Hcmute nghiên cứu ảnh hưởng của phương án định vị đến biến dạng kết cấu hàn hồ quang

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

CƠNG TRÌNH NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CẤP BỘ

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA PHƯƠNG ÁN ĐỊNH VỊ
ĐẾN BIẾN DẠNG KẾT CẤU HÀN HỒ QUANG

MÃ SỐ: B2016.SPK.04

SKC 0 0 6 5 2 6

Tp. Hồ Chí Minh, tháng 04/2018

Luan van


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HCM

BÁO CÁO TỔNG KẾT

ĐỀ TÀI KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ CẤP BỘ

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA PHƯƠNG ÁN ĐỊNH VỊ ĐẾN BIẾN DẠNG KẾT CẤU
HÀN HỒ QUANG

Mã số: B2016.SPK.04

Chủ nhiệm đề tài: TS. PHẠM SƠN MINH

Tp. HCM, 04/2018

Luan van


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HCM

BÁO CÁO TỔNG KẾT
ĐỀ TÀI KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ CẤP BỘ

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA PHƯƠNG ÁN ĐỊNH VỊ ĐẾN BIẾN DẠNG KẾT CẤU
HÀN HỒ QUANG
Mã số: B2016.SPK.04

Xác nhận của tổ chức chủ trì

Chủ nhiệm đề tài

(ký, họ tên, đóng dấu)

(ký, họ tên)

Tp.HCM, 04/ 2018

Luan van


DANH SÁCH THÀNH VIÊN THAM GIA

STT

Họ và tên

1

Phạm Sơn Minh

2

Trần Minh Thế Un

3

Trần Văn Trọn

4

Huỳnh Đỗ Song Tồn

Đơn vị
cơng tác

Nội dung công việc tham gia

ĐH SPKT (*) Điều hành chung đề tài
Tp.HCM (*) Xây dựng đề cương chi tiết
nghiên cứu của đề tài
(*) Thiết kế mơ hình nghiên cứu
q trình biến dạng của kết cấu

trong q trình hàn ống:
- Mơ hình liên kết đâu mí
- Mơ hình liên kết hàn góc
(*) Thực nghiệm mơ hình nghiên
cứu q trình hàn các kết cấu dạng
ống cho liên kết dạng góc:
- Vng góc
- Liên kết T
- Liên kết giữa ống và mặt phẳng
ĐH SPKT (*) Thư ký khoa học
Tp.HCM (*) Thực nghiệm mô hình nghiên
cứu quá trình hàn các kết cấu dạng
ống cho liên kết đâu mí.
ĐH SPKT (*) Thu thập và phân tích tài liệu:
Tp.HCM - Qui trình hàn hồ quang
- Các tiêu chuẩn thơng dụng trong
q trình hàn kết cấu ống
- Đặc tính thép và que hàn dùng
trong q trình hàn ống
(*) Khảo sát các nghiên cứu và giải
pháp về nâng cao chất lượng liên
kết hàn với nhóm giải pháp:
- Thứ tự hàn
- Phương pháp định vị
- Phương pháp kẹp chặt
(*) Thí nghiệm hàn các kết cấu
dạng ống với các phương án định vị
khác nhau
ĐH SPKT (*) Mơ phỏng q trình hàn hồ
Tp.HCM quang với kết cấu dạng ống:

- Phân bố biến dạng
- Phân bố nhiệt
- Phân bố ứng suất
(*) Mô phỏng hàn các kết cấu dạng
ống với các thứ tự hàn, phương án
kẹp chặt và định vị khác nhau
(*) Thí nghiệm hàn các kết cấu
i

Luan van


5

Đỗ Thành Trung

6

Nguyễn Việt Thắng

7

Phan Thế Nhân

8

Hồ Ngọc Thế Quang

dạng ống với các thứ tự hàn khác
nhau

ĐH SPKT (*) Chế tạo mơ hình nghiên cứu
Tp.HCM q trình hàn các kết cấu dạng ống
cho liên kết đâu mí.
(*) Thí nghiệm hàn các kết cấu
dạng ống với các phương án kẹp
chặt khác nhau.
ĐH SPKT (*) Chế tạo mơ hình nghiên cứu
Tp.HCM q trình hàn các kết cấu dạng ống
cho liên kết dạng góc:
-Vng góc
- Liên kết T
- Liên kết giữa ống và mặt phẳng
Cao Đẳng (*) Thực nghiệm mơ hình nghiên
Nghề Kỹ cứu quá trình hàn các kết cấu dạng
ống cho liên kết dạng góc:
Thuật
- Vng góc
Cơng
- Liên kết T
- Liên kết giữa ống và mặt phẳng
Nghệ Tp
Hcm
TNHH Kỹ Mô phỏng và thí nghiệm hàn các
kết cấu dạng ống với các thứ tự
Thuật
hàn, phương án kẹp chặt và định vị
Đồng
khác nhau
Thuận
Phát

ĐƠN VỊ PHỐI HỢP CHÍNH
STT

Tên đơn vị
trong và ngồi nước

Nội dung phối hợp
nghiên cứu

Họ và tên người đại diện
đơn vị

1

Đại học Sư Phạm Kỹ Thực nghiệm mơ hình
Thuật TP. HCM
nghiên cứu q trình hàn

ThS. Trần Minh Thế Uyên

2

TNHH Kỹ Thuật
Đồng Thuận Phát

Hỗ trợ thí nghiệm và đo
kiểm các kết quả

ThS. Hồ Ngọc Thế Quang

3

Trung tâm nghiên
cứu và chuyển giao
công nghệ - ĐH
SPKT TP. HCM

Hỗ trợ thiết bị đo kiểm

ThS. Lê Tấn Cường

ii

Luan van


MỤC LỤC
DANH SÁCH THÀNH VIÊN THAM GIA......................................................................... i
ĐƠN VỊ PHỐI HỢP CHÍNH .............................................................................................. ii
MỤC LỤC .......................................................................................................................... iii
DANH MỤC HÌNH ............................................................................................................ iv
DANH MỤC BẢNG BIỂU ................................................................................................ ix
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT ................................................................................. ix
THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU ........................................................................... x
I. THÔNG TIN CHUNG VỀ ĐỀ TÀI ................................................................................. 1
1. Tên đề tài .............................................................................................................................................. 1
2. Thời gian thực hiện: .............................................................................................................................. 1
3. Chủ nhiệm đề tài ................................................................................................................................... 1
4. Đơn vị chủ trì thực hiện đề tài .............................................................................................................. 1

5. Tính cấp thiết của đề tài: ....................................................................................................................... 1
6. Mục tiêu đề tài ...................................................................................................................................... 2
7. Đối tượng, phạm vi nghiên cứu ............................................................................................................ 2
7.1. Đối tượng nghiên cứu ........................................................................................................................ 2
7.2. Phạm vi nghiên cứu ........................................................................................................................... 2
8. Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu ........................................................................................... 3
8.1. Cách tiếp cận...................................................................................................................................... 3
8.2. Phương pháp nghiên cứu ................................................................................................................... 3
9. Tóm tắt Các nội dung theo đăng ký ban đầu của đề tài: ....................................................................... 4
9.1. Các nội dung đăng ký ban đầu theo Thuyết minh và hợp đồng......................................................... 4
9.2. Sản phẩm đề tài .................................................................................................................................. 5

II. NỘI DUNG VÀ KẾT QUẢ THỰC HIỆN ĐỀ TÀI ....................................................... 7
Chương 1: TỔNG QUAN CÔNG NGHỆ HÀN VÀ BIẾN DẠNG HÀN .............................................. 8
1.1. Thông tin chung của Chương 1 ........................................................................................................ 8
1.2. Kết quả nghiên cứu ........................................................................................................................... 8
1.2.1. Sự hình thành mối hàn ................................................................................................................................ 9
1.2.2. Cơng nghệ hàn hồ quang trong mơi trường khí bảo vệ............................................................................. 12
1.2.3. Sự tạo thành ứng suất và biến dạng khi hàn ............................................................................................. 17
1.2.4. Các u cầu thơng dụng trong q trình hàn ống ..................................................................................... 20

Chương 2: NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG LIÊN KẾT HÀN .................................................................. 22
2.1. Thông tin chung của Chương 2 ...................................................................................................... 22
2.2. Kết quả nghiên cứu ......................................................................................................................... 22
2.2.1. Các nghiên cứu ngoài nước ...................................................................................................................... 23
2.2.2. Các nghiên cứu trong nước ....................................................................................................................... 29

iii

Luan van

Chương 3: THIẾT KẾ MƠ HÌNH NGHIÊN CỨU Q TRÌNH BIẾN DẠNG CỦA KẾT CẤU
TRONG QUÁ TRÌNH HÀN ỐNG ....................................................................................................... 31
3.1. Thông tin chung của Chương 3 ...................................................................................................... 31
3.2. Kết quả nghiên cứu ......................................................................................................................... 31
3.2.1. Phương án chuyển động của mỏ hàn ........................................................................................................ 32
3.2.3. Thiết kế đồ gá mỏ hàn .............................................................................................................................. 38
3.2.4. Thiết kế thiết bị hàn để hàn góc 60 và các góc từ 60 đến 90 . ............................................................. 39
3.2.5. Tính tốn thiết kế kích thước chính xác cho máy và tính tốn chọn động cơ. ......................................... 41

Chương 4: MƠ PHỎNG Q TRÌNH HÀN HỒ QUANG VỚI KẾT CẤU DẠNG ỐNG .................. 46
4.1. Thông tin chung của Chương 4 ...................................................................................................... 46
4.2. Kết quả nghiên cứu ......................................................................................................................... 46
4.2.1. Tổng quan về mơ hình tốn của q trình mơ phỏng ............................................................................... 47
4.2.2. Phương trình truyền nhiệt. ........................................................................................................................ 50
4.2.3. Mơ hình nguồn nhiệt................................................................................................................................. 51
4.2.4. Qui trình mơ phỏng q trình hàn ............................................................................................................. 52
4.2.5. Mơ phỏng q trình hàn với các độ dày khác nhau .................................................................................. 53

4.2.6. Mơ phỏng q trình hàn với sự thay đổi phương án định vị ....................................................... 59
Chương 5: CHẾ TẠO VÀ THỰC NGHIỆM MƠ HÌNH NGHIÊN CỨU Q TRÌNH HÀN CÁC KẾT
CẤU DẠNG ỐNG .................................................................................................................................. 68
5.1. Thơng tin chung của Chương 5 ...................................................................................................... 68
5.2. Kết quả nghiên cứu ......................................................................................................................... 68
5.2.1. Thiết kế Cam để đưa vào bản vẽ 3D ......................................................................................................... 68
5.2.2. Gia công khối chữ V ................................................................................................................................. 70
5.2.3. Gia công phần gối đỡ ................................................................................................................................ 70
5.2.4. Gia công 2 trục. ........................................................................................................................................ 71
5.2.5. Lắp máy .................................................................................................................................................... 72

5.2.6. Thiết kế mạch điều khiển.......................................................................................................................... 75

Chương 6: PHÂN TÍCH KẾT QUẢ MƠ PHỎNG VÀ THÍ NGHIỆM HÀN CÁC KẾT CẤU DẠNG
ỐNG VỚI CÁC THỨ TỰ HÀN, PHƯƠNG ÁN KẸP CHẶT VÀ ĐỊNH VỊ KHÁC NHAU. .............. 78
6.1. Thông tin chung của Chương 6 ...................................................................................................... 78
6.2. Kết quả nghiên cứu ......................................................................................................................... 79
6.2.1. So sánh biến dạng giữa kết quả thực nghiệm và kết quả mơ phỏng của liên kết hàn ống đâu mí với cá
chiều dày ống khác nhau .................................................................................................................................... 79
6.2.2. So sánh biến dạng giữa kết quả thực nghiệm và kết quả mô phỏng của liên hết hàn ống vng góc với các
chiều dày ống khác nhau .................................................................................................................................... 83
6.2.3. So sánh biến dạng giữa kết quả thực nghiệm và kết quả mô phỏng của liên hết hàn ống chữ T với các
chiều dày ống khác nhau .................................................................................................................................... 86
6.2.4. So sánh biến dạng giữa kết quả thực nghiệm và kết quả mô phỏng của liên hết hàn với các phương án định
vị và kẹp chặt khác nhau..................................................................................................................................... 90
6.2.5. Ứng dụng phương pháp CAE trong phân tích qui trình hàn ống có tiết diện hình chữ nhật ................... 92

Chương 7: KẾT LUẬN ........................................................................................................................ 111

TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................................... 113

DANH MỤC HÌNH
iv

Luan van


Hình 1. 1. Liên kết hàn .......................................................................................................... 9
Hình 1. 2. Vũng hàn ............................................................................................................ 10
Hình 1. 3. Hình dạng và kích thước của bể hàn.................................................................. 11
Hình 1. 4. Tác dụng của lực từ trường ép lên đầu mút điện cực ....................................... 12

Hình 1. 5. Sơ đồ thiết bị hàn hồ quang điện cực nóng chảy trong khí bảo vệ ..................... 13
Hình 1. 6. Thiết bị hàn hồ quang điện cực nóng chảy trong khí bảo vệ .............................. 14
Hình 1. 7. Chiều dài điện cực phía ngồi mỏ hàn............................................................... 15
Hình 1. 8. Ảnh hưởng của chiều dài hồ quang đến độ ngấu của mối hàn ........................... 16
Hình 1. 9. Biến dạng ngang mối hàn .................................................................................. 20
Hình 1. 10. Biến dạng dọc mối hàn chữ T ......................................................................... 20
Hình 2. 1. Phương pháp hàn hồ quang (a) và mơ hình truyền nhiệt tại vũng hàn (b) ......... 24
Hình 2. 2. KQ phân bố nhiệt tại vũng hàn của Gery et al [2] .............................................. 26
Hình 2. 3. Mơ hình nghiên cứu của Heinze ......................................................................... 26
Hình 2. 4. Mơ hình nghiên cứu về biến dạng vật hàn của Deng et al [5] ............................ 26
Hình 2. 5. Mơ hình hàn ống của Qureshi............................................................................. 27
Hình 2. 6. Mơ hình nghiên cứu của Liu. et. al với ống thành dày ....................................... 28
Hình 2. 7. Mơ hình hàn tấm mỏng của Long et al. .............................................................. 28
Hình 3. 1. Phương án phơi quay .......................................................................................... 33
Hình 3. 2. Phương án mỏ hàn di chuyển và điều khiển bằng cam ...................................... 34
Hình 3. 3. Đồ gá dạng rãnh tròn, kẹp bằng 1 hàm ............................................................... 36
Hình 3. 4. Cơ cấu kẹp cam................................................................................................... 36
Hình 3. 5. Cơ ccấu kẹp thông dụng trong lĩnh vực hàn ....................................................... 37
Hình 3. 6. Phương án 3 ........................................................................................................ 37
Hình 3. 7. Phương án gá mỏ hàn 1 điểm ............................................................................. 38
Hình 3. 8. Phương án gá mỏ hàn 2 điểm ............................................................................. 38
Hình 3. 9. Cơ cấu cam ......................................................................................................... 39
Hình 3. 10. Đồ gá ống .......................................................................................................... 40
Hình 3. 11. Xác định khoảng cách X ................................................................................... 40
Hình 3. 12. Phương pháp điều chỉnh đồ gá theo góc hàn của kết cấu ................................. 41
Hình 3. 13.Bánh răng cơn thẳng .......................................................................................... 42
Hình 3. 14. Bánh răng cơn sau khi lắp đặt ........................................................................... 43
Hình 3. 15. Chi điểm trên ống ............................................................................................. 44
Hình 3. 16. Đưa mỏ hàn về vị trí P0 .................................................................................... 44
Hình 3. 17. Biên dạng cam sau q trình tính tốn ............................................................. 45

Hình 4. 1. Tương tác giữa các trường vật lý khác nhau trong q trình hàn. ...................... 48
Hình 4. 2. Mơ hình nguồn nhiệt Goldak's double ellipsoid ................................................ 51
Hình 4. 3. Sơ đồ qui trình mơ phỏng trên simufact welding ............................................... 53
Hình 4. 4. Tọa độ và vị trí đo biến dạng của liên kết hàn đâu mí........................................ 53
Hình 4. 5. Tọa độ và vị trí đo biến dạng của liên kết hàn vng góc .................................. 55
Hình 4. 6. Tọa độ và vị trí đo biến dạng của liên kết hàn vng góc .................................. 57
Hình 4. 7. Mơ hình hàn đâu mí ............................................................................................ 59
Hình 4. 8. Ảnh hưởng của vị trí kẹp chặt đến biến dạng liên kết hàn đâu mí .................... 61
v

Luan van


Hình 4. 9. Mơ hình hàn góc 90° .......................................................................................... 61
Hình 4. 10. Ảnh hưởng của vị trí kẹp chặt đến biến dạng liên kết hàn góc 90° .................. 64
Hình 4. 11. Mơ hình hàn góc 60° ........................................................................................ 64
Hình 4. 12. Ảnh hưởng của vị trí kẹp chặt đến biến dạng liên kết hàn góc 60° .................. 67
Hình 5. 1. Chia điểm ............................................................................................................ 69
Hình 5. 2. Đưa mỏ hàn về vị trí xuất phát ........................................................................... 69
Hình 5. 3. Nối các điểm lại thành biên dạng cam ................................................................ 70
Hình 5. 4. Kích thước khối V .............................................................................................. 70
Hình 5. 5. Gối đỡ ................................................................................................................. 71
Hình 5. 6. Mặt cắt trục ......................................................................................................... 71
Hình 5. 7. Bản vẽ trục .......................................................................................................... 72
Hình 5. 8. Lắp trục và bánh răng ......................................................................................... 73
Hình 5. 9. Lắp giá đỡ đồ gá chữ V ...................................................................................... 73
Hình 5. 10. Định vị ống ....................................................................................................... 74
Hình 5. 11. Bộ phận thước thay đổi góc .............................................................................. 74
Hình 5. 12. Mạch điều khiển ............................................................................................... 75
Hình 5. 13. Bảng điều khiển ................................................................................................ 75

Hình 5. 14: Mạch điện ......................................................................................................... 77
Hình 6. 1. Biểu đồ biến dạng của mẫu hàn đâu mí dày 2.5 mm .......................................... 79
Hình 6. 2. Biểu đồ biến dạng của mẫu hàn đâu mí dày 3.2 mm .......................................... 80
Hình 6. 3. Biểu đồ biến dạng của mẫu hàn đâu mí dày 4 mm ............................................. 80
Hình 6. 4. Biểu đồ biến dạng của mẫu hàn đâu mí dày 5mm .............................................. 81
Hình 6. 5. Biểu đồ tổng hợp kết quả biến dạng hàn đâu mí của thí nghiệm 4 loại chiều dày
............................................................................................................................................. 81
Hình 6. 6. Biểu đồ biến dạng của mẫu hàn vng góc dày 2.5 mm .................................... 83
Hình 6. 7. Biểu đồ biến dạng của mẫu hàn vng góc dày 3.2 mm .................................... 83
Hình 6. 8. Biểu đồ biến dạng của mẫu hàn vng góc dày 4 mm ....................................... 84
Hình 6. 9. Biểu đồ biến dạng của mẫu hàn vng góc dày 5.2 mm .................................... 84
Hình 6. 10. Biểu đồ tổng hợp kết quả biến dạng hàn vng góc của thí nghiệm với 4 loại
chiều dày .............................................................................................................................. 85
Hình 6. 11. Biểu đồ biến dạng của mẫu hàn chữ T dày 2.5 mm ......................................... 87
Hình 6. 12. Biểu đồ biến dạng của mẫu hàn chữ T dày 3.2 mm ......................................... 87
Hình 6. 13. Biểu đồ biến dạng của mẫu hàn chữ T dày 4 mm ............................................ 88
Hình 6. 14. Biểu đồ biến dạng của mẫu hàn chữ T dày 5.2 mm ......................................... 88
Hình 6. 15. Biểu đồ tổng hợp kết quả biến dạng hàn chữ T của thí nghiệm với 4 loại chiều
dày........................................................................................................................................ 89
Hình 6. 16. So sánh kết quả biến dạng giữa mô phỏng và thực nghiệm khi thay đổi vị trí
kẹp với liên kết hàn đâu mí .................................................................................................. 90
Hình 6. 17. So sánh kết quả biến dạng giữa mô phỏng và thực nghiệm khi thay đổi vị trí
kẹp với liên kết hàn góc 90° ................................................................................................ 91
Hình 6. 18. So sánh kết quả biến dạng giữa mơ phỏng và thực nghiệm khi thay đổi vị trí
kẹp với liên kết hàn góc 60° ................................................................................................ 91
vi

Luan van

Hình 6. 19. Mơ hình hình học của bài tốn. ........................................................................ 92
Hình 6. 20. Máy hàn MIG bán tự động ............................................................................... 93
Hình 6. 21. Kết quả phân bố nhiệt độ đường hàn 1-2-3-4 ................................................... 93
Hình 6. 22. Kết quả mơ phỏng biến dạng của đường hàn 1-2-3-4 ..................................... 94
Hình 6. 23. Biểu đồ mô phỏng biến dạng của đường hàn 1-2-3-4 ...................................... 94
Hình 6. 24. Kết quả mơ phỏng ứng suất của đường hàn 1-2-3-4 ........................................ 94
Hình 6. 25. Kết quả phân bố nhiệt độ đường hàn 1-3-2-4 ................................................... 94
Hình 6. 26. Kết quả mô phỏng biến dạng của đường hàn 1-3-2-4 ...................................... 95
Hình 6. 27. Biểu đồ mơ phỏng biến dạng của đường hàn 1-3-2-4 ..................................... 95
Hình 6. 28. Kết quả mô phỏng ứng suất của đường hàn 1-3-2-4 ....................................... 95
Hình 6. 29. Kết quả phân bố nhiệt độ đường hàn 1-2 rồi hàn đường 3-4............................ 96
Hình 6. 30. Kết quả mô phỏng biến dạng của đường hàn 1-2 rồi hàn đường 3-4 ............... 96
Hình 6. 31. Biểu đồ mô phỏng biến dạng của đường hàn 1-2 rồi hàn đường 3-4 ............... 96
Hình 6. 32. Kết quả mơ phỏng ứng suất của đường hàn 1-2 rồi hàn đường 3-4 ................. 97
Hình 6. 33. Kết quả phân bố nhiệt độ đường hàn 1- 4 rồi hàn đường 2-3.......................... 97
Hình 6. 34. Kết quả mô phỏng biến dạng của đường hàn 1- 4 rồi hàn đường 2-3 ............. 97
Hình 6. 35. Biểu đồ mô phỏng biến dạng của đường hàn 1- 4 rồi hàn đường 2-3 .............. 98
Hình 6. 36. Kết quả mô phỏng ứng suất của đường hàn 1- 4 rồi hàn đường 2-3 ................ 98
Hình 6. 37. Kết quả phân bố nhiệt độ đường hàn 1-3 rồi hàn đường 2-4............................ 98
Hình 6. 38. Kết quả mơ phỏng biến dạng của đường hàn 1-3 rồi hàn đường 2-4 ............... 99
Hình 6. 39. Biểu đồ mô phỏng biến dạng của đường hàn 1-3 rồi hàn đường 2-4. .............. 99
Hình 6. 40. Kết quả mô phỏng ứng suất của đường hàn 1-3 rồi hàn đường 2-4 ................. 99
Hình 6. 41. Kết quả phân bố nhiệt độ đường hàn 1-2-3 rồi tiếp đến hàn đường 4 cịn lại
........................................................................................................................................... 100
Hình 6. 42. Kết quả mô phỏng biến dạng của đường hàn 1-2-3 rồi tiếp đến hàn đường 4
cịn lại ................................................................................................................................. 100
Hình 6. 43. Biểu đồ mô phỏng biến dạng của đường hàn 1-2-3 rồi tiếp đến hàn đường 4
cịn lại ................................................................................................................................. 100
Hình 6. 44. Kết quả mô phỏng ứng suất của đường hàn1-2-3 rồi tiếp đến hàn đường 4 cịn
lại ....................................................................................................................................... 101

Hình 6. 45. Kết quả phân bố nhiệt độ hàn đường 1 rồi hàn đường 2 3 4 cịn lại .............. 101
Hình 6. 46. Kết quả mô phỏng biến dạng của hàn đường 1 rồi hàn đường 2 3 4 còn lại .. 101
Hình 6. 47. Biểu đồ mơ phỏng biến dạng của hàn đường 1 rồi hàn đường 2 3 4 còn lại .. 102
Hình 6. 48. Kết quả mơ phỏng ứng suất của hàn đường 1 rồi hàn đường 2 3 4 cịn lại .... 102
Hình 6. 49. Kết quả phân bố nhiệt độ hàn 1 lần 4 đường .................................................. 102
Hình 6. 50. Kết quả mô phỏng biến dạng của hàn 1 lần 4 đường .................................... 103
Hình 6. 51. Biểu đồ mô phỏng biến dạng của hàn 1 lần 4 đường. .................................... 103
Hình 6. 52. Kết quả mơ phỏng ứng suất của hàn 1 lần 4 đường ....................................... 103
Hình 6. 53. Q trình gá và hàn đính ................................................................................ 105
Hình 6. 54. Quá trình gá trên thiết bị hàn .......................................................................... 105
Hình 6. 55. Quá trình trên thiết bị hàn bán tự động. ......................................................... 106
Hình 6. 56. Quá trình hàn máy 1 ....................................................................................... 106
vii

Luan van


Hình 6. 57. Quá trình đường hàn máy 1, máy 4 ................................................................ 106
Hình 6. 58. Quá trình hàn máy 1, máy 2, máy 3, máy 4. ................................................... 107
Hình 6. 59. Sản phẩm của quá trình hàn 2 máy & máy cùng lúc ...................................... 107
Hình 6. 60. Vị trí đường biến dạng 3 mẫu hàn cùng lúc 4 đường ..................................... 107
Hình 6. 61. Biểu đồ so sánh kết quả đường biến dạng 3 của mô phỏng và thực tế mẫu hàn
cùng lúc 4 đường ............................................................................................................... 108
Hình 6. 62. Vị trí đường biến dạng .................................................................................... 108
Hình 6. 63. Biểu đồ so sánh kết quả đường biến dạng 1 của mô phỏng và thực tế mẫu hàn
lần lượt 1 đường ................................................................................................................. 108
Hình 6. 64. Vị trí đường biến dạng 3 mẫu hàn lần lượt 2 đường ...................................... 109
Hình 6. 65. Biểu đồ so sánh kết quả đường biến dạng 3 của mô phỏng và thực tế mẫu hàn
lần lượt 2 đường hàn .......................................................................................................... 109

viii

Luan van


DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 1. 1. Cơ tính của thép các bon thấp thay đổi ở nhiệt độ khác nhau.......................... 18
Bảng 4. 1. Kết quả mô phỏng nhiệt độ, biến dạng và ứng suất ........................................... 54
Bảng 4. 2. Kết quả mô phỏng nhiệt độ, biến dạng và ứng suất của liên kết ống vng góc
............................................................................................................................................. 55
Bảng 4. 3. Kết quả mô phỏng nhiệt độ, biến dạng và ứng suất của liên kết ống chữ T ...... 57
Bảng 4. 4. Kết quả mơ phỏng ảnh hưởng của vị trí kẹp chặt đến biến dạng kết cấu hàn.... 59
Bảng 4. 5. Bảng số liệu về biến dạng theo vị trí kẹp (trường hợp hàn giáp mối) ............... 60
Bảng 4. 6. Kết quả mơ phỏng ảnh hưởng của vị trí kẹp chặt đến biến dạng kết cấu hàn góc
90° ........................................................................................................................................ 62
Bảng 4. 7. Bảng số liệu về biến dạng theo vị trí kẹp ........................................................... 63
Bảng 4. 8. Kết quả mô phỏng ảnh hưởng của vị trí kẹp chặt đến biến dạng kết cấu hàn góc
60° ........................................................................................................................................ 65
Bảng 4. 9. Bảng số liệu về biến dạng theo vị trí kẹp của liên kết hàn góc 60° ................... 66
Bảng 6. 1. Bảng thống kê số liệu mô phỏng ..................................................................... 104

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT
GMAW:
TCVN:

Gas Metal Arc Welding
Tiêu chuẩn Việt Nam

ix

Luan van


TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

Tp. HCM, ngày ….

tháng … năm 2018

THƠNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU
1.
Thơng tin chung:
- Tên đề tài:
NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA PHƯƠNG ÁN ĐỊNH VỊ ĐẾN BIẾN
DẠNG KẾT CẤU HÀN HỒ QUANG.
- Mã số: B2016.SPK.04
- Chủ nhiệm: Phạm Sơn Minh
- Cơ quan chủ trì: Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh
- Thời gian thực hiện: 24 tháng
2.
Mục tiêu:
Trên cơ sở phân tích các kết quả của các đề tài nghiên cứu đã nêu, vấn đề mô phỏng
biến dạng hàn đang được quan tâm và có tầm ảnh hưởng lớn. Vì vậy, thơng qua phương
pháp mô phỏng và thực nghiệm kiểm chứng, đề tài sẽ được thực hiện với mục tiêu: Dự
đoán biến dạng của kết cấu hàn với các phương án định vị khác nhau.
3.

Tính mới và sáng tạo:
Thơng qua q trình thực hiện đề tài, phương pháp mô phỏng được ứng dụng cho các
quá trình hàn các kết cấu khác nhau. Ngồi ra, nhằm nâng cao độ chính xác trong q trình
thực nghiệm, thiết bị hàn ống đã được thiết kế và chế tạo. Thiết bị này đã được ứng dụng
hàn các mẫu thử cho đề tài này.
4.
Kết quả nghiên cứu:
Sau quá trình nghiên cứu, các kết quả sau đã đạt được:
- Chiều dày của ống đóng vai trị quan trọng trong việc tăng hoặc giảm biến dạng.
- Phương án định vị khác nhau cũng đã được nghiên cứu. Với vị trí kẹp chặt cách xa
vùng hàn, biến dạng sẽ có khuynh hướng tăng
- Quá trình hàn hộp chữ nhật cho thấy phương án hàn 4 đường hàn cùng lúc sẽ giảm
biến dạng tốt nhất

x

Luan van


5.
TT
1

Sản phẩm:
Sản phẩm đăng ký

Sản phẩm đạt được

Bài báo
01 bài báo đăng trên tạp chí trong nước, 4 bài báo

- 02 bài báo đăng tạp chí đăng trên tạp chí nước ngồi:
trong nước
- 02 bài báo đăng tạp chí
nước ngồi

1. Phạm Sơn Minh, Nguyễn Viết Đông, Thiết
kế, chế tạo thiết bị hàn ống bán tự động, Tạp chí
Cơ khí Việt Nam, Số 4, 2018.
2. Huynh Nguyen Hoang, Pham Son Minh,
Plate Deformation in the Welding Process of
Three Plates, International Journal of
Mechanical Engineering, Vol. 2 Issue 11, 2015,
pp. 6 – 12.
3. Pham Son Minh, Tran Thanh Phong,
Welding Deformation of a Rectangular Box
during Gas Metal Arc Welding, IOSR Journal
of Mechanical and Civil Engineering (IOSRJMCE), Vol. 14 Issue 6 Ver. I (Nov. - Dec.
2017), pp. 85-91.
4. Pham Son Minh, Ho Ngoc Son,
Deformation of T-Connected Pipes Due to
Welding Process, International Journal of
Engineering Science Invention, Vol. 6 Issue 11,
November 2017, pp. 17-23.
5. Pham Son Minh, Ho Ngoc Son, Pipe
Deformation Due to Welding, nternational
Journal
of
Science
and
Engineering

Investigations, Vol. 6 Issue 70, November
2017, pp. 147 – 152.

2

Đào tạo Cao học: 01 01 Học viên cao học đã bảo vệ thành công luận
HVCH
văn:
- Trần Thanh Phong – Ngành Kỹ thuật cơ khí
(Minh chứng như Phụ Lục 2)

3

Thiết bị máy móc:
(*) Thiết bị thí nghiệm biến dạng hàn hồ quang
Mơ hình thí nghiệm biến cho sản phẩm dạng ống (Phụ Lục 3B) đã được
dạng hàn hồ quang cho thiết kế, chế tạo và ứng dụng trong quá trình hàn
sản phẩm dạng ống
các mẫu thực nghiệm với các yêu cầu như sau:
xi

Luan van


- Đường kính ống: Thỏa mãn các liên kết có đường
kính ngồi của ống từ 21.3 mm đến 141.1 mm
- Loại liên kết: có thể kiểm tra 3 loại liên kết: hàn
đâu mí, hàn góc vng và hàn chữ “T”
- Chiều dài mẫu thử: mỗi vật hàn có chiều dài dao
động từ 50 mm đến 350 mm

(*) Ngồi ra, nhóm đã hợp tác với công ty thiết kế
và chế tạo hệ thống hàn bán tự động cho chi tiết
dạng hộp (Phụ lục 3C)
4

Qui trình cơng nghệ dự Qui trình mơ phỏng nhằm dự đoán biến dạng của
đoán biến dạng hàn sản liên kết hàn cũng đã được nghiên cứu và trình bày
phẩm dạng ống
ở chương 4, sau đó, qui trình này đã được ứng
dụng cho các loại liên kết hàn:
- Liên kết hàn ống đâu mí
- Liên kết hàn ống góc vng
- Liên kết hàn ống chữ “T” (90° và 60°)
- Liên kết hàn hộp chữ nhật

5

Báo cáo phân tích:

01 bộ thuyết minh đề tài

Chủ nhiệm đề tài
(ký, họ và tên)

Phạm Sơn Minh

xii

Luan van

INFORMATION ON RESEARCH RESULTS
1. General information:
Project title:
Effect of clamping methods on the deformation of welding structure.
Code number: B2016.SPK.04
Coordinator: Pham Son Minh
Implementing institution: HCMC University of Technology and Education
Duration: 24 months
2. Objective(s):
Predict the deformation of welding structure under different clamping methods by
simulation
3. Creativeness and innovativeness:
In this research, the CAE tool was applied for predicting the welding deformation. In
addition, for improving the accuracy of welding samples, a welding machine was designed
and manufactured.
4. Research results:
After finished this project, these results were reached:
- The pipe thickness has a strong influence on the part deformation when the welding
process was applied.
- The distance between the clamping area and the welding pool is very importance.
With the larger distance the deformation will increase.
- For the process of rectangular box, the 4 electrodes welding case shows out the
smaller deformation than the other cases.
5. Products:
No.
1

REQUIREMENT

ACHIEVED

Paper
- 02 international papers
- 02 domestic papers

01 domestic paper, 4 international papers:
1. Phạm Sơn Minh, Nguyễn Viết Đông, Thiết
kế, chế tạo thiết bị hàn ống bán tự động, Tạp chí
Cơ khí Việt Nam, Số 4, 2018.
2. Huynh Nguyen Hoang, Pham Son Minh,
Plate Deformation in the Welding Process of
Three Plates, International Journal of
Mechanical Engineering, Vol. 2 Issue 11, 2015,
pp. 6 – 12.
xiii

Luan van


3. Pham Son Minh, Tran Thanh Phong,
Welding Deformation of a Rectangular Box
during Gas Metal Arc Welding, IOSR Journal
of Mechanical and Civil Engineering (IOSRJMCE), Vol. 14 Issue 6 Ver. I (Nov. - Dec.
2017), pp. 85-91.
4. Pham Son

Minh,

Ho

Ngoc

Son,

Deformation of T-Connected Pipes Due to
Welding Process, International Journal of
Engineering Science Invention, Vol. 6 Issue 11,
November 2017, pp. 17-23.
5. Pham Son Minh, Ho Ngoc Son, Pipe
Deformation Due to Welding, nternational
Journal
of
Science
and
Engineering
Investigations, Vol. 6 Issue 70, November
2017, pp. 147 – 152.
2

Education:
thesis

01

Master 01 master Thesis of:
- Trần Thanh Phong – Mechanical Engineering
(Master program)

3

01 Pipe welding machine 01 Pipe welding machine

4

CAE
procedure
for CAE procedure for predicting the welding
predicting the welding deformation was mentioned in Chapter 4 and
deformation
applied in Chapter 4 and 6

5

Final report

01 final report

xiv

Luan van


I. THÔNG TIN CHUNG VỀ ĐỀ TÀI
1. Tên đề tài
NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA PHƯƠNG ÁN ĐỊNH VỊ ĐẾN BIẾN
DẠNG KẾT CẤU HÀN HỒ QUANG
2. Thời gian thực hiện:
24 tháng
(Từ tháng 01 /2016 đến tháng 12/2017)

3. Chủ nhiệm đề tài
Họ và tên: PHẠM SƠN MINH
Năm sinh: 22-11-1982
Học hàm:

Nam/Nữ: Nam.
Học vị: Tiến sĩ

Chức danh khoa học: ................................... Chức vụ: Trưởng ngành CTM.
Điện thoại: Đơn vị: .................... Nhà riêng: ............. Mobile: 0938.226.313
Fax: .....................................E-mail:
Tên đơn vị đang công tác: ĐH Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM
Địa chỉ đơn vị: 01 Võ Văn Ngân, Q. Thủ Đức, TP. HCM
Địa chỉ nhà riêng: 19/1 đường 147 tổ 5 KP3 , P. Phước Long B, Q9, TP. HCM
4. Đơn vị chủ trì thực hiện đề tài
Tên đơn vị chủ trì đề tài : Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP. Hồ Chí Minh
Họ và tên thủ trưởng đơn vị : PGS. TS. Đỗ Văn Dũng
Điện thoại: 08. 3896 8641
Fax: 08. 3896 4922
E-mail :
Website : www.hcmute.edu.vn
Địa chỉ: Số 01, Võ Văn Ngân, Quận Thủ Đức, Thành phố Hồ Chí Minh
Số tài khoản: 3713.0.1055501.00000
Tại Kho bạc Kho bạc nhà nước Thủ Đức, Thành phố Hồ Chí Minh.
Mã quan hệ ngân sách: 1055501; Mã số thuế: 0302721706
Tên cơ quan quản lý đề tài: BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
5. Tính cấp thiết của đề tài:
Hàn hồ quang điện trong mơi trường có khí bảo vệ (GMAW: Gas Metal Arc
Welding) là công nghệ hàn được sử dung rất rộng rãi hiện nay. Trong nền công nghiệp
hiện đại, hàn hồ quang bằng điện trong mơi trường có khí bảo vệ chiếm một vị trí rất quan

trọng với khả năng tạo các liên kết giữa các loại thép kết cấu thông thường, các loại thép
hợp kim cao, kim loại màu và hợp kim của chúng. Ngoài ra phương pháp hàn này không
1

Luan van


những có thể thao tác bằng tay mà cịn có thể tự động hóa, tạo mối hàn có chất lượng cao
đối với hầu hết các kim loại và hợp kim.
Trong những năm gần đây, kỹ thuật Hàn đã có những bước phát triển mạnh mẽ, đáp
ứng được các yêu cầu ngày cao về công nghệ và vật liệu. Nhiều phương pháp Hàn mới đã
xuất hiện, các công nghệ mới đã được áp dụng rộng rãi trong kỹ thuật Hàn. Hiện nay, có
khoảng 130 phương pháp hàn khác nhau được sử dụng rộng rãi. Với các phương pháp hàn
khác nhau, các bộ tiêu chuẩn hàn đã được nghiên cứu và đề xuất. Thơng dụng nhất hiện
nay có thể kể đến các tiêu chuẩn như: ASME, AWS, API, ISO, DIN,… Nhìn chung, các
tiêu chuẩn này chỉ tập trung vào qui trình hàn, cũng như các yêu cầu đối với liên kết hàn
nhằm đảm bảo khả năng chịu lực của liên kết hàn. Tuy nhiên, trong q trình ứng dụng của
cơng nghệ hàn hồ quang với các ngành công nghiệp khác nhau, hiện tượng cong vênh xuất
hiện và có ảnh hưởng xấu đến kết cấu hàn, ngoài ra, hiện tượng ứng suất nhiệt cũng có tác
động tiêu cực đến vị trí hàn và khả năng chịu lực của các loại liên kết hàn khác nhau.
Với vấn đề biến dạng nhiệt trong quá trình hàn, các hệ thống tiêu chuẩn về qui trình
hàn hầu như không đề cập đến do đặc điểm của biến dạng nhiệt phụ thuộc rất lớn vào hình
dáng của kết cấu. Ngồi ra, trong cơng nghệ chế tạo, lắp ráp ô tô, các kết cấu dạng ống
được ứng dụng khá nhiều. Tuy nhiên đến nay, qui trình hàn các kết cấu này chủ yếu được
thực hiện dựa trên kinh nghiệm của người sản xuất. Bên cạnh đó, việc thiết kế các đồ gá
hàn vẫn đang là một trong những thách thức lớn hiện nay. Vì vậy, nhằm khắc phục hiện
tượng biến dạng trong quá trình hàn, cũng như nâng cao chất lượng sản phẩm hàn, các
nghiên cứu về biến dạng vật hàn cần được tiến hành nhằm tìm ra các phương án, cũng như
các qui luật của biến dạng sản phẩm trong quá trình hàn hồ quang.
6. Mục tiêu đề tài

Trên cơ sở phân tích các kết quả của các đề tài nghiên cứu đã nêu, vấn đề mô phỏng
biến dạng hàn đang được quan tâm và có tầm ảnh hưởng lớn. Vì vậy, thơng qua phương
pháp mơ phỏng và thực nghiệm kiểm chứng, đề tài sẽ được thực hiện với mục tiêu: Dự
đoán biến dạng của kết cấu hàn với các phương án định vị khác nhau.
7. Đối tượng, phạm vi nghiên cứu
7.1. Đối tượng nghiên cứu
Đề tài “Nghiên cứu ảnh hưởng của phương án định vị đến biến dạng kết cấu hàn hồ
quang” sẽ tập trung nghiên cứu mơ hình biến dạng của sản phẩm hàn dạng ống trong và
sau quá trình hàn với các phương án định vị khác nhau.
7.2. Phạm vi nghiên cứu
Trong quá trình nghiên cứu, đề tài sẽ tập trung:
- Nghiên cứu biến dạng của vật hàn với liên kết hàn đâu mí và hàn góc
- Chiều dày vật hàn: <= 5 mm
- Số lượng lớp hàn: 01 lớp
2

Luan van


- Chiều dài đường hàn: <= 200 mm
8. Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu
8.1. Cách tiếp cận
Đề tài tiếp cận các vấn đề nghiên cứu từ các góc độ như sau:
- Từ thực tiễn sản xuất:
Với yêu cầu nâng cao độ chính xác của các sản phẩm hàn, đặc biệt với các qui
trình sản xuất hàng loạt lớn, do đó, nhu cầu dự đốn trước các biến dạng cần được
thực hiện trong quá trình thiết kế qui trình hàn, cũng như các phương án gá đặt.
- Từ những định hướng, mục tiêu chiến lược của ngành công nghiệp Việt Nam:
Với u cầu cơng nghiệp hóa và hiện đại hóa đất nước, các qui trình sản xuất tự
động và hành hoạt lớn cần được đầu tư nghiên cứu. Trong đó, cơng nghệ hàn đóng

vai trị quan trọng trong ngành cơ khí nói chung và ngành chế tạo máy nói riêng.
Vì vậy, nhằm hiện đại hóa các dây chuyền sản xuất, bước công nghệ hàn cần được
nghiên cứu và thay đổi theo hướng tự động hóa. Từ yêu cầu này, việc thiết kế và
kiểm tra các phương án gá đặt, định vị cho sản phầm hàn cần được đầu tư nghiên
cứu.
- Từ các tiêu chuẩn hàn hiện có:
Hiện nay, các tiêu chuẩn trong lĩnh vực hàn chủ yếu tập trung vào các thông số và
vật liệu hàn. Các tiêu chuẩn này chủ yếu tập trung vào độ bền của liên kết hàn.
Trong khi đó, trong các ngành cơng nghiệp như ô tô, hàng hải, … hình dạng sản
phẩm, cũng như kết cấu hàn ln thay đổi, đo đó, vấn đề biến dạng của vật hàn
thường chỉ được xử lý dựa vào kinh nghiệm người thiết kế qui trình hàn. Từ đây,
yêu cầu dự đoán trước biến dạng của vật hàn, cũng như thiết kế các phương án gá
đặt hợp lý đang là một trong những thách thức lớn.
Với những vấn đề nêu trên, nhằm góp phần giải quyết vấn đề biến dạng nhiệt của sản
phẩm hàn, đề tài sẽ sử dụng phương pháp định lượng trong q trình tính tốn, phân tích
mơ phỏng q trình truyền nhiệt và biến dạng, kết hợp với thực nghiệm nhằm kiểm chứng
sự thay đổi các phương án định vị đến hình dáng hình học của liên kết hàn sau khi quá
trình hàn kết thúc.
8.2. Phương pháp nghiên cứu
a. Phương pháp thu thập và tổng hợp tài liệu:
Để thực hiện mục tiêu đã nêu, đề tài sẽ thu thập, phân tích và biên dịch tài liệu liên
quan tới kỹ thuật hàn, truyền nhiệt và biến dạng nhiệt cho qui trình hàn đâu mí và hàn góc:
đảm bảo tính đa dạng, đa chiều và tận dụng được các kết quả của các nghiên cứu mới nhất,
phù hợp với nội dung nghiên cứu của đề tài
b. Phương pháp phân tích thực nghiệm:
3

Luan van

- Dựa trên các kết quả thành công và thất bại trong thực nghiệm, làm rõ ảnh hưởng
của các thông số hàn đến quá trình biến dạng nhiệt của sản phẩm hàn.
- Áp dụng quy trình thí nghiệm trên các giá trị của thông số hàn khác nhau nhằm
quan sát rõ hơn ảnh hưởng giữa các thông số đến biến dạng của sản phẩm hàn.
c. Phương pháp phân tích so sánh:
Dựa trên các kết quả thực nghiệm, các kết quả về biến dạng và phân bố ứng suất dư
của vật hàn sẽ được tổng hợp và phân tích. Từ đó làm sáng tỏ các bước mơ phỏng cho qui
trình hàn đâu mí và hàn góc
9. Tóm tắt Các nội dung theo đăng ký ban đầu của đề tài:
9.1. Các nội dung đăng ký ban đầu theo Thuyết minh và hợp đồng
STT
1

Các nội dung, công việc

Thời gian thực

thực hiện

hiện

Thu thập và phân tích tài liệu về: qui trình hàn hồ quang, các
tiêu chuẩn thơng dụng trong q trình hàn ống, đặc tính thép
và que hàn dùng trong q trình hàn ống

1-2016
2-2016

2

Khảo sát các nghiên cứu và giải pháp về nâng cao chất lượng
liên kết hàn

2-2016
 3-2016

3

Thiết kế mơ hình nghiên cứu quá trình biến dạng của kết cấu
trong quá trình hàn ống

3-2016
 4-2016

4

Mơ phỏng q trình hàn hồ quang với kết cấu dạng ống.

4-2016
 8-2016

5

Chế tạo và thực nghiệm mơ hình nghiên cứu q trình hàn
các kết cấu dạng ống

8-2016
 1-2017

6

Mơ phỏng và thí nghiệm hàn các kết cấu dạng ống với các
thứ tự hàn, phương án kẹp chặt và định vị khác nhau

1-2017
 7-2017

7

Phân tích, so sánh kết quả mơ phỏng và thí nghiệm, đưa ra
phương pháp dự đốn biến dạng hàn với công cụ mô phỏng
CAE

10-2017
10-2017

8

Thống kê, tổng hợp các số liệu

10-2017
 11-2017

9

Thực hiện báo cáo

11-2017
 12-2017

4

Luan van


9.2. Sản phẩm đề tài
Sau quá trình nghiên cứu, đề tài đã đạt được các sản phẩm như sau:
TT
1

Sản phẩm đăng ký

Sản phẩm đạt được
01 bài báo đăng trên tạp chí trong nước, 4 bài

Bài báo

- 02 bài báo đăng tạp chí báo đăng trên tạp chí nước ngồi:
trong nước
1. . Phạm Sơn Minh, Nguyễn Viết Đông, Thiết kế,
- 02 bài báo đăng tạp chí
chế tạo thiết bị hàn ống bán tự động, Tạp chí
nước ngồi
Cơ khí Việt Nam, Số 4, 2018.
2. . Huynh Nguyen Hoang, Pham Son Minh, Plate
Deformation in the Welding Process of Three
Plates, International Journal of Mechanical
Engineering, Vol. 2 Issue 11, 2015, pp. 6 – 12.
3. . Pham Son Minh, Tran Thanh Phong, Welding
Deformation of a Rectangular Box during Gas

Metal Arc Welding, IOSR Journal of
Mechanical and Civil Engineering (IOSRJMCE), Vol. 14 Issue 6 Ver. I (Nov. - Dec.
2017), pp. 85-91.
4. . Pham Son Minh, Ho Ngoc Son, Deformation
of T-Connected Pipes Due to Welding Process,
International Journal of Engineering Science
Invention, Vol. 6 Issue 11, November 2017,
pp. 17-23.
5. . Pham Son Minh, Ho Ngoc Son, Pipe
Deformation Due to Welding, nternational
Journal of Science and Engineering
Investigations, Vol. 6 Issue 70, November
2017, pp. 147 – 152.
2

Đào tạo Cao học: 01
HVCH

01 Học viên cao học đã bảo vệ thành công
luận văn:
- Trần Thanh Phong – Ngành Kỹ thuật cơ khí
(Minh chứng như Phụ Lục 2)

3

Thiết bị máy móc:
(*) Thiết bị thí nghiệm biến dạng hàn hồ
Mơ hình thí nghiệm biến quang cho sản phẩm dạng ống (Phụ Lục 3B) đã
dạng hàn hồ quang cho
sản phẩm dạng ống

được thiết kế, chế tạo và ứng dụng trong quá trình
hàn các mẫu thực nghiệm với các yêu cầu như sau:
5

Luan van


- Đường kính ống: Thỏa mãn các liên kết có
đường kính ngồi của ống từ 21.3 mm đến 141.1
mm
- Loại liên kết: có thể kiểm tra 3 loại liên kết:
hàn đâu mí, hàn góc vng và hàn chữ “T”
- Chiều dài mẫu thử: mỗi vật hàn có chiều dài
dao động từ 50 mm đến 350 mm
(*) Ngồi ra, nhóm đã hợp tác với công ty
thiết kế và chế tạo hệ thống hàn bán tự động cho
chi tiết dạng hộp (Phụ lục 3C)
4

Qui trình cơng nghệ dự
đốn biến dạng hàn sản

Qui trình mơ phỏng nhằm dự đốn biến dạng
của liên kết hàn cũng đã được nghiên cứu và trình

phẩm dạng ống

bày ở chương 4, sau đó, qui trình này đã được ứng
dụng cho các loại liên kết hàn:

- Liên kết hàn ống đâu mí
- Liên kết hàn ống góc vng
- Liên kết hàn ống chữ “T” (90° và 60°)
- Liên kết hàn hộp chữ nhật

5

Báo cáo phân tích:

01 bộ thuyết minh đề tài

6

Luan van


II. NỘI DUNG VÀ KẾT QUẢ THỰC HIỆN ĐỀ TÀI
Hiện nay, hàn hồ quang trong khí bảo vệ (Gas Metal Arc Welding - GMAW) là một
trong những phương pháp hàn phổ biến nhất, đặc biệt trong lĩnh vực chế tạo và xây lắp
máy. Trong phương pháp GMAW, nhiệt năng được tạo bởi hồ quang xuất hiện giữa điện
cực và phôi hàn. Liên kết hàn được tạo bởi q trình nóng chảy, đơng đặc của kim loại
phơi hàn tại vị trí hàn và kim loại thêm vào từ q trình nóng chảy của điện cực hàn. Nhằm
giảm hiện tượng oxy hóa kim loại hàn khi vùng hàn ở nhiệt độ cao, trong q trình hàn,
khí bảo vệ được phun vào khu vực hàn [1-6].
Với vấn đề biến dạng nhiệt trong quá trình hàn, các hệ thống tiêu chuẩn về qui trình
hàn hầu như không đề cập đến do đặc điểm của biến dạng nhiệt phụ thuộc rất lớn vào hình
dáng của kết cấu. Ngồi ra, trong cơng nghệ chế tạo, lắp ráp ô tô, các kết cấu dạng ống
được ứng dụng khá nhiều. Tuy nhiên đến nay, qui trình hàn các kết cấu này chủ yếu được
thực hiện dựa trên kinh nghiệm của người sản xuất. Bên cạnh đó, việc thiết kế các đồ gá
hàn vẫn đang là một trong những thách thức lớn hiện nay. Vì vậy, nhằm khắc phục hiện

tượng biến dạng trong quá trình hàn, cũng như nâng cao chất lượng sản phẩm hàn, các
nghiên cứu về biến dạng vật hàn cần được tiến hành nhằm tìm ra các phương án, cũng như
các qui luật của biến dạng sản phẩm trong quá trình hàn hồ quang.

7

Luan van


Chương 1: TỔNG QUAN CÔNG NGHỆ HÀN VÀ BIẾN DẠNG HÀN
1.1. Thông tin chung của Chương 1
1.1.1. Mục tiêu:
Xác định các thông số hàn và các điều kiện biên của quá trình hàn cho các liên kết sẽ
thực hiện trong quá trình nghiên cứu biến dạng nhiệt của sản phẩm hàn
1.1.2. Kế hoạch thực hiện:
- Thời gian thực hiện: 1 tháng kể từ ngày bắt đầu thực hiện đề tài
- Giới hạn: Chỉ tập trung vào các liên kết hàn:
(*) Liên kết hàn đâu mí và hàn góc
(*) Chiều dày vật hàn: < 5 mm
(*) Số lượng lớp hàn: 01 lớp
(*) Chiều dài đường hàn: < 200 mm
1.1.3. Phương pháp thực hiện:
Tham khảo tài liệu tại các kho dữ liệu về tiêu chuẩn hàn như: TCVN, ASME, AWS,
API, ISO,... và các kho dữ liệu như:
- Elsevier: www.sciencedirect.com
- Wiley: www.wiley.com
- Springer: www.springer.com
1.1.4. Phân tích và diễn giải số liệu thu được:
Các dữ liệu về thông số hàn và các điều kiện biên của q trình hàn sẽ phục vụ cho
thí nghiệm và mơ phỏng như sau:

- Thí nghiệm: Trong q trình hàn các sản phẩm thực, các thông số hàn theo tiêu
chuẩn sẽ được sử dụng. Do đó, trong nghiên cứu này, các bộ tiêu chuẩn này cũng sẽ được
sử dụng cho q trình thí nghiệm.
- Tính tốn, mơ phỏng biến dạng nhiệt của sản phẩm hàn: Thơng qua q trình tham
khảo các nghiên cứu trước đây về biến dạng nhiệt của sản phẩm hàn, điều kiện biên của
q trình mơ phỏng sẽ được thiết lập với hai chỉ tiêu:
(*) Bám sát điều kiệm thí nghiệm
(*) Thích hợp với khả năng tính tốn của máy tính
1.2. Kết quả nghiên cứu
Hiện nay, các liên kết không tháo được của kim loại dạng ống được thực hiện chủ
yếu bằng phương pháp hàn. Trong đó, với các ống có chiều dày nhỏ hơn 5 mm, phương
pháp hàn 1 lớp thường được sử dụng. Trong lĩnh vực hàn các ống kim loại, bên cạnh các
yêu cầu về độ bền, các yêu cầu về biến dạng của kết cấu hàn ngày càng được tập trung
nghiên cứu. Để giảm bến dạng của kết cấu hàn, ngoài các yêu cầu về vật liệu, qui trình
hàn cũng là một trong các yếu tố quan trọng, có ảnh hưởng lớn đến hình dạng của kết cấu
sau hàn.
8

Luan van