Tự động tính toán chế độ hàn ngang giáp mối thép các bon bàng phương pháp hàn hồ quang tay

NGHIÊN CỨU - TRAO ĐỔI
Tự ĐỘNG TÍNH TỐN CHẾ ĐỘ HÀN NGANG GIÁP MỐI THÉP
CÁC BON BẰNG PHƯƠNG PHÁP HÀN HỒ QUANG TAY
AUTOMATIC CALCULATION OF THE HORIZONTAL WELD MODE OF CARBON
STEEL BUTT JOINTS BY MANUAL ARC WELDING
TS. Mai Văn Hồng, Ths. Nguyễn Thị Mỵ, ThS. Bùi Thị Tuyết Nhung

Khoa Cơ khí, Trường Đại học Sư phạm Kỳ thuật Nam Định

TĨM TẮT

Công nghệ hàn được ứng dụng rộng rãi trong tất cả các ngành công nghiệp như: chê tạo kêt
cấn thép, bồn bể chứa chất lỏng, công nghiệp ô tô, chế tạo tàu thủy, cơ khí chế tạo mảy, giao thơng
vận tải, xây dựng, hầm mo... Hàn kim loại bang hồ quang là một trong những phương pháp được sử
dụng từ rất lâu và có vị trí rất quan trọng trong công nghệ hàn. Do vậy, việc xây dựng tự động tinh
tốn các thơng so cơng nghệ hàn là một nhiệm vụ vơ cùng quan trọng và cân thiêt.
Từ khóa: Hàn hồ quang; Thông sổ hàn; Cường độ hàn; Hàn ngang; Vát mép.
ABSTRACT

Welding technology’ is widely applied in all industries such as: building steel structure,
liquid storage tanks, automobile industry, shipbuilding, mechanical engineering, transportation,
construction, mines... Metal arc welding is one of the methods used for a long time and has a
very important part in welding technology. Therefore, the construction of automatic calculation of
welding technology parameters is an extremely important and necessary task.
Keywords: Arc welding; Welding parameters; Welding strength; Horizontal welding;

Chamfering.
1. ĐẶT VẤN ĐỀ

Công nghệ hàn là một trong những công
nghệ được dùng rất nhiều trong lĩnh vực quốc

phòng, an ninh, cũng như trong các ngành công
nghiệp nặng, công nghiệp nhẹ... Đặc biệt, công
nghệ hàn hồ quang (HQ) là một trong những
phương pháp được sử dụng từ rất lâu và có vị

trí rất quan trọng trong công nghệ hàn. Hàn
HQ được dùng chủ yếu trong ngành chế tạo kết
cấu thép, giao thông vận tải, xây dựng, dầu khí,
hầm mỏ [1]...

Ngày nay, cơng nghệ hàn phát triền rất
mạnh mẽ với các kỹ thuật hàn, cơng nghệ hàn
tiên tiến, hiện đại. Do đó, chất lượng mối hàn

ISSN 2615-9910

TẠP CHÍ Cơ KHÍ VIỆT NAM, số 1+2 năm 2022
cokhivietnam.vn / tapchicokhi.com.vn

137


NGHIÊN CỨU - TRAO ĐỔI
được đàm bao độ chính xác về hình dạng, kích
thước cũng như chất lượng của mối hàn. Tuy
nhiên, với những mối hàn đặc thù: Hình dạng,
kích thước, vị trí hàn, vị trí địa lý thực hiện mối
hàn... khơng cho phép các thiết bị, máy móc

u càu xây dựng chương trình tự động

tính tốn ra kết quả thơng số cơng nghệ trong

hiện đại có thê thực hiện được. Vì thê, cơng
nghệ hàn HQ tay vần có vị trí đặc biệt quan
trọng trong việc thực hiện các mối hàn đó.

trên ngơn ngừ lập trình tin học.

Khi tiến hành hàn một bề mặt nào đó,

một kích thước nào đó, một vật liệu nào đó thì
chúng ta phải tính tốn, tra bảng thông số công
nghệ hàn trong các sổ tay: vật liệu hàn (VLH),
vật liệu que hàn, sổ tay công nghệ hàn.... Việc
này mất rất nhiều thời gian và công sức, đơi khi
cịn tra nhầm các giá trị cần dùng. Nó sẽ ảnh
hưóng trực tiếp đến quy trình cơng nghệ dẫn
đến chất lượng cùa sàn phàm không đạt yêu cầu
kỳ thuật... Với lại, khi tra xong các thơng số
cịn phải thay vào các cơng thức để tính tốn,
nó cũng có thê gây ra sai số cua kết qua tính.

q trình hàn ngang giáp mối các loại thép nói
chung và cụ thể là thép các bon hàm lượng thấp
nói riêng, bằng cách lập trình, tính tốn dựa

Bài báo nghiên cứu tự động tính tốn
chế độ hàn ngang giáp mối thép các bon bằng
phương pháp hàn HQ tay: Be rộng mối hàn
(mm); đường kính que hàn (mm); số lượng

đường hàn n (lớp); cường độ dòng điện hàn I
(A) khi hàn ngang giáp mối một phía thép các
bon bàng phương pháp hàn HQ tay cho bời chi
tiết như hình vẽ 1. VLH là thép các bon thấp;
chiều dày vật hàn s = s, = s, = 22,0mm; bề
rộng các tấm hàn là B = B = B (mm); chiều
dài vật hàn là L = L] = L, (mm).
2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN cứu
2.1, Tính toán truyền thống

Đế tránh những nhược điểm ờ trên,
trong bài báo này, tác giả xây dựng tự động tính
tốn chế độ hàn ngang giáp mối thép các bon
bằng phưcmg pháp hàn HQ tay.

Bước 1: Xác định bề rộng mối hàn và
mã hóa diện tích tiết diện ngang cho mối hàn.
Bề rộng mối hàn được tính bằng cơng

thức (1), [1]:

B = 2.(S-P).tga + a + 3

(1)

Trong đó: s là bề dày vật hàn (mm); p là
kích thước từ đáy đến phần vát mép (mm); a là
góc vát mép (độ); a là khe hở giữa hai vật hàn
(mm); với s = 22,0mm và VLH là thép các bon
thấp, theo [1], ta có: p = 2,0mm; a = 3,2mm; a

= 30° thay vào (1), ta được:
B = 2.(22-2).0,58+3,2+3 = 29,4mm

Hình 1. Tinh tốn chế độ hàn ngang giáp mối
thép các bon băng phương pháp hàn HQ tay

Mã hóa diện tích tiết diện ngang của
mối hàn như hình 2.

ISSN 2615 -9910

138

TẠP CHÍ Cơ KHÍ VIỆT NAM, số 1+2 năm 2022
cokhivietnam.vn / tapchicokhi.com.vn


NGHIÊN CỨU - TRAO ĐỔI
Các lớp tiếp theo [1] chọn một loại que
hàn với đường kính d1 = d, = d3= ... dn = o

4,0mm; theo [1], ta có:

Hĩnh 2. Mã hóa diện tích tiết diện ngang của
mối hàn ngang giáp mối thép các bon

f, = f3 = ... f = (8+12).d = 40mm2

Số đường hàn n cần thiết [1] là:

Diện tích tiết diện ngang của mối hàn
thiết kế FDl [1] được chia thành 3 hình nhó 1,

2, 3 như hình 2; tương ứng có diện tích là F[,
F_.
F..
2’ 3'

Diện tích tiết diện ngang của mối hàn
thiết kế là:
Fo’Z-F. + Fj+F,

(2)

_FDt-í, Ề
341.6-17,5 Ề
ÍI = -—-2 I 1 = —------- I 1 = 9.1
f„
40

Ta chọn số đường hàn n = 9.

Trong đó:
Bước 3: Xác định cường độ dịng điện

2.F, = (S - P).(S-P).tg30°
= 232mm2

hàn [1].

F, = s.a = 70,4mm2

* Hàn lớp lót:

n

_ 2,H.h _ 2.29,4,2 _
đ

~

3

3

,____ Ị

-39Jmm2

Ih = (20+6.2,5).2,5 = 87,5(A)

Thay vào (2), ta được diện tích thiết kế

* Hàn các đường tiếp theo:

cùa mặt cắt ngang:
Ih = (20+6.4).4= 176(A)

FDt=232 +70,4+39,3 =341,6mm2

Bước 2: Xác định đường kính que hàn.

2.2. Tự động tính tốn bằng lập trình tin học

Vì đây là mối hàn ngang giáp mối có
vát mép 2 tấm, bề dày là 22mm, nên ta dùng
hàn nhiều đường, nhiều lớp. Đường kính que
hàn với lót dị = <I>2,5mm; diện tích tiết diện lớp
lót [1] là:

f;=(6 + 8). d] = (15-20) mm2

Tự động tính tốn chế độ hàn ngang

giáp mối thép các bon bằng phương pháp hàn

HQ tay xây dựng bằng ngôn ngừ lập trình
Delphi, [3],

ISSN 2615-9910

TẠP CHÍ Cơ KHÍ VIỆT NAM, số 1+2 năm 2022
cokhivietnam.vn / tapchicokhỉ.com.vn

139


NGHIÊN CƯU - TRAO ĐƠI

l<ãr ilãu

ÍSbập cac «11 õng sổ:

X'ật liệu Hán
lỉé dáv 1 ậí tláii

-

Góc 5 at 111 ép

-

Xlie h
.

.... ._

ị
X ĩ<ĩ‘l tbu^ĩt toan <)*• ímh I~a kì‘1 C|uã

._____ - ...

y
Xuẩt IcỂt CỊ113

Hình 3. Sơ đồ thuật toán
Dừ liệu cần thiết đế nhập vào trong hệ thống đê tính tốn bao gồm: VLH, bề dày vật hàn,
góc vát mép, khe hở giữa hai vật hàn,...
Khi đã phân tích, lựa chọn cơng nghệ họp lý, chọn các thông số cần thiết rồi cho ra kết quà cần tìm.

.tijnsj knit

.■ “ỉ~wj

ỉ’> Js~ >■.r >|.»a>ỉợ ►.»-

Hình 4. Giao diện chương trình tự động tính tốn thơng sổ hàn HQ

ISSN 2615 -9910

140

TẠP CHÍ Cơ KHÍ VIỆT NAM, số 1+2 năm 2022
cokhivietnam.vn / tapchicokhi.com.vn

o

'."í


NGHIÊN CỨU - TRAO ĐỔI
3.

KẾT QUẢ CỦA CHƯƠNG TRÌNH TỤ ĐỘNG TÍNH TỐN

Giao diện của chương trình tự động tính toán chế độ hàn ngang giáp mối thép các bon bằng
phương pháp hàn HQ tay khi nhập số liệu và được tự động tính tốn (hình 5).
~Ệg

“ii

':c OS**?

friT ■‘•c

“■

o

Hình 5. Màn hình hiên thị ở chế độ nhập đừ liêu
Ĩ--ÍÍ

t

**•<-*•■J 5--S-J

ã? i -ô

Hỡnh 6. Mn hỡnh ch hin thị kết q tính tốn

ISSN 2615-9910

TẠP CHÍ Cơ KHÍ VIỆT NAM, số 1+2 năm 2022
cokhivietnam.vn / tapchicokhi.com.MI

141


NGHIÊN CỨU - TRAO ĐỔI
4.

KẾT LUẬN

hàn khác nhau; nên đây là một chương trình

tính tốn tự động rất thiết yếu trong cơng tác
Ket quả của q trình tính tốn theo
truyền thống:

giảng dạy, nghiên cứu, cũng như trong thực tế

sản xuất. ❖
Be rộng mối hàn: B = 29,4mm;
Số đường hàn lớp lót: n = 1;

Ngày nhận bài: 08/02/2022

Ngày phản biện: 16/02/2022

Số đường hàn cần thiết: n = 9;
Tài liệu tham khảo:

Cường độ dịng điện hàn lớp lót: Ih =
87,5A;

[ 1 ]. Ngơ Lê Thơng; Cơng nghệ hàn điện nóng chảy
Cường độ dòng điện hàn các lớp tiếp

ỉ; 2, NXB. Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội,

theo: I,hn = 176A.

2004.

Với các bước tính tốn truyền thống
thực hiện rất dài dịng, mất nhiều cơng sức để
tra các thơng số.

[2], Hồng Tùng; Cám nang hàn, NXB. Khoa học

và Kỹ thuật, Hà Nội, 2009.
[3], EõpoBCKnií, c. H. Delphi7 yMHbiă Kypc-

cnõ/ c. H.Eõobckhỉí: HnTep, 2006.-739c.:
* Ket quả tự động tính tốn:

Ket quả hồn tồn chính xác, với các
thao tác rất đơn giản, nhanh chóng. Đồng thời,
chương trình tự động tính tốn này cịn áp dụng
cho nhiều loại VLH khác nhau, nhiều loại mối

HJI.

[4], Trần Văn Địch; So tay thép thế giới, NXB.

Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội, 2004.
[5]. Nguyền Văn Thông; Vật liệu và công nghệ hàn,
NXB. Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội, 2002.

ISSN 2615-9910

142

ISBN 5-8046-0086-9.

TẠP CHÍ Cơ KHÍ VIỆT NAM, số 1+2 năm 2022
cokhivietnam.vn / tapchicokhi.com.vn