Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ hàn hồ quang áp lực đến năng suất và chất lượng mối hàn trên thép cacbon

vi
MC LC

LÝ LCH KHOA HC i
LI CAM ĐOAN ii
CM T iii
TÓM TT iv
MC LC vi
DANH SÁCH CÁC CH VIT TT x
DANH SÁCH CÁC HÌNH xii
DANH SÁCH CÁC BNG xv
Chng 1: TNG QUAN 1
1.1 Tng quan v phng pháp hƠn h quang áp lc 1
1.2 Tình hình nghiên cu trong vƠ ngoƠi nc 4
1.2.1 Ngoài nc 4
1.2.1.1 Tổng quan về lý thuyt, công ngh, thit b 4
1.2.1.2 Nhng ngành công nghip đư ng dng công ngh ForceArc 7
1.2.1.3 Nhng ng dng liên quan đn công ngh ForceArc 9
1.2.1 Trong nc 10
1.3 Tính cp thit của đ tài 12
1.4 Tính mi của đ tài 13
1.5 ụ nghĩa khoa hc và thc tin của đ tài 13
1.5.1. ụ nghĩa khoa hc 13
1.5.2. ụ nghĩa thực tin 13
1.6 Mc đích vƠ đi tng nghiên cu 13
1.6.1 Mc đích nghiên cu 13
1.6.2 Đi tng nghiên cu 14
1.7 Nhim v và gii hn của đ tài 14
1.7.1 Nhim v ca đề tài 14
1.7.2 Gii hn ca đề tài 14

vii
1.8 Phng pháp nghiên cu và k hoch thc hin 14
1.8.1 Phơng pháp nghiên cu 14
1.8.2 K hoch thực hin 15
1.9 Kt lun 15
Chng 2: C S LÝ THUYT 16
2.1 H quang hƠn thông thng và các tính cht của nó 16
2.1.1 Hồ quang hàn thông thng 16
2.1.2 Điều kin để xuất hin hồ quang hàn 16
2.2 Các yu t nh hng đn s dch chuyn kim loi vào b hàn 17
2.2.1 Các dng dch chuyển 17
2.2.1.1 Dch chuyển dng cầu 18
2.2.1.2 Dch chuyển dng phun 18
2.2.1.3 Dch chuyển dng ngn mch 19
2.2.2 Các yu t nh hng đn sự dch chuyển git kim loi vào bể hàn: 19
2.2.2.1 Trng lng ca git kim loi lng 19
2.2.2.2 Sc căng bề mặt 19
2.2.2.3 Lực từ trng 20
2.2.2.4 Áp lực khí 20
2.3 Bn cht của h quang áp lc 21
2.4 u đim của h quang áp lc so vi h quang phun 25
2.5 Kt lun 25
Chng 3: CÔNG NGH HÀN H QUANG ÁP LC 26
3.1 Chuẩn b 26
3.1.1 Thit b dùng để thực nghim 26
3.1.2 Kiểu liên kt hàn 26
3.1.3 Vt liu hàn 26
3.1.4 Chuẩn b mép vát 27
3.2 Phng pháp hƠn vƠ ch đ hàn 27

3.2.1 Phơng pháp hàn 27

viii
3.2.2 Ch độ hàn 28
3.3 Kt lun 32
Chng 4: KIM TRA CHT LNG MI HÀN 33
4.1 nh hng của khuyt tt đn c tính liên kt hàn 33
4.1.1 nh hng chung 33
4.1.2 nh hng ca nt 33
4.1.3 nh hng ca không ngấu 33
4.1.4 nh hng ca rỗ khí, lẫn x 34
4.1.5 nh hng ca hình dáng mi hàn 34
4.1.6 nh hng ca lch mép 35
4.2 Kim tra không phá hủy (NDT) 35
4.2.1 Kiểm tra bằng chp nh phóng x (RT) 35
4.2.2 Kiểm tra bằng siêu âm (UT) 37
4.2.3 Kiểm tra bằng siêu âm màu ba chiều (PA-UT) 38
4.2.4 Kiểm tra bằng kỹ thut nhiu x siêu âm (TOFD) 39
4.2.5 Lựa chn phơng pháp kiểm tra không phá hy 40
4.3 Kim tra c tính mi hàn 40
4.3.1 Th kéo tĩnh 41
4.3.2 Th un tĩnh 42
4.3.3 Th độ cng 43
4.3.4 Th độ dai va đp 45
4.3.5 Lựa chn phơng pháp kiểm tra cơ tính 46
4.3.5.1 Kích thc mẫu th kéo (Tiêu chuẩn AWS D1.1/D1.1M- 2010) 46
4.3.5.2 Yêu cầu đi vi mẫu th kéo 46
4.3.5.3 Phơng pháp gia công mẫu 47
4.3.5.4 Tin hành th kéo 49
4.4 Kim tra t chc mi hƠn (phơn tích kim tng) 50

4.4.1 Nguyên lý và quy trình 50
4.4.2 Tổ chc vi mô 51

ix
4.5 Kt lun 53
Chng 5: QUY HOCH THC NGHIM 54
5.1 Gii hn các thông s nghiên cu thc nghim 54
5.2 Hàm mc tiêu của h thng 54
5.3 Các thông s đầu vào nh hng đn quá trình nghiên cu 54
5.4 C s gii hn các thông s nghiên cu đầu vào 55
5.5 Các yu t nghiên cu đầu vào 55
5.6 Phát biu bài toán hp đen 55
5.7 Qui hoch thc nghim đn yu t 56
5.7.1 Kt qu nghiên cu nh hng ca góc vát cnh 56
5.7.2 Kt qu nghiên cu nh hng ca cng độ dòng đin hàn 57
5.7.3 Kt qu nghiên cu nh hng ca đin áp hàn 58
5.8 Quy hoch thc nghim yu t toàn phần 60
5.8.1 Mô hình hàm mc tiêu 60
5.8.2 Kiểm tra ý nghĩa ca các h s hồi qui 70
5.8.3. Kiểm tra sự tơng thích ca phơng trình hồi qui 72
5.8.4 Tính h s xác đnh R
2
73
5.9 Ti u hóa nghim của phng trình 74
5.10 Kt lun 77
Chng 6: KT LUN 78
6.1 Kt lun 78
6.2 Hng phát trin của đ tài 79
TÀI LIU THAM KHO 80
PH LC

x
DANH SÁCH CÁC CH VIT TT

Ch vit tt
Nghĩa ting Anh
Nghĩa ting Vit
ASME
American Society of Mechanical
Engineers
Hip hội kỹ s cơ khí Mỹ
ASTM
American Society for Testing
and Materials
Hip hội vt liu và th nghim
Mỹ
AWS
American Welding Society
Hip hội hàn Mỹ
CNC
Computer Numerical Control
Máy điều khiển chơng trình s
DIN
Deutsches Institut fur Normung
= German Institute for
Standardization

Vin tiêu chuẩn hóa Đc
EN
European Nations
Tiêu chuẩn các quc gia châu
Âu
FAW
Force Arc Welding.
Hàn hồ quang áp lực
GMAW
Gas Metal Arc Welding
Hàn hồ quang đin cực nóng
chy trong khí bo v
GTAW
Gas Tungsten Arc Welding
Hàn hồ quang đin cực không
nóng chy trong khí bo v
HAZ
Heat Affected Zone
Vùng nh hng nhit
JIS
Japanese Industrial Standard
Tiêu chuẩn công nghip Nht
MAG
Metal Active Gas
Hàn hồ quang đin cực nóng
chy trong khí hot tính
MIG
Metal Inert Gas
Hàn hồ quang đin cực nóng
chy trong môi trng khí trơ

NDT
Non- Destructive Testing
Kiểm tra không phá hy
PA-UT
Phased Array Ultrasonic Testing
Kiểm tra siêu âm tổ hp pha
RT
Radiographic Tomography
Chp nh phóng x

xi
TIG
Tungsten Inert Gas
Hàn hồ quang đin cực không
nóng chy trong khí trơ
TOFD
Time of Flight Diffraction
Kỹ thut nhiu x siêu âm
TWI
Welding Institute UK
Hc vin hàn Vơng Quc Anh
UT
Ultrasonic Testing
Kiểm tra siêu âm
WEDM
Wire Electrical Discharge
Machining
Máy gia công tia la đin đin
cực dây

xii
DANH SÁCH CÁC HÌNH

HÌNH TRANG
Chng 1:
Hình 1.1: Mi hàn đc hình thành phía trong ng 1
Hình 1.2: Độ sâu nóng chy ca mi hàn khi hàn bằng phơng pháp ForceArc (a)
và phơng pháp thông thng (b) 2
Hình 1.3: So sánh s lp hàn khi hàn bằng phơng pháp ForceArc (a) và phơng
pháp thông thng (b) 2
Hình 1.4: u điểm ca phơng pháp ForceArc (a) so vi phơng pháp thông
thng (b) khi hàn liên kt ch T 3
Hình 1.5: Vùng nh hng nhit khi hàn bằng phơng pháp ForceArc (a) và
phơng pháp thông thng (b) 3
Hình 1.6: Máy hàn Phoenix 500 ca hưng EWM, Đc 6
Hình 1.7: Máy hàn Alpha Q551 ca hưng EWM, Đc 6
Hình 1.8: Máy hàn Taurus T551 ca hưng EWM, Đc 7
Hình 1.9: Tàu đin ca Locomotive Dragon 8
Hình 1.10: Tàu tuần tra ca Sea-East 8
Hình 1.11: ng dng trong ch to bồn bể 9
Chng 2:
Hình 2.1: Sự nóng chy ca đin cực khi hồ quang cháy 16
Hình 2.2: Sự dch chuyển kim loi lng vào bể hàn dng cầu 18
Hình 2.3: Hồ quang SprayArc 21
Hình 2.4: Đng biểu din sự thay đổi dòng đin và đin áp theo thi gian ca hồ
quang phun ngn 22
Hình 2.5: Hình nh tĩnh ca hồ quang ForceArc 23
Hình 2.6: Sự phân chia giai đon ca loi hồ quang ngn 23
Hình 2.7: Đng biểu din sự thay đổi dòng đin và đin áp theo thi gian ca hồ
quang áp lực 24

xiii
Hình 2.8: Sự truyền kim loi vào bể hàn ca hồ quang áp lực 25
Chng 3:
Hình 3.1: Liên kt hàn theo AWS D1.1/D1.1-M:2010 26
Hình 3.2: Các phôi hàn đc vát góc 30
0
, 40
0
và 50
0
27
Hình 3.3: Chn s Job theo vt liu hàn và đng kính dây hàn 28
Hình 3.4: Job179 vi dòng đin và đin áp hàn 28
Hình 3.5: Job180 vi dòng đin và đin áp hàn 29
Hình 3.6: Job181 vi dòng đin và đin áp hàn 29
Hình 3.7: Kích thc mi hàn và tit din ngang kim loi đp 30
Hình 3.8: Phôi hàn vi góc vát 40
0
sau khi hàn lp th nhất 30
Hình 3.9: S lp hàn vi góc vát 30
0
(3 lp, hình a) và góc vát 50
0
(5 lp, hình b) 31
Hình 3.10: Hình dáng mi hàn  mặt trc (a) và mặt sau (b)(ch hàn một phía) 31
Chng 4:
Hình 4.1: Kiểm tra bằng phơng pháp chp nh phóng x (RT) 35
Hình 4.2: Thit b chp nh phóng x ICM X-RAY 36
Hình 4.3:Phơng pháp xung phn hồi (a) và phơng pháp truyền qua (b) 37

Hình 4.4: ng dng PA-UT để kiểm tra vt liu 38
Hình 4.5: Kiểm tra mi hàn bằng PA-UT 39
Hình 4.6: Kiểm tra khuyt tt mi hàn bằng kỹ thut nhiu x siêu âm 39
Hình 4.7: Kiểm tra mi hàn bằng thit b siêu âm Epoch 40
Hình 4.8: Kích thc mẫu th kéo theo tiêu chuẩn AWS D1.1/D1.1M- 2010 41
Hình 4.9: Kích thc mẫu th un theo tiêu chuẩn AWS D1.1/D1.1M- 2010 43
Hình 4.10: Các phơng pháp đo độ cng thông dng 44
Hình 4.11: Các v trí cần th độ cng 45
Hình 4.12: Mẫu chuẩn th độ vai va đp rưnh V (a) và rưnh U (b) 45
Hình 4.13: Kích thc mẫu th kéo 46
Hình 4.14: V trí lấy mẫu th kéo 47
Hình 4.15: Mẫu th sau khi ct ri 47
Hình 4.16: Gia công mẫu th kéo trên máy phay CNC 48

xiv
Hình 4.17: Các mẫu th kéo sau khi đc gia công 48
Hình 4.18: Th kéo trên máy INSTRON 49
Hình 4.19: Các mẫu th sau khi kéo đt 49
Hình 4.20: Hình dáng mặt ct ngang mi hàn sau khi tẩm thực 51
Hình 4.21: Tổ chc vi mô vùng mi hàn 51
Hình 4. 22: Tổ chc vi mô vùng tip giáp (vùng viền chy) 52
Hình 4.23: Tổ chc vi mô vùng nh hng nhit (HAZ) 52
Hình 4.24: Tổ chc vi mô vùng kim loi cơ bn 52
Chng 5:
Hình 5.1: Mô hình hộp đen cho quá trình nghiên cu 56
Hình 5.2: Dng phơng trình khi thay đổi góc vát  57
Hình 5.3: Dng phơng trình khi thay đổi cng độ dòng đin I
h
58
Hình 5.4: Dng phơng trình khi thay đổi đin áp hàn U

h
59

















xv
DANH SÁCH CÁC BNG

BNG TRANG
Chng 3:
Bng 3.1: Thành phần hóa hc ca thép CT3 27
Chng 5:
Bng 5.1: Kt qu thí nghim khi  thay đổi 57
Bng 5.2: Kt qu thí nghim khi I
h
thay đổi 58

Bng 5.3: Kt qu thí nghim khi U
h
thay đổi 59
Bng 5.4: Bng tổng hp giá tr ca các thông s đầu vào 64
Bng 5.5: Bng ma trn quy hoch thí nghim 65
Bng 5.6: Đánh s mẫu th 66
Bng 5.7: Bng ma trn quy hoch thí nghim m rộng 69
Bng 5.8: S liu để tính phơng sai lặp li 71
Bng 5.9: S liu để tính phơng sai tơng thích 73
Bng 5.10: S liu để tính h s xác đnh 74
Bng 5.11: Kt qu thực nghim ti u hóa 76


1

Chng 1
TNG QUAN

1.1 Tng quan v phng pháp hƠn h quang áp lc
Ngày nay, vấn đề năng lng và môi trng đang đc th gii quan tâm và
luôn hng đn sự hoàn thin về mi mặt. Do đó tất c các ngành công nghip cũng
cần nghiên cu đổi mi công ngh nhằm hn ch ti đa năng lng s dng, gim
lng khí thi khi sn xuất. Trong lĩnh vực hàn, các phơng pháp hàn tiên tin nh
hàn hồ quang tự động di lp thuc hay trong môi trng khí bo v, hàn plasma,
hàn bằng tia laser, phần nào đáp ng đc các yêu cầu trên, tuy nhiên các phơng
pháp hàn trên vẫn còn tiêu tn năng lng rất nhiều. Phơng pháp hàn hồ quang áp
lực (ForceArc) đc xem là phơng pháp rất hu hiu và đang đc quan tâm nhất
hin nay.
u điểm ca phơng pháp hàn hồ quang áp lực là:
- Hàn đc tất c các kim loi và hp kim, đặc bit là các kt cấu dng tấm,

dng ng dầy. Đi vi các kt cấu này ch cần hàn một phía, phía còn li mi hàn tự
hình thành mà các phơng pháp hàn khác cha hàn đc.

Hình 1.1: Mối hàn đợc hình thành phía trong ống [10]
- Chất lng mi hàn cao, không nt kt tinh, gii hn bền cao hơn so vi
hàn hồ quang thông thng.

2
- Thay th cho công ngh hin nay khi hàn lp lót ca mi hàn có vát cnh
phi thực hin bằng phơng pháp hàn hồ quang đin cực không nóng chy trong
môi trng khí trơ (Hàn TIG).
- Do nh hng ca áp lực hồ quang nên độ sâu nóng chy rất cao, có thể
gim đc góc vát cnh.

a) b)
Hình 1.2: Độ sâu nóng chảy ca mối hàn khi hàn bằng phơng pháp ForceArc (a)
và phơng pháp thông thờng (b) [10]
- S lp hàn s gim do góc vát nh, vì vy có thể gim đc thi gian gia
công chuẩn b và thi gian hàn, đặc bit là tit kim đin năng tiêu th và lu lng
khí bo v.

a) b)
Hình 1.3: So sánh số lớp hàn khi hàn bằng phơng pháp ForceArc (a) và phơng
pháp thông thờng (b)[10]
- Hn ch đc sự bin dng ca kt cấu do va nhit ít, nguồn nhit tp
trung.

3
- Tránh đc thất thoát kim loi do không có sự bn toé kim loi lng trên bề
mặt vt hàn.

- Khc phc đc khuyt tt cháy cnh trên khi hàn liên kt góc và ch T.

a) b)
Hình 1.4: u điểm ca phơng pháp ForceArc (a) so với phơng pháp thông
thờng (b) khi hàn liên kết chữ T [10]
- Điều kin lao động tt hơn so vi hàn hồ quang tay và trong quá trình hàn
không phát sinh khí độc.
- Vùng nh hng nhit nh hơn rất nhiều so vi khi hàn bằng công ngh
thông thng.

a) b)
Hình 1.5: Vùng ảnh hởng nhiệt khi hàn bằng phơng pháp ForceArc (a) và
phơng pháp thông thờng (b) [9]
- Năng suất tăng lên nh tc độ hàn cao hơn, h giá thành sn phẩm- một
trong nhng tiêu chí rất quan trng trong xu th cnh tranh hin nay.
Cháy
cnh

4
Để giúp cho các doanh nghip có điều kin tt hơn và thấy rõ hơn li ích ca
vic ng dng công ngh tiên tin vào sn xuất góp phần nâng cao năng suất và chất
lng sn phẩm cũng nh h giá thành sn phẩm, đề tài ắNghiên cu ảnh hởng
ca chế độ hàn hồ quang áp lực đến năng suất và chất lợng mối hàn trên thỨp
cácbon” là nhim v chính ca lun văn.
Hàn hồ quang áp lực là bc tin quan trng nhất về lĩnh vực hàn trong thp
niên qua do hiu qu trong vic s dng năng lng và tiêu th ít lng khí hàn,
không có sự bn tóe, ít bin dng và không nt kt tinh. Bất kỳ kim loi và hp kim
nào cũng có thể hàn đc bằng công ngh ForceArc, đc ng dng cho hầu ht
các liên kt hàn khác nhau nh: Hàn giáp mí, hàn chồng mí, hàn góc, hàn ch T,
Theo thng kê ca hưng HighTec Welding EWM (Đc), nu thay th

phơng pháp hàn hồ quang thông thng bằng phơng pháp hàn ForceArc vào
trong sn xuất s gim đc 37% khi lng kim loi đp, 57% lu lng khí bo
v và đin năng tiêu th, tổng chi phí tit kim đc c tính khong 40%, một con
s rất hấp dẫn cho các doanh nghip trong nc.
Vi nhng đặc điểm nổi bt nh trên thì đề tài ắNghiên cu ảnh hởng ca
chế độ hàn hồ quang áp lực đến năng suất và chất lợng mối hàn trên thỨp cácbon”
là rất cần thit trong xu th hội nhp ca nc ta hin nay.
1.2 Tình hình nghiên cu trong vƠ ngoƠi nc
1.2.1 NgoƠi nc
1.2.1.1 Tng quan v lý thuyt, công ngh, thit b
 V lý thuyt:
Phơng pháp hàn hồ quang đin cực nóng chy trong môi trng khí bo v
đc phát minh vào năm 1920 bi P.O.Nobel. Ngày nay, cùng vi sự phát triển ca
khoa hc và công ngh, phơng pháp này không ngừng đc các quc gia trên th
gii nghiên cu, đặc bit là các quc gia châu Âu và khu vực Bc Mỹ (Đc, Pháp,
Italy, Thy Điển, Mỹ…) và đư cho ra đi rất nhiều phơng pháp hàn mi mà tiên
phong là hưng EWM ca Đc đư phát minh và hoàn chnh phơng pháp hàn hồ

5
quang áp lực (ForceArc) đc xem là phơng pháp hàn vt liu dầy ti u nhất tính
đn thi điểm hin ti.
Năm 1980, Kỹ s ngi Đc Hans-Ulrich Pomaska, một trong nhng ngi
tiên phong trong công ngh hàn khí bo v, đư nghiên cu một loi hồ quang ngn,
phun mnh, không cần chng ngn mch. Nó hình thành vi đin áp thấp hơn, chiều
dài hồ quang và thi gian ngn mch ngn hơn, tuy nhiên có sự tăng lên không đáng
kể ca dòng đin hàn. Khi hồ quang này xuất hin, không có sự văng bn kim loi,
không gây ra ting ồn nh hồ quang thông thng. Đây là loi hồ quang đư nhanh
chóng nhn đc sự ng hộ khi đa vào s dng và nó đư làm thay đổi hoàn toàn
các khái nim trc đó. Nhng đặc điểm trên chính là tính chất cơ bn ca phơng
pháp hàn hồ quang áp lực. Mi hàn khi hàn bằng phơng pháp này đư đc The

Test House, Cambridge ca Hc vin hàn Vơng Quc Anh (TWI) kiểm tra và cấp
giấy chng nhn đt chất lng vào năm 2010.
 V công ngh:
Về cơ bn, công ngh hàn hồ quang áp lực cũng tơng tự nh công ngh hàn
hồ quang đin cực nóng chy trong môi trng khí bo v, tc là cũng bao gồm các
khâu chuẩn b liên kt trc khi hàn, chn ch độ hàn và kỹ thut hàn. Điểm khác
bit  đây là công ngh hàn hồ quang áp lực trên thép cácbon s dng khí bo v là
khí trộn (Argon + CO
2
) và dùng hồ quang dch chuyển dng ngn mch để hàn.
 V thit b:
Hin nay có rất nhiều hưng ng dng nguyên lý ForceArc để ch to thit b
hàn nh DAIHEN, Panasonic, Telwin, Miller, Lincoln, Tp đoàn HighTec EWM
(Đc) cũng đư ch to thành công thit b hàn s dng nguyên lý này vào năm 2008
và cho ra đi nhiều dòng thit b ngày càng hoàn thin. Một s thit b ca hãng
EWM có s dng công ngh ForceArc:

6

Hình 1.6: Máy hàn Phoenix 500 ca hãng EWM, Đc [25]

Hình 1.7: Máy hàn Alpha Q551 ca hãng EWM, Đc [25]

7

Hình 1.8: Máy hàn Taurus T551 ca hãng EWM, Đc [25]
1.2.1.2 Nhng ngành công nghip đƣ ng dng công ngh ForceArc
Hin nay đư có gần 200 công ty trên th gii (theo thng kê ca EWM-
Group) ng dng công ngh và thit b hàn ForceArc vào trong sn xuất. Do chất
lng mi hàn cao, đôi khi vt quá kim loi cơ bn nên đc s dng trong các

ngành công nghip quan trng nh đóng tàu, ch to toa xe, đng ng dẫn nhiên
liu, bồn bể chu áp lực,
Năm 2011, hưng Locomotive Dragon, một trong nhng hưng ch to tàu đin
hàng đầu ca Đc đư ch to phơng tin TRACO-2011 ZNLE vi sự lp ráp
khung sn bằng phơng pháp hàn hồ quang áp lực và đư ci thin đc sự bin
dng, tăng độ chính xác về kích thc, độ bền, tc độ thit k ca phơng tin lên
đn 200 km/h.

8

Hình 1.9: Tàu điện ca Locomotive Dragon [28]
Cũng trong năm 2011, Công ty đóng tàu Sea-East (Pháp) cũng đư ng dng
phơng pháp hàn này trong vic ch to khung sn và v tàu, độ bền tăng khong
30% so vi hàn MIG/MAG thông thng.
Từ đó đn nay, hàng lot các công ty khác đư thấy đc hiu qu ca phơng
pháp hàn này, đặc bit là các công ty chuyên lp ráp h thng đng ng, ch to
bồn bể,

Hình 1.10: Tàu tuần tra ca Sea-East [25]

9

Hình 1.11: ng dụng trong chế tạo bồn bể [25]
1.2.1.3 Nhng ng dng liên quan đn công ngh ForceArc
Dựa trên nguyên lý cơ bn ca phơng pháp hàn hồ quang áp lực, các nhà
nghiên cu đư phát minh ra các công ngh sau:
- Công ngh RootArc: Là công ngh hàn lp lót  nhng mi hàn nhiều
đng nhiều lp. u điểm ca công ngh này là khi hàn lp lót  bề mặt này thì
mi hàn  phía đi din cũng đc hình thành (ng dng để hàn ng).
- Công ngh PulseArc: Là công ngh dùng hồ quang xung để hàn các kim

loi và hp kim b bao ph  lp bề mặt một lp ôxýt mà nu hàn bằng phơng
pháp thông thng s rất khó phá hy lp ôxýt này, không có kim loi b bn tóe
trên bề mặt (ng dng để hàn nhôm, hp kim nhôm).
- Công ngh ColdArc: Là công ngh dùng hồ quang ắlnh” để hàn các kim
loi và hp kim có lp bao ph bề mặt chng ôxy hóa (Ví d: Thép m km). Khi
áp dng công ngh này, vùng nh hng nhit rất nh và do đó s hn ch sự cháy
lp ph bề mặt. Đặc bit công ngh này còn đc ng dng để hàn kim loi và hp
kim có chiều dày nh.
- Công ngh PipeSolution: Đi vi công ngh này có thể chuẩn b mép hàn
hình ch U thay vì ch V. Nh th s tit kim đc một lng ln kim loi đp và
năng lng s dng (ng dng để hàn ng, bồn bể).

10
1.2.1 Trong nc
Công ngh hàn nóng chy trong môi trng khí bo v (GMAW)  nc ta
đư tri qua một quá trình hơn 30 năm, vi nhng đặc điểm riêng liên quan đn đặc
thù nền kinh t và trình độ sn xuất công ngh. Thực t quá trình nghiên cu và ng
dng công ngh GMAW cha đáp ng đc nhu cầu sn xuất công nghip. Nhn
thấy tầm quan trng và ý nghĩa ca phơng pháp công ngh hàn này trong nền sn
xuất công nghip từ nhng năm by mơi, các cơ quan nghiên cu và các ngành
qun lý sn xuất công nghip đư quan tâm đn lĩnh vực công ngh hàn này. Ti hội
ngh Hàn toàn quc lần th nhất 1979, báo cáo ca PGS Nguyn Tăng Long, Vin
khoa hc công ngh Quc phòng, cũng nh báo cáo ca Vin khoa hc Xây dựng
đư phân tích, đánh giá vai trò quan trng ca công ngh hàn trong môi trng khí
bo v trong sn xuất công nghip và sự cần thit nghiên cu ng dng lĩnh vực
công ngh này vào thực t sn xuất công nghip nc ta nói chung.  một s ngành
sn xuất công nghip, nh ngành đng st Vit Nam, ngành giao thông vn ti,
xây dựng, cơ khí nói riêng, công ngh GMAW đư đc quan tâm đn trong nhiều
báo cáo, các hội tho và các dự án phát triển sn xuất .
Công trình nghiên cu đầu tiên về lĩnh vực công ngh GMAW  nc ta

đc triển khai ti Vin khoa hc kỹ thut xây dựng. Vic nghiên cu đc tin
hành trên cơ s trang thit b và vt liu ca Thy Điển. Báo cáo giám đnh đề tài
này đư khẳng đnh rõ nhng u điểm, tính hiu qu kinh t cao, và triển vng to ln
ca vic ng dng công ngh GMAW vào sn xuất cơ khí ca đất nc.
Đề tài nghiên cu khoa hc cấp nhà nc ca Vin Khoa hc kỹ thut xây
dựng đư giám đnh. Song, sau đó hơn 10 năm, vic ng dng công ngh GMAW
vào thực t sn xuất vẫn cha đc quan tâm đúng mc. Vic ng dng công ngh
GMAW trong giai đon trc năm 1990 vào sn xuất cha mang li hiu qu thit
thực, có thể có nhiều nguyên nhân nhng nguyên nhân chính xuất phát từ hai khía
cnh. Một là do thực t sn xuất công nghip đang trong cơ ch qun lý quan liêu
bao cấp nhng cha có sự cnh tranh gay gt về năng suất lao động và chất lng
sn phẩm. Kh năng th hai có thể căn bn hơn đó là sự nghiên cu đầu t làm ch

11
công ngh hàn GMAW trong sn xuất còn ít, nên có nhiều khó khăn ách tc ny
sinh. Đó là sự không ổn đnh trong quá trình hàn dẫn đn không ổn đnh chất lng,
nhng do hn ch về điều kin kinh phí nên đư cha đc gii quyt đúng mc và
vì vy ta vẫn cha ng dng đi trà công ngh hàn GMAW vào sn xuất đc .
Nh vy các nghiên cu trc đây tuy đư to đc tiền đề cho sự phát triển
công ngh hàn GMAW  Vit Nam, song vic áp dng công ngh hàn này vào thực
t vẫn cha đc rộng rưi. Nó đòi hi phi gii quyt một s nội dung khoa hc -
công ngh gn liền vi điều kin thực t  Vit Nam. Và ch khi đư nghiên cu gii
quyt nhng nội dung khoa hc kỹ thut đó, từng bc ch độ công ngh, xác đnh
ch độ công ngh hàn phù hp thì mi có thể áp dng công ngh GMAW vào thực
t điều kin Vit Nam ta đc.
Nh đư kho sát và phân tích  phần trên, công ngh GMAW cũng nh các
công ngh khác, nó bao gồm các vấn đề về thit b, vt liu, công ngh. Trong đó,
thit b hàn đư đc th gii nghiên cu kỹ.
Thực t ngày nay, trên đất nc ta hin nay đang tồn ti nhiều thit b hàn
dùng cho công ngh GMAW. Đặc bit có nhiều loi thit b hin đi ca các hãng

hàng ln trên th gii nh : DAIHEN, Panasonic, Telwin, EWM, Miller, Lincoln
đang đc chào bán trên th trng nc ta.
Nh vy còn li vấn đề công ngh là cần quan tâm nghiên cu. Các công
trình nghiên cu Khoa hc - công ngh trong nc trc đây cũng đề cp đn vấn
đề này. Tuy nhiên vic nghiên cu ng dng công ngh hàn mi trong sn xuất
nhằm nâng cao chất lng mi hàn, gim thi gian gia công, h giá thành sn phẩm
hin nay  nc ta cha đc quan tâm đúng mc. Đặc bit, phơng pháp hàn dùng
áp lực hồ quang để tăng độ sâu ngấu ca mi hàn là công ngh hàn nóng chy trong
môi trng khí bo v tiên tin nhất hin nay nhng  nc ta đó là một lĩnh vực
khá mi m.
Theo kho sát hin nay hầu nh không có doanh nghip nào trong nc s
dng phơng pháp hàn này vào sn xuất.

12
Các công ty có thể ng dng công ngh hàn này một cách có hiu qu nh:
Sn xuất nồi hơi, bồn bể, ch to đng ng, kt cấu nhà xng, dầm cầu, thang
máy, toa xe, các nhà máy đóng tàu thép và hp kim nhôm (Sông Cam, 198 Bộ Quc
Phòng, Bourbon Long An, Strategic Marine Vũng Tàu, ), đặc bit thích hp vi
Công ty cổ phần LILAMA 45.1 chuyên ch to dầm cầu thép để phc v cho các
công trình cầu vt khu vực Thành ph Hồ Chí Minh hin nay, nhng các công ty
trên vẫn cha dám mnh dn đầu t vì cha hiểu rõ về công ngh này.
1.3 Tính cp thit của đ tài
Theo quyt đnh s 49/2010/QĐ-TTg ngày 19 tháng 7 năm 2010 ca Th
tng Chính ph phê duyt Danh mc công ngh cao đc u tiên đầu t phát triển
và Danh mc sn phẩm công ngh cao đc khuyn khích phát triển trong đó có danh
mc công ngh hàn và thit k tàu thy cỡ ln đc u tiên đầu t phát triển, tuy
nhiên s lng công ty đầu t cho lĩnh vực này rất ít.
Trong khi đó, hin nay trên th gii và Vit Nam đều có xu hng nghiên
cu ng dng công ngh hàn mi vào trong sn xuất, nhất là phơng pháp hàn nóng
chy trong môi trng khí bo v. Tuy nhiên tình hình triển khai và ng dng công

ngh này  Vit Nam còn rất hn ch. Một trong nhng nguyên nhân khin kỹ thut
công ngh này cha đc ng dng rộng rưi  Vit Nam là vì các công ty ca Vit
Nam cha làm ch đc công ngh này, cha nm đc quy trình vn hành, cha
có đội ngũ các kỹ thut viên đc đào to bài bn về công ngh. Và trên ht, h
thng thit b cha đc trang b đầy đ, đáp ng đc yêu cầu ca thực tin sn
xuất.
Đón đầu và hòa nhp vi xu hng nghiên cu trên th gii nêu trên, đề tài
ắNghiên cu ảnh hởng ca chế độ hàn hồ quang áp lực đến năng suất và chất
lợng mối hàn trên thỨp cácbon” s giúp các doanh nghip hiểu rõ hơn về li ích
ca công ngh hàn hồ quang áp lực, từ đó s có đnh hng đúng trong vic đầu t
thit b công ngh cao vào trong sn xuất nhằm tăng năng suất lao động, h giá
thành sn phẩm, góp phần ổn đnh nền kinh t hin nay.

13
1.4 Tính mi của đ tài
- Nghiên cu năng suất và chất lng mi hàn khi hàn bằng phơng pháp
hàn hồ quang áp lực, một trong nhng phơng pháp hàn mi hin nay cha có hc
vin, trung tâm nào  Vit Nam nghiên cu.
- Đề suất thay đổi góc vát cnh khi hàn trên vt liu dầy nhằm gim đc s
lp hàn mà chất lng mi hàn vẫn đc đm bo.
- Đề suất thay đổi quy trình hàn lp lót ca liên kt hàn nhiều đng nhiều
lp do công ngh hin nay khi hàn lp lót phi hàn bằng phơng pháp hàn TIG.
1.5 ụ nghĩa khoa hc và thc tin của đ tài
1.5.1. ụ nghĩa khoa hc
Đề tài nghiên cu về phơng pháp hàn hồ quang áp lực trên thit b hàn
Alpha Q551-EWM nhằm mc đích m rộng kh năng công ngh trong lĩnh vực
hàn.
1.5.2. ụ nghĩa thc tin
Nghiên cu phơng pháp hàn hồ quang áp lực trên thit b hàn Alpha Q551-
EWM để hàn nhng kim loi và hp kim có chiều dầy ln, gim góc vát cnh khi

chuẩn b chi tit hàn, ti u hoá các thông s hàn, đt chất lng, hiu qu về mặt
kỹ thut và kinh t cao. Vì th, đề tài có tính ng dng trong vic hàn nhng kt
cấu dầy ch hàn đc một phia, phía còn li không thể hàn đc hoặc kh năng hàn
rất hn ch.
1.6 Mc đích vƠ đi tng nghiên cu
1.6.1 Mc đích nghiên cu
Vic nghiên cu và ng dng thành công đề tài này s mang li kh năng
đa vào ng dng trong sn xuất một công ngh tiên tin có các kh năng sau:
- Thay th quy trình sn xuất hin nay khi hàn lp lót ca mi hàn có vát
cnh phi thực hin bằng phơng pháp hàn TIG.
- Gim góc vát cnh khi hàn vt liu dầy. Khi hàn bằng công ngh thông
thng thì theo tiêu chuẩn AWS, ASME đều yêu cầu góc vát cnh là 60
0
. ng

14
dng đề tài này, góc vát cnh s gim xung còn 30 - 40
0
, s lp hàn s gim đi rất
nhiều.
- Giúp cho các doanh nghip thấy đc li ích ca phơng pháp hàn hồ
quang áp lực khi đc ng dng vào trong sn xuất nh: gim đc thi gian hàn,
tit kim đc năng lng tiêu th và lng khí bo v, hn ch đc sự bin dng
ca kt cấu,tránh đc thất thoát kim loi, nâng cao năng suất, h giá thành sn
phẩm, không gây tác hi đn môi trng làm vic.
1.6.2 Đi tng nghiên cu
Đi tng nghiên cu là mi hàn giáp mí trên vt liu thép cácbon thấp (thép
CT3).
1.7 Nhim v và gii hn của đ tài
1.7.1 Nhim v của đ tài

- Nghiên cu cơ s lý thuyt ca quá trình hàn hồ quang áp lực.
- Xác đnh các thông s cơ bn ca quá trình hàn.
- Xây dựng mô hình và thực nghim đi vi vt liu là thép cácbon.
- Kiểm tra cơ tính và tổ chc mi hàn.
- So sánh kt qu vi công ngh hàn tiên tin hin có  nc ta.
1.7.2 Gii hn của đ tài
- Ch nghiên cu trên vt liu thép cácbon thấp, liên kt giáp mí.
- Đề tài ch thực sự mang li hiu qu rõ rt khi thực hin trên kt cấu dng
tấm có chiều dầy ln (từ 20mm tr lên).
1.8 Phng pháp nghiên cu và k hoch thc hin
1.8.1 Phng pháp nghiên cu
Để thực hin đt mc đích ca đề tài, ngi thực hin đư s dng một s
phơng pháp nghiên cu sau:
- Nghiên cu tài liu.
- Phân tích các d liu, xây dựng mô hình tính toán.
- Xây dựng mô hình thực nghim, tin hành thực nghim (có s dng quy
hoch thực nghim) và x lý s liu thực nghim.

15
1.8.2 K hoch thc hin
Trên cơ s các phơng pháp nghiên cu đư nêu, đề tài s tp trung vào thực
hin các vấn đề sau:
- Tìm kim các tài liu có liên quan đn công ngh hàn bán tự động trong
môi trng khí bo v, công ngh Force Arc ca hưng EWM (Đc)
- Tham kho các trang Web có nội dung liên quan.
- Xây dựng cơ s lý thuyt và mô hình tính toán.
- Chuẩn b mép vát trc khi hàn hồ quang áp lực.
- Tin hành hàn ti Công ty Schindler, Khu công nghip Bình Chiểu, Th
Đc, Thành ph Hồ Chí Minh.
- Kiểm tra không phá hy mi hàn (siêu âm) ti phòng KCS ca Xí nghip

Liên Hp Ba Son.
- Gia công mẫu th ti trng Cao đẳng nghề Thành ph Hồ Chí Minh.
- Kiểm tra cơ tính và tổ chc mi hàn ti phòng thí nghim sc bền vt liu
ca trng Cao đẳng S Phm Kỹ Thut Vĩnh Long.
- Kiểm tra tổ chc mi hàn ti phòng thí nghim Vt liu hc ca trng Đi
hc S Phm Kỹ Thut TP.HCM.
- Phân tích, so sánh, đi chiu các kt qu thực nghim, kt lun.
1.9 Kt lun
- Các sn phẩm hay các kt cấu đc hàn bằng phơng pháp hàn hồ quang
áp lực đóng vai trò rất quan trng, có ý nghĩa to ln trong cuộc sng và trong các
ngành kỹ thut, vì th vic nghiên cu nh hng ca ch độ hàn đn năng suất và
chất lng mi hàn là rất cần thit và mang tính cấp thit trong giai đon hin nay.
- Vấn đề môi trng và năng lng, đặc bit là chất lng mi hàn đặt ra
ngày càng cao trong nhiều ngành công nghip và sn xuất, vi vic nghiên cu ng
dng phơng pháp hàn ForceArc đi vi kt cấu dng tấm nhằm tăng độ bền, tit
kim chi phí sn xuất.