Đồ án Thiết kế và chế tạo thiết bị nghiên cứu quy trình hàn hồ quangcó sóng siêu âm hỗ trợ (Phần 1)

Nội dung text: Đồ án Thiết kế và chế tạo thiết bị nghiên cứu quy trình hàn hồ quangcó sóng siêu âm hỗ trợ (Phần 1)

1. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CƠNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO THIẾT BỊ NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH HÀN HỒ QUANGCĨ SĨNG SIÊU ÂM HỖ TRỢ GVHD : TS. PHẠM SƠN MINH SVTH : MAI THUẬN HỊA MSSV: 12143417 HỒ MINH HỒNG 12143420 TRẦN NHƯ HUY 12143421 LÊ MINH QUÂN 12143434 S K L 0 0 4 4 9 1 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 8 năm 2016
2. TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƢỢNG CAO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO THIẾT BỊ NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH HÀN HỒ QUANG CĨ SĨNG SIÊU ÂM HỖ TRỢ SVTH : MAI THUẬN HỊA MSSV: 12143417 HỒ MINH HỒNG MSSV: 12143420 TRẦN NHƢ HUY MSSV: 12143421 LÊ MINH QUÂN MSSV: 12143434 Khĩa : 2012 – 2016 Ngành : CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY GVHD : TS. PHẠM SƠN MINH Tp. Hồ Chí Minh, tháng 8 năm 2016
3. TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƢỢNG CAO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO THIẾT BỊ NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH HÀN HỒ QUANG CĨ SĨNG SIÊU ÂM HỖ TRỢ SVTH : MAI THUẬN HỊA MSSV: 12143417 HỒ MINH HỒNG MSSV: 12143420 TRẦN NHƢ HUY MSSV: 12143421 LÊ MINH QUÂN MSSV: 12143434 Khĩa : 2012 – 2016 Ngành : CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY GVHD : TS. PHẠM SƠN MINH Tp. Hồ Chí Minh, tháng 8 năm 2016
4. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO THIẾT BỊ NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH HÀN HỒ QUANG CĨ SĨNG SIÊU ÂM HỖ TRƠ GVHD : TS. PHẠM SƠN MINH SVTH : MAI THUẬN HỊA MSSV: 12143417 HỒ MINH HỒNG MSSV: 12143420 TRẦN NHƢ HUY MSSV: 12143421 LÊ MINH QUÂN MSSV: 12143434 S K L 0 0 4 4 9 1 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 8 năm 2016
5. CỘNG HỊA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự do – Hạnh phúc Tp. Hồ Chí Minh, tháng 08 năm 2016 NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ và tên sinh viên: Mai Thuận Hịa MSSV: 12143417 Hồ Minh Hồng MSSV: 12143420 Trần Nhƣ Huy MSSV: 12143421 Lê Minh Quân MSSV: 12143434 Ngành: Cơng nghệ chế tạo máy Lớp: 12143CL1 Giảng viên hƣớng dẫn: T.S Phạm Sơn Minh ĐT: 0938.226.313 Ngày nhận đề tài: 3/2016 Ngày nộp đề tài: 8/2016 1. Tên đề tài: Thiết kế và chế tạo thiết bị nghiên cứu quy trình hàn hồ quang cĩ sĩng siêu âm hỗ trợ. 2. Các số liệu, tài liệu ban đầu: - Máy hàn MIG 250: Sử dụng dịng điện 1 pha, Cơng suất 6 KV.A. - Thiết bị siêu âm: VSPG20S. Nhãn hiệu: Vietsonic. Tần số 15 ~ 20KHz. - Tiago Vieira da Cunha, Carlos Enrique Niđo Bohĩrquez, Ultrasound in arc welding - A review of application methods and its effects (2014). 3. Nội dung thực hiện đề tài: - Nghiên cứu tổng quan về cơng nghệ hàn cĩ sĩng siêu âm hỗ trợ. - Thiết kế, chế tạo phần cơ khí của máy. - Thí nghiệm, nghiên cứu làm sáng tỏ kết quả. 4. Sản phẩm: - Mơ hình máy hàn bán tự động cĩ sĩng siêu âm hỗ trợ. - Kết quả thí nghiệm kéo mẫu phơi hàn. TRƢỞNG NGÀNH GIÁO VIÊN HƢỚNG DẪN i
6. CỘNG HỒ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc Lập – Tự Do – Hạnh Phúc BẢNG NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƢỚNG DẪN Họ và tên sinh viên: Mai Thuận Hịa MSSV: 12143417 Hồ Minh Hồng MSSV: 12143420 Trần Nhƣ Huy MSSV: 12143421 Lê Minh Quân MSSV: 12143434 Ngành: Cơ khí chế tạo máy Lớp: 12143CL1 Tên đề tài: Thiết kế và chế tạo thiết bị nghiên cứu quy trình hàn hồ quang cĩ sĩng siêu âm hỗ trợ. Họ và tên Giáo viên hƣớng dẫn: TS. Phạm Sơn Minh. NHẬN XÉT 1. Về nội dung đề tài & khối lƣợng thực hiện: 2. Ƣu điểm: 3. Khuyết điểm: ii
7. 4. Điểm đánh giá cụ thể ĐIỂM ĐIỂM TT MỤC ĐÁNH GIÁ ĐẠT TỐI ĐA ĐƢỢC 1 Hình thức và kết cấu luận án 20 ng format v i cả nh t c v dung c a c c uc 5 Tính tổ g qua , ục tiêu v iệ vụ g iê c u 5 Tí cấp t iết c a ề t i 5 P ươ g p p g iê c u 5 2 Nộ un n h n cứ u 80 ả g g dụ g iế t c t c, a c v 10 t u t, a c , giải qu ết vấ ề ả g p â tíc /tổ g ợp 5  ả g t ực iệ t iết ế v c ế tạ ệ t ố g, ĩc, ặc t iết b , (đối với đề tài theo hướng cơng nghệ)  ả g t ực iệ g iê c u, ề uất p ươ g 50 p p ặc quy tr , cĩ tính i và sáng tạ , p g êu c u ưa ra v i ữ g ràng buộc t ực tế (đối với đề tài theo hướng nghiên cứu) ả g cải tiế v p t tri ề t i 10 ả g sử dụ g c g cụ t u t, p ề c u ê 5 g , 3 Đ ểm thƣởn 10 C c ATN cĩ một trong các tiêu chí sau sẽ ược c g t ê 10 i : - T u ết i ATN viết bằ g tiế g Anh - ATN b c bằ g tiế g Anh 10 - ết quả ATN viết ược 1 bài báo khoa c (Hội g , tạp c í c u ê g , ) - ATN ược c u giao cho cơng ty (cĩ giấ xác c a c g ty) Tổn đ ểm 100 (*) Nếu > 100 sẽ qui ổi t 100 i Tổn đ ểm quy đổ (hệ 10) 10 (*) Nếu > 10 sẽ qui ổi t 10 i 5. Đề nghị cho bảo vệ hay khơng? Tp. Hồ Chí Minh, ngày tháng 20 . Giáo viên hƣớng dẫn iii
8. CỘNG HỒ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc Lập – Tự Do – Hạnh Phúc BẢNG NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN Họ và tên sinh viên: Mai Thuận Hịa MSSV: 12143417 Hồ Minh Hồng MSSV: 12143420 Trần Nhƣ Huy MSSV: 12143421 Lê Minh Quân MSSV: 12143434 Ngành: Cơ khí chế tạo máy Lớp: 12143CL1 Tên đề tài: Thiết kế và chế tạo thiết bị nghiên cứu quy trình hàn hồ quang cĩ sĩng siêu âm hỗ trợ. Họ và tên Giáo viên hƣớng dẫn: TS. Phạm Sơn Minh. NHẬN XÉT 6. Về nội dung đề tài & khối lƣợng thực hiện: 7. Ƣu điểm: 8. Khuyết điểm: iv
9. 9. Điểm đánh giá cụ thể ĐIỂM ĐIỂM TT MỤC ĐÁNH GIÁ ĐẠT TỐI ĐA ĐƢỢC 1 Hình thức và kết cấu luận án 20 ng format v i cả nh t c v dung c a c c uc 5 Tí tổ g qua , ục tiêu v iệ vụ g iê c u 5 Tí cấp t iết c a ề t i 5 P ươ g p p g iê c u 5 2 Nộ un n h n cứ u 80 ả g g dụ g iế t c t c, a c v 10 t u t, a c , giải qu ết vấ ề ả g p â tíc /tổ g ợp 5  ả g t ực iệ t iết ế v c ế tạ ệ t ố g, ĩc, ặc t iết b , (đối với đề tài theo hướng cơng nghệ)  ả g t ực iệ g iê c u, ề uất p ươ g 50 p p ặc quy tr , cĩ tính i và sáng tạ , p g êu c u ưa ra v i ữ g ràng buộc t ực tế (đối với đề tài theo hướng nghiên cứu) ả g cải tiế v p t tri ề t i 10 ả g sử dụ g c g cụ t u t, p ề c u ê 5 g , 3 Đ ểm thƣởn 10 C c ATN cĩ một trong các tiêu chí sau sẽ ược c g t ê 10 i : - T u ết i ATN viết bằ g tiế g Anh - ATN b c bằ g tiế g Anh 10 - ết quả ATN viết ược 1 bài báo khoa c (Hội g , tạp c í c u ê g , ) - ATN ược c u giao cho cơng ty (cĩ giấ xác c a c g ty) Tổn đ ểm 100 (*) Nếu > 100 sẽ qui ổi t 100 i Tổn đ ểm quy đổ (hệ 10) 10 (*) Nếu > 10 sẽ qui ổi t 10 i 10. Đề nghị cho bảo vệ hay khơng? Tp. Hồ Chí Minh, ngày tháng 20 . Giáo viên phản biện v
10. LỜI CẢM ƠN Em xin gửi lời cám ơn chân thành đến Thầy Cơ Trƣờng Đại Học Sƣ Phạm Kỹ Thuật Thành phố Hồ Chí Minh, những ngƣời đã gĩp phần xây dựng nên một mơi trƣờng học tập và rèn luyện tốt nhất cho các thế hệ sinh viên. Em xin gửi lời cám ơn chân thành nhất tới Thầy Phạm Sơn Minh. Sự chỉ dẫn nhiệt tình của Thầy đã gĩp phần khơng nhỏ cho việc hồn tất đề tài luận văn tốt nghiệp này. Bên cạnh đĩ, em cũng xin gửivlời cảm ơn đến các thầy cơ và sự giúp đỡ của các bạn sinh viên khác trong khoa giúp chúng em hồn thành xong đồ án tốt nghiệp này đúng thời gian qui định. Và xin chân thành gửi lời cảm ơn sâu sắc đến gia đình và ngƣời thân đã hỗ trợ tất cả mọi điều kiện để đề tài hồn thành tốt đẹp. Cảm ơn thầy và các bạn, đã luơn ủng hộ, đĩng gĩp ý kiến, động viên, tạo mọi điều kiện thuận lợi để em cĩ thể hồn thành tốt chƣơng trình đào tạo của nhà trƣờng. Xin chân thành cảm ơn! TP.Hồ Chí Minh, tháng 8 năm 2016 Nhĩm sinh viên: Mai Thuận Hịa Hồ Minh Hồng Trần Nhƣ Huy Lê Minh Quân vi
11. TĨM TẮT LUẬN VĂN Nội dung của luận văn này tập trung nghiên cứu, thiết kế, chế tạo mơ hình máy hàn siêu âm bán tự động và kiểm nghiệm ảnh hƣởng của sĩng siêu âm trong qui trình hàn hồ quang. Luận văn đƣợc chia thành các mục chính sau:  Chƣơng 1: : Tìm hiểu và nghiên cứu các đề tài trên thế giới. Từ đĩ đặt vấn đề và nêu mục tiêu cho đề tài.  Chƣơng 2: Cơ sở lý thuyết: Tìm hiểu cơ bản về phƣơng pháp hàn MIG, siêu âm.  Chƣơng 3: Tính tốn thiết kế máy máy hàn bán tự động cĩ siêu âm hỗ trợ.  Chƣơng 4: Kết quả đạt đƣợc.  Chƣơng 5: Kết luận và kiến nghị. vii
12. ABSTRACT The content of this thesis focused on research, design, manufacture ultrasonic welding machine used semiautomatic MIG welding and test the effects of ultrasonic in arc welding process. The thesis is divided into the following main categories:  Chapter 1: Understanding research topics in the world. And then, questioned and specified objectives for the topic.  Chapter 2: Theoretical basis: Learn the basics of MIG welding methods, ultrasonic and their application.  Chapter 3: Calculation and design semiautomatic welding machine with ultrasonic‘s support.  Chapter 4: The result.  Chapter 5: Conclusions and Recommendations. viii
13. MỤC LỤC Trang phụ bìa TRANG Nhiệm vụ đồ án tốt nghiệp i Trang phiếu nhận xét của giáo viên hƣớng dẫn ii Trang phiếu nhận xét của giáo viên phản biện iv Lời cảm ơn vi Tĩm tắt vii Mục lục ix Danh mục các chữ viết tắt xiv Danh mục các bảng biểu xv Danh mục các hình ảnh, biểu đồ xvi Chƣơn 1 : TỔNG QUAN 1 1.1 Tổng quan về tình hình nghiên cứu: 1 1.1.1 Sử dụng cảm biế cơ c. 1 1.1.1.1 Siêu âm trong qui trình hàn GTAW 1 1.1.1.2 Siêu âm trong qui trình hàn SMAW. 5 1.1.1.3 Siêu âm trong qui trình hàn GMAW. 6 1.1.2 Hồ qua g ược sử dụ g ư l guồ g lượng siêu âm. 10 1.1.3 C c p ươ g p p iều chế ạt ược dị g iện siêu âm. 12 1.1.4 Ả ưởng c a việc ưa siêu â v ồ quang nhờ da ộng c a dị g iện. 14 1.1.5 Tổng kết 19 ix
14. 1.2 Tính cấp thiết của đề tài 20 1.3 Mục t u đề tài 20 1.4 Đố tƣợng, phạm vi nghiên cứu 21 1.4.1 ối tượng nghiên c u 21 1.4.2 Phạm vi nghiên c u 21 1.5 Cách tiếp cận, phƣơn pháp n h n cứu 21 1.5.1 . Cách tiếp c n 21 1.5.2. P ươ g p p g iê c u 21 1.5.2.1 P ươ g p p t u t p và tổng hợp tài liệu: 21 1.5.2.2 P ươ g p p p â tíc t ực nghiệm: 21 1.5.2.3 P ươ g p p p â tíc s s : 21 Chƣơn 2 : CƠ SỞ LÝ THUYẾT 23 2.1 Tìm hiểu về phƣơn pháp hàn MIG 23 2.1.1 g ĩa, ặc i m 23 2.1.1.1 g ĩa 23 2.1.1.2 ặc i m 24 2.1.2 Các ki u chuy n d ch kim loại khi hàn MIG- MAG 25 2.1.2.1 Chuy n d ch phun 25 2.1.2.2 Chuy n d ch c u 26 2.1.2.3 Chuy n d ch ngắn mạch 27 2.1.2.4 Chuy n d ch xung 28 2.1.3 Cấu tạo c a thiết b hàn 29 2.1.3.1 Súng hàn 29 2.1.3.2 Bộ cấp dây 30 2.1.3.3 Bộ hiệu chỉnh thơng số hàn 31 2.1.3.4 Van giảm áp và chỉnh lƣu lƣợng khí bảo vệ 31 2.1.3.5 Nguồn điện hàn 31 x
15. 2.1.4 Thơng số ặc trư g c a nguồ iện hàn GMAW 33 2.1.5 Ch n thiết b 35 2.1.5.1 Khí bảo vệ & ki u chuy n d ch. 35 2.1.5.2 Ch n dây hàn 36 2.1.6 K thu t hàn MIG 36 2.2 Giới thiệu về siêu âm 39 2.2.1 L ch sử phát tri n 39 2.2.2 Sơ lược về sĩng siêu âm 43 2.2.2.1 Khái niệm: 43 2.2.2.2 Tính chất: 43 2.2.2.3 Cơng suất v g lượng 43 a. Biên độ dao động 44 b. Cƣờng âm 44 c. Tần số 45 d. Nhiệt độ 46 2.2.3 Các thành ph n chính c a máy siêu âm 47 2.2.3.1 Nguồn phát siêu âm 47 2.3.2.2 Bộ siêu âm 50 a. Bộ chuyển đổi (Converter) 50 b. Bộ khuếch đại (Booster) 52 c. Cực hàn (Horn/Sonotrode) 53 Chƣơn 3: TÍNH TỐN VÀ THIẾT KẾ MÁY HÀN 55 3.1 Thiết kế gốm áp đ ện 55 3.1.1 Gi i thiệu tổng quan 55 3.1.2 Cách chế tạo gố p iện và quy trình cơng nghệ cơ bản 57 3.1.3 . Ứng dụng 59 3.1.4. Thiết kế bộ gố p iện cho bộ chuy ổi 60 xi
16. 3.2 Thiết kế bộ khuếch đại (booster) 62 3.2.1. Ki u và Lắp ráp c a bộ khuếc ại 62 3.2.2 Tính tốn bộ khuếc ại 63 3.3 Thiết kế cực hàn Horn/Sonotrode 64 3.3.1 Mơ tả chung 64 3.3.2. Các giải pháp phân tích c a các cực da ộng tự do 65 3.3.3. Phân tích ph n tử hữu hạn các cực ru g ộng tự do 67 3.3.4 Kết quả mơ phỏng số 68 3.3.5 Kết lu n 69 3.4 Tính tốn và thiết kế máy hàn bán tự động 74 3.4.1 Lựa ch p ươ g 74 3.4.1.1 P ươ g 1: ặt u siêu âm ở phía trên 74 3.4.1.2 P ươ g 2: ặt u siêu âm ở p ía dư i 75 3.4.2 Nguyên lý làm việc: 76 3.4.2.1 Bộ truyền trục vít e ai ốc 76 3.4.2.2 T a trượt TF 78 3.4.2.3 Dâ ai t a g 80 3.4.3 Tí ộ g c ệ dẫ ộ g 81 3.4.3.1 Tí t c ộ g cơ: 81 a. Xác định cơng suất P: 81 b. Xác định số vịng quay đồng bộ của động cơ điện, nsb: 82 3.4.3.2 X c tỉ số tru ề : 83 a. Xác định tỉ số truyền chung. 83 b. Xác đỉnh tỉ số truyền của bộ truyền trong hộp. 84 3.4.3.3 Tí c c t g số trê c c trục: 84 3.4.3.4 T iết ế bộ tru ề ai t a g:. 85 a. Chọn loại đai thang : 85 xii
17. b. Xác định các thơng số: 85 3.4.3.5 Tính tốn trục vít me 88 a. Tính theo độ bền mịn 88 b. Tính theo độ bền 89 c. Tính theo điều kiện ổn định 90 3.5 Hƣớng dẫn lắp đặt. 91 Chƣơn 4: KẾT QUẢ ĐẠT ĐƢỢC 104 4.1. Các phƣơn pháp k ểm tra mối hàn. 104 4.1.1 Ki m tra bằ g p ươ g p p p y 104 4.1.2 Ki m tra khơng phá h y 104 4.2 Một số hình ảnh về phơi hàn. 106 4.3 So sánh ngoại quan 108 4.4 Kiểm nghiệm thực tế 109 4.4.1 Mẫu thử kéo 1-1, 1-2. 111 4.4.2 Mẫu thử kéo 2-1, 2-2. 114 4.4.3 Mẫu thử kéo 3-1, 3-2. 116 Chƣơn 5: KẾT LUẬN – KHUYẾN NGHỊ 121 5.1 Những vấn đề đạt đƣợc. 121 5.2 Hạn chế của đề tà và hƣớng khắc phục. 121 5.3 Hƣớng phát triển của đề tài 122 TÀI LIỆU THAM KHẢO 123 xiii
18. DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT TIG : Tungsten Inert Gas MIG : Metal Inert Gas MAG : Metal Active Gas U-TIG: Ultrasonic Tungsten Inert Gas et al: Nhĩm cộng sự GTAW : Gas Tungsten Arc Welding SMAW : Shielded Metal Arc Welding GMAW : Gas Metal Arc Welding U-GMAW : Ultrasonic - Gas Metal Arc Welding HAZ : Heat Affected Zone WM : Welding Metal BM : Base Metal PMZ : Partially Molten Zone ZPDs : Partially Diluted Zones RF : Radio Frequency MV : Microwaves PEF : Pulsed Electric Field PZT : Pb, Zorconi, Titan xiv
19. DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng 2.1 Các bộ cấp dây của hãng Lincoln Electric 31 Bảng 2.2. Các nhân tố ảnh hƣởng đến chất lƣợng quá trình hàn MIG-MAG 35 Bảng 2.3 Những khuyết tật, nguyên nhân và giải pháp của mối hàn 37 Bảng 2.4 Tần số và biên độ dao động . 52 Bảng 3.1 Chế độ hình dạng dao động của cực hàn (Horn) hình trụ 67 Bản 3.2 Các thơng số hình học của hình dạng của cực hàn (Horn-Sonotrode) . 68 Bảng 3.3 Hƣớng dẫn lắp đặt mơ hình máy hàn bán tự động 91 Bảng 4.1 Kết quả thí nghiệm mẫu số 1 113 Bảng 4.2 Kết quả thí nghiệm mẫu số 2 115 Bảng 4.3 Kết quả thí nghiệm mẫu số 3 118 Bảng 4.4 Từ các số liệu tính ra đƣợc ứng suất tại các điểm 119 xv
20. DANH SÁCH CÁC HÌNH ẢNH, BIỂU ĐỒ Hình 1.1 Sơ đồ hệ thống U-TIG của Sun et al 2 Hình 1.2 Ảnh phĩng to mặt cắt ngang mối hàn AISI 304 với dịng diện cƣờng độ (a) 100A – khơng siêu âm, (b) 100A – cĩ siêu âm, (c) 150A – khơng siêu âm, (d) 150A – cĩ siêu âm .3 Hình 1.3 Hệ thống thí nghiệm hàn siêu âm của Wu et al 4 Hình 1.4 Sơ đồ hệ thống hàn siêu âm của Cui et al 5 Hình 1.5 Vi kết cấu mỏng của hạt đẳng trục dạng nhánh. Chuyển thể từ Cui et al 6 Hình 1.6 Phân phối lực bức xạ âm .7 Hình 1.7 Hệ thống U-GMAW của Fan et al 7 Hình 1.8 Tần số ngắn mạch và điện áp hồ quang 8 Hình 1.9 Chu kỳ chuyển ngắn mạch của quá trình hàn GMAW thơng thƣờng .9 Hình 1.10 Chu kỳ chuyển ngắn mạch của quá trình hàn U – GMAW 9 Hình 1.11 Ảnh tế vi giọt hàn a. GMAW thơng thƣờng b. U-GMAW 10 Hình 1.12 Hình dáng giọt hàn cĩ siêu âm (phải) và khơng cĩ siêu âm (trái) 10 Hình 1.13 Sơ đồ minh họa thực hiện kích thích siêu âm bằng cách điều chỉnh dịng hàn 11 Hình 1.14 Sơ đồ dạng sĩng của dịng điện xoay chiều với xung siêu âm 12 Hình 1.15 Sơ đồ phƣơng pháp hàn hồ quang 2 cực kết hợp siêu âm 13 Hình 1.16 Hệ thống nhận diện sĩng siêu âm 13 Hình 1.17 Áp lực hồ quang vs tần số dịng điện kích thích siêu âm 15 xvi
21. Hình 1.18 Mặt cắt ngang của giọt hàn a) Dịng điện liên tục b) Dịng điện kích thích siêu âm trong tấm thép SAE 1020 cĩ độ dày 3,0 mm 16 Hình 1.19 Vi cấu trúc hàn hợp kim Ti-6Al-4V a)mkhơng siêu âm b) cĩ siêu âm 18 Hình 1.20 Chuyển tiếp giữa mối hàn kim loại (WM) và kim loại nền (BM) của mối hàn đƣợc thực hiện với dịng 80A với (a) dịng điện liên tục (b) cĩ siêu âm 18 Hình 2.1 Sơ đồ lắp thiết bị hàn (GMAW tổng quát) MIG-MAG điển hình 23 Hình 2.2 Các phƣơng thức dịch chuyển kim loại GMAW 24 Hình 2.3 Đặc trƣng chuyển dịch kim loại khi hàn MIG 25 Hình 2.4 Dịng tới hạn để cĩ chuyển dịch phun (dây 1.6 – Ar + 1% O2) 26 Hình 2.5 Chuyển dịch phun và chuyển dịch cầu .27 Hình 2.6 Biến thiên dịng điện và điện áp hàn khi chuyển dịch ngắn mạch 27 Hình 2.7 Các giai đoạn chuyển dịch xung 29 Hình 2.8 Cấu tạo súng hàn 29 Hình 2.9 So sánh dịch chuyển thơng số hàn giữa nguồn cĩ đặc tính CC và CV .32 Hình 2.10 Minh họa của cơ chế tự điều chỉnh chiều dài hồ quang khi hàn GMAW 32 Hình 2.11 Độ dốc và tác động co thắt khi chuyển dịch ngắn mạch 33 Hình 2.12 Tác động của độ dốc đến giá trị dịng ngắn mạch 34 Hình 2.13 Trạng thái của sĩng siêu âm (McClements, 1995) 40 Hình 2.14 Biểu đồ thể hiện sĩng âm dạng hình sin, khoảng cách đối lập với biên độ sĩng âm. 41 Hình 2.15 Nguyên lý thiết kế nguồn phát siêu âm . 48 Hình 2.16 Các bộ phận của nguồn phát siêu âm 49 xvii
22. Hình 2.17 Bộ siêu âm . 50 Hình 2.18 Bộ chuyển đổi 51 Hình 2.19 Một số bộ khuếch đại đặc trƣng 53 Hình 2.20 Một số hình dạng thơng dụng của cực hàn 54 Hình 3.1 Mặt cắt của gốm áp điện khi cĩ dịng điện tác dụng 55 Hình 3.2 Sơ đồ quy trình cơng nghệ chế tạo gốm áp điện 57 Hình 3.3 Máy nghiền bi . 58 Hình 3.4 Mạch điện tƣơng đƣơng của bộ gốm áp điện . 60 Hình 3.5 Thơng số cơ bản của bộ khuếch đại 63 Hình 3.6 Cực hàn hình cơn. Phụ thuộc của tần số tần số khơng thứ nguyên (a) và các yếu tố khuếch đại (b) trên gĩc nghiêng α . 70 Hình 3.7 Cực hàn hình mũ . Phụ thuộc của tần số tần số khơng thứ nguyên (a) và các yếu tố khuếch đại (b) trên thơng số "a" của hàm mũ 71 Hình 3.8 Cực hàn hình bậc. Phụ thuộc của tần số tần số khơng thứ nguyên (a) và các yếu tố khuếch đại (b) vào vị trí "η" của từng thay đổi đƣờng kính và tỷ lệ d0/d= 2 73 Hình 3.9 Phƣơng án đặt đầu siêu âm nằm ở trên 74 Hình 3.10 Phƣơng án đặt đầu siêu âm nằm dƣới . 75 Hình 3.11 Vít me đai ốc 76 Hình 3.12 Các kiểu hồi bi trong vít me đai ốc bi 77 Hình 3.13 Thanh trƣợt bi 78 Hình 3.14 Cấu tạo ổ trƣợt 78 Hình 3.15 Dây đai thang 80 xviii
23. S K L 0 0 2 1 5 4