Trinh chieu bao cao luan van thac si KIEN(2)

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 đặc biệt là trong lĩnh vực đóng tàu và
chế tạo kết cấu thép,...Tuy nhiên, thuốc hàn chủ yếu còn phải
nhập từ nước ngoài
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: NÔÔ I 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 ViêÔt 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. VD 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: NÔÔI 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: NÔÔI 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: NÔÔI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

Mô tả phương pháp các thí nghiêÔm
 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: NÔÔI 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 nghiêÔm
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
 Kết quả thử nghiêÔm


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 hê Ô 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.

 Biểu diễn các đường đăÔc trưng
Sự phụ thuộc của chiều rộng mối hàn vào chế độ hàn
b

19
18

b

17
16
15
14
13
600

700

800

I

Sự phụ thuộc của chiều rộng
mối hàn vào cường độ dòng
điện hàn

Sự phụ thuộc của chiều rộng
mối hàn vào I và U

 Biểu diễn các đường đăÔc trưng
Sự phụ thuộc của chiều rộng mối hàn vào chế độ hàn
b
18

17

b

16

15

14

24

25

26

27

28

29

30

31

32

33

34

35

36

37

38

39

40

U

Sự phụ thuộc của chiều rộng
mối hàn vào điện áp hàn

Sự phụ thuộc của chiều rộng
mối hàn vào I và Vh


 Biểu diễn các đường đăÔc trưng

Sự phụ thuộc của chiều rộng mối hàn vào chế độ hàn
b
22

b

20

18

16

14
11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37
Vh

Sự phụ thuộc của chiều rộng
mối hàn vào vận tốc hàn

Sự phụ thuộc của chiều rộng
mối hàn vào U và Vh


 Biểu diễn các đường đăÔc trưng
Sự phụ thuộc của chiều cao đắp mối hàn vào chế độ hàn
c
2.620
2.610

c

2.600
2.590
2.580
2.570

600

700

800

I

Sự phụ thuộc của chiều cao
đắp mối hàn vào cường độ
dòng điện hàn

Sự phụ thuộc của chiều cao
đắp mối hàn vào I và U