hàn. Kết quả thực nghiệm cho thấy rằng việc tăng lực hàn có thể làm tăng độ bền kéo của mối hàn, trong khi tốc độ hàn quá cao có thể dẫn đến hiện tượng nứt hoặc giảm chất lượng mối hàn. Điều này nhấn mạnh tầm quan trọng của việc nghiên cứu và xác định các thông số hàn phù hợp cho từng loại vật liệu.

III. Phương pháp nghiên cứu và thực nghiệm

Phương pháp nghiên cứu được áp dụng trong đề tài này bao gồm phương pháp thực nghiệm Taguchi để khảo sát ảnh hưởng của các thông số hàn đến chất lượng mối hàn. Các mẫu thử nghiệm được chế tạo từ thép không gỉ AISI 304 và thép cacbon thấp AISI 1020, với kích thước tiêu chuẩn. Sau khi thực hiện hàn, các mẫu được kiểm tra độ bền kéo để đánh giá chất lượng mối hàn. Kết quả thu được từ các thí nghiệm cho thấy rằng việc áp dụng phương pháp Taguchi giúp xác định được các thông số tối ưu một cách hiệu quả, từ đó có thể đưa ra các khuyến nghị cho quy trình hàn trong sản xuất thực tế.

IV. Kết quả và thảo luận

Kết quả nghiên cứu cho thấy rằng chất lượng mối hàn giữa AISI 304 và AISI 1020 có thể được cải thiện đáng kể thông qua việc tối ưu hóa các thông số hàn. Đặc biệt, lực hàn và tốc độ hàn là hai yếu tố chính ảnh hưởng đến độ bền kéo của mối hàn. Các thí nghiệm cho thấy rằng mối hàn đạt được độ bền kéo tối đa khi lực hàn được điều chỉnh ở mức tối ưu. Ngoài ra, nghiên cứu cũng chỉ ra rằng việc kiểm soát thời gian ma sát là cần thiết để đảm bảo chất lượng mối hàn. Những phát hiện này không chỉ có giá trị trong nghiên cứu lý thuyết mà còn có thể áp dụng trực tiếp vào thực tiễn sản xuất, giúp nâng cao hiệu quả và chất lượng sản phẩm.

V. Ý nghĩa và ứng dụng thực tiễn

Nghiên cứu này không chỉ cung cấp cái nhìn sâu sắc về thông số hàn và chất lượng mối hàn mà còn mở ra hướng đi mới cho việc ứng dụng hàn ma sát xoay trong ngành công nghiệp chế tạo. Việc xác định được các thông số tối ưu sẽ giúp các kỹ sư có thể thiết lập quy trình hàn hiệu quả, từ đó nâng cao năng suất và chất lượng sản phẩm. Hơn nữa, nghiên cứu cũng góp phần vào việc phát triển công nghệ hàn tiên tiến tại Việt Nam, giúp các doanh nghiệp trong nước có thể cạnh tranh tốt hơn trên thị trường quốc tế.

Nghiên cứu khảo sát ảnh hưởng của các thông số hàn đến chất lượng mối hàn ma sát xoay giữa AISI 304 và AISI 1020