Nghiên cứu quy trình công nghệ hàn TIG phục hồi chi tiết khuôn ép nhựa và khuôn dập

Hcmute nghiên cứu quy trình hàn tig phục hồi chi tiết mòn trong khuôn ép nhựa và khuôn dập, nâng cao hiệu suất và tuổi thọ sản phẩm.

• Người hướng dẫn: ThS. Võ Xuân Tiến
• Trường học: Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Công Nghệ Hàn
• Đề tài: Nghiên Cứu Quy Trình Hàn TIG Phục Hồi Chi Tiết Khuôn Ép Nhựa Và Khuôn Dập
• Loại tài liệu: luận văn
• Năm xuất bản: 2014
• Địa điểm: Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• 1. CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU
• 1.1. Tổng quan và tính cấp thiết của đề tài
• 1.2. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
• 1.3. Mục tiêu nghiên cứu
• 1.4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
• 1.5. Phương pháp nghiên cứu
• 2. CHƯƠNG 2: PHƯƠNG PHÁP HÀN TIG
• 2.1. Định nghĩa
• 2.2. Đặc điểm phương pháp hàn TIG
• 2.2.1. Ưu điểm của hàn TIG
• 2.2.2. Nhược điểm của hàn TIG
• 2.3. Phạm vi ứng dụng của phương pháp hàn TIG
• 2.4. Tính hàn của kim loại và hợp kim
• 2.4.1. Khái niệm
• 2.4.2. Phân loại
• 2.4.3. Đánh giá tính hàn của kim loại và hợp kim
• 2.4.4. Thông số về hàm lượng cacbon tương đương CE (%)
• 2.4.5. Thông số đánh giá nứt nóng
• 2.4.6. Thông số đánh giá nứt nguội
• 2.4.7. Nhiệt độ nung nóng sơ bộ
• 2.5. Phương pháp kiểm tra đánh giá chất lượng mối hàn
• 2.5.1. Kiểm tra bằng phương pháp phá hủy
• 2.5.1.1. Kiểm tra cơ tính mối hàn
• 2.5.1.2. Kiểm tra cấu trúc của liên kết hàn
• 2.5.2. Kiểm tra bằng phương pháp không phá hủy
• 2.5.2.1. Kiểm tra bằng mắt thường
• 2.5.2.2. Kiểm tra bằng dung dịch chỉ thị màu
• 2.5.2.3. Kiểm tra bằng từ tính
• 2.5.2.4. Kiểm tra bằng tia phóng xạ (Rơnghen và Gamma)
• 2.5.2.5. Kiểm tra bằng siêu âm

Tóm tắt

I. Giới thiệu về hàn TIG và ứng dụng trong phục hồi khuôn

Chương trình nghiên cứu tập trung vào quy trình hàn TIG (Tungsten Inert Gas) để phục hồi các chi tiết bị mòn trong khuôn ép nhựa và khuôn dập. Hàn TIG, hay hàn hồ quang điện cực không nóng chảy trong môi trường khí trơ, được lựa chọn do khả năng tạo ra mối hàn chất lượng cao, đặc biệt phù hợp với thép hợp kim cao, kim loại màu và hợp kim của chúng. Nghiên cứu này nhấn mạnh vào việc kéo dài tuổi thọ khuôn và tiết kiệm chi phí sản xuất. Các nguyên nhân hư hỏng khuôn, bao gồm mài mòn do ma sát, ăn mòn hóa học và ứng suất, được xem xét. Phương pháp hàn TIG được đánh giá là giải pháp hiệu quả để khắc phục các hư hỏng như mòn, gãy, nứt, bong tróc và biến dạng. Sửa chữa khuôn bằng hàn TIG đem lại hiệu quả kinh tế cao, đảm bảo chất lượng mối hàn tốt và giảm thiểu việc thay thế khuôn mới.

1.1 Tổng quan về hư hỏng khuôn

Nghiên cứu khảo sát các nguyên nhân hư hỏng khuôn ép nhựa và khuôn dập. Khuôn dập và khuôn ép nhựa chịu áp lực lớn, ứng suất uốn, ma sát và va đập trong quá trình hoạt động. Điều này dẫn đến khuôn nhựa bị hư hỏng, cụ thể là mài mòn bề mặt do ma sát, ăn mòn hóa học do tiếp xúc với môi trường hóa chất và chất bôi trơn, và các hư hỏng cơ học như gãy, nứt. Khuôn dập bị hư hỏng tương tự, với thêm các vấn đề về biến dạng dẻo, lún lòng khuôn. Phân loại các hư hỏng khuôn là bước quan trọng để chọn phương pháp sửa chữa phù hợp. Phân loại hư hỏng khuôn dựa trên mức độ nghiêm trọng, vị trí hư hỏng và nguyên nhân gây ra. Khắc phục hư hỏng khuôn đòi hỏi kỹ thuật chính xác để đảm bảo chất lượng và tuổi thọ của khuôn sau sửa chữa.

1.2 Ưu điểm và nhược điểm của hàn TIG

Hàn TIG có nhiều ưu điểm, bao gồm khả năng hàn nhiều loại vật liệu, vùng ảnh hưởng nhiệt hẹp, không tạo xỉ và không gây khói độc. Tuy nhiên, hàn TIG cũng có một số nhược điểm, như hệ số điền đầy thấp, đòi hỏi tay nghề cao của người thợ hàn và nguy cơ ảnh hưởng đến sức khỏe do tia cực tím. Kỹ thuật hàn TIG đòi hỏi sự khéo léo và chính xác để đảm bảo chất lượng mối hàn. Tham số hàn TIG như dòng điện, điện áp, tốc độ hàn cần được điều chỉnh chính xác để phù hợp với từng loại vật liệu. An toàn hàn TIG cần được ưu tiên hàng đầu, bao gồm việc sử dụng thiết bị bảo hộ cá nhân và tuân thủ các quy trình an toàn. Việc hiểu rõ cả ưu điểm và nhược điểm của hàn TIG là cần thiết để áp dụng phương pháp này hiệu quả và an toàn.

II. Quy trình hàn TIG phục hồi chi tiết khuôn

Phần này trình bày quy trình hàn TIG cụ thể được sử dụng trong nghiên cứu. Quy trình sửa chữa khuôn bao gồm các bước chuẩn bị bề mặt, lựa chọn thông số hàn TIG, thực hiện hàn và kiểm tra chất lượng mối hàn. Chuẩn bị bề mặt là bước quan trọng để đảm bảo sự liên kết tốt giữa kim loại đắp và vật liệu khuôn. Lựa chọn thông số hàn TIG phụ thuộc vào loại vật liệu khuôn và loại hư hỏng cần sửa chữa. Kiểm tra chất lượng mối hàn được thực hiện bằng các phương pháp phá hủy và không phá hủy để đảm bảo chất lượng mối hàn đạt yêu cầu. Vật liệu khuôn được sử dụng trong nghiên cứu là các loại thép phổ biến trong sản xuất khuôn dập và khuôn ép nhựa. Kim loại hàn TIG được lựa chọn sao cho phù hợp với vật liệu khuôn để đảm bảo tính chất cơ lý của mối hàn.

2.1 Chuẩn bị và lựa chọn vật liệu

Chuẩn bị bề mặt trước khi hàn là rất quan trọng. Bề mặt cần được làm sạch hoàn toàn, loại bỏ bụi bẩn, dầu mỡ và các tạp chất khác. Làm sạch mối hàn có thể được thực hiện bằng phương pháp cơ học như chà nhám, đánh bóng hoặc bằng phương pháp hóa học. Vật liệu khuôn được sử dụng trong nghiên cứu là thép cacbon, thép hợp kim thấp, phù hợp với ứng dụng thực tế. Chọn vật liệu hàn cần xem xét tính chất cơ học, độ bền, khả năng chống mài mòn và khả năng tương thích với vật liệu khuôn. Que hàn TIG phải có thành phần hóa học tương thích để tạo mối hàn chất lượng. Thiết bị hàn TIG cần được kiểm tra và bảo dưỡng định kỳ để đảm bảo hoạt động ổn định và an toàn. Việc lựa chọn vật liệu và thiết bị thích hợp là cơ sở cho chất lượng mối hàn.

2.2 Thực hiện hàn và kiểm tra chất lượng

Sau khi chuẩn bị, quy trình hàn TIG được tiến hành. Thông số hàn TIG, bao gồm dòng hàn, điện áp, tốc độ hàn, khí bảo vệ, được điều chỉnh theo loại vật liệu và kích thước khuyết tật. Kỹ thuật hàn TIG đòi hỏi sự khéo léo và kinh nghiệm. Kiểm tra chất lượng mối hàn sau khi hàn hoàn tất. Phương pháp kiểm tra bao gồm kiểm tra bằng mắt thường, kiểm tra bằng dung dịch chỉ thị màu, kiểm tra bằng từ tính, kiểm tra bằng siêu âm và kiểm tra bằng tia phóng xạ. Mỗi phương pháp có ưu điểm và nhược điểm riêng, tùy thuộc vào loại khuyết tật và yêu cầu kiểm tra mà lựa chọn phương pháp phù hợp. Kiểm tra cơ tính mối hàn như độ bền kéo, độ bền uốn, độ cứng cũng cần được tiến hành để đánh giá chất lượng mối hàn. Báo cáo kết quả hàn TIG bao gồm các thông số hàn, hình ảnh mối hàn và kết quả kiểm tra chất lượng.

III. Kết luận và ứng dụng thực tiễn

Nghiên cứu đã thành công trong việc thiết lập quy trình hàn TIG để phục hồi các chi tiết bị mòn trong khuôn ép nhựa và khuôn dập. Hàn TIG chứng tỏ là một phương pháp hiệu quả, tiết kiệm chi phí và đảm bảo chất lượng cao. Nghiên cứu đóng góp vào việc bảo dưỡng khuôn, tăng tuổi thọ khuôn và giảm chi phí sản xuất. Kết quả nghiên cứu có thể được ứng dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp sử dụng khuôn dập và khuôn ép nhựa. Việc chuyển giao công nghệ này cho các doanh nghiệp sẽ góp phần nâng cao năng suất và hiệu quả sản xuất. Công nghệ hàn TIG hiện đại được ứng dụng thành công, mang lại hiệu quả kinh tế cao.

3.1 Đánh giá hiệu quả kinh tế

Phục hồi khuôn bằng hàn TIG giúp tiết kiệm đáng kể chi phí so với việc thay thế khuôn mới. Chi phí sửa chữa thấp hơn nhiều so với chi phí mua khuôn mới. Tiết kiệm chi phí khuôn là một lợi ích kinh tế rõ rệt. Thời gian ngừng sản xuất cũng giảm thiểu đáng kể khi sử dụng phương pháp này. Tuổi thọ khuôn được kéo dài nhờ phương pháp sửa chữa hiệu quả. Phân tích chi phí cần được thực hiện để đánh giá chính xác hiệu quả kinh tế của phương pháp này so với các phương pháp khác. So sánh hàn TIG với các phương pháp khác cũng cần được thực hiện để đánh giá tính hiệu quả tổng thể.

3.2 Hướng phát triển và đề xuất

Nghiên cứu mở ra nhiều hướng phát triển trong tương lai. Cần nghiên cứu sâu hơn về tính hàn của các loại thép khác nhau. Đào tạo hán TIG cho công nhân kỹ thuật là điều cần thiết. Cải tiến quy trình hàn TIG nhằm nâng cao hiệu suất và chất lượng mối hàn. Ứng dụng công nghệ hàn TIG trong các lĩnh vực khác cũng cần được nghiên cứu. Hỗ trợ kỹ thuật và chuyển giao công nghệ cho các doanh nghiệp là bước tiếp theo quan trọng. Phát triển các phần mềm mô phỏng để tối ưu hóa quy trình hàn TIG cũng là một hướng đi tiềm năng.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Trong ngành công nghiệp chế tạo khuôn ép nhựa và khuôn dập, các chi tiết khuôn thường bị mòn không đều trong quá trình sử dụng, gây ảnh hưởng trực tiếp đến tuổi thọ và chất lượng sản phẩm. Theo ước tính, việc phục hồi các chi tiết khuôn bị mài mòn thông qua công nghệ hàn đắp có thể kéo dài tuổi thọ khuôn lên đến 30-50%, đồng thời giảm đáng kể chi phí sản xuất và bảo trì. Đề tài nghiên cứu nhằm xây dựng quy trình công nghệ hàn TIG đắp phục hồi các chi tiết mòn trong khuôn ép nhựa và khuôn dập, tập trung vào các mác thép phổ biến trên thị trường và các dạng sai hỏng thường gặp trong thực tế.

Mục tiêu cụ thể của nghiên cứu là xác định chế độ hàn thực nghiệm phù hợp, đánh giá tính hàn của các mác thép làm khuôn, lựa chọn que hàn đắp thích hợp và đề xuất quy trình hàn phục hồi hiệu quả. Phạm vi nghiên cứu tập trung vào các loại thép làm khuôn dập nóng, dập nguội và khuôn ép nhựa thông dụng, với mô phỏng các dạng sai hỏng phổ biến do hạn chế trong việc thu thập khuôn cũ. Nghiên cứu được thực hiện tại thành phố Hồ Chí Minh trong năm 2014, với ý nghĩa khoa học góp phần nâng cao chất lượng đào tạo môn Công nghệ Kim loại và thực tiễn giúp các doanh nghiệp giảm chi phí thay mới khuôn, tăng hiệu quả sản xuất.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu dựa trên hai lý thuyết chính: công nghệ hàn TIG (Tungsten Inert Gas) và tính hàn của kim loại. Hàn TIG là phương pháp hàn hồ quang sử dụng điện cực không nóng chảy trong môi trường khí trơ (Argon hoặc Helium), tạo ra mối hàn có chất lượng cao, vùng ảnh hưởng nhiệt hẹp và ít khuyết tật. Lý thuyết về tính hàn của kim loại giúp đánh giá khả năng tạo mối hàn bền vững dựa trên thành phần hóa học, cơ tính và các thông số như hàm lượng cacbon tương đương (CE), khả năng chống nứt nóng, nứt nguội.

Các khái niệm chính bao gồm:

• Tính hàn của vật liệu: khả năng kim loại tạo mối hàn đạt yêu cầu kỹ thuật.
• Chế độ hàn TIG: các thông số dòng điện, khí bảo vệ, loại điện cực và kỹ thuật hàn.
• Sai hỏng khuôn: mòn, nứt, mẻ, biến dạng do áp lực, ma sát và môi trường làm việc.
• Phương pháp kiểm tra chất lượng mối hàn: kiểm tra phá hủy (kéo, uốn, va đập), kiểm tra không phá hủy (mắt thường, dung dịch thẩm thấu, từ tính, siêu âm, tia X).

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu chính là các mác thép làm khuôn phổ biến như 40Cr13, P20, H13, D2, S7, A2, M2, cùng các dạng sai hỏng mô phỏng trên mẫu thử. Cỡ mẫu nghiên cứu gồm nhiều mẫu thép được hàn thử nghiệm với các chế độ hàn TIG khác nhau. Phương pháp chọn mẫu là lựa chọn đại diện các loại thép phổ biến và các dạng sai hỏng thường gặp trong khuôn ép nhựa và khuôn dập.

Phân tích dữ liệu dựa trên so sánh tính hàn thực nghiệm với lý thuyết, đánh giá chất lượng mối hàn qua các phương pháp kiểm tra phá hủy và không phá hủy. Timeline nghiên cứu kéo dài trong năm 2014, bao gồm các giai đoạn: khảo sát tài liệu, chuẩn bị mẫu, thực nghiệm hàn, kiểm tra chất lượng, phân tích kết quả và đề xuất quy trình công nghệ.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Chế độ hàn TIG tối ưu cho các mác thép làm khuôn: Dòng điện hàn dao động từ 70 đến 250 A, sử dụng khí Argon tinh khiết với lưu lượng 10-15 l/ph, điện cực EWCe-2 (2% Cerium) đường kính 2.4 mm cho kết quả mối hàn ổn định, độ ngấu sâu và ít khuyết tật. So với chế độ hàn lý thuyết, chế độ thực nghiệm cho thấy độ bền kéo mối hàn tăng 15%, giảm hiện tượng nứt nguội.

2. Tính hàn của các mác thép: Thép P20 và 40Cr13 có tính hàn tốt với CE dưới 0.25%, dễ dàng hàn phục hồi mà không cần xử lý nhiệt phức tạp. Trong khi đó, thép D2 và H13 có CE trên 0.45%, yêu cầu nung nóng sơ bộ ở 150-200°C và xử lý nhiệt sau hàn để hạn chế nứt nóng, nứt nguội. Tỷ lệ thành công mối hàn đạt 85% đối với thép có tính hàn tốt, giảm còn 70% với thép tính hàn hạn chế.

3. Hiệu quả phục hồi sai hỏng khuôn: Hàn TIG đắp phục hồi các vị trí mòn, nứt mẻ trên khuôn ép nhựa và khuôn dập giúp tăng tuổi thọ khuôn lên 40-50% so với không phục hồi. Các sai hỏng như mòn lưỡi cắt, vết nứt nhỏ được xử lý hiệu quả, giảm tỷ lệ phế phẩm sản xuất từ 12% xuống còn 4%.

4. Kiểm tra chất lượng mối hàn: Phương pháp kiểm tra không phá hủy bằng siêu âm và dung dịch thẩm thấu phát hiện được các khuyết tật nhỏ dưới 0.5 mm, đảm bảo chất lượng mối hàn. Kiểm tra cơ tính cho thấy độ dai va đập mối hàn đạt 90% so với kim loại cơ bản, phù hợp yêu cầu kỹ thuật khuôn.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân chính của hiệu quả phục hồi là do công nghệ hàn TIG tạo ra vùng ảnh hưởng nhiệt hẹp, hạn chế biến dạng và nứt mối hàn. Việc lựa chọn que hàn phù hợp với từng loại thép và điều chỉnh chế độ hàn giúp tăng tính liên kết và cơ tính mối hàn. Kết quả phù hợp với các nghiên cứu trong ngành về hàn phục hồi khuôn, đồng thời bổ sung dữ liệu thực nghiệm cho các mác thép phổ biến tại Việt Nam.

Biểu đồ so sánh độ bền kéo và độ cứng mối hàn giữa các chế độ hàn khác nhau minh họa rõ sự cải thiện khi áp dụng quy trình đề xuất. Bảng thống kê tỷ lệ khuyết tật mối hàn trước và sau khi áp dụng chế độ hàn TIG cũng cho thấy sự giảm đáng kể các khuyết tật nứt và rỗ khí.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Xây dựng quy trình hàn TIG chuẩn cho từng loại thép làm khuôn: Đề xuất áp dụng chế độ dòng điện, loại điện cực và khí bảo vệ phù hợp, thời gian nung nóng sơ bộ và xử lý nhiệt sau hàn. Thời gian thực hiện quy trình trong vòng 1-2 tháng, chủ thể là các phòng thí nghiệm và doanh nghiệp sản xuất khuôn.

2. Đào tạo kỹ thuật viên hàn TIG chuyên sâu: Tổ chức các khóa đào tạo nâng cao tay nghề cho thợ hàn, tập trung vào kỹ thuật vào que hàn và kiểm soát chế độ hàn để giảm khuyết tật. Mục tiêu nâng cao tỷ lệ mối hàn đạt chuẩn lên trên 90% trong 6 tháng.

3. Áp dụng kiểm tra chất lượng mối hàn không phá hủy định kỳ: Sử dụng siêu âm và dung dịch thẩm thấu để phát hiện sớm các khuyết tật, đảm bảo mối hàn phục hồi đạt yêu cầu kỹ thuật. Chủ thể thực hiện là bộ phận bảo trì và kiểm định chất lượng trong doanh nghiệp.

4. Chuyển giao công nghệ hàn TIG phục hồi khuôn cho các doanh nghiệp sản xuất khuôn ép nhựa và khuôn dập: Hỗ trợ kỹ thuật và tư vấn quy trình nhằm giảm chi phí thay mới khuôn, tăng hiệu quả sản xuất. Thời gian triển khai trong vòng 12 tháng.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Doanh nghiệp sản xuất khuôn ép nhựa và khuôn dập: Nghiên cứu cung cấp quy trình hàn phục hồi giúp giảm chi phí thay mới khuôn, tăng tuổi thọ khuôn và nâng cao chất lượng sản phẩm.

2. Phòng thí nghiệm và trung tâm nghiên cứu công nghệ hàn: Tài liệu chi tiết về chế độ hàn TIG và tính hàn của các mác thép phổ biến, hỗ trợ phát triển công nghệ hàn phục hồi.

3. Giảng viên và sinh viên ngành Công nghệ Kim loại, Công nghệ Hàn: Cung cấp kiến thức thực tiễn và cơ sở lý thuyết về hàn TIG, phục vụ giảng dạy và nghiên cứu khoa học.

4. Kỹ thuật viên và thợ hàn chuyên nghiệp: Hướng dẫn kỹ thuật hàn TIG đắp phục hồi, nâng cao tay nghề và hiệu quả công việc trong bảo trì sửa chữa khuôn.

Câu hỏi thường gặp

1. Hàn TIG có ưu điểm gì so với các phương pháp hàn khác trong phục hồi khuôn?
   Hàn TIG tạo vùng ảnh hưởng nhiệt hẹp, mối hàn có độ ngấu sâu và chất lượng cao, ít khuyết tật, không tạo xỉ và khói độc, phù hợp với các vật liệu hợp kim cao và kim loại màu.

2. Làm thế nào để chọn que hàn phù hợp cho từng loại thép làm khuôn?
   Dựa vào thành phần hóa học và tính hàn của thép, chọn que hàn có thành phần tương thích, ví dụ que hàn chứa cerium oxide cho thép cacbon thấp và hợp kim thấp, que hàn đặc biệt cho thép có tính hàn hạn chế.

3. Có cần xử lý nhiệt trước và sau khi hàn phục hồi khuôn không?
   Đối với thép có hàm lượng cacbon tương đương cao hoặc tính hàn hạn chế, cần nung nóng sơ bộ trước khi hàn và xử lý nhiệt sau hàn để giảm nứt nóng, nứt nguội và cải thiện cơ tính mối hàn.

4. Phương pháp kiểm tra chất lượng mối hàn nào hiệu quả nhất?
   Kết hợp kiểm tra không phá hủy bằng siêu âm và dung dịch thẩm thấu giúp phát hiện khuyết tật bề mặt và bên trong mối hàn, đảm bảo chất lượng mối hàn phục hồi.

5. Quy trình hàn TIG phục hồi có thể áp dụng cho các loại khuôn nào?
   Quy trình phù hợp với khuôn ép nhựa, khuôn dập nóng và dập nguội làm từ các mác thép phổ biến, đặc biệt hiệu quả với các chi tiết bị mòn, nứt mẻ và biến dạng nhẹ.

Kết luận

• Đã xây dựng và thử nghiệm thành công quy trình công nghệ hàn TIG đắp phục hồi các chi tiết mòn trong khuôn ép nhựa và khuôn dập.
• Xác định chế độ hàn tối ưu cho các mác thép phổ biến, nâng cao chất lượng mối hàn và tuổi thọ khuôn.
• Đề xuất các phương pháp kiểm tra chất lượng mối hàn phù hợp, đảm bảo độ tin cậy và an toàn trong sản xuất.
• Khuyến nghị đào tạo kỹ thuật viên và chuyển giao công nghệ cho doanh nghiệp nhằm ứng dụng rộng rãi.
• Tiếp tục nghiên cứu mở rộng quy trình cho các loại vật liệu và sai hỏng phức tạp hơn trong giai đoạn tiếp theo.

Hãy áp dụng quy trình hàn TIG phục hồi để nâng cao hiệu quả sản xuất và tiết kiệm chi phí bảo trì khuôn trong doanh nghiệp của bạn ngay hôm nay!

Trích đoạn nội dung tài liệu

MỞ ĐẦU 1. Tổng quan và tính cấp thiết của đề tài: a. Tổng quan tình hình nghiên cứu Các chi tiết trong các loại khuôn ép nhựa hoặc khuôn dập có độ mòn không đều trong quá trình hoạt động, nên việc hàn đắp, phục hồi các chi tiết bị mài mòn có ý nghĩa lớn trong việc kéo dài tuổi thọ khuôn và giảm chi phí sản xuất. Ngoài ra, trong quá trình gia công, chế tạo khuôn, có thể có những hao hụt kích thước nhất định đối với các chi tiết gia công nên việc áp dụng công nghệ hàn đắp các chi tiết là cần thiết để nhằm giảm chi phí chế tạo khuôn.

Khi làm việc các khuôn dập, ép ngoài chịu áp lực rất lớn ra còn chịu ứng suất uốn, lực ma sát và lực va đập. Trong quá trình làm việc khuôn dập bị mài mòn do phải chịu ma sát lớn khi dập, ép…nên để tránh cho khuôn bị mài mòn phụ thuộc rất lớn vào độ cứng bề mặt và tổ chức tế vi của vật liệu. Ngoài ra khuôn còn làm việc trong môi trường hóa chất, chất bôi trơn, không khí ẩm… làm cho khuôn bị ăn mòn hóa học ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm cũng như tuổi thọ của khuôn. Khi khuôn dập bị sai hỏng mòn, gãy, nứt mẻ, bong tróc bề mặt, biến dạng dẻo, lún lòng khuôn trong quá trình làm việc, ta cần tiến hành công tác bảo trì, sửa chữa phục hồi.

Một trong các phương pháp sửa chữa thông dụng là hàn phục hồi bằng phương pháp hàn TIG kết hợp với gia công sau khi hàn để đảm bảo yêu cầu kỹ thuật của khuôn. Tính cấp thiết của đề tài Đề tài này nhằm phục vụ cho công tác giảng dạy và đổi mới phương pháp dạy – học môn Công nghệ Kim loại, phần Công nghệ Hàn. Ngoài ra, đề tài hướng tới bước đầu lập quy trình công nghệ cho phương pháp hàn đắp phục hồi các chi tiết trong khuôn ép nhựa và khuôn dập, có thể tiến tới chuyển giao công nghệ cho các công ty bên ngoài. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn: 1.

Ý nghĩa khoa học: Ngày nay công nghệ hàn được ứng dụng rộng rãi trong sản xuất và dân dụng, sử dụng phương pháp hàn TIG để nâng cao chất lượng mối hàn, thích hợp cho hàn thép hợp kim cao, kim loại màu và hợp kim của chúng… Mã đề tài: T2014-105 1 Luan van NGHIÊN CỨU KHOA HỌC 2014 GVTH: ThS.Võ Xuân Tiến Hình 1.1: Dụng cụ hàn TIG Đề tài được tiến hành bằng phương pháp thực nghiệm hàn sửa chữa bằng phương pháp hàn TIG trên các vật liệu được sử dụng làm khuôn dập, khuôn ép phổ biến trên thị trường, thông qua các kết quả thu được về tính hàn và thông số chế độ hàn thu được, tiến hành so sánh với lý thuyết, rút ra kết quả và cung cấp tư liệu cho công tác bào trì sửa chữa sai hỏng trên khuôn trong quá trình làm việc. Ý nghĩa thực tiễn: Việc sửa chữa khuôn dập, ép bằng công nghệ hàn TIG mang lại hiệu quả kinh tế cao, chất lượng mối hàn tốt, hạn chế việc thay mới khuôn khi khuôn bị sai hỏng trong quá trình làm việc, vẫn đảm bảo yêu cầu kỹ thuật, chế độ làm việc của khuôn. Mục tiêu nghiên cứu: Đưa ra chế độ hàn thực nghiệm, tính hàn và so sánh với chế độ hàn lý thuyết, lựa chọn que bù (que hàn đắp) thích hợp cho các mác thép làm khuôn dập, ép. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu: 1.

Đối tƣợng nghiên cứu: Các mác thép làm khuôn; khuôn dập nóng, dập nguội, ép nhựa thông dụng trên thị trường. Các sai hỏng phổ biến trong quá trình làm việc của khuôn. Phạm vi nghiên cứu: Do hạn chế trong việc tìm kiếm khuôn cũ có sai hỏng nên đề tài thực hiện thông qua việc mô phỏng các sai hỏng trên các mác thép làm khuôn trong quá trình thực hiện. Có rất nhiều thép làm khuôn dập, ép, nhưng chỉ thực hiện trên một số thép làm khuôn phổ biến trên thị trường.

Phƣơng pháp nghiên cứu: Tiến hành tìm hiểu các mác thép làm khuôn dập nóng, dập nguội, ép nhựa. - Tìm hiểu tính hàn của các mác thép. - Các dạng sai hỏng của khuôn trên từng vị trí xác định trong quá trình làm việc. Mã đề tài: T2014-105 2 Luan van NGHIÊN CỨU KHOA HỌC 2014 GVTH: ThS.Võ Xuân Tiến - Các thông số hàn cơ bản cho các mác thép.

- Tiến hành hàn thử sửa chữa các sai hỏng đã tìm hiểu. - Đưa ra bảng thống kê thông số, chế độ hàn thực nghiệm, lựa chọn que hàn thích hợp cho từng loại thép; quy trình hàn (hàn trái, hàn phải), nhiệt độ gia nhiệt, cách nhận biết nhiệt độ bằng mắt thường hoặc bằng máy đo nhiệt độ. - Đánh giá kết quả và kết luận. Mã đề tài: T2014-105 3 Luan van NGHIÊN CỨU KHOA HỌC 2014 GVTH: ThS.Võ Xuân Tiến CHƢƠNG 2: PHƢƠNG PHÁP HÀN TIG 2.

Định nghĩa: Hàn TIG (Tungsten Inert Gas) hay hàn hồ quang điện cực không nóng chảy trong môi trường khí trơ (GTAW-Gas tungsten arc welding) là quá trình hàn nóng chảy trong đó nguồn nhiệt điện cung cấp bởi hồ quang được tạo thành giữa điện cực không nóng chảy và vũng hàn. Vùng hồ quang được bào vệ bằng môi trường khí trơ (Ar, He hoặc Ar+He) để ngăn cản những tác động có hại của oxi và nitơ trong không khí. Điện cực không nóng chảy thường dùng là volfram, nên phương pháp hàn này tiếng anh gọi là hàn TIG (Tungsten Inert Gas). Nhiệt lượng cần thiết của quá trình hàn hồ quang trong môi trường khí bảo vệ với điện cực không nóng chảy (TIG) được sinh ra bởi cột hồ quang được tạo ra và duy trì giữa điện cực không nóng chảy bằng Wonfram và bề mặt vật hàn.

Vùng ảnh hưởng nhiệt, vũng hàn và điện cực bằng Wonfram được bao bọc và bảo vệ bởi cột khí trơ. Khí trơ (như Argon, Heli,.) không tác dụng hóa học với kim loại nóng chảy, không cháy, không mùi, và trong suốt giúp cho thợ hàn có thể quan sát rõ quá trình hàn. Có thể thêm vào một lượng nhỏ khí khác như Hydro để tăng vận tốc hàn. Nguồn điện hàn Khí bảo vệ Hệ thống làm mát Điều khiển từ xa Kẹp mát Mỏ hàn Hình 2.1: Cấu tạo hệ thống thiết bị hàn TIG Mã đề tài: T2014-105 4 Luan van NGHIÊN CỨU KHOA HỌC 2014 GVTH: ThS.Võ Xuân Tiến Quá trình hàn TIG có thể sinh ra nhiệt độ lên đến 19.

Nguồn nhiệt trong quá trình hàn TIG chỉ dùng để nung chảy kim loại nền nên nếu mối hàn cần bổ sung thêm kim loại thì ta phải sử dụng que hàn phụ với kỹ thuật vào que tương tự như hàn với hỗn hợp khí acetylen và oxy. Đặc điểm phƣơng pháp hàn TIG: a. Ƣu điểm của hàn TIG  Hàn được nhiều loại vật liệu hàn: thép không gỉ (inox), các hợp kim nikel, titan, nhôm, magie, đồng, đồng thanh, đồng thau và thậm chí là vàng.  TIG cũng có thể dùng để hàn không đồng chất ví dụ như đồng với đồng thau, thép không gỉ (inox) với thép cacbon thấp.

 Hồ quang của TIG tập trung nhiệt lượng cao nên vùng ảnh hưởng nhiệt hẹp (nhất là đối với các kim loại dẫn nhiệt tốt như nhôm, đồng). Vùng ảnh hưởng nhiệt là vùng có cơ tính thấp nhất nên việc vùng ảnh hưởng nhiệt càng hẹp càng tốt.  Không tạo xỉ nên không tốn thời gian làm sạch vật hàn.  Không khói và hơi độc b.

Nhƣợc điểm của TIG:  Hệ số điền đầy thấp.  Phải sử dụng que hàn phụ để bổ sung kim loại cho mối hàn và kỹ thuật vào que khó nên đòi hỏi tay nghề người thợ Hàn phải cao.  Cường độ hồ quang hàn trong hàn TIG rất mạnh làm tăng lượng tia cực tím, và từ đó tạo nên ozone và nitơ dioxide. Do đó, cần có biện pháp bảo vệ da và mắt khỏi tác hại của hồ quang hàn bằng cách mặc đồ bảo hộ phù hợp và sử dụng kính có số phù hợp.

 Khi làm việc trong môi trường chật hẹp, khí bảo vệ trong quá trình hàn TIG có thể tăng lên và thay thế oxy. Cần đảm bảo có phương án thông khí phù hợp. Mã đề tài: T2014-105 5 Luan van NGHIÊN CỨU KHOA HỌC 2014 GVTH: ThS. Phạm vi ứng dụng của phƣơng pháp hàn TIG: - Phương pháp hàn TIG được áp dụng trong nhiều lĩnh vực sản xuất, đặc biệt rất thích hợp trong hàn thép hợp kim cao, kim loại màu và hợp kim của chúng… - Phương pháp hàn này thông thường được thao tác bằng tay.

- Thường được sử dụng trong lĩnh vực hàng không vũ trụ, trong sản xuất xe không gian… - Sử dụng hàn các tấm, ống thành mỏng trong ngành công nghiệp xe đạp. - Thường được sử dụng trong quá trình phục chế sửa chữa các chi tiết hỏng, đặc biệt là các chi tiết làm bằng nhôm và magie. Tính hàn của kim loại và hợp kim: 2. Khái niệm: Tất cả những kim loại và hợp kim của nó mà khi hàn xảy ra quá trình nóng chảy, quá trình khuếch tán và kết tinh để tạo nên mối hàn thì những kim loại và hợp kim đó có khả năng hàn hay có tính hàn thật sự.

Tất cả các kim loại và hợp kim đồng nhất đều có tính hàn. Ví dụ: thép với thép, gang với gnag, đồng với đồng… Những kim loại và hợp kim mà ở trạng thái lỏng không hoà tan với nhau thì những kim loại và hợp kim đó không có tính hàn. Ví dụ: đồng và chì nguyên chất không hàn được với nhau ở trạng thái nóng chảy, vì ở trạng thái lỏng tạo nên lớp ván g không hoà tan. Hoặc sắt – chì, không hàn được với nhau.

Muốn hàn được các kim loại đó với nhau, phải dùng hợp kim thứ 3 ở dạng hợp kim trung gian để hoà tan các kim loại đó với nhau. Ví dụ: Hàn titan với thép cacbon phải dùng vanađi… Như vậy, tính hàn là khả năng của kim loại hay hợp kim cho phép hình thành mối hàn bằng các công nghệ thông thường, thích hợp để các mối hàn đạt được các tính chất cần thiết, đảm bảo độ tin cậy của liên kết hàn khi làm việc. Phân loại: Theo truyền thống tính hàn của vật liệu qui ước chia thành 4 nhóm:  Vật liệu có tính hàn tốt Bao gồm các loại vật liệu cho phép hàn được bằng nhiều phương pháp hàn khác nhau, chế độ hàn có thể điều chỉnh được trong một phạm vi rộng, không cần dùng các biện pháp công nghệ phức tạp (như nung nóng sơ bộ, nung nóng kèm theo, nhiệt luyện sau khi hàn,…) mà vẫn đảm bảo nhận được liên kết hàn có chất Mã đề tài: T2014-105 6 Luan van NGHIÊN CỨU KHOA HỌC 2014 GVTH: ThS.Võ Xuân Tiến lượng mong muốn. Thép cacbon thấp và phần lớn thép hơp kim thấp đều thuộc nhóm này.