Nghiên cứu phân bố độ bền kéo giữa các lớp in 3d kim loại theo phương pháp hàn đắp

TỔNG QUAN

Nội dung nghiên cứu

 Tìm hiểu một số đặc trưng cơ bản của công nghệ in 3D kim loại

 Các phương pháp và ứng dụng của công nghệ in 3D kim loại

 Nghiên cứu độ bền của sản phẩm sử dụng công nghệ in 3D bằng phương pháp thử độ bền kéo

 Những thành tựu về nghiên cứu công nghệ in 3D kim loại hiện nay

1.3 Nhiệm vụ nghiên cứu và giới hạn đề tài a Nhiệm vụ nghiên cứu:

 Thực nghiệm đo đạc trên máy thử kéo - nén

 Phân tích kết quả thực tế b Giới hạn đề tài:

Do thời gian thực hiện đề tài hạn chế và vật liệu thí nghiệm ít, nghiên cứu chỉ tập trung vào mẫu thử thép, sử dụng TCVN 197, với thiết bị thí nghiệm phụ thuộc vào Công ty Cổ phần Tư vấn Kiểm định Sài Gòn Á Châu.

Do thời gian hạn chế và yêu cầu của chuyên đề, chúng ta chỉ tập trung nghiên cứu một số thông số cơ bản trong in 3D, bao gồm hướng bồi đắp và sự liên kết giữa các lớp bồi đắp.

Dựa trên lý thuyết độ bền kéo, bài viết sẽ áp dụng các tài liệu hiện có trên thế giới để thực hiện thử nghiệm và tính toán số liệu bằng mẫu thử thép.

 Tạo mẫu thử bằng công nghệ in 3D kim loại, tiến hành thử độ bền kéo tại

Công ty cổ phần tư vấn kiểm định Sài Gòn Á Châu tiến hành thu thập số liệu thực nghiệm nhằm tính toán độ bền kéo của mẫu thử dựa trên lý thuyết.

 Tham khảo tài liệu trên thế giới có liên quan đến việc tính độ bền kéo

 Các định thức, ma trận, các bài báo khoa học

1.5 Điểm mới của luận văn

Việc tính toán độ bền kéo của kim loại đã trở thành một chủ đề quen thuộc tại Việt Nam, với nhiều bài báo và công trình khoa học nghiên cứu vấn đề này Tuy nhiên, hầu hết các nghiên cứu hiện tại chỉ tập trung vào các mẫu kim loại được sản xuất theo phương pháp truyền thống.

Công nghệ in 3D kim loại tại Việt Nam hiện đang ở giai đoạn phát triển hạn chế, với số lượng nghiên cứu trong lĩnh vực này còn ít Các nghiên cứu chủ yếu tập trung vào thiết kế và chế tạo máy, trong khi chưa chú trọng đến việc phân tích tính chất và cơ tính của vật liệu.

Đề tài này sẽ nghiên cứu độ bền kéo của mẫu kim loại được chế tạo bằng phương pháp in 3D, khác với phương pháp truyền thống Nghiên cứu này sẽ làm cơ sở cho các nghiên cứu tiếp theo tại Việt Nam.

1.6 Giá trị thưc tiễn của luận văn

Trong các lĩnh vực như chế tạo vỏ tàu biển, vỏ tàu phi thuyền và máy bay, các chi tiết kim loại phải chịu lực kéo lớn và cần được kiểm soát nghiêm ngặt về độ cứng và độ bền Việc xác định độ bền kéo của vật liệu thép chế tạo bằng phương pháp in 3D là một giải pháp hiệu quả để đảm bảo chất lượng Kết quả nghiên cứu có thể được ứng dụng trong việc kiểm định, tính toán ứng suất và tuổi thọ của các chi tiết được sản xuất bằng công nghệ in 3D.

 Phân loại các phương pháp in 3D: đặc trưng, ứng dụng và ưu nhược điểm của các phương pháp in 3D

Tính toán độ bền kéo của kim loại chế tạo bằng phương pháp in 3D tại Việt Nam vẫn còn mới mẻ và chưa được chú ý nhiều Đề tài này sẽ tạo cơ sở cho các thí nghiệm trong tương lai, đồng thời cung cấp tài liệu nghiên cứu và tham khảo hữu ích cho sinh viên và các nghiên cứu viên trong các chuyên ngành liên quan.

1.7 Các nghiên cứu trong và ngoài nước a Các nghiên cứu trong nước:

Bùi Thị Tuyết Nhung đã thực hiện luận văn Thạc Sỹ với chủ đề "Nghiên cứu hàn đắp thép dụng cụ bằng công nghệ hàn TIG", trong đó nghiên cứu và xây dựng quy trình công nghệ hàn đắp bằng phương pháp TIG Các nghiên cứu liên quan từ nước ngoài cũng đã được xem xét để làm phong phú thêm nội dung nghiên cứu.

Cranfield University in the USA has significantly advanced 3D printing technology by integrating arc welding techniques with robotic arms, enabling the production of high-precision metal 3D printed models with superior mechanical properties.

Ability3D has successfully developed the "888 3D printer," an innovative metal 3D printer that combines MIG welding and CNC milling technologies This groundbreaking machine, featured in the January 4, 2017, article on Digital Trends, offers a cost-effective solution for creating sturdy metal parts.

Nghiên cứu từ trường Michigan Technological University về "Ứng dụng của in 3D kim loại dựa trên GMAW mã nguồn mở" đã chỉ ra rằng công nghệ hàn GMAW có thể kết hợp với các thiết bị như máy CNC 3 trục hoặc máy in 3D polymer để phát triển một máy in 3D kim loại với chi phí thấp Giải pháp này đáp ứng nhu cầu của cá nhân và các phòng thí nghiệm nhỏ, mở ra cơ hội cho việc sản xuất linh kiện kim loại hiệu quả và tiết kiệm.

Phương pháp nghiên cứu

Dựa trên lý thuyết hiện có về độ bền kéo, các tài liệu quốc tế đã được nghiên cứu để áp dụng vào thử nghiệm và tính toán số liệu cho mẫu thử thép.

 Tạo mẫu thử bằng công nghệ in 3D kim loại, tiến hành thử độ bền kéo tại

Công ty cổ phần tư vấn kiểm định Sài Gòn Á Châu thực hiện thu thập số liệu thực nghiệm để tính toán độ bền kéo của mẫu thử dựa trên lý thuyết.

 Tham khảo tài liệu trên thế giới có liên quan đến việc tính độ bền kéo

 Các định thức, ma trận, các bài báo khoa học

1.5 Điểm mới của luận văn

Việc tính toán độ bền kéo của kim loại đã trở nên quen thuộc tại Việt Nam, với nhiều bài báo và công trình nghiên cứu đã được thực hiện Tuy nhiên, hầu hết các nghiên cứu này chỉ tập trung vào các mẫu kim loại được chế tạo theo phương pháp truyền thống.

Công nghệ in 3D kim loại tại Việt Nam hiện vẫn chưa phát triển mạnh mẽ, với số lượng nghiên cứu trong lĩnh vực này còn hạn chế Các nghiên cứu chủ yếu tập trung vào thiết kế và chế tạo máy, trong khi chưa chú trọng đến việc phân tích tính chất và cơ tính của vật liệu.

Nghiên cứu này sẽ tập trung vào việc tính toán độ bền kéo của mẫu kim loại được sản xuất bằng công nghệ in 3D, khác với phương pháp tạo phôi truyền thống Kết quả sẽ tạo nền tảng cho các nghiên cứu tiếp theo trong lĩnh vực này tại Việt Nam.

1.6 Giá trị thưc tiễn của luận văn

Trong môi trường làm việc chịu lực kéo như vỏ tàu biển, vỏ tàu phi thuyền và máy bay, các chi tiết kim loại cần đảm bảo các chỉ tiêu về độ cứng và độ bền Việc xác định độ bền kéo của vật liệu thép được chế tạo bằng phương pháp in 3D là rất quan trọng để kiểm soát độ bền Kết quả nghiên cứu này có thể áp dụng để kiểm định, tính toán ứng suất và tuổi thọ của các chi tiết in 3D.

 Phân loại các phương pháp in 3D: đặc trưng, ứng dụng và ưu nhược điểm của các phương pháp in 3D

Tính toán độ bền kéo của kim loại được sản xuất bằng phương pháp in 3D tại Việt Nam vẫn còn là một lĩnh vực mới và chưa được chú ý nhiều Nghiên cứu này sẽ tạo cơ sở cho các thí nghiệm trong tương lai, đồng thời cung cấp tài liệu tham khảo hữu ích cho sinh viên và các nhà nghiên cứu trong các chuyên ngành liên quan.

1.7 Các nghiên cứu trong và ngoài nước a Các nghiên cứu trong nước:

Luận văn Thạc Sỹ của Bùi Thị Tuyết Nhung đã nghiên cứu và phát triển quy trình hàn đắp thép dụng cụ sử dụng công nghệ hàn TIG Nghiên cứu này không chỉ góp phần nâng cao hiệu quả trong lĩnh vực hàn đắp mà còn mở ra hướng đi mới cho các ứng dụng công nghiệp liên quan.

Cranfield University in the United States has significantly advanced 3D printing technology by integrating arc welding techniques with robotic arms This innovative approach enables the production of high-precision metal 3D printed models with enhanced mechanical properties.

Ability3D's groundbreaking 888 3D printer, featured in Digital Trends on January 4, 2017, utilizes a combination of MIG welding and CNC milling to produce durable metal components at an affordable price.

Nghiên cứu từ trường Michigan Technological University về "Ứng dụng của công nghệ in 3D kim loại dựa trên GMAW mã nguồn mở" cho thấy khả năng kết hợp hàn GMAW với máy CNC 3 trục hoặc máy in 3D polymer để tạo ra máy in 3D kim loại với chi phí thấp Giải pháp này đáp ứng nhu cầu của cá nhân và các phòng thí nghiệm nhỏ, mở ra cơ hội mới cho việc sản xuất kim loại trong các ứng dụng đa dạng.

Giá trị thưc tiễn của luận văn

Các chi tiết kim loại trong môi trường chịu lực kéo, như vỏ tàu biển, vỏ tàu phi thuyền và máy bay, cần phải đạt tiêu chuẩn nghiêm ngặt về độ cứng và độ bền Việc xác định độ bền kéo của vật liệu thép chế tạo bằng phương pháp in 3D là một giải pháp hiệu quả để kiểm soát độ bền Kết quả nghiên cứu có thể áp dụng cho việc kiểm định, tính toán ứng suất và tuổi thọ của các chi tiết được sản xuất bằng công nghệ in 3D.

 Phân loại các phương pháp in 3D: đặc trưng, ứng dụng và ưu nhược điểm của các phương pháp in 3D

Tính toán độ bền kéo của kim loại chế tạo bằng phương pháp in 3D tại Việt Nam vẫn còn mới mẻ và chưa được chú ý nhiều Đề tài này sẽ tạo cơ sở cho các thí nghiệm trong tương lai cũng như là tài liệu nghiên cứu, tham khảo hữu ích cho sinh viên và các nghiên cứu viên trong các chuyên ngành liên quan.

Các nghiên cứu trong và ngoài nước

a Các nghiên cứu trong nước:

Luận văn Thạc Sỹ của Bùi Thị Tuyết Nhung tập trung vào nghiên cứu và phát triển quy trình công nghệ hàn đắp thép dụng cụ thông qua công nghệ hàn TIG Nghiên cứu này không chỉ đóng góp vào lĩnh vực hàn đắp mà còn mở rộng hiểu biết về các ứng dụng của công nghệ hàn TIG trong ngành công nghiệp.

Cranfield University in the USA has significantly advanced 3D printing technology by integrating arc welding techniques with robotic arms, enabling the production of high-precision metal 3D printed samples with enhanced mechanical properties.

Ability3D has developed the "888 3D printer," an innovative machine that combines MIG welding and CNC milling technologies to produce durable metal parts at an affordable price This groundbreaking 3D printer was featured in a Digital Trends article published on January 4, 2017.

Nghiên cứu của trường Michigan Technological University về ứng dụng công nghệ hàn GMAW kết hợp với nguồn mở, như máy CNC 3 trục hoặc máy in 3D polymer, đã phát triển một máy in 3D kim loại với chi phí thấp Giải pháp này đáp ứng nhu cầu của cá nhân và các phòng thí nghiệm nhỏ, mở ra cơ hội cho việc sản xuất linh kiện kim loại dễ dàng và tiết kiệm.

CƠ SỞ LÝ LUẬN

Hàn hồ quang nóng chảy trong môi trường khí bảo vệ (GMAW)

2.2.1 Giới thiệu chung về công nghệ Hàn GMAW

Hàn GMAW là phương pháp sử dụng hồ quang cấp liên tục và vật hàn được bảo vệ bằng dòng khí

Hồ quang được hình thành từ điện cực nóng chảy và kim loại hàn, tạo ra nguồn nhiệt cần thiết cho quá trình hàn Sự cháy của hồ quang được duy trì nhờ vào các điều chỉnh đặc tính điện của nó Chiều dài hồ quang và cường độ dòng điện hàn được kiểm soát tự động, trong khi tốc độ hàn và góc điện cực phụ thuộc vào kỹ năng của thợ hàn.

Khí bảo vệ trong hàn có thể là khí trơ như Argon (Ar) hoặc Helium (He), giúp đẩy không khí ra khỏi vùng hàn, từ đó hạn chế tác động xấu lên kim loại nóng chảy.

Khí bảo vệ được cung cấp từ bên ngoài thông qua bộ cấp khí mà không cần áp lực Dây hàn được đưa vào khu vực hàn liên tục nhờ bộ phận đẩy dây, và loại dây này có chất lượng tương đương với kim loại hàn, không cần sử dụng thêm chất khử.

Hàn MIG (Metal Inert Gas) là phương pháp hàn sử dụng hồ quang điện với điện cực nóng chảy trong môi trường khí trơ như Argon (Ar) hoặc Helium (He) Phương pháp này thường được áp dụng để hàn các loại kim loại màu và hợp kim.

Hàn hồ quang bằng điện cực nóng chảy trong môi trường khí hoạt tính (CO2,

Phương pháp hàn MAG (Metal Active Gas) sử dụng hỗn hợp khí CO2 và O2, được áp dụng phổ biến trong ngành công nghiệp để hàn kim loại thép carbon và thép hợp kim thấp.

2.2.1.2 Đặc điểm của hàn GMAW

Khi hàn các kim loại dễ bị oxy hóa như nhôm và hợp kim nhôm, việc sử dụng khí trơ là rất cần thiết Đối với hàn thép không gỉ, hỗn hợp khí Argon với 2% oxy giúp duy trì độ ổn định của hồ quang cháy, đồng thời vẫn đảm bảo khả năng làm sạch của khí trơ Nếu chỉ sử dụng khí Argon nguyên chất, hồ quang cháy sẽ không ổn định.

Khi hàn thép hợp kim thấp, có thể sử dụng hỗn hợp khí CO2 và Ar để đạt được mối hàn đẹp với độ ngấu sâu dạng "ngón tay" và ít bắn tóe kim loại Tuy nhiên, ở dòng điện hàn thấp, chuyển dịch kim loại lỏng thường xảy ra dưới dạng cầu, gây ra mức độ bắn tóe nhiều hơn Để khắc phục điều này, phương pháp hàn MIG xung đã được phát triển, cho phép dòng điện hàn tăng định kỳ với hệ thống chuyển dịch tia, ngay cả khi hàn bằng dòng thấp Hệ thống này cũng rất hiệu quả khi hàn các tấm nhôm mỏng.

Khi hàn MIG, hay còn gọi là "Hàn hồ quang kim loại khí bảo vệ", chúng ta không nên thực hiện trong điều kiện gió mạnh, vì gió có thể làm ảnh hưởng đến chất lượng hàn Để đảm bảo hiệu quả, cần phải bảo vệ vùng hàn khỏi tác động của gió.

Hình 2.4 – Hình dạng mối hàn trên tấm nhôm [3]

Hình 2.5 – Hình dạng mối hàn của kim loại ngấu với hỗn hợp khí Ar và Oxy [3]

Hình 2.6 – Ứng dụng của khí bảo vệ với kim loại hàn [3]

2.2.1.3 Ưu nhược điểm của hàn GMAW

Hàn GMAW có thể được thực hiện dưới hình thức bán tự động hoặc tự động, cho phép hàn đa dạng các loại vật liệu như thép kết cấu thông thường, thép không gỉ, thép chịu nhiệt, thép bền nóng, hợp kim đặc biệt, cũng như nhôm, đồng, mangan và các hợp kim khác.

Hàn là một phương pháp hiệu quả với năng suất cao và giá thành thấp, mang lại chất lượng hàn tốt Quy trình này sử dụng năng lượng hàn thấp, giúp sản phẩm ít biến dạng nhiệt và giảm thiểu tình trạng cong vênh nhờ tốc độ hàn nhanh và nguồn nhiệt tập trung Hơn nữa, hiệu suất sử dụng nhiệt lớn và vùng ảnh hưởng nhiệt hẹp cho phép hàn hầu hết các loại kim loại một cách dễ dàng.

Khí CO2 là một nguồn nguyên liệu dễ tìm và sản xuất, mang lại năng suất hàn cao gấp hơn 2,5 lần so với hàn hồ quang tay Công nghệ hàn sử dụng CO2 có ưu điểm vượt trội so với hàn hồ quang dưới lớp thuốc, cho phép thực hiện hàn ở nhiều không gian khác nhau.

Hàn hồ quang tự động mang lại điều kiện lao động tốt hơn so với hàn hồ quang tay, với ưu điểm là không phát sinh khí độc trong quá trình hàn Kỹ năng hàn yêu cầu thấp hơn, cho phép thực hiện mối hàn dài liên tục mà không bị ngắt quãng.

 Thiết bị hàn GMAW được chế tạo tinh vi phức tạp rất đắt tiền do đó cần phải có sự giữ gìn và bảo dưỡng

 Nếu khí gas không đảm bảo độ tinh khiết, mối hàn sẽ bị lẫn xỉ và rỗ khí, chất lượng mối hàn không tốt

 Trong quá trình hàn cần có sự che chắn đảm bảo cho khu vực hàn không bị gió lùa hoặc thổi tạt làm phân tán lớp khí bảo vệ

 Khó khăn hơn khi phải làm việc ở những vị trí trên cao

 Một vài khí bảo vệ có giá thành cao

2.2.2 Vật liệu và thiết bị hàn GMAW

Vật liệu hàn được phân thành các nhóm:

 Phân loại theo phương thức tham gia vào việc hình thành mối hàn chia thành 2 nhóm:

Nhóm 1: vật liệu hàn tham gia trực tiếp vào việc hình thành mối hàn:

 Que hàn hồ quang tay

 Dây hàn và các loại điện cực nóng chảy khi hàn trong khí bảo vệ, hàn lớp thuốc và hàn điện xỉ

 Dây hàn phụ và các loại vật liệu kim loại khác trong các phương pháp hàn nóng chảy

 Ngoài ra ở mức độ tham gia thấp hơn, đó là thuốc hàn và các loại khí bảo vệ hoạt tính

Nhóm 2: vật liệu không tham gia trực tiếp vào việc hình thành kim loại mối hàn:

 Các loại điện cực không nóng chảy (Điện cực vonfram, điện cực graphit, điện cực cacbon, …)

 Các loại khí trơ: Argon, heli…

 Phân loại theo công dụng: a Điện cực không nóng chảy Điện cực không nóng chảy được chế tạo từ các vật liệu có nhiệt độ nóng chảy cao như :

Vonfram, graphit, cacbon vô định hình và zircon là những vật liệu có nhiệm vụ gây cháy và duy trì hồ quang trong quá trình hàn, nhưng không cung cấp kim loại cho mối hàn Để đảm bảo hiệu quả, chúng cần có độ bền nhiệt cao và khả năng chống hao mòn tốt.

 Điện cực Graphit và cacbon định hình

Các điện cực có thể được chia thành hai loại: tinh thể và vô định hình Điện cực graphit có điện trở nhỏ hơn khoảng 4 lần so với điện cực cacbon vô định hình và có khả năng chống oxy hóa ở nhiệt độ cao hơn 640 độ C, trong khi điện cực cacbon vô định hình chỉ chịu được oxy hóa ở nhiệt độ trên 500 độ C.

Khi hàn, điện cực có thể bị tiêu hao do oxy hóa, cacbon hóa mối hàn và bay hơi vật liệu Để giảm thiểu sự tiêu hao điện cực, có thể tăng đường kính của chúng từ 6 đến 20 mm và chọn loại dòng điện phù hợp Đối với các điện cực này, nên sử dụng dòng điện một chiều cực nghịch (cực dương nối vào điện cực) để tránh hiện tượng nung nóng quá mức, trong khi dòng điện một chiều cực thuận và dòng điện xoay chiều có thể gây hao mòn nhanh chóng và làm cho hồ quang không ổn định Các điện cực này đặc biệt thích hợp cho hàn các tấm mỏng có gấp mép mà không cần dùng que hàn phụ.

Công nghệ hàn đắp kim loại

2.3.1 Các tính chát chung trong kỹ thuật hàn đắp

Hàn đắp là quy trình phủ một lớp kim loại lên bề mặt chi tiết nhằm thay đổi kích thước, hình dáng và tính chất bề mặt thông qua các phương pháp hàn khác nhau Quy trình này có thể được sử dụng để phục hồi các chi tiết bị mài mòn hoặc hư hỏng như gãy, vỡ, nứt do thời gian sử dụng lâu dài.

Phương pháp hàn đắp là giải pháp hiệu quả và tiết kiệm chi phí để phục hồi các chi tiết máy Sau khi được phục hồi, các chi tiết này vẫn duy trì được khả năng hoạt động tốt, gần như không thua kém so với chi tiết mới.

Ngoài ra, hàn đắp có thể sử dụng để tạo ra chi tiết mới

Vật liệu hàn đắp có thể là thép cacbon, thép chịu mài mòn, thép có tính chất đặc biệt như chịu nhiệt, độ cứng cao, bền nhiệt, chịu axit …

2.3.1.2 Tính chất của kim loại lớp đắp

Tính chất của lớp đắp ảnh hưởng đáng kể đến hiệu suất làm việc của chi tiết được phục hồi Vì vậy, việc chọn que hàn đắp cần dựa vào điều kiện làm việc cụ thể của chi tiết đó.

Để đảm bảo lớp đắp có tính cơ lý phù hợp với các chi tiết bị mài mòn chủ yếu do ma sát, việc sử dụng que hàn đắp như thép crom - niken là rất cần thiết.

Trong quá trình làm việc với các dụng cụ chịu nhiệt độ thay đổi như trục cán, khuôn dập và đầu máy búa, việc lựa chọn que hàn đắp là rất quan trọng Các loại que hàn phù hợp nên được làm từ thép crom – vonfram hoặc crom – mangan để đảm bảo độ bền và khả năng chịu nhiệt tốt.

Tùy thuộc vào điều kiện làm việc và yêu cầu cụ thể của lớp đắp, có thể lựa chọn giữa que hàn thông thường và que hàn chuyên dụng.

Khi thực hiện việc đắp các chi tiết với mục tiêu chính là phục hồi hình dạng mà không cần yêu cầu cao về cơ tính, việc sử dụng que hàn thông thường, đặc biệt là que hàn ít cacbon, là lựa chọn hợp lý.

Trong trường hợp cần đắp chi tiết với yêu cầu cao về cơ tính, như làm việc ở nhiệt độ cao, chịu mài mòn và chịu tải trọng động, việc sử dụng que hàn chuyên dụng là điều cần thiết để đảm bảo độ bền và hiệu suất của chi tiết.

2.3.1.3 Tính hàn của kim loại và hợp kim

Tính hàn là khả năng của kim loại hoặc hợp kim cho phép tạo ra mối hàn thông qua các công nghệ hàn thông thường Điều này giúp đảm bảo mối hàn đạt được các tính chất cần thiết, từ đó nâng cao độ tin cậy của liên kết trong quá trình làm việc.

Tính hàn của kim loại và hợp kim có thể chia thành 4 nhóm: a Vật liệu có tính hàn tốt

Các loại vật liệu cho phép hàn bằng nhiều phương pháp khác nhau mà không cần sử dụng công nghệ bổ trợ như nung nóng sơ bộ hay nhiệt luyện sau khi hàn, vẫn đảm bảo chất lượng liên kết hàn mong muốn, bao gồm thép cacbon thấp và phần lớn thép hợp kim thấp Bên cạnh đó, còn có nhóm vật liệu có tính hàn trung bình.

Các loại vật liệu hàn có tính hàn hạn chế chỉ phù hợp với một số phương pháp hàn nhất định và yêu cầu các thông số hàn chặt chẽ Để cải thiện chất lượng hàn, có thể áp dụng một số biện pháp bổ trợ như nung nóng sơ bộ, giảm tốc độ nguội và xử lý nhiệt sau khi hàn Các loại thép hợp kim thấp, thép cacbon và hợp kim trung bình thường thuộc nhóm vật liệu này.

Để đạt được mối hàn chất lượng cao, các vật liệu cần được gia công trong điều kiện công nghệ và vật liệu hàn khắt khe Việc sử dụng các phương pháp xử lý nhiệt và hàn trong môi trường bảo vệ đặc biệt như khí trơ hoặc chân không là điều cần thiết Thường thì các loại thép cacbon cao và thép hợp kim cao thuộc nhóm vật liệu này, đồng thời cũng có những vật liệu có tính hàn kém.

Các vật liệu cần phương pháp hàn đặc biệt thường phức tạp và tốn kém, với cơ tính và khả năng làm việc của liên kết hàn thường thấp hơn so với vật liệu cơ bản Khi thực hiện hàn, các khuyết tật như rỗ nứt thường xảy ra Trong nhóm này, gang và một số hợp kim đặc biệt là những ví dụ điển hình.

2.3.2 Phân loại các phương pháp hàn đắp

2.3.2.1 Hàn đắp hồ quang tay bằng que hàn a Hàn hồ quang tay

Hàn hồ quang tay là phương pháp hàn nóng chảy, trong đó người thợ hàn thực hiện các thao tác như châm và duy trì hồ quang cháy ổn định Phương pháp này đảm bảo chiều rộng của mối hàn và điều chỉnh dịch chuyển hồ quang để hàn toàn bộ chiều dài đường hàn một cách chính xác.

Hình 2.14 - Nguyên lý hàn hồ quang tay [6]

Có thể hàn được ở mọi vị trí trong không gian

Hàn được các chi tiết to, nhỏ hoặc đơn giản, phức tạp khác nhau

Có thể thực hiện trong các môi trường khác nhau (dưới nước, trong chân không…)

Thiết bị hàn và trang bị gá lắp hàn đơn giản, dễ thao tác

Năng suất thấp do cường độ dòng hàn bị hạn chế

Hình dạng kích thước mối hàn không đều do V thay đổi, phụ thuộc vào tay nghề công nhân

Thành phần hóa học mối hàn không đều do thành phần kim loại cơ bản tham gia vào mối hàn thay đổi

Chiều rộng vùng ảnh hưởng nhiệt trong liên kết hàn thường lớn, do nguồn nhiệt có nhiệt độ cao và tốc độ hàn thấp Điều này dẫn đến điều kiện làm việc không thuận lợi cho thợ hàn, vì họ phải đối mặt với cường độ sáng và nhiệt độ cao từ hồ quang.

Phương pháp kiểm tra bằng phá hủy

In 3D là một chuỗi các công đoạn khác nhau, được kết hợp để tạo ra một vật thể ba chiều nhờ một loại robot công nghiệp là máy in 3D

Công nghệ Rapid Prototyping (RP) đã xuất hiện từ cuối những năm 1980, nhằm cung cấp một phương pháp nhanh chóng và tiết kiệm chi phí để tạo ra nguyên mẫu cho phát triển sản phẩm trong ngành công nghiệp chế tạo và sản xuất mẫu.

Công nghệ này sau đó được ứng dụng rộng rãi ở rất nhiều ngành nghề, lĩnh vực khác nhau, đặc biệt là trong lĩnh vực xây dựng

Công nghệ in 3D là một phần quan trọng của tạo mẫu nhanh, cho phép thiết kế và xây dựng các vật thể 3D phức tạp trên phần mềm CAD 3D như SolidWorks, Inventor, ProE và AutoCAD Quá trình này liên quan đến việc chia nhỏ cấu trúc của vật thể thành nhiều lớp khác nhau và chuyển thông tin đến thiết bị sản xuất đắp dần Sau đó, hệ thống sản xuất đắp dần sẽ tự động chế tạo vật thể theo từng lớp một cho đến khi vật thể cần sản xuất được hoàn thiện.

In 3D printing, các loại vật liệu như nhựa dạng sợi, nhựa dạng viên, nhựa dạng lỏng, bột thạch cao và kim loại được sử dụng thông qua công nghệ bồi đắp Mỗi lớp vật liệu được in với độ dày mỏng khác nhau, từ 0,08 mm đến 0,15 mm, tùy thuộc vào cấu trúc máy và yêu cầu cụ thể của người dùng.

Hình 3.1 - Charles Hull người phát minh ra chiếc máy in 3D đầu tiên năm 1986

CÔNG NGHỆ IN 3D

THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MẪU THỬ KÉO VÀ TIẾN HÀNH THÍ NGHIỆM

PHÂN TÍCH, ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM