Luận án tiến sĩ: Nghiên cứu công nghệ hàn lai ghép Plasma-GMAW cho liên kết tấm dày không vát mép - NCS Trần Lâm


Ngày đặng: 24/05/2019

Tên luận án: Nghiên cứu công nghệ hàn lai ghép Plasma-GMAW cho liên kết tấm dày không vát mép

Ngành: Kỹ thuật cơ khí Mã số: 9520103

Nghiên cứu sinh: Trần Lâm.

Người hướng dẫn khoa học:

                                              1. PGS.TS. Nguyễn Thúc Hà

  2. PGS.TS. Hoàng Tùng

Cơ sở đào tạo: Trường Đại học Bách khoa Hà Nội

 

TÓM TẮT KẾT LUẬN MỚI CỦA LUẬN ÁN

  1. Quá trình hàn lai ghép Plasma-GMAW với hai hình thái kết hợp giữa quá trình hàn PAW và quá trình hàn GMAW được ứng dụng vào các nhu cầu khác nhau. Hình thái kết hợp hai mỏ hàn PAW và GMAW độc lập, đồng tốc cho thấy khả năng vượt trội trong liên kết hàn thép tấm dày do nguồn hồ quang Plasma lỗ khóa đi trước làm nóng chảy kim loại cơ bản ở dưới và đồng thời gia nhiệt sơ bộ mép hàn phía trên làm giúp quá trình hàn GMAW dễ điền đầy hơn trong cùng một lượt hàn. Điều này cho phép quá trình hàn lai ghép Plasma – GMAW có thể nâng cao giới hạn chiều dày tấm khi hàn giáp mối một lượt cho tấm thép Cacbon của hàn Plasma lỗ khóa từ 6÷8mm hoặc với quá trình hàn GMAW là từ 6mm lên 12mm. Do vậy quá trình này có tính ứng dụng cao trong các ngành công nghiệp nặng như đóng tàu, ôtô, nhiệt điện,...
  2. Luận án đã thành công trong mô phỏng số quá trình hàn lai ghép Plasma-GMAW với mô hình nguồn nhiệt cải tiến là kết hợp mô hình nguồn nhiệt elipsoid kép cho nguồn hàn GMAW phía sau và nguồn nhiệt nón 3 chiều phân bố Gauss cho nguồn nhiệt PAW phía trước. Các kết quả mô phỏng cho thấy kết quả tin cậy khi so với các dữ liệu thực nghiệm với sai số nhỏ hơn 4% trong phạm vi cho phép. Ứng dụng phương pháp nghiên cứu mô phỏng số bằng phần mềm SYSWELD để tính toán xác định sự hình thành và tương tác giữa hai vùng hồ quang Plasma lỗ khóa và GMAW qua đó so sánh với dữ liệu thực nghiệm thu được bằng các công cụ đo hiện đại, có độ chính xác cao như HSVC, Camera nhiệt tốc độ cao. Phương pháp nghiên cứu mô phỏng này đã đem lại những lợi ích lớn về kỹ thuật và kinh tế, đặc biệt thích hợp với các bài toán mới, bài toán phi tiêu chuẩn như đối tượng nghiên cứu của bản luận án này. Thông qua mô phỏng sẽ nắm bắt một cách tổng quát và trực quan quá trình hàn trước khi thí nghiệm, giúp giảm được rất nhiều thời gian cũng như số lượng chi phí thử nghiệm do tránh được việc thực nghiệm ở vùng thông số công nghệ không thích hợp.
  3. Luận án đã tính toán và đưa ra được thông số gá đặt hợp lý giữa hai mỏ hàn Plasma và GMAW là: góc nghiêng giữa hai mỏ hàn α = 15±50 và khoảng cách hai mỏ hàn DE = Dmin  19,5mm
  4. Tác giả đã đưa ra được giải pháp kỹ thuật có thể nâng cao công suất nguồn nhiệt Plasma như tăng đường kính lỗ phun, thay đổi khí tạo plasma giúp cho nâng cao chất lượng năng lượng nguồn hồ quang Plasma để có thể liên kết được tấm hàn dày hơn. Đặc biệt, với sự thay đổi khí tạo Plasma là Ar với lưu lượng khí 3l/phút đã được thay bằng hỗn hợp khí Ar+10%H2 với lưu lượng khí 2l/phút nhưng có thể làm cho nhiệt độ trung bình cột hồ quang Plasma tăng lên 20% (Từ 155000K lên 187000K). Điều này vừa có ý nghĩa kinh tế cao, vừa có ý nghĩa giúp hàn được mối hàn có chiều sâu ngấu lớn hơn (Từ 9mm lên 12mm) nâng cao năng suất hàn.
  5. Điểm mới trong luận án là tác giả đã đưa ra được bộ thông số hợp lý bao gồm một số thông số cơ bản như: Dòng hàn Plasma Ihp = 180A; Lưu lượng khí tạo Plasma Fllk = 2,0 l/phút (khí Ar+10%H2); Công suất nhiệt đầu vào quá trình hàn GMAW QGMAW = 2360W; tốc độ hàn Vh = 2mm/s; tốc độ cấp dây Wr = 3,4 m/min để hàn giáp mối một lượt, không vát mép thép Cacbon dày 12mm bằng công nghệ hàn lai ghép Plasma-GMAW mà các quá trình hàn thông thường khó có thể thực hiện được.
  6. Quá trình hàn lai ghép Plasma- GMAW hình thái 2 có một số ưu điểm nổi trội so với quá trình hàn GMAW thông thường khi hàn giáp mối tấm thép dày 12mm. Đó là: Tiết kiệm kim loại và công sức khi không cần vát mép phôi hàn; Chiều rộng trung bình vùng HAZ nhỏ hơn 19,3% so với hàn GMAW; Diện tích đắp nhỏ hơn 65% so với hàn GMAW; Năng lượng đường nhỏ hơn 30% so với hàn GMAW; Năng suất hàn cao hơn 50% so với hàn GMAW; Biến dạng hàn có giá trị rất nhỏ khi chiều dài đường hàn nhỏ và tương đương với quá trình hàn GMAW; Ứng suất dư Svon mises lớn nhất nhỏ hơn 34% so với hàn GMAW. Do vậy kết quả này có ý nghĩa thực tiễn cao và ứng dụng hiệu quả cao trong lĩnh vực hàn.
Chia sẻ bài viết lên facebook