BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

LUẬN VĂN THẠC SĨ
NGUYỄN VĂN ĐỒNG

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA CHẾ ĐỘ
CÔNG NGHỆ HÀN MAG ĐẾN HÌNH DẠNG MỐI HÀN
KHI HÀN KẾT CẤU THÉP TẤM Ở TƯ THẾ 2G

NGÀNH: CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY - 605204

S K C0 0 3 7 2 6

Tp. Hồ Chí Minh, tháng 10/2012


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

LUẬN VĂN THẠC SĨ
NGUYỄN VĂN ĐỒNG

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA CHẾ ĐỘ CÔNG NGHỆ
HÀN MAG ĐẾN HÌNH DẠNG MỐI HÀN KHI HÀN KẾT CẤU
THÉP TẤM Ở TƯ THẾ 2G

NGÀNH: CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY - 605204

TP. Hồ Chí Minh, tháng 10 năm 2012


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

LUẬN VĂN THẠC SĨ
NGUYỄN VĂN ĐỒNG

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA CHẾ ĐỘ CÔNG NGHỆ HÀN
MAG ĐẾN HÌNH DẠNG MỐI HÀN KHI HÀN KẾT CẤU THÉP
TẤM Ở TƯ THẾ 2G

NGÀNH: CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY- 605204
Hướng dẫn khoa học:
PGS.TS HOÀNG TRỌNG BÁ

TP. Hồ Chí Minh, tháng 10 năm 2012


LÝ LỊCH KHOA HỌC
I. LÝ LỊCH SƠ LƯỢC:
Họ & tên: Nguyễn Văn Đồng
Giới tính: Nam.
Ngày, tháng, năm sinh: 15 - 07 - 1983
Nơi sinh: Thái Bình.
Quê quán: Thụy Trường – Thái Thụy – Thái Bình. Dân tộc: Kinh
Chỗ ở riêng hoặc địa chỉ liên lạc: 292c/09 – Nội Hóa 1 – Bình An – Dĩ An – Bình
Dương.

Điện thoại cơ quan: 0822158645
Điện thoại nhà riêng:
Fax:
E-mail:
II. QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO:
1. Trung học chuyên nghiệp:
Hệ đào tạo:
Thời gian đào tạo từ …./…. đến ……/ ……
Nơi học (trường, thành phố):
Ngành học:
2. Đại học:
Hệ đào tạo: Chính quy
Thời gian đào tạo từ 09 / 2005 đến 07/ 2007.
Nơi học (trường, thành phố): Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật. TPHCM.
Ngành học: Cơ Khí Chế Tạo.
Tên đồ án, luận án hoặc môn thi tốt nghiệp: Ứng dụng phần mềm Pro/ Engineer
Wildfine 3.0 thiết kế khuôn ép phun
Ngày & nơi bảo vệ đồ án, luận án hoặc thi tốt nghiệp: 12/2007.
Người hướng dẫn: Th.s : Nguyễn Hoài Nam
III. QUÁ TRÌNH CÔNG TÁC CHUYÊN MÔN KỂ TỪ KHI TỐT NGHIỆP ĐẠI
HỌC:
Thời gian
Nơi công tác
2007-2010 Trường cao đẳng nghề đông nam bộ
2010 đến Trường cao đẳng công nghệ Thủ
nay
Đức

Trang i


Công việc đảm nhiệm
Giáo viên
Giảng viên


LỜI CAM ĐOAN
 Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi.
 Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố
trong bất kỳ công trình nào khác
Tp. Hồ Chí Minh, ngày.. 15.. tháng..09.. năm 2012…
(Ký tên và ghi rõ họ tên)

Nguyễn Văn Đồng

Trang ii


LỜI CẢM ƠN
Trong thời gian học tập và nghiên cứu trong chương trình đào tạo sau đại học của
trường Đại học sư phạm kỹ thuật TP.HCM, em đã tiếp thu và đúc kết được nhiều kiến thức
bổ ích cho chuyên môn của mình. Với đề tài nghiên cứu dưới hình thức luận văn thạc sỹ, em
đã vận dụng những kiến thức đã được học của mình để giải quyết một vấn đề thực tế. Đề tài
của em là nghiên cứu và tìm hiểu ảnh hưởng các thông số chế độ công nghệ hàn MAG ảnh
hưởng đến hình dạng mối hàn khi hàn kết cấu thép tấm ở tư thế 2G, vì lần đầu tiên tiếp xúc
nên em gặp rất nhiều khó khăn.
Với sự hướng dẫn tận tình của thầy hướng dẫn PGS. TS. Hoàng Trọng Bá cùng với sự
hỗ trợ của gia đình, bạn bè, trường cao đẳng nghề Lilama 2, trường cao đẳng công nghệ Thủ
Đức. Cho đến thời điểm này luận văn của em củng đạt được những kết quả như mong muốn.
Đến đây, cho phép em gửi lời cảm ơn chân thành đến:
- Ban Giám Hiệu trường Đại học sư phạm kỹ thuật TP.HCM.

- Thầy PGS.TS. Hoàng Trọng Bá – Khoa Cơ Khí Chế tạo Máy - trường Đại học sư
phạm kỹ thuật TP.HCM.
- Thầy.TS. Phan Miêng – Khoa Cơ Khí Chế tạo Máy - trường Cao đẳng giao thông
vân tải TP.HCM
- Quý thầy cô trong khoa Cơ Khí Chế Tạo Máy - Trường Đại học sư phạm kỹ
thuật TP.HCM.
- Trường cao đẳng nghề Lilama 2
- Trương cao đẳng công nghệ Thủ Đức
- Gia đình, bạn bè và đồng nghiệp.
Một lần nữa, em xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ, sự hỗ trợ động viên quý báu của tất
cả mọi người. Xin trân trọng cảm ơn
Tp. Hồ Chí Minh, tháng 10 năm 2012

Học viên thực hiện luận văn

Trang iii


TÓM TẮT
Hàn hồ quang bằng điện cực nóng chảy trong môi trường khí bảo vệ (GMAW:
Gas Metal Arc Welding) là quá trình hàn nóng chảy trong đó nguồn nhiệt hàn được cung cấp
bởi hồ quang tạo ra giữa điện cực nóng chảy ( dây hàn) và kim loại nền, hồ quang và kim loại
nóng chảy được bảo vệ khỏi tác động của môi trường xung quanh như oxy, nitơ. Khi phương
pháp hàn sử dụng khí hoạt tính như khí CO2 làm khí bảo vệ, khi đó nó được gọi là: MAG
(Metal Active Gas). Được sử dụng rộng rãi trong chế tạo bồn bể áp lực, các hệ thống đường
ống lớn, chất lượng mối hàn tốt, năng suất cao. Hơn thế nữa, nó dễ dàng tự động hóa và vì
vậy không đòi hỏi tay nghề người thợ cao. Để đạt được hiệu suất quá trình hàn cao, chất
lượng mối hàn tốt thì các thông số chế độ hàn cần được nghiên cứu.
Đề tài được thực hiện thời gian từ tháng 02/2012 đến 08/2012 tại trường Đại học sư phạm kỹ
thuật TP. HCM. Nội dung và phương pháp nghiên cứu của đề tài là nghiên cứu về lý thuyết

công nghệ hàn MAG và thực hiện thí nghiệm tại trường Cao đẳng nghề Lilama 2 dưới dạng
hàn mẫu và đo kích thước mối hàn, xử lý kết quả đo bằng phương pháp quy hoạch thực
nghiệm.
Kết quả đạt được của luận văn đã trình bày một cách đầy đủ và cô đọng lý thuyết và
thực nghiệm về “Chế độ công nghệ hàn MAG ảnh hưởng đến hình dạng của mối hàn khi
hàn kết cấu thép tấm ở tư thế 2G”. Tìm ra được mối quan hệ giữa cường độ dòng điện hàn
với chiều rộng, chiều cao, chiều sâu ngấu của mối hàn. Mối quan hệ giữa điện áp hàn với
chiều rộng, chiều cao, chiều sâu ngấu của mối hàn. Mối quan hệ giữa tốc độ hàn với chiều
rộng, chiều cao, chiều sâu ngấu của mối hàn.
Kết quả của đề tài là cơ sở để chúng ta chọn chế độ hàn, nhằm nâng cao chất lượng và
tuổi thọ cho kết cấu hàn. Đồng thời là phương pháp có thể áp dụng để kiểm tra cho các kết
cấu hàn đang làm việc tại các nhà máy, xí nghiệp phục vụ cho công tác chế tạo và sửa chữa.

Trang iv


ABSTRACT
Arc welding with melting electrode in protective gas environment (GMAW: Gas
Metal Arc Welding) is molten welding process in which the heat source is provided by arc
created between the melting electrode (wire) and base metal, arc and molten metal is
protected from the impact of the surrounding environment such as oxygen and nitrogen.
When welding method using reactive gases such as CO2 shielding gas, then it is called: MAG
(Metal Active Gas). Widely used in the manufacture of pressure tanks, large piping systems,
weld quality, high productivity. Moreover, it is easy to automate and therefore does not
require high-skilled workers. To achieve high performance welding process, weld quality
welding mode, the parameters need to be studied.Time threads are made from 02/2012 to
08/2012 Technical Pedagogical University City. HCM. The content and methodology of the
research is the study of MAG welding technology theory and the experiment in vocational
colleges attracting 2 sample as welding and weld measuring, processing measurement results
by experimental planning method.

The results of the thesis presents a complete and concise theoretical and empirical
"MAG welding technology Mode affects the shape of the weld when welding structural steel
sheet in 2G position". Find out the relationship between the welding amperage with width,
height,, matured depth of the weld. The relationship between welding voltage with width,
height,, matured depth of the weld. The relationship between the welding speed and the width
and

height,

matured

depth

of

the

weld.

Results of the research is the basis for us to select welding mode, in order to improve the
quality and longevity for structural welding. At the same time, the method can be applied to
test for structural welding work at plants and factories for the manufacture and repair

Trang v


MỤC LỤC
Trang tựa
Trang
Quyết định giao đề tài

Lý lịch cá nhân
i
Lời cam đoan
ii
Cảm tạ
iii
Tóm tắt
iv
Mục lục
vi
Danh sách các ký hiệu
ix
Danh sách các hình
x
Danh sách các hình
xii
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN
1
1.1. Đặt vấn đề.
1
1.2. Tình hình nghiên cứu
2
1.3. Mục tiêu nghiên cứu
2
1.4. Nhiệm vụ và phạm vi nghiên cứu
2
1.5. Phương pháp nghiên cứu
3
1.6. Giá trị thực tiễn của lận văn
3

CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT
4
2.1. Một số vấn đề cơ bản về lý thuyết hàn
4
2.1.1. Sự hình thành mối hàn
4
2.1.1.1. Khái niện về mối hàn
4
2.1.1.2. Sự tạo thành bể hàn
4
2.1.1.3. Sự dịch chuyển của kim loại lỏng từ điện cực vào bể hàn
6
2.1.2. Cấu trúc của kim loại mối hàn
8
2.1.2.1. Vùng mối hàn
8
2.1.2.2. Vùng ảnh hưởng nhiệt và các yếu tố ảnh hưởng đến kích thước của khu vực ảnh
hưởng nhiệt
9
2.1.2.3. Đặc điểm
13
2.1.2.4. Phân loại hàn
13
2.2. Tổng quan về phương pháp hàn trong môi trường khí bảo vệ
15
2.2.1. Phạm vi ứng dụng và ưu điểm.
16
2.2.2. Những hạn chế của phương pháp.
17
2.3. Công nghệ hàn hồ quang trong môi trường khí bảo vệ.

17
2.3.1. Các nguyên lý vận hành.
17

Trang vi


2.3.2 Các thông số công nghệ hàn.
2.3.3. Dòng điện hàn.
2.3.4. Điệp áp hồ quang.
2.3.5. Tốc độ di chuyển.
2.3.6. Chiều dài nhô ra của điện cực.
2.3.7. Kích cỡ của điện cực.
2.4. Khí bảo vệ.
2.4.1. Tổng quan.
2.4.2. Khí bảo vệ Argon và Hêli.
2.4.3. Hỗn hợp khí Argon – Điôxít cacbon – Ôxi.
2.4.4. Điôxít cacbon
2.5. Sự hình thành mối hàn trong không gian.
2.5.1. Phân loại vị trí mối hàn trong không gian.
2.5.2. Vị trí hàn theo tiêu chuẩn AWS
2.5.3. Vị trí hàn theo tiêu chuẩn Việt Nam
CHƯƠNG 3. THỰC NGHIỆM VÀ KẾT QUẢ
3.1. Vật liệu mẫu.
3.2. Thiết bị, vật liệu hàn, khí bảo vệ và dụng cụ đo
3.2.1. Thiết bị hàn
3.2.2. Vật liệu hàn và khí bảo vệ
3.2.3. Dụng cụ đo kiểm
3.3. Chế độ hàn
3.3.1. Chọn chế độ hàn đối với dây có đường kính Ф1.2mm

3.3.2. Tính các thông số hàn
3.3.3. Xác định các yếu tố ảnh hưởng
3.3.4. Xác định số lượng mẫu thí nghiệm
3.4. Tiến hành hàn
3.4.1. Hàn mẫu
3.4.2. Cắt mẫu
3.4.3. Đo kích thước mối hàn trên các phôi mẫu
3.5. Xử lý số liệu thực nghiệm.
3.6. Tính các hệ số bj của mô hình chiều rộng mối hàn
3.7. Kết quả và thảo luận.
3.7.1. Ảnh hưởng của chế độ công nghệ hàn đến chiều rộng mối hàn
3.7.2. Ảnh hưởng của chế độ công nghệ hàn đến chiều cao mối hàn

Trang vii

21
22
22
22
23
24
24
24
28
29
29
30
30
31
33

34
34
35
35
36
37
37
38
38
39
40
40
41
42
43
44
47
50
50
52


3.7.3. Ảnh hưởng của chế độ công nghệ hàn đến chiều sâu ngấu của mối hàn
3.7.4. Ảnh hưởng của chế độ công nghệ hàn đến hệ số hình dạng mối hàn
CHƯƠNG 4. KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ
4.1. Kết luận
4.2. Kiến nghị
4.3. Hướng phát triển đề tài
TÀI LIỆU THAM KHẢO


Trang viii

54
56
60
60
61
61
62


MỘT SỐ KÝ HIỆU

DANH SÁCH CÁC KÝ HIỆU

Ih: Cường độ dòng điện hàn
Uh : Hiệu điện thế hàn
Vh : Tốc độ hàn
c : Chiều cao mối hàn
b : Chiều rộng mối hàn
h : Chiều sâu ngấu của mối hàn
Ψm: Hệ số hình dạng mối hàn
Ψn: Hệ số ngấu của mối hàn

MIG: Metal Inert Gas
MAG : Metal Active Gas
GMAW : Gas Metal Arc Welding
ASME: Hiệp Hội Kỹ Sư Cơ Khí Hoa Kỳ
AWS: Hiệp Hội Hàn Hoa Kỳ
1G : Tư thế hàn bằng (hàn sấp)

2G : Tư thế hàn ngang
3G : Tư thế hàn leo ( Hàn đứng)
4G : Tư thế hàn trấn ( Hàn ngữa)
5G: Tư thế hàn ống vị trí nằm ngang cố định
6G : Tư thế hàn ống vị trí xiên 450
1F : Tư thế hàn góc bằng
2F : Tư thế hàn góc ngang
3F: Tư thế hàn góc leo
4F : Tư thế hàn góc trần

Trang ix


DANH SÁCH CÁC HÌNH
HÌNH
Hình 2.1:
Hình 2.2:
Hình 2.3:
Hình 2.4:
Hình 2.5:
Hình 2.6:
Hình 2.7:
Hình 2.8:
Hình 2.9:
Hình 2.10:
Hình 2.11:
Hình 2.12:
Hình 2.13:
Hình 2.14:
Hình 2.15:

Hình 3.1:
Hình 3.2:
Hình 3.3:
Hình 3.4:
Hình 3.5:
Hình 3.6:
Hình 3.7:
Hình 3.8:
Hình 3.9:
Hình 3.10:
Hình 3.11:
Hình 3.12:
Hình 3.13:
Hình 3.14:
Hình 3.15:
Hình 3.16:
Hình 3.17:
Hình 3.18:
Hình 3.19:
Hình 3.20:
Hình 3.21:

TRANG
Mối hàn
4
Bể hàn
5
Hình dạng và kích thước của bể hàn
6
Tác dụng của lực từ trường ép lên đầu mút điện cực

7
Tổ chức kim loại của mối hàn
8
Tổ chức kim loại của mối của khu vực ảnh hưởng nhiệt
10
Sơ đồ thiết bị hàn hồ quang điện cực nóng chảy khí bảo vệ
19
Thiết bị hồ hàn hồ quang điện cực nóng chảy trong khí bảo vệ
21
Chiều dài điện cực phía ngoài mỏ hàn
22
a – Hồ quang dài, b – Hồ quang trung bình, c – Hồ quang ngắn
24
Bề mặt và hình mẫu thâm nhập đối với các khí khác nhau
28
Sơ đồ minh họa độ dốc mối hàn
30
Sơ đồ minh họa chiều quay mối hàn
30
Vị trí mối hàn trong không gian theo tiêu chuẩn AWS
32
Vị trí mối hàn trong không gian theo tiêu chuẩn Việt Nam
33
Phôi hàn sau khi đã được vệ sinh sạch sẽ
34
Máy hàn MAG Miller 383
35
Dây hàn MAG nhãn hiệu Kim Tín Việt Nam
36
Thước đo mối hàn đa năng

37
Thông số hình học của phôi hàn
39
Phôi hàn được gá đúng vị trí 2G trong không
41
Mối hàn mẫu thí nghiệm
42
Các phôi mẫu sau khi hàn, cắt, mài và tẩm thực
42
Cách đo bề rộng mối hàn
43
Cách đo chiều cao mối hàn
43
Thí nghiệm đo hình dang mối hàn
44
Sơ đồ ảnh hưởng của cường độ dòng điện đến chiều rộng mối hàn
51
Sơ đồ ảnh hưởng của hiệu điện thế hàn đến chiều rộng mối hàn
51
Sơ đồ ảnh hưởng của vận tốc hàn đến chiều rộng mối hàn
52
Sơ đồ ảnh hưởng của cường độ dòng điện đến chiều cao mối hàn
53
Sơ đồ ảnh hưởng của hiệu điện thế hàn đến chiều cao mối hàn
53
Sơ đồ ảnh hưởng của vận tốc hàn đến chiều cao mối hàn
54
Sơ đồ ảnh hưởng của cường độ dòng điện đến chiều sâu ngấu mối hàn 55
Sơ đồ ảnh hưởng của hiệu điện thế hàn đến chiều sâu ngấu mối hàn 55
Sơ đồ ảnh hưởng của vận tốc hàn đến chiều sâu ngấu mối hàn

56
Sơ đồ ảnh hưởng của cường độ dòng điện đến hệ số hình dạng
mối hàn
57
Hình 3.22: Sơ đồ ảnh hưởng của hiệu điện thế hàn đến hệ số hình dạng mối hàn 68
Hình 3.23: Sơ đồ ảnh hưởng của vận tốc hàn đến hệ số hình dạng mối hàn
68

Trang x


DANH SÁCH CÁC BẢNG
BẢNG
TRANG
Bảng 2.1. Sự phụ thuộc của kích thước các vùng và chiều dài khu vực ảnh hưởng
nhiệt vào các phương pháp hàn khác nhau
12
Bảng 2.2. Các khí bảo vệ trong phương thức chuyển kim loại dạng bụi
25
Bảng 2.3. Các khí bảo vệ trong phương thức chuyển kim loại dạng đoản mạch
27
Bảng 3.1. Bảng chế độ hàn 2G đối với dây hàn 1,2mm
38
Bảng 3.2. Giá trị và mức biến thiên của chế độ hàn
45
Bảng 3.3. Chuyển các giá trị của các biến thực sang các giá trị mã hóa
46
Bảng 3.4. Kế hoạch thực nghiệm và kết quả thu được
47
Bảng 3.5. Kết quả thí nghiệm thu được chiều rộng mối hàn tại tâm phương án

48

Trang xi


CHƢƠNG 1
TỔNG QUAN
1.1 Đặt vấn đề.
Trong những năm gần đây kỹ thuật Hàn đã có những bước phát triển mạnh
mẽ, đáp ứng được các yêu cầu ngày càng cao về công nghệ và vật liệu. Nhiều
phương pháp Hàn mới đã xuất hiện, các công nghệ mới được áp dụng rộng rãi trong
kỹ thuật hàn. Các công nghệ hàn cổ điển, chủ yếu là thủ công và không liên tục
đang dần trở nên lạc hậu. Tính hiệu quả và kinh tế của hầu hết các cơ sở công
nghiệp từ các nhà máy điện, chế tạo máy móc, khai thác, lọc dầu, xây dựng các bồn
bể chứa dầu khí, hóa chất đều liên quan chặt chẽ đến sự ứng dụng hợp lý của các
công nghệ hàn. Hàn là công nghệ phức tạp, phối hợp nhiều ngành khoa học và kỹ
thuật từ vật lý, hóa học, luyện kim, cơ khí, tự động hóa đến kỹ thuật điện và điện tử.
Trong tình hình đất nước có nhiều đổi mới, đặc biệt khi nền kinh tế tăng
trưởng liên tục các ngành công nghiệp cũng phát triển với tốc độ tăng dần tiến tới
mục tiêu công nghiệp hóa – hiện đại hóa đất nước. Do vậy các yêu cầu về kiến thức
khoa học công nghệ nói chung, cũng như khoa học công nghệ Hàn nói riêng đòi hỏi
phải có sự đáp ứng kịp thời và phù hợp với sự phát triển công nhiệp hóa và hiện đại
hóa đất nước.
Khoảng 10 năm gần đây, nhiều công nghệ hàn mới được ứng dụng rộng rãi ở
Việt Nam và sẽ tiếp tục đóng vai trò quan trọng trong tương lai.
Hiện nay ngành Hàn đang phát triển rất mạnh mẽ với sự ra đời của các
phương pháp hàn mới, các thiết bị hàn ngày càng hiện đại nhằm giảm bớt sức lao
động và đem đến cho con người sản phẩm mới với chất lượng ngày càng cao. Một
trong những công nghệ hàn mới ở Việt Nam đó là công nghệ hàn hồ quang trong
môi trường khí bảo vệ. Phương pháp hàn này có rất nhiều ưu điểm và đặc biệt nó

phù hợp với sản xuất lớn và các ứng dụng hàn tự động nhất là khi hàn các tấm kim
loại, các đường ống, bồn bể chứa có đường kính và chiều dày lớn.

Trang 1


Tuy nhiên trong quá trình hàn các kết cấu có kích thước, chiều dày lớn và
hàn ở các vị trí hàn khó trong không gian, “chẳng hạn như hàn mối hàn 2G” thì sự
hình thành mối hàn cũng khác nhau. Để có được mối hàn tương đối đồng đều về
kích thước, hình dáng trong quá trình hàn ta phải điều chỉnh, thay đổi các thông số
của quá trình hàn để đạt được hình dáng cũng như chất lượng mối hàn như mong
muốn. Vì vậy tác giả chọn đề tài nghiên “Nghiên cứu ảnh hƣởng của chế độ công
nghệ hàn MAG đến hình dạng mối hàn khi hàn kết cấu thép tấm ở tƣ thế 2G ”
1.2. Tình hình nghiên cứu.
1. K.Y. Benyounis, et al. “ Effect of welding parameters on heat input and weld
bead profile ’’ 15 May 2005
2. K.Y. Benyounis, et al.“ Optimizing the laser-welded butt joints of medium
carbon steel using RSM ”, 15 May 2005.
3. N. B. Mostafa and R. S Parmar. “Mathematical models to predict weld
bead dimensions in FCAW’’ Dec. 16- 19, 2007.
4. Xác định ứng suất dư cho mối hàn ống chịu áp lực bằng nhiễu xạ X – quang
Luận văn thạc sĩ Lâm Văn Tường 2011.
5. Nghiên cứa ảnh hưởng của chế độ hàn đến độ bền của mối hàn Luận văn
thạc sĩ Nguyễn Tấn Hải 2011
1.3. Mục tiêu nghiên cứu
Mục tiêu nghiên cứu là nâng cao hiệu quả của quá trình hàn nhằm đạt chất
lượng mối hàn thông qua việc lựa chọn chế độ hàn.
Trên cơ sở nghiên cứu lý thuyết và khảo sát thực nghiệm, xác định được mức
độ ảnh hưởng của chế độ công nghệ hàn đến chất lượng mối hàn, thông qua
hình dạng mối hàn đối với trường hợp hàn kết cấu thép ở tư thế 2G

1.4. Nhiệm vụ và phạm vi nghiên cứu
1.4.1. Nhiệm vụ của đề tài
-

Tìm hiểu về tổng quan công nghệ hàn MAG, sự hình thành mối hàn, cấu

trúc kim loại của mối hàn
-

Đặc biệt đi sâu nghiên cứu cụ thể sự ảnh hưởng của các thông số về năng
Trang 2


lượng hàn, khi hàn ở tư thế 2G để chế tạo kết cấu thép thông dụng như: Bồn
chứa, bể, thùng, … Có chiều dày thông dụng nhất 10 mm. Những thông số
có ảnh hưởng quyết định đến sự hình thành cũng như đến chất lượng mối hàn
bao gồm: Cường độ dòng điện hàn Ih , Hiệu điện thế hàn Uh , Tốc độ hàn Vh
1.4.2 Phạm vi nghiên cứu
-

Đề tài nghiên cứu đối với hàn hồ quang điện với phương pháp hàn MAG.

-

Nghiên cứu thực nghiệm nhằm xác định chế độ công nghệ hàn thông qua các
giá trị hình dạng mối hàn được khảo sát.
Vật liệu nghiên cứu :

-


Thép các bon thấp có kích thước phôi 250x100x10mm

-

chọn dây hàn E70S-G theo tiêu chuẩn AWS hãng sản xuất Kim Tín Việt
Nam đường kính: ø1.2 mm.
- Khí bảo vệ: Khí CO2 có độ tinh khiết tối thiểu là 99,5%

1.5. Phƣơng pháp nghiên cứu
- Dựa trên lý thuyết về công nghệ hàn MAG
- Lý thuyết về kim loại học và nhiệt luyện.
- Tham khảo tài liệu trên thế giới có liên quan đến công nghệ hàn.
- Phương pháp thực nghiệm: Tiến hành chế tạo mẫu thử nghiệm, dùng quy
hoạch thực nghiệm để kiểm tra đánh giá kết quả thu được, xác định mối tương quan
giữa các yếu tố chế độ công nghệ hàn và hình dạng mối hàn.
1.6. Giá trị thực tiễn của lận văn.
- Kết quả của luận văn giúp cho người kỹ sư hoạc người thợ xác định được
chế độ hàn phù hợp khi thiết kế quy tình hàn hoạc trong khi hàn.
- Có thể dung làm tài liệu tham khảo cho các sinh viên ngành cơ khí, đặc biệt
trong chuyên ngành hàn… các học viên có thể làm tài liệu để làm tham khảo cho
các đề tài liên quan
Trang 3


CHƢƠNG 2
CƠ SỞ LÝ THUYẾT
2.1 Một số vấn đề cơ bản về lý thuyết hàn
2.1.1 Sự hình thành mối hàn
2.1.1.1 Khái niệm về mối hàn.
Mối nối được thực hiện bằng phương pháp hàn gọi là mối hàn. Mối hàn là

mối nối liền không tháo được.
Vị trí nối các chi tiết gọi là mối hàn
Trong hàn nóng chảy mối nối hàn gồm:

Hình 2.1. Mối hàn
+ Mối hàn:
Mối hàn gồm: kim loại cơ bản và kim loại điện cực (que hàn) sau khi
nóng chảy kết tinh tạo thành
+ Vùng tiệm cận mối hàn
Vùng kim loại cơ bản được nung nóng từ nhiệt độ 1000C đến nhiệt độ
gần nhiệt độ nóng chảy.
+ Kim loại cơ bản
Vùng kim loại không bị tác dụng của nhiệt trong quá trình hàn
2.1.1.2. 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.

Trang 4


Trong quá 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
+ Phần đầu 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 ỏ phía
trước bị nóng chảy
+ 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 tạo nên chỗ lõm trong bể hàn.
Hình dạng và kích thước của bể hàn phụ thuộc vào:
 Công suất của nguồn nhiệt
 Chế độ hàn
Trang 5


 Tính chất lý nhiệt của kim loại vật hàn
Hình dạng của bể hàn được đặc trưng bởi các đại lượng:
b- chiều rộng bể hàn
h- Chiều sâu nóng chảy
l- Chiều dài bể hàn
Tỷ số giữa chiều rộng và chiều dài bể hàn gọi là hệ số hình dạng của bể hàn:
 = b/ l
Hệ số hình dạng của bể hàn có ảnh hưởng lớn đến quá trình kết tinh, do đó
ảnh hưởng đến chất lượng mối hàn. Nếu b/l lớn (bể hàn rộng) thì điều kiện kết
tinh tốt, sau khi kết tinh nhận được mối hàn có chất lượng cao. Ngược lai, nếu
b/L nhỏ thì sau khi kết tinh có thể gây ra nứt ở trục mối hàn.

Hình 2.3 Hình dạng và kích thước của bể hàn
2.1.1.3. Sự dịch chuyển của kim loại lỏng từ điện cực vào bể hàn
Sự dịch chuyển của kim loại lỏng từ điện cực và bể hàn không những ảnh
hưởng đến sự tạo thành mối hàn, mà còn ảnh hưởng đến thành phần và chất
lượng mối hàn.

Khi hàn hồ quang tay, dù hàn bằng phương pháp nào và hàn ở bất kỳ vị trí
nào thì kim loại lỏng cũng đều chuyển dịch từ que hàn vào bể hàn dưới dạng
những giọt kim loại có kích thước khác nhau. Sự chuyển dịch của kim loại lỏng
từ que hàn vào bể hàn là do các yếu tố sau:
+ Trọng lực của giọt kim loại lỏng
Trang 6


Những giọt kim loại được hình thành ở mặt đầu que hàn, dưới tác dụng
của trọng lực sẽ dịch chuyển từ trên xuống dưới theo phương thẳng đứng
vào bể hàn
Lực trọng trường chỉ có tác dụng làm chuyển dịch các giọt kim loại lỏng
vào bể hàn khi ở vị trí sấp, còn khi hàn ngửa yếu tố này hoàn toàn không
thuận lợi.
+ 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.
+ 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 đầu mút điện cực
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
Trang 7



S

K

L

0

0

2

1

5

4