Nghiên cứu thiết kế hệ thống điều khiển và mô phỏng hoạt động máy hàn ma sát khuấy

Nghiên cứu thiết kế hệ thống điều khiển và mô phỏng hoạt động máy hàn ma sát khuấy Nghiên cứu thiết kế hệ thống điều khiển và mô phỏng hoạt động máy hàn ma sát khuấy Nghiên cứu thiết kế hệ thống điều khiển và mô phỏng hoạt động máy hàn ma sát khuấy luận văn tốt nghiệp,luận văn thạc sĩ, luận văn cao học, luận văn đại học, luận án tiến sĩ, đồ án tốt nghiệp luận văn tốt nghiệp,luận văn thạc sĩ, luận văn cao học, luận văn đại học, luận án tiến sĩ, đồ án tốt nghiệp

Trang 1

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

NGUYỄN VĂN HÀO

NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ HỆ THỐNG

ĐIỀU KHIỂN VÀ MÔ PHỎNG HOẠT ĐỘNG

Trang 2

L ỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan ngoại trừ các số liệu được trích dẫn từ tài liệu tham khảo thì nội dung còn lại là công trình nghiên cứu và tính toán của riêng tôi Các số liệu tính toán là trung thực Nếu sai tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm

Hà Nội, ngày 20 tháng 08 năm 2019

Người cam đoan

Nguyễn Văn Hào

Trang 3

L ỜI CẢM ƠN

Tác giả chân thành cám ơn Thầy PGS.TS Bùi Văn Hạnh và Thầy PGS.TS Nguyễn Thúc Hà đã tận tình hướng dẫn, tạo điều kiện về tài liệu và động viên tác giả trong quá trình nghiên cứu và hoàn thành bản luận văn này

Tác giả xin trân trọng cám ơn các Thầy, Cô trong Bộ môn Hàn và Công nghệ Kim loại – Viện Cơ Khí – Đại học Bách Khoa Hà Nội đã tạo điều kiện thuận lợi và động viên tác giả trong quá trình học tập và nghiên cứu thực hiện luận văn

Tác giả xin gửi lời cảm ơn tới Trường Đại học Giao thông vận tải, Khoa Cơ khí, Bộ môn Công nghệ giao thông và các Thầy Cô đồng nghiệp đã tạo điều kiện và nhiệt tình giúp đỡ tác giả trong suốt quá trình học tập và thực hiện đề tài của luận văn

Tác giả

Nguyễn Văn Hào

Trang 4

7 Tóm tắt cô đọng các luận điểm cơ bản và đóng góp mới của tác giả 16CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ VÀ THIẾT BỊ HÀN MA SÁT

1.2.1 Đặc điểm công nghệ hàn ma sát khuấy nhôm 25

1.3.1 Tình hình thiết bị hàn ma sát khuấy trong nước và ngoài nước 27

1.4 Các giai đoạn của quá trình hàn ma sát khuấy 32

Trang 5

1.6 Một số khuyết tật hàn ma sát khuấy 35CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ HỆ THỐNG DIỀU KHIỂN MÁY VÀ MÔ PHỎNG

2.1.1 Bản vẽ thiết kế máy (đính kèm phụ lục) 43

2.3 Nguyên lý hoạt động và thiết kế bảng điều khiển cho máy 47

2.4.1 Lựa chọn công tắc hành trình và cảm biến hiệu chỉnh 49

2.5.2 Xây dựng thuật toán điều khiển các trục quay và nâng hạ đầu hàn, dịch

2.5.3 Xây dựng thuật toán kết nối với máy tính 552.5.4 Xây dựng thuật toán điều khiển bằng tay 562.6 Viết module phần mềm điều khiển các trục quay và tịnh tiến 582.7 Viết module chính của phần mềm điều khiển 612.8 Viết phần mềm mô phỏng hoạt động của thiết bị bằng MFC phục vụ đào tạo

2.9.1 Giao diện chính trên màn hình điều khiển 662.9.3 Giao diện cài đặt mũi khuấy trên màn hình điều khiển 68

Trang 6

2.9.5 Các bước thao tác 70CHƯƠNG 3: THỰC NGHIỆM HÀN MA SÁT KHUẤY LIÊN KẾT HÀN GIÁP

MỐI HỢP KIM NHÔM AA5052 VÀ XÁC ĐỊNH CHẾ ĐỘ HÀN HỢP LÝ 71

3.8 Tiến hành quan sát cấu trúc tế vi kim loại mối hàn cho các mẫu thí nghiệm 86

4.1 Ảnh hưởng của chế độ hàn đến cấu trúc tế vi của hợp kim nhôm AA5052 894.2 Ảnh hưởng của chế độ hàn đến độ bền kéo liên kết hàn hợp kim nhôm

Trang 7

DANH M ỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT

Ký hiệu /

Viết tắt Đơn vị Ý nghĩa

FSW - Friction Stir Welding - Hàn ma sát khuấy

Fy [N] Lực tác dụng theo phương dọc trục mối hàn

máy tính

chảy trong môi trường khí trơ bảo vệ

không nóng chảy trong môi trường khí trơ bảo vệ

TMAZ - Thermal - Mechanic Affect Zone – Vùng ảnh hưởng

cơ nhiệt

n [Vòng/phút] Tốc độ quay của đầu khuấy

Vh [mm/phút] Vận tốc hàn

FSW BK-01 - Mã số máy hàn ma sát khuấy

HOME - Điểm gốc cho các trục của máy

START - Ký hiệu bắt đầu quá trình hàn khi điều khiển máy

theo chế độ tự động

STOP - Dừng máy khi điều khiển

Trang 8

DANH M ỤC CÁC BẢNG BIỂU

B ảng 2.1 Các chức năng của hộp điều khiển 49

B ảng 2.2 Các thiết bị điều khiển 51

B ảng 3.1 Thành phần hóa học và cơ tính của thép SKD11 73

B ảng 3.2 Cơ tính của thép SKD11 74

B ảng 3.3 Thành phần hóa học của hợp kim nhôm AA5052 76

B ảng 3.4 Tính chất vật lý và cơ tính của hợp kim nhôm AA5052 76

B ảng 3.5 Các khoảng giá trị khảo sát của n và V h 77

B ảng 3.6 Mô hình khảo sát ảnh hưởng của các thông số chế độ hàn 77

B ảng 3.7 Các chế độ hàn thí nghiệm 77

B ảng 3.8 Các thông số công nghệ chung 78

B ảng 3.9 Một số giá trị đo khi thử kéo mối hàn 86

B ảng 4.1 Kết quả cấu trúc tế vi các vùng của mối hàn 89

Trang 9

DANH M ỤC CÁC HÌNH VẼ

Hình 1.1 Công ngh ệ hàn ma sát khuấy 17

Hình 1.2 Cơ chế của phương pháp hàn ma sát khuấy 17

Hình 1.3 - a Trước khi hàn, b Liên kết hàn giáp mối sau khi hàn 18

Hình 1.4 M ối hàn ma sát khuấy 19

Hình 1.5 M ối hàn ma sát khuấy 19

Hình 1.6 Hàn giáp m ối FSW 19

Hình 1.7 M ột số dạng liên kết hàn có thể hàn được bằng phương pháp hàn ma sát khu ấy 20

Hình 1.8 Ứng dụng của hàn ma sát khuấy trong hàn liên kết hàn chữ T 20

Hình 1.9 Ứng dụng hàn ma sát khuấy cho tấm phẳng 20

Hình 1.10 Ứng dụng hàn ma sát khuấy cho vật hàn dạng ống 20

Hình 1.11 Tàu nhôm s ử dụng phương pháp FSW trong kết cấu vỏ tàu 21

Hình 1.12 Ứng dụng phương pháp hàn FSW trong chế tạo nắp capo xe ô tô 22

Hình 1.13 Ứng dụng phương pháp hàn FSW trong chế tạo vành bánh xe ô tô 22

Hình 1.14 Ứng dụng phương pháp hàn ma sát khuấy cho thiết bị hàng 23

Hình 1.15 Các lo ại tàu ở Nhật Bản được chế tạo bằng phương pháp FSW 24

Hình 1.16 Hàn k ết cấu ống, cánh tản nhiệt sử dụng phương pháp FSW 24

Hình 1.17 Hàn m ột số mối ghép cơ khí 24

Hình 1.18 Hàn k ết cấu dạng tấm 25

Hình 1.19 A – Các vùng m ối hàn ma sát khuấy, B – Dải vân giữa các lớp vật liệu khu ấy, C – Dấu hiệu ảnh hưởng cơ nhiệt của dòng vật liệu bị khuấy 25

Hình 1.20 C ấu trúc tế vi, sự phân bố nhiệt của liên kết hàn hợp kim nhôm 7075-T651 26

Hình 1.21 Máy hàn ma sát khu ấy dạng giường 27

Hình 1.22 Máy hàn ma sát khu ấy dạng CNC 28

Hình 1.23 M ột số hình ảnh chung về máy hàn ma sát khuấy FSW BK-01 29

Hình 1.24 C ấu tạo chung của dụng cụ hàn ma sát khuấy 30

Hình 1.25 M ột số hình dạng cơ bản của đầu khuấy 31

Hình 1.26 Hình d ạng đầu khuấy Skew Stir 31

Hình 1.27 M ột số đầu hàn chế tạo 31

Hình 1.28 Sơ đồ phân tích lực khi hàn 32

Hình 1.29 Các giai đoạn chính của một quá trình hàn ma sát khuấy 33

Hình 1.30 Các l ực và momen trong quá trình hàn FSW 34

Hình 1.31 Khuy ết tật lỗ hổng bên trong mối hàn 36

Hình 1.32 Khuy ết tật lỗ hổng trong mối hàn 36

Hình 1.33 Khuy ết tật mối hàn lệch tâm (không đúng vị trí) 36

Trang 10

Hình 1.34 Ba via xu ất hiện quá nhiều trên bề mặt mối hàn 37

Hình 1.35 Khuy ết tật ba via của mối hàn 37

Hình 1.36 Hi ện tượng mối hàn không đầy 38

Hình 1.37 Liên k ết hàn không phẳng sau hàn 38

Hình 1.38 V ật hàn bị biến dạng ở vị trí đầu mối hàn 39

Hình 1.39 Khuy ết tật vết điện cực của mối hàn 39

Hình 1.40 Đáy mối hàn bị thủng và có hiện tượng bong 40

Hình 1.41 Khuy ết tật vết nứt của mối hàn 40

Hình 1.42 M ối hàn không điền đầy 41

Hình 1.43 Khuy ết tật không ngấu đáy mối hàn 42

Hình 2.1 Sơ đồ động của máy hàn FSW BK 01 43

Hình 2.2 Sơ đồ điều khiển 44

Hình 2.3 H ộp điều khiển và màn hình điều khiển 48

Hình 2.4 B ố trí các núm trên hộp điều khiển 48

Hình 2.5 Công t ắc hành trình và cảm biến quang hang Hanyoung PU-30S 50

Hình 2.6 H ệ thống cảm biến hành trình điều khiển máy 50

Hình 2.7 H ệ thống cảm biến điểm gốc home điều khiển máy 50

Hình 2.8 Sơ đồ bố trí thiết bị trong tủ điều khiển 52

Hình 2.9 B ố trí thiết bị trong tủ điện điều khiển 52

Hình 2.10 Thu ật toán điều khiển các trục quay và nâng hạ đầu hàn, dịch chuyển phôi hàn 53

Hình 2.11 Sơ đồ thuật toán dừng chế độ hàn tự động 54

Hình 2.13 Sơ đồ thuật toán kết nối với máy tính 55

Hình 2.14 Sơ đồ thuật toán điều khiển bằng tay động cơ lên xuống 56

Hình 2.15 Sơ đồ thuật toán điều khiển bằng tay động cơ sang trái, sang phải 57

Hình 2.16 Sơ đồ thuật toán điều khiển bằng tay động cơ quay đầu hàn 58

Hình 2.17 Mô ph ỏng hoạt động của máy trên phần mềm MFC 65

Hình 2.18 Giao di ện chính trên màn hình điều khiển 66

Hình 2.19 Giao di ện cài đặt thông số chế độ hàn 67

Hình 2.20 Giao di ện cài đặt thông số chế độ quay đầu hàn 68

Hình 2.21 H ộp thao tác 69

Hình 3.1 Phôi h ợp kim nhôm AA5052 71

Hình 3.2 Đầu khuấy theo thiết kế 72

Hình 3.3 Quy trình nhi ệt luyện đầu khuấy vật liệu SKD11 73

Hình 3.4 Hình ảnh đầu khuấy sau khi chế tạo và thử nghiệm 3 mm và 5 mm 73

Hình 3.5 Sơ đồ gá đặt vật hàn trước khi hàn 75

Trang 11

Hình 3.9 Hàn trên máy hàn ma sát khu ấy 78

Hình 3.8 Cài đặt các thông số kỹ thuật trước khi hàn 78

Hình 3.10 Sơ đồ các giai đoạn của quá trình hàn 78

Hình 3.11 Hình ảnh mặt trên và mặt đáy của mối hàn M1 79

Hình 3.20 Các m ẫu thí nghiệm được gia công trên máy cắt dây Bao ma DK 7732 theo kích thước như hình 3.6 82

Hình 3.21 Các m ẫu thí nghiệm sau khi gia công trên máy cắt dây 82

Hình 3.22 Máy th ử kéo HFM 500KN 83

Hình 3.23 M ẫu thí nghiệm sau khi thử kéo 83

Hình 3.24 Hình ảnh mẫu 1 sau khi thử kéo 84

Hình 3.33 M ẫu được gia công trên máy cắt dây 87

Hình 3.34 M ẫu được mài bằng giấy giáp thô và tinh 87

Hình 3.35 M ẫu được đánh bóng trên máy đánh bóng bằng bột Al 2 O 3 và t ẩm thực b ằng dung dịch 150ml H 2 O, 6ml HCl, 3 ml HNO 3 và 6 ml HF 87

Hình 3.36 Quan sát c ấu trúc tế vi trên kính hiển vi 88

Hình 4.1 Các điểm chụp đặc trưng cho các vùng của mối hàn 89

Hình 4.2 Vùng s ố 1 89

Hình 4.6 M ẫu M5 sau khi thử kéo 91

Trang 12

Hình 4.7 Bi ểu đồ thể hiện mối quan hệ theo nhóm giữa tốc độ quay, vận tốc hàn với

độ bền kéo của liên kết hàn 91 Hình 4.8 V ết đứt so với đường tâm của các mẫu hàn 92

Trang 13

PH ẦN MỞ ĐẦU

Hiện nay, khoa học công nghệ ngày càng phát triển, vì vậy việc ứng dụng các kỹ thuật tiên tiến vào sản xuất nhằm tạo ra những sản phẩm có năng suất, chất lượng cao, giá thành giảm ngày càng trở nên cần thiết, đặc biệt đối với lĩnh vực cơ khí, điện – điện tử Đóng góp vào sự phát triển nhanh chóng của khoa học công nghệ trong thời gian gần đây, tự động hoá sản xuất có vai trò rất quan trọng Tự động hoá quá trình hàn đã được nghiên cứu và phát triển từ nhiều năm trở lại đây Một trong những vấn đề quyết định của tự động hoá là kỹ thuật điều khiển và công nghệ trên các máy điều khiển số

Hàn ma sát k huấy là phương pháp hàn khá mới ở Việt Nam, hiện đã có một

số công trình công bố tuy nhiên mới chỉ dừng lại ở phạm vi nghiên cứu chế độ hàn

ở một số loại vật liệu Trên thế giới đã có một số nước nghiên cứu và đưa phương pháp hàn ma sát khuấy vào ứng dụng thực tế trong rất nhiều lĩnh vực chế tạo như chế tạo vỏ tàu, vỏ ô tô, chế các thiết bị hàng không, vũ trụ…Đề tài này tập trung vào vi ệc tìm hiểu, chế tạo và thiết kế hệ thống điều khiển và mô phỏng máy hàn ma sát khu ấy ứng dụng vào học tập, giảng dạy và nghiên cứu

N ội dung đề tài gồm 4 chương:

Chương 1: Tổng quan về công nghệ và thiết bị hàn ma sát khuấy

Chương 2: Thiết kế hệ thống diều khiển máy và mô phỏng máy

Chương 3: Thực nghiệm hàn ma sát khuấy liên kết hàn giáp mối hợp kim nhôm AA5052 và xác định chế độ hàn hợp lý

Chương 4 : Kết quả nghiên cứu và bình luận

Đặc biệt em xin cảm ơn thầy Thầy PGS.TS Bùi Văn Hạnh và Thầy PGS.TS Nguy ễn Thúc Hà bộ môn Hàn và Công nghệ kim loại đã tận tình tham gia hướng

d ẫn, đánh giá, nhận xét cho em hoàn thiện luận văn

Em xin chân thành c ảm ơn!

Trang 14

1 Lý do ch ọn đề tài

Cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, công nghệ Hàn đã và đang được ứng dụng rất rộng rãi trong nhiều lĩnh vực của sản xuất và đời sống, khẳng định được vai trò quan trọng trong lĩnh vực khoa học công nghệ và nền công nghiệp của quốc gia

Với nhiều ưu điểm vượt trội so với các phương pháp chế tạo khác, các công nghệ hàn luôn được nghiên cứu, cải tiến và ứng dụng nhiều hơn trong sản xuất và đời sống Các công nghệ hàn mới được nghiên cứu và ra đời giải quyết hiệu quả các vấn đề trước đó khó hoặc chưa giải quyết được

Trên thế giới đã có rất nhiều phương pháp hàn được sinh ra và đưa vào ứng

dụng rất hiệu quả trong thực tế Một trong những phương pháp hàn gần đây và khá

mới mẻ ở Việt Nam đó là phương pháp hàn ma sát khuấy Hiện phương pháp hàn

ma sát khuấy ở Việt Nam đã có một số công trình nghiên cứu như Nghiên cứu sự ảnh hưởng của góc nghiêng đầu dụng cụ đến chất lượng mối hàn ma sát khuấy trên

tấm nhôm phẳng [3], Nghiên cứu chế tạo đầu hàn ma sát khuấy đối với hợp kim nhôm [7], Nghiên cứu sự ảnh hưởng của các yếu tố đến chất lượng mối hàn ma sát khuấy trên tấm nhôm phẳng [6] và Nghiên cứu ảnh hưởng của thông số hàn đến sự phân bố nhiệt độ và cấu trúc mối hàn ma sát khuấy tấm hợp kim nhôm AA-7075-T6 Tuy nhiên, việc chế tạo thiết bị và ứng dụng vào thực tế ở Việt Nam là chưa có,

chủ yếu các tác giả tiến hành thí nghiệm cho các nghiên cứu trên máy phay do chuyển động trong quá trình hàn ma sát khuấy tương tự chuyển động trong quá trình cắt của máy phay Ngoài ra, trong quá trình hàn lực và momen sinh ra và tác

dụng lên hệ thống công nghệ khác với quá trình gia công trên máy phay và các yếu

tố này ảnh hưởng đến chất lượng của quá trình hàn Từ đó, đặt ra yêu cầu cần thiết

kế, chế tạo máy hàn ma sát khuấy chuyên dụng Nối tiếp quá trình nghiên cứu và

chế tạo thiết bị hàn ma sát khuấy tác giả được giao đề tài đề tài “Nghiên cứu thiết

k ế hệ thống điều khiển và mô phỏng hoạt động máy hàn ma sát khuấy’’

2 Cơ sở khoa học và thực tiễn của đề tài

Trang 15

Hàn ma sát khuấy (Friction Stir Welding - FSW) là công nghệ hàn ở trạng thái

rắn được phát minh tại Anh bởi Viện Hàn vào năm 1991 Có thể mô tả quá trình hàn FSW một cách đơn giản như sau (hình 1): Đầu hàn gắn trên trục chính của máy mang dụng cụ khuấy (đầu khuấy) được thiết kế đặc biệt cho từng ứng dụng cụ thể

vừa quay tròn, vừa chuyển động tĩnh tiến đi sâu vào khu vực cần hàn để đạt được chiều sâu ngấu cần thiết cho mối hàn Nhiệt lượng được sinh ra do ma sát giữa đầu khuấy và mặt dưới (vai) của đầu hàn với phôi hàn có giá trị rất lớn sẽ làm cho vật

liệu bao bọc xung quanh đầu khuấy chuyển sang trạng thái chảy dẻo Cùng với chuyển động quay tròn, đầu hàn sẽ thực hiện chuyển động tiến dọc theo trục đường hàn Điều này có tác động làm cho kim loại đang chảy dẻo bị đẩy dồn từ phía trước đầu khuấy ra phía sau nó và điền đầy không gian (lỗ) do đầu khuấy để lại sau khi nó chuyển dịch về phía trước theo hướng hàn Vai của đầu hàn còn có chức năng ngăn kim loại chảy dẻo lên phía trên và tạo ra bề mặt cần thiết cho mối hàn

Một số ưu điểm quan trọng của FSW có thể ghi nhận là: Hàn được tiến hành ở

trạng thái rắn, thân thiện với môi trường, mức độ biến dạng do quá trình hàn tạo ra

thấp, mối hàn ổn định về kích thước và khả năng lặp lại, không bị thất thoát các nguyên tố hợp kim, cơ tính của liên kết hàn tuyệt vời, tổ chức kim loại mịn và không bị nứt kết tinh, áp dụng rất tốt với những vật liệu như hợp kim màu và những

vật liệu có tính hàn xấu, khó hàn bằng hàn nóng chảy

Với những đặc điểm đó, hàn ma sát khuấy hiện nay được nghiên cứu ứng dụng

để chế tạo nhiều loại kết cấu từ các loại vật liệu như hợp kim nhôm, hợp kim titan

và nhiều loại vật liệu khác phổ biến trong các lĩnh vực như chế tạo máy bay, toa xe, tên lửa, tàu xuồng và nhiều sản phẩm trong công nghiệp hóa chất, thực phẩm, hàng không vũ trụ,…

Nhìn chung, thiết bị hàn FSW ở các nước khá đa dạng và có mức độ cơ khí hóa và tự động hóa cao Hiện nay đã xuất hiện nhiều loại robot hàn ma sát khuấy cũng như nhiều thiết bị chuyên dùng đưa lại năng suất và hiệu quả kinh tế cao cho công nghiệp chế tạo Tuy nhiên, giá thành các loại thiết bị này khá cao, từ vài trăm ngàn cho đến hàng triệu USD Do dó việc nghiên cứu, thiết kế, chế tạo thiết bị hàn

Trang 16

ma sát khuấy tại Việt Nam, tiến tới thay thế nhập khẩu là hướng đi đúng và cần thiết

- Ý nghĩa thực tiễn: Thiết kế hoàn chỉnh hệ thống điều khiển và xây dựng được

phần mềm điều khiển tích hợp trong thiết bị hàn ma sát khuấy lần đầu được chế tạo

tại Việt Nam

3 M ục tiêu của đề tài

- Làm chủ công nghệ hàn ma sát khuấy, chế tạo máy và thiết kế hệ thống điều khiển cho máy hàn ma sát khuấy (FSW machine) hoạt động tốt và đáp ứng được các yêu cầu đề ra của đề tài

4 Ph ạm vi nghiên cứu

- Nghiên cứu công nghệ hàn ma sát khuấy

- Nghiên cứu thiết kế, chế tạo máy và hệ thống điều khiển

- Xây dựng thuật toán và phần mềm điều khiển

- Các thiết bị và hệ thống điều khiển máy hàn ma sát khuấy

- Nghiên cứu xác định chế độ hàn hợp lý đối với vật liệu cơ bản là hợp kim nhôm AA5052 chều dày 3 mm

5 Phương pháp nghiên cứu

- Nghiên cứu lý thuyết: Tìm hiểu các công trình khoa học đã được công bố,

tổng hợp, phân tích các tài liệu đã có trên thế giới về hướng nghiên cứu của đề tài

- Tham gia chế tạo, lắp ráp máy

- Mô phỏng hoạt động của máy

- Nghiên cứu thiết kế, xây dựng các thuật toán điều khiển cho máy

- Nghiên cứu thử nghiệm trên thiết bị được chế tạo để xác định chế độ hàn hợp

lý

6 Đóng góp mới của đề tài

- Đã tham gia chế tạo được 01 máy hàn ma sát khuấy và thiết kế hệ thống điều khiển máy đáp ứng được các yêu cầu, xác định được chế độ hàn hợp lý trên vật liệu

Trang 17

7 Tóm tắt cô đọng các luận điểm cơ bản và đóng góp mới của tác giả

Các luận điểm chính và nội dung đóng góp trong bản luận văn:

- Tham gia chế tạo được 01 máy hàn ma sát khuấy

- Nghiên cứu xây dựng thuật toán, thiết kế được hệ thống điều khiển máy gồm thuật toán điều khiển máy hàn bằng chế độ tự động và bằng tay, thiết kế giao

diện của phần mềm với người sử dụng, viết phần mềm mô phỏng hoạt động

của thiết bị bằng OpenGL phục vụ đào tạo và nghiên cứu khoa học

- Thử nghiệm và đưa ra được một số chế độ hàn hợp lý đảm bảo chất lượng

mối hàn khi hàn trên máy hàn ma sát khuấy FSW BK-01

+ Đóng góp mới của đề tài: Đã tham gia chế tạo được 01 máy hàn ma sát

khuấy và thiết kế hệ thống điều khiển cho máy phục vụ đào tạo và nghiên cứu khoa học

Trang 18

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ VÀ THIẾT BỊ HÀN MA

độ cao cơ năng của đầu khuấy chuyển thành nhiệt năng nung nóng và làm vật liêu

cơ bản đạt đến trạng thái chảy dẻo Dưới tác dụng của chuyển động quay đầu

Hình 1.1 Công ngh ệ hàn ma sát khuấy

1 Đầu khuấy 2 Vật hàn

Hình 1.2 Cơ chế của phương pháp hàn ma sát khuấy

Cơ năng chuyển

thành nhiệt năng

Vật liệu vùng hàn chảy dẻo

Vật liệu tại vùng hàn khuếch tán vào nhau dưới tác dụng của lực ép

Trang 19

phía sau đầu khấy đã đi qua và được tạo hình mối hàn bằng bộ phận vai của đầu khuấy

Hình 1.3 - a Trước khi hàn, b Liên kết hàn giáp mối sau khi hàn

1.1.2 Đặc điểm công nghệ

+ Nguồn nhiệt sinh ra hoàn toàn do ma sát giữa đầu hàn và vật hàn

+ Không cần kim loại bổ sung trong quá trình hàn, không cần sử dụng khí bảo

khả năng chịu lực cao, tăng giới hạn bền mỏi, ứng suất dư xuất hiện và tồn tại trong

kết cấu sau khi hàn nhỏ

+ Quá trình hàn như một quá trình cơ học, ít có sự can thiệp bằng tay nên ít

phụ thuộc vào tay nghề của người thợ hàn

+ Giảm thiểu sự co ngót kim loại so với hàn nóng chảy khi đông đặc và làm nguội, do đó giảm được biến dạng và một số khuyết tật sau khi hàn

+ Có thể hàn cùng một lúc hai, ba chi tiết và có thể hàn ở mọi vị trí khác nhau

nếu sử dụng công nghệ CNC hoặc robot hàn

Trang 20

+ Tốc độ hàn cao: Trong các mối hàn đơn lẻ với vật liệu mỏng hơn (độ dày từ

0 đến ≤ 5mm) FSW có tốc độ hàn có thể lớn hơn các phương pháp hàn nhiệt khác Trong vật liệu dày hơn, FSW có thể thực hiện trong một lần hàn, trong khi các quy trình khác thì phải cần nhiều lần hàn mới thực hiện được Điều này dẫn đến việc FSW có tỉ lệ hoàn thành mối ghép nối cao hơn mặc dù tốc độ hàn chậm hơn

- Nhược điểm, hạn chế: Nhược điểm về công nghệ của phương pháp này là

khi kết thúc quá trình hàn để lại một hố lõm để lại ở cuối đường hàn

Khó ngăn chặn một phần vật liệu trồi lên bề mặt trong quá trình hàn (ba via)

- Bi ện pháp công nghệ:

Để loại bỏ hố lõm đầu và cuối đường hàn, có thể sử dụng hai tấm kim loại

phụ đặt tại hai đầu đường hàn Phần thừa của mối hàn sẽ được cắt đi sau quá trình

hàn (hình 1.4 và hình 1.5)

1.1.3 Phạm vi ứng dụng

a Kh ả năng công nghệ của hàn ma sát khuấy

Hàn ma sát khuấy có thể hàn được hầu hết

các dạng liên kết hàn cơ bản: Liên kết hàn giáp

mối (a), liên kết hàn góc (b, g), liên kết hàn chữ

Hình 1.4 M ối hàn ma sát khuấy

Tấm chặn

Tấm

chặn

Hình 1.5 M ối hàn ma sát khuấy

ối FSW

Trang 21

Hàn ma sát khuấy được ứng dụng hàn các hai tấm phẳng hoặc đường ống, tuy nhiên phương pháp này giới hạn mặt cắt chi tiết tại mối hàn phải đạt chiều dày

nhất định và bề mặt tại mối hàn của hai chi tiết phải nằm trên một mặt phẳng

Hàn ma sát khuấy có thể hàn được các vật liệu cùng và khác chủng loại như: nhôm, đồng, titan và hợp kim của chúng, thép cacbon, thép không rỉ,…

Hình 1.7 M ột số dạng liên kết hàn có thể hàn được bằng phương pháp hàn

Trang 22

b M ột số lĩnh vực đã và đang ứng dụng công nghệ hàn ma sát khuấy trong chế tạo

- Ứng dụng trong lĩnh vực biển: Phương pháp hàn ma sát khuấy đã và đang

được ứng dụng trong sản xuất kết cấu vỏ tàu nhôm lớn nhất thế giới, tàu “ Ogasawa

“ của Nhật ra mắt vào năm 2004, sử dụng rộng rãi FSW trong kết cấu của vỏ tàu

Hình 1.11 Tàu nhôm s ử dụng phương pháp FSW trong kết cấu vỏ tàu

- Ứng dụng trong sản xuất ô tô:

Thân xe ô tô gồm hai bộ phận chính là khung xe và vỏ xe Vỏ xe thường được chế tạo từ vật liệu thép dạng tấm sau khi dập tạo hình và hàn lại với nhau Phương pháp hàn được sử dụng chủ yếu là phương pháp hàn điểm Có rất ít mối hàn thẳng, dài trong sản xuất ô tô, do đó việc áp dụng FSW chủ yếu dành cho các

bộ phận như bộ phận treo, bánh xe, linh kiện chỗ ngồi, hộp giảm xóc, … ở đó một

Trang 23

Mỹ là một trong những quốc gia đầu tiên chế tạo thùng nhiên liệu tên lửa sử

dụng trong không gian bằng FSW Bằng cách thay đổi từ phương pháp hàn thông thường hàn TIG sang hàn FSW, đã giảm được đáng kể chi phí hàn Rõ ràng quá trình này mang lại khả năng tuyệt vời và vì thế nên nó được phát triển nhanh chóng,

cải thiện các công cụ và tìm kiếm các vật liệu mới trong các ứng dụng của nó

Trang 24

- Ứng dụng trong ngành đường sắt:

Các tấm bên và mái cong cho các đoàn tàu của Luân Đôn, các bảng phụ cho các chuyến tàu tại Sapa, xe lửa đi lại và tàu tốc hành của Nhật Bản Các tấm sàn FSW sáng cho các toa xe lửa hai tầng đã được ứng dụng phương pháp hàn ma sát khuấy trong chế tạo

Hình 1.14 Ứng dụng phương pháp hàn ma sát khuấy cho thiết bị hàng không, vũ

tr ụ

Trang 25

Hình 1.15 Các lo ại tàu ở Nhật Bản được chế tạo bằng phương pháp FSW

- Ứng dụng khác: Ngoài những ứng dụng phổ biến ở trên, phương pháp

FSW đã được ứng dụng trong sản xuất các kết cấu dạng ống trong cơ khí thay cho phương pháp hàn hồ quang tự động hoặc bán tự động dưới lớp thuốc

Hình 1.16 Hàn k ết cấu ống, cánh tản nhiệt sử dụng phương pháp FSW.

Hình 1.17 Hàn m ột số mối ghép cơ khí

Trang 26

Hình 1.18 Hàn k ết cấu dạng tấm

1.2 Công ngh ệ hàn ma sát khuấy nhôm

1.2.1 Đặc điểm công nghệ hàn ma sát khuấy nhôm

Mối hàn FSW thường bao gồm 4 vùng, khác với các mối hàn thông thường

Trang 27

Hình 1.20 C ấu trúc tế vi, sự phân bố nhiệt của liên kết hàn hợp kim nhôm

Vùng khu ấy – Stir zone: vùng này kim loại kết tinh lại hoàn toàn, có cấu

trúc hạt mịn, đẳng hướng do sự biến dạng dẻo mạnh mẽ và sinh nhiệt trong quá trình ma sát giữa vai dụng cụ và bề mặt phôi Là vùng gần đầu khuấy nhất trong quá trình hàn

Vùng ảnh hưởng cơ nhiệt - TMAZ: vùng này đã có sự biến dạng dẻo vật

liệu nhưng chưa có sự kết tinh lại, nhiệt độ trong quá trình hàn cũng ảnh hưởng đến

vật liệu, ở đây xuất hiện ranh giới rõ giữa vùng kết tinh lại và vùng biến dạng

Vùng ảnh hưởng nhiệt - HAZ: nằm gần trung tâm mối hàn, vật liệu đã trải

qua chu trình nhiệt nên có sự thay đổi cấu trúc tinh thể và đặc tính cơ học, đặc biệt

là độ cứng, tuy thế nhưng không có sự biến dạng dẻo xảy ra Nhiệt độ vùng này

thấp hơn vùng TMAZ nhưng vẫn có thể gây ảnh hưởng đến mối hàn nếu vùng này không ổn định

Vùng kim lo ại cơ bản – Base metal: là vùng nằm xa tâm mối hàn nhất, tại

vùng này có nhiệt độ không tăng nhiều so với nhiệt độ vật liệu bình thường nên

Trang 28

chưa có sự thay đổi về cấu trúc mạng tinh thể và cũng không xuất hiện biến dạng

dẻo

1.3 Thi ết bị và dụng cụ hàn ma sát khuấy

1.3.1 Tình hình thiết bị hàn ma sát khuấy trong nước và ngoài nước

Thiết bị hàn ma sát khuấy: Ở nước ngoài, thiết bị hàn ma sát khuấy đã và đang được phát triển từ khá lâu với kích cỡ và thông số kỹ thuật đa dạng Máy hàn

ma sát khuấy có thể được thiết kế và chế tạo dạng giường hoặc dạng CNC (hình 1.21 và hình 1.22)

Hình 1.21 Máy hàn ma sát khu ấy dạng giường

Trang 29

Hình 1.22 Máy hàn ma sát khu ấy dạng CNC

Ở Việt Nam: Hiện tại do điều kiện cơ cở vật chất chưa có thiết bị hàn chuyên

dụng, vì vậy việc thực hiện các thí nghiệm hàn ma sát khuấy thường được thực hiện trên máy phay vạn năng hoặc máy phay CNC Do máy phay có các chuyển động và các thông số kỹ thuật đảm bảo đủ điều kiện thí nghiệm cần thiết

Máy hàn ma sát khuấy BK-01: Máy hàn ma sát khuấy BK-01 được nhóm tác

giả bộ môn Hàn và công nghệ kim loại nghiên cứu thiết kế và chế tạo với các thông

số kỹ thuật được cho trong bảng 1

Trang 30

B ảng 1.1 Thông số kỹ thuật của máy hàn ma sát khuấy BK-01

Tên máy FSW BK-01 Bước tiến trục Y Điều khiển vô cấp

Công su ất động cơ

tr ục chính 2,2 kW Kích thước bàn máy 500x450 [mm] Công su ất động cơ

tr ục Z 0,75 kW

Chi ều dài mối hàn

l ớn nhất có thể hàn

Trang 31

1.3.2 D ụng cụ hàn ma sát khuấy

Thiết kế dụng cụ hàn rất quan trọng trong phương pháp FSW Bằng cách tối

ưu thông số hình học của dụng cụ để tạo ra nhiều nhiệt hơn hoặc đạt được hiệu quả khuấy hơn cung cấp hai lợi ích chính: cải thiện phá vỡ và pha trộn của lớp oxit, tạo nhiệt hiệu quả hơn, tạo tốc độ hàn cao hơn và tất nhiên sẽ nâng cao chất lượng mối hàn

Đầu hàn ma sát khuấy: Chiều dài của đầu hàn ngắn hơn so với chiều sâu mối

hàn yêu cầu và vai dụng cụ cần tiếp xúc tốt với bề mặt hàn

Dụng cụ hàn gồm các bộ phận sau:

Hình 1.24 C ấu tạo chung của dụng cụ hàn ma sát khuấy

- Chuôi: Phần dùng để lắp ghép với trục chính của máy và cũng góp phần tạo nên momen xoắn, tạo lực quán tính giúp cho dụng cụ hàn di chuyển dễ dàng hơn

- Vai d ụng cụ: Tiếp xúc với bề mặt vật hàn, sinh nhiệt do ma sát giữa hai bề

mặt tiếp xúc, không chế di chuyển của vật liệu

- Đầu khuấy: Làm nhiệm vụ đâm xuyên vào vật liệu hàn, cắt nguồn kim loại

tại mối hàn và di chuyển vật liệu đó từ trước ra sau dụng cụ khi dụng cụ đi tới, khuấy vật liệu từ đầu cắt lên phần vai dụng cụ

- Đỉnh đầu khuấy: Tạo nhiệt do ma sát với phần gần mép dưới của vật hàn

Lượng nhiệt này và lượng nhiệt do ma sát giữ vai dụng cụ với bề mặt vật liệu và lượng nhiệt trong quá trình biến dạng dẻo sẽ làm mềm vật liệu xung quanh đầu khuấy

Trang 32

Thiết kế vai và đầu khuấy có vai trò quan trọng đối với chất lượng của mối hàn Đầu khuấy của dụng cụ tạo ra nhiệt và khuấy động vật liệu được hàn, nhưng vai

dụng cụ rất quan trọng như cung cấp thêm ma sát và chặn nhiên liệu ra khỏi vùng hàn Vật liệu dẻo được ép đùn từ tâm cho đến cạnh của dụng cụ, nhưng bị chặn lại

bởi vai dụng cụ di chuyển dọc theo mối hàn để tạo ra một bề mặt nhẵn khi kết thúc quá trình hàn

Hình 1.25 M ột số hình dạng cơ bản của đầu khuấy

Để tăng tính trộn trong mối hàn, ta có thể sử dụng đầu khuấy xiên so với trục

dụng cụ khuấy một góc, ví dụ như đầu khuấy Skew Stir như hình cho vùng được khuấy rộng hơn nhiêu so với dùng đầu khuấy hình dạng thông thường

Trang 33

TIG để hàn điền đầy lỗ, hoặc có thể cắt bỏ phần mối hàn với lỗ lõm này đi, hoặc có

thể tiến hành hàn quá tấm sang một tấm khác và bỏ tấm sau đi

Hình 1.28 Sơ đồ phân tích lực khi hàn

- Fz : Lực dọc trục giúp duy trì vị trí của dụng cụ trên bề mặt vật liệu Một số máy FSW hoạt động dưới sự kiểm soát quá tải, lực sẽ tự động thay đổi trong quá trình hàn

Để ngăn ngừa việc gãy dụng cụ và hao mòn quá mức cho dụng cụ và máy móc liên quan thì chu trình hàn sẽ cần phải thay đổi các lực tác động lên dụng cụ càng thấp càng tốt và tránh những sự thay đổi đột ngột Để lựa có được các thông số hàn tốt nhất cần có sự kết hợp, tạo điều kiện có lợi để lực thấp (ví dụ : nhiệt đầu vào cao, tốc độ di chuyển chậm …), hạn chế việc ảnh hưởng đến năng suất và chất lượng mối hàn

1.4 Các giai đoạn của quá trình hàn ma sát khuấy

Có thể chia quá trình hàn ma sát khuấy thành 4 giai đoạn sau:

- Giai đoạn 1: Mũi khuấy quay đạt tốc độ cần thiết và đi xuống vị trí bắt đầu

của mối hàn, đỉnh của mũi khuấy tiếp xúc với bề mặt vật hàn

- Giai đoạn 2: Mũi khuấy đi xuống và ăn vào vật hàn, lực và momen xoắn

của mũi khuấy tác dụng vào vật hàn tăng dần, độ lún của vai mũi khuấy so với bề

mặt vật hàn khoảng 0,2÷0,3mm đảm bảo toàn bộ diện tích vai của mũi khuấy tiếp xúc với vật hàn và sinh nhiệt Nhiệt được sinh ra và tăng dần Mũi khuấy quay tại vị trí trễ trong một thời gian

Trang 34

- Giai đoạn 3: Nhiệt sinh ra do ma sát giữa vật hàn với mũi khuấy làm cho

vật liệu xung quanh mũi khuấy nóng lên và đạt trạng thái chảy dẻo Vật hàn chuyển động tịnh tiến dọc trục mối hàn tạo nên tốc độ hàn Trong giai đoạn này lực, momen

xoắn và nhiệt ổn định tạo ra mối hàn đều chạy dọc theo trục mối hàn

- Giai đoạn 4: Đến vị trí cuối cùng của mối hàn vật hàn dừng lại, lực và

momen xoắn giảm dần và mũi khuấy quay tại vị trí một thời gian trước khi đi lên

kết thúc quá trình hàn

1.5 Các thông số công nghệ hàn ma sát khuấy

1.5.1 Các thông s ố công nghệ trong quá trình hàn

Các nhân tố ảnh hưởng đến sự hình thành mối hàn đó là vật liệu cơ bản (loại

vật liệu, chiều dày vật hàn), chế độ hàn (tốc độ quay mũi khuấy, vận tốc hàn), hệ

thống công nghệ (máy hàn, đồ gá hàn và vật liệu, cơ tính, kết cấu của đầu khuấy) Ngoài ra còn có một số yếu tố như độ lún của vai đầu hàn xuống vật hàn, việc chuẩn bị trước khi hàn, góc nghiêng, tỉ lệ giữa đường kính vai và đường kính đầu khuấy…

Tác dụng của các đơn thông số như sau:

- T ốc độ quay: Phá vỡ lớp oxit, tạo nhiệt ma sát và khuấy trộn vật liệu cơ

Hình 1.29 Các giai đoạn chính của một quá trình hàn ma sát khuấy

1 Đầu khuấy đi xuống; 2 Đầu khuấy ăn vào vật hàn; 3 Quá trình hàn dọc trục mối

hàn 4 Đầu khuấy nhấc lên khỏi vật hàn

Hướng dịch chuyển mũi

Trang 35

- T ốc độ hàn: Kết hợp với tốc độ quay có tác dụng duy trì nhiệt, đảm bảo

hàn hết chiều dài mối hàn

- L ực dọc trục: Tạo điều kiện đầu khuấy có thể khoan vào vật liệu cơ bản,

duy trì điều kiện tiếp xúc giữa vai của đầu khuấy và bề mặt vật liệu cơ

bản

1.5.2 L ực và momen trong quá trình hàn

Lực và momen giữa đầu khuấy và vật liệu cơ bản là hai yếu tố rất quan trọng sinh ra trong quá trình hàn, có ảnh hưởng lớn đến quá trình hình thành và chất lượng của liên kết hàn ma sát khuấy

Hình 1.30 Các l ực và momen trong quá trình hàn FSW

Trong quá trình hàn FSW, ở giai đoạn 2 khi mũi của đầu khuấy tiếp xúc và

bắt đầu đi xuống, lực ép Fz và momen bắt đầu sinh ra và tăng dần Đầu khuấy tiếp

tục đi xuống, khi vai của đầu khuấy tiếp xúc với vật liệu cơ bản, lực ma sát tăng lên

rất lớn (bán kính vai đầu khuấy càng lớn thì lực ma sát tăng lên càng nhiều) Khi đầu khuấy quay được một thời gian đủ dài, sinh nhiệt làm chảy vật liệu cơ bản, vật hàn bắt đầu di chuyển tạo ra tốc độ hàn Lúc này, hai lực dọc trục Fy và Fx xuất hiện

Momen tác d ụng giữa đầu

khu ấy và vật liệu cơ bản

Vai đầu khuấy

Liên k ết hàn FSW Mũi đầu khuấy

L ực ngang

L ực dọc trục

L ực ép

Trang 36

và tăng lên Các lực và momen này ổn định trong quá trình hàn hết chiều dài mối hàn, giảm dần và mất đi khi đầu khuấy hàn hết chiều dài mối hàn, dừng lại và rút lên kết thúc quá trình hàn

Trong quá trình hàn ma sát khuấy, do chuyển động quay, tịnh tiến đi xuống

của đầu khuấy và chuyển động tịnh tiến của bàn máy gây ra lực ép dọc và lực ngang tác dụng lên vật hàn Các lực này gây ra sự mòn cho đầu khuấy, biến dạng vật hàn

và đồ gá Do đó, việc chuẩn đoán, kiểm soát và điều chỉnh các thành phần lực trong FSW là rất quan trọng có nhiều thuận lợi như:

- Tối ưu hóa thiết kế đầu khuấy

- Nâng cao tuổi thọ cho đầu khuấy

- Tối ưu hóa thiết kế đồ gá hàn

- Tính toán và thiết kế bộ phận kẹp chặt của đồ gá hàn đảm bảo yêu cầu

- Nâng cao được chất lượng cho liên kết hàn

- Nâng cao độ bền cho liên kết hàn

- Lực chọn máy hàn phù hợp

Các thông số ảnh hưởng đến chất lượng của liên kết hàn bao gồm vật liệu cơ

bản, tốc độ quay của đầu khuấy và tốc độ tịnh tiến của bàn máy, hình dạng và kết

cấu của đầu khuấy Chúng làm cho việc điều khiển các thông số một cách thống

nhất trở nên khó khăn Tuy nhiên, có một số mô hình thực nghiệm và phân tích được nghiên cứu để xác định các lực và momen sinh ra trong quá trình hàn ma sát khuấy Điều đó cho phép có thể sử dụng để tối ưu hóa quá trình thiết kế cũng như công nghệ hàn ma sát khuấy Mô hình thực nghiệm dựa trên khảo sát thực nghiệm qua việc kiểm soát các lực và momen trong quá trình hàn

1.6 Một số khuyết tật hàn ma sát khuấy

a L ỗ hổng

Là hiện tượng vật liệu không điền đầy mối hàn khi đầu khuấy đi qua Để lại

những lỗ hổng nhỏ bên trong mối hàn

Trang 37

Hình 1.31 Khuy ết tật lỗ hổng bên trong mối hàn

Hình 1.32 Khuy ết tật lỗ hổng trong mối hàn

Nguyên nhân: Chế độ hàn chưa hợp lý, tốc độ hàn có thể quá nhanh, kim loại không kịp điền đầy mối hàn và để lại những khoảng trống bên trong mối hàn

Khắc phục: Điều chỉnh chế độ hàn đặc biệt là thông số tốc độ hàn

b M ối hàn lệch bị lệch tâm

Là hiện tượng tâm của đầu khuấy không trùng với mép của hai vật hàn cần hàn, tạ nên mối hàn không đúng vị trí Khuyết tật này làm cho mối hàn phân bố không đều về hai bên (không ngấu đều sang hai vật hàn), làm giảm cơ tính và khả năng chịu tải của liên kết hàn rất nhiều

Hình 1.33 Khuy ết tật mối hàn lệch tâm (không đúng vị trí)

Nguyên nhân: Do việc định vị đầu khuấy so với vật hàn chưa chính xác hoặc mép vật hàn không thẳng

Khắc phục: Kiểm tra và điều chỉnh lại vị trí tương quan giữa đầu khuấy và

vật hàn

Trang 38

c Ba via

Là hiện tượng lớp vật liệu mỏng chồi lên trong quá trình hàn, tạo ba via bên

cạnh mối hàn

Nguyên nhân: Trong quá trình hàn FSW, để tạo ra lượng nhiệt cần thiết cung

cấp cho quá trình hình thành mối hàn, vai của đầu khuấy thường có chiều cao thấp hơn so với bề mặt của vật hàn Do đó, sau khi mối hàn hình thành thường để lại ba via ở hai cạnh bên của mối hàn Trong FSW, cố gắng gá đặt sao cho bavia sinh ra ít

nhất có thể

Hình 1.34 Ba via xu ất hiện quá nhiều trên bề mặt mối hàn

Hình 1.35 Khuy ết tật ba via của mối hàn

Khắc phục: Điều chỉnh độ lún của vai đầu khuấy nhỏ nhất có thể, để loại bỏ hoàn toàn thì gia công sau khi hàn

Ba via

Trang 39

Là hiện tượng bề mặt của mối hàn sau khi hàn thấp hơn so với bề mặt của hai

vật hàn

Hình 1.36 Hi ện tượng mối hàn không đầy

Nguyên nhân: Do trong quá trình hàn yêu cầu vai của đầu khuấy cần lún sâu vào bề mặt của vật hàn để tạo ma sát và sinh nhiệt cung cấp cho quá trình hàn Kết

quả để lại hiện tượng bề mặt của mối hàn thấp hơn so với bề mặt của vật hàn

Khắc phục: Điều chỉnh cao độ của đầu khuấy sao cho độ lún và bề mặt của

vật hàn ít nhất có thể, tuy nhiên vẫn phải đảm bảo sự sinh nhiệt cung cấp cho vật hàn hoặc thay đổi kết cấu của đầu khuấy

e Liên k ết hàn không phẳng

Là hiện tượng sau khi hàn, bề mặt của hai vật hàn không đồng phẳng

Hình 1.37 Liên k ết hàn không phẳng sau hàn

Nguyên nhân có thể: Do lực kẹp chặt hai vật hàn ở hai bên không đều nhau

Khắc phục: Kiểm tra và điều chỉnh lực kẹp hai vật hàn sao cho cân bằng nhau

f Bi ến dạng mép vật hàn

Đối với những vật hàn có chiều dày nhỏ (mỏng), khi đầu khuấy đi xuống vật hàn Do tác dụng của lực ép và momen từ đầu khuấy, phần đầu mối hàn có thể bị

biến dạng Khuyết tật này thường xuất hiện khi hàn vật hàn mỏng và có thể khắc

phục bằng cách hàn từ ngoài vào hoặc hàn có tấm kim loại phụ đặt phía trước

Trang 40

Hình 1.38 V ật hàn bị biến dạng ở vị trí đầu mối hàn

Nguyên nhân có thể: Đồ gá hàn thiết kế, chế tạo chưa chính xác, không có bộ

Hình 1.39 Khuy ết tật vết điện cực của mối hàn

Nguyên nhân có thể: Do tâm của đầu khuấy không trùng với tâm của mối hàn

Khắc phục: Kiểm tra và điều chỉnh lại vị trí tương quan giữa tâm của đầu khuấy và tâm của mối hàn

h Đáy mối hàn bị bong

Đầu mối hàn

bị biến dạng

Định dạng
Số trang	104
Dung lượng	6,05 MB