Luận văn thạc sĩ Kỹ thuật cơ khí: Hàn ma sát khuấy kết cấu tấm phẳng từ hợp kim nhôm 6061 và thép không gỉ 304 không hỗ trợ gia nhiệt

ĈҤI HӐC QUӔC GIA TP HCM

75ѬӠNG ĈҤI HӐC BÁCH KHOA

-

TӮ VINH THÔNG

HÀN MA SÁT KHUҨY KӂT CҨU TҨM PHҶNG TӮ HӦP KIM NHÔM 6061 VÀ THÉP KHÔNG Gӌ 304

KHÔNG HӚ TRӦ GIA NHIӊT

FRICTION STIR WELDING FLAT SHEET STRUCTURES OF ALUMINIUM ALLOY 6061 AND STAINLESS STEEL 304 WITHOUT HEAT ASSISTED

Chuyên ngành: Kӻ ThuұW&ѫ.Kt Mã sӕ: 8520103

LUҰN 9Ă1 THҤC 6Ƭ

TP HӖ CHÍ MINH, tháng 08 QăP 2021

&Ð1*75Î1+ĈѬӦC HOÀN THÀNH TҤI 75ѬӠ1*ĈҤI HӐC BÁCH KHOA ± Ĉ+4*- HCM

Cán bӝ Kѭӟng dүn khoa hӑc : TS /Ѭ83+ѬѪ1*0,1+««««««« Cán bӝ chҩm nhұn xét 1 : 3*676ĈҺ1*9lj1*2Ҥ1«««««««« Cán bӝ chҩm nhұn xét 2 : TS PHҤ048$1*7581*«««««««

Luұn YăQ thҥc Vƭ ÿѭӧc bҧo vӋ tҥi 7Uѭӡng Ĉҥi hӑc Bách Khoa, Ĉ+4* Tp HCM ngày 20 tháng 08 QăP 2021 (Trӵc tuyӃn)

Thành phҫn Hӝi ÿӗng ÿiQK giá luұn YăQthҥc Vƭ gӗm: 1 PGS.TS NguyӉn Hӳu Lӝc - Chӫ tӏch

2 TS NguyӉn Thanh Hҧi - 7KѭNê 3 TS Phҥm Quang Trung - Phҧn biӋn 1 4 3*676ĈһQJ9NJ1JRҥn - Phҧn biӋn 2 5 TS NguyӉn Vinh Dӵ - Ӫy viên

Xác nhұn cӫa Chӫ tӏch Hӝi ÿӗng ÿiQK giá LV và 7Uѭӣng Khoa quҧn lý chuyên ngành sau khi luұn YăQ ÿm ÿѭӧc sӱa chӳa (nӃu có)

PGS TS NguyӉn Hӳu Lӝc PGS TS NguyӉn Hӳu Lӝc

Hӑ tên hӑc viên: TӮ VINH THÔNG MSHV: 1870612

Ngày, tháng, QăP sinh: 13/10/1995 1ѫL sinh: Quұn 12, Tp.HCM Chuyên ngành: KӺ THUҰ7&Ѫ.+Ë Mã sӕ : 8520103

II NHIӊM VӨ VÀ NӜI DUNG:

Nghiên cӭXFѫVӣ lý thuyӃt cӫa quá trình hàn ma sát khuҩy giӳa hӧp kim nhôm 6061 và thép không gӍ 304 không hӛ trӧ gia nhiӋt;

Xây dӵng mô hình thí nghiӋm; TiӃn hành thӱ nghiӋm;

Thӱ kéo nén mӕi hàn sau khi thӱ nghiӋm, sӱ dөQJ SKѭѫQJ SKiS TX\ KRҥch thӵc nghiӋPÿӇ phân tích dӳ liӋu, tӕLѭXKyDÿӇ rút ra bӝ thông sӕ công nghӋ phù hӧp cho quá trình

III NGÀY GIAO NHIӊM VӨ : 22/02/2021

IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIӊM VӨ: 13/06/2021

LӠI CҦ0Ѫ1

Vӟi lòng biӃWѫQVkXVҳc và tình cҧm chân thành cho phép em gӱi lӡi cҧPѫQchân thành nhҩt tӟi:

± 7UѭӡQJĈҥi hӑF%iFKNKRD7S+&0NKRD&ѫNKtFQJFiFJLҧQJYLrQÿmtұn tình chӍ dҥy và tҥRÿLӅu kiӋQJL~Sÿӥ em trong quá trình hӑc tұp, nghiên cӭu và KRjQWKjQKÿӅ tài luұQYăQWKҥFVƭ

± Ĉһc biӋt em xin bày tӓ lòng biӃWѫQVkXVҳc ÿӃn TiӃQVƭ/ѭX3KѭѫQJ0LQKQJѭӡLKѭӟng dүQYjFNJQJOjQJѭӡLÿmOX{QWұQWuQKKѭӟng dүn, chӍ bҧRJL~Sÿӥ và ÿӝng viên em trong suӕt quá trình nghiên cӭXYjKRjQWKjQKÿӅ tài nghiên cӭu này

± Ĉӗng thӡLHPFNJQJ[LQJӱi lӡi cҧPѫQFKkQWKjQKÿӃn ThҥFVƭNguyӉn Minh NhұWÿmWұn tө\WѭYҩQJL~Sÿӥ em hoàn thành các thí nghiӋm

± CҧPѫQJLDÿuQKEҥQEqYjÿӗng nghiӋSÿmOX{QNKtFKOӋÿӝng viên và giúp ÿӥ tôi trong quá trình hӑc tұp và nghiên cӭu khoa hӑc

MһFGÿmFӕ gҳng rҩt nhiӅXQKѭQJNK{QJWUiQKNKӓi nhӳng thiӃu sót; em rҩt mong nhұQÿѭӧc sӵ thông cҧm, chӍ dүQJL~Sÿӥ YjÿyQJJySêNLӃn cӫa các nhà khoa hӑc, cӫa quý thҫy cô, các cán bӝ quҧn lý và các bҥQÿӗng nghiӋp

73+&0QJj\WKiQJQăP Hӑc viên thӵc hiӋn

Tӯ Vinh Thông

TÓM TҲT LUҰ19Ă17+Ҥ&6Ƭ

Hàn ma sát khuҩy (FSW) là mӝt SKѭѫQJSKiSKjQNLPORҥLFzQWѭѫQJÿӕi mӟi Ĉk\OjSKѭѫQJSKiSKjQNK{QJQXQJFKҧy vұt liӋu, có hiӋu suҩt hàn cao, thân thiӋn vӟLP{LWUѭӡng, không gây ra các khuyӃt tұWWKѭӡng có cӫa các mӕi hàn nung chҧy truyӅn thӕng nên có tiӅPQăQJӭng dөng rӝng lӟn Mӝt trong nhӳQJѭXÿLӇm lӟn nhҩt cӫD)6:ÿyFKtQKOjKjQPDViWNKXҩy giӳa hai loҥi vұt liӋu khác nhau (DFSW)

Trong nghiên cӭu này tôi sӁ lұp mô hình thí nghiӋm hàn ma sát khuҩy giӳa hai tҩm phҷng dày 4 mm cӫa hӧp kim nhôm 6061 và thép không gӍ 304 không hӛ trӧ gia nhiӋt Tӯ P{KuQKÿyWLӃn hành mô phӓng quá trình, dӵa vào kӃt quҧ mô phӓQJÿӇ ÿiQKJLiÿӝ khҧ thi cӫa nghiên cӭu

TiӃSÿӃn tiӃn hành thӵc nghiӋm cho ra các mүu hàn và tiӃn hành thӱ NpRÿӇ [iFÿӏQKÿӝ bӅn kéo Tӯ bҧQJÿӝ bӅn kéo áp dөQJSKѭѫQJSháp quy hoҥch Box ± %HKQNHQÿӇ [iFÿӏQKSKѭѫQJWUuQKKӗLTX\YjÿiQKJLiVӵ ҧQKKѭӣng tӟLÿӝ bӅn kéo cӫa ba thông sӕ hàn sau: TӕFÿӝ TXD\ÿҫu khuҩ\Oѭӧng dӏch chuyӇQÿӝ ngҩu cӫa ÿҫu khuҩy vào thép) và tӕFÿӝ hàn

Tӯ SKѭѫQJWUuQKKӗi quy cho ra bӝ thông sӕ công nghӋ tӕLѭXQKҩWFKRÿӝ bӅn kéo là 228,6 MPa bҵng 74 % so vӟLÿӝ bӅn hӧp kim nhôm nӅn

ABSTRACT

Friction stir welding is a new metal welding method This is a method of welding without fusing materials, has high welding efficiency, friendly to the environment, does not cause defects commonly found in traditional fusion welds, so it has a wide application potential One of the biggest advantages of FSW is dissimilar friction stir welding

In this study I will model the friction stir welding experiment between two 4 mm thick flat plates of aluminum alloy 6061 and stainless steel 304 without heat assisted From that model, process simulation is carried out, based on simulation results to evaluate the feasibility of the research

Next, conduct experiments for welding samples and conduct tensile tests to determine tensile strength From the tensile strength table, the Box - Behnken design is applied to determine the regression equation and evaluate the influence on the tensile strength of the following three welding parameters: Pin rotation speed; Welding speed, Pin offset

From the regression equation, the most optimal set of technological parameters for tensile strength is 228.6 MPa, equal to 74 % compared to the strength of Aluminum 6061 alloy.

LӠ,&$0Ĉ2$1&ӪA TÁC GIҦ

7{L[LQFDPÿRDQOXұQYăQWKҥFVƭYӅ ÿӅ WjL³Hàn ma sát khuҩy kӃt cҩu tҩm phҷng tӯ hӧp kim nhôm 6061 và thép không gӍ 304 không hӛ trӧ gia nhiӋt´OjF{QJtrình nghiên cӭu cá nhân cӫa tôi trong thӡi gian qua Mӑi sӕ liӋu sӱ dөng phân tích trong luұQYăQYjNӃt quҧ nghiên cӭu là do tôi tӵ tìm hiӇu, phân tích mӝt cách khách quan, trung thӵc, có nguӗn gӕFU}UjQJYjFKѭDÿѭӧc công bӕ Gѭӟi bҩt kǤ hình thӭc nào Tôi xin chӏu hoàn toàn trách nhiӋm nӃu có sӵ không trung thӵc trong thông tin sӱ dөng trong công trình nghiên cӭu này

73+&0QJj\WKiQJQăP Hӑc viên thӵc hiӋn

Tӯ Vinh Thông

/8Ұ19Ă17+Ҥ&6Ӻ 0Ө&/Ө&

+97+7Ӯ9,1+7+Ð1*B

MӨC LӨC DANH SÁCH CÁC HÌNH i

DANH SÁCH CÁC BҦNG VÀ BIӆ8ĈӖ iii

DANH SÁCH CÁC TӮ VIӂT TҲT iv

&+ѬѪ1*7ӘNG QUAN Vӄ 3+ѬѪ1*3+È3+¬10$6È7.+8ҨY HAI VҰT LIӊU KHÁC NHAU 1

1.1 Hàn ma sát khuҩy (FSW) và Hàn ma sát khuҩy hai vұt liӋu khác nhau (DFSW) 1

2.1.1 ҦQKKѭӣng cӫa tӕFÿӝ quay (Pin rotation speed) 9

2.1.2 ҦQKKѭӣng cӫa tӕFÿӝ hàn (Welding speed / Transverse speed) 13

2.1.3 ҦQKKѭӣng cӫDOѭӧng dӏch chuyӇn (Pin offset) 14

2.1.4 ҦQKKѭӣng cӫDÿӝ VkXYDLÿҫu khuҩy và lӵc hàn (Plunge depth) 16

2.1.5 ҦQKKѭӣng cӫa dөng cө khuҩy 20

2.1.6 ҦQKKѭӣng cӫa chiӅXTXD\ÿҫu khuҩy 24

2.2 Dòng chҧy cӫa vұt liӋu trong DFSW 25

2.3 Sӵ phát triӇn cӫa tә chӭc tӃ vi và lӟp IMC trong DFSW 27

2.3.1 Tә chӭc tӃ vi cӫa mӕi hàn và các nhân tӕ ҧQKKѭӣng 27

2.3.4 KiӇPVRiWÿӝ dày lӟp IMC 31

2.4 Quá trình sinh nhiӋt và mô hình nhiӋt cӫa DFSW 32

2.4.1 Sӵ sinh nhiӋt trong DFSW 33

2.4.2 Mô hình nhiӋt thӭ nhҩt 34

2.4.3 Mô hình nhiӋt thӭ hai 34

&+ѬѪ1*3+ѬѪ1*3+È31*+,Ç1&ӬU 36

3.1 Chӑn thông sӕ thí nghiӋm và mô phӓng 36

&iFSKѭѫQJWUuQKVӱ dөng cho mô phӓng 37

3.2.1 NhiӋWOѭӧng sinh ra: 37

3.2.2 Sӵ ÿӕLOѭXYjEӭc xҥ nhiӋt: 37

3.3 Xây dӵng mô hình thí nghiӋm 38

3.3.1 Bӝ thông sӕ khҧo sát thӱ nghiӋm 38

3.3.2 Quy hoҥch và phân tích thӵc nghiӋm 38

3.6.5 KiӇm tra tính thích hӧp cӫDSKѭѫQJWUuQKKӗi quy 53

3.7 Bàn luұn kӃt quҧ WKXÿѭӧc tӯ thӱ nghiӋm 54

3.7.1 Tӯ quá trình thӵc hiӋn thӱ nghiӋm 54

4.3 KiӃn nghӏ nhӳQJKѭӟng nghiên cӭu tiӃp theo 60

Danh mөc các công trình khoa hӑFÿmF{QJEӕ 61

Tài liӋu tham khҧo 62

Phө lөc 67

Phө lөc 1a KӃt quҧ thӱ kéo 5 thí nghiӋPWKăPGz 67

Phө lөc 1b KӃt quҧ thӱ kéo 30 thí nghiӋm 69

TÓM TҲT LÝ LӎCH KHOA HӐC 71

/8Ұ19Ă17+Ҥ&6Ӻ'$1+6È&+&È&+Î1+

DANH SÁCH CÁC HÌNH

Hình 1.1 Hình dҥng phә biӃn cӫDÿҫu khuҩy [1] 1

+uQK6ѫÿӗ mô tҧ quá trình hàn ma sát khuҩy [1] 2

Hình 1.3 Khung sàn phө [H+RQGD$FRUGÿѭӧc hàn bҵng DFSW [14] 3 Hình 1.4 Hàn ma sát khuҩy giӳa AA2219 và Mg AZ91 [17] 3

Hình 2.1 Các thông sӕ ҧQKKѭӣQJÿӝ bӅn mӕi hàn [8] 8

Hình 2.2 ҦQKKѭӣng cӫa tӕFÿӝ TXD\ÿӃn tә chӭc tӃ vi mӕi hàn [8] 10

+uQK4X\ѭӟFÿLӇm 0 cӫDOѭӧng dӏch chuyӇn [8] 14

+uQK&iFKTX\ѭӟc khác cӫDÿLӇPOѭӧng dӏch chuyӇn [26] 14

Hình 2.5 ҦQKKѭӣng cӫa vӏ WUtÿҫu khuҩ\ÿӃn tә chӭc tӃ vi mӕi hàn [8] 15

+uQK6ѫÿӗ lӵc hàn [32] 17

Hình 2.7 Mô tҧ các lӵc tác dөQJOrQÿҫu khuҩ\YjYDLÿҫu khuҩy [33] 19

Hình 2.8 Cҩu tҥRFѫEҧn cӫa dөng cө khuҩy [18] 20

Hình 2.9 Hình dáQJÿҫu khuҩy phә biӃn hiӋn nay [2] 21

Hình 2.10 Các vұt liӋu làm dөng cө hàn DFSW [34] 24

Hình 2.11 ҦQKKѭӣng cӫa chiӅXTXD\ÿӃQÿӝ bӅn mӕi hàn [8] 24

Hình 2.12 Dòng vұt liӋu trong FSW [35] 25

Hình 2.13 Dòng vұt liӋu trong DFSW [35] 26

Hình 2.14 Dòng vұt liӋu trong DFSW nhôm và thép [36] 26

Hình 2.15 BӅ mһt mӕi hàn FSW và thông sӕ APR [35] 27

Hình 2.16 Sӵ hình thành hӧp chҩt liên kim IMC [18] 28

Hình 2.17 GiҧQÿӗ pha Fe-Al [37] 28

Hình 2.18 Mô tҧ khӕLOѭӧng cӫa hai vұt liӋu khác nhau trong DFSW [35] 30

+uQK4X\ѭӟc vùng thép 304 và hӧp kim nhôm 6061 42

Hình 3.4 Vùng ҧQKKѭӣng nhiӋt trong DFSW thép 304 và hӧp kim nhôm 6061 45

Hình 3.5 Sӵ phân bӕ nhiӋWÿӝ giӳa bӅ mһt và chân mӕi hàn 46

Hình 3.6 Máy cҳt EDM Hình 3.7 Máy thӱ kéo 47

Hình 3.13 Sӵ PjLPzQUHQÿҫu khuҩ\WUѭӟc và sau khi hàn 54

Hình 3.14 BӅ mһWÿҫu khuҩ\YjYDLÿҫu khuҩy bӏ mòn sau khi hàn 55

Hình 3.15 BӅ mһWÿҫu khuҩ\YjYDLÿҫu khuҩy bӏ bám vұt liӋu 56

Hình 3.16 KhuyӃt tұWÿѭӡng hҫm hình thành cuӕLÿѭӡng hàn 56

BiӇXÿӗ 2.1 ҦQKKѭӣng cӫa tӕFÿӝ TXD\ÿӃQÿӝ bӅn kéo mӕi hàn DFSW [8] 9 BiӇXÿӗ 2.2 Mӕi quan hӋ giӳDOѭӧng dӏch chuyӇQYjÿӝ bӅn kéo mӕi hàn [8] 16 BiӇX ÿӗ 2.3 Mӕi quan hӋ giӳa lӵc pháp tuyӃn, tӕF ÿӝ quay Yj Oѭӧng dӏch chuyӇn [33] 18 BiӇXÿӗ 2.4 Mӕi quan hӋ giӳa lӵc pháp tuyӃn, tӕFÿӝ KjQYjOѭӧng dӏch chuyӇn [33] 19 BiӇXÿӗ 2.5 BiӇXÿӗ nhiӋWÿӝ và giӟi hҥn chҧy dҿo cӫa hӧp kim nhôm 6061-T và thép SS301 [35] 33

/8Ұ19Ă17+Ҥ& 6Ӻ'$1+6È&+&È&%Ҧ1*9¬%,ӆ8ĈӖ

Bҧng 3.1 Thành phҫn hoá hӑFYjÿһFWtQKFѫKӑc cӫa thép không gӍ 304 36

Bҧng 3.2 Thành phҫn hoá hӑFYjÿһFWtQKFѫKӑc cӫa hӧp kim nhôm 6061 36 BҧQJ&iFSKѭѫQJSKiSTX\KRҥch thӵc nghiӋm bұc hai vӟi sӕ nhân tӕ k = 3 39

Bҧng 3.12 Bҧng kӃt quҧ thӱ kéo trung bình cӫa hai thí nghiӋm lһp 57

Bҧng 3.13 Bӝ thông sӕ tӕLѭXWtQKWKHRP{KuQKTX\KRҥch thӵc nghiӋm Behnken 58

Box-BiӇXÿӗ 3.1 Mô hình thí nghiӋm 41

BiӇXÿӗ 3.2 BiӇXÿӗ phân bӕ cӫa kӃt quҧ thӱ kéo (Y) 52

BiӇXÿӗ 3.3 BiӇXÿӗ thӇ hiӋn mӭc ҧQKKѭӣng cӫa các thông sӕ ÿӃQÿӝ bӅn mӕi hàn 56

BiӇXÿӗ 3.4 BiӇXÿӗ tӕLѭXSKѭѫQJWUuQKKӗi quy 58

7,*7XQJVWHQ,QHUW*DV:HOGLQJ +jQKӗTXDQJEҵQJÿLӋQFӵFNK{QJQyQJFKҧ\WURQJP{LWUѭӡQJNKtEҧRYӋ

/8Ұ19Ă17+Ҥ&6Ӻ &+ѬѪ1*

+97+7Ӯ9,1+7+Ð1*B Trang 1

&+ѬѪ1*7ӘNG QUAN Vӄ 3+ѬѪ1*3+È3+¬10$6È7KHUҨY HAI VҰT LIӊU KHÁC NHAU

&KѭѫQJQj\VӁ giӟi thiӋXVѫOѭӧc vӅ QJX\rQOêѭXÿLӇm, tiӅPQăQJӭng dөng và tình hình nghiên cӭXWURQJQJRjLQѭӟc cӫDSKѭѫQJSKiSKjQPDViWNKXҩy giӳa hai vұt liӋu khác nhau (DFSW) Tӯ ÿyÿѭDUDQKӳng lӧLtFKYjêQJKƭDFӫDÿӅ WjL³+jQma sát khuҩy kӃt cҩu tҩm phҷng tӯ hӧp kim nhôm 6061 và thép không gӍ 304 không hӛ trӧ gia nhiӋW´

1.1 Hàn ma sát khuҩy (FSW) và Hàn ma sát khuҩy hai vұt liӋu khác nhau (DFSW)

Hàn ma sát khuҩ\)6: ÿѭӧc phát minh bӣi ViӋQKjQYѭѫQJTXӕc Anh (The Welding Institute - 7:, YjRQăP[1]Ĉk\OjSKѭѫQJSKiSKjQFyQJX\rQOêWѭѫQJÿӕLÿѫQJLҧQSKѭѫQJSKiSQj\Vӱ dөng mӝt dөng cө KjQWKѭӡQJÿѭӧc gӑi là ÿҫu khuҩy) có hình dҥQJQKѭ+uQK

Hình 1.1 Hình d̩ng ph͝ bi͇n cͯDÿ̯u khṷy [1]

Ĉҫu khuҩ\ÿѭӧc chӃ tҥo tӯ hӧp kim cӭQJFyÿӝ chӕng mài mòn và nhiӋWÿӝ nóng chҧ\FDR0NJLÿҫu khuҩ\WKѭӡng có ren, có hình dáng trө tròn, chóp, tam giác hoһc vuông [2].KLKjQÿҫu khuҩy sӁ quay tròn vӟi tӕFÿӝ FDRYjÿkP[X\rQYjRSK{LKjQÿӃQNKLYDLÿҫu khuҩy ҩn vào phôi hàn mӝt lӵc hoһFÿӝ sâu theo tính toán WUѭӟFVDXÿyÿҫu khuҩy sӁ ÿѭӧc di chuyӇn dӑc theo vӏ trí tiӃp xúc giӳa hai tҩm phôi 3KѭѫQJSKiSKjQÿѭӧc mô tҧ chi tiӃt trên Hình 1.2

/8Ұ19Ă17+Ҥ&6Ӻ &+ѬѪ1*

+97+7Ӯ9,1+7+Ð1*B Trang 2

Hình 1.2 6˯ÿ͛ mô t̫ quá trình hàn ma sát khṷy [1]

HiӋQQD\)6:ÿmFyUҩt nhiӅu nghiên cӭu và sӱ dөng khá rӝng rãi cho viӋc hàn cùng mӝt loҥi vұt liӋu cӫa các hӧp kim có nhiӋWÿӝ nóng chҧy thҩSQKѭ$O0Jvà Cu [3] [4] [5] [6]7X\QKLrQSKѭѫQJSKiS)6:FzQFyӭng dөng tiӅPQăQJKѫQhӃWÿyFKtQKOjKjQKDLYұt liӋu khác nhau (DFSW) [7] [8]

VӟLSKѭѫQJSKiSKjQWUX\Ӆn thӕng, hai vұt liӋu cҫn hàn sӁ bӏ nung chҧ\ÿӇ kӃt dính lҥi vӟi nhau vì vұy khó có thӇ hàn các vұt liӋu có nhiӋWÿӝ nóng chҧy chênh lӋch lӟn và chҩWOѭӧng mӕi hàn phө thuӝc rҩt lӟn vào kinh nghiӋm, tay nghӅ cӫDQJѭӡi thӧ hàn Còn vӟL')6:FyÿһFÿLӇm là hai vұt liӋXKjQÿѭӧc liên kӃt ӣ trҥng thái rҳn [1] [6] nên nó hoàn toàn có thӇ KjQÿѭӧc các hӧp kim có tính chҩWFѫOêUҩt khác nhau QKѭWKpSYӟi nhôm, titan vӟLQK{Pÿӗng vӟi nhôm và quy trình hàn hoàn toàn tӵ ÿӝng

Ngoài ra vӟLSKѭѫQJSKiSKjQQXQJFhҧ\WK{QJWKѭӡng, khi hàn hai vұt liӋu khác nhau sӁ có sӵ khác biӋt lӟn vӅ nhiӋWÿӝ nóng chҧ\ÿӝ dүn nhiӋt và tӕFÿӝ nguӝi sau khi hàn xong có thӇ sӁ xuҩt hiӋn nhӳng khuyӃt tұWQKѭNK{QJWKҩu chân, không ngҩu vách, nӭt chân, nӭt mép, rӛ khí, sӍ [7] [9] [10] [11]

Trong thӵc tӃ, viӋc hàn hai kim loҥi khác nhau có nhӳng ӭng dөng rҩt lӟQQKѭWURQJOƭQKYӵc hӋ thӕng lҥnh (cryogenics), hҥt nhân, kӃt cҩu công nghiӋp, thiӃt bӏ gia dөQJKjQJNK{QJYNJWUө{W{ÿyQJWjXYjÿѭӡng sҳt [12] [13]

/8Ұ19Ă17+Ҥ&6Ӻ &+ѬѪ1*

+97+7Ӯ9,1+7+Ð1*B Trang 3 Mӝt trong nhӳng ví dө ÿLӇn hình là trong công nghӋ chӃ tҥo ô tô, công ty +RQGDÿmWKLӃt kӃ mӝt rô bӕt tӵ ÿӝng hàn DFSW nhôm ± thép mӝt bӝ phұn trên xe ô W{+RQGD$FFRUG+uQK Ĉk\OjOҫQÿҫu tiên trên thӃ giӟi DFSW ÿѭӧc ӭng dөng vào hàn mӝt bӝ phұn quan trӑng trong công nghӋ chӃ tҥo ô tô ViӋc ӭng dөng DFSW này giúp giҧm 25 % khӕLOѭӧng cӫa bӝ phұn so vӟLWUѭӟFÿk\ÿѭӧc kӃt nӕi bҵng bu lông, viӋc giҧm khӕLOѭӧng này giúp giҧm thiӇu tiêu thө nhiên liӋXWăQJÿӝ cӭng lêQÿӃn 20 % [14]

Hình 1.3 Khung sàn phͭ [H+RQGD$FRUGÿ˱ͫc hàn b̹ng DFSW [14]

VӟLFiFѭXÿLӇm trên, có thӇ QyLSKѭѫQJSKiS')6:FKtQKOjPӝt trong nhӳng SKѭѫQJSKip hàn hai vұt liӋXNKiFQKDXÿiQJWLQFұy nhҩt hiӋn nay [5] [6] [11] [15] [16]

Hình 1.4 Hàn ma sát khṷy giͷa AA2219 và Mg AZ91 [17]

1.2.2 Nghiên cͱXQJRjLQ˱ͣc

Takehiko Watanabe và cӝng sӵ ÿmWKӱ nghiӋm DFSW giӳa thép SS400 và hӧp kim nhôm A5083 vӟi bӅ dày 4 mm, tӕF ÿӝ quay lҫQ Oѭӧt là (100; 250; 500; 800) vòng/phút; tӕFÿӝ hàn cӕ ÿӏQKPPPLQOѭӧng dӏch chuyӇn lҫQOѭӧt là (-0,2; 0; 0,2; 0,4; 0,6; 1,0; 2,0) mm Thӱ nghiӋPÿҥWÿѭӧFÿӝ bӅn kéo tӕLÿDEҵQJÿӝ bӅn kéo hӧSNLPQK{P$YjÿѭDUDNӃt luұQOѭӧng dӏch chuyӇn và tӕFÿӝ quay tӕLѭXOj0,2 mm và 250 vòng/phút, chiӅu quay thuұn chiӅXNLPÿӗng hӗÿӗng thӡLFNJQJJKLnhұn sӵ xuҩt hiӋn cӫa lӟp IMC (FeAl, FeAl3) trên bӅ mһt cӫa mӕi hàn [8]

S.Kundu và cӝng sӵ ÿmWKӱ nghiӋm DSFW giӳa hai hӧp kim là thép không có các nguyên tӕ hӧp kim xen kӁ và nhôm nguyên chҩt vӟi bӅ dày tҩm 3 mm, tӕFÿӝ quay lҫQOѭӧt là (600; 900; 1200) vòng/phút và tӕFÿӝ hàn cӕ ÿӏnh 100 mm/min KӃt quҧ nghiên cӭXWKXÿѭӧFÿӝ bӅn kéo tӕLÿDNKRҧQJ03Dÿӝ bӅn kéo tҩm nhôm) ӣ tӕFÿӝ quay 600 vòng/phút Tác giҧ kӃt luұn tӕFÿӝ quay càng cao hai vұt liӋu sӁ trӝn lүn nhau càng tӕt, tuy nhiên lҥLOjPWăQJQKLӋWÿӝ tҥRUDGRYDLÿҫu khuҩy dүQÿӃQWăQJEӅ dày cӫa lӟp liên kim (IMC) Al3Fe và làm giҧPÿӝ bӅn kéo cӫa mӕi hàn [6]

Tsutomu Tanaka và cӝng sӵ ÿmWKӱ nghiӋm DFSW giӳa Al7075-T6 và thép carbon thҩp (thép các bon thҩp) vӟi bӅ dày hai tҩm phôi là 3 mm TӕFÿӝ quay tӯ 400

/8Ұ19Ă17+Ҥ&6Ӻ &+ѬѪ1*

+97+7Ӯ9,1+7+Ð1*B Trang 5 YzQJSK~WÿӃn 1200 vòng/phút tӕFÿӝ hàn là 100 mm/min KӃt quҧ thӱ nghiӋPÿҥt ÿѭӧFÿӝ bӅn kéo tӕLÿDOj03DNKRҧQJÿӝ bӅn kéo tҩm nhôm, bӅ dày lӟp ,0&ȝPӣ tӕFÿӝ quay 500 vòng/phút, tӕFÿӝ hàn 100 mm/min [19]

M Ghosh và cӝng sӵ ÿmWKӱ nghiӋm DFSW giӳa hӧp kim nhôm 6061 và thép không gӍ 304 vӟi tӕFÿӝ quay lҫQOѭӧWOj YzQJSK~Wÿӝ VkXYDLÿҫu khuҩy lҫQOѭӧt là (1,05; 0,98; 0,92) mm; lӵc hàn lҫQOѭӧt là (2,7; 2,1; 1,7) kN Thӱ nghiӋPÿѭDUDNӃt luұQÿӝ bӅn kéo tӕLÿDOjÿӝ bӅn kéo cӫa nhôm, vӟi tӕFÿӝ TXD\YzQJSK~Wÿӝ VkXYDLÿҫu khuҩy 0,98 mm và lӵc ҩn 2,1 kN Tӕc dӝ quay FDRKѫQKD\WKҩSKѫQYzQJSK~WÿӅu làm giҧPÿӝ bӅn kéo cӫa mӕi hàn [20]

M Dehghani và cӝng sӵ ÿmWKӱ nghiӋm DFSW giӳa hӧp kim nhôm 3003-H18 và thép carbon thҩp (thép các bon thҩp) dày 3 mm Vӟi thӱ nghiӋm giӳ nguyên tӕc ÿӝ KjQPPPLQOѭӧng dӏch chuyӇn 0,3 mm, tӕFÿӝ quay lҫQOѭӧt là 450 và 560 vòng/phút Thӱ nghiӋm cho kӃt quҧ tӕFÿӝ TXD\YzQJSK~WFKRÿӝ bӅn kéo cao KѫQ03D QJX\rQQKkQGRWӕFÿӝ quay cao sӁ JLDWăQJQKLӋWÿӝ tҥo ra do ma sát và sӁ tҥo ra các khuyӃt tұWÿѭӡng hҫm Vӟi thӱ nghiӋm giӳ nguyên tӕFÿӝ quay là 700 YzQJSK~WOѭӧng dӏch chuyӇn 0,3 mm, tӕFÿӝ hàn lҫQOѭӧt là (12; 20; 30) mm/min thì ӣ tӕFÿӝ KjQPPPLQFKRÿӝ bӅn kéo cao nhҩt (100 MPa), nguyên nhân do tӕFÿӝ hàn cao sӁ làm giҧm nhiӋWÿӝ tҥo ra do ma sát Thӱ nghiӋPFNJQJFKӍ ra sӵ hình thành cӫa lӟp IMC trên thân mӕi hàn sӁ WăQJWăQJWӯ ȝPÿӃQȝPQӃXWăQJQKLӋWÿӝ hàn [21]

Thaiping Chen và cӝng sӵ ÿmWKӱ nghiӋm DFSW giӳa hӧp kim Nhôm T651 và thép SS400 vӟi bӅ dày 6 mm Thӱ nghiӋPÿѭDUDNӃt luұn tӕFÿӝ quay và tӕFÿӝ hàn có ҧQKKѭӣng rҩt lӟQÿӃQÿӝ bӅn mӕi hàn tiӃSWKHRÿyOjÿӃn góc hàn và ÿѭӡQJNtQKYDLÿҫu khuҩ\+ѫQQӳa tӕFÿӝ quay càng thҩp thì tӕFÿӝ hàn càng ҧnh Kѭӣng lӟQÿӃQÿӝ bӅn kéo mӕLKjQĈӝ bӅn kéo lӟn nhҩt mà thӱ nghiӋm có thӇ ÿҥt ÿѭӧFOjÿӝ bӅn kéo hӧp kim nhôm vӟi bӝ thông sӕ công nghӋ: tӕFÿӝ hàn 0,9 mm/s, tӕFÿӝ quay 550 vòng/phút [22]

Al6061-/8Ұ19Ă17+Ҥ&6Ӻ &+ѬѪ1*

+97+7Ӯ9,1+7+Ð1*B Trang 6 S Emamian và cӝng sӵ ÿmQJKLrQFӭu sӵ ҧQKKѭӣng cӫDKuQKGiQJÿҫu khuҩy ÿӃQÿӝ bӅn mӕLKjQYjÿѭDUDNӃt luұn rҵng giӳa ba loҥLÿҫu khuҩy hình trө WUѫQKuQK trө UHQKuQKFKySUHQYjKuQKYX{QJÿӅu không có ҧQKKѭӣng lӟQÿӃQÿӝ bӅn mӕi hàn Tӯ ÿyKӑ ÿѭDUDNӃt luұn hình GiQJÿҫu khuҩy không phҧi là yӃu tӕ ҧQKKѭӣng lӟn trong FSW, kӃt luұQQj\FNJQJFyWKӇ áp dөng vào DFSW [2]

Toshiakia Yasui và cӝng sӵ ÿmQJKLrQFӭu sӵ ҧQKKѭӣng cӫa hình dҥQJÿѭӡng KjQÿӃQÿӝ bӅn cӫa FSW, hӑ ÿmNӃt luұQÿӝ bӅn mӕi hàn sӁ bӏ giҧm khi vùng tiӃn nҵm bên ngoài vòng cung, vòng cung càng lӟQÿӝ bӅn càng giҧm [23]

Uzun và cӝng sӵ ÿmWKӱ nghiӋm DFSW giӳa thép không gӍ 304 và hӧp kim nhôm 6013-T4 vӟi bӅ dày hai tҩm phôi là 4 mm, thӱ nghiӋPÿҥWÿѭӧFÿӝ bӅn kéo 70 % hӧp kim nhôm, tuy nhiên tác giҧ không công bӕ bӝ thông sӕ công nghӋ cӫa quá trình hàn, chӍ ÿѭDUDNӃt luұn vӅ tính khҧ thi cӫa DFSW giӳa hai vұt liӋXÿyYjSKkQtích tә chӭc tӃ YLÿӝ cӭng cӫa bҧ\YQJKjQYjÿӝ ngҩu cӫa nhôm vào thép [24]

M Ghosh và cӝng sӵ ÿm WKӱ nghiӋm DFSW giӳa thép không gӍ và nhôm nguyên chҩWÿҥWÿѭӧFÿӝ bӅn kéo tӕLÿD bҵQJÿӝ bӅn kéo cӫa nhôm, tuy nhiên tác giҧ không công bӕ bӝ thông sӕ công nghӋ [12]

Won-Bae Lee và cӝng sӵ ÿmQJKLrQFӭu tә chӭc tӃ vi cӫa DFSW giӳa thép không gӍ 304 và hӧp kim nhôm 6056 vӟi bӅ dày tҩm 4 mm KӃt quҧ nghiên cӭu cho thҩy ӣ tӕFÿӝ quay 800 vòng/phút và tӕFÿӝ hàn 80 mm/min phát hiӋn mӝt lӟp liên kim dày 250 nm Al4Fe trên bӅ mһt tiӃp xúc hai phôi hàn [25]

&0&KHQYj5.RYDFHYLFÿmWKӱ nghiӋm DFSW giӳa hӧp kim nhôm Al6061 và thép AISI 1018 vӟi bӅ dày tҩm là 6 mm Thӱ nghiӋPÿҥWÿѭӧc kӃt luұn hӧp kim nhôm có tan vào trong bӅ mһt tiӃp xúc vӟi thép, tuy nhiên vүn có sӵ hình thành cӫa lӟp IMC (Fe4Al13, Fe2Al5) [26]

Ngoài ra theo MөFFKRÿӃn hiӋn tҥi tình hình nghiên cӭu trong và ngoài Qѭӟc ta hiӋn nay vүQFKѭDFyQKLӅu nghiên cӭu vӅ DFSW giӳa hӧp kim nhôm và WKpSĈһc biӋt trong các nghiên cӭu DFSW giӳa hӧp kim nhôm 6061 và thép không gӍ 304 ӣ Qѭӟc ta hiӋn nay chӍ mӟi có khoҧng vài nghiên cӭu Mà trong các nghiên cӭu này tác giҧ ÿӅu có sӱ dөng thêm mӝt nguӗn nhiӋWÿӇ gia nhiӋt vào phҫn thép [18] Vì vұy quá trình hàn còn nhiӅu hҥn chӃ QKѭVӱ dөng nguӗn gia nhiӋt sӁ tiêu tӕn nhiӅu QăQJ Oѭӧng; phҧi tính toán thêm công suҩt nguӗn gia nhiӋt; nhiӋWOѭӧng sinh ra trong quá trình gia nhiӋt làm dҫy lӟp liên kim; quy trình hàn phӭc tҥp, cӗng kӅnh khó ӭng dөng vào thӵc tӃ

Vì nhӳQJѭXÿLӇm cӫDSKѭѫQJSKiSKjQÿmQrXӣ trên và nhӳng hҥn chӃ cӫa pKѭѫQJSKiSKjQFyKӛ trӧ gia nhiӋt, nên trong luұQYăQQj\W{LVӁ nghiên cӭu vӅ SKѭѫQJSKiSKjQPDViWNKXҩy hӧp kim nhôm 6061 và thép không gӍ 304 mà không

cҫn hӛ trӧ gia nhiӋt Tӯ ÿyWtQKUDEӝ thông sӕ công nghӋ FKRÿӝ bӅn kéo tӕLѭX

/8Ұ19Ă17+Ҥ&6Ӻ&+ѬѪ1G 2

+97+7Ӯ9,1+7+Ð1*B7UDQJ 8

&+ѬѪ1*&Ѫ6Ӣ LÝ LUҰN VÀ GIҦ THUYӂT KHOA HӐC

7URQJFKѭѫQJQj\W{LVӁ trình bày nghiên cӭu vӅ các vҩQÿӅ sau:

x Các thông sӕ ҧQKKѭӣQJÿӃQTXiWUuQKKjQ')6:ÿӗng thӡi phân tích nguyên nhân dүQÿӃn sӵ ҧQKKѭӣng cӫa các thông sӕ ҩ\ÿӃn chҩWOѭӧng mӕi hàn;

x Dòng chҧy cӫa vұt liӋu hàn;

x Sӵ phát triӇn cӫa tә chӭc tӃ YLQKѭVӵ hình thành cӫa lӟp IMC, cách giҧm thiӇu bӅ dày lӟp IMC;

x Quá trình sinh nhiӋt và mô hình nhiӋt cӫa quá trình hàn DFSW

2.1 Các thông sӕ ҧQKKѭӣQJÿӝ bӅn mӕi hàn

7URQJQѭӟc và trên thӃ giӟi hiӋQQD\ÿmFyPӝt sӕ nghiên cӭXÿmÿѭӧc tiӃn KjQKÿӇ khҧo sát chҩWOѭӧng mӕi hàn giӳa thép và hӧp kim nhôm vӟi nhiӅu mô hình thӱ nghiӋm khác nhau Tӯ nhӳng nghiên cӭXÿmÿѭӧc tәng hӧp ӣ Mөc 1.2, ta có thӇ kӃt luұn các tham sӕ quá trình ҧQKKѭӣQJFKtQKÿӃQÿӝ bӅn mӕi hàn là:

x TӕFÿӝ quay; x TӕFÿӝ hàn;

x /ѭӧng dӏch chuyӇn; x Ĉӝ VkXYDLÿҫu khuҩy;

x Dөng cө khuҩ\KuQKGiQJÿѭӡng kính vai, vұt liӋu); x ChiӅXTXD\ÿҫu khuҩy

Hình 2.1 Các thông s͙ ̫QKK˱ͧQJÿ͡ b͉n m͙i hàn [8]

/8Ұ19Ă17+Ҥ&6Ӻ&+ѬѪ1G 2

+97+7Ӯ9,1+7+Ð1*B7UDQJ 9

2.1.1 ̪QKK˱ͧng cͯa t͙Fÿ͡ quay (Pin rotation speed)

Takehiko Watanabe và cӝng sӵ ÿmWKӱ nghiӋm DFSW giӳa thép SS400 và hӧp kim nhôm A5083 vӟi bӅ dày 4 mm, tӕF ÿӝ quay lҫQ Oѭӧt là (100; 250; 500; 800) YzQJSK~WVDXÿyWiFJLҧ ÿmQJKLrQFӭu tә chӭc tӃ vi cӫa vùng hàn và thӱ ÿӝ bӅn kéo cӫa mӕi hàn Tác giҧ ÿmNӃt luұn vӟi tӕFÿӝ quá thҩp thì DFSW sӁ làm dòng vұt liӋu NK{QJÿӫ nhiӋWÿӝ ÿӇ trӝn vào nhau, tҥo thành các mҧng vұt liӋu lӟn làm giҧPÿӝ bӅn, còn vӟi tӕFÿӝ quá cao thì nhiӋWOѭӧng tҥo ra lӟn sӁ sinh ra lӟS,0&TXiGj\FNJQJOjPgiҧPÿӝ bӅn mӕi hàn [8]

Vì vұy cҫn lӵa chӑn tӕFÿӝ quay phù hӧp nӃu muӕn mӕLKjQFyÿӝ bӅn kéo tӕt nhҩt KӃt quҧ nghiên cӭXÿѭӧc thӇ hiӋn trong BiӇXÿӗ 2.1 và Hình 2.2

Bi͋Xÿ͛ 2.1 ̪QKK˱ͧng cͯa t͙Fÿ͡ TXD\ÿ͇Qÿ͡ b͉n kéo m͙i hàn DFSW [8]

S.Kundu và cӝng sӵ ÿmWKӱ nghiӋm DSFW giӳa hai hӧp kim là thép không có các nguyên tӕ hӧp kim xen kӁ và nhôm nguyên chҩt vӟi bӅ dày tҩm 3 mm, tӕFÿӝ quay lҫQOѭӧt là (600; 900; 1200) vòng/phút và tӕFÿӝ hàn cӕ ÿӏnh là 100 mm/min KӃt quҧ nghiên cӭXWKXÿѭӧFÿӝ bӅn kéo tӕLÿDNKRҧQJ03Dÿӝ bӅn kéo tҩm nhôm) ӣ tӕFÿӝ quay 600 vòng/phút Tác giҧ kӃt luұn tӕFÿӝ quay càng cao hai vұt liӋu sӁ trӝn lүn nhau càng tӕt, tuy nhiên lҥLWăQJEӅ dày cӫa lӟp liên kim Al3Fe nguyên nhân do nhiӋWÿӝ tҥRUDGRYDLÿҫu khuҩ\WăQJ[6]

Won-Bae Lee và cӝng sӵ ÿmQJKLrQFӭu tә chӭc tӃ vi cӫa DFSW giӳa thép không gӍ 304 và hӧp kim nhôm 6056 vӟi bӅ dày tҩm 4 mm KӃt quҧ nghiên cӭu cho thҩy ӣ tӕFÿӝ quay 800 vòng/phút và tӕFÿӝ hàn 80 mm/min phát hiӋn mӝt lӟp liên kim dày 250 nm Al4Fe trên bӅ mһt tiӃp xúc hai phôi hàn [25]

M Ghosh và cӝng sӵ ÿmWKӱ nghiӋm DFSW giӳa hӧp kim nhôm 6061 và thép không gӍ 304 vӟi tӕFÿӝ quay lҫQOѭӧWOj YzQJSK~Wÿӝ VkXYDLÿҫu

/8Ұ19Ă17+Ҥ&6Ӻ&+ѬѪ1G 2

+97+7Ӯ9,1+7+Ð1*B7UDQJ 11 khuҩy lҫQOѭӧt là (1,05; 0,98; 0,92) mm; lӵc hàn lҫQOѭӧt là (2,7; 2,1; 1,7) kN Thӱ nghiӋPÿѭDUDNӃt luұQÿӝ bӅn kéo tӕLÿDOjÿӝ bӅn kéo cӫa nhôm, vӟi tӕFÿӝ TXD\YzQJSK~Wÿӝ VkXYDLÿҫu khuҩy 0,98 mm và lӵc ҩn 2,1 kN TӕFÿӝ quay FDRKѫQKD\WKҩSKѫQYzQJSK~WÿӅu làm giҧPÿӝ bӅn kéo cӫa mӕi hàn [20]

M Dehghani và cӝng sӵ ÿmWKӱ nghiӋm DFSW giӳa hӧp kim nhôm 3003-H18 và thép carbon thҩp dày 3 mm Vӟi thӱ nghiӋm giӳ nguyên tӕFÿӝ hàn 12 mm/min, Oѭӧng dӏch chuyӇn 0,3 mm, tӕFÿӝ quay 450 và 560 vòng/phút thì tӕFÿӝ quay 450 YzQJSK~WFKRÿӝ bӅn kéo cao nhҩt (112 MPa), chi tiӃt trong Bҧng 2.1 [21]

B̫ng 2.1 K͇t qu̫ th͵ nghi͏m ̫QKK˱ͧng cͯa t͙Fÿ͡ TXD\ÿ͇Qÿ͡ b͉n kéo trong DFSW giͷa Al 3003-thép các bon th̭p cͯa M.Dehghani [21]

Tác giҧ phân tích nguyên nhân do tӕFÿӝ quay cao sӁ JLDWăQJQKLӋWÿӝ tҥo ra do ma sát và sӁ tҥo ra các khuyӃt tұWÿѭӡng hҫm Thӱ nghiӋPFNJQJFKӍ ra sӵ hình thành cӫa lӟp IMC trên thân mӕi hàn sӁ WăQJWӯ ȝPÿӃQȝPQӃu nhiӋWÿӝ hàn WăQJ[21]

Tóm lҥi vӟi tӕFÿӝ quay càng cao thì hai kim loҥi sӁ trӝn lүn vào nhau tӕWKѫQtuy nhiên nhiӋWÿӝ VLQKUDFNJQJVӁ FDRKѫQOjPWăQJEӅ dày cӫa lӟp IMC dүQÿӃn giҧm ÿӝ bӅn mӕi hàn NӃu tӕFÿӝ quay càng thҩp thì sӵ hòa trӝn hai vұt liӋu càng kém, tҥo ra các khuyӃt tұWÿѭӡng hҫm làm giҧPÿӝ bӅn mӕi hàn Vì vұy cҫn lӵa chӑn tӕFÿӝ quay phù hӧp không quá chұm hoһFTXiQKDQKÿӇ Fyÿѭӧc tә chӭc tӃ vi và ÿӝ bӅn kéo tӕt nhҩt

+ӋVӕÿӝEӅQPӕLhàn ± (UTS)

Thép không có FiFQJX\rQWӕKӧS

/8Ұ19Ă17+Ҥ&6Ӻ&+ѬѪ1G 2

+97+7Ӯ9,1+7+Ð1*B7UDQJ 13

2.1.2 ̪QKK˱ͧng cͯa t͙Fÿ͡ hàn (Welding speed / Transverse speed)

Thaiping Chen sӵ ÿmWKӱ nghiӋm DFSW giӳa hӧp kim nhôm Al6061-T651 và thép SS400 vӟi bӅ dày 6 mm Thӱ nghiӋPÿѭDUDNӃt luұn tӕFÿӝ quay và tӕFÿӝ hàn có ҧQKKѭӣng rҩt lӟQÿӃQÿӝ bӅn mӕi hàn tiӃSWKHRÿyOjÿӃQJyFKjQYjÿѭӡng kính YDLÿҫu khuҩ\+ѫQQӳa tӕFÿӝ quay càng thҩp thì tӕFÿӝ hàn càng ҧQKKѭӣng lӟQÿӃn ÿӝ bӅn kéo mӕLKjQĈӝ bӅn kéo lӟn nhҩt mà thӱ nghiӋm có thӇ ÿҥWÿѭӧFOjÿӝ bӅn kéo hӧp kim nhôm vӟi bӝ thông sӕ công nghӋ: tӕFÿӝ hàn 0,9 mm/s, tӕFÿӝ quay 550 vòng/phút [22]

M Dehghani và cӝng sӵ ÿmWKӱ nghiӋm DFSW giӳa hӧp kim nhôm 3003-H18 và thép carbon thҩp dày 3 mm Vӟi thӱ nghiӋm giӳ nguyên tӕF ÿӝ quay là 700 YzQJSK~WOѭӧng dӏch chuyӇn 0,3 mm, tӕFÿӝ hàn lҫQOѭӧt là (12; 20; 30) mm/min thì ӣ tӕFÿӝ hàn 3PPPLQFKRÿӝ bӅn kéo cao nhҩt (100 MPa), chi tiӃt trong Bҧng 2.3 [21]

B̫ng 2.3 K͇t qu̫ th͵ nghi͏m ̫QKK˱ͧng cͯa t͙Fÿ͡ TXD\ÿ͇Qÿ͡ b͉n kéo trong DFSW giͷa Al 3003-thép các bon th̭p cͯa M.Dehghani [21]

Qua nhӳng nghiên cӭu trên có thӇ thҩy tӕFÿӝ KjQFNJQJҧQKKѭӣQJÿӃQOѭӧng nhiӋt sinh ra trong quá trình hàn tӯ ÿyVӁ ҧQKKѭӣQJÿӃn dòng vұt liӋXWiFÿӝQJÿӃn tә chӭc tӃ vi và sӵ hình thành lӟp IMC Vì vұy cҫn phҧi lӵa chӑn tӕFÿӝ hàn phù hӧp nhҩWVDRFKROѭӧng nhiӋt sinh ra vӯDÿӫ ÿӇ ÿҥWÿѭӧFÿӗ bӅn kéo tӕt cao, hình thành lӟp IMC mӓng mà vүQÿҧm bҧo tӕFÿӝ hàn tӕt nhҩt

/8Ұ19Ă17+Ҥ&6Ӻ&+ѬѪ1G 2

+97+7Ӯ9,1+7+Ð1*B7UDQJ 14

2.1.3 ̪QKK˱ͧng cͯDO˱ͫng d͓ch chuy͋n (Pin offset)

HiӋn nay trên thӃ giӟL FKѭD Fy Vӵ thӕng nhҩt vӅ qu\ ѭӟF WtQK Oѭӧng dӏch chuyӇQĈDVӕ các nghiên cӭu hiӋQQD\TX\ѭӟFÿLӇPOѭӧng dӏch chuyӇn tính tӯ cҥnh tiӃp xúc cӫDKDLSK{LKjQYjPpSÿҫu khuҩy gҫn nhҩt, chiӅXGѭѫQJQҵm bên vұt liӋu cӭQJKѫQQKѭWUrQ+uQK

Hình 2.3 4X\˱ͣFÿL͋m 0 cͯDO˱ͫng d͓ch chuy͋n [8]

Tuy nhiên hiӋQQD\FNJQJFyPӝt vài nghiên cӭXTX\ѭӟFÿLӇPOѭӧng dӏch chuyӇn tính tӯ cҥnh tiӃp xúc cӫa hai phôi hàn và trөFWkPÿҫu khuҩy chi tiӃt trên Hình 2.4, chiӅXGѭѫQJQҵm bên vұt liӋu mӅPKѫQ

Hình 2.4 &iFKTX\˱ͣc khác cͯDÿL͋PO˱ͫng d͓ch chuy͋n [26]

Trong luұQYăQQj\W{LTX\ѭӟFÿLӇm 0 cӫDOѭӧng dӏch chuyӇn tính tӯ cҥnh tiӃp xúc cӫDKDLSK{LKjQYjPpSÿҫu khuҩy QKѭWUrQ+uQKĈӗng thӡi tôi chӍ tham khҧo nhӳQJEjLEiRFyFQJTX\ѭӟFOѭӧng dӏch chuyӇn vӟi bài luұn này

Takehiko Watanabe và cӝng sӵ ÿmQJKLrQFӭu sӵ ҧQKKѭӣng cӫDOѭӧng dӏch chuyӇQÿӃQÿӝ bӅn và tә chӭc tӃ vi cӫa mӕi hàn DFSW giӳa thép SS400 và hӧp kim nhôm A5083 có bӅ dày 4 mm vӟLTX\ѭӟFÿLӇPOѭӧng dӏch chuyӇQQKѭWUrQ+uQK2.3 [8] Nghiên cӭu có mô hình và kӃt quҧ QKѭVDX

/8Ұ19Ă17+Ҥ&6Ӻ&+ѬѪ1G 2

+97+7Ӯ9,1+7+Ð1*B7UDQJ 15

Hình 2.5 ̪QKK˱ͧng cͯa v͓ WUtÿ̯u khṷ\ÿ͇n t͝ chͱc t͇ vi m͙i hàn [8]

.KLÿҫu khuҩy ӣ vӏ trí 0 hay vӏ trí âm, các lӟp oxide tӯ bӅ mһt cӫa thép không ÿѭӧc loҥi bӓ, vì vұy mà các vӃt nӭt xҧy ra dӑc theo các tiӃp xúc giӳa Fe và Al (Hình 2.5 a) [8]

.KLÿҫu khuҩy ӣ vӏ trí tӯ ÿӃQPPÿӝ bӅn mӕLKjQWăQJOrQYjÿӝ bӅn tӕi ÿDӣ vӏ trí 0,2mm [8]

.KLÿҫu khuҩy ӣ vӏ WUtOjÿӃn 1 mm, nhӳng mҧnh vөn Fe trӝn vào Al trӣ nên lӟQKѫQÿӗng thӡi mӝt sӕ khoҧng trӕQJÿmÿѭӧc hình thành, làm giҧPÿӝ bӅn cӫa mӕi hàn (Hình 2.5 e) [8]

Khi dӏch chuyӇQÿҫu khuҩ\ÿӃn vӏ trí 1 mm các vӃt nӭt cӫa mӕi hàn hình dӑc theo nhiӅXKѭӟQJ+uQKI Yjÿҫu khuҩy bӏ PzQQKDQKKѫQGRÿҫu khuҩy nҵm chӫ yӃu bên phҫn Fe [8]

Khi dӏch chuyӇQÿӃn vӏ WUtPPÿҫu khuҩy bӏ mòn rҩt nһng và mӕLKjQFyÿӝ bӅn rҩt kém (Hình 2.5 g) [8]

/8Ұ19Ă17+Ҥ&6Ӻ&+ѬѪ1G 2

+97+7Ӯ9,1+7+Ð1*B7UDQJ 16 Vұt liӋu sӱ dөng làm dөng cө khuҩy phҧi là các hӧp kim có nhiӋWÿӝ nóng chҧy FDRQKѭKӧp kim vonfram và molypden nӃu sӱ dөng vұt liӋu nhiӋWÿӝ nóng chҧy thҩp có thӇ ҧQKKѭӣQJÿiQJNӇ tӟi cҩu trúc mӕi hàn do hiӋn tiӋQPjLPzQÿҫu khuҩy và kim loҥLÿҫu khuҩy hòa vào mӕLKjQQKѭWUѭӡng hӧp Hình 2.5 g [8]

Nói tóm lҥi, tӯ nghiên cӭu trên ta rút ra kӃt luұQÿҫu khuҩy chӍ xâm nhұp mӝt khoҧng 0,2 mm vào thép, vӟi tӕFÿӝ quay 250 vòng/phút, tӕFÿӝ hàn 25 mm/min sӁ ÿҥWÿѭӧFÿӝ bӅn kéo là 86 % so vӟi hӧSNLPQK{PFѫEҧn [8]

Và tӯ BiӇXÿӗ 2.2, ta có thӇ thҩ\GFKRWăQJKD\JLҧPOѭӧng dӏch chuyӇn khӓi khoҧQJPPÿӝ bӅn mӕLKjQFNJQJVӁ bӏ giҧm [8]

Bi͋Xÿ͛ 2.2 M͙i quan h͏ giͷDO˱ͫng d͓ch chuy͋QYjÿ͡ b͉n kéo m͙i hàn [8]

Có thӇ thҩ\Oѭӧng dӏch chuyӇQFNJQJFyҧQKKѭӣng rҩt lӟQÿӃn tә chӭc tӃ vi cӫa mӕi hàn, cҫn khҧo sát sӵ ҧQKKѭӣng cӫDOѭӧng dӏch chuyӇQÿӃn chҩWOѭӧng mӕi hàn trong thӱ nghiӋm

2.1.4 ̪QKK˱ͧng cͯDÿ͡ VkXYDLÿ̯u khṷy và l͹c hàn (Plunge depth)

Ĉӝ VkXYDLÿҫu khuҩy có ҧQKKѭӣng trӵc tiӃSÿӃn nhiӋWOѭӧng sinh ra cho quá trình hàn và lӵc ép lên dòng vұt liӋu hàn Vì vұ\ÿӝ VkXYDLÿҫu khuҩ\FNJQJVӁ ҧnh KѭӣQJÿӃn mӕi hàn DFSW M Ghosh và cӝng sӵ ÿmWKӱ nghiӋm DFSW giӳa hӧp kim nhôm 6061 và thép không gӍ 304 vӟi bӝ thông sӕ thí nghiӋm trong Bҧng 2.4

/8Ұ19Ă17+Ҥ&6Ӻ&+ѬѪ1G 2

+97+7Ӯ9,1+7+Ð1*B7UDQJ 17

B̫ng 2.4 B͡ thông s͙ thí nghi͏m cͯa M.Ghosh [20]

Thӱ nghiӋPÿѭDUDNӃt luұn Mүu sӕ Fyÿӝ bӅn kéo tӕLÿDFDRQKҩt bҵng 73 ÿӝ bӅn kéo cӫa nhôm [20] Vì vұy ta có thӇ kӃt luұn cҫn chӑQÿӝ VkXYDLÿҫu khuҩy phù hӧp nӃXÿӝ sâu quá sâu hoһFTXiQ{QJÿӅu làm giҧm chҩWOѭӧng mӕi hàn Ngoài ra tӯ nghiên cӭu cӫD0*KRVKWDFNJQJFyWKӇ thҩ\ÿӝ VkXÿҫu khuҩy và lӵc pháp tuyӃn sinh ra khi hàn FSW tӍ lӋ thuұn vӟi nhau

2.1.4.1 Các l͹c phát sinh trong FSW

Có tәng cӝng 3 lӵFVLQKUDWURQJTXiWUuQKKjQ')6:ÿyOj/ӵc hàn Fx; lӵc moment xoҳn Fy; lӵc pháp tuyӃn Fz [32] Mô tҧ các lӵc trên Hình 2.6

Hình 2.6 6˯ÿ͛ l͹c hàn [32]

sӵ cҧn trӣ cӫa dòng vұt liӋu trong quá trình hàn TӕFÿӝ hàn càng lӟn thì lӵc hàn càng lӟn Lӵc hàn có ҧQKKѭӣng lӟQÿӃQÿӝ bӅn cӫa dөng cө hàn [18]

Moment xoҳn: Có chiӅXQJѭӧc vӟi chiӅu quay cӫDÿҫu khuҩy Moment này

VLQKUDGRÿҫu khuҩy xoay trong vұt liӋu hàn TӕFÿӝ quay càng nhanh moment xoҳn càng lӟn Moment xoҳn có ҧQKKѭӣQJÿӃn dòng chҧy vұt liӋu hàn [18]

lên trên bӅ mһt mӕLKjQĈk\OjOӵFVLQKUDGRYDLÿҫu khuҩy ép vào bӅ mһt mӕi hàn

/8Ұ19Ă17+Ҥ&6Ӻ&+ѬѪ1G 2

+97+7Ӯ9,1+7+Ð1*B7UDQJ 18 Ĉӝ VkXYDLÿҫu khuҩy càng lӟn thì lӵc pháp tuyӃn càng lӟn Lӵc pháp tuyӃn có ҧnh KѭӣQJÿӃn dòng vұt liӋXKjQYjOѭӧng nhiӋt sinh ra cӫa quá trình hàn Vì vұy cҫn phҧi әQÿӏnh lӵc pháp tuyӃn này trong suӕt quá trình hàn [18]

2.1.4.2 M͙i quan h͏ giͷa l͹c hàn và các thông s͙ hàn

Xun Liu và cӝng sӵ ÿmWKӱ nghiӋm DFSW giӳa hӧp kim nhôm 6061 và thép TRIP 780/800 [33] Tác giҧ ÿmQJKLrQFӭu mӕi liên hӋ giӳa lӵc hàn vӟi tӕFÿӝ quay và tӕFÿӝ hàn và cho ra kӃt quҧ trong BiӇXÿӗ 2.3, BiӇXÿӗ 2.4

Tӯ BiӇXÿӗ 2.3 ta có thӇ thҩy tӕFÿӝ quay càng cao lӵc hàn càng thҩp, nguyên QKkQGROѭӧng nhiӋt sinh ra nhiӅXKѫQQrQGzQJYұt liӋu mӅm làm giҧm lӵc hàn /ѭӧng dӏch chuyӇn càng thҩp lӵc hàn càng cao

Tӯ BiӇXÿӗ 2.4 ta có thӇ tӕFÿӝ hàn càng cao thì lӵc hàn lҥi càng lӟn, nguyên QKkQGROѭӧng nhiӋt sinh ra thҩSKѫQQrQGzQJYұt liӋu rҳQKѫQOjPWăQJOӵc hàn 7ѭѫQJWӵ BiӇXÿӗ Oѭӧng dӏch chuyӇn càng thҩp lӵc hàn càng cao

BiҳƵĜһ 2.3 MҺi quan hҵ giӋa lӌc pháp tuyұn, tҺĐĜҾ ƋƵĂLJǀăůӇӄng dҷch chuyҳn [33]

Hình 2.7 Mô t̫ các l͹c tác dͭQJOrQÿ̯u khṷ\YjYDLÿ̯u khṷy [33]

Lӵc pháp tuyӃn Fz: ܨ௭ ൌ ܨ௦ሺ௭ሻ൅ ܨ௣ሺ௭ሻ

ൌ  ׭௙ ߪ஺௟݀ܣ

ೞ஺ೞ ൅ ׭ሺଵି௙ ߪி௘݀ܣ

ೞሻ஺ೞ ൅ ׭௙ ߪ஺௟݀ܣ

೛೥஺೛೥ ൅ ׭ሺଵି௙ ߪி௘݀ܣ೛೥ሻ஺೛೥ (2.2) Vӟi As là tәng diӋn tích bӅ mһWYDLÿҫu khuҩy, fs là phҫQYDLÿҫu khuҩy tiӃp xúc vӟi nhôm, Apz là diӋn tích mһWÿi\FӫDÿҫu khuҩy, fpz là phҫn mһWÿi\ÿҫu khuҩy tiӃp xúc vӟi nhôm Apx là diӋn tích mһt trө [XQJTXDQKÿҫu khuҩy, fpx là phҫn xung TXDQKÿҫu khuҩy tiӃp xúc vӟi nhôm, ܨ௙௦ሺ௫ሻ là lӵFPDViWWUrQYDLÿҫu khuҩy, ܨ௣௣ሺ௫ሻ là trӣ kháng biӃn dҥng cӫa vұt liӋXÿmÿѭӧc làm mӅm tác dөQJOrQÿҫu khuҩy, ߤ là hӋ sӕ ma sát, ߪ ӭng suҩt cӫa dòng vұt liӋu [33]

/8Ұ19Ă17+Ҥ&6Ӻ&+ѬѪ1G 2

+97+7Ӯ9,1+7+Ð1*B7UDQJ 20 Giá trӏ fs, fpz và fpx ÿѭӧF[iFÿӏnh bӣi tham sӕ cӫDOѭӧng dӏch chuyӇQ/ѭӧng dӏch chuyӇn lӟn sӁ OjPWăQJJLiWUӏ cӫa ba thông sӕ này, nguyên nhân do sӵ WKD\ÿәi ÿӝ biӃn dҥng cӫa nhôm và làm cho hai giá trӏ Fx, Fz nhӓ lҥi [33]

2.1.5 ̪QKK˱ͧng cͯa dͭng cͭ khṷy

Dөng cө khuҩy là mӝt trong nhӳng yӃu tӕ ҧQKKѭӣng tӟLÿӝ bӅn mӕi hàn trong DFSW, vӟi các thông sӕ ҧQK Kѭӣng là hình dҥQJ ÿҫu khuҩ\ ÿѭӡQJ NtQK YDL ÿҫu khuҩy và vұt liӋu chӃ tҥo [2] Cҩu tҥRFѫEҧn cӫa dөng cө khuҩ\QKѭKuQKPLQKKӑa Gѭӟi

Hình 2.8 C̭u t̩RF˯E̫n cͯa dͭng cͭ khṷy [18]

Chuôi: phҫQÿӇ lҳp vào trөc quay cӫa máy hàn ma sát, tҥo moment xoҳn và lӵc quán tính giúp dөng cө ÿLGӑc theo mӕi hàn [18]

Vai dөng cө YDLÿҫu khuҩy): ma sát vӟi vұt liӋu hàn tҥo ra nguӗn nhiӋt chính cӫDTXiWUuQKKjQÿӗng thӡLÿyQJYDLWUzpS[XӕQJYjÿLӅXKѭӟng dòng vұt liӋu hàn [18]

Ĉҫu khuҩy: là phҫQăQYjRPӕi hàn, có tác dөng dính là khuҩy dòng vұt liӋu hàn theo chiӅXTXD\ÿӗng thӡLFNJQJWҥo ra nhiӋWOѭӧng do ma sát cho quá trình hàn [18]

/8Ұ19Ă17+Ҥ&6Ӻ&+ѬѪ1G 2

+97+7Ӯ9,1+7+Ð1*B7UDQJ 21 ĈӍQKÿҫu khuҩy: ma sát vӟi vұt liӋu góp phҫn tҥo ra nhiӋWOѭӧng cho quá trình hàn [18]

2.1.5.1 ̪QKK˱ͧng cͯa hình d̩QJÿ̯u khṷy

S Emamian và cӝng sӵ ÿmQJKLrQFӭu sӵ ҧQKKѭӣng cӫa hình dҥQJÿҫu khuҩy ÿӃQÿӝ bӅn mӕLKjQYjÿѭDUDNӃt luұn rҵng giӳDQăPORҥLÿҫu khuҩy hình trө WUѫQhình trө UHQKuQKFKySUHQKuQKYX{QJYjKuQKWDPJLiFÿӅu không có ҧQKKѭӣng lӟn ÿӃQÿӝ bӅn mӕi hàn Tӯ ÿyKӑ ÿѭDUDNӃt luұQKuQKGiQJÿҫu khuҩy không phҧi là yӃu tӕ ҧnh Kѭӣng lӟn trong FSW, kӃt luұQQj\FNJQJFyWKӇ áp dөng vào DFSW [2]

Hình 2.9 +uQKGiQJÿ̯u khṷy ph͝ bi͇n hi͏n nay [2]

D Ĉҫu khuҩy trө WUzQE