Lời Cảm Ơn
Sau hơn 3 tháng thực tập và nghiên cứu cùng với sự giúp đỡ của các thầy và mọi
người đến nay tôi đã hoàn thành nội dung của đề tài tốt nghiệp. Tuy nhiên do thời gian có
hạn cộng thêm sự hạn chế về hiểu biết chuyên môn nên trong quá trình làm đề tài tôi có
gặp một số khó khăn.
Nhưng dưới sự hướng dẫn của thầy giáo: . Đến nay tôi đã hoàn thành đề tài với nôi
dung: NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ HÀN TỰ ĐỘNG SỬ
DỤNG TRONG CHẾ TẠO TÀU VỎTHÉP.
Nhân đây tôi xin gửi lời cảm ơn đến thầy giáo.
Tôi xin chân thành cảm ơn cán bộ công nhân viên Công ty TNHH một thành viên
CNTT Dung Quất, đặc biệt các anh ở Phòng đào tạo và Phòng KTCN cùng các thầy trong
bộ môn đã tạo điều kiện và giúp đỡ tôi hoàn thành đề tài tốt nghiệp.
Và tôi xin chân thành cảm ơn những người bạn đã giúp đỡ tôi trong suốt quá trình
thực hiện đề tài
Tôi xin chân thành cảm ơn!
, ngày10 tháng 11/2007
Sinh viên
ĐỀ CƯƠNG ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP
Họ và tên :
Lớp :
Địa chỉ liên hệ:
Điện thoại:
Tên đề tài : Nghiên cứu thiết kế quy trình công nghệ hàn tự động sử dụng trong chế tạo
tàu vỏ thép
Ngành cơ khí tàu thủy Mã ngành:
Cán bộ hướng dẫn:
Phần I. ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI VÀ MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU
1.1. Đối tượng nghiên cứu: công nghệ hàn tự động sử dụng trong chế tạo tàu vỏ thép
1.2. Phạm vi nghiên cứu: Công nghệ hàn tự động dưới lớp thuốc sử dụng trong chế tạo
tàu vỏ thép
1.3. Mục tiêu nghiên cứu: Quy trình công nghệ hàn tự động dưới lớp thuốc sử dụng

1. Đi thực tế: Công ty CNTT Dung Quất
2. Kế hoạch hoàn thành
Từ ngày 30/07 đến ngày 30/08: hoàn thành nội dung đề cương
Từ ngày 31/08 đến ngày 30/09: đi thực tế và hoàn thành nội chương 1, 2 ,3
Từ ngày 01/10 đến ngày 01/11: hoàn thành nội dung chương 4
Từ ngày 02/11 đến ngày 10/11: hoàn thành nội dung đề tài
MỤC LỤC
MỤC LỤC
  
Trang
LỜI NÓI ĐẦU.............................................................................................................1
Chương 1: ĐẶT VẤN ĐỀ
1.1. Tổng quan về công nghệ hàn trong đóng tàu....................................................2
1.2. Ký hiệu tiêu chuẩn của một số nước về mối hàn..............................................4
1.2.1. Tiêu chuẩn Anh BS.4871.........................................................................4
1.2.2. Tiêu chuẩn Nhật JIS Z3201......................................................................5
1.2.3. Tiêu chuẩn Mỹ ASME, AWS D11 – 92...................................................7
1.3. Giới hạn nội dung nghiên cứu..........................................................................8
1.3.1. Lựa chọn phương pháp hàn tự động........................................................8
1.3.2. Nội dung nghiên cứu................................................................................9
Chương 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA PHƯƠNG PHÁP HÀN DƯỚI
LỚP THUỐC
2.1. Lý thuyết cơ bản về công nghệ hàn................................................................10
2.1.1. Sự tạo thành mối hàn..............................................................................10
2.1.2. Tổ chức kim loại mối hàn......................................................................14
2.1.3. Đặc điểm và phân loại hàn.....................................................................18
2.1.4. Ứng suất và biến dạng khi hàn...............................................................21
2.2. Khái niệm chung về hàn tự động dưới lớp thuốc...........................................28
2.2.1. Nguyên lý hàn tự động dưới lớp thuốc..................................................28
2.2.2. Đặc điểm của quá trình hàn hồ quang dưới lớp thuốc...........................29

3.2. Cơ sở tính toán các thông số của quy trình hàn..............................................58
3.2.1. Kim loại hàn...........................................................................................58
3.2.2. Tính toán chế độ hàn..............................................................................59
3.2.3. Dây hàn và thuốc hàn.............................................................................63
3.3. Thiết kế quy trình công nghệ hàn...................................................................66
3.3.1. Xác định chi tiết hàn..............................................................................66
3.3.2. Vật liệu quy cách của quá trình kiểm tra cơ tính....................................66
3.3.3. Chuẩn bị trước khi hàn...........................................................................66
3.3.4. Tiến hành lập quy trình công nghệ hàn..................................................68
3.3.5. Nội dung chi tiết của quy trình...............................................................70
3.4. Ứng dụng quy trình và chế tạo một phân đoạn của tàu đang đóng tại nhà
máy tham gia thực.................................................................................................72
3.4.1. Giới thiệu chung về tàu đang đóng........................................................72
3.4.2. Lựa chọn phân đoạn chế tạo..................................................................72
3.4.3. Công tác chuẩn bị...................................................................................73
3.4.4. Quá trình hàn..........................................................................................73
Chương 4: THẢO LUẬN KẾT QUẢ
4.1. Thảo luận kết quả của quy trình hàn...............................................................78
4.2. Đề xuất ý kiến.................................................................................................78
TÀI LIỆU THAM KHẢO........................................................................................79
1
LỜI NÓI ĐẦU
Tàu thủy là một công trình kỹ thuật nổi trên nước, nó có thể nổi và di chuyển
được trên nước, có kết cấu phức tạp và hoạt động trong môi trường vô cùng khắc
nghiệt, chịu sự tác động của nhiều yếu tố như sóng, gió…
Do yêu cầu quan trọng là sao cho ngày càng hạn chế các vụ đắm tàu, đảm bảo
an toàn cho người đi tàu, an toàn hàng hóa chuyển chở. Thiết nghĩ cần có nhiều giải
pháp mới hiệu quả thiết thực để giải quyết vấn đề này. Ngoài việc thiết kế tàu để đảm
bảo thông số hình dáng và tính năng ra thì việc thực hiện lắp ghép các phân, tổng
đoạn để đảm bảo độ kín khít, đọ bền chung của con tàu cũng là vấn đề vô cùng quan

bằng nhiều loại thép và hợp kim có tính chất khác nhau để hàn các kết cấu kim loại
và hợp kim khác nhau. Năm 1928, Alecxanđerơ (Mỹ) tìm ra phương pháp hàn hồ
quang trong khí bảo vệ.
Năm 1929, người ta đã tìm ra phương pháp hàn tự động dưới lớp thuốc trong
điều kiện thí nghiệm với thuốc hàn sử dụng là hỗn hợp của than gỗ, tinh bột, mùn cưa
và bồ hóng. Hàn tự động ra đời đã tăng được công suất hồ quang, bảo vệ được vùng
hàn tốt, do vậy nâng cao được chất lượng mối hàn và tăng năng suất của quá trình
hàn, đồng thời cải thiện được điều kiện làm việc cho người thợ hàn. Nhờ vậy mà hàn
tự động phát triển một cách nhanh chóng cả về công nghệ và thiết bị.
Sau chiến tranh Thế giới thứ hai, cùng với hàn tự động dưới lớp thuốc,
phương pháp hàn trong môi trường khí bảo vệ (MIG: Metal Inert Gas; MAG: Metal
Active Gas) cũng phát triển và nó được sử dụng để hàn một số kim loại có tính hàn
kém.
Năm 1949 đã ra đời phương pháp hàn nóng chảy đặc biệt – hàn điện xỉ. Hàn
điện xỉ ra đời có ý nghĩa đặc biệt quan trọng trong công nghệ chế tạo nồi hơi, thiết bị
3
cán, trục tuốc bin thủy lực cỡ lớn và các sản phẩm cỡ lớn khác. Sau đó hàng loạt các
phương pháp hàn khác ra đời: hàn bằng tia laser, hàn bằng siêu âm,…
Giải quyết khó khăn của việc lắp ghép các phân đoạn, kết cấu lại với nhau
cũng là một vấn đề quan trọng mà chúng ta đã cố gắng tìm cách sao cho công nghệ
lắp ghép là hiện đại, chính xác và hiệu quả nhất để trong quá trình sử dụng an toàn
cho con tàu và cho con người. Đến nay chúng ta có thể khẳng định rằng công nghệ
hàn đã thay thế cho các phương pháp lắp ghép khác mà một thời gian dài đã kìm hãm
sự phát triển của ngành công nghiệp đóng tàu với lý do không đảm bảo độ kín, độ
bền kết cấu theo yêu cầu hàng hải. Theo nhu cầu phát triển kinh tế ngày càng có
nhiều nhà máy đóng tàu cùng với nhiều mẫu tàu với tải trọng lớn được thiết kế và
đóng mới, việc đóng và sửa chữa có nhiều yêu cầu về công nghệ hàn. Vì trên suốt
chiều dài con tàu thì hàn kim loại được sử dụng là chủ yếu của quá trình lắp ghép.
Trải qua một thời gian dài kiểm chứng bằng việc sử dụng tàu trong thực tế thì
công nghệ hàn dần như đã khẳng định được vị trí quan trọng của mình trong ngành

1.2.1 Tiêu chuẩn Anh BS.4871
Theo tiêu chuẩn này, các tư thế hàn cơ bản khi hàn hồ quang được ký hiệu như sau:
Hàn sấp: D
Hàn ngang: X
Hàn đứng từ dưới lên: Vu
Hàn đứng từ trên xuống: Vd
Hàn trần: O
Các tư thế hàn khác cũng được quy định như sau:
Mối hàn (1G, 1F) cho tư thế hàn D
Mối hàn (2G, 2F) cho tư thế hàn X
Mối hàn (4G, 3F) cho tư thế hàn O
Mối hàn (3G, 3F) cho tư thế hàn Vu và Vd
5
1.2.2 Tiêu chuẩn Nhật JIS Z3201
Các ký hiệu mối hàn trên bản vẽ được biểu thị trên bảng 1-1.
Bảng 1-1. Ký hiệu mối hàn trên bản vẽ theo tiêu chuẩn Nhật JIS Z3201
6
No Kiểu mối hàn Kiểu mối hàn
1
2
3
4
5
6
7
8
7
1.2.3 Tiêu chuẩn Mỹ ASME, AWS D11 – 92
Vị trí hàn được minh họa trên hình 1-1. Vị trí hàn được nhận biết trong dấu
ngoặc.

cho người công nhân, cải thiện đáng kể điều kiện làm việc của người thợ hàn, chất
lượng hàn cao và nó là điểm nhấn trong sự phát triển của công nghệ hàn. Chính vì
vậy nên phương pháp hàn tự động đã nâng cao được năng suất lao động trong sản
xuất.
Mối hàn trong ngành đóng tàu cần phải đảm bảo đầy đủ các yêu cầu của tổ
chức hàng hải. Với phương pháp hàn tự động thì dòng kim loại nóng chảy giờ đây
không còn bị ảnh hưởng của các khí như: O
2
hay N
2
vì bể hàn được bảo vệ bởi thuốc
hàn. Ngoài ra phương pháp hàn tự động được sử dụng rộng rãi hiện nay là vì.
• Nhiệt lượng của hồ quang rất tập trung và nhiệt độ rất cao, do vậy khi
hàn dưới lớp thuốc cho phép hàn với dòng điện lớn và tốc độ nhanh.
• Hàn dưới lớp thuốc cho chất lượng mối hàn cao, mối hàn đều, đẹp.
• Giảm tiêu hao kim loại và điện năng.
• Dễ cơ khí hóa và tự động hóa.
• Điều kiện lao động tốt.
Hiện nay ở nước ta, phương pháp hàn tự động chỉ thực hiện các mối hàn ở tư
thế 1G và 1F, nhưng có thể nói trong tương lai gần phương pháp hàn này sẽ thực hiện
được mối hàn ở tất cả các tư thế.
9
Trong ngành công nghiệp đóng tàu hiện nay, khối lượng các đường hàn tự
động dưới lớp thuốc chiếm khoảng 10%, hàn CO
2
khoảng 40%, còn lại là hàn hồ
quang tay nhưng trong một vài năm tới tỷ lệ này sẽ là: hàn tự động dưới lớp thuốc
chiếm khoảng 30%, hàn CO
2
là 50 ÷ 60%, khi đó hàn hồ quang tay chỉ còn 10% ÷

Vị trí nối các chi tiết gọi là mối hàn
Trong hàn nóng chảy mối nối hàn gồm:
Hình 2-1. Mối nối hàn
a) Mối hàn)
Mối hàn gồm: kim loại cơ bản và kim loại điện cực (que hàn) sau khi nóng
chảy kết tinh tạo thành.
b) Vùng tiệm cận mối hàn)
Vùng kim loại cơ bản được nung nóng từ nhiệt độ 100
o
C đến nhiệt độ gần
nhiệt độ nóng chảy.
c) Kim loại cơ bản
Vùng kim loại không bị tác dụng của nhiệt trong qua trình hàn.
2) Sự tạo thành bể hàn
Khi hàn nóng chảy, dưới tác dụng của nguồn nhiệt làm cạnh hàn và kim loại
phụ nóng chảy tạo nên bể kim loại lỏng. Bể kim loại đó gọi là bể hàn hay vũng hàn.
11
Trong qua trình hàn, nguồn nhiệt dịch chuyển theo kẻ hàn, đồng thời bể hàn
cũng dịch chuyển theo. Bể hàn được chia làm hai phần: phần đầu và phần đuôi.
Hình 2-2. Bể hàn
a) Phần dầu bể hàn
Ở phần này xảy ra quá trình nóng chảy của kim loại cơ bản và kim loại điện cực.
Theo sự dịch chuyển của nguồn nhiệt, tất cả các kim loại ở phía trước bị nóng chảy.
b) Phần đuôi bể hàn
Ở phần này xảy ra quá trình kết tinh của kim loại lỏng bể hàn để tạo nên mối
hàn.
Trong quá trình hàn, kim loại lỏng trong bể hàn luôn chuyển động và xáo trộn không
ngừng. Sự chuyển động của kim loại lỏng trong bể hàn là do tác dụng của áp lực
dòng khí lên bề mặt kim loại lỏng và do tác dụng của lực điện từ, làm cho kim loại
lỏng trong bể hàn bị đẩy về phía ngược với hướng chuyển dịch của nguồn nhiệt và

bể hàn khi ở vị trí sấp, còn khi hàn ngửa yếu tố này hoàn toàn không thuận lợi.
b) Sức căng bề mặt
Sức căng bề mặt sinh ra do tác dụng của lực phân tử. Lực phân tử luôn có
khuynh hướng tạo cho bề mặt kim loại lỏng có một năng lượng nhỏ nhất, tức là làm
cho bề mặt kim loại lỏng thu nhỏ lại. Muốn vậy thì những giọt kim loại lỏng phải có
dạng hình cầu. Những giọt kim loại lỏng hình cầu chỉ mất đi khi chúng rơi vào bể hàn
và bị sức căng bề mặt của bể hàn kéo vào thành dạng chung của nó.
c) Lực từ trường
Dòng điện khi đi qua điện cực sẽ sinh ra một từ trường. Lực của từ trường này
ép lên que hàn làm cho ranh giới giữa phần rắn và phần lỏng của que hàn bị thắt lại.
Hình 2- 4. Tác dụng của lực từ trường ép lên que hàn
Do bị thắt lại nên diện tích tiết diện ngang tại chỗ đó giảm, làm mật độ và
cường độ của lực từ trường mạnh lên. Mặt khác, tại chỗ thắt do có điện trở cao nên
nhiệt sinh ra lớn, làm kim loại nhanh chóng đạt đến trạng thái sôi và tạo ra áp lực lớn
đẩy các giọt kim loại lỏng vào bể hàn.
Lực từ trường có khả năng làm chuyển dịch các giọt kim loại lỏng từ đầu que
hàn vào bể hàn ở mọi vị trí.
d) Áp lực khí
14
Khi hàn, kim loại lỏng ở đầu que hàn bị quá nhiệt mạnh và sinh ra khí. Ở nhiệt
độ cao, thể tích của khí tăng và tạo ra áp lực lớn đủ để đẩy các giọt kim loại lỏng tách
khỏi đầu que hàn để đi vào bể hàn.
2.1.2 Tổ chức kim loại của mối hàn
Sau khi hàn, kim loại lỏng trong bể hàn kết tinh để tạo thành mối hàn. Vùng
kim loại xung quanh mối hàn do bị ảnh hưởng của nhiệt nên có sự thay đổi về tổ
chức và tính chất. Vùng đó gọi là vùng ảnh hưởng nhiệt.
Nghiên cứu tổ chức mối hàn của thép cácbon thấp thấy chúng có các phần
riêng với tổ chức khác nhau.
1) Vùng mối hàn
Trong vùng mối hàn kim loại nóng chảy hoàn toàn, khi kết tinh có tổ chức

thước vùng ảnh hưởng nhiệt phụ thuộc vào:
- Phương pháp và chế độ hàn.
- Thành phần và chiều dày của kim loại vật hàn.
Tổ chức kim loại của khu vực ảnh hưởng nhiệt
16
Hình 2-6. Tổ chức kim loại của khu vực ảnh hưởng nhiệt
 Vùng viền chảy
Trong vùng này kim loại cơ bản bị nung nóng đến nhiệt gần nhiệt độ nóng
chảy (kim loại ở trạnh thái R-L). Thực chất ở đây quá trình hàn đã xảy ra. Chiều rộng
của vùng viền chảy tương đối nhỏ khoảng (0,1÷0,5) mm.
 Vùng quá nhiệt
Vùng kim loại cơ bản bị nung nóng từ nhiệt độ khoảng 1100
o
C đến gần nhiệt
độ nóng chảy. Trong vùng này kim loại có thể chuyển biến tổ chức, đồng thời do bị
quá nhiệt nên hạt autennit phát triển rất mạnh, vì vậy sau khi nguội nhận được các hạt
tinh thể lớn có độ dẻo, độ dai thấp.
Chiều rộng của vùng quá nhiệt có thể đạt (3 ÷ 4) mm.
 Vùng thường hóa
Vùng kim loại cơ bản bị nung nóng đến nhiệt độ khoảng (900 ÷ 1100)
o
C. Ở
nhiệt độ này kim loại có tổ chức hoàn toàn là autennit, sau khi nguội nhận được tổ
chức P + F hạt nhỏ có cơ tính cao. Chiều rộng của vùng thường hóa khoảng 0,25 mm.
17
 Vùng kết tinh lại không hoàn toàn
Vùng kim loại bị nung nóng đến nhiệt độ khoảng (727 ÷ 900)
o
C. Trong
khoảng nhiệt độ này tổ chức của kim loại là autennit + ferit. Sau khi nguội nhận được

Hàn bằng các phương pháp khác nhau thì kích thước của khu vực ảnh hưởng
nhiệt khác nhau.
Bảng 2-1cho biết sự phụ thuộc của kích thước đối với khu vực ảnh hưởng
nhiệt vào phương pháp hàn.
Bảng 2-1. Sự phụ thuộc của kích thước đối với khu vực ảnh hưởng nhiệt vào phương pháp
hàn.
Phương pháp hàn
Kích thước trung bình của các vùng (mm) Chiều dài của
khu vực ảnh
Quá nhiệt Thường hóa
Kết tinh lại
không hoàn
toàn
Que hàn trần 1,2 0,6 0,7 2,5
Que hàn thuốc bọc
dày
2,2 1,6 2,2 6
Hàn khí 21 4 2 27
Hàn tự động 0,8 ÷ 1,2 0,8 ÷ 1,7 0,7 2,5
* Chế độ hàn
Chế độ hàn có ảnh hưởng lớn đến kích thước của khu vực ảnh hưởng nhiệt.
- Hàn với cường độ dòng điện hàn lớn hoặc hàn với ngọn lửa công suất lớn thì
kích thước của khu vực ảnh hưởng nhiệt lớn.
- Tốc độ hàn lớn thì kích thước của khu vực ảnh hưởng nhiệt nhỏ.
* Thành phần kim loại vật hàn
Tính dẫn nhiệt của kim loại vật hàn càng lớn thì kích thước của khu vực ảnh
hưởng nhiệt càng nhỏ.
2.1.3 Đặc điểm và phân loại hàn
Về thực chất hàn là phương pháp công nghệ nối hai hoặc nhiều phần tử thành
một liên kết vững không tháo rời. Việc nối này được thực hiện bằng nguồn nhiệt