Tag: mô phỏng số

120

Mô phỏng số xác định chế độ hàn phù hợp cho liên kết giáp mối giữa các ống thép DP600 và X5CrNi18-10

Numerical simulation to determine the suitable welding parameters for the butt joint between DP600 and X5CrNi18-10 steel pipes

VŨ ĐÌNH TOẠI1,*, VÀ TRẦN THỊ XUÂN2

1 Trường Cơ khí, Đại học Bách khoa Hà Nội, Số 1 Đại Cồ Việt, Hà Nội
2 Trường Vật liệu, Đại học Bách khoa Hà Nội, Số 1 Đại Cồ Việt, Hà Nội

*Email: toai.vudinh@hust.edu.vn

Ngày nhận bài: 25/04/2025, Ngày duyệt đăng: 02/06/2025

TÓM TẮT

Nhằm mục đích cung cấp số liệu cho các dự án chế tạo thực tế, tiết kiệm chi phí thử nghiệm và thời gian nghiên cứu, bài báo này trình bày phương pháp xác định chế độ hàn phù hợp cho liên kết giáp mối giữa ống thép song pha DP600 với ống thép không gỉ austenite X5CrNi18-10 sử dụng công cụ mô phỏng là phần mềm SYSWELD. Thông qua phân tích trường nhiệt độ hàn đã đánh giá được khả năng hàn ngấu/thấu, mức độ tham gia của kim loại cơ bản vào trong mối hàn, cũng như khả năng xuất hiện các khuyết tật nguy hiểm không được phép ở trong liên kết hàn. Kết quả mô phỏng cho thấy, đối với liên kết giáp mối giữa ống thép DP600 với ống thép X5CrNi18-10 dày 12 mm thì cần phải hàn 4 lớp bằng quá trình hàn hồ quang. Năng lượng đường phù hợp đối với từng đường hàn cũng đã được xác định thông qua tính toán mô phỏng số bằng phần mềm SYSWELD.

Từ khóa:  Mô phỏng số, SYSWELD, chế độ hàn phù hợp, thép DP600, thép X5CrNi18-10.

ABSTRACT

To provide the welding data for practical manufacturing projects, saving of testing costs and researching time, this paper presents a method to determine the appropriate welding parameters for the butt joint between DP600 dual phase steel pipe and X5CrNi18-10 austenitic stainless steel pipe by using the SYSWELD simulation software. Through the welding temperature field analysis, the fusion/penetration ability will be evaluated, the amount of base metal participating in the weld metal will be determined, and the possibility of dangerous defects in the welded joint will be evaluated. The simulation results show that for the butt joint between DP600 steel pipe and X5CrNi18-10 steel pipe with the thickness of 12 mm, it is necessary to weld in 4 layers by using an arc welding process. The suitable heat input for each welding pass has also been determined through numerical simulation calculations using SYSWELD software.

Keywords: Numerical simulation, SYSWELD, Suitable welding parameters, DP600 steel, X5CrNi18-10 steel.

119

Nghiên cứu thiết kế và tính toán mô phỏng quá trình tạo hình vỏ container từ thép kháng thời tiết SPA-H bằng công nghệ dập tấm

Design and numerical simulation of the container shell forming process using SPA-H weathering steel and sheet metal forming

ĐỖ THÀNH DŨNG1, LÊ VĂN HƯNG1, PHẠM TIẾN HUY HOÀNG1, VÀ LÊ THÁI HÙNG1,*
Trường Vật liệu, Đại học Bách khoa Hà Nội, Số 1 Đại Cồ Việt, Hà Nội
*Email: hung.lethai@hust.edu.vn

Ngày nhận bài: 24/02/2025, Ngày duyệt đăng: 01/04/2025

 TÓM TẮT

Trong bối cảnh công nghiệp và thương mại toàn cầu phát triển mạnh mẽ, nhu cầu về hệ thống vận chuyển hàng hóa an toàn, bền vững và hiệu quả ngày càng gia tăng. Container chế tạo từ thép kháng thời tiết đã trở thành giải pháp quan trọng, không chỉ bảo vệ hàng hóa khỏi tác động của môi trường khắc nghiệt mà còn nâng cao hiệu suất vận chuyển trong ngành logistics. Việc nghiên cứu tối ưu quá trình tạo hình vỏ container có thể hỗ trợ các doanh nghiệp sản xuất container giảm thiểu sai sót trong gia công, tối ưu hóa chi phí thử nghiệm thực tế và nâng cao chất lượng sản phẩm. Vì vậy, nghiên cứu này tập trung vào mô phỏng số quá trình chế tạo container sử dụng thép SPA-H bằng phương pháp dập tấm và đánh giá ảnh hưởng của các thông số công nghệ như ma sát, tốc độ dập, thời gian chất tải và dỡ tải đến hiệu ứng đàn hồi ngược trong quá trình tạo hình. Kết quả cho thấy thông số tối ưu đạt được khi hệ số ma sát là 0,05; thời gian tải là 0,05 s; thời gian dỡ tải là 0,01 s.

Từ khóa:  Vỏ container, thép SPA-H, mô phỏng số.

ABSTRACT

In the context of rapid industrial and global commercial development, the demand for safe, sustainable, and efficient cargo transportation systems is steadily increasing. Containers made from weathering steel have become an important solution, not only protecting goods from harsh environmental impacts but also improving transportation efficiency in the logistics industry. Optimizing the container shell forming process can support container manufacturers in reducing processing errors, minimizing the cost of trial productions, and enhancing product quality. Therefore, this study focuses on the numerical simulation of the container forming process using SPA-H weathering steel, employing a sheet metal stamping method. The research evaluates the influence of technological parameters such as friction, stamping speed, loading time, and unloading time on the springback effect during forming. Simulation results indicate that the optimal forming conditions are achieved with a friction coefficient of 0.05, a loading time of 0.05 s, and an unloading time of 0.01 s.

Keywords: Container shells, SPA-H steel plate, simulation.

108

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

TRẦN THỊ XUÂN1, VŨ ĐÌNH TOẠI2,*
1. Trường Vật liệu, Đại học Bách khoa Hà Nội, Số 1 Đại Cồ Việt, Hà Nội
2. Trường Cơ khí, Đại học Bách khoa Hà Nội, Số 1 Đại Cồ Việt, Hà Nội
*Email: toai.vudinh@hust.edu.vn

Ngày nhận bài: 17/1/2023, Ngày duyệt đăng:16/5/2023

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.

Từ khóa: Ứng suất dư, biến dạng hàn, mô phỏng số, năng lượng đường, xử lý nhiệt sau hàn.

ABSTRACT

Residual stress and welding deformation are unfavorable factors and always exist in the welded joint. They seriously reduce the working capacity of the welded structure, and at the same time disfigure the aesthetics of the welded structure. Therefore, knowing the influence of the welding parameter, specifically the heat-input, on the residual stress and deformation of the welded joint is of great significance, helping to determine the appropriate welding parameter for each specific welding joint. Welding deformation can be easily measured with common measuring instruments, but determining the residual stress in the welded joint by experiment encounters many difficulties, especially in the interior of the material, so this study proposes a solution to determine the residual stress as well as welding deformation by numerical simulation using SYSWELD software with the least cost and fastest time. The research results show that when welding with a higher heat-input, the residual stress in the welded joint will be greater, causing the longitudinal and transverse deformations to be larger. For a butt welding joint made of structural carbon steel A516 grade 70 with 16 mm thickness, it is necessary to weld 4 passes with the heat-input respectively for the minimum residual stress and deformation are q1=2252 J/mm, q2=2828 J/mm, q3=2458 J/mm, and q4=2878 J/mm. The post-weld heat treatment immediately after welding at 595 oC for 40 minutes will reduce residual stress 3.45 times, reduce longitudinal deformation 2.82 times, reduce transverse deformation 1.54 times, and reduce the angular deformation 1.32 times.

Keywords: Residual stress, welding deformation, numerical simulation, heat-input, post-weld heat treatment.

100

Phân tích trường nhiệt độ và chuyển biến pha bằng mô phỏng số khi hàn thép cacbon kết cấu A516 grade 70

Analysis of temperature field and phase transformation by numerical simulation during welding A516 grade 70 structural carbon steel

VŨ ĐÌNH TOẠI
Viện Cơ khí, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội, Số 1 Đại Cồ Việt, Hà Nội
*Email: toai.vudinh@hust.edu.vn

Ngày nhận bài: 16/11/2021, Ngày duyệt đăng: 14/2/2022

TÓM TẮT

Trường nhiệt độ đóng vai trò quan trọng trong quá trình hàn nóng chảy, nó quyết định đến tổ chức và tính chất của liên kết hàn. Việc xác định nhiệt độ trong liên kết hàn bằng thực nghiệm gặp rất nhiều khó khăn và tốn kém, vì thế nghiên cứu này đề xuất giải pháp xác định trường nhiệt độ cũng như chuyển biến pha khi hàn bằng tính toán mô phỏng số sử dụng phần mềm SYSWELD. Thông qua phân tích trường nhiệt độ hàn sẽ đánh giá được khả năng hàn ngấu/thấu, kích thước vùng ảnh hưởng nhiệt, cũng như một số khuyết tật hàn có thể gặp phải để từ đó xác định được dải năng lượng đường khả thi đối với liên kết hàn cụ thể. Việc phân tích các chu trình nhiệt hàn sẽ đánh giá được khả năng hình thành các tổ chức tôi cứng như mactensit hay bainit gây giòn làm giảm khả năng làm việc của liên kết hàn, trên cơ sở đó tìm được chế độ hàn phù hợp. Kết quả nghiên cứu cho biết đối với liên kết hàn giáp mối bằng thép cacbon kết cấu mác A516 grade 70 dày 16 mm sẽ phải hàn 4 đường với dải năng lượng đường khả thi tương ứng lần lượt là 2252 J/mm ≤ q1 ≤ 2402 J/mm, 2828 J/mm < q2 < 3328 J/mm, 2458 J/mm < q3 < 2518 J/mm và 2878 J/mm < q4 < 3628 J/mm.

Từ khóa: Trường nhiệt hàn, mô phỏng số, năng lượng đường, vùng ảnh hưởng nhiệt, chuyển biến pha.

ABSTRACT

The temperature field plays an important role in the fusion welding process, it determines the microstructure and properties of the welded joint. It is very difficult and expensive to determine the temperature in the welded joint experimentally, so this study proposes a solution to determine the temperature field as well as the phase transfor- mation during welding by numerical simulation using SYSWELD software. Through the analysis of the welding tem- perature field, we can evaluate the ability of the fusion/penetration of joint, the size of the heat-affected zone as well as some welding defects that may be encountered to determine the feasible heat-input range for a specific welding joint. The analysis of welding temperature-time curves will assess the ability to form the hard microstructures such as martensite or bainite that cause brittleness leading to a decrease in the working ability of the welded joint, on that basis, the suitable welding parameter can be found. The research results show that for a butt-welded joint made of A516 grade 70 structural carbon steel with 16 mm thickness, 4 welding runs will have to be welded with the corresponding feasible heat-input ranges respectively of 2252 J/mm ≤ q1 ≤ 2402 J/mm, 2828 J/mm < q2 < 3328 J/mm, 2458 J/mm < q3 < 2518 J/mm and 2878 J/mm < q4 < 3628 J/mm.

Keywords: Welding temperature field, numerical simulation, heat-input, heat-affected zone, phase transformation.

Page: 2 – 11
RESEARCH

99

Mô phỏng số và thử nghiệm thấm C-N cho thép 20Cr

Numerical simulation and experimental study on carbonitriding process for 20Cr steel

NGUYỄN VĂN ĐỨC
Viện Khoa học và Kỹ thuật Vật liệu, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội, Số 1 Đại Cồ Việt, Hà Nội

TRẦN THỊ XUÂN
Viện Khoa học và Kỹ thuật Vật liệu, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội, Số 1 Đại Cồ Việt, Hà Nội
*Email: xuan.tranthi@hust.edu.vn

Ngày nhận bài: 14/9/2021, Ngày duyệt đăng: 8/12/2021


TÓM TẮT

Thấm C-N nhằm mục đích nâng cao độ cứng và tính chống mài mòn cho thép. Lớp thấm C-N có độ cứng cao hơn lớp thấm C do N làm tăng độ cứng cho thép. So sánh độ cứng của lớp thấm C và thấm C-N khi ram ở nhiệt độ 350 °C cho thấy lớp thấm cacbon mất độ cứng nhanh hơn so với lớp thấm C-N do trong lớp thấm C-N có chứa một lượng nitrit ổn định phân tán trên nền thép. Với nhiều ưu điểm vượt trội, công nghệ thấm C-N được nghiên cứu và áp dụng rộng rãi trong sản xuất. Bài báo này nghiên cứu ảnh hưởng của các thông số công nghệ như nhiệt độ, thời gian thấm, thành phần khí thấm đến chiều dày và cơ tính của lớp thấm C-N bằng mô phỏng số kết hợp với thực nghiệm. Kết quả nghiên cứu cho thấy phương pháp mô phỏng số phản ánh đúng thực tế nên có thể được sử dụng làm công cụ để dự đoán trước các kết quả của quá trình thấm C-N trong thực tế và làm cơ sở để tối ưu hóa chế độ công nghệ thấm C-N.

Từ khóa: Thấm C-N, mô phỏng số, phần mềm sysweld, 20CrMo4, độ cứng.

ABSTRACT

Carbonitriding is used primarily to improve the hardness and wear resistance of steels. A carbonitrided case has better hardenability than a carburized one because nitrogen increases the hardness of steels. Really, the hardness against tempering time at 350 °C for different methods of case hardening is not the same. Carburizing produces a greater decrease in hardness. While carbonitriding layers lose hardness more slowly because of the stable nitride compound dispersed in the matrix. With many advantages, carbonitriding technology is widely researched and applied in production. In this paper the influence of technological parameters such as temperature, time and gas composition on the thickness and mechanical properties of the carbonitriding layer is studied by numerical simulation combined with experiment. The compatibility in the experimental and simulation results proves that the numerical simulation technique can be reliably used as a method to predict consequences of the practical carbonitriding process and to optimize the technical parameters.

Keywords: Carbonitriding, numerical simulation, sysweld software, 20MoCr4, hardness.

Page: 9 – 17

RESEARCH

 

Get Article

35

Nghiên cứu ứng xử cơ – nhiệt của quá trình cán vành vòng bi tang trống tự lựa bằng mô phỏng số

Trong bài báo này, ứng dụng mô hình cứng-dẻo nhớt của Jonhson-Cook và phần mềm mô phỏng Deform 3D để nghiên cứu về công nghệ cán vành cho vòng bi tang trống đã được đề xuất. Continue reading Nghiên cứu ứng xử cơ – nhiệt của quá trình cán vành vòng bi tang trống tự lựa bằng mô phỏng số

Pages: Page 1, Page 2, Page 3
1

Đánh giá công nghệ đúc galê Φ 800 với hỗ trợ của phần mềm mô phỏng số

Thông qua mô phỏng số có thể có được những đánh giá định lượng chính xác, có độ tin cậy cao, rất dễ so sánh hiệu quả của các phương án công nghệ khác nhau, có thể dự đoán một cách hữu hiệu các khuyết tật có thể xảy ra trong vật đúc, nhất là phát hiện được quá trình hình thành lõm và xốp co.

KS ĐÀM QUANG TUẤN
Cty Cơ khí xây dựng Đông Anh
TS ĐÀO HỒNG BÁCH 
Trường đại học bách khoa Hà Nội

A. Đặt vấn đề

   Phương pháp mô phỏng số trong công nghệ đúc cho đến nay không còn gì là xa lạ, nhưng việc ứng dụng nó vào thực tiễn sản xuất ở nước ta dường như vẫn còn rất hạn chế bởi sự phức tạp của quá trình mô phỏng số bị ảnh hưởng rất lớn từ các thông số nhiệt lý của vật liệu, cũng như nhận thức, đánh giá của người sử dụng còn hết sức khác nhau, cộng với sự thiếu hụt thông tin về hiệu quả mà quá trình mô phỏng số đem lại. Bài báo này trình bày kết quả ứng dụng mô phỏng số tiến hành tại Công ty Cơ khí Đông Anh trên một chi tiết đúc tương đối phức tạp, đó là Galê Φ 800. Các tác giả chân thành cảm ơn Công ty Cơ khí Đông Anh, Trung tâm DASI trường ĐHBK Hà Nội đã tạo điều kiện thuận lợi cho việc thực hiện nghiên cứu và tính toán trên phần mềm Z-Cast.

Sơ đồ đúc galê phi 800
Hình 1: Sơ đồ đúc galê Φ 800

B. Giải pháp công nghệ của Công ty Cơ khí Đông Anh

   Galê Φ 800 là chi tiết bánh xe của dàn cầu trục, chịu tải trọng lớn và chịu mài mòn trong quá trình làm việc. Kết cấu khá phức tạp : 6 gân dầy Φ130/ Φ95 nối hai phần mỏng là phần vành ngoài và phần moay ơ. Để đảm bảo phần gân chắc đặc, đòi hỏi phải có phương pháp bù ngót hiệu quả.

   Ga lê Φ 800 được đúc bằng thép 40Γ, trong thực tế sản xuất tại công ty đã sử dụng hỗn hợp cát – thuỷ tinh lỏng, đông cứng bằng CO2. Nhiệt độ rót : (1520 – 1550)°C. Sơ đồ công nghệ đúc được mô tả trong hình 1. Thông thường muốn bù ngót cho 6 gân thì vị trí đậu ngót phải được mở rộng về phía lỗ moay ơ để thoát được vòng tròn nhiệt, làm như vậy phần moay ơ sẽ trở nên đặc, và hệ số thu hồi vật liệu sẽ rất thấp. Trong thực tiễn sản xuất công ty đã sử dụng sắt nguội ngầm, đặt bên trong vật đúc. Dùng sắt Φ8 tiện bóng, làm sạch dầu mỡ và đốt nóng tới nhiệt độ (200 – 300)°C, đặt vào 6 gân (hình 1).

Pages: Page 1, Page 2, Page 3