Nghiên cứu độ bền kéo của lớp in 3D kim loại qua phương pháp hàn đắp

LỜI CAM ĐOAN

LỜI CẢM ƠN

TÓM TẮT

ABSTRACT

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

MỤC LỤC

1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

1.1. Nội dung nghiên cứu

1.2. Nhiệm vụ nghiên cứu và giới hạn đề tài

1.3. Phương pháp nghiên cứu

1.4. Điểm mới của luận văn

1.5. Giá trị thực tiễn của luận văn

2. CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ LUẬN

2.1. Lý thuyết về độ bền kéo

2.1.1. Khái niệm độ bền kéo

2.1.2. Phương pháp thử độ bền kéo

2.2. Hàn hồ quang nóng chảy trong môi trường khí bảo vệ (GMAW)

2.2.1. Giới thiệu chung về công nghệ Hàn GMAW

2.2.1.1. Khái niệm cơ bản

2.2.1.2. Đặc điểm của hàn GMAW

2.2.3. Ưu nhược điểm của hàn GMAW

2.2.4. Vật liệu và thiết bị hàn GMAW

2.2.4.1. Vật liệu hàn

2.2.4.2. Thiết bị hàn

2.2.5. Các kiểu chuyển dịch giọt kim loại trong hàn MAG và MIG

2.2.5.1. Chuyển dịch tia

2.2.5.2. Chuyển dịch cầu

2.2.5.3. Chuyển dịch ngắn mạch

2.2.5.4. Chuyển dịch tia vừa (chuyển dịch hỗn hợp)

2.2.6. Hàn GMAW xung

2.3. Công nghệ hàn đắp kim loại

2.3.1. Các tính chất chung trong kỹ thuật hàn đắp

2.3.2. Tính chất của kim loại lớp đắp

2.3.3. Tính hàn của kim loại và hợp kim

2.4. Phân loại các phương pháp hàn đắp

2.4.1. Hàn đắp hồ quang tay bằng que hàn

2.4.2. Hàn đắp tự động dưới lớp thuốc

2.4.3. Hàn đắp tự động bằng dây hàn lõi bột

2.4.4. Hàn đắp tự động trong môi trường khí bảo vệ

2.4.5. Hàn đắp tự động hồ quang rung

2.4.6. Hàn đắp điện xỉ

2.4.7. Hàn đắp bằng hồ quang Plasma

2.5. Phương pháp kiểm tra bằng phá hủy

2.5.1. Điều kiện thử

2.5.2. Tốc độ thử dựa trên điều khiển tốc độ biến dạng (𝑒𝐿𝑐) - Phương pháp A

2.5.3. Tốc độ thử dựa trên tốc độ ứng suất (phương pháp B)

2.5.4. Lựa chọn phương pháp và tốc độ

2.5.5. Tài liệu và các điều kiện thử được lựa chọn

2.5.6. Xác định giới hạn chảy trên

2.5.7. Xác định giới hạn chảy dưới

2.5.8. Xác định giới hạn dẻo, độ giãn dẻo

2.5.9. Xác định giới hạn dẻo, độ giãn dài tổng

2.5.10. Phương pháp kiểm định giới hạn bền quy ước

2.5.11. Xác định độ giãn tương đối tại điểm chảy

2.5.12. Xác định độ giãn dẻo tương đối ở lực lớn nhất

2.5.13. Xác định độ giãn dài tương đối tổng ở lực lớn nhất

2.5.14. Xác định độ giãn dài tương đối tổng khi đứt

2.5.15. Xác định độ giãn dài tương đối sau đứt

2.5.16. Xác định độ thắt tương đối

3. CHƯƠNG 3: CÔNG NGHỆ IN 3D

3.1. Phân loại vật liệu sử dụng cho công nghệ in 3D

3.1.1. Nhóm vật liệu in 3D bằng nhựa

3.1.2. Nhóm vật liệu in 3D bằng kim loại

3.1.3. Nhóm vật liệu in 3D bằng chất hữu cơ

3.2. Công nghệ in 3D thông dụng hiện nay

3.2.1. Công nghệ in SLA (Stereolithography)

3.2.2. Công nghệ in SLS (Selective Laser Sintering)

3.2.3. Công nghệ in LOM (Laminated Object Manufacturing)

3.2.4. Công nghệ in 3DP (3Dimensional Printing Techniques)

3.2.5. Công nghệ in FDM (Fused Deposition Modeling)

3.3. Công nghệ in 3D kim loại

3.3.1. Quy trình in 3D kim loại bằng công nghệ SLM (Selective Laser Melting)

4. CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MẪU THỬ KÉO VÀ TIẾN HÀNH THÍ NGHIỆM

4.1. Hình dạng và kích thước

4.2. Loại mẫu thử

4.3. Xác định diện tích mặt cắt ngang ban đầu

4.4. Đánh dấu chiều dài cữ ban đầu

4.5. Thiết kế mẫu thử

4.5.1. Kích thước mẫu thử

4.5.2. Dung sai mẫu thử

4.5.3. Vị trí lấy mẫu thử

4.6. Quá trình chế tạo mẫu thử

4.6.1. Chuẩn bị dụng cụ, thiết bị

4.6.2. Quá trình gia công

4.7. Quá trình thử kéo

4.7.1. Chuẩn bị dụng cụ

4.7.2. Chuẩn bị thí nghiệm

4.7.3. Tiến hành thí nghiệm

5. CHƯƠNG 5: PHÂN TÍCH, ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM

5.1. Cách ký hiệu các mẫu thử

5.2. Bảng thống kê đánh giá kiểm tra độ bền kéo cho chi tiết hàn đắp

5.3. Nhận xét kết quả sau kéo và rút ra kết luận

TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Tổng quan

Công nghệ in 3D, đặc biệt là in 3D kim loại, đã trở thành một lĩnh vực quan trọng trong sản xuất hiện đại. Nghiên cứu này tập trung vào việc phân tích độ bền kéo của các lớp in 3D kim loại thông qua phương pháp hàn đắp. Việc hiểu rõ về tính chất cơ học của các sản phẩm in 3D là cần thiết để cải thiện chất lượng và độ bền của chúng. Nghiên cứu này không chỉ giúp nâng cao hiểu biết về công nghệ in 3D mà còn mở ra hướng đi mới cho việc ứng dụng trong các ngành công nghiệp khác nhau.

1.1 Đặt vấn đề

Công nghệ in 3D đã được áp dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực, từ y tế đến hàng không. Đặc biệt, hàn đắp kim loại là một trong những ứng dụng nổi bật, cho phép tạo ra các chi tiết phức tạp với độ chính xác cao. Nghiên cứu này nhằm mục đích tìm hiểu ảnh hưởng của các thông số in 3D đến độ bền kéo của sản phẩm, từ đó đưa ra các giải pháp cải thiện chất lượng sản phẩm.

1.2 Nội dung nghiên cứu

Nghiên cứu sẽ tập trung vào việc phân tích các đặc trưng của công nghệ in 3D kim loại, các phương pháp hàn đắp, và đánh giá độ bền kéo của các mẫu thử nghiệm. Các thông số như hướng bồi đắp và liên kết giữa các lớp sẽ được xem xét kỹ lưỡng để xác định ảnh hưởng của chúng đến tính năng cơ học của sản phẩm.

II. Cơ sở lý luận

Độ bền kéo là một trong những chỉ tiêu quan trọng trong việc đánh giá chất lượng của vật liệu. Nghiên cứu này sẽ áp dụng các phương pháp thử nghiệm tiêu chuẩn để xác định độ bền kéo của các mẫu in 3D. Phương pháp hàn MAG sẽ được sử dụng để tạo ra các mẫu thử nghiệm, từ đó tiến hành các thí nghiệm phá hủy để thu thập dữ liệu cần thiết. Việc phân tích các kết quả này sẽ giúp hiểu rõ hơn về tính năng cơ học của các lớp in 3D kim loại.

2.1 Lý thuyết về độ bền kéo

Độ bền kéo được định nghĩa là khả năng chịu lực kéo của vật liệu trước khi bị đứt. Các phương pháp thử độ bền kéo sẽ được áp dụng để xác định các thông số như giới hạn chảy, giới hạn bền, và độ giãn dài. Những thông số này sẽ cung cấp cái nhìn sâu sắc về tính chất cơ học của các lớp in 3D kim loại.

2.2 Phương pháp thử độ bền kéo

Phương pháp thử độ bền kéo sẽ được thực hiện theo tiêu chuẩn TCVN 197. Các mẫu thử sẽ được chế tạo bằng công nghệ in 3D và sau đó sẽ được kiểm tra trên máy thử kéo. Kết quả thu được sẽ được phân tích để đánh giá độ bền kéo của các mẫu hàn đắp, từ đó đưa ra các khuyến nghị cho việc cải thiện quy trình sản xuất.

III. Kết quả thực nghiệm

Kết quả thí nghiệm cho thấy rằng độ bền kéo của các mẫu in 3D kim loại có sự khác biệt rõ rệt tùy thuộc vào các thông số hàn và hướng bồi đắp. Việc phân tích các mẫu thử nghiệm cho thấy rằng các mẫu có hướng bồi đắp hợp lý sẽ có độ bền kéo cao hơn. Điều này chứng tỏ rằng việc tối ưu hóa quy trình hàn đắp là rất quan trọng để nâng cao chất lượng sản phẩm.

3.1 Phân tích kết quả

Các số liệu thu được từ thí nghiệm cho thấy rằng độ bền kéo của các mẫu thử nghiệm có thể đạt được mức tối ưu khi các thông số hàn được điều chỉnh phù hợp. Việc phân tích này không chỉ giúp hiểu rõ hơn về tính chất cơ học của vật liệu mà còn cung cấp cơ sở cho việc phát triển các sản phẩm mới trong tương lai.

3.2 Đánh giá độ bền

Đánh giá độ bền của các mẫu thử nghiệm cho thấy rằng phương pháp hàn đắp có thể cải thiện đáng kể tính năng cơ học của các sản phẩm in 3D. Kết quả này mở ra hướng đi mới cho việc ứng dụng công nghệ in 3D trong sản xuất các chi tiết kim loại có yêu cầu cao về độ bền và độ chính xác.

Luận văn thạc sĩ HCMUTE: Nghiên cứu độ bền kéo giữa các lớp in 3D kim loại