Luận án tiến sĩ: Nghiên cứu công nghệ hàn liên kết nhôm – thép bằng quá trình hàn TIG

Luận án tiến sĩ: Nghiên cứu công nghệ hàn liên kết nhôm – thép bằng quá trình hàn TIGLuận án tiến sĩ: Nghiên cứu công nghệ hàn liên kết nhôm – thép bằng quá trình hàn TIGLuận án tiến sĩ: Nghiên cứu công nghệ hàn liên kết nhôm – thép bằng quá trình hàn TIGLuận án tiến sĩ: Nghiên cứu công nghệ hàn liên kết nhôm – thép bằng quá trình hàn TIGLuận án tiến sĩ: Nghiên cứu công nghệ hàn liên kết nhôm – thép bằng quá trình hàn TIGLuận án tiến sĩ: Nghiên cứu công nghệ hàn liên kết nhôm – thép bằng quá trình hàn TIGLuận án tiến sĩ: Nghiên cứu công nghệ hàn liên kết nhôm – thép bằng quá trình hàn TIGLuận án tiến sĩ: Nghiên cứu công nghệ hàn liên kết nhôm – thép bằng quá trình hàn TIGLuận án tiến sĩ: Nghiên cứu công nghệ hàn liên kết nhôm – thép bằng quá trình hàn TIGLuận án tiến sĩ: Nghiên cứu công nghệ hàn liên kết nhôm – thép bằng quá trình hàn TIGLuận án tiến sĩ: Nghiên cứu công nghệ hàn liên kết nhôm – thép bằng quá trình hàn TIGLuận án tiến sĩ: Nghiên cứu công nghệ hàn liên kết nhôm – thép bằng quá trình hàn TIGLuận án tiến sĩ: Nghiên cứu công nghệ hàn liên kết nhôm – thép bằng quá trình hàn TIGLuận án tiến sĩ: Nghiên cứu công nghệ hàn liên kết nhôm – thép bằng quá trình hàn TIGLuận án tiến sĩ: Nghiên cứu công nghệ hàn liên kết nhôm – thép bằng quá trình hàn TIGLuận án tiến sĩ: Nghiên cứu công nghệ hàn liên kết nhôm – thép bằng quá trình hàn TIGLuận án tiến sĩ: Nghiên cứu công nghệ hàn liên kết nhôm – thép bằng quá trình hàn TIGLuận án tiến sĩ: Nghiên cứu công nghệ hàn liên kết nhôm – thép bằng quá trình hàn TIGLuận án tiến sĩ: Nghiên cứu công nghệ hàn liên kết nhôm – thép bằng quá trình hàn TIG

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VŨ ĐÌNH TOẠI NGHIÊN CỨU CƠNG NGHỆ HÀN LIÊN KẾT NHƠM - THÉP BẰNG Q TRÌNH HÀN TIG LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT CƠ KHÍ HÀ NỘI - 2014 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VŨ ĐÌNH TOẠI NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ HÀN LIÊN KẾT NHÔM - THÉP BẰNG Q TRÌNH HÀN TIG Chun ngành: Kỹ thuật Cơ khí Mã số: 62520103 LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT CƠ KHÍ NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS TS Hồng Tùng PGS TS Nguyễn Thúc Hà HÀ NỘI - 2014 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tơi Các số liệu, kết trình bày Luận án trung thực chưa công bố cơng trình khác! Hà Nội, ngày 01 tháng 06 năm 2014 Người cam đoan Vũ Đình Toại TẬP THỂ HƯỚNG DẪN KHOA HỌC PGS TS Hoàng Tùng PGS TS Nguyễn Thúc Hà i LỜI CÁM ƠN Tác giả chân thành cám ơn PGS TS Hoàng Tùng PGS TS Nguyễn Thúc Hà, tận tình hướng dẫn, tạo điều kiện tài liệu động viên tác giả suốt q trình nghiên cứu hồn thành luận án Tác giả trân trọng cám ơn Bộ mơn Cơ khí hàn - Khoa Cơ khí Trung tâm Thực hành Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Nam Định (trong đặc biệt ThS Vũ Văn Ba KS Vũ Văn Đạt – người trực tiếp thí nghiệm) tạo điều kiện thuận lợi sở vật chất phục vụ thí nghiệm, nhiệt tình giúp đỡ tác giả suốt trình nghiên cứu thực nghiệm kiểm tra tính liên kết hàn nhơm – thép Tác giả trân trọng cám ơn ThS Trần Thị Xuân - Bộ môn Vật liệu học, Xử lý nhiệt Bề mặt - Viện Khoa học & Kỹ thuật Vật liệu - Đại học Bách khoa Hà Nội nhiệt tình giúp đỡ tác giả trình đo độ cứng chụp ảnh cấu trúc tế vi liên kết hàn nhôm – thép mà tác giả nghiên cứu Tác giả trân trọng cám ơn Phịng thí nghiệm Hiển vi điện tử & Vi phân tích - Viện Tiên tiến Khoa học & Cơng nghệ - Đại học Bách khoa Hà Nội nhiệt tình giúp đỡ tác giả trình chụp ảnh cấu trúc siêu tế vi phân tích thành phần nguyên tố liên kết hàn nhôm – thép kỹ thuật hiển vi điện tử quét (SEM) phổ tán sắc lượng tia X (EDS/EDX) Tác giả trân trọng cám ơn bạn thân hữu đồng nghiệp Bộ môn Hàn & Công nghệ Kim loại - Viện Cơ khí - Đại học Bách khoa Hà Nội tạo điều kiện thuận lợi động viên tác giả trình nghiên cứu thực luận án Cuối cùng, tác giả bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến bố, mẹ tác giả toàn thể thành viên gia đình động viên, tạo điều kiện tài chia sẻ khó khăn suốt q trình tác giả nghiên cứu hoàn thành luận án Tác giả luận án Vũ Đình Toại ii MỤC LỤC DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC BẢNG DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH, ĐỒ THỊ MỞ ĐẦU TỔNG QUAN VỀ HÀN NHƠM VỚI THÉP 1.1 Tình hình nghiên cứu nước 1.2 Tình hình nghiên cứu nước 1.3 Kết luận chương CƠ SỞ KHOA HỌC HÀN NHƠM VỚI THÉP 2.1 Mục đích 2.2 Ứng xử kim loại hàn TIG 2.2.1 Ứng xử nhôm AA1100 hàn TIG 2.2.1.1 Tính hàn nhơm AA1100 2.2.1.2 Vấn đề nứt liên quan đến việc chọn vật liệu hàn nhôm 2.2.1.3 Cơng nghệ hàn nhơm AA1100 q trình hàn TIG 2.2.2 Ứng xử thép CCT38 hàn TIG 2.2.2.1 Tính hàn thép CCT38 2.2.2.2 Cơng nghệ hàn thép CCT38 q trình hàn TIG 2.3 Cơng nghệ hàn vật liệu khác chủng loại 2.3.1 Đặc điểm hàn vật liệu khác chủng loại 2.3.2 Các trình khuếch tán kim loại tiết pha hàn 2.3.3 Bản chất chế hình thành liên kết hàn hybrid nhôm - thép 2.3.4 Ảnh hưởng yếu tố cơng nghệ đến việc hình thành liên kết hàn hybrid nhôm - thép 2.3.4.1 Ảnh hưởng nhiệt độ thời gian khuếch tán kim loại 2.3.4.2 Ảnh hưởng độ bề mặt chi tiết hàn 2.3.4.3 Ảnh hưởng nguyên tố hợp kim mối hàn 2.3.5 Chọn vật liệu để hàn liên kết hybrid nhơm - thép q trình hàn TIG 2.4 Kết luận chương MÔ PHỎNG SỐ XÁC ĐỊNH CHẾ ĐỘ CÔNG NGHỆ HÀN TIG LIÊN KẾT HYBRID NHÔM - THÉP DẠNG CHỮ T 3.1 Mục đích 3.2 Cơ sở lý thuyết phương pháp nghiên cứu 3.2.1 Số hóa phương trình truyền nhiệt hàn 3.2.2 Xây dựng ma trận dòng nhiệt 3.2.3 Xây dựng ma trận kết cấu 3.2.4 Thiết lập toán đa trường nhiệt - kết cấu 3.3 Xác định kích thước liên kết hàn hybrid nhôm - thép dạng chữ T phương pháp số 3.3.1 Thiết kế liên kết hàn hybrid nhôm - thép kỹ thuật tính tốn tối ưu 3.3.1.1 Bài toán tối ưu thiết kế kết cấu 3.3.1.2 Mơ hình liên kết hàn hybrid nhơm - thép dạng chữ T 3.3.2 Xác định kích thước liên kết hàn hybrid nhôm - thép chữ T 3.3.2.1 Kết kiểm tra bền liên kết hàn hybrid nhôm - thép chữ T Trang vi xi xii 5 17 18 18 18 18 18 21 21 23 23 23 24 24 26 28 32 32 32 33 36 38 40 40 40 40 41 42 44 45 45 45 49 51 iii phương án thiết kế sơ 3.3.2.2 Kết tính tốn tối ưu kích thước liên kết hàn hybrid nhôm - thép dạng chữ T 3.4 Xác định chế độ công nghệ hàn TIG liên kết hybrid nhôm - thép dạng chữ T mơ số 3.4.1 Mơ hình hóa q trình hàn TIG liên kết hybrid nhôm - thép dạng chữ T 3.4.1.1 Mơ hình hóa nguồn nhiệt hàn TIG 3.4.1.2 Mơ hình thuộc tính vật liệu 3.4.1.3 Xây dựng mơ hình mơ 3.4.2 Kết tính tốn trường nhiệt độ liên kết hàn hybrid nhôm thép dạng chữ T 3.4.2.1 Ảnh hưởng góc nghiêng mỏ hàn đến phân bố nhiệt độ tiết diện ngang liên kết hàn 3.4.2.2 Trường nhiệt độ phân bố liên kết hàn hybrid nhôm thép chữ T 3.4.2.3 Chu trình nhiệt thời gian khuếch tán kim loại số vị trí khảo sát quan trọng 3.4.3 Kết tính tốn ảnh hưởng lượng đường đến khả hình thành liên kết hàn 3.4.3.1 Ảnh hưởng lượng đường đến nhiệt độ cực đại tiết diện ngang liên kết hàn hybrid nhôm - thép 3.4.3.2 Ảnh hưởng lượng đường đến thời gian khuếch tán hiệu 3.4.3.3 Ảnh hưởng lượng đường đến thời gian đông đặc mối hàn 3.4.4 Phân bố ứng suất biến dạng liên kết hàn hybrid nhôm thép chữ T 3.5 Kết luận chương NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM HÀN TIG LIÊN KẾT HYBRID NHƠM - THÉP DẠNG CHỮ T 4.1 Mục đích 4.2 Trang thiết bị thí nghiệm 4.2.1 Thiết bị hàn 4.2.2 Đồ gá hàn 4.2.3 Các trang thiết bị phụ trợ 4.3 Mẫu thí nghiệm 4.3.1 Vật liệu mẫu hàn dây hàn 4.3.2 Chuẩn bị mẫu thí nghiệm 4.4 Xây dựng thí nghiệm 4.4.1 Sơ đồ gá kẹp mẫu thí nghiệm 4.4.2 Các chế độ quy trình thí nghiệm 4.5 Các trang thiết bị kiểm tra chất lượng hàn 4.5.1 Thử kéo bẻ liên kết hàn 4.5.2 Các trang thiết bị dùng trình kiểm tra chất lượng hàn 4.6 Kết luận chương KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ BÀN LUẬN 5.1 Ảnh hưởng lượng đường đến chất lượng liên kết 5.2 Hiện tượng nứt liên kết hàn hybrid nhôm - thép 5.3 Các dạng khuyết tật khác xuất liên kết hàn hybrid 51 52 56 56 56 57 59 62 62 63 66 69 69 70 72 72 74 75 75 75 75 76 77 78 78 78 79 79 79 81 81 83 85 86 86 88 iv nhôm - thép dạng chữ T 5.4 Kết kiểm tra bền liên kết hàn hybrid nhôm - thép chữ T 5.5 Cấu trúc thô đại liên kết hàn hybrid nhôm - thép chữ T 5.6 Cấu trúc tế vi liên kết hàn hybrid nhôm - thép chữ T 5.6.1 Cấu trúc tế vi vùng liên kết KLMH nhôm AA1100 5.6.2 Cấu trúc tế vi vùng liên kết KLMH thép CCT38 5.7 Độ cứng liên kết hàn hybrid nhôm - thép 5.7.1 Độ cứng vùng liên kết khơng có lớp IMC 5.7.2 Độ cứng vùng liên kết có lớp IMC 5.8 Nghiên cứu cấu trúc siêu tế vi, thành phần hợp kim lớp IMC & vùng liên kết KLMH với thép CCT38 kỹ thuật SEM EDS 5.8.1 Cấu trúc siêu tế vi kính hiển vi điện tử quét (SEM) 5.8.2 Phân tích thành phần nguyên tố kỹ thuật EDS 5.9 Nghiên cứu trình khuếch tán kim loại liên kết hàn nhôm - thép phổ tán sắc lượng tia X 5.9.1 Khuếch tán kim loại vùng không chứa lớp IMC 5.9.2 Khuếch tán kim loại vùng có lớp IMC 5.10 Kết luận chương KẾT LUẬN CHUNG CỦA LUẬN ÁN & KIẾN NGHỊ TÀI LIỆU THAM KHẢO DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CỦA LUẬN ÁN 88 90 92 92 92 93 94 94 95 95 95 97 98 98 101 104 105 106 110 v DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT Ký hiệu / Viết tắt Đơn vị Ý nghĩa q [J] Lượng nhiệt sinh đơn vị thể tích q [J] Dịng nhiệt truyền qua bề mặt xét Ma trận nhiệt dung riêng phần tử Ma trận hệ số dẫn nhiệt phần tử Ma trận hệ số khuếch tán nhiệt phần tử Ma trận hệ số truyền nhiệt đối lưu qua bề mặt phần tử Véc tơ lưu lượng nhiệt phần tử Véc tơ dòng nhiệt đối lưu qua bề mặt phần tử Véc tơ tải trọng sinh nhiệt phần tử Ma trận khối lượng phần tử Ma trận độ cứng phần tử Ma trận độ cứng sở phần tử Véc tơ tải trọng nhiệt phần tử Véc tơ tải áp lực (pressure) lên phần tử Véc tơ tải trọng lực (nodal force) đặt lên nút phần tử Véc tơ gia tốc nút phần tử γ [kg/m3] Ký hiệu vi phân δ α [μm/(m.°C)] Hệ số dãn nở nhiệt Hệ số poisson ν η Khối lượng riêng vật chất [%] Hiệu suất trình hàn φ(j) Trọng số liên quan đến phương án thiết kế thứ j δT Vi phân nhiệt độ [σ] [MPa] Ứng suất cho phép [∆l] [mm] Độ võng cho phép [B] Ma trận biến dạng - chuyển vị sở hàm hình dáng [K] Ma trận hệ số dẫn nhiệt vi [N] Ma trận hàm hình dáng phần tử hữu hạn [Nn] Ma trận hàm hình dáng pháp tuyến động bề mặt chịu tải {η} Véc tơ pháp tuyến đơn vị bề mặt {ε} Véc tơ biến dạng tổng thể {σ} Véc tơ ứng suất {εel} Véc tơ biến dạng đàn hồi {εth} Véc tơ biến dạng nhiệt {δu}T Véc tơ vi phân chuyển vị {Fa} Véc tơ tải trọng {L} Véc tơ cột (gradient) {p} Véc tơ tải áp lực {q} Véc tơ dòng nhiệt {Te} Véc tơ nhiệt độ nút phần tử {u} Véc tơ chuyển vị nút phần tử {w} Véc tơ chuyển vị của điểm xét {ν} Véc tơ tốc độ truyền nhiệt AC Dịng điện xoay chiều Bề mặt có trở kháng phân bổ ac Các thông số mô hình nguồn nhiệt hàn af, ar, b, c Bề mặt mà tải áp lực đặt vào ap c [J/(kg.K)] Nhiệt dung riêng Các số tính tốn nội thuật toán tối ưu c1, c2, c3, c4 Cao1 [mm] Chiều cao đầu ngàm Cao2 [mm] Chiều cao đầu tự CMT Dịch chuyển kim loại nguội (Cold Metal Transfer) CNC Điều khiển số nhờ máy tính d [mm] Đường kính điện cực vonfram D [mm] Đường kính miệng chụp khí Các số tính tốn nội thuật tốn tối ưu d1, d2, d3, d4 db [mm] Chiều dày biên Dòng điện chiều cực nghịch DC+ dv [mm] e [C] Chiều dày vách Điện tích điện tử (Culong) vii E [MPa] Mô đun đàn hồi E0 [Kcal] Năng lượng cần cho nguyên tử dịch chuyển bên vật Sai số bình phương bé hàm mục tiêu E2 EB [Kcal] Năng lượng pha Phổ tán sắc lượng tia X (Energy-Dispersive X-ray Spectroscopy) EDS / EDX ER EL [Kcal] Năng lượng kích thích khuếch tán pha rắn pha lỏng ES [Kcal] Năng lượng lớp bề mặt Hàm số biến thiết kế F(x,pk) FEM Phương pháp phần tử hữu hạn (Finite Element Method) Gi(x) Hàm điều kiện giới hạn Vùng ảnh hưởng nhiệt HAZ / VAHN Hệ số đối lưu nhiệt hf Hàm điều kiện giới hạn Hj(x) Hybrid Ih Lai ghép [A] Dòng điện hàn Hợp chất liên kim (Intermetallic Compound) IMC Hằng số Boltzmann k KLCB Kim loại KLMH Kim loại mối hàn Kmh [mm] Kxx, Kyy, Kzz [W/(m.K)] L [mm] m Kích thước cạnh mối hàn Hệ số dẫn nhiệt theo hướng x, y z Chiều dài dầm Tổng số hàm ràng buộc MIG Hàn hồ quang điện cực nóng chảy mơi trường khí trơ bảo vệ MMA Hàn hồ quang tay n Số lượng biến thiết kế độc lập cần phải tối ưu N Tổng số biến độc lập mơ hình nd Số lượng phương án thiết kế thời ns Số lần tính lặp lặp lại Ns Số lượng tối đa lần tính lặp lặp lại nsi Số phương án thiết kế không khả thi liên tiếp Nsi Số lượng tối đa phương án thiết kế không khả thi liên viii a) Vùng liên kim (phía 1, x4000) c) Vùng khơng có liên kim (mặt vát, x6500) b) Vùng liên kim phân tán (phía 2, x4000) d) Vùng chứa ơxit sắt (mặt đáy, x3500) Hình 5.11 Cấu trúc siêu tế vi vùng liên kết KLMH thép CCT38 kính hiển vi điện tử quét (SEM) Hình 5.11a kết phóng đại 4000 lần vùng liên kết KLMH với mặt đứng thép CCT38 hàn phía thứ Chúng ta thấy cấu trúc kim loại liên tục khuyết tật Lớp liên kim có chiều dày trung bình khoảng µm, nhỏ nhiều so với giá trị giới hạn tìm hiểu chương tổng quan Nghĩa liên kết có tính tốt Hình 5.11b kết phóng đại 4000 lần vùng liên kết mặt đứng thép CCT38 với KLMH hàn phía thứ hai Cũng giống kết soi kính hiển vi quang học, thấy cấu trúc kim loại liên tục khơng có khuyết tật Lớp liên kim IMC phát triển vùng KLMH trường hợp có chiều dày khoảng µm, lại phân bố phân tán nên có lợi mặt tính Hình ảnh chứng minh giả thuyết đưa mục 2.3.3 Hình 5.11c kết phóng đại 6500 lần vùng liên kết KLMH mặt vát thép CCT38 hàn phía thứ Chúng ta thấy cấu trúc kim loại liên tục đặc biệt không xuất tổ chức IMC thời gian khuếch tán đủ nhỏ lượng nguyên tử Fe khuếch tán sang KLMH nguyên tử Al khuếch tán sang thép CCT38 chưa vượt giới hạn hòa tan bão hòa thành dung dịch đặc Liên kết dạng có tính tốt so với vị trí có lớp IMC Các kết hình 5.11a, 5.11b 5.11c chứng minh hoàn toàn tạo liên kết kim loại KLMH với thép CCT38 kỳ vọng đặt 96 Trên hình 5.11d kết phóng đại 3500 lần vùng mặt đáy liên kết hàn hàn với lượng đường 680 J/mm để khe hở hàn nhỏ (< mm) Chúng ta thấy cấu trúc kim loại khơng liên tục có lớp màng ôxit ngăn cách KLMH thép CCT38 Xuất vết nứt liên tục bề mặt tiếp giáp lớp ôxit sắt thép Vết nứt nhỏ (ở mức siêu tế vi) nên kính hiển vi quang học (với độ phóng đại x500) khơng phát (hình 5.3a) Điều đặt vấn đề cần thiết phải sử dụng phương pháp chụp ảnh hiển vi điện tử (SEM) để kiểm tra chất lượng hàn Nếu chụp ảnh hiển vi quang học hay kiểm tra chụp ảnh xạ (RT) dẫn tới tình trạng bỏ sót khuyết tật quan trọng! 5.8.2 Phân tích thành phần nguyên tố kỹ thuật EDS: Để xác định thành phần kim loại cụ thể tổ chức IMC vùng nghi ơxit sắt (hình 5.11d), tác giả sử dụng kỹ thuật phân tích phổ tán sắc lượng tia X (EDS) Thông qua phổ tán sắc lượng tia X thu bắn phá điện tử vào vị trí khảo sát cho biết thành phần hóa học xác vị trí bắn phá Các vị trí khảo sát thành phần kim loại tương ứng trình bày hình 5.12 Trong đó, vị trí khảo sát số (Spectrum 1) nằm lớp IMC, vị trí khảo sát số (Spectrum 2) nằm lớp IMC sát thép CCT38 cịn vị trí khảo sát số (Spectrum 3) thuộc lớp IMC xa bề mặt gianh giới với thép CCT38 a) Lớp IMC vị trí khảo sát thành phần c) Thành phần kim loại vị trí b) Thành phần kim loại vị trí d) Thành phần kim loại vị trí Hình 5.12 Phân tích thành phần kim loại lớp IMC Kết phân tích thành phần hóa học lớp IMC thể rõ hình 5.12 từ b) đến d) Trong cho thấy lớp IMC có chứa nguyên tố Al, Fe Si, nghĩa lớp IMC hợp chất hóa học nguyên AlxFeySiz hợp chất nguyên FexAly Tại vị trí có hàm lượng Al=57,2%; Fe=41,1%; Si=1,7% Vị trí khảo sát số có hàm lượng Al=48,7%; Fe=47,6%; Si=3,7% Vị trí khảo sát số có hàm lượng Al=59,9%; Fe=33,4% Si=6,7% Nghĩa sát với thép hàm lượng Fe cao, chiều giảm nồng độ Al theo chiều ngược lại 97 a) Lớp ơxit sắt vị trí khảo sát thành phần b) Thành phần nguyên tố vị trí Hình 5.13 Phân tích thành phần ngun tố lớp ơxit sắt Trên hình 5.13 kết phân tích thành phần cụ thể lớp ôxit sắt mặt đáy liên kết để khe hở hàn hẹp (< mm) Kết phân tích vị trí cho thấy rõ ràng tồn ngun tử sắt ơxy Thành phần hóa học đo vị trí gồm hàm lượng Fe 81,1% hàm lượng ôxy 18,9% Như hàn không nên để khe hở hàn bé dẫn đến tượng kẹt xỉ không làm triệt để bề mặt thép hàn phía thứ Kết hợp với kết tìm nghiên cứu mục 5.3 (hình 5.3d), tác giả khuyến cáo nên vát mép thép dạng lượn cong, vát lệch phía mối hàn thứ nhất, để mặt đáy nhỏ vê tròn góc thể hình 5.6b Đây phát mới, có ý nghĩa cao thực tiễn hàn liên kết hybrid nhôm – thép dạng chữ T thực phía 5.9 Nghiên cứu trình khuếch tán kim loại liên kết hàn nhôm – thép phổ tán sắc lượng tia X Để tìm hiểu trình khuếch tán kim loại tiết pha liên kim vùng gianh giới KLMH thép CCT38 nhằm mục đích tìm hiểu kỹ chất chế hình thành liên kết hàn hybrid nhôm – thép đề tài luận án đề cập chứng minh giả thuyết đưa mục 2.3.3, tác giả áp dụng kỹ thuật phân tích EDS tồn bề mặt vùng liên kết KLMH thép CCT38 Dưới trình bày kết nghiên cứu trình khuếch tán kim loại hai vùng đặc trưng liên kết hàn hybrid nhôm – thép trình hàn TIG thực 5.9.1 Khuếch tán kim loại vùng không chứa lớp IMC: EDS kỹ thuật vi phân tích tiên tiến, đại có độ xác cao dùng để nghiên cứu phân bố nguyên tố vùng bề mặt vật chất khảo sát Bằng việc bắn phá điện tử toàn bề mặt vật chất khảo sát thu vùng phổ tán sắc lượng tia X toàn bề mặt khảo sát Thơng qua tương tác khác electron với nguyên tử khác loại, thiết bị phân tích EDS hiển thị lên hình ảnh dạng Mapping mô tả phân bố (vị trí mật độ phân bố) nguyên tố tồn diện tích khảo sát Nhờ giúp đánh giá khả trình khuếch tán nguyên tử vùng diện tích vật chất khảo sát Kết phân tích EDS vùng liên kết KLMH thép CCT38, nơi không xuất pha liên kim IMC thể hình ảnh Mapping mơ tả hình 5.14a Trong trường hợp này, kết đưa cho thấy toàn vùng diện tích khảo sát có mặt ngun tố Al, Fe, Si C Điều phản ánh với thực tế sử dụng vật liệu (gồm thép CCT38 nhơm AA1100) 98 Phân tích hình ảnh hình 5.14a cho thấy có di chuyển (khuếch tán) nguyên tử Fe, Al, Si C vùng khảo sát Trong đó, nguyên tử Fe (màu xanh cây) nguyên tử C (màu xanh lơ) di chuyển từ thép CCT38 sang KLMH, nguyên tử Al (màu đỏ) với nguyên tử Si (màu xanh nước biển) di chuyển từ KLMH sang thép CCT38 Tỷ lệ phần trăm khối lượng nguyên tố kim loại xét toàn ảnh phổ thể hình 5.14c (Al=48%, Fe=46%, C=5%, Si=1%) cấu trúc siêu tế vi nhìn kính hiển vi điện tử quét (SEM) vùng kim loại khảo sát thể hình 5.14b Quan sát biên giới KLMH thép CCT38 hình 5.14a thấy rõ nguyên tử Fe tràn sang vùng KLMH nhiều so với nguyên tử Al di chuyển sang thép CCT38 Điều minh chứng rõ nét cho giả thuyết trình khuếch tán nguyên tử Fe Al nêu mục 2.3.3 a) Phổ phân bố nguyên tố vùng liên kết không chứa lớp IMC b) Cấu trúc siêu tế vi vùng liên kết không IMC c) Hàm lượng nguyên tố ảnh phổ Hình 5.14 Phổ phân bố nguyên tố vùng liên kết không chứa lớp IMC Để nhận biết rõ khuếch tán nguyên tố vùng diện tích khảo sát, thiết bị phân tích phổ EDS cịn đưa hình ảnh phổ phân bố riêng biệt nguyên tố có mặt (bằng cách ẩn nguyên tử nguyên tố khác dạng màu đen) Kết phân tích trường hợp thể hình 5.15 Kết đưa hình 5.15a cho thấy rõ trường hợp nguyên tử Al khuếch tán từ KLMH sang thép với lượng nhỏ Điều lý giải mơi trường khuếch tán (tấm thép CCT38) trạng thái rắn nên điều kiện khuếch tán khó 99 khăn hơn, thời gian khuếch tán hiệu lại nhỏ (khoảng giây) Cũng khoảng thời gian đó, kết hình 5.15b cho thấy nguyên tử Fe khuếch tán từ thép CCT38 vào KLMH nhiều so với nguyên tử Al khuếch tán sang thép Điều lý giải mơi trường khuếch tán (KLMH) trạng thái lỏng nên điều kiện khuếch tán dễ dàng Nghĩa giả thuyết mục 2.3.3 củng cố Như vậy, điều kiện môi trường khuếch tán kim loại hàn nhôm với thép q trình hàn TIG nói riêng hồ quang nói chung bất lợi, lẽ Al có khả hịa tan vào Fe nhiều (khoảng 12%, hình 2.12) lại khuếch tán ít, cịn Fe có khả hịa tan vào Al (tối đa 0,05%, hình 2.10) lại khuếch tán nhiều Do mà khả hình thành pha liên kim IMC khó tránh khỏi Điều giải thích lý hàn nhôm với thép trạng thái rắn (solid state) trình hàn nổ, hàn ma sát, hàn xung từ hay hàn khuếch tán cho chất lượng tốt so với trình hàn trạng thái nóng chảy hàn Laser hàn hồ quang Do hàm lượng Si C kim loại nhỏ nên lượng nguyên tử khuếch tán Si C hình 5.15 c) d) không lớn, nên phân bố nguyên tử Si C vùng KLMH thép có chênh lệch khơng nhiều Riêng ngun tố Si, KLMH có tồn hạt Si dạng tinh thể nhìn thấy cụm nguyên tử Si số vị trí hình 5.15c a) Phổ phân bố nguyên tử Al c) Phổ phân bố nguyên tử Si b) Phổ phân bố nguyên tử Fe d) Phổ phân bố nguyên tử C Hình 5.15 Phổ phân bố nguyên tố vùng liên kết khơng chứa lớp IMC 100 Các hình ảnh hình 5.14 5.15 chủ yếu có tính chất định tính, cho phép có nhìn tổng qt sơ trình khuếch tán Muốn biết xác mức độ khuếch tán kim loại, cần phải đo đạc mặt định lượng Kết phân tích thành phần kim loại vị trí cần khảo sát hình 5.16b thể hình 5.16c 5.16d Ở hai vị trí khảo sát nằm cách biên giới KLMH thép khoảng cách (4 µm) Kết phân tích vị trí khảo sát số thuộc vùng KLMH cho thấy hàm lượng Fe 2,4%, vị trí khảo sát số thuộc thép CCT38 cho biết hàm lượng Al 0,3% Nghĩa giả thuyết mục 2.3.3 củng cố thêm chứng a) Phổ phân bố nguyên tố vùng liên kết b) Cấu trúc siêu tế vi vùng liên kết khơng có IMC c) Thành phần hợp kim vị trí d) Thành phần hợp kim vị trí Hình 5.16 Thành phần ngun tố vị trí khảo sát vùng liên kết không chứa lớp IMC 5.9.2 Khuếch tán kim loại vùng có lớp IMC: Kết phân tích EDS vùng liên kết thép CCT38 KLMH nơi có pha liên kim IMC thể hình 5.17 Trong đó, hình ảnh Mapping hình 5.17a cho thấy tồn vùng diện tích khảo sát có mặt ngun tố Al, Fe, Si C, điều phản ánh với thực tế sử dụng vật liệu (gồm thép CCT38, nhơm AA1100 dây hàn ER4043 có 5%Si) Hình 5.17b cấu trúc siêu tế vi hình 5.17c tỷ lệ phần trăm khối lượng nguyên tử ảnh Mapping hình 5.17a Kết phân tích vùng nằm phía thép CCT38 phía KLMH giống với trường hợp khơng có pha liên kim trình bày mục 5.9.1 Tuy nhiên, vùng biên giới thép CCT38 KLMH trường hợp (vùng tổ chức liên kim IMC) có ảnh phổ khác biệt so với ảnh phổ biên giới hình 5.14a Tại có có mặt nhiều loại nguyên tố gồm Al, Fe, Si cịn có ngun tố C Kết phân tích EDS dọc theo đường cắt ngang qua lớp IMC hình 5.17d cho biết rõ quy luật phân bố nguyên tố từ thép qua lớp IMC đến vùng KLMH 101 Chúng ta thấy thép CCT38, nguyên tố Fe phân bố Nồng độ Fe bắt đầu giảm đến vùng IMC giảm đột ngột tiến vào vùng KLMH Điều mơ tả nồng độ hịa tan thấp Fe Al Còn Al, nguyên tử Al phân bố tương đối vùng KLMH bắt đầu giảm tới vùng IMC Vượt qua vùng IMC, nồng độ Al không giảm đột ngột mà giảm từ từ Điều hiểu khả hịa tan tối đa Al Fe khoảng 12% [47] a) Phổ phân bố nguyên tố vùng liên kết có chứa lớp IMC b) Cấu trúc siêu tế vi vùng liên kết có chứa IMC c) Hàm lượng nguyên tố ảnh phổ d) Phân bố nguyên tố theo đường cắt ngang qua lớp IMC Hình 5.17 Phổ phân bố nguyên tố vùng liên kết có chứa lớp IMC 102 Kết hình 5.17d cho biết rằng, vùng IMC có mặt nguyên tố Al, Fe Si, nghĩa lớp IMC hợp chất hóa học nguyên AlxFeySiz Đặc biệt vùng IMC này, thấy hàm lượng Si cao vùng cịn lại (trừ nơi có hạt tinh thể Si riêng biệt KLMH) Điều hiểu ngun tử Si có xu hướng tích tụ nơi có hợp chất liên kim IMC để tạo nên liên kim nguyên hệ AlxFeySiz Theo kết phân tích độ cứng mục 5.7.2 liên kim dạng có độ cứng nhỏ số liên kim hệ hai nguyên FexAly theo nghiên cứu lý thuyết mục 2.3.4.3 ngun tố Si có tác dụng làm giảm chiều dày lớp IMC Như việc sử dụng dây hàn hệ Al-5%Si phù hợp liên kết hàn hybrid nhôm thép q trình hàn hồ quang nói chung hàn TIG nói riêng Kết nghiên cứu làm sáng tỏ thêm cho nghiên cứu tài liệu [36, 60] Các hình ảnh phổ phân bố nguyên tố riêng biệt trường hợp thể hình 5.18 Cũng giống vùng khơng có lớp IMC, khuếch tán Al sang thép không đáng kể khuếch tán Fe sang KLMH nhiều, dẫn đến việc hình thành lớp hợp chất liên kim cứng giòn a) Phổ phân bố nguyên tử Al c) Phổ phân bố nguyên tử Si b) Phổ phân bố nguyên tử Fe d) Phổ phân bố nguyên tử C Hình 5.18 Phổ phân bố nguyên tố vùng liên kết có chứa lớp IMC Kết phân tích thành phần kim loại vị trí cần khảo sát hình 5.19b thể hình 5.19c 5.19d Kết phân tích EDS vị trí khảo sát số thuộc vùng thép CCT38 cho thấy hàm lượng Al 0,5%, cịn vị trí khảo sát số thuộc 103 KLMH cho biết hàm lượng Fe 2,0%, kết giống với trường hợp khơng có lớp IMC a) Phổ phân bố nguyên tố vùng liên kết b) Cấu trúc siêu tế vi vùng liên kết có lớp IMC c) Thành phần hợp kim vị trí d) Thành phần hợp kim vị trí Hình 5.19 Thành phần nguyên tố vị trí khảo sát vùng liên kết có chứa lớp IMC 5.10 Kết luận chương Qua phân tích kết nghiên cứu thực nghiệm chương này, thấy việc hàn liên kết hybrid nhơm – thép q trình hàn hồ quang nói chung hàn TIG nói riêng gặp nhiều khó khăn so với trường hợp hàn cặp kim loại chủng loại thông thường hình thành lớp liên kim IMC cứng giịn Q trình hàn thành cơng sử dụng lượng đường phù hợp (nhỏ có thể) kết hợp với việc vát mép hợp lý, loại bỏ nhấp nhô tế vi để khe hở hàn đủ lớn, với việc lựa chọn vật liệu hàn thích hợp phải áp dụng kỹ thuật đặc biệt Ở chương này, tác giả đưa tất kết đặc trưng q trình hàn TIG liên kết hybrid nhơm – thép chữ T, hàn phía mà khơng dùng thuốc hàn hay vật liệu trung gian Đã tiến hành phân tích đánh giá đầy đủ kết nhận được, thơng qua đưa giải pháp kỹ thuật thích hợp nhằm hạn chế khuyết tật gặp phải nâng cao chất lượng liên kết hàn Tác giả áp dụng kỹ thuật tiên tiến để phân tích đánh giá chất lượng hàn cách triệt để bảo đảm độ tin cậy Đã chứng minh giả thuyết đưa lý giải đầy đủ chế, chất điều kiện hình thành liên kết kim loại nhơm thép hàn q trình hàn hồ quang nói chung q trình hàn TIG nói riêng Qua đánh giá kết nghiên cứu, khẳng định chế độ hàn số với lượng đường q = 680 J/mm thích hợp toán đặt luận án 104 KẾT LUẬN CHUNG CỦA LUẬN ÁN & KIẾN NGHỊ Lần thực liên kết hàn nhôm AA1100 với thép CCT38 (hai vật liệu khác biệt chủng loại) dạng liên kết chữ T dày, hàn hai phía, khơng mạ, không sử dụng thuốc hàn hay vật liệu trung gian q trình hàn TIG phạm vi phịng thí nghiệm Luận án đạt mục tiêu kết kỳ vọng đề Các kết nghiên cứu mà luận án đạt bao gồm: Đã nêu chứng minh giả thuyết tượng khuếch tán kim loại tiết pha liên kim (IMC) vùng biên giới KLMH thép hàn nhôm với thép q trình hàn nóng chảy (TIG), qua làm rõ chất chế hình thành liên kết hàn hybrid nhôm – thép Xây dựng chương trình tính tốn thiết kế tối ưu kết cấu hàn phương pháp số, áp dụng trực tiếp vào việc tính tốn kích thước liên kết hàn hybrid nhôm – thép dạng chữ T mà đề tài luận án đề cập Chương trình máy tính áp dụng cho kết cấu lớn phức tạp với nhiều loại vật liệu khác Từ lựa chọn sơ bất kỳ, chương trình máy tính tự động tìm thơng số tối ưu kích thước, theo nghĩa: chọn kết cấu tích hay trọng lượng nhỏ bảo đảm điều kiện làm việc tải trọng cụ thể Qua nghiên cứu ảnh hưởng góc nghiêng mỏ hàn đến tượng nhiệt thép CCT38, tìm góc nghiêng mỏ hàn Ay = 20o phù hợp liên kết hàn hybrid nhôm – thép dạng chữ T Bằng phương pháp mô số, xây dựng mối quan hệ lượng đường cấp vào vùng hàn với nhiệt độ cực đại vị trí tiết diện liên kết hàn (hình 3.32) thời gian khuếch tán vị trí bề mặt thép (hình 3.33), thơng qua xác định vùng lượng đường phù hợp liên kết hàn hybrid nhôm – thép dạng chữ T dày mm q = 680 – 720 [J/mm], hàn với lượng đường q = 680 [J/mm] tối ưu Đã tìm dạng chuẩn bị mép hàn thích hợp liên kết hybrid nhơm – thép dạng chữ T để bảo đảm khả điền đầy kim loại lỏng vào rãnh hàn, kiểu vát lượn cong phía, để mặt đáy khoảng mm khe hở hàn đủ lớn (khoảng 1,5 – mm) tiến hành hàn phía lượn cong trước Kết thực nghiệm cho biết rằng, để bảo đảm khả thấm ướt kim loại vũng hàn lên bề mặt thép, cần phải làm triệt để bề mặt thép khỏi chất dầu mỡ, bụi bẩn hay oxit sử dụng lưu lượng khí bảo vệ thích hợp Qua việc phân tích cấu trúc tế vi phương pháp hiển vi quang học cho biết rằng, để tránh tượng nhiệt cục bề mặt thép nhằm bảo đảm lớp IMC mỏng cần phải loại bỏ nhấp nhô tế vi bề mặt thép vê trịn góc thép trước lắp ghép Áp dụng kỹ thuật tiên tiến, đại có độ xác cao hiển vi điện tử quét (SEM) phổ tán sắc lượng tia X (EDS) để phân tích cấu trúc siêu tế vi thành phần nguyên tố, chứng minh cho giả thuyết chất chế hình thành liên kết hàn nhơm với thép mà tác giả nêu ra, đồng thời củng cố làm sáng tỏ thêm cho nghiên cứu tài liệu [36, 60] KIẾN NGHỊ VỀ NHỮNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO Bản luận án bỏ ngỏ số vấn đề chưa triển khai nghiên cứu, kiến nghị tác giả sau nghiên cứu tiếp vấn đề đây: Nghiên cứu ảnh hưởng lượng đường đến chiều dày lớp IMC Nghiên cứu trình thấm ướt KLMH bề mặt thép Nghiên cứu tiếp cặp hợp kim nhơm loại thép khác để áp dụng cách rộng rãi đa dạng vào thực tiễn 105 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu tham khảo tiếng Việt: [1] Ngô Lê Thơng (2007) Cơng nghệ hàn điện nóng chảy – tập NXB KHKT, Hà Nội 2007 [2] Hà Minh Hùng (2003) Hàn lượng nổ Nxb Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội 2003 [3] Lương Văn Tiến (2012) Nghiên cứu Công nghệ chế tạo vật liệu tổ hợp thép - hợp kim nhơm dùng Cơng nghiệp đóng tàu thuỷ Luận án Tiến sỹ Cơng nghệ tạo hình vật liệu Viện Nghiên cứu Cơ khí – Bộ Cơng thương, Hà Nội 2012 [4] Vũ Đình Toại (2009) Bài giảng Các trình hàn đặc biệt Đại học Bách khoa Hà Nội, Hà Nội 2010 [5] TCVN 1659 (1975) Nhôm hợp kim nhôm – Mác yêu cầu kỹ thuật Hà Nội 1975 [6] TCVN 1765 (1975) Thép cacbon kết cấu thông thường – Mác thép yêu cầu kỹ thuật Hà Nội 1975 [7] Lê Công Dưỡng (1996) Vật liệu học NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội 1996 [8] B N Arzamaxov (Người dịch: Nguyễn Khắc Cường, Đỗ Minh Nghiệp, Chu Thiên Trường, Nguyễn Khắc Xương) (2000) Vật liệu học NXB Giáo dục, Hà Nội 2000 [9] Vũ Đình Toại (2011) Bài giảng Xử lý nhiệt hàn Đại học Bách khoa Hà Nội, Hà Nội 2011 [10] Vũ Đình Toại, Võ Văn Phong (2006) Mơ trường nhiệt độ, trường ứng suất biến dạng nhiệt q trình hàn nóng chảy phương pháp phần tử hữu hạn Tạp chí Khoa học & Cơng nghệ trường Đại học Kỹ thuật, Số 57, Hà Nội 2006 Tài liệu tham khảo tiếng Anh: [11] McKenney,C.R.,Banker,J.G (1971) Explosion-Bonded Metals for Marine Structural Applications Marine Technology, July 1971, p.285-292 [12] Keith, Donald, J and Amy Blair (2007) Fracture Mechanics Characterization of Aluminum Alloys for Marine Structural Applications Ship Structure Committee report SSC-448, 2007 [13] Jurgen Vrenken, Cierick Goos, Tony van der Veldt, Wolfgang Braunschweig (2009) Fluxless Laser Brazing of Aluminium to Steel Joining in Automotive Engineering 2009 [14] George A Young, John G Banker (2004) Explosion Welded, Bi-Metallic Solutions to Dissimilar Metal Joining Texas Section of the Society of Naval Architects and Marine Engineers Proceedings of the 13th Offshore Symposium, Houston, Texas February 24, 2004 [15] David Cutter (2006) What you can with explosion welding Welding journal, July 2006, pp 38-43 [16] K Kimapong and T Watanabe (2004) Friction Stir Welding of Aluminum Alloy to Steel Welding journal, October 2004, pp 277-282 [17] Ahmed Elrefaey, Makoto Takahashi, and Kenji Ikeuchi (2005) Friction-Stir-Welded Lap Joint of Aluminum to Zinc-Coated Steel Already published in Quarter J Japan Weld Soc., 23-2 (2005) [18] S Bozzi, A L Etter, T Baudin, A Robineau, and J C Goussain (2007) Mechanical Behaviour and Microstructure of Aluminum-Steel Sheets Joined by FSSW S Bozz, sandrine.bozzi@u-psud.fr, 12 December 2007 106 [19] V Soundararajan, M Valant and R Kovacevic (1991) An Overwiew of R&D Work in Friction Stir Welding at SMU Association of Metallurgical Engineers of Serbia (AMES) Metalurgija - Journal of Metallurgy (MJoM), pp275-295 [20] Tomokatsu Aizawa and Mehrdad Kashani (2007) Magnetic Pulse Welding (MPW) Method for Dissimilar Sheet Metal Joints Welding journal, May 2007, Vol 86, pp.119-124 [21] T Aizawa, M Kashani, and K Okagawa (2007) Application of Magnetic Pulse Welding for Aluminum Alloys and SPCC Steel Sheet Joints Welding journal, Vol 86, May 2007 [22] Serizawa Hisashi, Shibahara Isao, Rashed Sherif and Murakawa Hidekazu (2009) Numerical Study of Joining Process in Magnetic Pressure Seam Welding Transactions of JWRI, Vol.38, No.1 (2009) [23] Ji-Yeon Shim Soo Kim Moon-Jin Kang In-Ju Kim Kwang-Jin Lee and Bong-Yong Kang (2011) Joining of Aluminum to Steel Pipe by Magnetic Pulse Welding Materials Transactions, Vol 52, No (2011) pp 999 to 1002 [24] Yuan Zhang, B.S., M.S.(2010) Investigation of Magnetic Pulse Welding on Lap Joint of Similar and Dissimilar Materials Presented in Partial Fulfillment of the Requirements for the Degree Doctor of Philosophy in the Graduate School of The Ohio State University, 2010 [25] X Sun, E V Stephens, M A Khaleel, H Shao, and D M Kimchi (2004) Resistance Spot Welding of Aluminum Alloy to Steel with Transition Material - From Process to Performance - Part I: Experimental Study Welding journal, June 2004 pp.188-195 [26] Sun and M A Khaleel (2004) Resistance Spot Welding of Aluminum Alloy to Steel with Transition Material — Part II: Finite Element Analyses of Nugget Growth Supplement to the Welding Journal, July 2004 [27] Weihua Zhang,Daqian Sun, Lijun Han,Wenqiang Gao and Xiaoming Qiu (2011) Characterization of Intermetallic Compounds in Dissimilar Material Resistance Spot Welded Joint of High Strength Steel and Aluminum Alloy ISIJ International, Vol 51 (2011), No 11, pp 1870–1877 [28] F Wagner, I Zerner, M Kreimeyer, T.Seefeld, G Sepold (2007) Characterization and Properties of Dissimilar Metal Combinations of Fe/Al and Ti/Al-Sheet Materials BIAS, Bremen Institute of Applied Beam Technology Bremen, Germany 2009 [29] P Peyre, G Sierra, F Deschaux-Beaume, D Stuart, G Fras (2007) Generation of aluminium–steel joints with laser-induced reactive wetting Materials Science and Engineering: A, Volume 444, Issues 1–2, 25 January 2007, Pages 327-338 [30] Alexandre Mathieu, Sébastien Pontevicci, Jean-claude Viala, Eugen Cicala, Simone Matteï, Dominique Grevey (2006) Laser brazing of a steel/aluminium assembly with hot filler wire (88% Al, 12% Si) Materials Science and Engineering: A Volumes 435436, November 2006, Pages 19-28 [31] Alexandre Mathieu, Rajashekar Shabadi, Alexis Deschamps, Michel Suery, Simone Matteï, Dominique Grevey, Eugen Cicala (2007) Dissimilar material joining using laser (aluminum to steel using zinc-based filler wire) Optics & Laser Technology, Volume 39, Issue 3, April 2007, Pages 652-661 [32] F Vollertsen and C Thomy (2007) Laser-MIG Hybrid Welding of Aluminium to Steel – An Analytical Model for Wetting Length DFG (VO 530/21-2) within the DFG Research Unit FOR 505 “Hybridstrukturen” 107 [33] C Thomy and F Vollertsen (2007) Laser-MIG Hybrid Welding of Aluminium to Steel – Effect of Process Parameters on Joint Properties DFG (VO 530/21-2) within the DFG Research Unit FOR 505 “Hybridstrukturen” [34] Tetsu Iwase, Seiji Sasabe, Tsuyoshi Matsumoto, Masaki Tanigawa, Makoto Tawara, Yasunori Hattori (2008) Dissimilar Metal Joining between Aluminum Alloy and Hotdip Aluminized Steel Sheet Kobelco Technology Review No 28, Oct 2008, pp29-34 [35] Honggang Dong , Chuanqing Liao , Guoqing Chen & Chuang Dong (2012) Butt Joining of Aluminum toSteel by Arc Brazing Process Materials and Manufacturing Processes 26 Nov 2012 [36] S Imaizumi (1996) Welding of aluminium to dissimilar metals Welding International 1996 10 (8) 593-604 Selected from Journal of Light Metal Welding & Construction 1996 34 (2) 15-27; Reference JL/96/2/15: Translation 1995 [37] Honggang Dong, Wenjin Hu, Yuping Duan, Xudong Wang, Chuang Dong (2012) Dissimilar metal joining of aluminum alloy to galvanized steel with Al–Si, Al–Cu, Al– Si–Cu and Zn–Al filler wires Journa of Materials processing Technology, Volume 212, Isue 2, February 2012, Pages 458-464 [38] J.L Song, S.B Lin, C.L Yang, G.C Ma, H Liu (2009) Spreading behavior and microstructure characteristics of dissimilar metals TIG welding–brazing of aluminum alloy to stainless steel Materials Science and Engineering: A Volume 509, Issues 1-2, 25 May 2009, Pages 31-40 [39] J.L Song, S.B Lin, C.L Yang, C.L Fan (2009) Effects of Si additions on intermetalliccompound layer of aluminum–steel TIG welding–brazing joint Journal of Alloys and Compounds, Volume 488 Issue 1, 20 November 2009, Pages 217-222 [40] S.B Lin, J.L Song, C.L Yang, C.L Fan, D.W Zhang (2010)Brazability of dissimilar metals tungsten inert gas butt welding–brazing between aluminum alloy and stainless steel with Al–Cu filler metal Materials & Design, Volume 31, Issue 5, May 2010, Pages 2637-2642 [41] G Sierra, P Peyre, F Deschaux Beaume, D Stuart, G Fras (2008) Galvanised steel to aluminium joining by laser and GTAW processes Volume 59, Issue 12, December 2008, Pages 1705-1715 [42] Rattana Borrisutthekul, Pusit Mitsomwang, Sirirat Rattanachan, and Yoshiharu Mutoh (2009) Feasibility Study of Using TIG Welding in Dissimilar Metals Between Steel/Aluminum Alloy International Conference on Science, Technology and Innovation for Sustainable Well-Being (STISWB), 23-24 July 2009, Mahasarakham University, Thailand [43] European Aluminium Association (2002) Materials – Designation system Version 2002 © European Aluminium Association [44] ASM International Metals Handbook Volume (1990) Properties and Selection: Nonferrous Alloys and Special-Purpose Materials USA 1990 [45] Frederic Boitout , Damian Dry , Yogendra Gooroochurn , Philippe Mourgue, Harald Porzner (2012) Transient Simulation of Welding Processes: Thermal, Metallurgical and Structural Model ESI Group, Rungis Cedex, France 2012 [46] ASM International Metals Handbook Volume (1993) Welding, brazing and soldering USA 1993 [47] ASM International Metals Handbook Volume (1992) Alloy phase diagrams USA 1992 108 [48] Ghosh G Aluminium–iron–silicium In: Petzow G, Effenberg G, editors.Ternary Alloys, vol Germany: VCH Verlagsgesellshaft; 1991 [49] Holman, J P (1976) Heat Transfer, Fourth Edition McGraw-Hill, New York, 1976 [50] Zienkiewicz, O C (1977) The Finite Element Method McGraw-Hill Company, London 1977 [51] Bathe, K J (1982) Finite Element Procedures in Engineering Analysis Prentice-Hall, Englewood Cliffs, 1982 [52] ANSYS User Manual (2012) Theory Reference for ANSYS and Workbench Ansys Inc Release 14, 2012 [53] ESI Groups (2012) Sysweld User Manual - CD Toolbox 99 Rue Des, Solets Silic 112 94513 Rungis Cedex France [54] Kemppi Oy (2012) Operation instruction of Mastertig AC/DC 2000, 2500, 2500W and 3500W Lahti – Finland 2012 [55] AWS B4.0M-2000 (2002) Standard Methods for Mechanical Testing of Welds American Welding Society Inc Thu Jan 24 10:30:34 2002 Tài liệu tham khảo tiếng Đức: [56] Bergmann, H.W.; Waldmann, H.; Guyenot, M.; Haldenwanger, H.G.; Korte, M (2000) Untersuchungsergebnisse zum Laserschweißen von Al auf Stahl für Außenhautanwendungen European Automotive Laser Application, Bad Nauheim, Automotive Circle International, Berlin 2000 [57] F Vollertsen and C Thomy (2007) Laser-MIG-Hybridfügen von Aluminium-Stahl Leichtbaustrukturen Wiley-VCH Verlag GmbH & Co KGaA, Weinheim 2007 [58] Dipl -Ing Gerd Trommer (2005) Aluminium und Stahl verbinden sich metallurgisch innig–Thermisches Fügen der beiden wichtigen Konstruktionsmetalle Redaktionsbüro Gerd Trommer Anzahl der Zeichen Schweißen & Schneiden in September 2005 [59] Radaj, D (1999) Schweissprozess-Simulation Grundlagen und Anwendungen Fachbuchreihe Schweisstechnik, DVS Verlag, 1999 Tài liệu tham khảo tiếng Nga: [60] B P Рябов (1969) Сварка Плавлением Алюминия со Сталью Издательство “Наукова Думка” Киев – 1969 Tài liệu tham khảo từ nguồn Internet: [61] Http://vnexpress.net/tin-tuc/oto-xe-may/tu-van/honda-su-dung-cong-nghe-han-moitren-accord-2013-2242669.html [62] Jergen Bruckner (2005) Cold Metal Transfer Has a Future Joining Steel to Aluminum http://www.aws.org/w/a/wj/2005/06/038/index.html [63] HM Wire International, Inc (2010) Aluminum 1100-0 © www.hmwire.com 109 DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ CỦA LUẬN ÁN Vũ Đình Toại (2011) Tính tốn Thiết kế tối ưu kết cấu hàn phương pháp số Kỷ yếu Hội nghị Khoa học Toàn quốc Cơ khí, Đại học Bách khoa Hà Nội, Hà Nội 15/10/2011 Vu Dinh Toai (2013) Determine the optimal geometries of the welded Aluminum – Steel T-joint by the Numerical Simulation Journal of Science & Technology, Technical Universities, No.94/2013 ThS Vũ Đình Toại, PGS Nguyễn Thúc Hà, ThS Vũ Văn Ba (2013) Nghiên cứu mô trường nhiệt độ hàn TIG liên kết hybrid nhôm – thép dạng chữ T phần mềm Sysweld Tạp chí Cơ khí Việt Nam, số tháng 11/2013 ThS Vũ Đình Toại, PGS Nguyễn Thúc Hà (2013) Nghiên cứu công nghệ hàn liên kết hybrid nhơm – thép q trình hàn TIG Tạp chí Cơ khí Việt Nam, số tháng 11/2013 Vũ Đình Toại, Nguyễn Thúc Hà (2014) Nghiên cứu mơ q trình hàn hồ quang thép đóng tàu phần mềm Sysweld Tạp chí Khoa học & Cơng nghệ, Các trường Đại học Kỹ thuật, số 98/2014 110 ... iv nhôm - thép dạng chữ T 5.4 Kết kiểm tra bền liên kết hàn hybrid nhôm - thép chữ T 5.5 Cấu trúc thô đại liên kết hàn hybrid nhôm - thép chữ T 5.6 Cấu trúc tế vi liên kết hàn hybrid nhôm - thép. .. tạo liên kết hàn nhôm AA1100 với thép CCT38 trình hàn TIG 4) Tìm giải pháp kỹ thuật công nghệ phù hợp để thực liên kết hàn hybrid nhôm – thép dạng chữ T dày, hàn phía, không sử dụng thuốc hàn, ... sở khoa học hàn nhôm với thép Chương 3: Mô số xác định chế độ công nghệ hàn TIG liên kết hybrid nhôm thép dạng chữ T Chương 4: Nghiên cứu thực nghiệm hàn TIG liên kết hybrid nhôm - thép dạng chữ