Lập quy hoạch thực nghiệm cho quá trình hàn hai kim loại khác nhau sử dụng phương pháp Taguchi

Bài viết này sẽ phân tích các tham số đầu vào có ảnh hưởng tới chất lượng mối hàn khi hàn hai vật liệu khác nhau. Các kế hoạch thực nghiệm được thiết lập trước khi tiến hành thí nghiệm bằng việc sử dụng phương pháp Taguchi nhằm xác định các tham số đầu vào của quá trình hàn.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Lập quy hoạch thực nghiệm cho quá trình hàn hai kim loại khác nhau sử dụng phương pháp Taguchi CHÀO MỪNG NGÀY NHÀ GIÁO VIỆT NAM 20/11/2015 LẬP QUY HOẠCH THỰC NGHIỆM CHO QUÁ TRÌNH HÀN HAI KIM LOẠI KHÁC NHAU SỬ DỤNG PHƢƠNG PHÁP TAGUCHI (1) Th.S LÊ THỊ NHUNG (1) Bộ môn Công nghệ vật liệu - Viện cơ khí Tóm tắt Hàn hai vật liệu khác nhau có một vai trò quan trọng trong nhiều ngành công nghiệp. Trên thực tế, các tham số hàn là những nh n tố chủ đạo ảnh hưởng tới chất lượng, năng suất cũng như giá thành sản phẩm. Do vậy, bài báo này sẽ ph n tích các tham số đ u vào có ảnh hưởng tới chất lượng mối hàn khi hàn hai vật liệu khác nhau. Các kế hoạch thực nghiệm được thiết lập trước khi tiến hành thí nghiệm bằng việc sử dụng phương pháp Taguchi nhằm xác định các tham số đ u vào của quá trình hàn.Key words: hàn vật liệu khác loại, phương pháp Taguchi. 1. Mở đầu Hiện nay, hàn hai vật liệu khác loại ngày càng được ứng dụng rộng rãi trong các ngànhcông nghiệp như nhiệt điện, hạt nhân, hóa dầu ... Các tham số hàn có vai trò quan trọng quyếtđịnh tới chất lượng mối hàn. Bên cạnh đó, phương pháp hàn, yêu cầu về hình dáng mối hàn cũngảnh hưởng trực tiếp tới cơ tính và giá thành sản phẩm. Trong biểu đồ Ishikawa chỉ rõ mối quan hệgiữa nguyên nhân - ảnh hưởng của các tham số tới chất lượng mối hàn.[1] Hình 1. Biểu đồ Ishikawa Trong quá trình nghiên cứu, ta cần dự tính được ảnh hưởng của các tham số hàn cũng nhưphạm vi thay đổi của chúng trong suốt quá trình hàn trước khi tiến hành thí nghiệm nhằm đạt đượckết quả tối ưu nhất và giảm chi phí sản xuất. Các tham số đầu vào được chia thành hai nhóm: Cáctham số điều khiển được và các tham số không điều không điều khiển được. Các tham số có thểđiều khiển được như cường độ dòng điện hàn, tốc độ hàn, điện áp hàn, lưu lượng khí bảo vệ,khoảng cách từ điện cực tới phôi ... có ảnh hưởng lớn tới các đặc tính của mối hàn [2]. Sharma [5]cho rằng, cường độ dòng điện và điện áp hàn điều khiển tốc độ nóng chảy của điện cực và tốc độkết tinh mối hàn. Bên cạnh đó tham số này cũng quyết định độ ngấu trong mối hàn. Tốc độ hànthường tương ứng với cường độ dòng điện và điện áp hàn. Nếu tốc độ quá lớn, lượng nhiệt cungcấp cho mối hàn bị giảm và lượng kim loại bổ sung cũng ít đi. Do các tham số này biến đổi trongphạm vi rất rộng, do vậy ta cần cân nhắc, điều chỉnh trước khi thực hiện quá trình hàn. Các giá trịnày được lựa chọn dựa theo từng loại mối hàn, phương pháp hàn. Bên cạnh đó, việc lập quy hoạch thực nghiệm dựa trên việc phân tích, đánh giá các yếu tốđầu vào và yêu cầu đầu ra sẽ giảm được thời gian thực hành thí nghiệm, tiết kiệm chi phí và giúpta làm chủ được toàn bộ quá trình nghiêm cứu. Phương pháp Taguchi là một trong những công cụhữu dụng đang được rất nhiều nhà khoa học lựa chọn [1].Nội san khoa học Viện Cơ khí Số 01 – 11/2015 28 CHÀO MỪNG NGÀY NHÀ GIÁO VIỆT NAM 20/11/2015 2. Phương pháp Taguchi Ngày nay, phương pháp Taguchi [3] ngày càng được ứng dụng rộng rãi trong lập quy hoạch thực nghiệm. Phương pháp này góp phần cải thiện năng suất trong quá trình nghiên cứu và phát triển, tạo ra các sản phẩm có chất lượng cao mà giá thành thấp. Nhà bác học Taguchi đã phát triển phương pháp dựa trên thí nghiệm “Orthogonal Array” nhằm giảm các tham số của thí nghiệm với sự bố trí thích hợp các điều kiện thuận lợi nhất của các tham số điều khiển được. Các dãy trực giao (Orthogonal arrays - OA) tạo ra một sự cân bằng giữa các thí nghiệm và tỉ số Gignal – to – Noise (S/N) là hàm logarit của đầu ra mong muốn, thỏa mãn mục đích tối ưu hóa, giúp cho việc phân tích và dự đoán kết quả. Trong phương pháp Taguchi thuật ngữ “Signal” để chỉ giá trị trung bình (giá trị mong muốn) của mục tiêu đầu ra và thuật ngữ “Noise” để chỉ giá trị không mong muốn. Do vậy tỉ số S/N hay giá trị trung bình của V.D.S/N được sử dụng để tính sự sai lệch so với giá trị mong muốn. Trong tỉ số S/N, S được xác định theo công thức sau: S = -10Log [ giá trị trung bình bình phương sai lệch] Do vậy, để đạt được cơ tính mối hàn trong điều kiện tốt nhất, tỉ số higher – the – better được xác định. Giá trị trung bình bình phương sai lệch xác định theo tỉ số higher – the – better được tính theo công thức sau: Giá trị trung bình bình phương sai lệch = ∑ Với Pi là giá trị của độ thẩm thấu Có ba tỉ số S/N để tối ưu hóa: (i) Smaller – the better: n = -10Log10 [Giá trị tru ...