BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
B¸o c¸o LUËN V¡N TH¹C SÜ kü thuËt
Đề tài:
NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA CHẾ ĐỘ HÀN ĐẾN SỰ
HÌNH THÀNH MỐI HÀN VÀ LƯỢNG THUỐC HÀN NÓNG
CHẢY KHI CHẾ TẠO THUỐC HÀN THIÊU KẾT TƯƠNG
ĐƯƠNG LOẠI F7A(P)2 THEO AWS A5.17- 80
Chuyên ngành: CÔNG NGHỆ HÀN
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS. VŨ HUY LÂN
HỌC VIÊN THỰC HIỆN: NGUYỄN THÀNH KIÊN
1
LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI
Ở nước ta hiện nay công nghệ hàn tự động dưới lớp thuốc
được ứng dụng rất rộng rãi
trong nước như Công ty Cổ phần Que hàn điện Việt Đức,
công ty sản xuất vật liệu hàn Nam Triệu,... đã nghiên cứu và chế
tạo thử thuốc hàn gốm hệ axit AR (Ôxit nhôm – Rutil)
Để có thể mau chóng tự sản xuất được các loại thuốc hàn
chất lượng cao (các thuốc hàn thiêu kết hệ bazơ) đáp ứng cho
việc chế tạo các kết cấu hàn chất lượng cao bằng nguyên vật liệu
trong nước để hàn tự động kết cấu thép
Nội dung cụ thể của luận văn tốt nghiệp: “Nghiên cứu ảnh
hưởng của chế độ hàn đến sự hình thành mối hàn và lượng
thuốc hàn nóng chảy khi chế tạo thuốc hàn thiêu kết tương
đương loại F7A(P)2 theo AWS A5.17-80”
CẤU TRÚC CỦA LUẬN VĂN
Nội dung
Chương 1: TỔNG QUAN VỀ THUỐC HÀN THIÊU KẾT
Chương 2: GIỚI THIỆU VỀ THUỐC HÀN
Chương 3: NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
Chương 4: TIẾN HÀNH THỰC NGHIỆM
Chương 5: XỬ LÝ SỐ LIỆU VÀ XÁC ĐỊNH CHẾ ĐỘ HÀN
HỢP LÝ
Kết luận và kiến nghị
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ THUỐC HÀN THIÊU KẾT
Nghiên cứu và sản xuất thuốc hàn trên Thế giới
Hiện nay trên thế giới sản xuất nhiều mác thuốc hàn khác
nhau, tuy nhiên theo phương pháp chế tạo và công nghệ có thể
chia làm 3 loại chủ yếu: thuốc hàn nung chảy, thuốc hàn gốm
(nhiệt độ sấy ≤ 500°C) và thuốc hàn thiêu kết (nhiệt độ thiêu kết
> 500 °C). Thuốc hàn nung chảy được dùng nhiều ở Liên bang
Nga, Trung Quốc. Còn thuốc hàn gốm, thuốc hàn thiêu kết được
dùng nhiều ở Thụy Điển, Hàn Quốc, Mỹ, Đài Loan ...
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ THUỐC HÀN THIÊU KẾT
Nghiên cứu và sản xuất thuốc hàn ở Việt Nam
Ở việt nam chủ yếu chỉ sản xuất que hàn điện và dây
hàn, còn thuốc hàn chủ yếu phải nhập ngoại. Để giải quyết
vấn đề này, một số viện nghiên cứu và cơ sở sản xuất vật liệu
hàn đã tiến hành nghiên cứu và chế tạo thuốc hàn gốm. Tuy
nhiên, kết quả đạt được và mức độ triển khai ứng dụng thực
tế còn rất khiêm tốn. Ví dụ như Công ty CP Que hàn điện Việt
Đức, Bộ Công Thương đã nghiên cứu đề tài về thuốc hàn gốm
mác F7-VD (hoặc AR-7) (2008), kết quả tuy đã được sản xuất
thử, nhưng còn một số hạn chế nên chưa thể triển khai sản
xuất với qui mô công nghiệp và đây là loại thuốc hàn hệ axit
dùng để hàn các kết cấu thép yêu cầu chất lượng thông
thường.
CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU VỀ THUỐC HÀN
Sơ đồ nghiên cứu của đề tài
1.Thuốc hàn F7A2 - Dây hàn EL8
2. Các thông số chế độ hàn: I, U, Vh
Quá trình hàn SAW
Hàm mục tiêu
Hình dạng và kích
thước mối hàn
Lượng thuốc hàn
nóng chảy
Chiều rộng mối hàn
Chiều cao mối hàn
Chiều sâu ngấu mối hàn
Hệ số hình dạng mối hàn
CHƯƠNG 3: NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
Lựa chọn mô hình, các biến, các hàm mục tiêu
Theo các số liệu lý thuyết và tiên nghiệm, mô hình có dạng đa
thức bậc 2 như sau
Yi = b0 + b1X1 + .... + biXi + b12X1X2 + …..+ b11X12 +….+ biiXi2
Trong đó:
yj – là các hàm mục tiêu (hình dạng mối hàn: b, c, h;
lượng thuốc nóng chảy).
xi - là các biến đầu vào (các thông số chế độ hàn (I,
U,Vh)).
Để xác định được mô hình thì phải xác định được các hệ số b i
và bậc của đa thức. Phương pháp xác định các hệ số của các
phương trình hồi quy dựa trên phương pháp bình phương bé
nhất.
CHƯƠNG 3: NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
Kế hoạch thực nghiệm bậc hai trực giao (với biến mã hóa )
Giá trị các biến mã hóa
Giá trị hàm mục tiêu
Số thứ tự
thí nghiệm
X0
X1
X2
X3
Yi
1
+1
–1
–1
–1
Yi1
2
+1
+1
–1
–1
Yi2
3
+1
–1
+1
–1
Yi3
4
+1
+1
+1
–1
Yi4
5
+1
–1
–1
+1
Yi5
6
+1
+1
–1
+1
Yi6
7
+1
–1
+1
+1
Yi7
8
+1
+1
+1
+1
Yi8
9
+1
–α
0
0
Yi9
10
+1
+α
0
0
Yi10
11
+1
0
–α
0
Yi11
12
+1
0
+α
0
Yi12
13
+1
0
0
–α
Yi13
14
+1
0
0
+α
Yi14
CHƯƠNG 3: NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
Mô tả phương pháp các thí nghiệm
Điều kiện thí nghiệm
Trong khuôn khổ của luận văn, tác giả nghiên cứu ở vị trí mối
hàn điển hình 1G, chọn chế độ hàn được tính toán sơ bộ ở vị trí
hàn bằng theo tiêu chuẩn AWS, với đường kính dây hàn là 4.0
mm
Vật liệu mẫu hàn và dây hàn
Thành phần hoá học của thép hàn SM400B, (%):
C
Mn
Si
S
0.06 ~ 0.12
0.35 ~ 0.60
0.10 max
P
0.025 max 0.025 max.
Thành phần hoá học của dây hàn EL8, (%):
C
Mn
Si
S
P
Cu
0,10
0,25÷0,60
0,07
0,030 max
0,030 max.
0,35
CHƯƠNG 3: NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
Thiết bị hàn
Sử dụng máy hàn tự động dưới lớp thuốc của hãng
Dosun DZ1000 (Trung Quốc)
CHƯƠNG 4: TIẾN HÀNH THỰC NGHIỆM
Tiến hành thí nghiệm
Sau khi chọn được giá trị và khoảng biến thiên của các
thông số chế độ hàn để hàn thuốc F7A2 ta có
Giá trị và khoảng biến thiên của các yếu tố
Biến mã hoá
(không thứ nguyên)
Biến thực
Các biến số
Cường độ Điện áp
dòng điện hàn U,
hàn I, (A)
(V)
Z1
Z2
Vận tốc
hàn Vh,
(ipm)
Z3
X1
X2
X3
Mức trên (Ximax = +1)
850
40
36
+1
+1
+1
Mức cơ sở (Xi = 0)
700
32
24
0
0
0
Mức dưới (Ximin = –1)
550
24
12
–1
–1
–1
Khoảng biến thiên ΔZi
150
8
12
Kế hoạch thực nghiệm thí nghiệm trực giao bậc 2
Giá trị các biến thực
Giá trị các biến mã hóa
№
TN
Z1
Z2
Z3
X1
X2
X3
1
550
24
12
–1
–1
–1
2
850
24
12
+1
–1
–1
3
550
40
12
–1
+1
–1
4
850
40
12
+1
+1
–1
5
550
24
36
–1
–1
+1
6
850
24
36
+1
–1
+1
7
550
40
36
–1
+1
+1
8
850
40
36
+1
+1
+1
9
517.75
32
24
– 1,215
0
0
10
882.25
32
24
+ 1,215
0
0
11
700
22.28
24
0
– 1,215
0
12
700
41.72
24
0
+ 1,215
0
13
700
32
9.42
0
0
– 1,215
14
700
32
38.58
0
0
+ 1,215
15
700
32
24
0
0
0
16
700
32
24
0
0
0
17
700
32
24
0
0
0
Giá trị các hàm mục tiêu
Chiều
rộng mối
hàn,
Y1
Chiều
cao mối
hàn,
Y2
Chiều
sâu
ngấu,
Y3
Hệ số
hình
dạng,
Y4
Lượng
thuốc nóng
chảy,
Y5
CHƯƠNG 4: TIẾN HÀNH THỰC NGHIỆM
Các thông số chế độ hàn khác dùng để nghiên cứu
Các thông số chế độ hàn chủ yếu được tính toán và
hàn kiểm tra đạt ổn định có các giá trị như sau:
+ Đường kính dây hàn: 4,0 mm (khi nghiên cứu ảnh hưởng
của kích thước dây hàn sẽ sử dụng thêm: d = 2,4 mm và
d = 3,2 mm);
+ Tầm với điện cực: 30 mm;
+ Góc nghiêng điện cực: 0°.
CHƯƠNG 4: TIẾN HÀNH THỰC NGHIỆM
Một số hình ảnh hoạt động làm thí nghiệm
Thầy Vũ Huy Lân đang hướng dẫn thí nghiệm nhóm thực
hiện đề tài
CHƯƠNG 4: TIẾN HÀNH THỰC NGHIỆM
Một số hình ảnh hoạt động làm thí nghiệm
Chuẩn bị mẫu hàn thí nghiệm
hàn thí nghiệm
CHƯƠNG 4: TIẾN HÀNH THỰC NGHIỆM
Một số hình ảnh hoạt động làm thí nghiệm
Cắt mẫu và phay vuông
CHƯƠNG 4: TIẾN HÀNH THỰC NGHIỆM
Tẩm thực và đo kích thước mối hàn
CHƯƠNG 4: TIẾN HÀNH THỰC NGHIỆM
Kết quả thử nghiệm
Kết quả thí nghiệm
Giá trị các biến thực
Giá trị các biến mã hóa
Giá trị các hàm mục tiêu
Hệ số
hình
dạng,
Y4
Lượng thuốc
nóng chảy,
Y5
№
TN
Z1
Z2
Z3
X1
X2
X3
Chiều
rộng
mối
hàn,
Y1
1
550
24
12
–1
–1
–1
13.7
4.3
1.9
3.2
0.75
2
850
24
12
+1
–1
–1
21.7
4
5.3
5.4
0.60
3
550
40
12
–1
+1
–1
21.2
3.5
1.0
6.1
1.48
4
850
40
12
+1
+1
–1
28.6
3.2
2.8
8.9
1.32
5
550
24
36
–1
–1
+1
9.5
3.3
1.4
2.9
0.55
6
850
24
36
+1
–1
+1
13
2.8
3.2
4.6
0.55
7
550
40
36
–1
+1
+1
11
1.9
1.1
5.8
1.72
8
850
40
36
+1
+1
+1
15.3
2.6
4.6
5.9
0.95
9
517.75
32
24
– 1,215
0
0
12
2.6
1.0
4.6
0.86
10
882.25
32
24
+ 1,215
0
0
19.4
2.7
4.0
7.2
0.75
11
700
22.28
24
0
– 1,215
0
12.6
3.3
2.1
3.8
0.57
12
700
41.72
24
0
+1,215
0
17.2
2.4
3.0
7.2
1.29
13
700
32
9.42
0
0
– 1,215
26.2
5.2
2.0
5.0
1.06
14
700
32
38.58
0
0
+1,215
13
2.1
2.4
6.2
0.90
15
700
32
24
0
0
0
16.4
2.5
2.0
6.6
0.85
16
700
32
24
0
0
0
16.8
2.7
2.1
7.6
0.89
17
700
32
24
0
0
0
16.6
2.3
1.9
5.9
0.81
Chiều
cao mối
hàn,
Y2
Chiều
sâu
ngấu,
Y3
CHƯƠNG 5: XỬ LÝ SỐ LIỆU VÀ XÁC ĐỊNH CHẾ ĐỘ HÀN HỢP LÝ
Phần mềm xác định các hệ số phương trình hồi quy
Sử dụng phương pháp bình phương nhỏ nhất và các nội
dung phân tích hồi quy, phân tích phương sai để xác định các
hệ số của phương trình hồi quy (dạng đa thức). Ứng dụng
phần mềm xác định các hệ số của phương trình hồi quy được
thực hiện theo phần mềm MODDE 5.0.
Xây dựng các phương trình hồi quy
Mô hình chiều rộng mối hàn
b
Coeff. SC
Std. Err.
P
Conf. int(±)
Constant
16.7542
0.346275
4.21514e-010
0.81882
X1
2.39321
0.179722
3.15339e-006
0.424979
X2
1.82181
0.179722
1.95593e-005
0.42498
X3
-4.04927
0.179722
8.58691e-008
0.42498
X1*X1
-0.487849
0.219699
0.0618285
0.519512
X2*X2
-0.690837
0.219699
0.0162772
0.519512
X3*X3
1.13981
0.219699
0.00126958
0.519512
X1*X2
0.106394
0.173983
0.560181
0.411409
X1*X3
-0.604202
0.173983
0.0103671
0.41141
X2*X3
-0.782471
0.173983
0.00280707
0.411409
N = 17
Q2 =
0.886
Cond. no. =
4.5816
DF = 7
R2 =
0.992
Y-miss =
0
R2 Adj. =
0.981
RSD =
0.7189
Conf. lev. =
0.95
Comp.=4
b = 16.754 + 2.393x1 + 1.821x2 - 4.049x3 + 0.106x1x2 - 0.604x1x3 0.782x2x3 – 0.487x12 – 0.690x22 + 1.139x32
Hệ số tương quan R2 = 0,992.
Xây dựng các phương trình hồi quy
Mô hình chiều cao đắp mối hàn
c
Coeff. SC
Std. Err.
P
Conf. int(±)
Constant
2.5644
0.23661
1.25558e-005
0.5595
X1
-0.0162295
0.122804
0.898578
0.290389
X2
-0.326999
0.122804
0.0323367
0.290389
X3
-0.615664
0.122804
0.00154187
0.290389
X1*X1
0.0292601
0.15012
0.851
0.354983
X2*X2
0.0729884
0.15012
0.641677
0.354983
X3*X3
0.385573
0.15012
0.0370932
0.354983
X1*X2
0.0980877
0.118883
0.436537
0.281116
X1*X3
0.054876
0.118883
0.658371
0.281117
X2*X3
-0.0521901
0.118883
0.673889
0.281116
N = 17
Q2 =
0.588
Cond. no. =
4.5816
DF = 7
R2 =
0.855
Y-miss =
0
Comp. = 4
R2 Adj. =
0.669
RSD =
0.4912
Conf. lev. =
0.95
c = 2.564 - 0.016x1 - 0.326x2 - 0.615x3 + 0.098x1x2 + 0.054x1x3 0.052x2x3 + 0.029x12 + 0.072x22 + 0.385x32
Hệ số tương quan R2 = 0,855.
Xây dựng các phương trình hồi quy
Mô hình chiều sâu ngấu mối hàn
h
Coeff. SC
Std. Err.
P
Conf. int(±)
Constant
2.00939
0.290032
0.000225557
0.685826
X1
1.07439
0.150531
0.000187423
0.355954
X2
-0.0921713
0.150531
0.559691
0.355954
X3
-0.000469857
0.150531
0.997615
0.355954
X1*X1
0.210239
0.184015
0.290811
0.435132
X2*X2
0.2042
0.184015
0.303794
0.435132
X3*X3
0.0630836
0.184015
0.7418
0.435132
X1*X2
0.0128258
0.145724
0.93233
0.344588
X1*X3
-6.43744e-005
0.145724
1
0.344588
X2*X3
0.349061
0.145724
0.0477917
0.344588
N = 17
Q2 =
0.466
Cond. no. =
4.5816
DF = 7
R2 =
0.897
Y-miss =
0
Comp. = 4
R2 Adj. =
0.763
RSD =
0.6021
Conf. lev. =
0.95
h = 2.009 +1.074x1 - 0.092x2 - 0.0004x3 + 0.012x1x2 - 6.437x1x3+
0.349x2x3 + 0.210x12 + 0.204x22 + 0.063x32
Hệ số tương quan R2 = 0,897.
Xây dựng các phương trình hồi quy
Mô hình hệ số hình dạng mối hàn
Dmh
Coeff. SC
Std. Err.
P
Conf. int(±)
Constant
6.49479
0.364997
4.36809e-007
0.863092
X1
0.76109
0.189439
0.00507503
0.447957
X2
1.09454
0.189439
0.000678775
0.447958
X3
-0.235963
0.189439
0.25299
0.447958
X1*X1
-0.207219
0.231578
0.400605
0.547601
X2*X2
-0.347674
0.231578
0.176963
0.547601
X3*X3
-0.294861
0.231578
0.243572
0.547601
X1*X2
-0.125347
0.18339
0.516269
0.433654
X1*X3
-0.277685
0.18339
0.173752
0.433654
X2*X3
-0.166331
0.18339
0.394567
0.433654
N = 17
Q2 =
0.442
Cond. no. =
4.5816
DF = 7
R2 =
0.897
Y-miss =
0
Comp. = 4
R2 Adj. =
0.766
RSD =
0.7578
Conf. lev. =
0.95
Dmh=ψmh= 6.494 + 0.761x1 + 1.094x2 - 0.235x3 - 0.125x1x2 0.277x1x3 - 0.166x2x3 - 0.207x12 - 0.347x22 - 0.294x32
Hệ số tương quan R2 = 0.897.
Xây dựng các phương trình hồi quy
Mô hình lượng thuốc hàn nóng chảy vào chế độ hàn
Gx
Coeff. SC
Std. Err.
P
Conf. int(±)
Constant
0.818393
0.0616599
3.22396e-006
0.145804
X1
-0.0844857
0.0320024
0.0334244
0.0756746
X2
0.294675
0.0320024
3.67605e-005
0.0756746
X3
-0.0396
0.0320024
0.255831
0.0756746
X1*X1
0.00636839
0.039121
0.875286
0.0925077
X2*X2
0.0508972
0.039121
0.234437
0.0925077
X3*X3
0.0669414
0.039121
0.130793
0.0925077
X1*X2
-0.0665392
0.0309805
0.0688394
0.0732582
X1*X3
-0.0405587
0.0309805
0.231812
0.0732582
X2*X3
0.00835339
0.0309805
0.795217
0.0732582
N = 17
Q2 =
0.543
Cond. no. =
4.5816
DF = 7
R2 =
0.938
Y-miss =
0
Comp. = 4
R2 Adj. =
0.858
RSD =
0.1280
Conf. lev. =
0.95
Gx = 0.818 - 0.084x1 + 0.294x2 - 0.039x3 - 0.066x1x2 - 0.040x1x3 +
0.008x2x3 + 0.006x12 + 0.050x22 + 0.066x32
Hệ số tương quan R2 = 0.938.