Tải bản đầy đủ

Nghiên cứu ứng dụng công nghệ hàn tự động dưới lớp thuốc trong cơ khí nông nghiệp

HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM

NGUYỄN HỮU HƯỞNG

NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ HÀN TỰ
ĐỘNG DƯỚI LỚP THUỐC TRONG CƠ KHÍ NÔNG
NGHIỆP

Chuyên ngành:

Kỹ thuật cơ khí

Mã số:

60.52.01.03

Người hướng dẫn khoa học:

PGS.TS. Đào Quang Kế
TS. Tống Ngọc Tuấn


NHÀ XUẤT BẢN ĐẠI HỌC NÔNG NGHIỆP - 2016


LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi, các kết quả nghiên
cứu được trình bày trong luận văn là trung thực, khách quan và chưa từng dùng để
bảo vệ lấy bất kỳ học vị nào.
Tôi xin cam đoan rằng mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận văn đã được cám
ơn, các thông tin trích dẫn trong luận văn này đều được chỉ rõ nguồn gốc.

Hà Nội, ngày

tháng

năm 2016

Tác giả luận văn

Nguyễn Hữu Hưởng

i


LỜI CẢM ƠN
Trong suốt thời gian học tập, nghiên cứu và hoàn thành luận văn, tôi đã nhận
được sự hướng dẫn, chỉ bảo tận tnh của các thầy cô giáo, sự giúp đỡ, động viên của
bạn bè, đồng nghiệp và gia đình.
Nhân dịp hoàn thành luận văn, cho phép tôi được bày tỏ lòng kính trọng và biết
ơn sâu sắc TS. Tống Ngọc Tuấn và PGS.TS. Đào Quang Kế đã tận tnh hướng dẫn,
dành nhiều công sức, thời gian và tạo điều kiện cho tôi trong suốt quá trình học tập và
thực hiện đề tài.
Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành tới Ban Giám đốc, Ban Quản lý đào tạo, Bộ
môn Công nghệ cơ khí, Khoa Cơ Điện - Học viện Nông nghiệp Việt Nam đã tận tnh giúp
đỡ tôi trong quá trình học tập, thực hiện đề tài và hoàn thành luận văn.
Tôi xin chân thành cảm ơn tập thể lãnh đạo, cán bộ viên chức Khoa Cơ – Điện và
Viện phát triển công nghệ cơ điện – Học viện Nông nghiệp Việt Nam đã giúp đỡ và tạo
điều kiện cho tôi trong suốt quá trình thực hiện đề tài.
Xin chân thành cảm ơn gia đình, người thân, bạn bè, đồng nghiệp đã tạo
mọi điều kiện thuận lợi và giúp đỡ tôi về mọi mặt, động viên khuyến khích tôi hoàn
thành luận văn./.



Hà Nội, ngày

tháng

năm 2016

Tác giả luận văn

Nguyễn Hữu Hưởng

ii


MỤC LỤC
Lời cam đoan .....................................................................................................................
i Lời cảm ơn ........................................................................................................................
ii Mục lục ...........................................................................................................................
iii

Danh

mục

bảng

................................................................................................................. v Danh mục hình
................................................................................................................ vii Trích yếu luận
văn

...........................................................................................................

xi

Thesis

abstract................................................................................................................ xiii Phần
1. mở đầu................................................................................................................ 1
1.1.
Tính cấp thiết của đề tài......................................................................................
1
1.2.
2

Mục tiêu nghiên cứu ...........................................................................................

1.3.

Phạm vi nghiên cứu ............................................................................................ 3

1.4.
3

Những đóng góp mới, ý nghĩa khoa học hoặc thực tiễn .....................................

1.4.1.
3

Những đóng góp mới ..........................................................................................

1.4.2.

Ý nghĩa khoa học ................................................................................................ 3

1.4.3.

Ý nghĩa thực tiễn ................................................................................................ 3

Phần 2. Tổng quan tài liệu ............................................................................................. 4
2.1.
4

Tổng quan về phương pháp hàn hồ quang tự động dưới lớp thuốc ....................

2.1.1.
4

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

2.1.2.
5

Đặc điểm của công nghệ hàn tự động dưới lớp thuốc ........................................

2.1.3.
5

Chế độ hàn tự động dưới lớp thuốc ....................................................................

2.1.4.

Cơ sở lý thuyết ảnh hưởng của các thông số chế độ hàn, các yếu tố
công nghệ và kết cấu hàn chủ yếu tới hình dạng, kích thước và chất
lượng
mối hàn ............................................................................................................... 6

2.1.5.
9

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

3


2.1.6.
10

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

2.1.7.
11

Kỹ thuật hàn tự động dưới lớp thuốc................................................................

2.2.
14

Tổng quan về máy hàn tự động dưới lớp thuốc ................................................

2.2.1.

Nguồn hàn Armada-630 ................................................................................... 15

2.2.2.
16

Xe hàn ...............................................................................................................

2.3.
17

Đồ gá trong hàn tự động dưới lớp thuốc...........................................................

2.4.

Vật liệu dùng trong chế tạo chi tiết máy........................................................... 17

2.5.

Vật liệu hàn....................................................................................................... 18

2.5.1.
18

Dây hàn .............................................................................................................

2.5.2.
20

Thuốc hàn .........................................................................................................

4


2.6. Chi tiết máy trong nông nghiệp được ứng dụng công nghệ hàn ....................... 22
2.6.1.

Một số hình ảnh ứng dụng công nghệ hàn trong cơ khí nông nghiệp .............. 22

2.6.2.

Chi tiết máy được ứng dụng để hàn tự động dưới lớp thuốc trong cơ khí
nông nghiệp ...................................................................................................... 23

2.7.

Điều kiện làm việc của chi tiết máy nông nghiệp............................................. 24

2.8.

Lựa chọn vật liệu ứng dụng công nghệ hàn tự động dưới lớp thuốc ................ 25

2.9.

Các dạng hư hỏng mối hàn ............................................................................... 26

2.10.

Đánh giá chất lượng mối hàn............................................................................ 27

2.10.1. Kiểm tra bằng mắt, kiểm tra kích thước mối hàn ............................................. 27
2.10.2. Kiểm tra macro ................................................................................................. 27
2.10.3. Kiểm tra độ cứng .............................................................................................. 28
2.10.4. Thử nghiệm phá hủy ......................................................................................... 28
2.10.5. Kiểm tra tổ chức tế vi ....................................................................................... 30
Phần 3. Vật liệu và phương pháp nghiên cứu ............................................................ 31
3.1.

Địa điểm nghiên cứu......................................................................................... 31

3.2.

Thời gian nghiên cứu ........................................................................................ 31

3.3.

Đối tượng và vật liệu nghiên cứu ..................................................................... 31

3.3.1.

Đối tượng nghiên cứu ....................................................................................... 31

3.3.2.

Vật liệu nghiên cứu........................................................................................... 31

3.4.

Nội dung nghiên cứu ........................................................................................ 32

3.5.

Phương pháp nghiên cứu .................................................................................. 32

Phần 4. kết quả và thảo luận........................................................................................ 34
4.1.

Kết quả.............................................................................................................. 34

4.1.1.

Mô hình thực nghiệm xác định ảnh hưởng của các thông số chế độ hàn
đến hình dạng và kích thước mối hàn khi hàn giáp mối................................... 34

4.1.2.

Mô hình thực nghiệm xác định ảnh hưởng của các thông số chế độ hàn
đến hình dạng và kích thước mối hàn khi hàn liên kết chữ T........................... 54

4.1.3.

Thử kéo, bẻ liên kết hàn và phân tích cấu trúc vật liệu .................................... 74

4.2.

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

Phần 5. kết luận và kiến nghị....................................................................................... 79
5.1.

Kết luận............................................................................................................. 79

5.2.

Kiến nghị .......................................................................................................... 80

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

4


DANH MỤC BẢNG
Bảng 2.1.

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

Bảng 2.2.

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

Bảng 2.3.

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

Bảng 2.4.

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

Bảng 2.5.

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

Bảng 2.6.

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

Bảng 2.7.

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

Bảng 2.8.

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

Bảng 2.9.

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

Bảng 2.10. Kích thước dây hàn, dòng điện và lượng khí sử dụng .............................. 20
Bảng 2.11. Phân loại và yêu cầu đối với dây hàn và thuốc hàn theo AWS
A5.17:97 (R2007) ..................................................................................... 20
Bảng 2.12. Thành phần của thuốc hàn SJ501 (tiêu chuẩn AWS A5.17)..................... 21
Bảng 2.13. Thành phần thuốc hàn gốm Automelt A55 (Automelt Gr II) ................... 21
Bảng 2.14. Thành phần của thuốc hàn CM143 (tiêu chuẩn AWS A5.17) .................. 22
Bảng 2.15. Thành phần hóa học của thép hợp kim thấp Q345B ................................. 25
Bảng 2.16. Tính chất cơ lý tính của thép Q345B ........................................................ 25
Bảng 4.1.
Bảng 4.2.
Bảng 4.3.

Giá trị và khoảng biến thiên của thông số đầu vào ................................... 36
Ma trận kế hoạch thực nghiệm ..................................................................
37
Kết quả thực nghiệm ................................................................................. 41

Bảng 4.4.

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

Bảng 4.5.

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

Bảng 4.6.

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

Bảng 4.7.

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

Bảng 4.8.

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

Bảng 4.9.

Ma trận kế hoạch thực nghiệm ..................................................................
57
5


Bảng 4.10. Kết quả thực nghiệm ................................................................................. 61
Bảng 4.11. Hệ số hồi quy thu được từ kết quả thực nghiệm .......................................
61
Bảng 4.12. Kết quả thực nghiệm ở tâm .......................................................................
61

6


Bảng 4.13. Các giá trị ti ( ............................................................................................. 62
Bảng 4.14. Các giá trị t’i ( ............................................................................................ 62
Bảng 4.15. Các giá trị để tính phương sai dư theo Y1 ................................................. 63
Bảng 4.16. Các giá trị để tính phương sai dư theo Y2 ................................................. 64
Bảng 4.17. Phạm vi kích thước mong muốn của mối hàn........................................... 68
Bảng 4.18. Bộ thông số chế độ hàn theo phạm vi kích thước mong muốn của
mối hàn...................................................................................................... 68

7


DANH MỤC HÌNH
Hình 2.1.

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

Hình 2.2.

Ảnh hưởng của dòng điện hàn .................................................................... 6

Hình 2.3.

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

Hình 2.4.

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

Hình 2.5.

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

Hình 2.6.

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

Hình 2.7.

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

Hình 2.8.

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

Hình 2.9.

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

Hình 2.10.

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

Hình 2.11.

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

Hình 2.12.

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

Hình 2.13.

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

Hình 2.15.

Một số hình ảnh ứng dụng công nghệ hàn trong cơ khí nông nghiệp ....... 23

Hình 2.16.

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

Hình 2.17.
26

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

Hình 2.18.

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

Hình 2.19.

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

Hình 2.20.

Đánh giá chất lượng mối hàn thông qua tổ chức thô đại .......................... 27

Hình 2.21.

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

Hình 2.22.

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

Hình 2.23.

Thông số mẫu thử kéo............................................................................... 29

Hình 2.24.

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

Hình 2.25.

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

Hình 4.1.

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

Hình 4.2.

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

Hình 4.3.

Mô hình mối ghép thực nghiệm khe hở nhỏ .............................................34
vii


Hình 4.4.

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

Hình 4.5.

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

vii


Hình 4.6.

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

Hình 4.7.

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

Hình 4.8.

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

Hình 4.9.

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

Hình 4.10.

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

Hình 4.11.

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

Hình 4.12.

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

Hình 4.13.

42

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

Hình 4.14.

42

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

Hình 4.15.

43

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

Hình 4.16.

44

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

Hình 4.17.

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

Hình 4.18.

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

Hình 4.19.

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

Hình 4.20.

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

Hình 4.21.

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

Hình 4.22.

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

Hình 4.23.

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

Hình 4.24.

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

Hình 4.25.

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

Hình 4.26.

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

Hình 4.27.

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

Hình 4.28.

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

Hình 4.29.

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

Hình 4.30.

Đồ gá hàn 1, thiết bị phụ trợ đã được thiết kế, chế tạo và lắp ghép
kết hợp với máy hàn ứng dụng để hàn chi tiết máy .................................. 52
8


Hình 4.31.

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

Hình 4.33.

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

Hình 4.34.

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

Hình 4.36.

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

Hình 4.39.

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

Hình 4.40.

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

Hình 4.41.

Quá trình hàn thực nghiệm........................................................................ 58

Hình 4.42.

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

Hình 4.43.

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

Hình 4.44.

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

Hình 4.45.

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

Hình 4.46.

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

Hình 4.47.

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

Hình 4.48.

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

Hình 4.49.

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

Hình 4.50.

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

Hình 4.51.

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

Hình 4.52.

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

Hình 4.53.

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

Hình 4.54.

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

Hình 4.55.

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

Hình 4.56.

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

Hình 4.57.

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

Hình 4.58.

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

Hình 4.59.

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

Hình 4.60.

Một số thông số cơ bản của chi tiết máy ứng dụng công nghệ hàn
9


tự động dưới lớp thuốc ..............................................................................
71

10


Hình 4.62.

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

Hình 4.63.

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

Hình 4.64.

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

Hình 4.65.

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

Hình 4.66.

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

Hình 4.68.

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

10


TRÍCH YẾU LUẬN VĂN
Tên tác giả: Nguyễn Hữu Hưởng
Tên Luận văn: Nghiên cứu ứng dụng công nghệ hàn tự động dưới lớp thuốc
trong cơ khí nông nghiệp
Ngành: Kỹ thuật cơ khí

Mã số: 60.52.01.03

Tên cơ sở đào tạo: Học viện Nông nghiệp Việt Nam
Mục đích nghiên cứu
- Nghiên cứu về thép hợp kim thấp độ bền cao Q345B (loại vật liệu có tính hàn tốt
thường được ứng dụng trong chế tạo chi tiết máy nông nghiệp).
- Nghiên cứu ảnh hưởng của một số thông số chế độ hàn đến hình dáng và kích
thước của mối hàn khi hàn thép hợp kim thấp độ bền cao Q345B sử dụng công nghệ
hàn tự động dưới lớp thuốc.
- Đưa ra được bộ thông số chế độ hàn phù hợp với liên kết hàn giáp mối, liên kết
hàn chữ T khi ứng dụng công nghệ hàn tự động dưới lớp thuốc.
- Đánh giá chất lượng mối hàn: thử kéo, tổ chức tế vi của vật liệu.
Phương pháp nghiên cứu
- Nội dung nghiên cứu: Công nghệ hàn tự động dưới lớp thuốc; các loại vật liệu
hàn (dây hàn, thuốc hàn); máy hàn tự động đang có tại Khoa Cơ – Điện, Học viện Nông
nghiệp Việt Nam; vật liệu có tính hàn tốt được ứng dụng trong cơ khí nông nghiệp; ứng
dụng công nghệ hàn tự động và máy hàn hiện có để tiến hành quá trình hàn thực
nghiệm với các mẫu hàn và chi tiết máy nông nghiệp tại phòng thí nghiệm; một số
phương pháp đánh giá chất lượng mối hàn.
- Vật liệu nghiên cứu: Vật liệu có tính hàn tốt được ứng dụng trong cơ khí nông
nghiệp, cụ thể là vật liệu thép hợp kim thấp độ bền cao Q345B; vật liệu hàn (thuốc hàn
và dây hàn); chi tiết máy nông nghiệp.
- Phương pháp nghiên cứu:
Thu thập, phân tích và tổng hợp các công trình nghiên cứu liên quan đến đề tài;
Phân tích và hệ thống lại các kiến thức về công nghệ hàn tự động dưới lớp thuốc, máy
hàn tự động dưới lớp thuốc, vật liệu hàn và thiết bị phục vụ cho quá trình ứng
dụng công nghệ hàn; nghiên cứu lý thuyết về phương pháp thiết kế thí nghiệm và
nghiên cứu ứng dụng phần mềm Minitab và Modde.

11


Ứng dụng công nghệ hàn tự động và thiết bị đồ gá đã chế tạo để tiến hành quá
trình hàn thực nghiệm trên các mẫu, chi tiết máy nông nghiệp; sử dụng phương
pháp quy hoạch thực nghiệm, xử lý số liệu.
Kết quả chính và kết luận
- Trên cơ sở nghiên cứu lý thuyết và dựa vào chi tiết máy thực tế, đã lựa chọn
được vật liệu thường được ứng dụng trong chế tạo chi tiết máy nông nghiệp là thép
hợp kim thấp độ bền cao Q345B.
- Ứng dụng công nghệ hàn tự động dưới lớp thuốc, trang thiết bị hiện có kết
hợp với nghiên cứu lý thuyết, tiến hành thực nghiệm và đặc biệt là sử dụng phần
mềm modde 11.0.1 đã xây dựng được thông số hàn theo kích thước mối hàn mong
muốn ứng dụng trong chế tạo chi tiết máy nông nghiệp:
Đối với mối hàn giáp mối: cường độ dòng điện hàn Ih ≈ 419,5 A, tốc độ hàn Vh
≈ 16 m/h;
Đối với mối hàn chữ T: cường độ dòng điện hàn Ih ≈ 440 A, tốc độ hàn Vh ≈
19,6 m/h
- Với bộ thông số hàn trên (hàn giáp mối và chữ T) khi tiến hành hàn các cặp
mẫu hàn và hàn chế tạo chi tiết bánh của máy trồng khoai tây với vật liệu là thép
Q345B cho hình dạng mối hàn tương đối ổn định. Mối hàn không bị cháy rỗ và không
có những vết lõm trên bề mặt.
- Ứng dụng phần mềm quy hoạch thực nghiệm: Minitab 17.3.1 và Modde
11.0.1 để hỗ trợ cho việc xây dựng đồ thị, xác định ảnh hưởng của thông số chế độ
hàn đến hình dáng và kích thước mối hàn.
- Đã đưa ra được phương pháp kiểm tra kích thước và đánh giá chất
lượng mối hàn.

xii


THESIS ABSTRACT
Master candidate: Huong Nguyen Huu
Thesis title: Research

and apply automatic

submerged arc welding

technology in agricultural mechanics
Major: Mechanical engineering

Code: 60.52.01.03

Educational organization: Vietnam National University of Agriculture (VNUA)
Research Objectives
- To study Q345B high-strength low-alloy steel (this steel has good welding
feature and is widely applied in manufacture of agricultural mechanic parts).
- To study effect of welding parameters to shape and welding dimension when
welding Q345B high-strength low-alloy steel by using automatic submerged arc
welding technology.
- To provide welding parameters for but welding and T joint when applying
automatic submerged arc welding technology.
- To evaluate welding quality: tension test and micro examination of material.
Materials and Methods
- Research content: automatic submerged arc welding technology; welding
materials (welding wire, welding flux); automatic welding machine at the Faculty of
Engineering ,Vietnam National University of Agriculture; materials have good welding
feature that are applied in agricultural mechanics; apply automatic welding technology
and current machine to weld samples and agriculture machine parts at experimental
department; some methods evaluate welding quality.
- Research materials: Q345B high-strength low-alloy steel (this steel has good
welding feature and is widely applied in agricultural mechanics); welding materials
(welding wire, welding flux); agricultural machine parts.
- Research methods:
To gather, synthesize and analyze researches related to the theme; Analyze and
review knowledge about automatic submerged arc welding technology, automatic
submerged arc welding mechanics, materials and equipment utilized in welding
technology; theoretical research to design of experimental, research and apply Minitab
and Modde software.
13


To apply automatic submerged arc welding technology and atachment
equipments that were manufactured to carry out welding process with samples,
agricultural machine parts; design of experimental method, data processing.
Main findings and conclusions
- According to theoretical research and based on specific machine parts, the
results of thesis have selected appropriate material that is Q345B high-strength lowalloy steel.
- Applied automatic submerged arc welding technology, current equipment
combine with results from literatures, experimental welding and especially, using
Modde 11.0.1 software to build appropriate parameters of desired dimensions welding
process to apply in manufacture of specific agricultural machine parts:
Butt welding: welding current Ih ≈ 419,5 A, welding speed Vh ≈ 16 m/h.
T joint: welding current Ih ≈ 440 A, welding speed Vh ≈ 19,6 m/h.
- With welding parameters (but welding and T joint), carried out welding
samples and welding parts of potato planting machine with Q345B steel to test the
stability related to welding form. Welds do not cause slag inclusion or crater on the
surface of parts.
- Applied design of experimental software: Minitab 17.3.1 and Modde 11.0.1
supporting of building graph, determining effect of welding parameters to shape and
welding dimension.
- Provided welding dimension testing method and welding quality
evaluating method.

14


PHẦN 1. MỞ ĐẦU
1.1. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI
Ở Việt Nam trong những năm gần đây việc ứng dụng khoa học công nghệ
và thiết bị máy móc vào trong việc chế tạo và phục hồi các chi tiết máy bị hư
hỏng ngày càng phát triển, đặc biệt là việc ứng dụng các máy móc, trang thiết
bị nhập khẩu từ nước ngoài, nơi mà khoa học công nghệ phát triển mạnh hoặc
các máy móc hiện đại do Việt Nam sản xuất trên cơ sở tiếp thu các công nghệ
tiên tiến từ nước ngoài. Ở các cơ sở sản xuất của Việt Nam, trên cơ sở máy
móc trang thiết bị sẵn có thì vấn đề đặt ra là việc phải phát huy tối đa hiệu
quả sử dụng do máy móc, trang thiết bị đem lại cũng là một vấn đề rất quan
trọng và luôn được các nhà sản xuất đặc biệt quan tâm do lợi nhuận mà chúng
đem lại.
Trong những năm gần đây việc cơ giới hóa trong sản xuất nông nghiệp
ngày càng phát triển mạnh mẽ, rất nhiều loại máy móc khác nhau được ứng
dụng trong sản xuất nông nghiệp từ khâu canh tác cho đến khâu thu hoạch,
trong đó có một số lượng lớn máy móc được nhập khẩu từ nước ngoài với giá
thành cao. Chính vì vậy mà rất nhiều cơ sở sản xuất có xu hướng chế tạo ra
mẫu máy mới phục vụ cho việc cơ giới hóa để giảm giá thành sản phẩm. Trong
số rất nhiều công nghệ đang được sử dụng có việc ứng dụng công nghệ hàn tự
động lớp để chế tạo và phục hồi một số chi tiết máy. Mặc dù công nghệ này hiện
nay đã được rất nhiều cơ sở sản xuất, cơ sở nghiên cứu ứng dụng nhưng vẫn rất
cần nghiên cứu tiếp theo để tiếp tục khẳng định khả năng ứng dụng của công
nghệ hàn tự động dưới lớp thuốc này đem lại. Bên cạnh vấn đề đó, đối với một
số loại máy hiện nay chỉ nhập khẩu ở nước ngoài sau một thời gian làm việc
thường bị hư hỏng một số chi tiết, bộ phận máy do làm việc ở điều kiện môi
trường khắc nghiệt. Trên cơ sở hư hỏng đó, thay mới sẽ phụ thuộc vào nguồn
cung cấp phụ tùng của các công ty và dẫn đến việc phát sinh chi phí liên quan
đến quá trình vận chuyển hoặc phải mua chi tiết mới với giá thành cao. Việc
ứng dụng công nghệ hàn tự động dưới lớp thuốc giúp ta giải quyết được một số
vấn đề về chế tạo và khắc phục hư hỏng và tiết kiệm được rất nhiều chi phí.
Vấn đề chế tạo và phục hồi các chi tiết máy nông nghiệp hiện nay có thể
được tiến hành bằng rất nhiều các công nghệ khác nhau, trên các thiết bị
1


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

2


Vấn đề đặt ra là việc lựa chọn công nghệ hợp lý trên cơ sở trang thiết bị phù
hợp sẽ đảm bảo chất lượng của chi tiết được chế tạo ra và chi tiết được phục
hồi. Một trong những công nghệ đó là công nghệ hàn tự động dưới lớp thuốc.
Khi nói đến công nghệ hàn tự động dưới lớp thuốc thì có rất nhiều vấn đề
phải quan tâm đến như: thiết bị hàn; vật liệu hàn (thuốc hàn và dây hàn); hình
dạng và kích thước mối hàn; xác định chế độ hàn; chuẩn bị trước khi hàn; kỹ
thuật hàn; các biến thể của hàn hồ quang dưới lớp thuốc (Ngô Lê Thông, 2009a).
Bên cạnh những vấn đề đã đưa ra ở trên thì một phần quan trọng không thể
thiếu được khi nhắc đến công nghệ hàn tự động dưới lớp thuốc đó là phần ứng
dụng để hàn với những loại vật liệu cụ thể (thép hợp kim thấp độ bền cao, thép
hợp kim thấp chịu nhiệt, loại thép chế tạo vỏ tàu thủy, hàn liên kết nhôm –
thép,…) và trong những lĩnh vực cụ thể. Trong số các loại vật liệu ứng dụng công
nghệ hàn thì vật liệu thép hợp kim thấp độ bền cao cũng là chủ đề luôn được
các nhà khoa học chuyên ngành thường xuyên để tâm nghiên cứu cả về lý
thuyết và thực nghiệm. Đây là vật liệu cũng được ứng dụng trong cơ khí nông
nghiệp để chế tạo chi tiết máy.
Hiện nay ở Khoa Cơ – Điện, Học viện Nông nghiệp Việt Nam đang có một
máy hàn tự động dưới lớp thuốc (Model: Autotractor-630-1, nguồn hàn
Armada630), nhưng việc ứng dụng thiết bị này vào việc chế tạo cũng như phục hồi chi
tiết máy nông nghiệp vẫn còn nhiều hạn chế.
Xuất phát từ thực tế, trên cơ sở trang thiết bị sẵn có, tác giả tiến hành
thực hiện đề tài: “Nghiên cứu ứng dụng công nghệ hàn tự động dưới lớp
thuốc trong cơ khí nông nghiệp”.
1.2. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU
- Nghiên cứu về thép hợp kim thấp độ bền cao Q345B (loại vật liệu có tính
hàn tốt thường được ứng dụng trong chế tạo chi tiết máy nông nghiệp).
- Nghiên cứu ảnh hưởng của một số thông số chế độ hàn đến hình dáng
và kích thước của mối hàn khi hàn thép hợp kim thấp độ bền cao Q345B sử
dụng công nghệ hàn tự động dưới lớp thuốc.

3


- Đưa ra được bộ thông số chế độ hàn phù hợp với liên kết hàn giáp mối,
liên kết hàn chữ T khi ứng dụng công nghệ hàn tự động dưới lớp thuốc.
- Đánh giá chất lượng mối hàn: thử kéo, tổ chức tế vi của vật liệu

4


1.3. PHẠM VI NGHIÊN CỨU
Nghiên cứu để đánh giá khả năng ứng dụng của công nghệ hàn tự
động dưới lớp thuốc trong việc chế tạo chi tiết trong cơ khí nông nghiệp cụ thể.
Đánh giá được chất lượng của các mối hàn. Trên cơ sở đó phạm vi nghiên cứu
cụ thể của luận văn như sau:
- Nghiên cứu ảnh hưởng của thông số chế độ hàn hình dáng và cấu trúc
mối hàn khi hàn bằng máy hàn tự động dưới lớp thuốc Autotractor-630-1,
nguồn hàn Armada-630.
- Phân tích, lựa chọn các thông số chế độ hàn chính cần khảo sát và khoảng
biến thiên của chúng. Thực hiện các thí nghiệm, ghi lại các kết quả. Đưa ra được
bộ thông số hàn phù hợp cho quá trình ứng dụng của máy hàn tự động dưới lớp
thuốc.
- Vật liệu cơ bản là thép hợp kim thấp độ bền cao ứng dụng trong chế tạo
máy, mác Q345B, phạm vi chiều dày từ 5 và 8 mm. Quy mô nghiên cứu của luận
văn được xác định trong phòng thí nghiệm.
1.4. NHỮNG ĐÓNG GÓP MỚI, Ý NGHĨA KHOA HỌC HOẶC THỰC TIỄN
1.4.1. Những đóng góp mới
Hướng nghiên cứu của đề tài tiếp tục mở rộng phạm vi ứng dụng của
công nghệ hàn tự động dưới lớp thuốc.
Qua nghiên cứu đưa ra những thông số cụ thể của quá trình hàn liên quan
đến vật liệu thép hợp kim thấp Q345B ứng dụng trong chế tạo chi tiết máy nông
nghiệp.
1.4.2. Ý nghĩa khoa học
Trên cơ sở nghiên cứu lý thuyết xây dựng mô hình thí nghiệm và phương
pháp thực nghiệm hàn chi tiết trong quy mô phòng thí nghiệm.
Bằng thực nghiệm xác định được bộ thông số chế độ hàn để ứng
dụng cho việc hàn chi tiết cụ thể của máy nông nghiệp.
1.4.3. Ý nghĩa thực tiễn

5


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

6


Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Tải bản đầy đủ ngay

×