Nghiên cứu ứng dụng công nghệ hàn tự động dưới lớp thuốc để hàn thép hợp kim thấp độ bền cao Q345B

Vietnam J. Agri. Sci. 2016, Vol. 14, No. 12: 1964-1977 Tạp chí KH Nông nghiệp Việt Nam 2016, tập 14, số 12: 1964-1977 
www.vnua.edu.vn 
1964 
NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ HÀN TỰ ĐỘNG DƯỚI LỚP THUỐC 
ĐỂ HÀN THÉP HỢP KIM THẤP ĐỘ BỀN CAO Q345B 
Nguyễn Hữu Hưởng*, Tống Ngọc Tuấn 
Khoa Cơ - Điện, Học viện Nông nghiệp Việt Nam 
Email*: nhhuong@vnua.edu.vn 
Ngày gửi bài: 04.07.2016 Ngày chấp nhận: 25.12.2016 
TÓM TẮT 
Trên cơ sở trang thiết bị hiện có, xây dựng mô hình thí nghiệm tích hợp hệ thống thiết bị, đồ gá và máy hàn tự 
động dưới lớp thuốc để hàn thép hợp kim thấp độ bền cao (HSLA) Q345B với dạng mối hàn chữ T có chiều dày các 
tấm lần lượt là 5 mm và 8 mm. Trên cơ sở nghiên cứu lý thuyết về công nghệ hàn tự động dưới lớp thuốc, tiến hành 
hàn thực nghiệm, sử dụng phương pháp quy hoạch thực nghiệm, xử lý số liệu tìm ra bộ thông số chế độ hàn để 
phục vụ cho quá trình hàn ứng dụng thép Q345B. Qua quá trình khảo sát bước đầu, cố định một số thông số đầu 
vào và tiến hành thực nghiệm hàn với các khoảng thông số đầu vào và đánh giá các thông số đầu ra, xác định được 
thông số chế độ hàn: cường độ dòng điện hàn Ih ≈ 440 A, tốc độ hàn Vh ≈ 19,6 m/h. Với bộ thông số chế độ hàn đã 
xác định được, kết hợp với yếu tố công nghệ và kết cấu cụ thể, mối hàn chữ T được hàn thực nghiệm đảm bảo tốt 
về hình dạng, kích thước và chất lượng. 
Từ khóa: hàn tự động dưới lớp thuốc, thép hợp kim thấp độ bền cao, mối hàn chữ T. 
Research and Apply Automatic Submerged Arc Welding Technology 
to Weld Q345B High-Strength Low-Alloy Steel 
ABSTRACT 
Based on available equipments, an experimental model combining with equipment system, attachment and 
automatic submerged arc welding machine to weld Q345B high-strength low-alloy (HSLA) steel with T-letter shaped 
joint with a thickness of plates of 5 mm and 8 mm, respectively. Based on theoretic research on automatic 
submerged arc welding technology, experimental welding using experimental design and data processing were 
performed to find out parameters for welding process of Q345B steel. Through the initial survey with 
constantparameters and experimental welding with input parameter intervals and evaluating output parameters, the 
following parameters of welding conditions were determined: welding current Ih ≈ 440 A and welding speed Vh ≈ 19.6 
m/h. With parameters of welding conditions determined combining with technological elements and specific structure, 
T-letter joint welding produced good form, dimension and quality. 
Keywords: automatic submerged arc welding, high-strength low-alloy steel, T joint. 
1. ĐẶT VẤN ĐỀ 
Hàn tự động dưới lớp thuốc là phương pháp 
hàn mà trong đó các khâu của quá trình được 
tiến hành tự động bởi máy hàn, bao gồm: gây hồ 
quang, dịch chuyển điện cực hàn xuống vũng 
hàn để duy trì hồ quang cháy ổn định, dịch 
chuyển điểm hàn dọc mối hàn, cấp thuốc hàn. 
Đây là một trong những công nghệ có rất nhiều 
ưu điểm như: không phát sinh khói, hồ quang 
kín; không đòi hỏi kỹ năng cao của thợ hàn; 
năng suất hàn cao, chất lượng mối hàn tốt và ổn 
định (Ngô Lê Thông, 2009). Khi khảo sát tính 
hàn của vật liệu sử dụng công nghệ hàn tự động 
dưới lớp thuốc, có thể sử dụng các công thức tính 
để xác định các giá trị như cường độ dòng điện 
hàn, tốc độ hàn, (Ngô Lê Thông, 2009), nhưng 
với khoảng giá trị thay đổi khá lớn. Đối với mỗi 
Nguyễn Hữu Hưởng, Tống Ngọc Tuấn 
1965 
vật liệu khác nhau, các công thức đó có thể dùng 
để tham khảo nhưng phải kết hợp với thực 
nghiệm để tìm ra giá trị hợp lý. Do đó, kết hợp 
công nghệ hàn tự động dưới lớp thuốc với trang 
thiết bị phù hợp để khảo sát tính hàn và khả 
năng ứng dụng của vật liệu cụ thể có ý nghĩa 
thực tiễn. 
Trong số những vật liệu được ứng dụng để chế 
tạo chi tiết máy nói chung, chi tiết máy nông 
nghiệp nói riêng có vật liệu thép hợp kim thấp độ 
bền cao (HSLA) (cũng được gọi là thép kết cấu hợp 
kim thấp). Các ứng dụng tiêu biểu của thép HSLA 
là giá đỡ và thân xe tải, toa xe, thiết bị vận tải, chi 
tiết máy nông nghiệp, sàn cầu, đường ống và bình 
áp lực (Ngô Lê Thông, 2009; Trần Văn Địch và 
Ngô Trí Phúc, 2006; ASM International, 2001). 
Thép hợp kim thấp độ bền cao được sử dụng nhằm 
tạo ra cơ tính tốt hơn và khả năng chống ăn mòn 
tốt hơn trong không khí so với thép carbon thông 
thường vì thép được chế tạo nhằm đáp ứng các yêu 
cầu cụ thể về mặt cơ tính chứ không phải về mặt 
thành phần hóa học. Thép HSLA có nồng độ 
carbon thấp để có tính biến dạng và tính hàn tốt. 
Trong ngành chế tạo máy, thép hợp kim thấp ít 
carbon thường được sử dụng để chế tạo các kết cấu 
hàn (Ngô Lê Thông, 2009). 
Trên cơ sở tài liệu về các vật liệu dùng 
trong chế tạo máy và trên cơ sở chi tiết máy 
nông nghiệp cụ thể sử dụng vật liệu là thép 
HSLA Q345B, nhóm tác giả lựa chọn vật liệu 
Q345B để khảo sát tính hàn và tiến hành hàn 
ứng dụng với bộ thông số hàn đã tìm ra. Trong 
số các dạng cơ bản của liên kết hàn (liên kết 
giáp mối, liên kết chữ T, liên kết góc và liên kết 
chồng), dạng liên kết hàn chữ T cũng rất hay 
thường gặp nên việc nghiên cứu về dạng mối 
hàn này là có ý nghĩa. 
Khi nói đến các chi tiết máy nông nghiệp, 
rất nhiều chi tiết trong số này làm việc trong 
điều kiện có những đặc điểm khác với chi tiết ở 
các loại máy móc khác. Trong quá trình làm 
việc, bên cạnh việc ảnh hưởng của các yếu tố 
thông thường như ma sát giữa các chi tiết, điều 
kiện bôi trơn, chịu tác động của tải trọng với các 
giá trị khác nhau, rất nhiều chi tiết máy nông 
nghiệp trong quá trình làm việc tiếp xúc với đất, 
với thành phần cơ học, độ ẩm, tính dẻo, tính đàn 
hồi, độ cứng, tính mài mòn khác nhau. Những 
đặc điểm trên của đất ảnh hưởng rất nhiều đến 
khả năng làm việc, tuổi thọ của chi tiết máy. 
Trên cơ sở đó khi chế tạo những chi tiết máy 
nông nghiệp, phải tính đến việc lựa chọn vật 
liệu để chế tạo một cách hợp lý kết hợp với việc 
sử dụng các loại công nghệ chế tạo khác nhau để 
đảm bảo chi tiết chế tạo ra sẽ có hiệu quả sử 
dụng cao nhất. 
Vấn đề chế tạo các chi tiết máy nói chung, 
chi tiết máy nông nghiệp nói riêng có thể được 
tiến hành bằng rất nhiều các công nghệ khác 
nhau cán, kéo, dập, đúc, hàn, (Trần Văn Địch 
và cs., 2009) và trên các thiết bị máy móc khác 
nhau. Một trong những công nghệ vẫn thường 
hay được sử dụng là công nghệ hàn. Hiện nay, ở 
các cơ sở sản xuất vẫn sử dụng nhiều phương 
pháp hàn hồ quang tay hoặc bán tự động cho 
năng suất thấp và mối hàn không ổn định. Khi 
chế tạo các chi tiết máy có sử dụng công nghệ 
hàn thì công nghệ hàn tự động dưới lớp thuốc là 
công nghệ rất được quan tâm vì những ưu điểm 
nổi trội. 
Trong quá trình hàn tự động dưới lớp thuốc 
có rất nhiều yếu tố ảnh hưởng đến hình dạng và 
kích thước mối hàn, nhưng đề tài lựa chọn 2 
thông số chính để nghiên cứu khi hàn thép HSLA 
Q345B gồm: Cường độ dòng điện hàn (Ih), tốc độ 
hàn (Vh). Các thông số khác như điện áp hàn, 
tầm với điện cực, các yếu tố công nghệ thì qua 
quá trình nghiên cứu tài liệu (Blodgett et al., 
1999; Kumanan et al.; Lincoln Global Inc., 2014) 
và thực nghiệm sơ bộ tại phòng thí nghiệm để 
đưa ra giá trị phù hợp với khoảng thông số khảo 
sát của cường độ dòng điện hàn và tốc độ hàn. 
Các thông số đặc trưng cho hình dạng và kích 
thước của đường hàn đáy: Chiều cao đường hàn 
(H), bề rộng mặt trên của đường hàn (b). 
2. VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP 
2.1. Vật liệu nghiên cứu 
Thép hợp kim thấp độ bền cao Q345B đang 
được ứng dụng vào việc chế tạo một số chi tiết 
máy nói chung, chi tiết máy nông nghiệp nói 
riêng với thành phần hóa học và cơ tính cụ thể 
(Bảng 1, 2) (Trần Văn Địch và Ngô Trí Phúc, 
2006). 
Nghiên cứu ứng dụng công nghệ hàn tự động dưới lớp thuốc để hàn thép hợp kim thấp độ bền cao Q345B 
1966 
Bảng 1. Thành phần hóa học của thép hợp kim thấp độ bền cao Q345B 
Tiêu chuẩn Mác thép C (%) Mn (%) Si (%) P (%) S V (%) Nb (%) Ti (%) Nguyên tố khác 
GB/T 1591 - 94 Q345B ≤	0,2 1 ÷	1,6 ≤	0,55 ≤	0,04 ≤	0,04 0,02 ÷	0,15 0,015	÷	0,06 0,02	÷	0,2 - 
Bảng 2. Cơ tính của thép Q345B 
Tiêu chuẩn Mác thép 
Độ bền kéo 
࢈(MPa) 
Giới hạn chảy 
(MPa) 
Độ giãn dài tương 
đối  (%) 
Chịu công va đập 
Nhiệt độ (oC) Ak (J) 
GB/T 1591 - 94 Q345B 470 ÷ 630 ≥	345 21 +20 34 
Bảng 3. Thành phần thuốc hàn gốm Automelt A55 (Automelt Gr II) 
SiO2 + TiO2 CaO + MgO Al2O3 + MnO CaF2 
30 10 45 15 
Bảng 4. Thành phần hóa học của dây hàn EL - 12 
Nguyên tố C Mn Si S P 
Trị số % 0,06 - 0,12 0,35 - 0,6 0,1 max 0,03 max 0,03 max 
- Kích thước các tấm mẫu 240 x 100 x 5 và 
240 x 80 x 8 được cắt theo tiêu chuẩn để phục vụ 
cho quá trình hàn thực nghiệm trên các mẫu và 
đặc biệt là quá trình kiểm tra đánh giá chất lượng 
mối hàn (An American National Standard, 2007; 
Mohd Shahar Sulaiman et al., 2011). 
- Sử dụng thuốc hàn gốm Automelt A55 (Bảng 
3) phù hợp khi sử dụng cùng với dây hàn thép 
carbon thấp có phủ đồng và với vật liệu có hàm 
lượng carbon thấp (Ador welding Limited, 2015). 
- Dây hàn EL - 12 là loại dây hàn thép carbon 
thấp có phủ đồng, đảm bảo chất lượng của liên kết 
mối hàn tốt, đồng đều, năng suất cao và tiết kiệm 
được dây hàn. Dây hàn được chế tạo theo tiêu 
chuẩn Mỹ: AWS F6A2/F7A0 - EL12. Đường kính 
dây hàn sử dụng là 2 mm. 
- Máy hàn model: Autotractor - 630 - 1, 
nguồn hàn Armada - 630. 
- Thông số kích thước của mối hàn chữ T 
(Hình 1) (ISO 5817, 2003; An American 
National Standard, 2007; Ngô Lê Thông, 2009; 
KOBE STEEL, LTD, 2015). 
Các giá trị thể hiện trên hình 2 có thể được 
kiểm tra thông qua các công thức sau: 
S01 = S02 = S0; S0 = (0,8 ÷ 1,0).h; S1 = S2 = S; 
a = ௌ
√ଶ
≈ 0,7ܵ; Øn = b/H ≤ 2 
S ≤ 1,2Tmin (Tmin: chiều dày nhỏ nhất của 
phần tử được nối) 
Trong số những thông số kích thước, tập 
trung vào 2 thông số chính đó là chiều rộng mối 
hàn, chiều cao mối hàn, còn các thông số khác 
kiểm tra sơ bộ để đánh giá hình dáng mối hàn.- 
Chi tiết máy ứng dụng công nghệ hàn: Qua khảo 
sát với các loại máy móc thực tế, rất nhiều chi 
tiết máy nông nghiệp sử dụng vật liệu thép hợp 
kim thấp độ bền cao, trong đó có mác thép 
Q345B. Trên hình 2, bánh xe của máy trồng 
khoai tây sử dụng vật liệu thép Q345B, đường 
kính vành bánh xe là 455 mm, trên vành của 
bánh xe có hàn rất nhiều gân tạo ra nhiều mối 
liên kết hàn chữ T với kích thước đường hàn ≥100 
mm. Nhóm tác giả lựa chọn dạng chi tiết đơn 
giản, dễ chế tạo để bước đầu đánh giá khả năng 
ứng dụng của công nghệ hàn tự động dưới lớp 
thuốc với bộ thông số đã nghiên cứu và tính toán. 
Trong quá trình hàn sẽ áp dụng tốt kỹ thuật bắt 
đầu gây và kết thúc hồ quang để hạn chế khuyết 
tật ở nơi bắt đầu và kết thúc mối hàn. 
Nguyễn Hữu Hưởng, Tống Ngọc Tuấn 
1967 
Hình 1. Thông số kích thước của mối hàn chữ T 
Ghi chú: b - chiều rộng mối hàn; S01, S02 - chiều sâu chảy của bản bụng (tấm vách); c - chiều cao của kim loại đắp; h - chiều 
sâu ngấu; H - chiều cao mối hàn. 
Hình 2. Bánh xe của một số máy trồng khoai tây với dạng mối hàn chữ T 
2.2. Phương pháp nghiên cứu 
2.2.1. Nghiên cứu lý thuyết 
Thu thập, phân tích và tổng hợp các kiến 
thức, các công trình nghiên cứu về công nghệ 
hàn tự động dưới lớp thuốc. Nghiên cứu lý 
thuyết về phương pháp thiết kế thí nghiệm. 
Nghiên cứu ứng dụng phần mềm Minitab và 
Modde. 
2.2.2. Nghiên cứu thực nghiệm 
Tiến hành quá trình hàn thực nghiệm với 
các thông số đầu vào, các khoảng giá trị đã được 
xác định thông qua nghiên cứu lý thuyết, hàn 
thực nghiệm bước đầu. Tiến hành hàn với các 
S01
S2
a
S
02
S
1
H
h
b
c
Nghiên cứu ứng dụng công nghệ hàn tự động dưới lớp thuốc để hàn thép hợp kim thấp độ bền cao Q345B 
1968 
cặp mẫu để hàn, với mô hình mối ghép cụ thể 
(Hình 3) và vị trí hàn phù hợp (hình 4). Cắt cặp 
mẫu hàn, kiểm tra kích thước mối hàn. Tiến 
hành phương pháp quy hoạch thực nghiệm, 
phân tích số liệu và sau đó sử dụng phần mềm 
Modde 11.0.1 xác định ra bộ thông số chế độ 
hàn. Tiến hành quá trình hàn trên cặp mẫu với 
bộ thông số chế độ hàn đã xác định trước khi 
tiến hành hàn trên chi tiết cụ thể. Cắt mẫu hàn 
để đánh giá chất lượng mối hàn, phân tích tổ 
chức vật liệu. 
Hình 3. Mô hình mối ghép thực nghiệm 
Hình 4. Vị trí mối hàn dùng 
để thực nghiệm (1F) 
- Các thí nghiệm được tiến hành tại Phòng 
thí nghiệm Công nghệ phục hồi và Xử lý bề mặt, 
thuộc Khoa Cơ - Điện, Học viện Nông nghiệp 
Việt Nam. Để tiến hành được thí nghiệm, thiết 
kế và chế tạo đồ gá phù hợp với kích thước của 
các cặp mẫu hàn và đảm bảo vị trí hàn theo như 
yêu cầu (Hình 4). Gá đặt máy hàn và cặp mẫu 
hàn đã được hàn đính lên đồ gá và tiến hành 
quá trình hàn (Hình 5). 
Hình 5. Quá trình hàn thực nghiệm 
các cặp mẫu 
- Phương pháp xác định các kích thước tiết 
diện ngang của mối hàn, tác giả tiến hành thực 
nghiệm qua các bước sau: Cắt mẫu hàn, mài và 
đánh bóng vùng mặt cắt ngang của mối hàn 
bằng máy mài chuyên dùng và giấy ráp với độ 
nhám khác nhau; sử dụng dung dịch cồn với 3 - 
4% dung dịch axit nitric để tẩm thực bề mặt 
mẫu rồi rửa sạch và sấy khô (Nghiêm Hùng, 
2010). Trên cơ sở đó có thể phân biệt được vùng 
kim loại mối hàn và vùng kim loại cơ bản, từ đó 
ta cũng có thể quan sát được hình dạng, vùng 
kết tinh của mối hàn và chụp ảnh; sử dụng 
thước đo để đo các thông số kích thước của mối 
hàn đã xác định từ trước (Hình 7). Với mỗi chế 
độ, hàn trên 3 cặp mẫu sau đó tiến hành đo, kết 
quả đo sẽ lấy trung bình cộng và lập bảng thông 
số kích thước của mối hàn. Cách kiểm tra thông 
số kích thước của mối hàn được thể hiện trong 
hình 8 dưới đây: 
Thực nghiệm xác định bộ thông số chế độ 
hàn và xác định hình dáng, kích thước mối hàn: 
Xây dựng mô hình thực nghiệm trên cơ sở các 
thông số: liên kết hàn chữ T, hàn ở vị trí hàn 
bằng (1F); thép chế tạo chi tiết máy là thép 
Q345B dày 5 mm và 8 mm bằng quá trình hàn 
tự động dưới lớp thuốc (SAW); thuốc hàn gốm 
Automelt A55 và dây hàn EL12 với đường kính 
2 mm; tầm với điện cực 30 mm; điện áp hàn 27 
V; khoảng thực nghiệm của cường độ dòng điện 
hàn Ih = 420 - 440 A; khoảng thực nghiệm của 
vận tốc hàn Vh = 16 - 20 m/h. 
Hình 6. Một số cặp mẫu đã được hàn và tiến hành cắt để kiểm tra kích thước mối hàn
Hình 7. Hình dạng và kích thước mối hàn
Hình 8. Cách đo kích thước của đường hàn
Nguyễn Hữu Hư
(1 - vật hàn; 2 - mối hàn) 
ởng, Tống Ngọc Tuấn 
1969 
Nghiên cứu ứng dụng công nghệ hàn tự động dưới lớp thuốc để hàn thép hợp kim thấp độ bền cao Q345B 
1970 
3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 
3.1. Thực nghiệm xác định bộ thông số chế 
độ hàn và xác định hình dáng, kích thước 
mối hàn 
Như đã trình bày ở trên, mặc dù trong quá 
trình hàn tự động dưới lớp thuốc có rất nhiều 
yếu tố ảnh hưởng đến hình dạng và kích thước 
mối hàn, nhưng chúng tôi lựa chọn 2 thông số 
chính trên cơ sở trang thiết bị và điều kiện cho 
phép để nghiên cứu gồm: Cường độ dòng điện 
hàn (Ih), tốc độ hàn (Vh). Các thông số đặc trưng 
cho hình dạng và kích thước của đường hàn đáy: 
Chiều cao mối hàn (H), chiều rộng mối hàn (b) 
(Hình 7) 
- Quy ước các thông số đầu vào (thông số 
chế độ hàn chính) như sau: 
X1 - cường độ dòng điện hàn Ih [A] 
X2 - tốc độ hàn (tốc độ di chuyển mỏ hàn) Vh 
[m/h] 
- Quy ước các thông số đầu ra (hình dạng và 
kích thước của mối hàn) như sau: 
Y1 - chiều cao mối hàn H [mm] 
Y2 - chiều rộng mối hàn b [mm] 
Theo các kết quả nghiên cứu và trong các 
tài liệu đã được công bố (Kumanan et al., 
2007; Yang et al., 1993) cũng như qua quá 
trình thực nghiệm sơ bộ, kết quả cho thấy các 
thông số kích thước mối hàn (chiều cao, chiều 
rộng) phụ thuộc tuyến tính và qua lại với các 
thông số chế độ hàn (cường độ dòng điện hàn 
và vận tốc hàn). 
Hàm số tương đương có dạng: 
Yi = b0 + b1X1 + b2X2 + b12X1X2 
Cũng thông qua quá trình thực nghiệm sơ 
bộ và kết quả thu được thỏa mãn các mục tiêu 
đặt ra của bài toán quy hoạch thực nghiệm, xác 
định được khoảng biến thiên của các thông số 
chế độ hàn như mô tả trong bảng 5: 
Theo dự kiến mô hình có dạng tuyến tính 
bậc nhất nên ta bố trí số điểm thực nghiệm N ≥ 
2k = 22 = 4, với k là số biến cần khảo sát. Để tăng 
thêm tính chính xác mỗi thí nghiệm tác giả sẽ 
tiến hành 3 lần và lấy giá trị trung bình và tiến 
hành thêm 3 thực nghiệm ở tâm. 
Bảng 5. Giá trị và khoảng biến thiên của thông số đầu vào 
Mức thay đổi 
Các thông số đầu vào 
Ih (A) X1 Vh (m/h) X3 
Mức trên (Zi = +1) 440 20 
Mức cơ bản (Zi = 0) 430 18 
Mức dưới (Zi = -1) 420 16 
Khoảng biến thiên ∆Xi 10 2 
Bảng 6. Ma trận kế hoạch thực nghiệm 
Biến thực Biến mã hóa 
Ih (A) X1 Vh (m/h) X2 Z1 Z3 
420 16 
 - 1 - 1 
440 16 +1 - 1 
420 20 - 1 +1 
440 20 +1 +1 
430 18 0 0 
430 18 0 0 
430 18 0 0 
Nguyễn Hữu Hưởng, Tống Ngọc Tuấn 
1971 
Bảng 7. Kết quả thực nghiệm 
Thông số công nghệ hàn Kích thước mối hàn tương ứng (mm) 
Ghi chú 
Ih (A) Vh (m/h) Y1 (H) Y2 (b) 
420 16 7,1 11,9 
440 16 8,9 13.1 
420 20 5,6 10,2 
440 20 7,5 11,2 
Bảng 8. Hệ số hồi quy thu được từ kết quả thực nghiệm 
 b0 b1 b2 b12 
hd(Y1) 7,275 0,925 - 0,725 0,025 
bh(Y2) 11,6 0,55 - 0,9 - 0,05 
Bảng 9. Kết quả thực nghiệm ở tâm 
Thông số công nghệ hàn Kích thước mối hàn tương ứng (mm) 
Ghi chú 
Ih (A) Vh (m/h) H b 
430 18 7,1 11,8 
430 18 6,4 11,1 
430 18 6,7 11,6 
(Giá trị trung bình ở m lần đo) 6,73 11,5 
- Kiểm tra sự có nghĩa của các hệ số trong 
phương trình: 
Các giá trị phương sai tái hiện: Sth (ܾ) ≈ 
0,36; Sth (ܪ) ≈ 0,351. 
Trên cơ sở đó ta tính được các giá trị ti 
(ܵ௕೔(ܾ)) và t’i (Sୠ౟(H)). 
Tra bảng tiêu chuẩn Student với mức ý 
nghĩa p = 0,05, bậc tự do f = N0 - 1 = 2, ta có tp(f) 
= t0,05(2) = 2,920 (Nguyễn Văn Dự và Nguyễn 
Đăng Bình, 2011) 
Trong số các hệ số ti trong bảng thì ta thấy 
chỉ có các hệ số t0, t1, t2 > t0,05(2). Do đó, các hệ số 
này có nghĩa trong phương trình hồi quy. Hệ số 
t12 > t0,05 (2) nên không có nghĩa. 
Từ đó ta có phương trình hồi quy: 
 Y1 = 7,275 + 0,925X1 - 0,725X2 (1) 
 Y2 = 11,6 + 0,55X1 - 0,9X2(2) 
- Kiểm định sự phù hợp của phương trình 
hồi quy với thực nghiệm: 
ܵௗư(ு)ଶ 	= 	∑ (௒೔ି௒෠భ)మಿ೔ ேି௅ = 0,0025; 
ܨ(ܪ) 	= 	 ௌ೏ư(ಹ)మ
ௌ೟೓
మ = 0,02 
Sự tương thích của phương trình với thực 
nghiệm được kiểm tra theo tiêu chuẩn Fisher 
với p = 0,05; f1 = N - L = 4 - 3 = 1; f2 = N0 - 1 = 2; 
F1 - p = F0,95(1,2) = 18,51 
Ta có: F(H) > F0,95(1,2). Vậy phương trình 
hồi quy (1) tương thích với thực nghiệm 
ܵௗư(௕)ଶ 	= 	∑ (௒೔ି௒෠మ)మಿ೔ ேି௅ = 0,01; 
ܨ(ܾ) 	= 	 ௌ೏ư(್)మ
ௌ೟೓
మ = 0,077 
Sự tương thích của phương trình với thực 
nghiệm được kiểm tra theo tiêu chuẩn Fisher 
với p = 0,05; f1 = N - L = 4 - 3 = 1; f2 = N0 - 1 = 2; 
F1 - p = F0,95(1,2) = 18,51 
Ta có: F(b) > F0,95(1,2). Vậy phương trình hồi 
quy (2) tương thích với thực nghiệm 
- Sử dụng phầm mềm Minitab 17.3.1 xây 
dựng đồ thị ảnh hưởng đồng thời của 2 thông số 
cường độ dòng điện hàn và tốc độ hàn đến kích 
thước của mối hàn (Hình 9; 10) 
Nghiên cứu ứng dụng công nghệ hàn tự động dưới lớp thuốc để hàn thép hợp kim thấp độ bền cao Q345B 
1972 
Bảng 10. Các giá trị ti (܁܊ܑ(܊)) 
t0 t1 t2 t12 
64,444 3,056 5,0 0,278 
Bảng 11. Các giá trị t’i (܁܊ܑ(۶)) 
t'0 t'1 t'2 t'12 
41,335 5,256 4,119 0,142 
Hình 9. Đồ thị ảnh hưởng đồng thời của Ih và Vh đến chiều cao mối hàn H 
Hình 10. Đồ thị ảnh hưởng đồng thời của Ih và Vh đến chiều rộng mối hàn b 
Nhìn vào đồ thị (Hình 9; 10) và phương 
trình hồi quy thực nghiệm (1; 2) ta thấy: 
Hệ số ảnh hưởng đồng thời giữa Ih(X1) và 
Vh(X2) đến chiều cao mối hàn H (Y1) ngược chiều 
nhau (lần lượt là +0,925 và -0,725), có nghĩa là 
khi Ih tăng và Vh giảm thì chiều cao mối hàn 
tăng, ngược lại khi Ih giảm và Vh tăng thì chiều 
cao mối hàn giảm. 
Hệ số ảnh hưởng đồng thời giữa Ih(X1) và 
Vh(X2) đến bề rộng mối hàn b (Y2) ngược chiều 
nhau (lần lượt là +0,55 và -0,9), có nghĩa là khi 
Ih tăng và Vh giảm thì bề rộng mối hàn tăng, 
Nguyễn Hữu Hưởng, Tống Ngọc Tuấn 
1973 
ngược lại khi Ih giảm và Vh tăng thì bề rộng mối 
hàn giảm. 
Dựa vào các mẫu thực nghiệm, các mẫu đã 
kiểm tra macro để xác định kích thước mong 
muốn của mối hàn và vùng kim loại mối hàn để 
đảm bảo không xảy ra hiện tượng cháy lẹm cạnh 
hàn (hệ số ngấu (hệ số hình dạng bên trong) Øn = b/H ≤ 2)) (Ngô Lê Thông, 2009). Trên cơ sở 
đã đưa ra và dựa vào kinh nghiệm để xác định 
các thông số kích thước mong muốn: 
- Đối với giá trị chiều cao mối hàn phải đảm 
bảo để mối hàn có sự liên kết bền chặt, giá trị 
chiều sâu ngấu càng lớn càng tốt nhưng phải 
đảm bảo hình dáng mối hàn đẹp, không bị hiện 
tượng cháy lẹm cạnh hàn. Dựa vào các mẫu thực 
nghiệm và bằng kinh nghiệm ta xác định được 
chiều cao mối hàn phù hợp từ 7  9 mm (trong 
đó chiều cao đắp có giá trị 0 2). 
- Bề mặt trên của mối hàn mịn, không bị 
khuyết lõm, góc chuyển tiếp giữa mặt trên của 
mối hàn và mặt chảy của mối ghép hàn tốt. Dựa 
vào các mẫu thực nghiệm và bằng kinh nghiệm 
ta xác định được chiều rộng mối hàn phù hợp từ 
10  12 mm. 
Sử dụng công cụ “Optimizer” của phần 
mềm Modde 11.0.1 để tìm ra bộ thông số chế độ 
hàn theo kích thước mong muốn. Nhập các 
thông số đầu vào với khoảng biến thiên đã xác 
định và các thông số phạm vi kích thước mong 
muốn của mối hàn. Kết quả thu được thể hiện 
trên bảng 13. 
Dựa vào đồ thị (Hình 11; 12 và Bảng 12) có 
thể thấy rất rõ khoảng phạm vi kích thước mong 
muốn: giá trị nhỏ nhất, giá trị lớn nhất và kết 
quả nhắm tới ở tâm (target) khi các giá trị Ih (X1) 
và Vh(X2) thay đổi trong khoảng giá trị ta xét. 
Qua bảng 13, xác định được giá trị phù hợp của 
cường độ dòng điện hàn Ih ≈ 440 A và tốc độ hàn 
Vh ≈ 19,6 m/h để phục vụ cho quá trình hàn thực 
nghiệm. 
Bảng 12. Phạm vi kích thước mong muốn của mối hàn 
Chiều cao toàn bộ mối hàn (H) Chiều rộng mối hàn (b) 
7 ÷ 9 10 ÷ 12 
Bảng 13. Bộ thông số chế độ hàn theo phạm vi kích thước mong muốn của mối hàn 
Nghiên cứu ứng dụng công nghệ hàn tự động dưới lớp thuốc để hàn thép hợp kim thấp độ bền cao Q345B 
1974 
Hình 11. Ảnh hưởng đồng thời của Vh và Ih 
đến chiều cao mối hàn H với khoảng giá trị mong muốn 
Hình 12. Ảnh hưởng đồng thồi của Vh và Ih 
đến chiều rộng mối hàn b với khoảng giá trị mong muốn 
3.2. Kiểm tra chất lượng mối hàn 
3.2.1. Thử bẻ liên kết hàn 
Trong điều kiện làm việc thực tế, liên kết 
hàn chữ T có thể bị uốn hoặc chịu tác động của 
ngoại lực theo phương ngang hoặc xiên so với 
tấm thép. Vì vậy, chúng tôi tiến hành kiểm tra 
bẻ liên kết hàn. 
Trên cơ sở 5 cặp mẫu được hàn với bộ thông 
số đã nghiên cứu và tính toán. Cắt các mẫu thử 
bẻ theo tiêu chuẩn (An American National 
Standard, 2007). Mẫu thử bẻ liên kết hàn được 
tiến hành tại phòng thí nghiệm sức bền vật liệu 
thuộc Khoa Cơ - Điện, Học viện Nông nghiệp 
Việt Nam. Các mẫu phá hủy sau khi thử bẻ liên 
kết hàn chữ T cho biết rằng vị trí bị phá hủy của 
mẫu không thuộc vùng mối hàn hay vùng ảnh 
hưởng nhiệt, mà chúng bị đứt ở vị trí giữa vùng 
ảnh hưởng nhiệt và kim loại cơ bản. 
Hình 13. Kết quả thử bẻ liên kết hàn chữ T 
Nguyễn Hữu Hưởng, Tống Ngọc Tuấn 
1975 
3.2.2. Phân tích cấu trúc vật liệu 
Sau khi hàn cặp mẫu với bộ thông số đã 
nghiên cứu và tính toán, tiến hành cắt mẫu và 
kiểm tra cấu trúc thô đại và cấu trúc tế vi: 
a. Cấu trúc thô đại 
Tiến hành cắt cặp mẫu hàn bằng máy cắt 
dây CNC ở kích thước phù hợp, sau đó mài 
phẳng và đánh bóng mẫu bằng giấy ráp với các 
cỡ hạt khác nhau, tẩm thực bằng dụng dung 
dịch cồn với 4% dung dịch axit nitric lên bề mặt 
mẫu rồi rửa sạch và sấy khô. Trên cơ sở đó có 
thể phân biệt được vùng kim loại mối hàn và 
vùng kim loại cơ bản, có thể quan sát được hình 
dạng, vùng kết tinh của đường hàn và tiến hành 
chụp bằng máy ảnh thông thường sẽ nhận được 
các kết quả về cấu thúc thô đại của mối hàn. Với 
các mẫu khi hàn bằng chế độ hàn đã được tính 
toán, thấy rằng mối hàn không bị rỗng, rỗ khí, 
không bị nứt, mối hàn không bị cháy cạnh. 
b. Cấu trúc tế vi 
Trên hình 14 chỉ rõ các vùng khảo sát cấu 
trúc tế vi của mối hàn: vùng kim loại cơ bản 
(KLCB) (V1), vùng ảnh hưởng nhiệt (HAZ) (V2) 
và vùng kim loại mối hàn (KLMH) (V3). 
Nhận xét: 
- Kết quả soi tổ chức tế vi (Hình 15, 16, 17): 
Kết quả phân tích kim tương học tại 3 vùng cho 
thấy rằng kim loại có các nhóm tổ chức là ferit + 
peclit, ferit + bainit và ferit biên hạt + bainit. 
- Tổ chức tế vi vùng KLCB (vùng 1) là ferit 
và peclit, các hạt kim loại phân bố đều và không 
có tính định hướng. Điều này có thể hiểu được là 
do KLCB đã qua xử lý nhiệt (thường hóa). 
Hình 14. Các vùng khảo sát của mối hàn Hình 15. Cấu trúc tế vi vùng V1 
Hình 16. Cấu trúc tế vi vùng V2 Hình 17. Cấu trúc tế vi vùng V3 
Nghiên cứu ứng dụng công nghệ hàn tự động dưới lớp thuốc để hàn thép hợp kim thấp độ bền cao Q345B 
1976 
- Tổ chức tế vi của cả hai vùng HAZ (giữa 
vùng 1 - vùng 3) là ferit + bainit. Ở vùng HAZ tuy 
kích thước của các hạt đã phát triển nhưng so với 
kích thước của các hạt ở vùng KLCB liền kề vẫn 
còn chưa quá lớn, cơ tính bị suy giảm khi so sánh 
với KLCB. Tuy nhiên khi nhìn vào tổ chức vật liệu 
thì thấy rõ sự ảnh hưởng của nhiệt hàn, tổ chức 
kim loại ở dạng tổ chức quá nhiệt. Cấu trúc hạt 
kim loại tại khu vực này cũng khá thô. 
- Cấu trúc tế vi vùng KLMH (vùng 3) là pha 
ferit biên hạt và bainit, các hạt kim loại có dạng 
hình kim ngắn, thô và quay hướng về phía tâm 
đường hàn. Sở dĩ chúng có dạng thô như vậy là 
do hàn với cường độ dòng tương đối lớn và tốc độ 
tương đối chậm. 
3.3. Hình ảnh mối hàn trên trên cặp mẫu 
hàn và chi tiết ứng dụng 
Trên hình 19 và hình 20 là hình ảnh các mối 
hàn với bộ thông số đã nghiên cứu và tính toán: 
Nhận xét: Với bộ thông số chế độ hàn đã nghiên 
cứu và tính toán ra, khi tiến hành hàn trên cặp 
mẫu và hàn trên chi tiết máy cho hình dạng mối 
hàn tương đối ổn định, tiến hành đo sơ bộ kích 
thước bề rộng mối hàn có sự dao động nhưng 
không đáng kể và vẫn nằm trong giá trị mong 
muốn. Mối hàn không bị cháy rỗ, không có 
những vết lõm trên bề mặt và có sự đồng đều về 
hình dáng. 
4. KẾT LUẬN 
Trên cơ sở công nghệ hàn tự động dưới lớp 
thuốc, trang thiết bị hiện có, kết hợp với nghiên 
cứu lý thuyết và tiến hành thực nghiệm đã xây 
dựng được bộ thông số hàn để hàn thép hợp kim 
thấp độ bền cao Q345B với chiều dày nhất định, 
làm cơ sở cho việc tham khảo khi nghiên cứu về 
loại vật liệu này và khi muốn hàn ứng dụng 
trên các chi tiết máy. 
Hình 19. Hình ảnh mặt trên và mặt dưới mối hàn của cặp mẫu được đặt trên đồ gá 
Hình 20. Hình ảnh một số mối hàn khi hàn trên bánh của máy trồng khoai tây 
Nguyễn Hữu Hưởng, Tống Ngọc Tuấn 
1977 
TÀI LIỆU THAM KHẢO 
An American National Standard (2007). Standard 
methods for mechanical testing of welds. 
Copyright American Welding Society. 
Ador welding Limited (2015). Automelt A55 
(Automelt Gr II). Maharashtra, India, http: 
//www.adorwelding.com/index.php?option = 
com_content&view = article&id = 68&Itemid = 
208&cat1 = Welding%20Consumables#. Cited 
14/3/2016. 
ASM International (2001). High - streng low - allow 
steels. Materials Park, Ohio, USA. 
Blodgett O., R. Scott Funderburk, D. Miller, M. 
Quintana (1999). Fabricators’ and Erectors’ guide 
to welded steel construction. The James F. Lincoln 
Arc welding Foundation, Florida, USA. 
Nguyễn Văn Dự và Nguyễn Đăng Bình (2011). Quy 
hoạch thực nghiệm trong kỹ thuật. Nhà xuất bản 
Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội. 
Trần Văn Địch và Ngô Trí Phúc (2006). Sổ tay thép thế 
giới. Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội. 
Nghiêm Hùng (2010). Vật liệu học cơ sở, Nhà xuất bản 
Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội. 
Kumanan S., Raja Dhas J. E., and Gowthaman K. 
(2007). Determination of submerged arc welding 
process parameters using Taguchi method and 
regression analysis. Indian journal of Engineering 
and Materials Sciences, 14: 177 - 183. 
ISO 5817 (2003). Welding - Fusion - welded joints in 
steel, nickel, titanium and their alloys (beam 
welding excluded) - Quality levels for 
imperfections. 
KOBE STEEL, LTD (2015). The ABC’s of arc 
welding and inspection. 
Lincoln Global Inc. (2014). Hardfacing product and 
procedure selection. 22801 St. Clair Avenue, 
Cleveland, U.S.A. 
Sulaiman, M. S., Manurung Y. H., Haruman E., Abdun 
Rahim M. R., Redza M. R., Ak. Lidam R. N., Abas 
S. K., Tham G. and Chau C. J. (2011). Simulation 
and experimental study on distortion of butt and T 
- joints using weld planner. Journal of mechanical 
science and technology, 25(10): 2641 - 2646. 
Ngô Lê Thông (2009). Công nghệ hàn điện nóng chảy, tập 
1. Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội. 
Yang L., Bibby M. and Chandel R. (1993). Linear 
regression equations for modelling the submerged 
arc welding process. J. of Materials process 
technology, 39: 33 - 42.