Nghiên cứu ảnh hưởng của thông số quy trình trong WAAM TIG hàn không vật liệu điền đầy lên độ bền kéo bằng phương pháp Taguchi

• Tác giả: Le Ton Duy
• Người hướng dẫn: MSc. Huynh Do Song Toan
• Trường học: Ho Chi Minh City University of Technology and Education
• Chuyên ngành: Mechanical Engineering Technology
• Đề tài: Phương Pháp Taguchi Trong WAAM TIG Hàn Không Vật Liệu Điền Đầy: Ảnh Hưởng Đến Độ Bền Kéo
• Loại tài liệu: Graduation Thesis
• Năm xuất bản: 2024
• Địa điểm: Ho Chi Minh City

• COMMITMENT
• THANK YOU
• SUMMARY
• ASSESSMENT FORM OF ADVISOR
• TABLE OF CONTENTS
• LIST OF FIGURES
• LIST OF TABLES
• ABBREVIATED NOUN
• 1. CHƯƠNG 1: INTRODUCTION
• 1.1. Reasons for choosing the project
• 1.2. Scientific and practical significance of the project
• 1.2.1. Scientific significance
• 1.2.2. Practical significance
• 1.3. Research objectives of the project
• 1.4. Subjects and scope of research
• 1.5. Scope of research
• 1.6. Structure of the thesis
• 2. CHƯƠNG 2: OVERVIEW OF METAL 3D PRINTING TECHNOLOGY
• 2.1. Understanding metal 3D printing technology
• 2.2. Brief history of development
• 2.3. Methods of metal 3D printing technology
• 2.3.1. Selective Laser Melting method (SLM)
• 2.3.2. Electron Beam Melting method (EBM)
• 2.3.3. Direct Metal Laser Sintering method (DMLS)
• 2.3.4. Binder Jetting method
• 2.4. Materials used in metal 3D printing
• 2.5. Process of metal 3D printing technology
• 2.6. Benefits and limitations of metal 3D printing technology. Comparison of 3D printing and other manufacturing methods
• 2.7. Applying non-filler TIG welding to metal 3D printing technology
• 2.7.1. Principles of TIG welding
• 2.7.2. Characteristics and applications of TIG welding
• 2.7.3. Main components of TIG welding
• 2.7.4. TIG welding process
• 2.7.5. Factors affecting TIG welding
• 2.7.6. Types of defects in TIG welds
• 2.7.7. Applying non-filler TIG welding to 3D metal printing
• 2.8. Process of steps in project execution
• 3. CHƯƠNG 3: BUILDING EXPERIMENTAL MODELS
• 3.1. Purpose of the experiment
• 3.2. Welding power source
• 3.3. Tensile sample testing equipment
• 3.4. Study of the Taguchi experimental analysis method
• 3.4.1. Advantages of the Taguchi method
• 3.4.2. Experimental design using the Taguchi method
• 3.5. Construction of experimental layout
• 3.5.1. Factors influencing experimental parameters
• 3.5.2. Input parameters and surveyed levels
• 4. CHƯƠNG 4: CONDUCTING TENSILE TEST SAMPLE PREPARATION AND TESTING
• 4.1. Tensile test sample dimensions
• 4.2. Conducting the tensile test sample printing process
• 4.3. Machining the tensile test sample
• 4.3.1. Machining the tensile test sample profile
• 4.4. Conducting the tensile test
• 4.5. Evaluation of the tensile test specimen graph
• 5. CHƯƠNG 5: APPLICATION OF THE TAGUCHI METHOD TO SURVEY THE TENSILE TEST RESULTS
• 5.1. Introduction to Minitab software
• 5.2. Application of Taguchi method using Minitab software
• 5.3. Analyze the data
• 5.4. Predict the output results of the optimal parameter set
• 6. CHƯƠNG 6: APPLYING ANN METHOD TO PROJECT RESULTS
• 6.1. Introduction to Matlab R2020b software
• 6.2. Performing ANN training
• 6.3. Results after training
• 6.4. Application of ANN to evaluate the influence of input factors
• 6.4.1. The impact of Ampe on the predicted tensile strength
• 6.4.2. The impact of Welding Voltage (V_han) on the predicted tensile strength
• 6.4.3. The impact of Welding Depth (Denta) on the predicted tensile strength
• 6.4.4. The impact of Workpiece Thickness on the predicted tensile strength
• 6.5. Application of ANN to find the optimal parameter set

I. Phương pháp Taguchi và ứng dụng trong WAAM TIG hàn không vật liệu điền đầy

Phương pháp Taguchi là một kỹ thuật tối ưu hóa thực nghiệm, được sử dụng để giảm thiểu ảnh hưởng của các yếu tố nhiễu trong quá trình sản xuất. Trong nghiên cứu này, phương pháp này được áp dụng để tối ưu hóa các thông số quá trình trong WAAM TIG hàn không vật liệu điền đầy. WAAM TIG hàn là một công nghệ tiên tiến, kết hợp giữa hàn TIG và sản xuất đắp dây kim loại, giúp tạo ra các sản phẩm có độ bền cao. Việc không sử dụng vật liệu điền đầy giúp giảm chi phí và đơn giản hóa quy trình. Phương pháp thống kê Taguchi sử dụng các bảng trực giao để thiết kế thực nghiệm, giúp giảm số lượng thí nghiệm cần thiết và xác định các thông số tối ưu một cách hiệu quả.

1.1. Tối ưu hóa quá trình hàn

Tối ưu hóa quá trình hàn là mục tiêu chính của nghiên cứu. Các thông số như dòng điện hàn, điện áp hàn, và tốc độ hàn được điều chỉnh để đạt được độ bền kéo tối ưu. Phương pháp Taguchi giúp xác định các thông số này thông qua các thí nghiệm được thiết kế cẩn thận. Kết quả cho thấy, việc tối ưu hóa các thông số hàn không chỉ cải thiện chất lượng mối hàn mà còn giảm thiểu các khuyết tật như nứt và biến dạng.

1.2. Ảnh hưởng đến độ bền kéo

Độ bền kéo là một chỉ số quan trọng đánh giá chất lượng của sản phẩm hàn. Nghiên cứu này tập trung vào việc phân tích ảnh hưởng độ bền kéo của các mẫu thử được sản xuất bằng WAAM TIG hàn không vật liệu điền đầy. Kết quả cho thấy, các thông số hàn tối ưu được xác định bằng phương pháp Taguchi giúp cải thiện đáng kể độ bền kéo của mẫu thử, đạt giá trị cao hơn so với các thông số thông thường.

II. Kỹ thuật hàn WAAM và chất lượng mối hàn

Kỹ thuật hàn WAAM là một phương pháp sản xuất đắp dây kim loại, kết hợp với hàn TIG để tạo ra các sản phẩm có độ bền cao. Trong nghiên cứu này, WAAM TIG hàn không vật liệu điền đầy được sử dụng để tạo ra các mẫu thử nghiệm. Chất lượng mối hàn được đánh giá thông qua các chỉ số như độ bền kéo, độ đồng đều của mối hàn, và sự xuất hiện của các khuyết tật. Kết quả cho thấy, việc tối ưu hóa các thông số hàn bằng phương pháp Taguchi giúp cải thiện đáng kể chất lượng mối hàn, giảm thiểu các khuyết tật và tăng độ bền của sản phẩm.

2.1. Công nghệ hàn tiên tiến

Công nghệ hàn tiên tiến như WAAM TIG hàn đang được ứng dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp hiện đại. Phương pháp này cho phép tạo ra các sản phẩm có độ phức tạp cao với chi phí thấp hơn so với các phương pháp truyền thống. WAAM TIG hàn không vật liệu điền đầy là một bước tiến mới, giúp đơn giản hóa quy trình và giảm chi phí sản xuất.

2.2. Đánh giá chất lượng mối hàn

Chất lượng mối hàn được đánh giá thông qua các thử nghiệm độ bền kéo và phân tích cấu trúc vi mô. Kết quả cho thấy, các mẫu thử được sản xuất bằng WAAM TIG hàn không vật liệu điền đầy có độ bền kéo cao hơn so với các mẫu thử thông thường. Điều này chứng tỏ hiệu quả của việc tối ưu hóa các thông số hàn bằng phương pháp Taguchi.

III. Ứng dụng thực tiễn và giá trị của nghiên cứu

Nghiên cứu này không chỉ mang lại giá trị khoa học mà còn có ý nghĩa thực tiễn cao. Phương pháp Taguchi được áp dụng để tối ưu hóa các thông số trong WAAM TIG hàn không vật liệu điền đầy, giúp cải thiện chất lượng sản phẩm và giảm chi phí sản xuất. Kết quả nghiên cứu có thể được ứng dụng trong các ngành công nghiệp như sản xuất ô tô, hàng không, và xây dựng, nơi yêu cầu cao về độ bền và độ chính xác của sản phẩm.

3.1. Giá trị khoa học

Nghiên cứu này đóng góp vào việc phát triển công nghệ hàn tiên tiến và cung cấp một phương pháp tối ưu hóa hiệu quả. Phương pháp Taguchi được chứng minh là một công cụ mạnh mẽ trong việc cải thiện chất lượng sản phẩm và giảm thiểu các yếu tố nhiễu trong quá trình sản xuất.

3.2. Ứng dụng thực tiễn

Kết quả nghiên cứu có thể được áp dụng trực tiếp vào các quy trình sản xuất công nghiệp, giúp các doanh nghiệp cải thiện chất lượng sản phẩm và giảm chi phí. WAAM TIG hàn không vật liệu điền đầy là một giải pháp hiệu quả cho các ngành công nghiệp yêu cầu độ bền cao và chi phí thấp.