Luận án tiến sĩ: Nghiên cứu quá trình hàn mag cho mối nối khe hở hẹp

• Tác giả: Ngô Trọng Bính
• Trường học: Viện Nghiên Cứu Cơ Khí
• Chuyên ngành: Kỹ Thuật
• Đề tài: Nghiên Cứu Hàn Mag Cho Mối Nối Khe Hở Hẹp
• Loại tài liệu: Luận Án Tiến Sĩ
• Năm xuất bản: 2023
• Địa điểm: Hà Nội

• MỞ ĐẦU
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VÀ CƠ SỞ LÝ THUYẾT HÀN KHE HỞ HẸP
• 1.1. Khái niệm, phân loại, ưu điểm của công nghệ hàn khe hở hẹp
• 1.1.1. Khái niệm hàn NGW
• 1.1.2. Phân loại hàn NGW
• 1.1.3. Ưu điểm của NGW
• 1.2. Tổng quan về nghiên cứu, phát triển, ứng dụng hàn khe hở hẹp ở nước ngoài
• 1.2.1. Tổng quan về công nghệ hàn khe hở hẹp
• 1.2.2. Tình hình nghiên cứu ứng dụng hàn khe hở hẹp ở nước ngoài
• 1.3. Tình hình nghiên cứu công nghệ hàn khe hở hẹp ở trong nước
• 1.4. Cơ sở lý thuyết hàn khe hở hẹp NG-GMAW
• 1.4.1. Một số vấn đề cơ bản
• 1.4.2. Phương pháp đánh giá chất lượng mối hàn GMAW ở nước ngoài
• 1.5. Nội dung nghiên cứu của luận án
• 1.6. Kết luận chương 1
• 2. CHƯƠNG 2: VẬT LIỆU, THIẾT BỊ THÍ NGHIỆM VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.1. Vật liệu thí nghiệm
• 2.1.1. Lựa chọn kích thước phôi hàn khe hở hẹp NG-MAG
• 2.1.2. Lựa chọn kết cấu mẫu hàn NG-MAG
• 2.2. Thiết bị thí nghiệm
• 2.2.1. Thiết bị thí nghiệm tại Viện Nghiên cứu Cơ khí
• 2.2.2. Thiết bị hàn tiên tiến LINCOLN tại Công ty CP TMDV Hai Tốt
• 2.2.3. Thiết bị kiểm tra đánh giá chất lượng mối hàn
• 2.3. Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm
• 2.3.1. Chuẩn bị vật liệu hàn và thiết bị thí nghiệm
• 2.3.2. Kiểm tra khả năng đáp ứng các điều kiện quy hoạch thực nghiệm
• 2.3.3. Hàn đính kết cấu với khe hở hẹp và góc vát mép cho trước (NG-MAG)
• 2.3.4. Gá kẹp phôi hàn NG-MAG
• 2.3.5. Tiến hành hàn NG-MAG theo các chế độ thí nghiệm định hướng công nghệ
• 2.3.6. Kiểm tra chất lượng mối hàn NG-MAG trên mẫu định hướng công nghệ
• 2.3.7. Tiến hành thí nghiệm NG-MAG theo quy hoạch toàn phần N27
• 2.3.8. Kiểm tra chất lượng mối hàn NG-MAG theo quy hoạch toàn phần N27
• 2.3.9. Xây dựng mô hình toán học độ bền kéo mối hàn NG-MAG
• 2.3.10. Phương pháp xây dựng mô hình toán độ bền kéo mối hàn NG-MAG
• 2.3.11. Cơ sở lý thuyết xây dựng mô hình toán học
• 2.3.12. Áp dụng quy hoạch thực nghiệm trực giao kiểu N27 cho luận án
• 2.4. Kết luận chương 2
• 3. CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM ĐỊNH HƯỚNG CÔNG NGHỆ
• 3.1. Mô tả thí nghiệm định hướng công nghệ ở bước 1
• 3.2. Thảo luận về kết quả thí nghiệm ở bước 1
• 3.2.1. Hình thái bề mặt mối hàn
• 3.2.2. Độ cứng tế vi vật liệu mối hàn
• 3.2.3. Tổ chức tế vi kim loại mối hàn
• 3.3. Thí nghiệm hiệu chỉnh công nghệ ở bước 2
• 3.3.1. Chuẩn bị mẫu thí nghiệm
• 3.3.2. Thảo luận về kết quả thí nghiệm ở bước 2
• 3.3.3. Quy ước các vị trí khảo sát cơ tính và phân tích tổ chức tế vi mối hàn
• 3.3.4. Bàn luận về đặc điểm tổ chức tế vi kim loại mối hàn NG-MAG
• 3.3.5. Bàn luận về đặc tính thay đổi độ cứng tế vi mối hàn NG-MAG
• 3.4. Ảnh hưởng của chế độ hàn đến độ bền kéo mối hàn NG-MAG
• 3.5. Khuyết tật điển hình trong mối hàn NG-MAG
• 3.5.1. Khuyết tật hàn không ngấu hoặc ngậm tạp chất
• 3.5.2. Khuyết tật dạng nứt theo biên giới kim loại mối hàn và kim loại cơ bản
• 3.6. Kết quả phân tích ANOVA nhóm mẫu thí nghiệm định hướng công nghệ
• 3.7. Tổng hợp các kết quả khoa học nghiên cứu định hướng công nghệ ở bước 1
• 3.8. Kết luận chương 3
• 4. CHƯƠNG 4: XÂY DỰNG MÔ HÌNH TOÁN HỌC ĐỘ BỀN KÉO LIÊN KẾT HÀN MAG KHE HỞ HẸP
• 4.1. Kết quả thí nghiệm theo ma trận trực giao N27
• 4.2. Tính toán xây dựng mô hình toán học hàm mục tiêu độ bền kéo mối hàn NG-MAG
• 4.3. Kết luận chương 4
• KẾT LUẬN CHUNG VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA LUẬN ÁN
• DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH CÔNG BỐ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• PHỤ LỤC

I. Tổng quan về hàn mag cho mối nối khe hở hẹp

Nghiên cứu về hàn mag cho mối nối khe hở hẹp đã trở thành một lĩnh vực quan trọng trong công nghệ hàn hiện đại. Kỹ thuật hàn này không chỉ giúp cải thiện chất lượng mối hàn mà còn tối ưu hóa quy trình sản xuất. Hàn mag (GMAW) là một phương pháp hàn hồ quang với khí bảo vệ, cho phép tạo ra mối hàn có độ bền cao và khả năng chịu lực tốt. Việc áp dụng hàn mag cho mối nối khe hở hẹp mang lại nhiều lợi ích, bao gồm giảm thiểu sự biến dạng của vật liệu và tăng cường khả năng kết nối giữa các chi tiết. Theo nghiên cứu, hàn mag có thể được sử dụng hiệu quả trong nhiều lĩnh vực, từ chế tạo máy móc đến xây dựng công trình. Đặc biệt, việc nghiên cứu và phát triển công nghệ hàn mag cho mối nối khe hở hẹp đã được thực hiện ở nhiều quốc gia, cho thấy sự quan tâm lớn đến ứng dụng này trong ngành công nghiệp.

1.1. Khái niệm và phân loại hàn mag

Khái niệm về hàn mag được định nghĩa là quá trình hàn sử dụng hồ quang điện để nóng chảy kim loại hàn và vật liệu cơ bản. Hàn mag có thể được phân loại thành nhiều loại khác nhau, bao gồm hàn hồ quang tự động và hàn hồ quang khí bảo vệ. Mỗi loại có những ưu điểm và ứng dụng riêng, phù hợp với từng yêu cầu kỹ thuật cụ thể. Việc lựa chọn loại hình hàn mag phù hợp sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng mối hàn và hiệu suất công việc. Nghiên cứu cho thấy rằng hàn mag có thể được áp dụng cho các mối nối có khe hở hẹp, giúp tăng cường độ bền và khả năng chịu lực của mối hàn. Điều này đặc biệt quan trọng trong các ứng dụng yêu cầu độ chính xác cao và khả năng chịu tải lớn.

1.2. Quy trình hàn và ứng dụng thực tiễn

Quy trình hàn mag cho mối nối khe hở hẹp bao gồm nhiều bước quan trọng, từ chuẩn bị vật liệu đến thực hiện hàn và kiểm tra chất lượng mối hàn. Trong đó, việc chuẩn bị vật liệu hàn và thiết bị thí nghiệm là rất cần thiết để đảm bảo quá trình hàn diễn ra suôn sẻ. Hàn mag được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực như chế tạo ô tô, hàng không, và xây dựng. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng hàn mag không chỉ giúp tiết kiệm thời gian mà còn giảm thiểu chi phí sản xuất. Đặc biệt, trong các ứng dụng yêu cầu độ bền cao, hàn mag cho mối nối khe hở hẹp đã chứng minh được hiệu quả vượt trội so với các phương pháp hàn truyền thống.

II. Vật liệu và thiết bị thí nghiệm

Việc lựa chọn vật liệu hàn và thiết bị thí nghiệm là yếu tố quyết định đến chất lượng mối hàn trong nghiên cứu hàn mag cho mối nối khe hở hẹp. Các loại vật liệu hàn như thép carbon, thép không gỉ và hợp kim nhôm thường được sử dụng trong quá trình hàn. Mỗi loại vật liệu có những đặc tính riêng, ảnh hưởng đến khả năng hàn và độ bền của mối hàn. Thiết bị hàn hiện đại như máy hàn MIG/MAG và các thiết bị kiểm tra chất lượng mối hàn cũng đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo quy trình hàn diễn ra hiệu quả. Nghiên cứu cho thấy rằng việc sử dụng thiết bị hàn tiên tiến giúp cải thiện đáng kể chất lượng mối hàn, đồng thời giảm thiểu các khuyết tật có thể xảy ra trong quá trình hàn.

2.1. Lựa chọn vật liệu hàn

Lựa chọn vật liệu hàn phù hợp là một trong những yếu tố quan trọng trong quá trình hàn mag. Các loại vật liệu như thép carbon và thép không gỉ thường được ưa chuộng do tính chất cơ học tốt và khả năng chống ăn mòn. Việc nghiên cứu và phân tích các loại vật liệu này giúp xác định được loại vật liệu nào phù hợp nhất cho từng ứng dụng cụ thể. Đặc biệt, trong các mối nối khe hở hẹp, việc lựa chọn vật liệu hàn có độ bền cao và khả năng chịu lực tốt là rất cần thiết. Nghiên cứu đã chỉ ra rằng việc sử dụng vật liệu hàn chất lượng cao không chỉ cải thiện độ bền của mối hàn mà còn tăng cường khả năng chịu tải của kết cấu.

2.2. Thiết bị thí nghiệm và quy trình kiểm tra

Thiết bị thí nghiệm đóng vai trò quan trọng trong việc thực hiện các thí nghiệm hàn mag. Các thiết bị như máy hàn MIG/MAG, máy kiểm tra độ bền kéo và kính hiển vi quang học được sử dụng để đánh giá chất lượng mối hàn. Quy trình kiểm tra chất lượng mối hàn bao gồm việc kiểm tra độ bền kéo, độ cứng tế vi và phân tích tổ chức tế vi của mối hàn. Nghiên cứu cho thấy rằng việc sử dụng thiết bị thí nghiệm hiện đại giúp phát hiện sớm các khuyết tật trong mối hàn, từ đó đưa ra các biện pháp khắc phục kịp thời. Điều này không chỉ đảm bảo chất lượng sản phẩm mà còn nâng cao hiệu quả sản xuất.