vi
MC LC

LÝ LCH KHOA HC i
LI CAM ĐOAN ii
CM T iii
TÓM TT iv
MC LC vi
DANH SÁCH CÁC CH VIT TT x
DANH SÁCH CÁC HÌNH xii
DANH SÁCH CÁC BNG xv
Chng 1: TNG QUAN 1
1.1 Tng quan v phng pháp hƠn h quang áp lc 1
1.2 Tình hình nghiên cu trong vƠ ngoƠi nc 4
1.2.1 Ngoài nc 4
1.2.1.1 Tổng quan về lý thuyt, công ngh, thit b 4
1.2.1.2 Nhng ngành công nghip đư ng dng công ngh ForceArc 7
1.2.1.3 Nhng ng dng liên quan đn công ngh ForceArc 9
1.2.1 Trong nc 10
1.3 Tính cp thit của đ tài 12
1.4 Tính mi của đ tài 13
1.5 ụ nghĩa khoa hc và thc tin của đ tài 13
1.5.1. ụ nghĩa khoa hc 13
1.5.2. ụ nghĩa thực tin 13
1.6 Mc đích vƠ đi tng nghiên cu 13
1.6.1 Mc đích nghiên cu 13
1.6.2 Đi tng nghiên cu 14
1.7 Nhim v và gii hn của đ tài 14
1.7.1 Nhim v ca đề tài 14
1.7.2 Gii hn ca đề tài 14

3.2.1 Phơng pháp hàn 27

viii
3.2.2 Ch độ hàn 28
3.3 Kt lun 32
Chng 4: KIM TRA CHT LNG MI HÀN 33
4.1 nh hng của khuyt tt đn c tính liên kt hàn 33
4.1.1 nh hng chung 33
4.1.2 nh hng ca nt 33
4.1.3 nh hng ca không ngấu 33
4.1.4 nh hng ca rỗ khí, lẫn x 34
4.1.5 nh hng ca hình dáng mi hàn 34
4.1.6 nh hng ca lch mép 35
4.2 Kim tra không phá hủy (NDT) 35
4.2.1 Kiểm tra bằng chp nh phóng x (RT) 35
4.2.2 Kiểm tra bằng siêu âm (UT) 37
4.2.3 Kiểm tra bằng siêu âm màu ba chiều (PA-UT) 38
4.2.4 Kiểm tra bằng kỹ thut nhiu x siêu âm (TOFD) 39
4.2.5 Lựa chn phơng pháp kiểm tra không phá hy 40
4.3 Kim tra c tính mi hàn 40
4.3.1 Th kéo tĩnh 41
4.3.2 Th un tĩnh 42
4.3.3 Th độ cng 43
4.3.4 Th độ dai va đp 45
4.3.5 Lựa chn phơng pháp kiểm tra cơ tính 46
4.3.5.1 Kích thc mẫu th kéo (Tiêu chuẩn AWS D1.1/D1.1M- 2010) 46
4.3.5.2 Yêu cầu đi vi mẫu th kéo 46
4.3.5.3 Phơng pháp gia công mẫu 47
4.3.5.4 Tin hành th kéo 49
4.4 Kim tra t chc mi hƠn (phơn tích kim tng) 50
x
DANH SÁCH CÁC CH VIT TT

Ch vit tt
Nghĩa ting Anh
Nghĩa ting Vit
ASME
American Society of Mechanical
Engineers
Hip hội kỹ s cơ khí Mỹ
ASTM
American Society for Testing
and Materials
Hip hội vt liu và th nghim
Mỹ
AWS
American Welding Society
Hip hội hàn Mỹ
CNC
Computer Numerical Control
Máy điều khiển chơng trình s
DIN
Deutsches Institut fur Normung
= German Institute for
Standardization

NDT
Non- Destructive Testing
Kiểm tra không phá hy
PA-UT
Phased Array Ultrasonic Testing
Kiểm tra siêu âm tổ hp pha
RT
Radiographic Tomography
Chp nh phóng x

xi
TIG
Tungsten Inert Gas
Hàn hồ quang đin cực không
nóng chy trong khí trơ
TOFD
Time of Flight Diffraction
Kỹ thut nhiu x siêu âm
TWI
Welding Institute UK
Hc vin hàn Vơng Quc Anh
UT
Ultrasonic Testing
Kiểm tra siêu âm
WEDM
Wire Electrical Discharge
Machining
Máy gia công tia la đin đin
cực dây



xiii
Hình 2.8: Sự truyền kim loi vào bể hàn ca hồ quang áp lực 25
Chng 3:
Hình 3.1: Liên kt hàn theo AWS D1.1/D1.1-M:2010 26
Hình 3.2: Các phôi hàn đc vát góc 30
0
, 40
0
và 50
0
27
Hình 3.3: Chn s Job theo vt liu hàn và đng kính dây hàn 28
Hình 3.4: Job179 vi dòng đin và đin áp hàn 28
Hình 3.5: Job180 vi dòng đin và đin áp hàn 29
Hình 3.6: Job181 vi dòng đin và đin áp hàn 29
Hình 3.7: Kích thc mi hàn và tit din ngang kim loi đp 30
Hình 3.8: Phôi hàn vi góc vát 40
0
sau khi hàn lp th nhất 30
Hình 3.9: S lp hàn vi góc vát 30
0
(3 lp, hình a) và góc vát 50
0
(5 lp, hình b) 31
Hình 3.10: Hình dáng mi hàn  mặt trc (a) và mặt sau (b)(ch hàn một phía) 31
Chng 4:
Hình 4.1: Kiểm tra bằng phơng pháp chp nh phóng x (RT) 35
Hình 4.2: Thit b chp nh phóng x ICM X-RAY 36
Hình 4.3:Phơng pháp xung phn hồi (a) và phơng pháp truyền qua (b) 37

h
59 xv
DANH SÁCH CÁC BNG

BNG TRANG
Chng 3:
Bng 3.1: Thành phần hóa hc ca thép CT3 27
Chng 5:
Bng 5.1: Kt qu thí nghim khi  thay đổi 57
Bng 5.2: Kt qu thí nghim khi I
h
thay đổi 58

dng ng dầy. Đi vi các kt cấu này ch cần hàn một phía, phía còn li mi hàn tự
hình thành mà các phơng pháp hàn khác cha hàn đc.

Hình 1.1: Mối hàn đợc hình thành phía trong ống [10]
- Chất lng mi hàn cao, không nt kt tinh, gii hn bền cao hơn so vi
hàn hồ quang thông thng.

2
- Thay th cho công ngh hin nay khi hàn lp lót ca mi hàn có vát cnh
phi thực hin bằng phơng pháp hàn hồ quang đin cực không nóng chy trong
môi trng khí trơ (Hàn TIG).
- Do nh hng ca áp lực hồ quang nên độ sâu nóng chy rất cao, có thể
gim đc góc vát cnh.

a) b)
Hình 1.2: Độ sâu nóng chảy ca mối hàn khi hàn bằng phơng pháp ForceArc (a)
và phơng pháp thông thờng (b) [10]
- S lp hàn s gim do góc vát nh, vì vy có thể gim đc thi gian gia
công chuẩn b và thi gian hàn, đặc bit là tit kim đin năng tiêu th và lu lng
khí bo v.

a) b)
Hình 1.3: So sánh số lớp hàn khi hàn bằng phơng pháp ForceArc (a) và phơng
pháp thông thờng (b)[10]
- Hn ch đc sự bin dng ca kt cấu do va nhit ít, nguồn nhit tp
trung.

3
- Tránh đc thất thoát kim loi do không có sự bn toé kim loi lng trên bề
mặt vt hàn.

phơng pháp hàn hồ quang thông thng bằng phơng pháp hàn ForceArc vào
trong sn xuất s gim đc 37% khi lng kim loi đp, 57% lu lng khí bo
v và đin năng tiêu th, tổng chi phí tit kim đc c tính khong 40%, một con
s rất hấp dẫn cho các doanh nghip trong nc.
Vi nhng đặc điểm nổi bt nh trên thì đề tài ắNghiên cu ảnh hởng ca
chế độ hàn hồ quang áp lực đến năng suất và chất lợng mối hàn trên thỨp cácbon”
là rất cần thit trong xu th hội nhp ca nc ta hin nay.
1.2 Tình hình nghiên cu trong vƠ ngoƠi nc
1.2.1 NgoƠi nc
1.2.1.1 Tng quan v lý thuyt, công ngh, thit b
 V lý thuyt:
Phơng pháp hàn hồ quang đin cực nóng chy trong môi trng khí bo v
đc phát minh vào năm 1920 bi P.O.Nobel. Ngày nay, cùng vi sự phát triển ca
khoa hc và công ngh, phơng pháp này không ngừng đc các quc gia trên th
gii nghiên cu, đặc bit là các quc gia châu Âu và khu vực Bc Mỹ (Đc, Pháp,
Italy, Thy Điển, Mỹ…) và đư cho ra đi rất nhiều phơng pháp hàn mi mà tiên
phong là hưng EWM ca Đc đư phát minh và hoàn chnh phơng pháp hàn hồ

5
quang áp lực (ForceArc) đc xem là phơng pháp hàn vt liu dầy ti u nhất tính
đn thi điểm hin ti.
Năm 1980, Kỹ s ngi Đc Hans-Ulrich Pomaska, một trong nhng ngi
tiên phong trong công ngh hàn khí bo v, đư nghiên cu một loi hồ quang ngn,
phun mnh, không cần chng ngn mch. Nó hình thành vi đin áp thấp hơn, chiều
dài hồ quang và thi gian ngn mch ngn hơn, tuy nhiên có sự tăng lên không đáng
kể ca dòng đin hàn. Khi hồ quang này xuất hin, không có sự văng bn kim loi,
không gây ra ting ồn nh hồ quang thông thng. Đây là loi hồ quang đư nhanh
chóng nhn đc sự ng hộ khi đa vào s dng và nó đư làm thay đổi hoàn toàn
các khái nim trc đó. Nhng đặc điểm trên chính là tính chất cơ bn ca phơng
pháp hàn hồ quang áp lực. Mi hàn khi hàn bằng phơng pháp này đư đc The

ngành công nghip quan trng nh đóng tàu, ch to toa xe, đng ng dẫn nhiên
liu, bồn bể chu áp lực,
Năm 2011, hưng Locomotive Dragon, một trong nhng hưng ch to tàu đin
hàng đầu ca Đc đư ch to phơng tin TRACO-2011 ZNLE vi sự lp ráp
khung sn bằng phơng pháp hàn hồ quang áp lực và đư ci thin đc sự bin
dng, tăng độ chính xác về kích thc, độ bền, tc độ thit k ca phơng tin lên
đn 200 km/h.

8

Hình 1.9: Tàu điện ca Locomotive Dragon [28]
Cũng trong năm 2011, Công ty đóng tàu Sea-East (Pháp) cũng đư ng dng
phơng pháp hàn này trong vic ch to khung sn và v tàu, độ bền tăng khong
30% so vi hàn MIG/MAG thông thng.
Từ đó đn nay, hàng lot các công ty khác đư thấy đc hiu qu ca phơng
pháp hàn này, đặc bit là các công ty chuyên lp ráp h thng đng ng, ch to
bồn bể,

Hình 1.10: Tàu tuần tra ca Sea-East [25]

9

Hình 1.11: ng dụng trong chế tạo bồn bể [25]
1.2.1.3 Nhng ng dng liên quan đn công ngh ForceArc
Dựa trên nguyên lý cơ bn ca phơng pháp hàn hồ quang áp lực, các nhà
nghiên cu đư phát minh ra các công ngh sau:
- Công ngh RootArc: Là công ngh hàn lp lót  nhng mi hàn nhiều
đng nhiều lp. u điểm ca công ngh này là khi hàn lp lót  bề mặt này thì
mi hàn  phía đi din cũng đc hình thành (ng dng để hàn ng).
- Công ngh PulseArc: Là công ngh dùng hồ quang xung để hàn các kim

đc triển khai ti Vin khoa hc kỹ thut xây dựng. Vic nghiên cu đc tin
hành trên cơ s trang thit b và vt liu ca Thy Điển. Báo cáo giám đnh đề tài
này đư khẳng đnh rõ nhng u điểm, tính hiu qu kinh t cao, và triển vng to ln
ca vic ng dng công ngh GMAW vào sn xuất cơ khí ca đất nc.
Đề tài nghiên cu khoa hc cấp nhà nc ca Vin Khoa hc kỹ thut xây
dựng đư giám đnh. Song, sau đó hơn 10 năm, vic ng dng công ngh GMAW
vào thực t sn xuất vẫn cha đc quan tâm đúng mc. Vic ng dng công ngh
GMAW trong giai đon trc năm 1990 vào sn xuất cha mang li hiu qu thit
thực, có thể có nhiều nguyên nhân nhng nguyên nhân chính xuất phát từ hai khía
cnh. Một là do thực t sn xuất công nghip đang trong cơ ch qun lý quan liêu
bao cấp nhng cha có sự cnh tranh gay gt về năng suất lao động và chất lng
sn phẩm. Kh năng th hai có thể căn bn hơn đó là sự nghiên cu đầu t làm ch

11
công ngh hàn GMAW trong sn xuất còn ít, nên có nhiều khó khăn ách tc ny
sinh. Đó là sự không ổn đnh trong quá trình hàn dẫn đn không ổn đnh chất lng,
nhng do hn ch về điều kin kinh phí nên đư cha đc gii quyt đúng mc và
vì vy ta vẫn cha ng dng đi trà công ngh hàn GMAW vào sn xuất đc .
Nh vy các nghiên cu trc đây tuy đư to đc tiền đề cho sự phát triển
công ngh hàn GMAW  Vit Nam, song vic áp dng công ngh hàn này vào thực
t vẫn cha đc rộng rưi. Nó đòi hi phi gii quyt một s nội dung khoa hc -
công ngh gn liền vi điều kin thực t  Vit Nam. Và ch khi đư nghiên cu gii
quyt nhng nội dung khoa hc kỹ thut đó, từng bc ch độ công ngh, xác đnh
ch độ công ngh hàn phù hp thì mi có thể áp dng công ngh GMAW vào thực
t điều kin Vit Nam ta đc.
Nh đư kho sát và phân tích  phần trên, công ngh GMAW cũng nh các
công ngh khác, nó bao gồm các vấn đề về thit b, vt liu, công ngh. Trong đó,
thit b hàn đư đc th gii nghiên cu kỹ.
Thực t ngày nay, trên đất nc ta hin nay đang tồn ti nhiều thit b hàn
dùng cho công ngh GMAW. Đặc bit có nhiều loi thit b hin đi ca các hãng

ngh này  Vit Nam còn rất hn ch. Một trong nhng nguyên nhân khin kỹ thut
công ngh này cha đc ng dng rộng rưi  Vit Nam là vì các công ty ca Vit
Nam cha làm ch đc công ngh này, cha nm đc quy trình vn hành, cha
có đội ngũ các kỹ thut viên đc đào to bài bn về công ngh. Và trên ht, h
thng thit b cha đc trang b đầy đ, đáp ng đc yêu cầu ca thực tin sn
xuất.
Đón đầu và hòa nhp vi xu hng nghiên cu trên th gii nêu trên, đề tài
ắNghiên cu ảnh hởng ca chế độ hàn hồ quang áp lực đến năng suất và chất
lợng mối hàn trên thỨp cácbon” s giúp các doanh nghip hiểu rõ hơn về li ích
ca công ngh hàn hồ quang áp lực, từ đó s có đnh hng đúng trong vic đầu t
thit b công ngh cao vào trong sn xuất nhằm tăng năng suất lao động, h giá
thành sn phẩm, góp phần ổn đnh nền kinh t hin nay.

13
1.4 Tính mi của đ tài
- Nghiên cu năng suất và chất lng mi hàn khi hàn bằng phơng pháp
hàn hồ quang áp lực, một trong nhng phơng pháp hàn mi hin nay cha có hc
vin, trung tâm nào  Vit Nam nghiên cu.
- Đề suất thay đổi góc vát cnh khi hàn trên vt liu dầy nhằm gim đc s
lp hàn mà chất lng mi hàn vẫn đc đm bo.
- Đề suất thay đổi quy trình hàn lp lót ca liên kt hàn nhiều đng nhiều
lp do công ngh hin nay khi hàn lp lót phi hàn bằng phơng pháp hàn TIG.
1.5 ụ nghĩa khoa hc và thc tin của đ tài
1.5.1. ụ nghĩa khoa hc
Đề tài nghiên cu về phơng pháp hàn hồ quang áp lực trên thit b hàn
Alpha Q551-EWM nhằm mc đích m rộng kh năng công ngh trong lĩnh vực
hàn.
1.5.2. ụ nghĩa thc tin
Nghiên cu phơng pháp hàn hồ quang áp lực trên thit b hàn Alpha Q551-
EWM để hàn nhng kim loi và hp kim có chiều dầy ln, gim góc vát cnh khi

- Nghiên cu cơ s lý thuyt ca quá trình hàn hồ quang áp lực.
- Xác đnh các thông s cơ bn ca quá trình hàn.
- Xây dựng mô hình và thực nghim đi vi vt liu là thép cácbon.
- Kiểm tra cơ tính và tổ chc mi hàn.
- So sánh kt qu vi công ngh hàn tiên tin hin có  nc ta.
1.7.2 Gii hn của đ tài
- Ch nghiên cu trên vt liu thép cácbon thấp, liên kt giáp mí.
- Đề tài ch thực sự mang li hiu qu rõ rt khi thực hin trên kt cấu dng
tấm có chiều dầy ln (từ 20mm tr lên).
1.8 Phng pháp nghiên cu và k hoch thc hin
1.8.1 Phng pháp nghiên cu
Để thực hin đt mc đích ca đề tài, ngi thực hin đư s dng một s
phơng pháp nghiên cu sau:
- Nghiên cu tài liu.
- Phân tích các d liu, xây dựng mô hình tính toán.
- Xây dựng mô hình thực nghim, tin hành thực nghim (có s dng quy
hoch thực nghim) và x lý s liu thực nghim.

15
1.8.2 K hoch thc hin
Trên cơ s các phơng pháp nghiên cu đư nêu, đề tài s tp trung vào thực
hin các vấn đề sau:
- Tìm kim các tài liu có liên quan đn công ngh hàn bán tự động trong
môi trng khí bo v, công ngh Force Arc ca hưng EWM (Đc)
- Tham kho các trang Web có nội dung liên quan.
- Xây dựng cơ s lý thuyt và mô hình tính toán.
- Chuẩn b mép vát trc khi hàn hồ quang áp lực.
- Tin hành hàn ti Công ty Schindler, Khu công nghip Bình Chiểu, Th
Đc, Thành ph Hồ Chí Minh.
- Kiểm tra không phá hy mi hàn (siêu âm) ti phòng KCS ca Xí nghip