Ảnh hưởng của năng lượng đường và xử lý nhiệt sau hàn đến ứng suất dư và biến dạng của liên kết hàn giáp mối thép cacbon kết cấu A516 grade 70

Effect of heat-input and post-weld heat treatment on residual stress and deformation of butt welded joint made by structural carbon steel A516 grade 70

Tóm tắt

Ứng suất dư và biến dạng hàn là những yếu tố bất lợi và luôn luôn tồn tại trong liên kết hàn. Chúng làm suy giảm nghiêm trọng khả năng chịu tải của kết cấu hàn, đồng thời làm méo mó gây mất tính thẩm mỹ của kết cấu hàn. Do đó việc biết trước ảnh hưởng của chế độ hàn mà cụ thể là năng lượng đường đến ứng suất dư và biến dạng của liên kết hàn có ý nghĩa rất lớn, giúp xác định được chế độ hàn hợp lý đối với từng liên kết hàn cụ thể. Biến dạng hàn có thể dễ dàng đo đạc bằng các dụng cụ đo phổ thông, nhưng việc xác định ứng suất dư trong liên kết hàn bằng thực nghiệm gặp rất nhiều khó khăn nhất là ở phía trong của vật liệu, vì thế nghiên cứu này đề xuất giải pháp xác định ứng suất dư cũng như biến dạng hàn bằng tính toán mô phỏng số sử dụng phần mềm SYSWELD với chi phí ít nhất và thời gian nhanh nhất. Kết quả nghiên cứu cho biết rằng khi hàn với năng lượng đường càng lớn thì ứng suất dư trong liên kết hàn sẽ càng lớn, gây ra biến dạng dọc và biến dạng ngang cũng lớn theo. Đối với liên kết hàn giáp mối bằng thép cacbon kết cấu mác A516 grade 70 dày 16 mm cần phải hàn 4 đường với năng lượng đường cho ứng suất dư và biến dạng nhỏ nhất lần lượt là q₁=2252 J/mm, q₂=2828 J/mm, q₃=2458 J/mm, và q₄=2878 J/mm. Việc xử lý nhiệt ngay sau khi hàn ở 595 ^oC trong 40 phút sẽ giảm được ứng suất dư 3,45 lần, giảm biến dạng dọc 2,82 lần, giảm biến dạng ngang 1,54 lần và giảm biến dạng góc 1,32 lần.