Luận án Nghiên cứu tạo lớp đắp chịu mài mòn trên nền thép các bon bằng công nghệ hàn plasma bột

 Niborit 6-P 
(Alloy 60) 
Böhl r 0.8%C 
4.3%Si 
16%Cr 
4.5%Fe 
3.5%B 
Nền Ni 
58-62 Kim loại m i 
hàn ó ộ ứng 
 ao, kh năng 
 hịu mài m n và 
 h ng ăn m n 
t t. 
2 Eutroloy 
16606 
Castolin 1.0-1.2%C 
4.2-4.5%Cr 
4.5-5.0%Mo 
5.5-6.4%W 
2.0-2.4%V 
Nền F 
60-65 Kim loại m i 
hàn ó ộ ứng 
 ao, kh năng 
 hịu mài m n 
t t, hịu nhi t 
 ến 5000C. 
LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT CƠ KHÍ 2015 
Ngô Hữu Mạnh 46 
3 Stellite 1-
Alloy 
Kennametal 2.0-3.0%C 
28-32%Cr 
11-13%W 
Ni+Fe+Si 
+Mn+Mo≈10% 
Nền Co 
50-58 Kim loại m i 
hàn ó ộ ứng 
 ao, kh năng 
 hịu mài m n 
t t, hịu nhi t ộ 
cao. 
4 Surfit 1560 Höganäs 2.4-4.6%Fe 
0.65-0.8%C 
3.9-4.9%Si 
3.0-3.4%B 
14-16%Cr 
Nền Ni 
60-62 Kim loại m i 
hàn ó ộ ứng 
 ao, kh năng 
 hịu mài m n và 
 h ng ăn m n 
t t. 
5 PlasmaDur 
51937 
Sulzer 
Metco 
3.5-4.2%C 
2.7-3.3%Si 
2.9-3.4%B 
0.3-0.8%Fe 
40%W 
Nền Ni 
58-61 Kim loại m i 
hàn ó ộ ứng 
 ao, kh năng 
 hịu mài m n và 
 h ng ăn m n 
t t. 
6 Durmat 506-
PTA 
Durum 3.1%C 
8-9%Cr 
1.5-1.8%Mo 
15-18%SC 
Nền F 
58-64 Kim loại m i 
hàn ó ộ ứng 
 ao, kh năng 
 hịu mài m n 
t t, hịu nhi t. 
7 Bishilite 
(MHA) No.1 
Hitachi ≤ 2.5%C 
30%Cr, 12%W 
≤ 3%Ni 
≤ 3%F 
Nền Co 
54 Kim loại m i 
hàn ó ộ ứng 
 ao, kh năng 
 hịu mài m n 
t t, hịu va ập 
trung nh. 
3.2.2. Xác định thành phần và pha trộn hỗn hợp bột hợp kim 
 Trong phạm vi ề tài này, t gi hỉ ề ập phƣơng ph p nghi n ứu, ự o n và 
quy hoạ h thự nghi m ể x ịnh hàm lƣ ng thành ph n h p kim ủa hỗn h p ột 
ứng ụng ho qu tr nh hàn PTA. Từ ó, pha trộn hỗn h p h p kim ột M ằng phƣơng 
ph p ơ họ ể tạo hỗn h p ột h p kim m o y u u u ra là ộ ứng kim loại m i 
hàn H=55-60HRC, ó kh năng hịu mài m n o ma s t trong iều ki n khô (không ó 
 h t ôi trơn) t i thiểu ằng 80% kh năng hịu mài m n ủa mẫu i hứng ƣ hàn 
 ằng ột h p kim Eutroloy 16606 ủa h ng Castolin. Ti u huẩn ASTM G 99-04 ƣ p 
 ụng ể kiểm tra mài m n ho mẫu hàn [19]. 
 Về m t l thuyết, qua ph n tí h một s h p kim ột nền Co, Ni, F ủa h ng 
s n xu t th y rằng, ứng với từng y u u và iều ki n ụ thể ể họn h p kim ột ó nền 
và thành ph n phù h p. Trong trƣờng h p này, t gi n tạo ra m i hàn ằng qu tr nh 
PTA tr n nền thép C45, y u u kim loại m i hàn ó ộ ứng kho ng 55-60HRC, ó kh 
năng hịu mài m n trong iều ki n khô. V vậy, t gi ƣu ti n lựa họn h p kim ột ó 
LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT CƠ KHÍ 2015 
Ngô Hữu Mạnh 47 
nền là Sắt (F ) làm ơ sở ể ph n tí h và pha trộn hỗn h p h p kim ột ho phù h p với 
thự tế hế tạo, phụ h i ạng hi tiết trong iều ki n s n xu t ở Vi t Nam. 
 Ph n tí h thành ph n ủa h p kim ột Eutroloy 16606 th y rằng, hàm lƣ ng 
nguy n t h p kim ể tạo it là không lớn, ụ thể: 4.2-4.5%Cr, 5.5-6.4%W, 2.0-2.4%V. 
Hàm lƣ ng C on ũng hỉ hiếm kho ng 1.0-1.2%. Tuy nhi n, ộ ứng ủa kim loại 
m i hàn ạt ƣ là kh lớn (kho ng 60HRC), kh năng hịu mài m n t t. Đ y là ơ sở 
quan trọng ể t gi x ịnh và lựa họn thành ph n ột, ũng nhƣ giới hạn miền gi trị 
 ho thành ph n ự kiến ể pha trộn hỗn h p ột h p kim M. B n ạnh ó, qu tr nh 
ph n tí h tính ủa thành ph n ột th y rằng, Cr3C2 và WC ó nh hƣởng lớn ến 
 ộ ứng (H) ủa kim loại m i hàn. V khi thay ổi hàm lƣ ng ủa Cr3C2 và WC ều ẫn 
 ến sự thay ổi ộ ứng (H) ủa kim loại m i hàn. Và m i quan h ủa húng ó xu hƣớng 
tuyến tính. V vậy, hai thành ph n Cr3C2 và WC sẽ là những yếu t quyết ịnh ến ộ ứng 
và kh năng hịu mài m n ủa kim loại m i hàn. B n ạnh ó, thành ph n F ƣ họn 
làm nền ủa hỗn h p ột h p kim M. Sự ó m t ủa F với hàm lƣ ng lớn (nền) sẽ làm 
tăng ƣờng sự li n kết giữa pha ứng và hạn hế hi n tƣ ng gi n, nứt ủa kim loại m i 
hàn. M t kh , trong qu tr nh hàn PTA, F ó thể sẽ kết h p với Cr và C ể tạo ra hỗn h p 
Cr-Fe-C làm tăng ƣờng kh năng hịu mài m n ho kim loại lớp ắp. V vậy, a thành 
ph n này sẽ ƣ t gi kh o s t, ph n tí h và họn làm iến u vào. 
 Về m t thự nghi m, ể ó ơ sở ph n tí h, so s nh và x ịnh thành ph n phù 
h p ho ột h p kim M ự kiến pha trộn, t gi lựa họn ột h p kim Eutroloy 16606 với 
nền F làm ơ sở ph n tí h và i hứng. V vậy, t gi tiến hành hàn th nghi m ột 
h p kim Eutroloy 16606 tr n nền thép C45 ằng qu tr nh hàn PTA ể l y kết qu ph n 
tí h, so s nh và làm ơ sở ể nh gi , x ịnh, lựa họn thành ph n và pha trộn hỗn h p 
 ột h p kim M. Sau khi hàn ột h p kim Eutroloy 16606 l n nền thép C45 ằng qu tr nh 
hàn PTA, ộ ứng ủa kim loại m i hàn ạt kho ng 60HRC. Ph n tí h hàm lƣ ng it 
Crôm trong kim loại m i hàn ằng ph n mềm Image-Pro-Plus th y rằng, mật ộ it 
Crôm ó tỉ l kho ng 5%. Sự ph n tí h này ƣ thự hi n tại iểm kh nhau tr n m i 
hàn ể m o tính hính x . 
 Từ kết qu ph n tí h mẫu hàn h p kim ột Eutroloy 16606 tr n nền thép C45 
 ằng qu tr nh hàn PTA, kết h p ph n tí h l thuyết yếu t nh hƣởng ến ộ ứng (H) 
và kh năng hịu mài m n ủa kim loại m i hàn, t gi ự ịnh sẽ pha trộn hỗn h p ột 
h p kim M với thành ph n hính g m ột Vônfram ít (WC), ột Crôm ít 
(Cr3C2) và ột Sắt (F ) thay v s ụng thành ph n nhƣ ột h p kim Eutroloy 16606. 
C thành ph n h p kim này ƣ nghiền thành ột với kí h hạt từ 50-100µm. Do 
y u u kim loại m i hàn ó ộ ứng từ 55-60HRC, không ph i làm vi trong môi trƣờng 
 hịu nhi t ộ ao, n n t gi ự kiến không s ụng ột Vana i (V) và ột Moli n (Mo) 
 ho h p kim ột n pha trộn. Điều này sẽ làm nh hƣởng ến tính ủa kim loại m i 
hàn, nhƣng sẽ gi m ƣ gi thành ho ột h p kim M. V tr n thị trƣờng hi n nay, qua 
kh o s t h ng s n xu t h p kim ột th y rằng, hai loại ột h p kim V và Mo ó gi kh 
 ao. Nhƣ vậy, ột h p kim M ự kiến pha trộn sẽ bao g m a thành ph n ơ n là Cr3C2, 
WC và F . Trong ó, F ƣ họn làm nền ủa hỗn h p ột h p kim M. 
 C thành ph n ột tr n ƣ ung p ởi Công ty Ch ng u Huarui In ustrial 
(CHI) ủa Trung Qu . T gi li n h với CHI và t hàng a loại ột tr n, trong ó ó 
y u u về kí h hạt và ộ tinh khiết ủa Cr3C2, WC và F . Đ iểm ủa a loại ột này 
 ƣ tr nh ày trong B ng 3.4 ƣới y. Một iểm ũng ng quan t m nữa là gi thành 
 ột h p kim Cr3C2, WC, F o Công ty CHI ung p hỉ ằng một n a so với gi thành 
 ủa ột h p kim Eutroloy 16606 ủa h ng Castolin hi n nay. Điều này ho phép nghi n 
 ứu, triển khai ứng ụng và hạ gi thành s n phẩm ể n ng ao kh năng ạnh tranh với 
 loại vật li u ƣ hế tạo ạng y ho qu ang ó tr n thị trƣờng hi n nay. M t 
LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT CƠ KHÍ 2015 
Ngô Hữu Mạnh 48 
kh , pha trộn hỗn h p ột h p kim M ho phép n ng ao tính hủ ộng trong vi iều 
 hỉnh thành ph n th o từng y u u, ứng ụng ụ thể. 
 B ng 3.4. C thành ph n Cr3C2, WC và F ƣ s ụng ể pha trộn hỗn h p ột 
h p kim M o CHI ung p. 
TT Loại ột K hi u Thành ph n hóa họ (%) Kí h hạt 
1 C ít Vônfram WC W≥92, C=6-7, Si<0.5, V<0.2 
50-100µm 2 C ít Crôm Cr3C2 Cr≥88, C=9-11, Si<0.5 
3 Sắt Fe Fe≥97, C<0.5, Si<0.5, Al<0.2 
 Với y u u u ra là kim loại m i hàn ạt ộ ứng H=55-60HRC, ó kh năng 
 hịu mài m n trong iều ki n khô (lớn hơn 80% so với mẫu i hứng ƣ hàn ằng h p 
kim ột Eutroloy 16606), t gi tiến hành ph n tí h yếu t u vào là hàm lƣ ng 
 thành ph n ột WC, Cr3C2 và F ựa tr n m i quan h tƣơng quan giữa húng. Qu 
tr nh ph n tí h th y rằng, với t k sự thay ổi nào về hàm lƣ ng ủa WC, Cr3C2 và F 
 ều ẫn ến sự thay ổi ủa H. Trong ó, hai thành ph n ột là WC và Cr3C2 ó nh hƣởng 
lớn và tuyến tính với H. Mật ộ C ít Crôm và C ít Vônfram ạt tỉ l kho ng 5%/loại. 
Từ những ơ sở ph n tí h l thuyết và thự nghi m tr n, t gi giới hạn kho ng iến 
thi n ủa iến u vào là thành ph n ột WC, Cr3C2 và F . Vi giới hạn miền gi 
trị ủa iến u vào là thành ph n ột h p kim nhƣ trong B ng 3.5 ƣới y, t 
gi tính ến tỉ l h p kim ột ti u hao và tỉ l thành ph n ột h p kim tham gia vào 
m i hàn khi hàn. V n ề này sẽ ƣ t gi ph n tí h, tr nh ày sau khi hàn thự nghi m. 
B ng 3.5. Mứ ộ iến thi n gi trị ủa iến. 
Thành ph n ột Đơn vị K hi u M hóa Mứ ộ iến thi n ủa iến 
Nh nh t Lớn nh t 
C ít Vônfram % WC x1 6 10 
C ít Crôm % Cr3C2 x2 6 10 
Sắt % Fe x3 80 88 
 Gi thuyết rằng, tổng ủa a thành ph n h p kim này trong hỗn h p ột là 100%. 
Do ó, t gi s ụng phƣơng ph p mạng ơn h nh với h a u t ơn h nh hính tắ là 
tam gi ều. Mỗi ỉnh ủa tam gi tƣơng ứng với 100% th o kh i lƣ ng ủa mỗi thành 
ph n h p kim trong hỗn h p ột. Dạng tổng qu t ủa h nhƣ sau [7]: 
1
1
 
i
k
i
x
 (3.1) 
 Trong ó: xi là ph n trăm th o kh i lƣ ng ủa mỗi thành ph n 
 k là s thành ph n h p kim trong hỗn h p ột, k=3 
 Thự hi n kế hoạ h toàn ph n ậ một hai mứ t i ƣu 2k [7], s thí nghi m thự 
nghi m kiểu 2 mứ , 3 yếu t ƣ x ịnh th o ông thứ sau: 
 N = 2k+3 = 23+3 = 11 (3.2) 
Trong ó: N là s thí nghi m ƣ thự hi n. 
 k là iến s nh hƣởng, k = 3. 
Nhƣ vậy, tổng s ó 11 thí nghi m ƣ thự hi n, trong ó ó 3 thí nghi m thự 
hi n tại t m. Để thuận ti n ho qu tr nh ph n tí h, t gi s ụng ph n mềm Mo 5.0 
 ể tính to n, quy hoạ h thự nghi m th o kế hoạ h toàn ph n 2k. Với vi s ụng ph n 
LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT CƠ KHÍ 2015 
Ngô Hữu Mạnh 49 
mềm Mo 5.0, qu tr nh tính to n, ph n tí h s li u thí nghi m sẽ nhanh và hính 
x hơn. 
B ng 3.6. B ng gi trị thí nghi m th o kế hoạ h toàn ph n 2k 
TT 
Gi trị ủa iến Độ ứng H 
(HRC) 
T n gọi h p kim 
 ột tƣơng ứng WC Cr3C2 Fe 
1 0.06 0.06 0.88 56 M1 
2 0.1 0.06 0.84 59 M2 
3 0.06 0.1 0.84 58 M3 
4 0.1 0.1 0.8 62 M4 
5 0.06 0.08 0.86 57 M5 
6 0.1 0.08 0.82 61 M6 
7 0.08 0.06 0.86 58 M7 
8 0.08 0.1 0.82 60 M8 
9 0.08 0.08 0.84 60 M9 
10 0.08 0.08 0.84 59 M10 
11 0.08 0.08 0.84 59 M11 
M i quan h giữa iến s u vào là thành ph n h p kim ƣ kh o s t và 
sự nh hƣởng ủa húng ến ộ ứng (H) ủa kim loại m i hàn khi hàn PTA ƣ mô t 
th o hàm s ƣới y. 
H = f(WC, Cr3C2, Fe) (3.3) 
Trong ó: H – Độ ứng ủa kim loại m i hàn (HRC) 
 WC – Hàm lƣ ng Vonfram ít (%) 
 Cr3C2 – Hàm lƣ ng Crom ít (%) 
 Fe – Hàm lƣ ng nguy n t Sắt (%) 
Phƣơng tr nh h i quy ó ạng tổng qu t nhƣ sau [7]:
ii
k
i
xaaY .
1
0 
(3.4) 
Trong ó: a0, ai là h s 
 xi là iến s , 1≤i≤k 
Với k=3, phƣơng tr nh h i quy sau khi ƣ khai triển với iến s là thành 
ph n h p kim WC, Cr2C3, F nh hƣởng ến ộ ứng ủa kim loại m i hàn (H) ó ạng 
nhƣ sau: 
 FeaCCraWCaaY ... 323210 (3.5)
Để nh gi mứ ộ nh hƣởng ủa thành ph n h p kim tr n và sự ứng x ủa 
kim loại m i hàn khi iều hỉnh hàm lƣ ng yếu t u vào này, t gi tính to n ựa 
tr n kết qu thự nghi m kết h p với s ụng ph n mềm Mo 5.0 nhằm ph n tí h và ự 
 o n ộ ứng (H) ủa kim loại m i hàn tr n ơ sở m i quan h tƣơng quan giữa húng. Từ 
 ó, x ịnh ƣ gi trị ủa h s trong phƣơng tr nh h i quy thự nghi m. Đ ng thời 
 nh gi ƣ sự nh hƣởng ủa từng thành ph n ột h p kim ến ộ ứng ủa kim loại 
m i hàn và h s tƣơng quan R2=0.95. 
LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT CƠ KHÍ 2015 
Ngô Hữu Mạnh 50 
H nh 3.11. H s tƣơng quan ủa mô h nh thự nghi m 
H nh 3.12. Mứ ộ nh hƣởng ủa WC, Cr3C2 và F ến H 
Ph n tí h H nh 3.11 th y rằng, WC và Cr3C2 tỉ l thuận với ộ ứng H, n F tỉ l 
nghị h với ộ ứng H. Điều này hoàn toàn trùng khớp với gi thuyết an u ủa t gi 
 ƣa ra. Trong m i quan h tƣơng quan nh hƣởng ến ộ ứng H, WC ó mứ ộ nh 
hƣởng ến H lớn hơn so với mứ ộ nh hƣởng ủa Cr3C2. 
Qu tr nh ph n tí h thự nghi m kết h p s ụng ph n mềm Mo 5.0, t gi 
x ịnh ƣ h s ủa phƣơng tr nh h i quy nhƣ sau:
 H = 59+1,23.x1+0,71.x2–0,26.x3 = 59+1,23.WC+0,71.Cr3C2–0,26.Fe (3.6) 
Từ ông thứ tr n th y rằng, mứ ộ nh hƣởng ủa từng thành ph n h p kim ến 
 ộ ứng (H) ủa kim loại m i hàn là kh nhau. Trong ó, Cr3C2 và WC tỉ l thuận với H, 
 n F tỉ l nghị h với H. Mứ ộ nh hƣởng ến H ủa WC là lớn hơn Cr3C2. 
H nh 3.13. nh hƣởng ủa WC, Cr3C2 và F ến H 
Ph n tí h thị ở h nh tr n th y rằng, gi trị ủa H ị nh hƣởng th o hƣớng tỉ l 
thuận với WC và Cr3C2. C n F tỉ l nghị h với H. Nhƣ vậy, khi n thay ổi gi trị ủa H 
th hỉ n thay ổi gi trị ủa WC ho Cr3C2 ho WC và Cr3C2 tùy th o y u u và 
mụ í h s ụng. 
LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT CƠ KHÍ 2015 
Ngô Hữu Mạnh 51 
H nh 3.14. Tam gi n ng ộ ủa h p kim ột M nh hƣởng ến H 
Nhƣ vậy, qu tr nh kh o s t và ph n tí h sự nh hƣởng ủa thành ph n h p kim 
WC, Cr3C2 và F ến ộ ứng H ủa kim loại m i hàn th y rằng, gi trị ủa H phụ thuộ 
vào hàm lƣ ng ủa từng thành ph n h p kim. Với mỗi sự thay ổi hàm lƣ ng ủa 
thành ph n h p kim ột ều ẫn ến sự thay ổi về gi trị ủa H. Mứ ộ nh hƣởng ến H 
 ủa WC là lớn hơn Cr3C2. Gi trị ủa H thay ổi th o xu hƣớng tỉ l thuận với sự thay ổi 
về hàm lƣ ng WC và Cr3C2, nhƣng tỉ l nghị h với sự thay ổi hàm lƣ ng ủa F . 
Kết luận Chương 3 
Trong qu tr nh hàn PTA, kí h hạt ủa ột h p kim nằm trong kho ng 50-
150μm ể thuận l i ho qu tr nh nóng h y, luy n kim và kết tinh ủa kim loại m i hàn. 
Đ y là y u u i với h ng s n xu t vật li u ột h p kim ứng ụng ho qu tr nh hàn 
PTA. 
 H p kim ột M g m thành ph n WC, Cr3C2 và F , trong ó F ƣ lựa họn 
làm nền. Hàm lƣ ng thành ph n ột WC và Cr3C2 ùng ƣ x ịnh và lựa họn trong 
kho ng 6-10%. C thành ph n ột này sẽ quyết ịnh u trú , tổ hứ , ộ ứng, kh năng 
 hịu mài m n ủa kim loại m i hàn. 
 C thành ph n h p kim WC, Cr3C2 và F ó nh hƣởng ến ộ ứng H ủa kim 
loại m i hàn. Gi trị ủa H thay ổi th o xu hƣớng tỉ l thuận với sự thay ổi về hàm lƣ ng 
WC và Cr3C2, nhƣng tỉ l nghị h với sự thay ổi hàm lƣ ng ủa F . Trong ó, mứ ộ nh 
hƣởng ến H ủa WC là lớn hơn so với Cr3C2. 
LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT CƠ KHÍ 2015 
Ngô Hữu Mạnh 52 
4. Xây dựng mô hình và hàn thực nghiệm 
4.1. Xác định các thông số chế độ hàn 
4.1.1. Chọn biến số đầu vào 
Một s t gi tr n thế giới khi nghi n ứu về hàn ắp ằng qu tr nh hàn PTA 
nhằm tạo ra ề m t ứng, hịu mài m n, h ng ăn m n,.. s ụng phƣơng ph p ựa 
tr n sự ứng x ủa ề m t RSM (RSM-R spons Surfa Mo ling) ể ự o n, t i ƣu 
hóa thông s hế ộ hàn và sự tham gia ủa kim loại nền vào m i hàn trong qu tr nh 
hàn PTA. Ngoài ra, t gi Marimuthtu và Murugan [61] ũng s ụng mô h nh 
CCD (CCD-C ntral Composit D signs) và phƣơng ph p RSM ể ự o n thông s 
 hế ộ hàn khi hàn h p kim St llit 6 tr n nền thép on ằng qu tr nh hàn PTA. 
Qu tr nh ph n tí h l thuyết kết h p với thự nghi m, t gi lựa họn và tiến 
hành nghi n ứu 5 yếu t nh hƣởng là 5 thông s hế ộ hàn kh nhau ó nh hƣởng lớn 
 ến kí h thƣớ , h nh ạng và h t lƣ ng m i hàn. C yếu t nh hƣởng này ƣ ph n 
tí h ở mứ ộ kh nhau. V h u hết thông s hế ộ hàn ều ó nh hƣởng ít 
nhiều ến h nh ạng, kí h thƣớ ủa m i hàn và mứ ộ tham gia ủa kim loại nền vào m i 
hàn. Tuy nhi n, mứ ộ nh hƣởng ủa húng là kh nhau. Trong thông s hế ộ hàn 
PTA, ó 5 thông s nh hƣởng lớn ến h nh ng, kí h thƣớ và h t lƣ ng m i hàn ủa 
m i hàn ó là ƣờng ộ ng i n hàn (Ih), t ộ hàn (Vh), lƣu lƣ ng ột (Vb), i n ộ 
 ao ộng m hàn (Bm) và hiều ài h quang (Le). Ngoài nh hƣởng ến h nh ạng, kí h 
thƣớ và h t lƣ ng m i hàn, năm thông s hế ộ hàn này n nh hƣởng ến sự tham gia 
 ủa kim loại nền vào m i hàn. Để lựa họn ƣ 5 thông s hế ộ hàn này, ngoài vi 
ph n tí h ài o ủa t gi tr n thế giới, tài li u ủa h ng s n xu t thiết ị, t 
gi tí h ự tham kh o kiến ủa huy n gia u ngành và kỹ sƣ, ông nh n vận 
hành thiết ị hàn PTA tại một s Doanh nghi p. Sau ó, t gi tiến hành hàn th nghi m, 
ph n tí h, nh gi ể ó ơ sở i hứng. V vậy, t gi lựa họn 5 thông s hế ộ 
hàn này ể ph n tí h và x y ựng thí nghi m tr n ơ sở sự iến thi n về gi trị ủa 
 húng. 
B ng 4.1. B ng gi trị ủa thông s hế ộ hàn nh hƣởng ến m i hàn và sự 
tham gia ủa kim loại nền vào m i hàn. 
Thông s hàn Đơn vị K 
hi u 
M 
hóa 
Mứ ộ iến thi n ủa iến 
-2 -1 0 +1 +2 
Cƣờng ộ ng hàn A Ih x1 90 100 110 120 130 
T ộ hàn mm/phút Vh x2 260 280 300 320 340 
Lƣu lƣ ng ột g/phút Vb x3 20 25 30 35 40 
Bi n ộ ao ộng mm Bm x4 8 10 12 14 16 
Chiều ài h quang mm Le x5 8 10 12 14 16 
4.1.2. Xây dựng mô hình thực nghiệm 
Để nh gi mứ ộ nh hƣởng ủa thông s hế ộ hàn và sự tham gia ủa 
kim loại nền vào m i hàn, t gi s ụng ph n mềm Mo 5.0 kết h p ph n tí h l 
thuyết và thự nghi m. Qu tr nh ph n tí h 5 iến s u vào là 5 thông s hế ộ hàn 
 ƣ lựa họn với sự iến thi n về gi trị ủa húng, hàm mụ ti u là mứ ộ tham gia ủa 
kim loại nền vào m i hàn, t gi s ụng phƣơng tr nh ậ 2 n ph n. 
Th o tài li u [7], phƣơng tr nh thự nghi m kiểu 2 mứ , 5 yếu t ó ạng nhƣ sau: 
 N = 2k-1+2.k+3 = 29 (4.1) 
LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT CƠ KHÍ 2015 
Ngô Hữu Mạnh 53 
Trong ó: N - S thí nghi m ƣ thự hi n. 
 k - C iến s nh hƣởng, k = 5. 
Có tổng s 29 thí nghi m ƣ thự hi n. Trong ó, s thí nghi m thự hi n tại t m 
là 3. Mứ ộ iến thi n ủa iến th p nh t là (-2) và ao nh t là (+2). Với 29 thí nghi m 
 ƣ thự hi n sẽ ho phép ự o n và x ịnh ƣ mứ ộ tham gia ủa kim loại nền 
vào m i hàn ứng với gi trị ủa thông s hế ộ hàn. 
B ng 4.2. Ma trận thí nghi m và ng gi trị thông s nh hƣởng ến m i hàn. 
TT 
C iến m hóa Gi trị iến thự 
x1 x2 x3 x4 x5 
Ih 
(A) 
Vh 
(mm/phút) 
Vb 
(g/phút) 
Bm 
(mm) 
Le 
(mm) 
1 -1 -1 -1 -1 1 100 280 25 10 14 
2 1 -1 -1 -1 -1 120 280 25 10 10 
3 -1 1 -1 -1 -1 100 320 25 10 10 
4 1 1 -1 -1 1 120 320 25 10 14 
5 -1 -1 1 -1 -1 100 280 35 10 10 
6 1 -1 1 -1 1 120 280 35 10 14 
7 -1 1 1 -1 1 100 320 35 10 14 
8 1 1 1 -1 -1 120 320 35 10 10 
9 -1 -1 -1 1 -1 100 280 25 14 10 
10 1 -1 -1 1 1 120 280 25 14 14 
11 -1 1 -1 1 1 100 320 25 14 14 
12 1 1 -1 1 -1 120 320 25 14 10 
13 -1 -1 1 1 1 100 280 35 14 14 
14 1 -1 1 1 -1 120 280 35 14 10 
15 -1 1 1 1 -1 100 320 35 14 10 
16 1 1 1 1 1 120 320 35 14 14 
17 -α 0 0 0 0 90 300 30 12 12 
18 α 0 0 0 0 130 300 30 12 12 
19 0 -α 0 0 0 110 260 30 12 12 
20 0 α 0 0 0 110 340 30 12 12 
21 0 0 -α 0 0 110 300 20 12 12 
22 0 0 α 0 0 110 300 40 12 12 
23 0 0 0 -α 0 110 300 30 8 12 
24 0 0 0 α 0 110 300 30 16 12 
25 0 0 0 0 -α 110 300 30 12 8 
26 0 0 0 0 α 110 300 30 12 16 
LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT CƠ KHÍ 2015 
Ngô Hữu Mạnh 54 
TT 
C iến m hóa Gi trị iến thự 
x1 x2 x3 x4 x5 
Ih 
(A) 
Vh 
(mm/phút) 
Vb 
(g/phút) 
Bm 
(mm) 
Le 
(mm) 
27 0 0 0 0 0 110 300 30 12 12 
28 0 0 0 0 0 110 300 30 12 12 
29 0 0 0 0 0 110 300 30 12 12 
Trong mô h nh thí nghi m tr n, nh tay n ƣ x ịnh α=2. 
Tr n ơ sở m i quan h tƣơng quan giữa thông s hế ộ hàn và sự nh hƣởng 
 ủa húng ến mứ ộ tham gia ủa kim loại nền vào m i hàn khi hàn PTA, t gi x y 
 ựng ƣ hàm s nhƣ sau: 
D = f(Ih, Vh, Vb, Bm, Le) (4.2) 
Trong ó: D - Mứ ộ tham gia ủa kim loại nền vào m i hàn (%) 
 Ih - Cƣờng ộ ng hàn (A) 
 Vh - T ộ hàn (mm/phút) 
 Vb - Lƣu lƣ ng ột (g/phút) 
 Bm - Bi n ộ ao ộng m hàn (mm) 
 Le - Chiều ài h quang (mm) 
Th o tài li u [7], phƣơng tr nh h i quy ó ạng tổng qu t nhƣ sau:
jiij
k
ji
ji
iii
k
i
ii
k
i
xxbxbxbbY ....
1,
2
11
0 
(4.3) 
Trong ó: 0, bi, bij là h s 
 xi, xj là iến s , i≠j, 1≤i, j≤k 
Phƣơng tr nh h i quy với 5 yếu t là thông s hế ộ hàn g m Ih, Vh, Vb, Bm, Le 
 nh hƣởng ến h nh ạng, kí h thƣớ , h t lƣ ng m i hàn và sự tham gia ủa kim loại nền 
vào m i hàn (D) sau khi ƣ khai triển sẽ ó ạng nhƣ sau: 
emebmbehmh
bhehmhbhhhem
bhhembhh
LBbLVbBVbLVbBVb
VVbLIbBIbVIbVIbLbBb
VbVbIbLbBbVbVbIbbY
..........
............
........
4535342524
2315141312
2
55
2
44
2
33
2
22
2
11543210
 (4.4) 
Tr n ơ sở kết qu thự nghi m thu ƣ kết h p với vi s ụng ti n í h 
ph n tí h, tính to n tr n ph n mềm Mo 5.0, t gi ph n tí h và nh gi ƣ sự 
 nh hƣởng ủa 5 yếu t là thông s hế ộ hàn ến h nh ạng, kí h thƣớ m i hàn, 
 ũng nhƣ sự tham gia ủa kim loại nền vào m i hàn. 
H nh 4.1. nh hƣởng ủa thông s hế ộ hàn ến D 
LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT CƠ KHÍ 2015 
Ngô Hữu Mạnh 55 
Quan s t iểu tr n ó thể th y rõ sự nh hƣởng ủa thông s hế ộ hàn, 
 p thông s hế ộ hàn nh hƣởng ến mứ ộ tham gia (D) ủa kim loại nền vào m i 
hàn. Trong thông s hế ộ hàn, mứ ộ nh hƣởng ủa ƣờng ộ ng hàn (Ih) là lớn 
nh t. Khi ƣờng ộ ng hàn tăng l n sẽ ẫn ến sự gia tăng ng kể về gi trị ủa D. Gi 
trị ủa D ũng ị phụ thuộ ởi i n ộ ao ộng m hàn (Bm) và hiều ài ột h quang 
(Le), nhƣng mứ ộ phụ thuộ ủa D vào Bm và Le là th p hơn r t nhiều so với phụ thuộ 
vào Ih. Ngoài ra, D ũng ị phụ thuộ vào t ộ hàn (Vh) và lƣu lƣ ng ột p (Vb), 
nhƣng th o hƣớng tỉ l nghị h. Khi gi m gi trị ủa Vh và Vb sẽ ẫn ến sự gia tăng ủa D 
và ngƣ lại. Và ở y, mứ ộ nh hƣởng ủa Vh và Vb ến D là g n nhƣ nhau, nhƣng vẫn 
th p hơn so với mứ ộ nh hƣởng ủa Ih ến D. 
Áp ụng phƣơng ph p ph n tí h ANOVA (Analysi of Varian ) và sự hỗ tr ủa 
ph n mềm Mo 5.0, t gi x ịnh ƣ h s tƣơng quan R2 = 94.2%.
Sau khi kiểm tra, nh gi kết qu thự nghi m, kết h p với sự hỗ tr ủa ph n 
mềm