(Luận văn) nghiên cứu ứng dụng công nghệ hàn tự động dưới lớp thuốc trong cơ khí nông nghiệp

HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM

NGUYỄN HỮU HƯỞNG

lu
an
n

va

NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ HÀN TỰ ĐỘNG

p

ie

gh

tn

to

DƯỚI LỚP THUỐC TRONG CƠ KHÍ NƠNG NGHIỆP
Kỹ thuật cơ khí

Mã số:

60.52.01.03

nl

w

do

Chun ngành:

PGS.TS. Đào Quang Kế

d

oa

Người hướng dẫn khoa học:

ll

u
nf

va

an

lu

TS. Tống Ngọc Tuấn

oi

m

z
at
nh
z
m
co

l.
ai

gm

@
an
Lu

NHÀ XUẤT BẢN ĐẠI HỌC NÔNG NGHIỆP - 2016

n

va
ac
th
si


LỜI CAM ĐOAN
Tơi xin cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu của riêng tôi, các kết quả nghiên
cứu được trình bày trong luận văn là trung thực, khách quan và chưa từng dùng để bảo
vệ lấy bất kỳ học vị nào.

Tôi xin cam đoan rằng mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận văn đã được cám
ơn, các thơng tin trích dẫn trong luận văn này đều được chỉ rõ nguồn gốc.
Hà Nội, ngày

tháng

năm 2016

Tác giả luận văn

lu
an
n

va
p

ie

gh

tn

to

Nguyễn Hữu Hưởng

d

oa

nl

w

do
ll

u
nf

va

an

lu
oi

m
z
at
nh
z
m
co

l.
ai

gm

@
an
Lu
n

va
ac
th

i

si


LỜI CẢM ƠN
Trong suốt thời gian học tập, nghiên cứu và hồn thành luận văn, tơi đã nhận được
sự hướng dẫn, chỉ bảo tận tình của các thầy cơ giáo, sự giúp đỡ, động viên của bạn bè,
đồng nghiệp và gia đình.

Nhân dịp hồn thành luận văn, cho phép tơi được bày tỏ lịng kính trọng và biết
ơn sâu sắc TS. Tống Ngọc Tuấn và PGS.TS. Đào Quang Kế đã tận tình hướng dẫn,
dành nhiều cơng sức, thời gian và tạo điều kiện cho tơi trong suốt q trình học tập và
thực hiện đề tài.

lu

Tơi xin bày tỏ lịng biết ơn chân thành tới Ban Giám đốc, Ban Quản lý đào tạo, Bộ
mơn Cơng nghệ cơ khí, Khoa Cơ Điện - Học viện Nơng nghiệp Việt Nam đã tận tình
giúp đỡ tơi trong q trình học tập, thực hiện đề tài và hồn thành luận văn.

an
n

va

tn

to

Tơi xin chân thành cảm ơn tập thể lãnh đạo, cán bộ viên chức Khoa Cơ – Điện và
Viện phát triển công nghệ cơ điện – Học viện Nông nghiệp Việt Nam đã giúp đỡ và tạo
điều kiện cho tơi trong suốt q trình thực hiện đề tài.

p

ie

gh

Xin chân thành cảm ơn gia đình, người thân, bạn bè, đồng nghiệp đã tạo mọi
điều kiện thuận lợi và giúp đỡ tôi về mọi mặt, động viên khuyến khích tơi hồn thành
luận văn./.

nl

w

do

d

oa

Hà Nội, ngày

tháng

năm 2016

ll

u
nf

va

an

lu

Tác giả luận văn

m
oi

Nguyễn Hữu Hưởng

z
at

nh
z

m
co

l.
ai

gm

@
an
Lu
n

va
ac
th

ii

si


MỤC LỤC
Lời cam đoan ..................................................................................................................... i
Lời cảm ơn ........................................................................................................................ ii
Mục lục ........................................................................................................................... iii
Danh mục bảng ................................................................................................................. v

Danh mục hình ................................................................................................................ vii
Trích yếu luận văn ........................................................................................................... xi
Thesis abstract................................................................................................................ xiii

lu
an
n

va

gh

tn

to

Phần 1. mở đầu................................................................................................................ 1
1.1.
Tính cấp thiết của đề tài ...................................................................................... 1
1.2.
Mục tiêu nghiên cứu ........................................................................................... 2
1.3.
Phạm vi nghiên cứu ............................................................................................ 3
1.4.
Những đóng góp mới, ý nghĩa khoa học hoặc thực tiễn ..................................... 3
1.4.1. Những đóng góp mới .......................................................................................... 3
1.4.2. Ý nghĩa khoa học ................................................................................................ 3
1.4.3. Ý nghĩa thực tiễn ................................................................................................ 3

p

ie

Phần 2. Tổng quan tài liệu ............................................................................................. 4
2.1.
Tổng quan về phương pháp hàn hồ quang tự động dưới lớp thuốc .................... 4
2.1.1. Khái niệm về hàn hồ quang tự động dưới lớp thuốc .......................................... 4
2.1.2. Đặc điểm của công nghệ hàn tự động dưới lớp thuốc ........................................ 5
2.1.3. Chế độ hàn tự động dưới lớp thuốc .................................................................... 5
2.1.4. Cơ sở lý thuyết ảnh hưởng của các thông số chế độ hàn, các yếu tố công
nghệ và kết cấu hàn chủ yếu tới hình dạng, kích thước và chất lượng
mối hàn ............................................................................................................... 6
2.1.5. Phạm vi ứng dụng công nghệ hàn tự động dưới lớp thuốc ................................. 9
2.1.6. Hạn chế của phương pháp hàn tự động dưới lớp thuốc .................................... 10
2.1.7. Kỹ thuật hàn tự động dưới lớp thuốc ................................................................ 11
2.2.
Tổng quan về máy hàn tự động dưới lớp thuốc ................................................ 14
2.2.1. Nguồn hàn Armada-630 ................................................................................... 15
2.2.2. Xe hàn ............................................................................................................... 16
2.3.
Đồ gá trong hàn tự động dưới lớp thuốc........................................................... 17
2.4.
Vật liệu dùng trong chế tạo chi tiết máy........................................................... 17
2.5.
Vật liệu hàn ....................................................................................................... 18
2.5.1. Dây hàn ............................................................................................................. 18
2.5.2. Thuốc hàn ......................................................................................................... 20

d

oa

nl

w

do

ll

u
nf

va

an

lu

oi

m

z
at
nh

z

m

co

l.
ai

gm

@

an
Lu

n

va
ac
th

iii

si


lu

2.6. Chi tiết máy trong nông nghiệp được ứng dụng cơng nghệ hàn ....................... 22
2.6.1. Một số hình ảnh ứng dụng cơng nghệ hàn trong cơ khí nơng nghiệp .............. 22
2.6.2. Chi tiết máy được ứng dụng để hàn tự động dưới lớp thuốc trong cơ khí
nơng nghiệp ...................................................................................................... 23
2.7.

Điều kiện làm việc của chi tiết máy nông nghiệp............................................. 24
2.8.
Lựa chọn vật liệu ứng dụng công nghệ hàn tự động dưới lớp thuốc ................ 25
2.9.
Các dạng hư hỏng mối hàn ............................................................................... 26
2.10.
Đánh giá chất lượng mối hàn............................................................................ 27
2.10.1. Kiểm tra bằng mắt, kiểm tra kích thước mối hàn ............................................. 27
2.10.2. Kiểm tra macro ................................................................................................. 27
2.10.3. Kiểm tra độ cứng .............................................................................................. 28
2.10.4. Thử nghiệm phá hủy ......................................................................................... 28
2.10.5. Kiểm tra tổ chức tế vi ....................................................................................... 30

an
n

va

p

ie

gh

tn

to

Phần 3. Vật liệu và phương pháp nghiên cứu ............................................................ 31
3.1.

Địa điểm nghiên cứu......................................................................................... 31
3.2.
Thời gian nghiên cứu ........................................................................................ 31
3.3.
Đối tượng và vật liệu nghiên cứu ..................................................................... 31
3.3.1. Đối tượng nghiên cứu ....................................................................................... 31
3.3.2. Vật liệu nghiên cứu ........................................................................................... 31
3.4.
Nội dung nghiên cứu ........................................................................................ 32
3.5.
Phương pháp nghiên cứu .................................................................................. 32

w

do

d

oa

nl

Phần 4. kết quả và thảo luận........................................................................................ 34
4.1.
Kết quả .............................................................................................................. 34
4.1.1. Mơ hình thực nghiệm xác định ảnh hưởng của các thơng số chế độ hàn
đến hình dạng và kích thước mối hàn khi hàn giáp mối ................................... 34
4.1.2. Mơ hình thực nghiệm xác định ảnh hưởng của các thơng số chế độ hàn
đến hình dạng và kích thước mối hàn khi hàn liên kết chữ T........................... 54
4.1.3. Thử kéo, bẻ liên kết hàn và phân tích cấu trúc vật liệu .................................... 74

4.2.
Thảo luận .......................................................................................................... 78

ll

u
nf

va

an

lu

oi

m

z
at
nh

Phần 5. kết luận và kiến nghị ....................................................................................... 79
5.1.
Kết luận............................................................................................................. 79
5.2.
Kiến nghị .......................................................................................................... 80

z

m
co

l.
ai

gm

@

Tài liệu tham khảo ........................................................................................................ 81
Phụ lục .......................................................................................................................... 84

an
Lu
n

va
ac
th

iv

si


DANH MỤC BẢNG
Bảng 2.1.

Chiều dày chi tiết hàn tương ứng với các loại mối hàn............................. 10

Bảng 2.3.

Thông tin về mối hàn đối với các phương pháp hàn khác nhau ............... 13

Bảng 2.2.

Các kiểu hàn và vị trí hàn thích hợp theo EN 26947 ................................ 12

Bảng 2.4.

Thông số của nguồn hàn ........................................................................... 15

Bảng 2.5.

Thông số xe hàn (autotractor-630) ............................................................ 16

Bảng 2.6.

Thành phần hóa học của dây hàn .............................................................. 19

Bảng 2.7.

Kích thước dây hàn, dịng điện và lượng khí sử dụng .............................. 19

Bảng 2.8.

Cơ tính mối hàn ......................................................................................... 19

lu

Bảng 2.9.

an

Thành phần hóa học của dây hàn .............................................................. 20

n

va

Bảng 2.10.

Kích thước dây hàn, dịng điện và lượng khí sử dụng .............................. 20

Phân loại và yêu cầu đối với dây hàn và thuốc hàn theo AWS
A5.17:97 (R2007) ..................................................................................... 20

Bảng 2.12.

Thành phần của thuốc hàn SJ501 (tiêu chuẩn AWS A5.17) ..................... 21

gh

tn

to

Bảng 2.11.

Thành phần thuốc hàn gốm Automelt A55 (Automelt Gr II) ................... 21

ie

Bảng 2.13.

p

Bảng 2.14.

do

Thành phần hóa học của thép hợp kim thấp Q345B ................................. 25

Ma trận kế hoạch thực nghiệm .................................................................. 57

gm

Kết quả thực nghiệm ................................................................................. 61

l.
ai

Hệ số hồi quy thu được từ kết quả thực nghiệm ....................................... 61

m
co

Kết quả thực nghiệm ở tâm ....................................................................... 61

an
Lu

Bảng 4.12.

Giá trị và khoảng biến thiên của thông số đầu vào ................................... 56

@

Bảng 4.11.

Bộ thông số chế độ hàn theo phạm vi kích thước mong muốn của
mối hàn ...................................................................................................... 47

z

Bảng 4.10.

Phạm vi kích thước mong muốn của mối hàn........................................... 47

z
at
nh

Bảng 4.9.

oi

Bảng 4.8.

Hệ số hồi quy thu được từ kết quả thực nghiệm ....................................... 41

m

Bảng 4.7.

Kết quả thực nghiệm ở tâm ....................................................................... 41

ll

Bảng 4.6.

u
nf

Bảng 4.5.

Kết quả thực nghiệm ................................................................................. 41

va

Bảng 4.4.

Ma trận kế hoạch thực nghiệm .................................................................. 37

an

Bảng 4.3.

lu

Bảng 4.2.

Giá trị và khoảng biến thiên của thông số đầu vào ................................... 36

d

Bảng 4.1.

Tính chất cơ lý tính của thép Q345B ........................................................ 25

oa

Bảng 2.16.

nl

w

Bảng 2.15.

Thành phần của thuốc hàn CM143 (tiêu chuẩn AWS A5.17) .................. 22

n

va
ac
th

v

si


Bảng 4.13.

Các giá trị ti ( ............................................................................................. 62

Bảng 4.15.

Các giá trị để tính phương sai dư theo Y1 ................................................. 63

Bảng 4.14.

Các giá trị t’i ( ............................................................................................ 62

Bảng 4.16.

Các giá trị để tính phương sai dư theo Y2 ................................................. 64

Bảng 4.17.

Phạm vi kích thước mong muốn của mối hàn........................................... 68

Bảng 4.18.

Bộ thơng số chế độ hàn theo phạm vi kích thước mong muốn của
mối hàn ...................................................................................................... 68

lu

an
n

va
p

ie

gh

tn

to
d

oa

nl

w

do
ll

u
nf

va

an

lu
oi

m
z
at
nh
z
m
co

l.
ai

gm

@
an
Lu
n

va
ac
th

vi

si

DANH MỤC HÌNH

Hình 2.1.

Sơ đồ hàn dưới lớp thuốc bảo vệ................................................................. 4

Hình 2.3.

Ảnh hưởng của điện áp hàn......................................................................... 7

Hình 2.2.

Ảnh hưởng của dịng điện hàn .................................................................... 6

Hình 2.4.

Ảnh hưởng của tốc độ hàn .......................................................................... 7

Hình 2.5.

Ảnh hưởng của đường kính dây hàn đến hình dáng mối hàn ..................... 7

Hình 2.6.

Góc của điện cực so với mối hàn ................................................................ 8

Hình 2.7.

Ảnh hưởng của tầm với điện cực đến hình dáng mối hàn .......................... 8

Hình 2.8.

Vị trí đặt đầu hàn khi hàn tự động dưới lớp thuốc với chi tiết tròn
được quay .................................................................................................. 10

lu

Hình 2.9.

Biểu đồ khối phương pháp hàn SAW ....................................................... 11

an

Hình 2.10.

Biện pháp chống kim loại chảy khỏi khe hở hàn ...................................... 12

n

va

Hình 2.11.

Thơng số kích thước của mối hàn chữ T ................................................... 14

Máy hàn tự động dưới lớp thuốc với hai phần chính là nguồn hàn
và xe hàn (Model: Autotractor-630-1, nguồn hàn Armada-630) .............. 15

tn

to

Hình 2.12.

Các bộ phần của máy hàn tự động ............................................................ 16

ie

gh

Hình 2.13.

p

Hình 2.15.

Chi tiết của các máy ứng dụng công nghệ hàn tự động dưới lớp
thuốc .......................................................................................................... 24

Kích thước của tấm kim loại hàn thực nghiệm ........................................34

l.
ai

Mơ hình mối ghép thực nghiệm khe hở nhỏ .............................................34

m
co

Mơ hình mối ghép thực nghiệm có khe hở và vát mép ..........................35

Mơ hình mối ghép thực nghiệm có khe hở ...............................................35

an
Lu

Hình 4.5.

Hình dạng và kích thước mối hàn ............................................................. 34

gm

Hình 4.4.

Sơ đồ thử bẻ và thử kéo liên kết hàn đối với mối hàn chữ T .................... 30

@

Hình 4.3.

Mẫu thử độ dai va đập ............................................................................... 29

z

Hình 4.2.

Thơng số mẫu thử kéo ............................................................................... 29

z

at
nh

Hình 4.1.

Thử uốn mối hàn giáp mối ........................................................................ 28

oi

Hình 2.25.

m

Hình 2.24.

Quy cách kiểm tra độ cứng mối hàn ......................................................... 28

ll

Hình 2.23.

Đánh giá chất lượng mối hàn thơng qua tổ chức thơ đại .......................... 27

u
nf

Hình 2.22.

Kích thước mối hàn góc (AWS A3.0.1989).............................................. 27

va

Hình 2.21.

an

Hình 2.20.

Các kiểu biến dạng trong hàn .................................................................... 26

lu

Hình 2.19.

Một số dạng khuyết tật mối hàn ................................................................ 26

d

Hình 2.18.

oa

Hình 2.17.

nl

w

do

Hình 2.16.

Một số hình ảnh ứng dụng cơng nghệ hàn trong cơ khí nơng nghiệp ....... 23

n

va
ac
th

vii

si


Hình 4.6.

Chuẩn bị mẫu để hàn ................................................................................. 37

Hình 4.8.

Quá trình hàn thực nghiệm ........................................................................ 38

Hình 4.7.

Quá trình gá đặt trước khi hàn .................................................................. 38

Hình 4.9.

Kiểm tra mối hàn....................................................................................... 39

Hình 4.10.

Kiểm tra lắp ghép mối giáp mối [24] ........................................................ 39

Hình 4.11.

Hình ảnh thơ đại và cách kiểm tra kích thước mối hàn............................. 40

Hình 4.12.

Đồ thị biểu diễn các ảnh hưởng chính của Ih và Vh đến chiều sâu
ngấu y1 (h)

Hình 4.13.

42

Đồ thị biểu diễn các ảnh hưởng chính của x1(Ih) và x2(Vh) đến chiều
cao cao đắp y2 (c)

Hình 4.14.

42

lu

Đồ thị biểu diễn các ảnh hưởng chính của x1(Ih) và x2(Vh) đến chiều
rộng mối hàn y3 (b)

an

Hình 4.15.

43

n

va

Đồ thị các ảnh hưởng tương tác của Ih và Vh đến chiều rộng mối
hàn b

Đồ thị các ảnh hưởng tương tác của Ih và Vh đến chiều cao mối hàn
c ................................................................................................................. 44

Hình 4.17.

Đồ thị các ảnh hưởng tương tác của Ih và Vh đến chiều sâu ngấu h ......... 44

Hình 4.19.

Ảnh hưởng đồng thời của Ih và Vh đến chiều cao mối hàn c ................... 45

gh

ie

tn

to

Hình 4.16.

44

p

Hình 4.18.

w

do

Đồ thị ảnh hưởng đồng thời của Ih và Vh đến chiều rộng mối hàn b ........ 45

Ảnh hưởng đồng thời của Vh và Ih đến chiều sâu ngấu h với khoảng
giá trị mong muốn ..................................................................................... 50

z
at
nh

Ảnh hưởng đồng thồi của Vh và Ih đến chiều cao đắp c với khoảng
giá trị mong muốn ..................................................................................... 50

z

gm

@

Ảnh hưởng đồng thồi của Vh và Ih đến chiều rộng mối hàn b với
khoảng giá trị mong muốn ........................................................................ 50

m
co

l.
ai

Hình 4.30.

Ảnh hưởng của Vh đến b với khoảng giá trị mong muốn......................... 49

oi

Hình 4.29.

m

Hình 4.28.

Ảnh hưởng của Vh đến c với khoảng giá trị mong muốn ......................... 49

ll

Hình 4.27.

Ảnh hưởng của Vh đến h với khoảng giá trị mong muốn......................... 49

u
nf

Hình 4.26.

Ảnh hưởng của Ih đến b với khoảng giá trị mong muốn .......................... 48

va

Hình 4.25.

an

Hình 4.24.

Ảnh hưởng của Ih đến c với khoảng giá trị mong muốn .......................... 48

lu

Hình 4.23.

d

Hình 4.22.

Ảnh hưởng của Ih đến h với khoảng giá trị mong muốn .......................... 48

oa

Hình 4.21.

Ảnh hưởng đồng thời của Ih và Vh đến chiều sâu ngấu h ........................ 46

nl

Hình 4.20.

an
Lu

Đồ gá hàn 1, thiết bị phụ trợ đã được thiết kế, chế tạo và lắp ghép
kết hợp với máy hàn ứng dụng để hàn chi tiết máy .................................. 52

n

va
ac
th

viii

si


Hình 4.31.

Một số thơng số về chi tiết hàn ứng dụng ................................................. 52

Hình 4.33.

Gá mẫu trên đồ gá và tiến hành q trình hàn thử nghiệm trên mẫu
có đường kính giống bánh của máy thu hoạch khoai tây .......................... 53

Hình 4.34.

Hình ảnh mối hàn khi đã hàn xong ........................................................... 54

Hình 4.36.

Kích thước của 2 tấm kim loại hàn thực nghiệm ...................................... 55

Hình 4.39.

Chuẩn bị mẫu để hàn ................................................................................. 57

Hình 4.40.

Các vị trí mẫu hàn đính ............................................................................. 58

Hình 4.41.

Q trình hàn thực nghiệm ........................................................................ 58

Hình 4.42.

Tháo liên kết hàn và kiểm tra sơ bộ mối hàn ............................................ 59

Hình 4.43.

Kiểm tra lắp ghép mối hàn liên kết chữ T [29] ......................................... 59

Hình 4.44.

Tổ chức thô đại của mối hàn ứng với Ih = 420A, Vh = 20m/h .................. 60

lu

Hình 4.45.

Tổ chức thơ đại của mối hàn ứng với Ih = 430A, Vh = 18m/h .................. 60

an

Hình 4.46.

Cách đo kích thước của mối hàn ............................................................... 60

n

va

Hình 4.47.
Hình 4.48.

Đồ thị biểu diễn các ảnh hưởng chính của X1(Ih) và X2(Vh) đến
chiều cao mối hàn Y1 (hd) ......................................................................... 65

ie

gh

tn

to

Đồ thị biểu diễn các ảnh hưởng chính của Ih và Vh đến chiều rộng
mối hàn bh ................................................................................................. 64

p

Hình 4.49.

do

Đồ thị các ảnh hưởng tương tác của Ih và Vh đến chiều rộng mối
hàn bh......................................................................................................... 66

Ảnh hưởng đồng thồi của Vh và Ih đến chiều cao mối hàn hd với
khoảng giá trị mong muốn ........................................................................ 70

z
at
nh

Ảnh hưởng đồng thồi của Vh và Ih đến chiều cao mối hàn hd với
khoảng giá trị mong muốn ........................................................................ 70

z

gm

@

Đồ gá hàn 2, thiết bị phụ trợ đã được thiết kế, chế tạo và lắp ghép
kết hợp với máy hàn ứng dụng để hàn chi tiết máy .................................. 71

m
co

l.
ai

Một số thông số cơ bản của chi tiết máy ứng dụng công nghệ hàn
tự động dưới lớp thuốc .............................................................................. 71

an
Lu

Hình 4.60.

Ảnh hưởng của Vh đến hd với khoảng giá trị mong muốn ........................ 69

oi

Hình 4.59.

m

Hình 4.58.

Ảnh hưởng của Vh đến bh với khoảng giá trị mong muốn ........................ 69

ll

Hình 4.57.

Ảnh hưởng của Ih đến hd với khoảng giá trị mong muốn.......................... 69

u
nf

Hình 4.56.

Ảnh hưởng của Ih đến bh với khoảng giá trị mong muốn.......................... 68

va

Hình 4.55.

an

Hình 4.54.

Ảnh hưởng đồng thồi của Vh và Ih đến chiều cao mối hàn bh ................... 67

lu

Hình 4.53.

Đồ thị ảnh hưởng đồng thời của Ih và Vh đến chiều cao mối hàn hd ........ 66

d

Hình 4.52.

oa

Hình 4.51.

nl

w

Hình 4.50.

Đồ thị các ảnh hưởng tương tác của Ih và Vh đến chiều sâu ngấu hd ........ 65

n

va
ac
th

ix

si


Hình 4.62.

Chuẩn bị chi tiết để hàn............................................................................. 72

Hình 4.63.

Gá phơi trên đồ gá và tiến hành quá trình hàn chế tạo bánh của máy
trồng khoai tây........................................................................................... 73

Hình 4.64.

Hình ảnh một số mối hàn khi đã hàn xong ............................................... 73

Hình 4.65.

Mẫu thử kéo mối hàn giáp mối ................................................................. 74

Hình 4.66.

Mẫu thử kéo sau khi bị đứt ....................................................................... 74

Hình 4.68.

Kết quả thử bẻ liên kết hàn chữ T ............................................................. 76

lu
an
n

va
p

ie

gh

tn

to
d

oa

nl

w

do
ll

u
nf

va

an

lu
oi

m

z
at
nh
z
m
co

l.
ai

gm

@
an
Lu
n

va
ac
th

x

si


TRÍCH YẾU LUẬN VĂN
Tên tác giả: Nguyễn Hữu Hưởng

Tên Luận văn: Nghiên cứu ứng dụng công nghệ hàn tự động dưới lớp thuốc

trong cơ khí nơng nghiệp

Ngành: Kỹ thuật cơ khí

Tên cơ sở đào tạo: Học viện Nơng nghiệp Việt Nam

Mã số: 60.52.01.03

Mục đích nghiên cứu

- Nghiên cứu về thép hợp kim thấp độ bền cao Q345B (loại vật liệu có tính hàn tốt
thường được ứng dụng trong chế tạo chi tiết máy nông nghiệp).

lu

- Nghiên cứu ảnh hưởng của một số thơng số chế độ hàn đến hình dáng và kích
thước của mối hàn khi hàn thép hợp kim thấp độ bền cao Q345B sử dụng công nghệ hàn
tự động dưới lớp thuốc.

an
n

va

- Đánh giá chất lượng mối hàn: thử kéo, tổ chức tế vi của vật liệu.
Phương pháp nghiên cứu

p

ie

gh

tn

to

- Đưa ra được bộ thông số chế độ hàn phù hợp với liên kết hàn giáp mối, liên kết
hàn chữ T khi ứng dụng công nghệ hàn tự động dưới lớp thuốc.

do

- Nội dung nghiên cứu: Công nghệ hàn tự động dưới lớp thuốc; các loại vật liệu

nl

w

hàn (dây hàn, thuốc hàn); máy hàn tự động đang có tại Khoa Cơ – Điện, Học viện Nông

d

oa

nghiệp Việt Nam; vật liệu có tính hàn tốt được ứng dụng trong cơ khí nơng nghiệp; ứng

lu

dụng cơng nghệ hàn tự động và máy hàn hiện có để tiến hành q trình hàn thực nghiệm

đánh giá chất lượng mối hàn.

u
nf

va

an

với các mẫu hàn và chi tiết máy nơng nghiệp tại phịng thí nghiệm; một số phương pháp

ll

- Vật liệu nghiên cứu: Vật liệu có tính hàn tốt được ứng dụng trong cơ khí nơng

oi

m

nghiệp, cụ thể là vật liệu thép hợp kim thấp độ bền cao Q345B; vật liệu hàn (thuốc hàn
- Phương pháp nghiên cứu:

z
at
nh

và dây hàn); chi tiết máy nông nghiệp.

z

Thu thập, phân tích và tổng hợp các cơng trình nghiên cứu liên quan đến đề tài;

@

Phân tích và hệ thống lại các kiến thức về công nghệ hàn tự động dưới lớp thuốc, máy

gm

hàn tự động dưới lớp thuốc, vật liệu hàn và thiết bị phục vụ cho quá trình ứng dụng

l.
ai

cơng nghệ hàn; nghiên cứu lý thuyết về phương pháp thiết kế thí nghiệm và nghiên cứu

m
co

ứng dụng phần mềm Minitab và Modde.

an
Lu
n

va
ac
th

xi

si


Ứng dụng công nghệ hàn tự động và thiết bị đồ gá đã chế tạo để tiến hành quá

trình hàn thực nghiệm trên các mẫu, chi tiết máy nông nghiệp; sử dụng phương pháp
quy hoạch thực nghiệm, xử lý số liệu.
Kết quả chính và kết luận

lu
an
n

va

p

ie

gh

tn

to

- Trên cơ sở nghiên cứu lý thuyết và dựa vào chi tiết máy thực tế, đã lựa chọn
được vật liệu thường được ứng dụng trong chế tạo chi tiết máy nông nghiệp là thép hợp
kim thấp độ bền cao Q345B.
- Ứng dụng công nghệ hàn tự động dưới lớp thuốc, trang thiết bị hiện có kết hợp
với nghiên cứu lý thuyết, tiến hành thực nghiệm và đặc biệt là sử dụng phần mềm

modde 11.0.1 đã xây dựng được thơng số hàn theo kích thước mối hàn mong muốn ứng
dụng trong chế tạo chi tiết máy nông nghiệp:
Đối với mối hàn giáp mối: cường độ dòng điện hàn Ih ≈ 419,5 A, tốc độ hàn Vh
≈ 16 m/h;
Đối với mối hàn chữ T: cường độ dòng điện hàn Ih ≈ 440 A, tốc độ hàn Vh ≈
19,6 m/h
- Với bộ thông số hàn trên (hàn giáp mối và chữ T) khi tiến hành hàn các cặp
mẫu hàn và hàn chế tạo chi tiết bánh của máy trồng khoai tây với vật liệu là thép Q345B
cho hình dạng mối hàn tương đối ổn định. Mối hàn khơng bị cháy rỗ và khơng có những
vết lõm trên bề mặt.
- Ứng dụng phần mềm quy hoạch thực nghiệm: Minitab 17.3.1 và Modde 11.0.1
để hỗ trợ cho việc xây dựng đồ thị, xác định ảnh hưởng của thông số chế độ hàn đến
hình dáng và kích thước mối hàn.
- Đã đưa ra được phương pháp kiểm tra kích thước và đánh giá chất lượng
mối hàn.

d

oa

nl

w

do

ll

u
nf

va

an

lu

oi

m
z
at
nh
z
m
co

l.
ai

gm

@
an
Lu
n

va
ac
th

xii

si


THESIS ABSTRACT
Master candidate: Huong Nguyen Huu

Thesis title: Research and apply automatic submerged arc welding technology
in agricultural mechanics
Major: Mechanical engineering

Code: 60.52.01.03

Educational organization: Vietnam National University of Agriculture (VNUA)
Research Objectives

lu

- To study Q345B high-strength low-alloy steel (this steel has good welding
feature and is widely applied in manufacture of agricultural mechanic parts).

an
n

va

- To provide welding parameters for butt welding and T joint when applying
automatic submerged arc welding technology.

- To evaluate welding quality: tension test and micro examination of material.

p

ie

gh

tn

to

- To study effect of welding parameters to shape and welding dimension when
welding Q345B high-strength low-alloy steel by using automatic submerged arc
welding technology.

do

Materials and Methods

d

oa

nl

w

- Research content: automatic submerged arc welding technology; welding
materials (welding wire, welding flux); automatic welding machine at the Faculty of

Engineering ,Vietnam National University of Agriculture; materials have good welding
feature that are applied in agricultural mechanics; apply automatic welding technology
and current machine to weld samples and agriculture machine parts at experimental
department; some methods evaluate welding quality.

u
nf

va

an

lu

ll

- Research materials: Q345B high-strength low-alloy steel (this steel has good
welding feature and is widely applied in agricultural mechanics); welding materials
(welding wire, welding flux); agricultural machine parts.

oi

m

z
at
nh

- Research methods:

z

To gather, synthesize and analyze researches related to the theme; Analyze and
review knowledge about automatic submerged arc welding technology, automatic
submerged arc welding mechanics, materials and equipment utilized in welding
technology; theoretical research to design of experimental, research and apply Minitab
and Modde software.

m
co

l.
ai

gm

@

an
Lu
n

va
ac
th

xiii

si

To apply automatic submerged arc welding technology and attachment
equipments that were manufactured to carry out welding process with samples,
agricultural machine parts; design of experimental method, data processing.
Main findings and conclusions

- According to theoretical research and based on specific machine parts, the results
of thesis have selected appropriate material that is Q345B high-strength low-alloy steel.
- Applied automatic submerged arc welding technology, current equipment
combine with results from literatures, experimental welding and especially, using
Modde 11.0.1 software to build appropriate parameters of desired dimensions welding
process to apply in manufacture of specific agricultural machine parts:
Butt welding: welding current Ih ≈ 419,5 A, welding speed Vh ≈ 16 m/h.

lu

T joint: welding current Ih ≈ 440 A, welding speed Vh ≈ 19,6 m/h.

an
n

va

tn

to

- With welding parameters (butt welding and T joint), carried out welding
samples and welding parts of potato planting machine with Q345B steel to test the
stability related to welding form. Welds do not cause slag inclusion or crater on the

surface of parts.

p

ie

gh

- Applied design of experimental software: Minitab 17.3.1 and Modde 11.0.1
supporting of building graph, determining effect of welding parameters to shape and
welding dimension.

w

do

d

oa

nl

- Provided welding dimension testing method and welding quality
evaluating method.

ll

u
nf

va

an

lu
oi

m
z
at
nh
z
m
co

l.
ai

gm

@
an
Lu
n

va
ac
th

xiv

si


PHẦN 1. MỞ ĐẦU
1.1. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI

Ở Việt Nam trong những năm gần đây việc ứng dụng khoa học cơng nghệ
và thiết bị máy móc vào trong việc chế tạo và phục hồi các chi tiết máy bị hư
hỏng ngày càng phát triển, đặc biệt là việc ứng dụng các máy móc, trang thiết bị
nhập khẩu từ nước ngồi, nơi mà khoa học cơng nghệ phát triển mạnh hoặc các
máy móc hiện đại do Việt Nam sản xuất trên cơ sở tiếp thu các công nghệ tiên
tiến từ nước ngoài. Ở các cơ sở sản xuất của Việt Nam, trên cơ sở máy móc
trang thiết bị sẵn có thì vấn đề đặt ra là việc phải phát huy tối đa hiệu quả sử
dụng do máy móc, trang thiết bị đem lại cũng là một vấn đề rất quan trọng và

lu

luôn được các nhà sản xuất đặc biệt quan tâm do lợi nhuận mà chúng đem lại.

an
n

va

p

ie

gh

tn

to

Trong những năm gần đây việc cơ giới hóa trong sản xuất nông nghiệp
ngày càng phát triển mạnh mẽ, rất nhiều loại máy móc khác nhau được ứng dụng
trong sản xuất nơng nghiệp từ khâu canh tác cho đến khâu thu hoạch, trong đó có
một số lượng lớn máy móc được nhập khẩu từ nước ngồi với giá thành cao.
Chính vì vậy mà rất nhiều cơ sở sản xuất có xu hướng chế tạo ra mẫu máy mới
phục vụ cho việc cơ giới hóa để giảm giá thành sản phẩm. Trong số rất nhiều cơng
nghệ đang được sử dụng có việc ứng dụng công nghệ hàn tự động lớp để chế tạo
và phục hồi một số chi tiết máy. Mặc dù công nghệ này hiện nay đã được rất nhiều
cơ sở sản xuất, cơ sở nghiên cứu ứng dụng nhưng vẫn rất cần nghiên cứu tiếp theo
để tiếp tục khẳng định khả năng ứng dụng của công nghệ hàn tự động dưới lớp
thuốc này đem lại. Bên cạnh vấn đề đó, đối với một số loại máy hiện nay chỉ nhập
khẩu ở nước ngoài sau một thời gian làm việc thường bị hư hỏng một số chi tiết,
bộ phận máy do làm việc ở điều kiện môi trường khắc nghiệt. Trên cơ sở hư hỏng
đó, thay mới sẽ phụ thuộc vào nguồn cung cấp phụ tùng của các công ty và dẫn
đến việc phát sinh chi phí liên quan đến q trình vận chuyển hoặc phải mua chi
tiết mới với giá thành cao. Việc ứng dụng công nghệ hàn tự động dưới lớp thuốc
giúp ta giải quyết được một số vấn đề về chế tạo và khắc phục hư hỏng và tiết

d

oa

nl

w

do

ll

u
nf

va

an

lu

oi

m

z
at
nh

z

@

gm

kiệm được rất nhiều chi phí.

l.
ai

Vấn đề chế tạo và phục hồi các chi tiết máy nơng nghiệp hiện nay có thể

m
co

được tiến hành bằng rất nhiều các công nghệ khác nhau, trên các thiết bị máy

an
Lu

móc khác nhau. Hiện nay, các cơ sở sản xuất vẫn sử dụng nhiều phương pháp
hàn thủ công hoặc bán tự động cho năng suất thấp và mối hàn không ổn định.

n

va
ac
th

1

si


Vấn đề đặt ra là việc lựa chọn công nghệ hợp lý trên cơ sở trang thiết bị phù hợp

sẽ đảm bảo chất lượng của chi tiết được chế tạo ra và chi tiết được phục hồi. Một

trong những công nghệ đó là cơng nghệ hàn tự động dưới lớp thuốc.

Khi nói đến cơng nghệ hàn tự động dưới lớp thuốc thì có rất nhiều vấn đề phải

quan tâm đến như: thiết bị hàn; vật liệu hàn (thuốc hàn và dây hàn); hình dạng và
kích thước mối hàn; xác định chế độ hàn; chuẩn bị trước khi hàn; kỹ thuật hàn; các

biến thể của hàn hồ quang dưới lớp thuốc (Ngô Lê Thông, 2009a). Bên cạnh những
vấn đề đã đưa ra ở trên thì một phần quan trọng khơng thể thiếu được khi nhắc đến

công nghệ hàn tự động dưới lớp thuốc đó là phần ứng dụng để hàn với những loại
vật liệu cụ thể (thép hợp kim thấp độ bền cao, thép hợp kim thấp chịu nhiệt, loại

thép chế tạo vỏ tàu thủy, hàn liên kết nhôm – thép,…) và trong những lĩnh vực cụ

lu

thể. Trong số các loại vật liệu ứng dụng cơng nghệ hàn thì vật liệu thép hợp kim

an
n

va

thấp độ bền cao cũng là chủ đề luôn được các nhà khoa học chuyên ngành thường
ứng dụng trong cơ khí nơng nghiệp để chế tạo chi tiết máy.

Hiện nay ở Khoa Cơ – Điện, Học viện Nông nghiệp Việt Nam đang có một

ie

gh

tn

to

xuyên để tâm nghiên cứu cả về lý thuyết và thực nghiệm. Đây là vật liệu cũng được

p

máy hàn tự động dưới lớp thuốc (Model: Autotractor-630-1, nguồn hàn Armada-

w

do

630), nhưng việc ứng dụng thiết bị này vào việc chế tạo cũng như phục hồi chi

oa

nl

tiết máy nơng nghiệp vẫn cịn nhiều hạn chế.

d

Xuất phát từ thực tế, trên cơ sở trang thiết bị sẵn có, tác giả tiến hành thực

an

lu

hiện đề tài: “Nghiên cứu ứng dụng công nghệ hàn tự động dưới lớp thuốc

u
nf

va

trong cơ khí nơng nghiệp”.

ll

1.2. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU

oi

m

- Nghiên cứu về thép hợp kim thấp độ bền cao Q345B (loại vật liệu có tính

z
at
nh

hàn tốt thường được ứng dụng trong chế tạo chi tiết máy nông nghiệp).

- Nghiên cứu ảnh hưởng của một số thơng số chế độ hàn đến hình dáng và

z

kích thước của mối hàn khi hàn thép hợp kim thấp độ bền cao Q345B sử dụng

@

gm

công nghệ hàn tự động dưới lớp thuốc.

l.
ai

- Đưa ra được bộ thông số chế độ hàn phù hợp với liên kết hàn giáp mối,

m
co

liên kết hàn chữ T khi ứng dụng công nghệ hàn tự động dưới lớp thuốc.

an
Lu

- Đánh giá chất lượng mối hàn: thử kéo, tổ chức tế vi của vật liệu

n

va
ac
th

2

si


1.3. PHẠM VI NGHIÊN CỨU

Nghiên cứu để đánh giá khả năng ứng dụng của công nghệ hàn tự động

dưới lớp thuốc trong việc chế tạo chi tiết trong cơ khí nông nghiệp cụ thể. Đánh
giá được chất lượng của các mối hàn. Trên cơ sở đó phạm vi nghiên cứu cụ thể
của luận văn như sau:

- Nghiên cứu ảnh hưởng của thơng số chế độ hàn hình dáng và cấu trúc mối

hàn khi hàn bằng máy hàn tự động dưới lớp thuốc Autotractor-630-1, nguồn hàn
Armada-630.

- Phân tích, lựa chọn các thơng số chế độ hàn chính cần khảo sát và khoảng

biến thiên của chúng. Thực hiện các thí nghiệm, ghi lại các kết quả. Đưa ra được bộ

lu

thông số hàn phù hợp cho quá trình ứng dụng của máy hàn tự động dưới lớp thuốc.

an
n

va

- Vật liệu cơ bản là thép hợp kim thấp độ bền cao ứng dụng trong chế tạo

văn được xác định trong phịng thí nghiệm.

tn

to

máy, mác Q345B, phạm vi chiều dày từ 5 và 8 mm. Quy mơ nghiên cứu của luận

ie

gh

1.4. NHỮNG ĐĨNG GĨP MỚI, Ý NGHĨA KHOA HỌC HOẶC THỰC TIỄN

p

1.4.1. Những đóng góp mới

do

nl

w

Hướng nghiên cứu của đề tài tiếp tục mở rộng phạm vi ứng dụng của công

d

oa

nghệ hàn tự động dưới lớp thuốc.

an

lu

Qua nghiên cứu đưa ra những thông số cụ thể của quá trình hàn liên quan đến

1.4.2. Ý nghĩa khoa học

u
nf

va

vật liệu thép hợp kim thấp Q345B ứng dụng trong chế tạo chi tiết máy nông nghiệp.

ll

Trên cơ sở nghiên cứu lý thuyết xây dựng mơ hình thí nghiệm và phương

m

oi

pháp thực nghiệm hàn chi tiết trong quy mô phịng thí nghiệm.

z
at
nh

Bằng thực nghiệm xác định được bộ thơng số chế độ hàn để ứng dụng

z

cho việc hàn chi tiết cụ thể của máy nông nghiệp.

gm

@

1.4.3. Ý nghĩa thực tiễn

n

va
ac
th

3

an
Lu

quả sử dụng máy móc trang thiết bị hiện có.

m
co

l.
ai

Kết quả nghiên cứu của đề tài sẽ được ứng dụng cho việc hàn chi tiết cụ
thể trong lĩnh vực cơ khí nơng nghiệp. Trên cơ sở nghiên cứu lý thuyết và tiến
hành thực nghiệm đưa ra bộ thông số chế độ hàn phù hợp để phát huy tối đa hiệu

si


PHẦN 2. TỔNG QUAN TÀI LIỆU
2.1. TỔNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP HÀN HỒ QUANG TỰ ĐỘNG
DƯỚI LỚP THUỐC

2.1.1. Khái niệm về hàn hồ quang tự động dưới lớp thuốc

Hàn hồ quang dưới lớp thuốc bảo vệ còn được gọi là hàn hồ quang chìm,
tiếng anh viết tắt là SAW (submerged arc welding), là q trình hàn nóng chảy
mà hồ quang cháy giữa dây hàn (điện cực hàn) và vật hàn dưới một lớp thuốc
bảo vệ. Dưới tác dụng nhiệt của hồ quang, mép hàn, dây hàn và một phần thuốc

lu

hàn sát hồ quang bị nóng chảy tạo thành vũng hàn

an
n

va

định, dịch chuyển điểm hàn dọc mối hàn, cấp thuốc hàn.

p

ie

gh

tn

to

Hàn hồ quang tự động dưới lớp thuốc là phương pháp hàn mà trong đó
các khâu của q trình được tiến hành tự động bởi máy hàn, bao gồm: Gây hồ
quang, dịch chuyển điện cực hàn xuống vũng hàn để duy trì hồ quang cháy ổn

d

oa

nl

w

do
ll

u
nf

va

an

lu
oi

m
z
at
nh
z
m
co

l.
ai

gm

@
n

va
ac
th

4

an
Lu

Hình 2.1. Sơ đồ hàn dưới lớp thuốc bảo vệ

si


2.1.2. Đặc điểm của công nghệ hàn tự động dưới lớp thuốc
- Năng suất hàn cao:

Hàn dưới lớp thuốc có thể hàn với cường độ dòng điện lớn. Tốc độ hàn

cao và đều nên năng suất hàn được cải thiện một cách rõ rệt.
- Chất lượng mối hàn tốt và ổn định:

Trong q trình hàn có sự bảo vệ của lớp thuốc, nhiệt độ hàn cao, hợp
kim hóa tốt. Tốc độ nguội của mối hàn giảm, việc thốt khí và nổi xỉ tốt, nên
mối hàn ít bị rỗ khí và lẫn xỉ tổ chức của mối hàn được cải thiện. Q trình hàn
liên tục do khơng phải thay dây hàn, tốc độ hàn đều, hình dáng mối hàn nhẵn
và đẹp.

lu

- Cải thiện điều kiện lao động:

an

Hạn chế đến mức tối đa sự tiếp xúc của người lao động với khói thuốc,
cũng như các chất độc hại trong quá trình sử dụng thiết bị máy móc và cơng

n

va

tn

to

nghệ hàn.

gh

- Thiết bị hàn tự động đắt và khi hàn ở các vị trí phức tạp phải thiết kế các

p

ie

thiết bị đi kèm để phục vụ cho quá trình hàn.

oa

nl

w

do

- Nhiệt độ khi hàn dưới lớp thuốc rất cao là do khi hàn dưới lớp thuốc hồ
quang ít bị mất nhiệt do bức xạ, nên nguồn nhiệt tập trung và hiệu suất nhiệt cao.
Do đó, hàn dưới lớp thuốc có thể hàn vật hàn có chiều dày lớn đến 20 mm mà

d

khơng cần phải vát mép (Trần Văn Mạnh, 2006).

lu

va

an

- Giảm tiêu hao kim loại và điện năng:

ll

u
nf

Do sử dụng dây hàn triệt để và không cần vát mép khi hàn vật hàn có
chiều dày lên tới 20 mm, do đó giảm được năng lượng điện cho việc vát mép và
tiết kiệm được thời gian. Hàn dưới lớp thuốc kim loại điện cực trong mối hàn
chiếm khoảng 1/3; cịn trong hàn thủ cơng, kim loại điện cực trong mối hàn

oi

m

z
at
nh

chiếm khoảng 70%.

z
@

2.1.3. Chế độ hàn tự động dưới lớp thuốc

m
co

l.
ai

gm

Chế độ hàn khi hàn tự động có ảnh hưởng lớn đến chất lượng mối hàn, do
đó trực tiếp ảnh hưởng đến khả năng làm việc của kết cấu hàn. Vì vậy việc xác
định chính xác thơng số của chế độ hàn là yếu tố quan trọng để đảm bảo chất
lượng và các thông số hình học của mối hàn: chiều sâu ngấu, chiều rộng và chiều

an
Lu

cao đắp.

n

va
ac
th

5

si


Thông số của chế độ hàn tự động gồm các thơng số chủ yếu sau: dịng

điện hàn, điện thế hồ quang, tốc độ hàn, đường kính dây hàn.

lu

Trong q trình tiến hành hàn, nhiệt lượng hồ quang sẽ ảnh hưởng trực
tiếp đến sự tham gia của kim loại cơ bản vào mối hàn, cũng như sự khuếch tán
của kim loại mối hàn vào kim loại cơ bản. Nếu lượng nhiệt hồ quang quá nhỏ thì
mức độ tham gia của kim loại cơ bản cũng như sự khuếch tán của kim loại mối
hàn vào kim loại cơ bản giảm. Rõ ràng khi đó sự liên kết giữa kim loại cơ bản và
kim loại mối hàn thấp, không đảm bảo được yêu cầu khi làm việc. Trong khi đó
nếu nhiệt lượng hồ quang quá lớn thì mức độ tham gia của kim loại cơ bản, cũng
như sự khuếch tán của kim mối hàn vào kim loại cơ bản tăng, làm giảm cơ tính
và khả năng làm việc của chi tiết. Do đó, trước khi tiến hành quá trình hàn, cũng
như trong quá trình hàn thực nghiệm ta cần phải tính tốn và điều chỉnh nhiệt
lượng hồ quan phù hợp để đảm bảo nhận được mối hàn tốt nhất (Trần Văn

an

n

va

Mạnh, 2006).

gh

tn

to

2.1.4. Cơ sở lý thuyết ảnh hưởng của các thông số chế độ hàn, các yếu tố
công nghệ và kết cấu hàn chủ yếu tới hình dạng, kích thước và chất lượng

p

ie

mối hàn

do

2.1.4.1. Ảnh hưởng của chế độ hàn

nl

w

a. Dòng điện hàn

d

oa

Dòng điện hàn có ảnh hưởng lớn đến hình dáng kích thước và tổ chức
kim loại mối hàn, nên sẽ được nghiên cứu bằng quy hoạch thực nghiệm để tìm

lu

va

an

bộ giá trị phù hợp cùng với điện áp hàn và vận tốc hàn.

ll

u
nf

Chọn được dòng điện hàn hợp lý mối hàn khơng những đảm bảo được độ
ngấu mà cịn giảm được sự tập trung ứng suất, tăng chất lượng bề mặt mối hàn,
dễ tách xỉ. Khi tăng dòng điện, lượng dây hàn nóng chảy tăng theo, hồ quang
chìm sâu vào kim loại cơ bản nên chiều rộng của mối hàn không tăng rõ rệt mà
chỉ tăng chiều cao phần nhô mối hàn. Nếu dòng điện quá nhỏ chiều sâu ngấu sẽ

oi

m

z
at
nh

z

m
co

l.
ai

gm

@

giảm, mối hàn khơng đáp ứng được u cầu.

n

va
ac
th

6

an
Lu

Hình 2.2. Ảnh hưởng của dòng điện hàn

si


b. Điện thế hồ quang

Điện áp hàn tăng thì hồ quang dài, áp lực của nó lên kim loại lỏng giảm,

do đó chiều rộng mối hàn tăng và chiều sâu ngấu giảm

Hình 2.3. Ảnh hưởng của điện áp hàn

c. Tốc độ hàn

lu
an
n

va

ie

gh

tn

to

Tốc độ hàn có ảnh hưởng đến cả hình dạng và độ ngấu của mối hàn. Tốc

độ hàn tăng, nhiệt lượng hồ quang trên đơn vị chiều dài mối hàn giảm, từ đó dẫn
đến chiều rộng mối hàn giảm và độ sâu ngấu đều giảm. Hàn nhanh sẽ cho ta mối
hàn đẹp, ngấu ít. Nếu tốc độ hàn quá nhanh thì mối hàn sẽ bị khuyết tật như rỗ
khí bởi vì mối hàn đơng đặc q nhanh. Ngược lại, nếu tốc độ hàn quá chậm
vũng hàn ở trạng thái loãng quá lâu dẫn đến mối hàn xấu, nhiều văng tóe và ba

p

via trên lớp xỉ.

d

oa

nl

w

do

an

lu
va

Hình 2.4. Ảnh hưởng của tốc độ hàn

u
nf

d. Đường kính dây hàn (tiết diện điện cực)

ll

Để hàn tự động người ta sử dụng các loại dây hàn ở dạng những cuộn dây
trần có đường kính khác nhau. Phổ biến là các loại dây có đường kính 2, 3, 4, 5,
6. Khi đường kính dây hàn tăng mà dịng điện khơng đổi thì chiều sâu ngấu sẽ
giảm tương ứng. Đường kính dây hàn giảm sẽ làm cho hồ quang ăn sâu hơn vào

oi

m

z
at
nh

z

kim loại cơ bản, do đó chiều sâu ngấu lớn và mối hàn sẽ đẹp hơn.

m
co

l.
ai

gm

@

an
Lu

Hình 2.5. Ảnh hưởng của đường kính dây hàn đến hình dáng mối hàn

n

va
ac
th

7

si


2.1.4.2. Ảnh hưởng của các yếu tố công nghệ
a. Ảnh hưởng của góc độ điện cực khi hàn

Trong q trình hàn tự động dưới lớp thuốc, một vấn đề cũng rất là quan
trọng đó là mối hàn sẽ khác nhau phụ thuộc vào góc độ của điện cực cùng với
mối liên quan tới vật hàn khi ở vị trí bằng, góc chuyển dịch này cũng có thể là
góc đẩy hoặc góc kéo, và có tác động rõ ràng trên biên dạng và độ ngấu kim loại
mối hàn.

lu
an
n

va
p

ie

gh

tn

to
w

do

Hình 2.6. Góc của điện cực so với mối hàn

oa

nl

b. Tầm với điện cực hàn (stick out)

d

Thơng số này có ảnh hưởng tương đối mạnh đến q trình hàn. Thơng
thường chúng có giá trị từ 25 đến 38 mm (Hobart Brothers Company, 2015). Tăng
giá trị của tầm với điện cực hàn quá giá trị này sẽ làm dây hàn quá nóng làm tăng

u
nf

va

an

lu

ll

tốc độ chảy tương đối của dây. Khi tăng giá trị này thì độ ngấu giảm xuống.

oi

m

z
at
nh
z
gm

@

Hình 2.7. Ảnh hưởng của tầm với điện cực đến hình dáng mối hàn

l.
ai

c. Góc nghiêng của vật hàn

m
co

Góc nghiêng vật hàn lên phía trên tạo nên hình dạng mối hàn tương tự
như khi hàn với góc dây hàn nghiêng về phía sau và góc nghiêng vật hàn xuống

an
Lu

n

va
ac
th

8

si


phía dưới tạo nên hình dạng mối hàn tương tự như khi hàn với góc dây hàn
nghiêng về phía trước.
d. Loại dòng điện hàn

Chiều sâu ngấu và chiều cao mối hàn sẽ thay đổi khi nối thuận (điện cực
nối vào cực âm) và khi nối nghịch. Khi dùng dòng xoay chiều, ta có các giá trị
trung bình so với hai loại đấu dây kể trên.
e. Loại thuốc hàn

Thuốc hàn có tính chất ion hóa kém cho hồ quang ngắn, do đó chiều sâu

ngấu lớn. Độ hạt của thuốc hàn cũng ảnh hưởng đến hình dạng mối hàn.
2.1.4.3. Ảnh hưởng của các yếu tố kết cấu

lu

- Loại liên kết hàn

an
va

- Góc rãnh hàn

n

- Khe đáy hàn

gh

tn

to

Với chế độ hàn nhất định, hình dạng mối hàn hầu như khơng thay đổi
theo loại liên kết hàn. Loại liên kết hàn, góc rãnh hàn và khe đáy ảnh hưởng đến

p

ie

phần kim loại cơ bản tham gia vào mối hàn.

w

do

2.1.5. Phạm vi ứng dụng công nghệ hàn tự động dưới lớp thuốc

d

oa

nl

Công nghệ hàn tự động dưới lớp thuốc được ứng dụng rộng rãi trong
nhiều lĩnh vực cơ khí chế tạo như trong sản xuất: các kết cấu thép dạng tấm vỏ
kích thước lớn, các ống thép có đường kính lớn, các bồn, bể chứa, bình chịu áp
lực và trong cơng nghiệp đóng tàu,… Mặc dù trước kia người ta chủ yếu dùng để
hàn các mối hàn ở vị trí hàn bằng, các mối hàn có chiều dài lớn và có quy đạo
khơng phức tạp. Nhưng hiện nay, người ta đã nghiên cứu để phát huy tối đa hiệu

ll

u
nf

va

an

lu

m

oi

quả của công nghệ này trong lĩnh vực cơ khí chế tạo, phục hồi chi tiết máy.

z
at
nh

Một trong những ứng dụng chính cho hàn tự động dưới lớp thuốc, ở các
bộ phận được quay với đầu hàn cố định. Các mối hàn có thể được tạo từ đường
kính bên trong hoặc bên ngồi ống. Các mối hàn được tạo từ đường kính bên
ngồi thì khi hàn điện cực phải được đặt ở vị trí vượt qua đỉnh hoặc ở tại vị trí 12
giờ, để cho kim loại mối hàn đơng rắn trước khi nó được chuyển sang vị trí dốc.
Điều này sẽ rất nghiêm trọng khi các chi tiết được hàn nhỏ. Vị trí điện cực
khơng thích hợp sẽ tăng năng khả năng ngậm xỉ hoặc rỗ khí bề mặt mối hàn.

z

m
co

l.
ai

gm

@

an
Lu

n

va
ac
th

9

si


Góc của điện cực cũng sẽ được thay đổi sao cho hồ quang hướng theo chiều
quay của ống.

Hình 2.8. Vị trí đặt đầu hàn khi hàn tự động dưới lớp thuốc
với chi tiết tròn được quay

lu

Hàn một mặt cùng với độ ngấu chân hồn tồn có thể đạt được cùng với
phương pháp hàn hồ quang tự động dưới lớp thuốc. Khi mối ghép hàn được thiết

an
n

va

Phương pháp hàn tự động dưới lớp thuốc cũng có thể hàn các mối hàn
một phía ngấu hồn tồn. Khi mối hàn được thiết kế một phía hẹp và một phía
rộng, sử dụng dịng hàn cao. Trường hợp ngược lại, nếu mối hàn có khe hở chân
và bề dày chân bé quá thì cần phải dùng thanh lót bởi vì chỉ như vậy mới tránh

p

ie

gh

tn

to

kế cùng với khe hở khít.

do

nl

w

được hiện tượng kim loại lỏng chảy tuột.

d

oa

Phương pháp hàn tự động dưới lớp thuốc bảo vệ có thể hàn được các chi

an

lu

tiết có chiều dày từ vài mm cho đến hàng trăm mm.

ll

u
nf

va

Bảng 2.1. Chiều dày chi tiết hàn tương ứng với các loại mối hàn

oi

m
z
at
nh
z

@

Nguồn: Nguyễn Thúc Hà (2006)

m
co

Hạn chế cơ bản của phương pháp là tư thế hàn.

l.
ai

gm

2.1.6. Hạn chế của phương pháp hàn tự động dưới lớp thuốc

pháp này không thể áp dụng trên các loại thép hóa bền nhiệt.

n

va
ac
th

10

an
Lu

Năng lượng hàn cao, tốc độ nguội thấp là các nguyên nhân khiến phương

si