BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƢỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG
KHOA KỸ THUẬT GIAO THÔNG

NGUYỄN ĐỖ PHƢƠNG DŨNG NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA CHIỀU DÀI
MỐI HÀN ĐẾN BIẾN DẠNG GÓC KHI
HÀN NỐI TẤM TÔN BAO VỎ TÀU
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

CHUYÊN NGÀNH: ĐÓNG TÀU THỦY
NHA TRANG, 2013
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƢỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG

nối tấm tôn bao vỏ tàu.
Số trang: 72 Số chương: 04 Số tài liệu tham khảo: 10
Hiện vật: - 3 bộ thuyết minh và 3 đĩa CD

NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ HƢỚNG DẪN Kết luận:

Nha Trang, ngày……thángnăm 2013
CÁN BỘ HƢỚNG DẪN
(Ký và ghi rõ họ tên)

THS. BÙI VĂN NGHIỆP
PHIẾU ĐÁNH GIÁ CHẤT LƢỢNG DATN

Họ và tên Sinh viên:NGUYỄN ĐỖ PHƢƠNG DŨNG Lớp: 51DT – 1
Ngành: Kỹ thuật tàu thủy Chuyên ngành: Đóng tàu thủy
Tên đề tài: Nghiên cứu ảnh hưởng của chiều dài mối hàn đến biến dạng góc
khi hàn nối tấm tôn bao vỏ tàu.
Số trang: 72 Số chương: 04 Số tài liệu tham khảo:10


 
Th.s Bùi Văn Nghiệp 
Nghiên cứu ảnh hưởng của chiều dài mối hàn đến biến dạng góc khi
hàn nối tấm tôn bao vỏ tàu”. 





 







 , tôi
















trc ting dn tn
tình,





, , 













 cho tôi trong
sut quá trình thc hi tài.
Cui cùng, tôi xin chân thành c qu cn bè,
ng nghipi yêu ng viên, to mu kin cho tôi hc tp, nghiên
cu trong sut quá trình thc hi tài.

iii 2.3.2. Công thc tính bin dng góc c 27
2.3.3. Kt qu mô phng ca ti 28
2.3.4. Công thc tính bin d xut ca Watanabe and Satoh 28
2.3.5. n dng góc 29
2.4 . Ảnh hƣởng của chiều dài mối hàn đến biến dạng góc 31
CHƢƠNG 3
KẾT QUẢ NGHIÊN CỨUẢNH HƢỞNG CỦA CHIỀU DÀI MỐI HÀN ĐẾN
BIẾN DẠNG GÓC KHI HÀN NỐI TẤM TÔN BAO VỎ TÀU 33
3.1. Quy trình hàn nghiên cứu 33
3.2. Phƣơng pháp nghiên cứu thực nghiệm 34
3.3. Mô tả thí nghiệm 34
3.4. Phƣơng pháp đo kết quả biến dạng 37
3.5. Kết quả nghiên cứu 39
3.5.1. Hàn thí nghim trên phôi mc 39
3.5.2. Hàn thí nghim nghiên cu s ng ca chiu dài mn bin
dng góc45
3.5.2.1. Kt qu hàn thí nghim nghiên cu ng ca chiu dài mn
bin dng góc vi quy trình hàn VR-1G-SMAW-W1 46
3.5.2.2. Kt qu hàn thí nghim nghiên cu ng ca chiu dài mn
bin dng góc vi quy trình hàn VR-1G-SMAW-W2 49
3.5.2.3. Kt qu hàn thí nghim nghiên cu ng ca chiu dài mn
bin dng góc vi quy trình hàn VR-1G-SMAW-W3 50
3.5.2.4. Kt qu hàn thí nghim nghiên cu ng ca chiu dài mn
bin dng góc vi quy trình hàn VR-1G-SMAW-W4 54
3.5.3.5. So sánh kt qu bin dng góc gia các phôi mu có chiu dài khác
nhau57
iv

             -1G-SMAW-
W3 51
 .            -1G-SMAW-
W4 54
Bng 3.9. Tng hp kt qu bin dng góc hàn thí nghim trên mu 57
Bng 3.10. Các bin s và c ca quá trình hàn 60
Bng 3.11. Kt qu bin dng góc theo nghiên cu ca mt s nhà khoa hc 61 vi 2. Danh mục các chữ viết tắt
e


e
MCN
 
e
Mép

VR: Vietnam Register  .
SAW: Submerged Arc Welding– Hàn h i lp thuc.
GMAW: Gas Metal Arc Welding – Hàn h quang bng n cc nóng chytrong môi
ng khí bo v hoc tên thông dng là hàn dây, hàn CO2.
MIG:Metal Inert Gas dng khi hàn thép hp kim và kim loi màu.
MAG: Metal Active Gas

khí "hoạt hóa" khi hàn thép thường, thép hợp kim thấp.

Hình 2.6. Hàn cân đối 22
Hình 2.7. Giảm khối lượng kim loại mối hàn 22
Hình 2.8. Vát mép hai tấm có độ dày chênh lệch lớn hơn 3mm 23
Hình 2.9. Trình tự hàn các mối hàn kết cấu tấm 23
Hình 2.10. Hàn theo phương pháp phân đoạn nghịch 24
Hình 2.11. Uốn sơ bộ với các tấm đáy cứng và nêm 24
Hình 2.12. Tạo các gân dọc 24
Hình 2.13. Tạo biến dạng ngược 25
Hình 2.14. Nung cục bộ để nắn biến dạng 25
Hình 2.15. Nung theo hình nêm để nắn phẳng tấm 25
Hình 2.16. Tạo biến dạng ngược khi hàn 26
Hình 2.17. Mô hình mô phỏng biến dạng của Artem Pilipenko dưới dạng 3D 28
viii Hình 2.18. Phương pháp đo khe hở biến dạng e 29
Hình 2.19. Phương pháp xác định độ biến dạng góc 30
Hình 2.20. Phương pháp đo biến dạng góc 30
Hình 2.21. Ảnh hưởng của chiều dài tấm đến biến dạng góc 31
Hình 3.1. Quy cách mối hàn nghiên cứu. 33
Hình 3.2: Các bước tiến hành hàn thực nghiệm trên phôi mẫu 35
Hình 3.3. Khung lưới trên mẫu hàn 1000x300x10 mm 36
Hình 3.4. Kích thước mẫu hàn thực nghiệm 37
Hình 3.5. Đo khe hở biến dạng e tại mặt cắt ngang của mẫu 37
Hình 3.6. Phương pháp đo khe hở biến dạng e 38
Hình 3.7. Phương pháp xác định độ biến dạng góc 38
Hình 3.8. Quy cách mối hàn 42
Hình 3.9. Quy cách mối hàn nghiên cứu 43
Hình 3.10. Đo khe hở e ở vị trí mép và giữa đường hàn trên mẫu sau khi hàn 46
Hình 3.11. Đồ thị thể hiện góc biến dạng của mẫu sau khi hàn. 48

Do thi gian có hn, kin thc còn hn chó nhiu kinh nghim thc t.
Nên trong quá trình thc hin s không tránh khi nhng thi tài rt mong
c s góp ý ca quý Thy, các bng nghip.
Nha trang, ngày 12 tháng 07 
Sinh viên thc hin
Nguy 
2 CHƢƠNG 1 ĐẶT VẤN ĐỀ
1.1. Đặt vấn đề
Có th nói s phát trin ca công ngh hàn gn lin vi s phát trin ca ngành
công nghip n             t
i tiên tin và hic ng dng rng
rãi trong ngành công nghi
c bii vi kt cu thân tàu, công ngh nh rt cht ch và
kim tra rt khc th hin qua các tiêu chunh, quy phm
và quy trình hàn.
V bin dng hàn là mt trong nhng v không ch c rt nhiu nhà
khoa hng, v bin
dng gây rt nhit cu thân tàu và gây ra nhiu hu
qu rt nghiêm trng. Thc t      i các con tàu ca M
SchenecadyLiberty”.
Ngày nay, u công ngh hàn hii vi nhng
c t  tránh khc ng sut
n dHi b ra mt khong chi phí rt
ln cho công tác khc phc bin dng hàn.
Trong quá trình hàn các tm tôn bao v tàu li vi nhau, có rt nhiu bin dng
xy ra n dng do co ngang, bin dng do co dc, bin dng xoay và bin dng
góc. Nn dng th hin rõ nht là bin dng góc.Bin dng góc làm ng

Có th nói t nhng kt qu nghiên c      ành công
nghit nhiu và góp mt phn vào công trình nghiên cu v
v ng sut và bin dng hàn.Tuy nhiên các nghiên cu này vn không th khái
quát ht các v phc tp ca bin dng hàn tàu thy. Vì kt cu tàu thy rt phc
tp và có nhm khác bit vi kt c
T v thc t trên, v bin dng hàn kt cu thân tàu vn ti và
nghiên cu nào gii quyt c th. Vi mong mun nghiên cu s ng
ca chiu dài mn bin dng góc khi hàn ni tm tôn bao v tàu xem th kt
qu bin d nào. Nhm cy ra ng sut và bin dng
khi hàn ni các tm tôn bao v tàu u kin thc tng thi nh chính
xác giá tr ca mt s thông s trong quy trình hàn. 4 T v thc t trên, vi mong mun c nghiên cu nhng v mi và
thc tin nht v v hàn tàu thy nên vic la ch tài “Nghiên cứu ảnh hưởng
của chiều dài mối hàn đến biến dạng góc khi hàn nối tấm tôn bao vỏ tàu” là tht s
n thit.
1.2. Tổng quan vấn đề biến dạng hàn tàu thủy
1.2.1. Lịch sử nghiên cứu ứng suất và biến dạng hàn vỏ tàu
t phát hin ra h 
nhà vp tc nghiên cu v h quang và chng minh kh
 qn làm nóng chy kim lo
s dng h n làm nóng chy kim loi và s dng hàn h quang bng cc
than. Tip li s dng h  hàn bng que hàn thép và
bit bo v vùng hàn chng li các khí có h
nh h quang và
bo v ng cách bc que hàn bng lp thuc bc.

dng hàn.
Sau chin tranh Th gii th hai, cùng vi hàn t i lp thu
pháp hàn tr ng khí bo v (MIG: Metal Inert Gas; MAG: Metal Active
c s d hàn mt s kim loi có tính hàn kém.
c bit  n x. Hàn
n x c bit quan trng trong công ngh ch to nt b
cán, trc tuc bin thy lc c ln và các sn phm c lt các
i: hàn bng tia laser, hàn b
Hin nay, công ngh hàn càng ngày càng phát trin, rt nhi
c áp dng, chng mc nâng cao, gim chi phí sn
xut, nâng cao hiu qu kinh tt
nhic ng d tránh khc ng sut
n d
6 1.2.2. Nguyên nhân gây ra ứng suất và biến dạng hàn
Mt trong nhng nguyên nhân sâu xa nht gây ra ng sut và bin dng trong
 truyn nhit hay trng thái nhit. Tht vy trong khi hàn, chúng ta tin
hành nung nóng cc b ti v trí cn hàn và trong mt thi gian rt ngn v trí này t
n nhi rt cao. Do ngun nhit hàn luôn di ng lên phía c nên nhng khi
kim loi mc nung nóng còn nhng phn kim long sau dn du v
nhi. Còn s phân b nhi  theo  vuông góc vng hàn rt khác
nhau, do s thay i th tích  các vùng lân cn mi hàn cng khác nhau, dn
s to thành ni lc và ng sut trong vt hàn. ng sut và bin dng sinh ra trong quá
trình hàn là do các nguyên nhân sau:
a) Do nung nóng và làm nguội không đều kim loại vật hàn [5]
S phân b nhi trên vu làm vt hàn dãn n u, do
vy làm cho mi hàn và vùng lân cn mi hàn tn ti ng sut. ng sut này làm cho
vt hàn b bin dng hoc có th b nt. Mô t cách khác khi hàn giáp mi, các vùng 

du và gây ra bin d. Quá trình din ra bin dng hàc th
hin trên hình 1.1.
Khi hàn giáp mi, vùng gn tâm mi hàn b nung nóng nhiu nht nên có xu
ng giãn n ln gây ra b nén, còn các phi thì b
kéo. Sau khi hàn, nhi theo tit din ngang ca tm dn dn cân bng, khi ngui các
phn ca tm s co li. Bin dng dc co rút  phn gia phi lvì  nhi
l
l
0
8 y, phn gia ca tm khi nung nóng thì b nén dc, sau khi ngui nó
hoàn toàn tr nên b kéo, nhng phn tikhông có s co phn gia thì li b
nén. Trng thái ng sugi là ng sutrong vt hàn.
c) Do sự biến đổi tổ chức của kim loại mối hàn và vùng lân cận mối hàn [10]
Do ng ca nhit nên kim loi mi hàn và vùng lân cn mi
t chc, do vy to nên ng sut trong vc bit khi hàn thép hp kim và thép
cacbon cao là các thép d b tôi thì ng sut này có th n tr s rt ln.Ví d 
mt s kim loi: Thép hp kim thp, h thai cu trúc pha ti
vùng ng nhit khi nhit  i, kèm theo s i th tích do xut hin
pha Martensite to nên ng sut bên trong kim loi.
ng su t cu hàn kt hp vi ng sut sinh ra do ngoi lc tác
dng trong quá trình làm vic, tng ng sut này là làm gim kh làm
vic ca kt cu và to kh xut hin nhng vt nt, gãy trong chúng. Bin dng
hàn làm sai lc ca các kt c sau khi hàn phi tin
hành các công tác sa, nn, gia nhit
Tr s và s phân b ng sut ph thuc vào:
- Tính cht ca vt liu hàn.
Vt hàn có tính do tt, khi hàn d b bin dng, vt hàn có tính do kém, khi

12300
19300

1.2.3. Các kiểu ứng suất và biến dạng hàn vỏ tàu
TheoKoichi và Masubuchi [8], bin dc chia ra thành các dng sau:
 Biến dạng trong mặt phẳng tấm, có 3 dạng:
1) Bin dng do co ngang (Transverse Shrinkage)
2) Bin dng do co dc (Longitudinal Shrinkage)
3) Bin dng do xoay (Rotational Distortion) 10  Biến dạng ngoài mặt phẳng tấm, có 4 dạng:
1) Bin dng góc (Angular Distortion)
2) Bin dng xon (Buckling Distortion)
3) Bin dng dc (Longitudinal Bending Distortion)
4) Bin dng cc b (Features of Buckling Distortion) Hình 1.3. Các kiểu biến dạng hàn
1. Biến dạng dọc
Là bin dng dc theo trc sn phm hàn nó xut hin do s co dc ca mi
hàn. Trong kt cu n dng theo chiu dc khi hàn các chi tit
ch T, các chi tit dc tàu, hàn các tm v vi nhau,

Hình 1.4. Biến dạng dọc
hàn chữ T.
11

1.3.3. Giới hạn nội dung nghiên cứu
T   c tin c  tài, mc tiêu nghiên c  tài thc hin trong
ph
1. Tng quan các v n bin dng góc và các yu t ng
n bin dng góc.
2. Nghiên cu s ng ca chiu dài mn bin dng góc khi hàn
ni tm tôn bao v tàu v quang tay, thép dày 10 mm.
3. Tho lun kt qu  xut ý kin.
Vi nhng ni dung nghiên cu y s c th hi
t v
 lý thuyt
t qu nghiên cu
o lun kt qu 13 CHNG 2 C S Lí THUYT
2.1. Tng quan v phng phỏp hn h quang tay
Hn h n núng chy s dn cc
i dng l cú v bc) v khụng s dng khớ bo vt c
cỏc thao tỏc (gõy h quang, dch chuyi th
hn thc hin bng tay [2].

thứ cấp
Kìm hàn
Que hàn vỏ bọc