TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM VIỆN ĐÀO TẠO SAU ĐẠI HỌC XÂY DỰNG MÔ HÌNH TOÁN HỌC TÍNH ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC YẾU TỐ MÔI TRƯỜNG ĐẾN CHẤT LƯỢNG MỐI HÀN TÀU THỦY TẠI HIỆN TRƯỜNG LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC; MÃ SỐ: 60520116 CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT TÀU THỦY Người thực hiện: KS Nguyễn Văn Bách Người hướng dẫn khoa học: PGS Ts.Trương Sỹ Cáp TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM VIỆN ĐÀO TẠO SAU ĐẠI HỌC Lý lựa chọn đề tài  Công nghệ hàn có nhiều ưu điểm vượt trội - Độ bền cao, độ kín khí tốt - Sản phẩm đa dạng, hàn nhiều kim loại khác - Có thể gia công nhiều chi tiết có hình dạng kết cấu phức tạp - Thiết bị đơn giản, gọn nhẹ, dễ khí hóa, tự động hóa  Được áp dụng rộng rãi sản xuất kết cấu kim loại cỡ lớn công nghiệp đóng tàu Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Học viên: Nguyễn Văn Bách TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM VIỆN ĐÀO TẠO SAU ĐẠI HỌC Lý lựa chọn đề tài  Khi hàn trường xuất yếu tố bất lợi – Nhiệt độ – Sự xâm nhập nguyên tố môi trường: O2, H2, N2… – Tác động gió Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Học viên: Nguyễn Văn Bách TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM VIỆN ĐÀO TẠO SAU ĐẠI HỌC Mục đích đề tài  Nghiên cứu cụ thể yếu tố bất lợi kể  Xây dựng mô hình toán học để tính toán định lượng ảnh hưởng bất lợi đến trình hàn  Làm sở cho giải pháp khắc phục phù hợp Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Học viên: Nguyễn Văn Bách TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM VIỆN ĐÀO TẠO SAU ĐẠI HỌC Phạm vi nghiên cứu đề tài Bài toán ảnh hưởng nhiệt độ hàn trời Bài toán khuếch tán chất hàn trời Bài toán ảnh hưởng gió hàn trời Xây dựng mô hình toán học tính ảnh hưởng yếu tố môi trường kể đến chất lượng mối hàn Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Học viên: Nguyễn Văn Bách TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM VIỆN ĐÀO TẠO SAU ĐẠI HỌC Phương pháp nghiên cứu đề  Phương pháp lý thuyết kết hợp với thống kê công thức hệ số thực nghiệm Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Học viên: Nguyễn Văn Bách TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM VIỆN ĐÀO TẠO SAU ĐẠI HỌC Kết cấu đề tài Mở đầu Chương Tổng quan Chương Cơ sở lý thuyết Chương Xây dựng mô hình toán học tính ảnh hưởng có yếu tố môi trường đến chất lượng mối hàn hàn trời Phụ lục Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Học viên: Nguyễn Văn Bách TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM VIỆN ĐÀO TẠO SAU ĐẠI HỌC Tầm quan trọng hàn trời Chương 1: Tổng quan  Tầm quan trọng hàn trời  Tình hình nghiên cứu  Đặc điểm hàn trời Luận văn thạc sĩ kỹ thuật  Hàn trời chiếm tỉ lệ khoảng 25 – 35% tổng khối lượng hàn tàu  Áp dụng trình đấu nối phân tổng đoạn triền đà  Có ảnh hưởng định đến chất lượng tàu: - Thẩm mỹ - Độ bền Học viên: Nguyễn Văn Bách TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM VIỆN ĐÀO TẠO SAU ĐẠI HỌC Tình hình nghiên cứu Chương 1: Tổng quan  Tầm quan trọng hàn trời  Tình hình nghiên cứu  Đặc điểm hàn trời Luận văn thạc sĩ kỹ thuật  Ngoài nước: có số công trình nghiên cứu công nghệ hàn trời – Phân tích điều kiện bất lợi hàn trời – Tính toán định lượng ảnh hưởng số điều kiện bất lợi – Xây dựng quy trình, vật liệu hàn trời Học viên: Nguyễn Văn Bách TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM VIỆN ĐÀO TẠO SAU ĐẠI HỌC Tình hình nghiên cứu Chương 1: Tổng quan  Tầm quan trọng hàn trời  Tình hình nghiên cứu  Đặc điểm hàn trời Luận văn thạc sĩ kỹ thuật  Trong nước: Các công trình tài liệu công bố chủ yếu áp dụng cho hàn phân xưởng, chưa có nghiên cứu ảnh hưởng yếu tố bất lợi hàn trời cách tính toán yếu tố bất lợi Học viên: Nguyễn Văn Bách TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM VIỆN ĐÀO TẠO SAU ĐẠI HỌC 3.1.2 Xác định trường nhiệt độ hàn Chương 3: Xây dựng mô  Sử dụng phương pháp số giải gần đúng phương hình toán học trình Fourier  Giải toán nhiệt  Giải toán 𝐶𝛾 𝜕𝑇 = 𝜕 𝜆 𝜕 + 𝜕 𝜆 𝜕 − 2𝛼 𝑇 (3.1) 𝜕𝑡 𝜕𝑥 𝜕𝑥 𝜕𝑦 𝜕𝑦 𝐶𝛾 𝛿 khuếch tán chất  Giải toán * Lưu đồ giải toán nhiệt gió  Giải toán * Phụ lục 1: tổng quát Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Học viên: Nguyễn Văn Bách TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM VIỆN ĐÀO TẠO SAU ĐẠI HỌC Kết toán nhiệt Chương 3: Xây dựng mô  Xác định nhiệt độ nung từ tính toán hình toán học thông số công nghệ hàn: I, U, n, v, t… đảm  Giải toán nhiệt bảo mối hàn ngấu hoàn toàn  Giải toán  Xác định vùng ảnh hưởng nhiệt mối khuếch tán chất hàn (>5000C), từ đánh giá tổ chức kim loại  Giải toán mối hàn tính mối hàn gió  Giải toán tổng quát Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Học viên: Nguyễn Văn Bách TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM VIỆN ĐÀO TẠO SAU ĐẠI HỌC 3.2 Giải toán khuếch tán chất Chương 3: Xây dựng mô  Việc giải toán khuếch tán chất dựa sở hình toán học phương pháp số giải gần đứng phương trình vi  Giải toán phân định luật Fick II nhiệt  Giải toán 𝜕𝐶 𝜕 𝜕𝐶 𝜕 𝜕𝐶 khuếch tán = 𝐷 + (𝐷 ) 𝜕𝑡 𝜕𝑥 𝜕𝑥 𝜕𝑦 𝜕𝑦 chất  Giải toán Trong đó: D _ Hệ số khuếch tán nhân tố gió cần tính (O2, H2, N2, C)  Giải toán tổng quát * Lưu đồ giải toán khuếch tán chất Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Học viên: Nguyễn Văn Bách TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM VIỆN ĐÀO TẠO SAU ĐẠI HỌC 3.2 Giải toán khuếch tán chất Chương 3: Xây dựng mô  Kết quả: Xác định nồng độ nguyên tố hình toán học phân bố tổ chức kim loại mối hàn,  Giải toán nhiệt xem xét tổ chức, đối chiếu để kết luận mặt tổ  Giải toán chức, đánh giá đồng mặt tổ chức khuếch tán kim loại mối hàn kim loại Từ đánh chất  Giải toán giá chất lượng mối hàn gió  Giải toán tổng quát Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Học viên: Nguyễn Văn Bách TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM VIỆN ĐÀO TẠO SAU ĐẠI HỌC 3.3 Giải toán gió Chương 3: Xây dựng mô  Sử dụng phương pháp giải tích áp dụng giải hình toán học phương trình từ (2.24) - (2.47)  Giải toán nhiệt  Giải toán khuếch tán * Lưu đồ giải toán gió chất  Giải toán gió  Giải toán tổng quát Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Học viên: Nguyễn Văn Bách TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM VIỆN ĐÀO TẠO SAU ĐẠI HỌC 3.3 Giải toán gió Chương 3: Xây dựng mô Kết hình toán học  Giải toán  Xác định độ cong cột hồ quang có gió, nhiệt từ điều chỉnh thông số công nghệ  Giải toán  Tính toán kích thước miệng phun phù hợp để khuếch tán chất đảm bảo bảo vệ khí bảo vệ  Giải toán gió  Giải toán tổng quát Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Học viên: Nguyễn Văn Bách TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM VIỆN ĐÀO TẠO SAU ĐẠI HỌC Chương 3: Xây dựng mô hình toán học  Giải toán nhiệt  Giải toán khuếch tán chất  Giải toán gió  Giải toán tổng quát Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 3.4 Giải toán tổng quát * Lưu đồ giải toán tổng quát Kết - Đưa thông số công nghệ xác - Xây dựng quy trình hàn phù hợp - Có biện pháp bảo vệ cần thiết Học viên: Nguyễn Văn Bách TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM VIỆN ĐÀO TẠO SAU ĐẠI HỌC Đánh giá kết Chương 3: Xây dựng mô  Việc tính toán ảnh hưởng yếu tố môi hình toán học trường đến chất lượng mối hàn theo lưu đồ  Giải toán nhiệt thực  Giải toán  Kết tính toán phụ thuộc nhiều vào hệ số khuếch tán chất thực nghiệm thống số môi trường  Giải toán gió  Giải toán tổng quát Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Học viên: Nguyễn Văn Bách TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM VIỆN ĐÀO TẠO SAU ĐẠI HỌC Kết  Đề tài tập trung phân tích số yếu tố bất lợi hàn tàu thủy trường bao gồm: Thứ ảnh hưởng nhiệt độ môi trường đến trình hàn Sự thay đổi nhiệt độ môi trường làm thay đổi trường nhiệt độ vật hàn quanh vùng hàn, làm thay đổi cấu trúc tổ chức kim loại mối hàn đặc biệt làm thay đổi vùng ảnh hưởng nhiệt mối hàn Đồng thời, thay đổi nhiệt độ môi trường ảnh hưởng lớn đến trình nung chảy điện cực kim loại mối hàn như: nhiệt độ nung, tốc độ nung… Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Học viên: Nguyễn Văn Bách TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM VIỆN ĐÀO TẠO SAU ĐẠI HỌC Kết  Thứ hai ảnh hưởng độ ẩm không khí xâm nhập số thành phần khí không khí O2, N2, H2, CO2… vào kim loại đường hàn làm biến đổi trình luyện kim hàn Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Học viên: Nguyễn Văn Bách TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM VIỆN ĐÀO TẠO SAU ĐẠI HỌC Kết  Thứ ba ảnh hưởng gió đến trình hàn Gió làm biến dạng vùng hồ quang hàn dẫn đến thay đổi vị trí nung nóng vật hàn, đồng thời gây sai lệch cho lớp sỉ hàn, kết vũng kim loại nóng chảy không bảo vệ cách tốt Mặt khác gió làm biến đổi lớp khí bảo vệ dẫn đến xâm nhập nguyên tố bất lợi không khí vào mối hàn, làm giảm tính mối hàn Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Học viên: Nguyễn Văn Bách TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM VIỆN ĐÀO TẠO SAU ĐẠI HỌC Kết  Phân tích cụ thể phương pháp tính ảnh hưởng yếu tố bất lợi  Xây dựng hoàn mô hình toán học để tính toán tay phương pháp khác Các kết phù hợp với mục tiêu mà đề đề giá Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Học viên: Nguyễn Văn Bách TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM VIỆN ĐÀO TẠO SAU ĐẠI HỌC Hướng phát triển đề tài:  Xây dựng phần mềm tính toán cụ thể ảnh hưởng yếu tố môi trường đến trình hàn Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Học viên: Nguyễn Văn Bách TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM VIỆN ĐÀO TẠO SAU ĐẠI HỌC Kiến nghị  Bổ xung thông số môi trường xác  Có điều chỉnh phù hợp hệ số thực nghiệm theo điều kiện thực tế Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Học viên: Nguyễn Văn Bách TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM VIỆN ĐÀO TẠO SAU ĐẠI HỌC CHÂN THÀNH CẢM ƠN! Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Học viên: Nguyễn Văn Bách ... tài Bài toán ảnh hưởng nhiệt độ hàn trời Bài toán khuếch tán chất hàn trời Bài toán ảnh hưởng gió hàn trời Xây dựng mô hình toán học tính ảnh hưởng yếu tố môi trường kể đến chất lượng mối hàn Luận... Học viên: Nguyễn Văn Bách TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM VIỆN ĐÀO TẠO SAU ĐẠI HỌC Mục đích đề tài  Nghiên cứu cụ thể yếu tố bất lợi kể  Xây dựng mô hình toán học để tính toán định lượng ảnh. .. hưởng có yếu tố môi trường đến chất lượng mối hàn hàn trời Phụ lục Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Học viên: Nguyễn Văn Bách TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM VIỆN ĐÀO TẠO SAU ĐẠI HỌC Tầm quan trọng hàn