TÓM TҲT NGHIÊN CӬU
Giӟi thiӋu
Nhu cҫu vӅ thiӃt bӏ có thӇ sӱ dөng các kӃt cҩXÿDYұt thӇÿzLKӓi sӵ phát triӇn cӫa các SKѭѫQJSKiSJLDF{QJFyÿӝ tin cұy và hiӋu quҧ vӟi các vұt liӋu khác nhau Mӝt trong nhӳng cһp vұt liӋXÿLӇQKuQKOjQK{PYjÿӗng, nhӳng vұt liӋu này rҩt khó ÿӇ hàn vӟi nhau do sӵ khác nhau lӟn vӅ tính chҩWFѫOê+ѫQQӳa, mӝt sӕ liên kim (IMC) giòn trong quá trình hàn nóng chҧy sӁ phá hӓng mӕi hàn và bӏ phá huӹ nhanh khi có lӵFWiFÿӝng
FSW là quá trình hàn ӣ trҥng thái rҳn vì vұy nó có mӝt sӕ ѭXÿLӇm so vӟi các SKѭѫQJSKiSKjQQyQJFKҧy Không chӍ có thӇ WUiQKÿѭӧc nhӳng vҩQÿӅ liên quan ÿӃn viӋc hoá rҳn PjFzQOjOѭӧng nhiӋt thҩSOLrQTXDQÿӃn quá trình này có thӇ hҥn chӃ sӵ KuQKWKjQK,0&ÿLӅu này làm cho nó trӣ thành mӝt giҧLSKiSÿҫy hӭa hҽn cho viӋc gia công vұt liӋu khác nhau
Trong FSW, các mӕLKjQÿѭӧc gia nhiӋt nhӡ PDViWGRÿyPӕLKjQÿѭӧc tҥo thành nhӡ dөng cө khuҩy, ép trong khi di chuyӇn dӑc theo biên dҥng mӕi hàn Vì vұy, các thông sӕ TXiWUuQKÿyQJYDLWUzTXDQWUӑng trong viӋc phân bӕ nhiӋt và ҧQKKѭӣng ÿӃQFѫWtQKPӕi hàn Nhӳng kiӃn thӭc vӅ FѫKӑc và nhiӋt trong FSW là rҩt quan trӑng nhҵm tӕLѭXKyDFiFWK{QJVӕ TXiWUuQKÿӗng thӡi kiӇm soát tә chӭc tӃ vi và tính chҩt cӫa mӕi hàn cӫa hai kim loҥi có tính chҩt khác nhau
Hàn ma sát khuҩ\ÿѭӧFSKiWPLQKYjRQăPEӣi hӑc ViӋn hàn cӫD9ѭѫQJQuӕc Anh (TWI), là kӻ thuұWKjQÿѭӧc liên kӃt ӣ trҥng thái rҳn (không nóng chҧy) EDQÿҫXÿѭӧc áp dөQJFKRKjQQK{P1JX\rQOêFѫEҧn cӫDSKѭѫQJSKiSQj\WѭѫQJ ÿӕLÿѫQJLҧn: Dùng mӝt dөng cө xoay không nóng chҧ\ÿѭӧc thiӃt kӃ ÿһc biӋt có mӝt ÿҫu khuҩy (có ren hoһc không có ren) và phҫQYDLÿӇ tiӃp xúc vӟi bӅ mһt cӫa phôi KjQ7Uѭӟc tiên dөng cө Qj\ÿL[Xӕng, phҫn có ren xuyên YjRSK{LKjQWѭѫQJӭng vӟi chiӅu sâu ngҩu cҫn thiӃWVDXÿyGLFKX\Ӈn dӑFWKHRKѭӟQJKjQÿӇ tҥo thành mӕi hàn Vұt liӋu bӏ mӅm ra bӣi nhiӋt tӯ ma sát và lӵc ép tӯ vai dөng cө sӁ liên kӃt vұt
2 liӋu ӣ ErQÿҫu hàn vӟi nhau Do vұt liӋu không chҧ\UDYjÿ{QJOҥi nên tính chҩt mӕi hàn sӁ tӕWFѫWtQKÿҧm bҧo, loҥi trӯ khuyӃt tұt, rӛ
Hình 1.2 6ѫÿӗ mô tҧ quá trình hàn ma sát khuҩy
1.1.2 Tәng quan tình hình nghiên cӭu ĈӇ có mӝt mӕi hàn hiӋu quҧ, chҩWOѭӧQJÿzLKӓi phҧi có nhӳng nghiên cӭu và ÿiQKJLiFKX\rQVkX
Sharma và cӝng sӵ ÿmFyQKӳng nghiên cӭXYjÿmÿѭDUDPӝt sӕ ÿiQKJLiYӅ khҧ QăQJKjQKDLYұt liӋu khác nhau Al-Cu cӫDSKѭѫQJSKiS)6:[5] 6KDUPDÿmFKӍ ra ÿѭӧc nhӳng quy trình thӵc hiӋn khác nhau sӁ ҧQKKѭӥQJÿӃn cҩu trúc tӃ YLÿһc tính FѫKӑc, chҩWOѭӧng cӫa mӕLKjQ)6:Ĉӗng thӡLFNJQJÿѭDUDÿѭӧc nhӳng khuyӃt tұt hàn trong quá trình hàn FSW hai vұt liӋu Al-Cu, liӋt kê nhӳQJQJX\rQQKkQYjÿѭD ra biӋn pháp khҳc phөc
K Mehta và cӝng sӵ FNJQJFyQKӳng nghiên cӭu vӅ SKѭѫQJSKiWKjQ)6:KDL vұt liӋu Al-Cu [7] Hӑ FNJQJFKLUDSKѭѫQJWKӭc hình thành liên kim (IMC) ViӋc hình thành liên kim có ҧQKKѭӥQJÿӃn chҩWOѭӧng cӫa mӕi hàn IMC làm cho mӕi hàn trӣ QrQJLzQKѫQÿk\OjQJX\rQQKkQJk\ҧQKKѭӥng chҩWOѭӧng mӕi hàn, mӕi hàn có thӇ bӏ Jm\JLzQYjÿӝ giҧn dài thҩSĈӗng thӡL.XVKFNJQJFKӍ ra nhӳng khuyӃt tұt có thӇ xãy ra trong quá trình hàn FSW hai vұt liӋu Al-Cu
Ngoài ra con có nghiên cӭu cӫa Kerrar vӅ nhiӋWÿӝ trong quá trình hàn FSW hai vұt liӋu Al-Cu [1] DӵDYjRSKѭѫQJSKiSSKkQWtFKSKҫn tӱ hӳu hҥn, hӑ ÿmFKӍ ra rҵng sӵ hiӋn diӋn cӫa các hӧp chҩt liên kim loҥi và tinh chӃ NtFKWKѭӟc hҥt trong mӕi hàn làm cho giá trӏ ÿӝ cӭng trong vùng khuҩy và các khu vӵF[XQJTXDQKÿҥWKѫQKDLOҫn giá trӏ ÿӝ cӭng cӫa kim loҥLFѫEҧn
1KѭYұy, có mӝt sӕ nghiên cӭu vӅ hàn FSW hai vұt liӋu Al-&XQKѭQJFKӫ yӃu tұp trung vào viӋc phân tích các khuyӃt tұt mӕi hàn ViӋc tұp trung vào nghiên cӭu bӝ thông sӕ tӕLѭXFKRTXiWUuQKKjQ)6:KDLYұt liӋu Al-Cu vүQFKѭDÿѭӧc thӵc hiӋn.
Ӭng dөng hàn ma sát khuҩy hai vұt liӋu
Mӝt trong nhӳng ӭng dөng trong viӋc hàn hӃt hӧp hai vұt liӋXÿӗng và nhôm ÿyFKtQKOjYLӋc sҧn xuҩt nhӳng thiӃt bӏ ÿLӋn, chúng ta có thӇ kӇ ÿӃQQKѭOjÿҫu dây dүn kӃt nӕi vӟi các thiӃt bӏ, phҫn kӃt nӕi vӟi máy biӃn áp, nhӳng chi tiӃt nҵm bên trong cӫa nhӳng thiӃt bӏ ÿLӋn Hình 1.2 cho thҩy mӝt ví dө minh hӑa vӅ viӋc kӃt hӧp giӳDÿӗng và nhôm trong thiӃt bӏ ÿLӋn
Hình 1.2 Dây dүn bҵng ÿӗng ÿѭӧc nӕi vӟLÿҫu bҵng nhôm
ViӋc kӃt hӧp giӳDÿӗng và nhôm còn có trong nhӳng chi tiӃt máy cӫa mӝt sӕ thiӋt bӏ Hình 1.3 cho thҩy mӝt ví dө vӅ ÿLӅu này
Hình 1.3 Chi tiӃt máy kӃt hӧp giӳDÿӗng và nhôm
Ngoài ra viӋc kӃt hӧp giӳDÿӗQJYjQK{PFNJQJÿѭӧc sӱ dөng trong các ngành công nghiӋSNKiFQKѭYLӋc kӃt nӕi cӫDFiFEuQKYjÿѭӡng ӕng trong ngành dҫu khí
MөFÿtFKFӫa nhӳng viӋc kӃt hӧp này hҫXQKѭOjYLӋc giҧm trӑQJOѭӧng thiӃt bӏ GRÿӗng và hӧp kim nhôm có khӕi Oѭӧng riêng khác nhau rҩt lӟn, các tính chҩt khác cӫa hai kim loҥLQj\OjGѭӡQJQKѭJLӕng nhau.
Mөc tiêu và nhiӋm vө cӫa nghiên cӭu
Quá trình hàn ma sát khuҩy chӏu ҧQKKѭӣng cӫa nhiӅu thông sӕ, viӋc phân tích ÿӇ [iFÿӏQKÿ~QJFiF\Ӄu tӕ ҧQKKѭӣQJÿӃn chҩWOѭӧng mӕi hàn ma sát khuҩy là cӵc kǤ quan trӑQJ'RÿyYҩQÿӅ cҫn tiӃn hành:
- Nghiên cӭXFѫVӣ lý thuyӃt cӫa quá trình hàn ma sát khuҩy 2 vұt liӋu khác nhau
- Quá trình làm dҿo kim loҥi là do ma sát giӳDÿҫu hàn vӟi phôi và lӵc ép giӳa vai dөng cө vӟi phôi, do vұy cҫn phҧi xây dӵQJSKѭѫQJWUuQKFkQEҵng nhiӋWÿӇ xác ÿӏnh các thông sӕ ҧQKKѭӟQJÿӃQTXiWUuQKKjQĈӗng thӡi tiӃn hành mô phӓng trên Pi\WtQKÿӇ ÿiQKJLiFiFWK{QJVӕ nhiӋt mӝt cách dӉ dàng
- Có cҫn gia nhiӋt cho vұt liӋXWUѭӟc khi hàn hay không ?
- TiӃn hành thӵc nghiӋm, sӱ dөQJSKѭѫQJSKiSWKӕng kê và tӕLѭXKyDÿӇ phân tích dӳ liӋu, tӯ ÿyU~WUDEӝ thông sӕ công nghӋ tӕt nhҩWWURQJÿLӅu kiӋn thí nghiӋm
LӧLtFKYjêQJKƭDFӫDÿӅ tài
Sӵ phát triӇn nhanh chóng cӫa các ӭng dөng vұn tҧi, công nghiӋSÿzLKӓi phҧi các vұt liӋXÿiSӭQJÿѭӧc yêu cҫu kӻ thuұt Nhӳng sҧn phҭPÿѭӧc thiӃt kӃ phҧi có trӑQJOѭӧng nhҽ, ví dө QKѭQK{PWKD\WKӃ mӝt sӕ bӝ phұQÿӗng Giҧm trӑQJOѭӧng cӫa mӝt thành phҫn góp phҫn giҧm tiêu thө nhiên liӋu [6] Cùng vӟLÿyOjYLӋc sӱ dөng các bӝ phұn chӕQJăQPzQÿѭӡng ӕng dүn tӯ ÿӗQJFNJQJÿѭӧc ӭng dөng rӝng rãi, nhӳng ӭng dөQJNKiFWURQJQJjQKÿLӋn công nghiӋp Nên viӋc kӃt hӧp các chi tiӃWQK{PYjÿӗng là hoàn toàn hӧp lý
.KyNKăQNKLNӃt hӧSQK{PYjÿӗng bҵng phѭѫQJSKiSKjQQyQJFKҧy là sӵ khác biӋt lӟn vӅ nhiӋWÿӝ nóng chҧy, tính chҩt nhiӋt và tӕFÿӝ nguӝLVDXNKLKjQFѫ WtQK'RÿyFѭӡQJÿӝ liên kӃt bӏ ҧQKKѭӣng bӣi sӵ hoà tan cӫa các hӧp chҩt liên kim, co ngót, và cҩu trúc tӃ vi khác nhau cӫa các vұt liӋu khác nhau tҥi khu vӵc hàn (WZ)
>@+ѫQQӳDFiFSKѭѫQJSKiSKjQQyQJFKҧ\NK{QJÿѭӧc khuyӃQNKtFKÿӇ hàn nhôm Yjÿӗng Mӕi hàn có thӃ bӏ lүn xӍ hàn [6]
&iFSKѭѫQJSKiSYjNӻ thuұWQKѭDEUDVLRQFLUFOHIULFWLRQVSRWZHOGLQJ [13], cold metal transfer [14], hàn lazer [15] ÿmÿѭӧc sӱ dөQJÿӇ kӃt hӧSQK{PYjÿӗng Tuy nhiên, nhiӅu hҥn chӃ YjNKyNKăQWӯ FiFSKѭѫQJSKiSQj\OjFKLSKtTXiWUuQK thiӃt lұp thông sӕ và các thiӃt bӏ yêu cҫu khác
Do nhӳng lӧi ích to lӟQQKѭYұy, vӟi viӋc chӑQÿѭӧc bӝ thông sӕ công nghӋ tӕi ѭXVӁ giúp nâng cao khҧ QăQJӭng dөng thӵc tiӉn cӫDSKѭѫQJSKiSKjQPDViWNKXҩy, tiӃt kiӋPQăQJOѭӧQJWăQJQăQJVXҩt và hiӇu quҧ cӫa quá trình hàn
&Ѫ6Ӣ LÝ LUҰN VÀ GIҦ THUYӂT KHOA HӐC Ĉӝ bӅn mӕi hàn và các thông sӕ ҧQKKѭӣng
Mӝt sӕ thӵc nghiӋPÿmÿѭӧc tiӃQKjQKÿӇ khҧo sát chҩWOѭӧng mӕi hàn giӳa ÿӗng và nhôm vӟi nhiӅXÿLӅu kiӋn khác nhau Các nghiên cӭu hiӋn tҥi vӅ ÿӝ bӅn cӫa FSW cho thҩy các phát hiӋn khác nhau cӫa mӕi hàn giӳDQK{PYjÿӗng (cho FSBW)
Có nhiӅu thông sӕ có thӇ ҧQKKѭӣQJÿӃQÿӝ bӅn cӫa mӕi hàn giӳDQK{PYjÿӗng Các tham sӕ quá trình ҧQKKѭӣng chính là tӕFÿӝ quay, tӕFÿӝ hàn, chiӅu sâu ép cӫa vai, và thiӃt kӃ dөng cө [5] Ngoài ra, dòng vұt liӋXFNJQJOjFKuDNKRiTX\ӃWÿӏQKÿӝ bӅn cӫa mӕi hàn [21]
H16 Pure Cu 3 3 Hot worked alloys steel 15 5 450 20 79.3MPa [2,3,4,8,9]
AA6061 Pure Cu 5 5 IN738LC 18 6 1200 50
Pure Al Pure Cu 3 3 15 5 1500 30 10 MPa [34]
Bҧng 2.1 Mӝt sӕ WK{QJWLQFѫEҧn FSW cӫDÿӗng và nhôm
2.1.1 ҦQKKѭӣng cӫa tӕFÿӝ KjQÿӃn quá trình hàn
TӕFÿӝ hàn, là tӕFÿӝ dөng cө dӏch chuyӇn dӑFWKHRÿѭӡng hàn ( tӕFÿӝ liên kӃt vұt liӋu) Nó ҧQKKѭӣQJÿӃn cҩu trúc tӃ vi và chҩWOѭӧng cӫa mӕi hàn Lӵa chӑn tӕFÿӝ hàn là mӝt viӋc khó trong hàng FSW hai vұt liӋu khác nhau Nhӳng tӕFÿӝ hàn khác nhau trong FSW ҧQKKѭӣQJNKiFQKDXÿӃn chҩWOѭӧng mӕi hàn TӕFÿӝ hàn cҫQÿѭӧc lӵa chӑn cҭn thұn, phҧi xem xét nhiӅu yӃu tӕ QKѭWӕFÿӝ vòng quay, vұt liӋXKjQÿӝ xuyên thҩu Ӭng suҩt dòng chҧy khác nhau trong vұt liӋu trong quá trình hàn FSW hai vұt liӋu khác nhau Al ± Cu là nguyên nhân dүQÿӃn khuyӃt tұt mӕi hàn Vì vұy viӋF[iFÿӏnh mӭFÿӝ tӕLѭXFӫa tӕFÿӝ hàn là cҫn thiӃt trong viӋc kiӇm soát dòng chҧy và ӭng suҩt cӫa dòng chuyӇn dӏch kim loҥi
Ngoài ra, tӕFÿӝ hàn và tӕFÿӝ YzQJTXD\FNJQJҧQKKѭӣQJÿӃn nhiӋWÿӝ hàn FSW hai vұt liӋu khác nhau Al-Cu Khi nhiӋWÿӝ khác nhau sӁ hình thành nhӳng lӟp IMC ( liên kim ) khác nhau, các lӟp này sӁ có tính chҩWFѫKӑc khác nhau Nên viӋc kiӇm soát tӕFÿӝ KjQÿӇ kiӇm soát nhiӋWÿӝ FNJQJOjYҩQÿӅ cҫn phҧLÿѭӧc nghiên cӭu KӃt quҧ là viӋc hình thành IMC sӁ WKD\ÿәi Cө thӇ là IMC sӁ ÿѭӧFWăQJUD nhiӅXKѫQNKLJLҧm tӕc ÿӝ hàn và tӕFÿӝ TXD\NK{QJÿәi Vӟi nhiӋWÿӝ cao, kim loҥi ӣ trҥng thái dӁo sӁ xuҩt hiӋn và dòng vұt liӋu hәn loҥn tҥi vùng khuҩ\/ѭӧng IMC lӟQKѫQGRGzQJFKҧy hәn loҥn cӫa Al mӅPKѫQYjFiFKҥt Cu phân bӕ tҥi nhӳng vӏ trí khác nhau trong vùng hàn IMC này rҩt cӭng và dӉ bӏ nӭWGRÿyOjPJLҧPÿӝ bӅn cӫa mӕi hàn
Hinh 2.1 TӕFÿӝ hàn và tӕFÿӝ quay khác nhau cӫa FSW vұt liӋu Al ± Cu [7]
NhiӋWÿҫu vào tӹ lӋ nghӏch vӟi tӕFÿӝ hàn TӕFÿӝ hàn cao tҥRUDÿҫXYjRNK{QJÿӫ nhiӋWYjGRÿyhình dҥng mӕi hàn không hoàn chӍnh sӁ xuҩt hiӋn NhiӋWÿҫu vào thҩp KѫQ[ҧy ra ӣ tӕFÿӝ hàn rҩt cao gây ra sӵ trӝn lүn vұt liӋu Al-&XNK{QJÿ~QJFiFKYjGүn ÿӃn các khuyӃt tұWQKѭNKRҧng trӕng [5] Dòng chҧy vұt liӋXNK{QJÿӫ ӣ tӕFÿӝ hàn cao KѫQGүQÿӃn sӵ hình thành các lӛ (tӭc là khuyӃt tұt lә trӕng) bên trong các mӕi hàn, do ÿyEҵng cách giҧm tӕFÿӝ hàn, nhiӋWÿӝ vùng mӕLKjQWăQJOrQYjOjPJLҧm ӭng suҩt chҧ\GRÿytWNKҧ QăQJEӏ rӛng KѫQ>@7ӕFÿӝ hàn cӵFFDRFNJQJWҥo ra liên kӃt kim loҥi rҩWNpP>@ĈӇ Fyÿѭӧc mӕi hàn không có khuyӃt tұt, nên sӱ dөng tӕFÿӝ hàn thҩp và tӕFÿӝ quay cao [5]
2.1.2 ҦQKKѭӣng cӫa chiӅu dày vұt liӋu Ĉӝ dày tҩm vұt liӋu là yӃu tӕ quyӃWÿӏQKFKtQKÿӇ lӵa chӑn thiӃt kӃ dөng cө cө thӇ và các thông sӕ quy trình khác nhau Sӵ WKD\ÿәi vӅ ÿӝ dày cӫa tҩm vұt liӋXOjPWKD\ÿәi sӵ khuҩy cӫa dөng cө, tӕFÿӝ làm nóng và nguӝi và chiӅu cao cӫa mӕi hàn 3KѭѫQJSKiS FSW hàn vұt liӋu dày mà sӱ dөng mӝt dөng cө ngҳn thì không thӇ kӃt nӕi tҩPÿӃn gӕc cӫa mӕi hàn [35] Các hӧSNLPQK{PFyÿӝ dày tӯ ÿӃQPPÿmÿѭӧc hàn bҵng FSW vӟLÿӝ xuyên thҩu hoàn toàn tӯ mӝt phía mà không có khuyӃt tұWQKѭÿӝ rӛng và khoҧng trӕng [70] Tҩm Al và Cu dày tӟi 12,7 mm sӱ dөQJ)6:ÿmÿѭӧc các nhà nghiên cӭu khác nhau ghép thành công [26] Cҫn có các nghiên cӭXVkXKѫQÿӕi vӟi FSW khác nhau cӫa Al-&XFyÿӝ Gj\KѫQPP
2.1.3 ҦQKKѭӣng cӫa vӏ trí phôi
Vӏ trí cӫa các phôi tҥi mӝt vӏ trí cӕ ÿӏnh là mӝt yӃu tӕ quan trӑng trong quá trình FSW hai vұt liӋu Al-Cu không giӕQJQKѭ)6:WK{QJWKѭӡng cӫa cùng vұt liӋu [38,45] Theo nghiên cӭu, mô hình dòng chҧy vұt liӋu và chҩWOѭӧng mӕi hàn bӏ ҧQKKѭӣQJÿiQJ kӇ bӣi vӏ trí và vӏ trí cӫa các tҩPFѫVӣ trong suӕt FSW cӫa các hӧp kim khác nhau [39,46] NӃu vұt liӋu cӭng (tӭFOj&XÿѭӧFÿһt ӣ phía lҩy vұt liӋu, sӁ có lӵc cҧn ӣ phía lҩy vұt liӋu và dүQÿӃn dòng vұt liӋXNK{QJÿӗQJÿӅu Dòng vұt liӋXNK{QJÿӗng nhҩt này giӳa các vұt liӋu khác nhau gây ra các khuyӃt tұt thӇ tích lӟQQKѭUӛng do tӍ lӋ trӝn dòng vұt liӋu không phù hӧp và vұt liӋu mӅPKѫQFNJQJFy[XKѭӟQJÿQUDNKӓi vùng hҥt nhân [38,47] Rә bӅ mһt là mӝt khuyӃt tұWWKѭӡQJÿѭӧc tìm thҩy khi Al ÿѭӧFÿһt ӣ ÿҳp vұt liӋu và vӏ trí cӫa Al ӣ phía lҩy vұt liӋu góp phҫn vào viӋc nӕi không có khuyӃt tұt [38,47] Vӏ trí cӫa vұt liӋu mӅPKѫQӣ phía lҩy vұt liӋu tҥo ra mӝt dòng chҧy vұt liӋu EuQKWKѭӡng trong vùng nhân và dүQÿӃn viӋc dӉ dàng chuyӇn vұt liӋu mӅPKѫQYӅ ÿҳp [48] Vì vұy, vӏ trí cӫa tҩm Cu cӭQJKѫn ӣ SKtDÿҳp vұt liӋu và tҩm Al mӅPKѫQӣ phía rút lҩy vұt liӋu ÿѭӧc khuyӃn nghӏ YuÿLӅu này tҥo thành hàn mӕi hàn không khuyӃt tұt FSW cӫa Al-Cu ӣ cҩu hình mӕi nӕLÿӕLÿҫu [38,65] ViӋc hàn FSW theo kiӅu chӗng tҩm
13 vұt liӋXFNJQJOjYҩQÿӅ quan trӑQJQrQÿӇ tҩm vұt liӋu Cu (vұt liӋu cӭQJSKtDGѭӟi Al(Vұt liӋu mӅm) phía trên Sӵ sҳp xӃSQj\ÿmWҥRUDOѭӧng nhiӋt thích hӧp trong vùng hҥWQKkQGRÿӝ dүn nhiӋt cӫa Al thҩSKѫQYjWҥo ra dòng chҧy vұt liӋu tӕt và khuҩy mҥnh KѫQGRÿyPӕi hàn tӕt và không có khuyӃt tұt [49]
2.1.4 ҦQKKѭӣng cӫa lӵc ép mӕi hàn
Lӵc ép hoһc lӵc dӑc trөc xuҩt hiӋQWKHRKѭӟng trөc chính và duy trì sӵ tiӃp xúc cӫa dao ӣ trên và Gѭӟi vұt liӋu phôi Nó là mӝt yӃu tӕ rҩt quan trӑQJÿӇ kiӇm soát chҩt Oѭӧng cӫa mӕLKjQWKXÿѭӧc Lӵc dӑc trөc bӏ ҧQKKѭӣng bӣi các thông sӕ quá trình hàn QKѭYDLGөng cө, tӕFÿӝ KjQYjJyFQJKLrQJÿѭӧc sӱ dөng trong FSW [45,49] Nó nên ÿѭӧc bҧRGѭӥng cҭn thұn trong suӕt quá trình FSW vì lӵc ép thҩSKѫQNK{QJFXQJFҩp lӵc thҷQJÿӭng thích hӧp cӫa vұt liӋu bӏ biӃn dҥng dҿo, trong khi lӵc lao dӕFFDRKѫQ làm vұt liӋu bӏ biӃn dҥng chҧy ra Trong suӕt quá trình FSW khác nhau cӫa Al-Cu, cҫn mӝWOѭӧQJWѭѫQJÿӕi lӟn lӵc ép (lӟQKѫQN1GRÿӝ cӭng cӫa Cu lӟQKѫQ$O Lӵc ép tӕLѭXÿѭӧc khuyӃn khích trong FSW hai vұt liӋu khác nhau cӫa Al-Cu là 5kN vì nó hӛ trӧ hòa trӝn hoàn toàn trong vùng khuҩy
2.1.5 ҦQKKѭӣng cӫa chiӅXTXD\ÿӃn chҩWOѭӧng mӕi hàn ҦQKKѭӣng cӫa chiӅXTXD\ÿӃn chҩWOѭӧng mӕLKjQFNJQJFҫQÿѭӧc kiӇm nghiӋm ChiӅu quay cӫDÿҫu khuҩ\ÿmÿѭӧFÿҧRQJѭӧc so vӟi các mӕLKjQÿmÿӅ cұSWUѭӟFÿy Vӟi chiӅu quay cӫDÿҫu khuҩ\QJѭӧc chiӅXNLPÿӗng, Al nҵm ӣ Kѭӟng ÿҳp cӫa mӕi hàn
BӅ mһt mӕi hàn xuҩt hiӋn khuyӃt tұWNKLWDFKRWKD\ÿәLKѭӟng ÿҳp cӫa mӕi hàn
Hình 2.2 BӅ mһt mӕi hàn và bӅ mһt bӏ Jm\NKLÿҧRQJѭӧc chiӅXTXD\TXD\QJѭӧc chiӅXNLPÿӗng ) [6]
.KLÿҫu khuҩy quay cùng chiӅXNLPÿӗng hӗ, Al có chuyӇQÿӝng xoáy, Al ӣ trҥng thái dҿRÿѭӧFpSÿӇ các bӅ mһt Cu ÿmÿѭӧFÿmÿѭӧc kích hoҥt nhiӋt bӣi các chuyӇQÿӝng ma sát cӫDÿҫu khuҩy và dính chһt vào CuQrQKjQÿѭӧc 2 tҩm MһWNKiFNKLKѭӟng KjQQKѭWrong B , Al ӣ trҥng thái dҿRÿѭӧc ép vào bӅ mһt Cu PjFKѭDÿѭӧc kích hoҥt nhiӋt, suy ra mӕi hàn không thành công.
Dөng cө hàn ma sát khuҩy
/ѭӧng dӏch chuyӇn cӫa dөng cө
Sӵ dӏch chuyӇn công cө cӫa quá trình FSW tӯ ÿѭӡng tâm mӕi hàn vӅ phía vұt liӋu mӅm gӑLOjÿӝ dӏch chuyӇn dөng cө Ĉӝ dӏch chuyӇn bҵng 0 hoһc không xҧy ra khi dөng cө )6:ÿѭӧFÿӏnh vӏ chính xác ӣ WkPÿѭӡng nӕi mӕi hàn
Hình Gѭӟi cho thҩy vӏ trí dөng cө và tҩm vұt liӋXFyÿӝ lӋch 0 và 1 mm vӅ phía Al
Hình 2.4 Mô tҧ vӏ trí lӋch cӫDÿҫu khuҩy [5]
Theo mӝt sӕ nhұQ[pWSKѭѫQJSKiSKjQWK{QJWKѭӡQJNKLÿҫXFNJDGөng cө không dӏch chuyӇn vào QJD\WkPÿӕLÿҫu cӫa 2 tҩm vұt liӋu Al- Cu thì sӁ tҥo ra các mӕi hàn kém chҩWOѭӧng và bӏ lӛi ӣ SKѭѫQJSKiS)6:>37,38] Các vұt liӋXNKiFQKDXQKѭ$OYj&XWKѭӡQJNKiFQKDXÿiQJNӇ vӅ các tính chҩt vұt lý, hóa hӑFYjFѫKӑFQKѭQKLӋWÿӝ nóng chҧ\ÿӝ bӅn và ӭng suҩt chҧy Do sӵ khác biӋt vӅ ÿӝ dүn nhiӋt và nhiӋWÿӝ nóng chҧy, biӃn dҥng dҿRNK{QJÿӗQJÿӅu và không hoàn toàn xҧ\UDNKLÿһWWkPÿҫu khuҩy ngay vӏ trí cӫDÿӕLÿҫu hai tҩm vұt liӋu Al - Cu Dòng vұt liӋXFNJQJNK{QJJLӕng nhau cӫa hai vұt liӋu Al - Cu Không giӕQJQKѭ)6:FQJYұt liӋu, ӣ FSW khác vұt liӋu, mҧnh vұt liӋu cӭQJKѫQÿyQJYDLWUzQKѭPӝt rào cҧQÿӕi vӟi dòng nguyên liӋu trong vùng khuҩy Vì vұy, nên chuyӇn dөng cө vӅ phía Al vì Cu có hӋ sӕ giãn nӣ nhiӋt cao KѫQNK{QJWKӇ lҩ\ÿLOѭӧng nhiӋt lӟQKѫQ.ӻ thuұt này phân phӕi ӭng suҩt nhiӋt mӝt cách tӕLѭXFKRFҧ hai vұt liӋu và tҥo ra nhiӅu nhiӋWKѫQӣ phía Al so vӟi phía Cu ViӋc cung cҩSÿӝ dӏch chuyӉn dөng cө vӅ phía vұt liӋu mӅPKѫQVӁ kiӇm soát sӵ hình thành liên kim trong vùng khuҩ\YjWK~Fÿҭy quá trình khuҩy tӕWKѫQ>50] KhoҧQJFiFKEÿҳp vұt liӋu (khoҧng cách giӳa trөc dөng cө Yjÿѭӡng kӃt nӕi vұt liӋu) cӫDÿҫXGzÿӕi vӟi vұt liӋu mӅPVDRFKRÿҫu khuҩy chӍ tiӃp tuyӃn vӟi vұt liӋu cӭng), là mӝWÿLӇm quan trӑng trong viӋFÿҧm bҧo mӕi hàn không khuyӃt tұt cӫa quá trình FSW [35] ViӋc có xuҩt hiӋn
Oѭӧng dӏch chuyӉn cӫDÿҫu khuҩy dөng cө sӁ tҥo ra mӕi hàn không khuyӃt tұt [22,41,42] ViӋFWtQKWRiQÿӝ dӏch chuyӉn sӁ ҧQKKѭӥQJÿӃn viӋc tính toán IMC GRÿyVӁ giҧm khuyӃt tұt trong viӋc hàn FSW hai vұt liӋu [28] Sӵ sinh nhiӋWÿӝ tӕLÿDWURQJVXӕt quá trình FSW cӫa Al và Cu là mӝt hàm phө thuӝFYjRÿӝ dӏch chuyӇQÿҫu khuҩy [36@Ĉӝ dӏch chuyӉn cӫa dөng cө FNJQJJL~SSKkQSKӕi tӕLѭXQKLӋt sinh ra trong vұt liӋu cӫa quá trình FSW hai vұt liӋu Trong quá trình FSW hai vұt liӋu Al-Cu không có dӏch chuyӉQÿҫu khuҩy, liên kӃt kém và rӛng xҧy ra do sӕ Oѭӧng lӟn các mҧnh Cu cӭQJKѫQ$OFҫQÿѭӧc khuҩy vào vùng hҥWQKkQYjNKyNKăQWURQJYLӋc biӃn dҥng và chҧy trong dòng chҧ\$O1Kѭ vұy IMC giòn cӫa Al-Cu phát triӇn nhiӅXKѫQ>43,44@1Jѭӧc lҥi nӃXÿһt lӋFKÿҫu dùng cө vӅ phía Al thì sӁ có nhӳng hҥt Cu nhӓ KѫQÿѭӧc tách ra tӯ khӕi Cu, luӗng vұt liӋu ÿѭӧc hòa trӝQÿӅXKѫQYjWҥo ra mӕi hàn chҩWOѭӧQJKѫQ
Trong quá trình FSW hai vұt liӋu Al-Cu ghép theo kiӇXÿӕLÿҫu thì sӁ có chұWOѭӧng tӕWKѫQYLӋc hàn giáp mí, vì có thӇ ÿLӅu chӍQKÿѭӧc khoҧng dӏch chuyӉn cӫa dөng cө so vӟi tâm hai tҩm vұt liӋu
2.2.3 ҦQKKѭӣng cӫa hình dáng dөng cө
Ngoài ra hình dáng dөng cө FNJQJҧQKKѭӣQJÿӃn chҩWOѭӧng mӕi hàn [6]
Hình 2.5 : Mô tҧ chҩWOѭӧng mӕi hàn khác nhau khi dӱ dөQJÿҫu khuҩy hình dҥng khác nhau [6]
Vai công c ͭ FSW Ĉѭӡng kính vai dөng cө là mӝt thông sӕ quan trӑng cӫDTXiWUuQK)6:ÿӇ Fyÿѭӧc sӵ ÿҧm bҧo chҩWOѭӧng tӕt không có khiӃm tұWYjQyQrQÿѭӧc lӵa chӑn mӝt cách tӕLѭX Vai dөng cө FyKDLYDLWUzFѫEҧn vì nó tҥo ra lӵFKѭӟng xuӕng cӫa trөFYjFNJQJWUX\Ӆn mӝt phҫn chính cӫa nhiӋt ma sát Sӵ phát sinh nhiӋt và kӃt quҧ là sӵ WăQJQKLӋWÿӝ ÿӍnh bӏ ҧQKKѭӣng chӫ yӃu bӣLÿѭӡng kính vai và hình dҥng trong suӕt quá trình FSW Theo nhӳQJÿiQKJLiNKRҧng 87% nhiӋWPDViWVLQKUDOjGRWiFÿӝng cӑ xát giӳa phôi và bӅ mһt vai cӫa dөng cө ÿѭӧc hình thành bӣi bӣLÿѭӡng kính vai Vai công cө FNJQJÿyQJ mӝt vai trò quan trӑng trong quá trình gҳn kӃt vұt liӋXÿѭӧc khuҩy Trong suӕt quá trình FSW cӫa Al-Cu, cҩu trúc tӃ YLYjFiFÿһFWtQKFѫKӑc, biӃn dҥng vұt liӋu, sӵ hình thành IMC
Hình dҥng vai dөng cө FNJQJOjPӝWÿһFÿLӇm quan trӑng trong FSW Mһt ngoài vai có thӇ phҷng hoһc hình nón Phҷng, lӗi và lõm là các dҥng hình hӑc bӅ mһWÿҫu vai WKѭӡQJÿѭӧc sӱ dөng chính BӅ mһt cuӕi cӫa vai có thӇ bao gӗPFiFÿһFÿLӇm khác nhau QKѭUmQKFXӝn, gӡNKtDYjYzQJWUzQÿӗQJWkPÿӇ tҥRÿLӅu kiӋn trӝn vұt liӋu tӕWKѫQ [8,18]
Hình 2.6 Hình dáng vai dөng cө
&iFÿһFÿLӇm hình hӑc và biên dҥng khác nhau cӫa bӅ mһWGDRÿѭӧc thӇ hiӋn trong thông tin cӫa vai công cө và hình dҥng cӫa nó ҧQKKѭӣQJÿiQJNӇ ÿӃQFѫFKӃ dòng vұt liӋu, hình dҥQJYjNtFKWKѭӟc vұWKjQFiFÿһFWtQKFѫKӑc và cҩu trúc tӃ vi FNJQJQKѭVӵ hình thành các IMC trong FSW cӫa Al-Cu GALVAO và cӝng sӵ >@ ÿm iS Gөng SKѭѫQJSKiSma sát khuҩy ÿӇ hàn Al 5083-H111 và Cu không chӭDR[\Fyÿӝ dày 1 mm bҵng cách sӱ dөng biên dҥng vai cӫa dөng cө hình nón và xoҳn ӕc và báo cáo rҵng công cө xoҳn ӕc ÿmSKiWtriӇn vùng khuҩ\KuQKOѭӥi có các IMC bao gӗm ܥݑܣ݈ ଶ riêng biӋt trong khi dөng cө hình nón tҥo ra vùng khuҩ\NK{QJÿӗng nhҩt chӭa ít IMC và bao gӗm ܥݑܣ݈ ଶ , ܥݑ ଽ ܣ݈ ସ , hӛn hӧSQK{PYjÿӗng Hӑ FNJQJÿӅ nghӏ sӱ dөng vai hình nón và phҷng trong suӕt FSW cӫa Al-&XÿӇ ÿҥWÿѭӧc các mӕi hàn không có khuyӃt tұWYjFNJQJ ÿӅ cұp rҵng vai xoҳn ӕc tҥo ra các khuyӃt tұt và IMC lӟQKѫQWURQJYQJNKXҩ\GRÿyOjPWăQJÿӝ cӭQJYjÿӝ giòn cӫa vùng khuҩy Góc hình nón phҧLÿѭӧc chӑQWUrQFѫVӣ chiӅXGj\SK{LYjÿѭӡQJNtQKYDL.KRDQJíFKRYDLKuQKQyQÿӫ ÿӇ vұt liӋu chuyӇQÿӝng thích hӧp tҥo thành mӝt mӕi nӕLYjFNJQJWK~Fÿҭy chuyӇQÿӝng vұt liӋXÿL xuӕng thông qua lӵFO\WkP>í@9LӋc lӵa chӑn hình hӑFWtQKQăQJSKKӧp nhҩt cӫa vai dөng cө ÿѭӧFÿLӅu chӍnh bӣLÿӝ dày phôi và vұt liӋu gia công và dөng cө
Cҩu trúc hàn
VӅ cҩu trúc hàn chúng ta có thӇ chia thành 3 nhóm chính dӵa theo sӵ WѭѫQJWiF giӳa Al-Cu Các cҩu trúc xen kӁ dҥng phiӃn; tәng hӧSÿӗng nhҩt; giӕng tәng hӧp
Trong quá trình hàn ma sát khuҩy Al-Cu, cҩu trúc hàn gӗm nhiӅu hình thái và nhiӅu pha liên kim IMC và quá trình này bӏ ҧQKKѭӣng nhiӅu bӣi thông sӕ hàn
Hӛn hӧSÿӗng nhҩWFK~QJGѭӡQJQKѭOjKuQKWKiLKLӃm hình thành nhҩt trong mӕi hàn Hӛn hӧSQj\ÿѭӧc hình thành khi khuҩy mҥQKYjÿҫu vào nhiӋWÿѭӧc áp dөng trên lӟp cҳt rҩt nhiӅu Al hoһc Cu
Cҩu trúc gҫn giӕng hӛn hӧp bao gӗm các hҥt Cu, giàu Cu hoһF,0&ÿѭӧc phân tán trong ma trұn Al hoһc giàu Al Cҩu trúc này có thӇ tӯ tWÿӃn bao phӫ toàn bӝ hҥt
Dòng vұt liӋu
Dòng vұt liӋu trong quá trình hàn ma sát khuҩy hai vұt liӋu khác nhau là mӝWFѫ chӃ rҩt phӭc tҥp Nó không chӍ phө thuӝc vào loҥi vұt liӋu mà còn tùy vào tӕFÿӝ vòng quay và tӕFÿӝ di chuyӇn cӫa dөng cө hàn khi vұt liӋu có bҧn chҩt khác nhau và xác tác ÿӝng khác nhau vӟi nhau theo lӵc cӫa dөng cөĈmFyUҩt nhiӅu nghiên cӭu vӅ dòng chҧy cӫa vұt liӋu trong quá trình hàn ma sát khuҩy hai vұt liӋu khác nhau Hӑ chӍ ra rҵng sӵ khác biӋt lӟn nhҩt trong dòng vұt liӋu phө thuӝc vào loҥi vұt liӋXQjRÿѭӧFÿһt ӣ Kѭӟng tiӃn cӫDÿѭӡQJKjQ.KL$OÿѭӧFÿһt ӣ Kѭӟng tiӃn, nó mӅPKѫQÿӗng khá nhiӅu nӅn nó bӏ ÿҭy ra khӓi Cu, và chҩWOѭӧng mӕi hàn không tӕWFNJQJQKѭNK{QJWKӇ hình thành liên kim Khi Cu ӣ Kѭӟng tiӃn thì sӁ không có hiӋQWѭӧQJWѭѫQJWӵ xãy ra, do phҫn Al mӅm KѫQӣ KѭӟQJU~WOXLÿѭӧFÿѭDÿLGӉ GjQJKѫQTXDErQSKtDWLӃn, làm cho dòng vұt liӋu hòa trӝQYjRQKDXÿӇ tҥo ra nhӳng hҥWKjQ1KѭYұy các yӃu tӕ ҧQKKѭӣQJÿӃn dòng vұt liӋu sӁ là viӋc kim loҥi QjRÿһt ӣ Kѭӟng tiӃQKD\U~WOXL[iFÿӏnh bӣLÿҫu dөng cө; vӏ trí vұt liӋu
Các vùng trong quá trình hàn
Ӣ FSW, ba vùng khác nhau vӅ cҩXWU~FYLP{ÿѭӧc hình thành [63, 53] Các vùng này bao gӗm: SZ, TMAZ và HAZ ӣ cҧ hai mһWQK{PYjÿӗng Hình 2.11a cho thҩy các vùng này vӟi cҩu trúc vi mô cӫa chúng cho 1000-100 mүX)6:1KѭÿmWKҩy, các hҥt mӏQKѫQWKXÿѭӧc ӣ SZ do quá trình kӃt tinh lҥLÿӝng Trong TMAZ, cҩu trúc vi mô chӭa các hҥt bӏ NpRFăQJGRGөng cө TXD\1Kѭÿѭӧc thҩy tӯ +uQKDNtFKWKѭӟc hҥt trong TMAZ nҵm giӳDNtFKWKѭӟc cӫa NZ và HAZ ӣ cҧ mһWQK{PYjÿӗQJĈLӅu này là do tác ÿӝng cӫDOѭӧng nhiӋt cao tҥo ra khi cӑ [iWYDL7URQJNKLÿyӣ +$=NtFKWKѭӟc hҥWWăQJ lên do nhiӋWÿҫu vào [63, 53] Cҩu trúc vi mô cӫa các mүX)6:6=Yj+$=ÿѭӧc thӇ hiӋn trong Hình 2.11 Nói chung, trong FSW giӳDÿӗng và nhôm, cҩu trúc vi mô cӫa SZ phө thuӝc vào quá trình tái kӃWWLQKÿӝng và sinh nhiӋt Hai yӃu tӕ này rҩt hiӋu quҧ trong viӋF[iFÿӏQKNtFKWKѭӟc hҥt ӣ 6=7URQJ)6:Qyÿѭӧc áp dөng cho tӕFÿӝ quay cӫa dөng cө; mӝt biӃn dҥng dҿo nghiêm trӑng xҧy ra dүQÿӃn kӃt tinh lҥi
KӃt quҧ là ranh giӟi hҥt cӫa góc thҩSWKD\ÿәi thành ranh giӟi hҥt cӫa góc cao 1KѭYұy ӣ hҥt mӟLWăQJWӹ lӋ tҥo mҫm dүQÿӃn giҧPNtFKWKѭӟc hҥW7URQJNKLÿyWURQJ FSW, nhiӋt sinh ra do ma sát dүQÿӃn hiӋQWѭӧng ӫ hҥWWKHRÿyKҥt bҳWÿҫu lӟn [56, 53] Hình 2.11 cho thҩy sӵ sinh nhiӋt và sӵ phân bӕ NtFKWKѭӟc hҥt trong SZ cӫa nhôm và ÿӗng cӫa các mүu FSW Rõ ràng là trong mӑLWUѭӡng hӧSNtFKWKѭӟc hҥt cӫa SZ và HAZ lҫQOѭӧt nhӓ KѫQYjOӟQKѫQFiFNLPORҥLFѫEҧQ1Kѭÿѭӧc thҩy tӯ Hình 2.11, bҵng cách WăQJVLQKQKLӋt ӣ )6:NtFKWKѭӟc hҥt cӫa các mүu vұWWăQJOrQQKѭEiRFiRFӫa Sinha và cӝng sӵ [55]; hӑ tuyên bӕ rҵng viӋFWăQJWӕFÿӝ quay sӁ OjPWăQJNtFKWKѭӟc hҥt cӫa
SZ, TMAZ và HAZ Hҥt mӏQKѫQWURQJ6=OjGRTXiWUuQKNӃt tinh lҥL7URQJNKLÿyTXi trình sinh nhiӋt sӁ gây ra sӵ phát triӇn cӫa hҥt ӣ HAZ Trên thӵc tӃ, hiӋQWѭӧng ӫ xҧy ra do sӵ JLDWăQJVLQKQKLӋWYjGRÿyFiFORҥi hҥt ӣ SZ và HAZ sӁ phát triӇn Nói cách khác, sӵ cҥnh tranh giӳa quá trình tái kӃt tinh và quá trình sinh nhiӋt sӁ quyӃWÿӏQKNtFKWKѭӟc hҥt cӫa các mүu SZ FSW Trong SZ, yӃu tӕ quyӃWÿӏQKÿӃQNtFKWKѭӟc hҥt là sӵ tái kӃt WLQKĈLӅu này là do thӵc tӃ là sӵ JLDWăQJVLQKQKLӋt không ҧQKKѭӣQJÿiQJ kӇ ÿӃn kích
WKѭӟc hҥt, trong khi ӣ HAZ, yӃu tӕ quyӃWÿӏnh là sinh nhiӋt Có thӇ thҩy rõ trong Hình 2.11, bҵQJFiFKWăQJQKLӋWVLQKUDNtFKWKѭӟc hҥt cӫDÿӗng và nhôm lҫQOѭӧWWăQJWӯ 10,5 lên 12,4 ߤm và tӯ 33,4 lên 38,3 ߤm Rõ ràng, sӵ JLDWăQJNtFKWKѭӟc hҥt cӫa nhôm lӟn KѫQVRYӟLÿӗQJĈLӅu này có thӇ là do sӵ hiӋn diӋn cӫa nhôm ӣ mһt tiӃn [57] Ngoài ra, hӋ sӕ ma sát cӫDQK{PFDRKѫQÿӗng và nhiӋWÿӝ hàn thұPFKtFzQFDRKѫQNKLGөng cө tiӃp xúc vӟi các tҩm [58]
Mһt khác, tính dүn nhiӋt cao cӫDÿӗng so vӟLQK{PFNJQJOjPFKRNLPORҥi bӏ nguӝi nhanh Các tính chҩWFѫKӑFăQPzQYjÿLӋn cӫa FSW giӳDQK{PYjÿӗng phө thuӝFYjR,0&ÿѭӧFKuQKWKjQK+ѫQQӳa, cҫn phҧi tìm sӵ hình thành IMC trong các mӕi nӕi tӯ giҧQÿӗ pha cӫa Al-&XQKѭWURQJ+uQK>52] Các hӧp chҩt liên kim loҥi ,0&ÿѭӧc hình thành có thӇ ÿѭӧFÿiQKJLiWӯ giҧQÿӗ pha trong Hình 2.12 vӟi các ÿѭӡQJWUzQQKѭVDX$O&XK$O&XF$O&XJYj$O&XG6(0ÿѭӧc sӱ dөng ÿӇ khҧo sát sӵ hình thành IMC trong mүu 1000-100 FSW Hình 2.11 a, b cho thҩy ҧnh SEM cӫa khӟp SZ ӣ hai chӃ ÿӝ ÿLӋn tӱ thӭ cҩSYjÿLӋn tӱ tán xҥ QJѭӧc Hình 2.11a cho thҩy hình ҧnh SEM cӫa các miӃQJÿӗng tách ra khӓi tҩPÿӗng khi phҧn ӭng vӟi công cө TXD\YuFK~QJÿѭӧc phân phӕi trong nhôm SZ Nhӳng miӃQJÿӗng này trong hӛn hӧp nhôm vӟi hình dҥng bҩWWKѭӡQJYjNtFKWKѭӟc khác nhau tҥo ra mӝt cҩu trúc giӕQJQKѭ
25 composite HiӋQWѭӧQJWѭѫQJWӵ ÿmÿѭӧc quan sát bӣi Tan và cӝng sӵ [13] và Xue và cӝng sӵ>@'Rÿy6=ÿmÿѭӧc cӫng cӕ bӣi kiӇu cҩu trúc này, sӁ ÿѭӧc thҧo luұn ӣ phҫn sau Các lӟSÿѭӧc khuҩy có thӇ nhұn biӃt rõ ràng tӯ Hình 2.11 b, bao gӗm nhôm, ÿӗng và IMC BҵQJFiFKiSÿһt mӝt tӕFÿӝ quay, khӕLOѭӧQJÿӗQJÿѭӧc phân phӕi trong
SZ cӫDQK{PQKѭÿѭӧc quan sát trong Hình 2.11 a Hình 2.11 c cho thҩ\ÿӝ SKyQJÿҥi FDRKѫQFӫa vùng A ӣ dҥng khӕLÿӗng (xem Hình 2.11a) Hình 2.11 d cho thҩy bҧQÿӗ (';ÿѭӧc lҩy tӯ khu vӵc A BҧQÿӗ EDX cho thҩy rõ ràng sӵ phân bӕ cӫa các nguyên tӕ QK{PYjÿӗng Sӵ hiӋn diӋn cӫa nhôm là khá rõ ràng tӯ FiFÿѭӡng vân cӫDÿӗng và mһt phân cách giӳDQK{PYjÿӗQJ'RÿyVӵ hình thành IMC trong các quá trình cӫa các pha này là hoàn toàn có thӇ xҧy ra.
Các hӧp chҩt liên kim
Trong quá trình FSW cӫa Al-Cu, các pha khác nhau cӫa Al ± &Xÿѭӧc hình thành do viӋc sӱ dөng dөng cө và dòng chҧy vұt liӋu khi chӏu áp suҩt mҥQK&iFSKDQj\ÿѭӧc gӑi là hӧp chҩWOLrQNLP,0&&iFOLrQNLPQj\FNJQJ[Xҩt hiӋQWURQJFiFSKѭѫQJSKiSNKiFQKѭQәKjQPDViW&iFOLrQNLPÿѭӧc hình thành nhiӅu nhҩt là Cu9Al4, CuAl2 ViӋFÿҧm bҧo chҩWOѭӧng mӕi hàn FSW chính là viӋc kiӇPVRiWÿѭӧc sӵ hình thành liên kim, lӟp liên kim phҧLÿѭӧc giӳ ӣ lӟp mӓng GiҧQÿӗ pha cӫa Al ± Cu
Hình 2.12 GiҧQÿӗ pha Al ± Cu Công thӭc hóa hӑc cӫa các pha
NhiӅXF{QJWUuQKÿmWUuQKEj\FKL tiӃt sӵ hình thành IMC trong FSW cӫa Al-Cu và nhӳng ҧQKKѭӣng cӫDFK~QJÿӕi vӟi mӕi hàn Mӝt sӕ OêGRFKRFѫFKӃ KuQKWKjQKÿm ÿѭӧc báo cáo mһc dù Galvao và cӝng sӵ>@ÿmFKӍ ra hiӋQWѭӧng khuӃch tán trҥng thái
27 rҳQÿѭӧc kích hoҥt bҵng nhiӋWFѫNLӇm soát sӵ KuQKWKjQKKDL,0&WKѭӡng thҩy nhҩt trong FSW cӫa Al-Cu, ܥݑ ଽ ܣ݈ ସ vàܥݑܣ݈ ଶ Bӣi vì các phҧn ӭng hóa hӑc xҧy ra theo các chu kǤ nhiӋt cӫa quá trình FSW không ӣ trҥng thái cân bҵng, nên không thӇ hiӇu sӵ hình thành chӍ dӵa trên giҧQÿӗ pha Ngoài ra, nhiӋWÿӝ nung chҧy cӫa ܥݑ ଽ ܣ݈ ସ , là 1030 ° C, FDRKѫQQKLӅu so vӟi nhiӋWÿӝ ÿҥWÿѭӧFWURQJTXiWUuQKQj\'RÿyKӧp lý khi nói rҵng chӍ mӝt quá trình khuӃch tán trҥng thái rҳn cҧm ӭng nhiӋWFѫPӟi có thӇ tҥo thành IMC vӟi nhiӋWÿӝ nhiӋt hҥFKFDRQKѭYұy: Galvao và cӝng sӵ cho rҵng ܥݑ ଽ ܣ݈ ସ ÿѭӧc hình thành do sӵ kӃt hӧp các nguyên tӱ Al vào cҩu trúc Cu, có thӇ ÿѭӧc giҧ ÿӏnh là mӝt quá WUuQKFѫKӑc do sӵ khuҩy trong quá trình FSW BiӃn dҥng dҿRFѭӡQJÿӝ FDRÿѭӧc cho là có thӇ ÿҭy nhanh tӕFÿӝ khuӃch tán trong hàn ӣ trҥng thái rҳn, cho phép tҥo ra nӗng ÿӝ nguyên tӱ ÿӫ cho IMC ngay cҧ ӣ nhiӋWÿӝ thҩp
H Barckatain và cӝng sӵ [45] báo cáo rҵng cҩu trúc vi mô cӫa vùng khuҩy bao gӗm các hҥt Cu tӯ gӕF&Xÿѭӧc bao quanh bӣi các lӟp IMC
Li Xia-wei và cӝng sӵ [60] mһt khác, báo cáo không có IMC trong mӕi hàn cӫa hӧp kim Al 1350 vӟi CX)6:QKѭQJÿmTXDQViWWKҩy mӝt cҩu trúc vi mô phӭc tҥp bao gӗm cҩu trúc dҥng xoáy và dҥng phiӃn
TK Bhattacharys và cӝng sӵ [68] thay thӃ lӟp IMC liên tөc 3,6 ߤm giӳa Al và
Cu trong mӕi hàn giáp PS, có giӟi hҥn bӅn là 6,5%
Braunovic và cӝng sӵ [72] ÿmQJKLrQFӭu ҧQKKѭӣng cӫa lӟS,0&ÿӕi vӟLÿLӋn trӣ cӫa mӕi hàn Al-Cu Các lӟp I0&Fyÿӝ dày lên ÿӃn 100 ߤPÿmÿѭӧc thӱ nghiӋm Các phát hiӋn cho thҩy sӵ hình thành cӫa lӟp IMC có ҧQKKѭӣng rҩt lӟQÿӃn các giai ÿRҥn tiӅn phát triӇn cӫa mӕi hànĈLӋn trӣ hàn ӣ mӭc 0,5% cho mӛi 1 ߤm 1KѭWURQJFSW cӫa Al-&Xÿӝ dày cӫa lӟp IMC thӵc tӃ chӍ bҵng mӝt vài ߤm nó sӁ chӍ QJѭQJ trong mӝt gia sӕ SK~WWURQJÿLӋn trӣ phҧn lӵFWUѫEӅ mһt liên kim có thӇ dày 1 ߤm YjWăQJWKHR ÿLӋn trӣ
Savolainen và cӝng sӵ [61] làm giҧPÿLӋn trӣ cӫa mӕi hàn FSW AI-Cu ÿӕLÿҫu Vұt liӋXÿѭӧc hàn có chiӅu dҥy là 10mm Sau khi có khoҧng cách cӫa tҩm hàn YjVDXÿy trӯ ÿLtrӣ kháng cӫa các vұt liӋu thì ÿLӋn trӣ cӫa mӕi nӕi khoҧng 04 ߤ
M.N Avettand-Fenoel và cӝng sӵ >@ÿmQJKLrQFӭu IMC ӣ FSW cӫa Al-Cu,
Hӑ phát hiӋn ra sӵ xâm nhұp cӫa các hҥt Cu vào các hҥW$OYj$OYjR&XÿӇ dүQÿӃn sӵ hình thành cөc bӝ cӫa IMC Các phân tích nhiӉu xҥ tia X cӫa hӑ ÿmSKiWKLӋn IMC ܣ݈ ସ ܥݑ ଽ rҩt giàu oxy Theo các nguӗn cӫa hӑ [64@SKD,0&ÿҫu tiên hình thành là pha có nhiӋt hình thành hiӋu dөng âm ӣ thành phҫn có nhiӋWÿӝ thҩp nhҩt cӫa chҩt lӓng Trong FSW cӫa Al-&Xÿk\OjSKD$Oܣ݈ ଶ ܥݑǤ ,0&Qj\KuQKWKjQKÿҫu tiên ӣ phía Cu không phҧi là I0&ÿѭӧFPRQJÿӧLKuQKWKjQKÿҫXWLrQ*LDLÿRҥQÿҫu tiên hình thành ӣ SKtD&XOjJLDLÿRҥn ܣ݈ ସ ܥݑ ଽ SKDPjQrQÿѭӧc thình thành theo kiӃn thӭc truyӅn thӕng ÿmÿѭӧc nghiên cӭu
+uQK6ѫÿӗ các thông sӕ ҧQKKѭӣQJÿӃn sӵ hình thành IMC
Xӱ lý nhiӋt sau khi hàn
BӅ mһt phôi khi hàn chӗng Phӫ/ mҥ
Khҧ QăQJpS và khuӃch tán Dòng vұt liӋu
Hӧp kim nhôm Yjÿӗng Thành phҫn hoá hӑc khác nhau Dòng vұt liӋu
Cҩu hình cӫa mӕi hàn (hàn chӗng/
Lӵc trong quá trình hàn
LӵFKѭӟng xuӕng hoһc lӵc dӑc trөc xҧ\UDWKHRKѭӟng trөc chính và duy trì công cө tiӃp xúc tҥi mһt hoһFErQGѭӟi vұt liӋu phôi Nó rҩt là yӃu tӕ quan trӑQJÿӇ kiӇm soát chҩWOѭӧng cӫa mӕLKjQWKXÿѭӧc Lӵc dӑc trөc chӏu ҧQKKѭӣng cӫa các thông sӕ quá trình và chiӃQOѭӧc hàn chҷng hҥQQKѭYDLF{QJFө, tӕFÿӝ KjQYjJyFQJKLrQJÿѭӧc sӱ dөng trong FSW [53,74] Nó phҧLOjÿѭӧc duy trì cҭn thұn trong suӕt FSW vì lӵc lao xuӕng thҩSKѫQNK{QJFXQJFҩSÿӫ lӵc thҷQJÿӭng thích hӧp vұt liӋu bӏ biӃn dҥng, trong khi lӵc lao xuӕQJFDRKѫQVӁ xuҩt hiӋn vұt liӋu bӏ biӃn dҥng Trong FSW khác nhau cӫa Al-Cu, Lӵc lao dӕFWѭѫQJÿӕi lӟn (lӟQKѫQN1OjFҫn thiӃWGRÿӝ cӭng lӟQKѫQFӫa Cu so vӟi Al Lӵc lao xuӕng tӕLѭXOjÿѭӧc khuyӃn nghӏ trong FSW khác nhau cӫa Al-Cu vì nó hӛ trӧ sӵ thâm nhұp hoàn toàn trong vùng khuҩy.
Qúa trình sinh nhiӋt khi hàn
2.8.1 Sӵ sinh nhiӋt và phân bӕ cӫa nhiӋWÿӝ
4~DWUuQKKjQ)6:KRjQÿyFyVLQKQKLӋt, viӋc kiӇm soát nhiӋWÿӝ là vô cùng quan trӑng trong viӋc kiӇm soát chҩWOѭӧng mӕLKjQĈӕi vӟi FSW hai vұt liӋu khác nhau, viӋc kiӇm soát này càng phҧLÿѭӧc chú trӑng, hai vұt liӋu có tính chҩt khác nhau vӅ: nhiӋWÿӝ, hӋ sӕ PDViWYjÿһc tính dҿo Tҩt cҧ ÿӅu có ҧQKKѭӥQJÿӃn quá trình sinh nhiӋt [62]
Bҧng 2.2 tính chҩt vұt lý cӫa mӝt sӕ kim loҥi tinh khiӃt
Các tính chҩt vұt lý này ҧQKKѭӥQJÿӃn kӃt quҧ cӫa quá trình hàn [62]
2.8.2 Sӵ sinh nhiӋt trong FSW cӫa hai vұt liӋu khác nhau
FSW vұt liӋu giӕng nhau vӏ WUtWkPÿҫu khuҩy ngay vӏ trí tâm mӕi hàn thì không có vҩQÿӅ gì ҧQKKѭӥQJÿӃn viӋc sinh nhiӋW7X\QKLrQÿӕi vӟi hai vұt liӋu khác nhau viӋc này cҫn xem xét quan trӑQJÿӇ tính toán tӹ lӋ cӫa bӅ mһt tiӃp xúc cӫa vұt liӋu vӟi dөng cө quay Cҫn phҧi tính toán chính xác vӏ WUtÿһWÿҫu khuҩ\ÿӇ Oѭӧng nhiӋt sinh ra là tӕt nhҩt cho cҧ hai vұt liӋu
Hình 2.14 Vӏ WUtÿһWÿҫu khuҩy ҧQKKѭӣQJÿӃn khҧ QăQJVLQKnhiӋt
Trong quá trình hàn phҫn vai cӫa dөng cө FNJQJWiFÿӝQJOrQSK{L7URQJWUѭӡng hӧp hàn hai vұt liӋXNKiFQKDXWKuOѭӧng nhiӋt sinh ra ӣ hai vұt liӋu này vӟi vai dөng cө FNJQJNKiFQKDXQyW\WKXӝc vào vӏ trí cӫa dөng cө và phôi Ӣ FSW vұt liӋu giӕng QKDXOѭӧng nhiӋt có thӇ ÿѭӧFFRLOjÿӕi xӭng qua tâm cӫa mӕLKjQQKѭQJӣ hai vұt liӋu nhiӋXNKiFQKDX/ѭӧng nhiӋt sinh ra này hoàn toàn không ÿӕi xӭng qua tâm cӫa mӕi hàn, và khҧ QăQJGүn nhiӋt là có sӵ khác biӋWÿiQJNӇ (k/ ߩܥ 7URQJÿyNKӋ sӕ dүn nhiӋt, ߩǣ KhӕLOѭӧng riêng, ܥ ǣ NhiӋt dung riêng
Các biên dҥng là mӝt tұp hӧSÿѭӧc thӇ hiӋn trong hình 2.15 Khi hàn cùng mӝt kim loҥi, Hình 2.15 a cho thҩy sӵ ÿӕi xӭng qua mӕLKjQQKѭQJKuQKEOҥi là sӵ bҩt ÿӕi xӭng do sӵ khác biӋt vӅ tính chҩt vұt lý cӫa hai kim loҥi khác nhau Sӵ tӗn tҥi nhiӋt NK{QJÿӕi xӭng này sӁ gây ra sӵ chêch lӋch nhiӋWÿӝ ÿiQJNӇ
NӃXQKѭYLӋc này xãy ra ӣ hai vұt liӋXFyÿӝ bӅn nhiӋt cao, viӋc này cҫn rҩt nhiӅu nhiӋWÿӇ có thӇ hàn hai vұt liӋu, sӁ dүQÿӃn sӵ khác biӋWÿiQJNӇ trong dòng chҧy cӫa vұt liӋu ӣ phía chân cӫa mӕi hàn Nó có thӇ ҧQKKѭӥQJÿӃn sӵ liên kӃt cӫa 2 tҩm vұt liӋu dүn ÿӃn các khuyӃt tұt cӫa mӕLKjQ7URQJWUѭӡng hӧSQj\ÿҫu khuҩy cӫa dөng cө QrQÿһt vào phҫn kim loҥLFyÿӝ dүn nhiӋWNpPKѫQ1KѭQJOjPQKѭYұy nӃu nhiӋWÿӝ Yѭӧt quá nhiӋWÿӝ nóng chҧy cӫa vұt liӋu có nhiӋWÿӝ nóng chҧy thҩSKѫQQyVӁ gây ra sӵ tan chҧy vұt liӋu có nhiӋWÿӝ nóng chҧy thҩSKѫQGүQÿӃn mӕi hàn bӏ lӛi hoһc không thành công
Thӱ nghiӋm kӃt hӧp vӟi mô phӓng nhiӋt sӁ rҩt hӳu ích trong viӋc thiӃt lұp các mӭFÿӝ dӏch chuyӇQÿҫu khuҩy cӫa các công cө sao cho phù hӧSÿӇ Fyÿѭӧc mӝt mӕi hàn tӕt
Hình 2.15 a/ Cùng kim loҥi b/ Hai kim loҥi khác nhau
2.8.3 Mô hình nhiӋt thӭ nhҩt
MӭFÿӝ sinh nhiӋt trong quá trình FSW có thӇ ÿѭӧc xҩp xӍ bҵng [65]
7URQJÿyw : tӕFÿӝ quay dөng cө, r là khoҧng cách tӯ tâm cӫa dөng cө, ߜmӭc ÿӝ WUѭӧt, ߤ hӋ sӕ ma sát, áp lӵc cөc bӝ (áp lӵc hàn), ߬ ௬ ӭng suҩt cҳt chҧy dҿo cӫa vұt liӋu khuҩ\.KL[HP[pWÿӃn viӋc FSW hai vұt liӋu khác nhau thì nhiӋWÿӝ VLQKUDÿѭӧc WtQKQKѭVDX q = w{ ݎሺߜ ߤ ሺͳ െ ߜ ሻ߬ ௬ )dܣ + ݎሺߜ ௨ ߤ ௨ ሺͳ െ ߜ ௨ ሻ߬ ௨ )dܣ ௨ } (2.2) ҦQKKѭӣng cӫa trҥng thái liên kӃWGtQKYjWUѭӧt
BҧQJĈӏQKQJKƭDFӫDÿLӅu kiӋn tiӃp xúc vұn tӕc và tráng thái biӃn dҥng ĈӇ thuұn tiӋn cho viӋF[iFÿӏnh các trang thái liên kӃt ߜ, mӕi quan hӋ cӫa vұn tӕc liên kӃt trên bӅ mһt phôi vӟi vұn tӕc trên bӅ mһt dөng cө ÿѭӧF[iFÿӏnh bӣi Schmidt và công sӵ [74]
7URQJÿyܸ ௧ là vұt tӕc dөng cө, ܸ ௪ là vұt tӕc cөc bӝ cӫa mӝWÿLӇm thuӝc nӅn kim loҥi tҥi vӏ trí giao nhau giӳa dөng cө và phôi ߛሶ là tӍ lӋ WUѭӧt
Trong thӵc tӃ, có mӝt giӟi hҥn trên cho sӵ JLDWăQJӭng suҩt ma sát Nó không thӇ Yѭӧt quá ӭng suҩt cҳt chҧy dҿRWKѭӡQJÿѭӧc kí hiӋu là k, cӫa vұt liӋu tiӃp xúc mӅPKѫQ QJKƭDOjYұt liӋu phôi Ngay khi ӭng suҩt cҳt tiӃQÿӃn mӭc này, phôi sӁ dính vào bӅ mһt cӫa khuôn và hiӋQWѭӧQJWUѭӧt sӁ không còn diӉn ra ӣ bӅ mһt tiӃS[~F7KD\YjRÿyWUѭӧt sӁ diӉn ra thông qua viӋc cҳt các phôi ӣ phҫQGѭӟi bӅ mһt cӫDQy'RÿyKLӋQWѭӧng này ÿѭӧFÿһWWrQOj³VXEVXUIDFHVOLGLQ´
Hình 2.16 Các mô hình ma sát
Ngoài ra, mô hình ma sát Tresca có thӇ ÿѭӧc xây dӵQJGѭӟi dҥng ӭng suҩt chҧy dҿo cӫa phôi thay vì ӭng suҩt cҳt chҧy dҿo BiӇu thӭc cӫa mô hình ma sát sӁ phө thuӝc vào viӋc sӱ dөng các tiêu chuҭn cӫa von Mises hay Tresca NӃXWLrXFKtYRQ0LVHVÿѭӧc sӱ dөng, mô tҧ mӕi quan hӋ giӳa ӭng suҩt chҧy trong ӭng suҩWÿѫQWUөc và ӭng suҩt cҳt chҧy dҿR0{KuQKPDViW7UHVFDVDXÿyFyWKӇ viӃWQKѭVDX ߬ ௧௧ ൌ ߬ ௬ௗ ൌ ݉݇ ൌ ݉ ఙ ξଷ (2.4)
Giҧ sӱ mӝWÿLӅu kiӋn ma sát tҥi bӅ mһt mӕLKjQQѫLPjFiFEӅ mһt dөng cө và vұt liӋXKjQÿѭӧFWUѭӧt vӟi nhau, sӱ dөQJÿӏnh luұWPDViW&RXORPEÿӇ mô tҧ ӭng suҩt cҳWѭӟc tính giӟi hҥn ӭng suҩt do ma sát cҫn thiӃWFKRÿLӅu kiӋQWUѭӧt: ߬ ௧௧ ൌ ߬ ௧ ൌ ߤ (2.5)
2.8.4 Mô hình nhiӋt thӭ hai
Hình 2.17 Mô hình vұt lý cӫa FSW [65]
3KѭѫQJWUuQKVDXÿk\ P{Wҧ sӵ truyӅn nhiӋt trong tҩm Chӑn cӕ ÿӏnh hӋ trөc tӑD ÿӝ 3KѭѫQJWUuQKOj ߩܥ ݑܶ ሺെ݇ܶሻ ൌ ܳ (2.6)
7URQJÿyNOjKӋ sӕ dүn nhiӋt, ߩ khӕLOѭӧng riêng, ܥ là nhiӋt dung riêng, u là tӕc ÿӝ hàn
Mô hình này mô phӓng nhiӋt sinh ra tҥi vӏ trí tiӃp xúc giӳDSK{LYjÿҫu khuҩy cӫa dөng cө: ݍ ሺܶሻ= ఓ ඥଷሺଵାఓ మ ሻݎ ܻ߱ത(T) (2.7)
7URQJÿyߤ hӋ sӕ ma sát giӳa dөng cө và phôi, ݎ EiQNtQKÿҫu khuҩy, ߱ vұn tӕc JyFÿҫu khuҩy, ܻത ӭng suҩt cҳt cӫa phôi phө thuӝc vào nhiӋWÿӝ
Ngoài ra nhiӋWÿӝ tiӃp xúc giӳa vai dөng cө YjSK{LFNJQJÿѭӧF[iFÿӏQKQKѭVDX tính ӣ khoҧng cách r tӯ tâm dөng cө: ݍ ௦௨ௗ (r,T) = ( ρ భ ி ೞ )߱r nӃu T < ܶ ×௬ (2.8)
7URQJÿyUOjNKRҧng cách so vӟi tâm dөng cө hàn, ܨ là áp lӵc pháp tuyӃn và ܣ ௦ là tiӃt diӋn vai
Khi nhiӋWÿӝ trên nhiӋWÿӝ nóng chҧy, ma sát giӳa dөng cө và phôi rҩt thҩp Do ÿyP{KuQKWKLӃt lұp nhiӋt sinh ra tӯ YDLYjÿҫu khuҩy bҵng không khi nhiӋWÿӝ bҵng hoһFFDRKѫQQKLӋWÿӝ nóng chҧy (hiӋQWѭӧQJWUѭӧt dính)
Các bӅ mһt trên và mһWGѭӟi cӫa phôi bӏ mҩt nhiӋt do sӵ ÿӕLOѭXYӟLP{LWUѭӡng và bӭc xҥ tӯ bӅ mһt xung quanh Các biӇu thӭc cӫa dòng nhiӋWKHDWIOX[WѭѫQJӭng cho các bӅ mһt này là: ݍ ௨ = ݄ ௨ ሺܶ െ ܶሻ ߝߪሺܶ ସ െ ܶ ସ ሻ (2.10) ݍ ௗ = ݄ ௗ ሺܶ െ ܶሻ ߝߪሺܶ ସ െ ܶ ସ ሻ (2.11)
7URQJÿy݄ ௨ và ݄ ௗ là các hӋ sӕ truyӅn nhiӋt cho sӵ ÿӕLOѭXP{LWUѭӡng, ܶ là nhiӋt ÿӝ EDQÿҫu, ߝ Ojÿӝ phát xҥ bӅ mһt, ߪ là hҵng sӕ Stefan- Boltmann, ܶ là nhiӋWÿӝ không khí xung quanh.
KhuyӃt tұt hàn
.KiNKyÿӇ ÿҥWÿѭӧc mӝt mӕi hàn hoàn hҧo FSW cӫa Al và Cu Các khuyӃt tұt mӕLKjQÿѭӧc báo cáo nhiӅu nhҩt trong các tài liӋu khoa hӑc là sӵ không liên tөc bên trong, vӃt nӭt và bӅ mһt hoàn thiӋn xҩu Sӵ JLiQÿRҥQErQWURQJ[m\UDWKѭӡng do sӵ trӝQNK{QJÿ~QJFiFKFӫa các vұt liӋXFѫEҧn tҥi bӅ mһt phân cách Al-&XQKѭÿmÿѭӧc báo cáo bӣi Tan và cӝng sӵ [59] Liu và cӝng sӵ [54], Muthu và Jayabalan [56], Al-Roubaiy và cӝng sӵ [66] Celik và Cakir [67], Bhattacharya và cӝng sӵ [68], Bisadi và cӝng sӵ [69], Xue và cӝng sӵ [70] và Saeid và cӝng sӵ [33]
Hình 2.18- Sӵ JLiQÿRҥn bên trong (phӓng theo Xue và cӝng sӵ [70])
NӭWOjGRÿӝ giòn cao cӫa IMC có trong các mӕLKjQĈLӅXQj\ÿmÿѭӧc báo cáo trong các công trình cӫa Liu và cӝng sӵ [54] Galvao và cӝng sӵ [51] Muthu và Jayabalan [56], [54] Bisadi và cӝng sӵ [69], Sacid và cӝng sӵ [71] và Sahu cӝng sӵ [63]
BӅ mһt hoàn thiӋn kém là do lӟp IMC trên bӅ mһt cӫa quá trình hàn Qúa trình diӉn ra khuyӃt tұt này có thӇ là do lӵc ép xuӕng và chiӅXVkXKjQFNJQJQKѭNӃt quҧ lҩy vұt liӋu cӫa bên tiӃn trong quá trình hàn Cҧi tiӃn lӵFpSOjY{FQJTXDQWURQJÿӇ chӕng lҥi các khuyӃt tұWQKѭÿѭӡng hҫm, lә hӓQJFNJQJQKѭWUӝn vұt liӋu tӕWKѫQ
MөFÿtFKOj[iFÿӏnh sӵ ҧQKKѭӣng cӫa các thông sӕ ÿӃn chҩWOѭӧng mӕi hàn ma sát khuҩy cӫa hai vұt liӋu khác nhau giӳDQK{PYjÿӗQJĈҫu tiên ta tiӃn hành mô phӓng nhӳng yӃu tӕ ҧQKKѭӣQJÿӃn quá trình hàn bҵng phҫn mӅPFRPVROQKѭQKLӋt khi hàn, lӵc hàn vӟi các yӃu tӕ giӕQJQKѭTXiWUuQKWKӵc nghiӋP6DXÿyÿӇ FyWtQKFKtQK[iFKѫQ trong nhұQÿӏQKYjÿiQKJLiWKuFK~QJWDWLӃn hành thӵc nghiӋm trên mô hình thӵc tӃ.
Chӑn bӝ thông sӕ thí nghiӋm và mô hình toán
Ta chӑQNtFKWKѭӟc cho mүX3K{LKjQFyNtFKWKѭӟc dài 200mm rӝng 75mm và có bӅ dày là 4 mm cho cҧ hai vұt liӋXÿӗng và nhôm 6061
Hình 3.1 Bҧng vӁ mүu hàn và dөng cө Bҧng 3.1 thành phҫn hóa hӑc cӫDÿӗng Ĉӝ cӭng 115 HV
Cu Pb Fe Ag As P Sb Zn
(g/cc) Ӭng suҩt kéo (MPa)
Bҧng 3.2 thành phҫn hóa hӑc cӫa nhôm 6061 Ĉӝ cӭng 107 HV
Al Cr Cu Fe Mg Mn Si Ti Zn
(g/cc) Ӭng suҩt kéo (MPa)
3.1.2 Mô hình toán mô phӓng nhiӋt
Bҩt kӇ tính chҩt cӫa quá trình truyӅn nhiӋWÿӕLOѭXSKѭѫQJWUuQKFyGҥng ݍ ᇱᇱ = h(ܶ ௦ - ܶ ஶ ) = ೡ (3.1)
7URQJÿy ݍ ᇱᇱ là dòng nhiӋWÿӕLOѭX ܶ ௦ : NhiӋWÿӝ bӅ mһt ܶ ஶ : NhiӋWÿӝ chҩWÿӕLOѭX h: hӋ sӕ truyӅn nhiӋWÿӕLOѭX h phө thuӝFYjRÿLӅu kiӋn biên tҥi bӅ mһt, chӏu ҧQKKѭӣng cӫa hình hӑc bӅ mһt, tính chuyӇQÿӝng cӫDGzQJOѭXFKҩt, và tính chҩt cӫDOѭXFKҩt
Hình 3.2 TruyӅn nhiӋWÿӕLOѭX [75]
7URQJSKѭѫQJWUuQK1Ӄu Ts >ܶ ஶ thì dòng nhiӋWÿӕLOѭXOjGѭѫQJQKLӋWÿѭӧc truyӅn tӯ bӅ mһt ra Ts < ܶ ஶ thì dòng nhiӋWÿӕLOѭXOjkPQKLӋWÿѭӧc truyӅQÿӃn bӅ mһt 7XkQWKHRÿӏnh luұt newton ݍ ᇱᇱ = h(ܶ ௦ - ܶ ஶ ) ( 3.2) Phát xҥ nhiӋt [75]
1ăQJOѭӧng bӭc xҥ nhiӋWÿѭӧc phát ra tӯ vұt thӇ vӟi mӭFQăQJOѭӧng nhiӋWÿӝ khác 0 ViӋc phát xҥ nhiӋWWKѭӡng xãy ra ӣ nhӳng bӅ mһt rҳQQKѭQJKLӋQWѭӧQJQj\FNJQJ xãy ra ӣ chҩt lӓng và khí Ӣ bҩt cӭ dҥng vұt chҩt nào, viӋc phát xҥ xãy ra là do quá trình WKD\ÿәi cҩu hình electron cӫa các nguyên tӱ hoһc phân tӱ cҩu thành vұt chҩW1ăQJ OѭӧQJQj\ÿѭӧc truyӇn tҧLGѭӟi dҥQJVyQJÿLӋn tӯ Ӣ dҥng phát xҥ nhiӋt thì không cҫn phҧi có vұt chҩWWUXQJJLDQÿӇ dүQGzQJQăQJOѭӧng trong khi các dҥng truyӅn dүQQăQJ OѭӧQJNKiFQKѭWUX\Ӆn nhiӋt hoһFÿӕLOѭXWKuFҫn phҧi có vұt chҩWWUXQJJLDQ0{LWUѭӡng chân không theo nghiên cӭu là có hiӋu suҩt cao nhҩt cӫa phát xҥ nhiӋt
Xem xét quá trình truyӅn bӭc xҥ cho bӅ mһt cӫa Hình 3.3 Bӭc xҥ phát ra tӯ bӅ mһt bҳt nguӗn tӯ QăQJOѭӧng nhiӋt cӫa vұt chҩt bӏ giӟi hҥn bӣi bӅ mһt, và tӕFÿӝ phát QăQJOѭӧng trên mӝWÿѫQYӏ diӋQWtFK:Pÿѭӧc gӑLOjQăQJOѭӧng phát xҥ bӅ mһt (emissive power ), E Có giӟi hҥQWUrQOjQăQJOѭӧng phát xҥ HPLVVLYHSRZHUÿѭӧc mô tҧ bӣLÿӏnh luұt Stefan Boltzmann ܧ ൌ ߪܶ ௦ ସ (3.3) 7URQJÿy ܶ ௦ : Là nhiӋWÿӝ tuyӋWÿӕi cӫa bӅ mһt ߪ là hҵng sӕ Stefan ± Boltzmann
Nhӳng bӅ mһWQj\ÿѭӧc gӑi là bӅ mһWOêWѭӣng hay vұWÿHQ
Trên thӵc tӃ dòng nhiӋt phát ra ӣ mӝt bӅ mһt là nhӓ KѫQGzQJQKLӋt tuyӋWÿӕi cӫa mӝt vұWÿHQӣ cùng mӝWÿLӅu kiӋn nhiӋWÿӝ Và giá trӏ Qj\ÿѭӧF[iFÿӏnh bӟi công thӭc ܧ ൌ ߝߪܶ ௦ ସ (3.4) 7URQJÿyߝ Ojÿӝ bӵc xҥ nó là mӝt thuӝc tính cӫa bӅ mһt phát xҥ Vӟi giá trӏ tӯ 0 ± 1
Sӵ bӭc xҥ FNJQJGLӉQUDGRP{LWUѭӡQJ[XQJTXDQKWiFÿӝng vào làm cho bӅ mһt bӭc xҥ Có thӇ kӇ ÿӃQQKѭPһt trӡi, các bӅ mһWNKiFÿDQJEӭc xҥ tiӃp xúc vӟi bӅ mһt ta khҧRViWFiFWiFÿӝng này làm cho bӅ mһWÿDQJWKHRG}LFNJQJFyEӭc xҥ Ӣ phҥm vi cӫa luұQYăQQj\WDNK{QJNKҧRViWÿӃn ӣ KuQKÿyOjEӭc xҥ G
Mһc khác, kim loҥi có thӇ hұp thө mӝt phҫn bӭc xҥ nhiӋt thông qua bӅ mһt, qua ÿyOjPWăQJQăQJOѭӧng nhiӋt cӫa tҩm vұt liӋu VӟLÿӝ hҩp thө chính là tӹ lӋ hҩp thө QăQJ Oѭӧng bӭc xҥ trên mӝWÿѫQYӏ diӋn tích cӫa mӝt bӅ mҳt có thӇ tính bҵng tính chҩt bӭc xҥ cӫa bӅ mһt ܩ ௦ ൌ ߙܩ ( 3.5) Vӟi 0 < ߙ < 1
7Uѭӡng hӧSÿһc biӋt viӋFWUDRÿәi bӭc xҥ giӳa bӅ mһt nhӓ và bӅ mһt lӟn tҥi ܶ ௦ , bӅ mһWÿҷng nhiӋt ܶ ௦௨ bao quanh bӅ mһt nhӓ KѫQܶ ௦ ് ܶ ௦௨ ) VӟLWUѭӡng hӧp này bӭc xҥ có thӇ gҫn bҵQJÿӝ phát xҥ tӯ bӅ mһWÿHQܶ ௦௨ Có ܩ ൌ ߪܶ ௦௨ ସ giҧ thuyӃt bӅ mһt có ߙ ൌ ߝ Sӵ truyӅn nhiӋt bӭc xҥ trên bӅ mһt thӇ hiӋn trên mӝWÿѫQYӏ diӋn tích bӅ mһt là ݍ ௗ ᇱᇱ ൌ ൌ ߝܧ ܶ ௦ - ߙܩ = ߝߪ ( ܶ ௦ ସ - ܶ ௦௨ ସ ) (3.6) BiӇu thӭc này tҥo ra sӵ khác nhau giӳDQăQJOѭӧng nhiӋWÿѭӧc giҧi phóng do phát xҥ YjWKXÿѭӧc do sӵ hҩp thө bӭc xҥ
+uQK7UDRÿәi bӭc xҥ, (a) ӣ bӅ mһt và (b) giӳa bӅ mһWYjP{LWUѭӡng xung quanh lӟn
Trong nhiӅXWUѭӡng hӧp, sӵ WUDRÿәi bӭc xҥ nhiӋWÿѭӧc thӇ hiӋQGѭӟi dҥng ݍ ௗ ൌ ܣ ݄ (ܶ ௦ - ܶ ௦௨ ) (3.7) ݄ : hӋ sӕ truyӅn nhiӋt bӭc xҥ ĈѭӧFWtQKQKѭVDX݄ = ߝߪ ( ܶ ௦ ଶ + ܶ ௦௨ ଶ ) (ܶ ௦ + ܶ ௦௨ ) ( 3.8)
TiӃn hành mô hình hóa chӃ ÿӝ bӭc xҥ WKHRFiFKWѭѫQJWӵ QKѭVӵ ÿӕLOѭX1JKƭD là chúng ta làm tuyӃQWtQKSKѭѫQJWUuQKWӕFÿӝ bӭc xҥ Tuy nhiên cҫQOѭXêUҵng ݄ phө thuӝc vào nhiӋWÿӝ, trong khi nhiӋWÿӝ ít bӏ ҧQKKѭӥng bӣi hӋ sӕ truyӅn nhiӋWÿӕLOѭXK Ӣ hình 3.2, trên các bӅ mһt truyӅn nhiӋt bҵQJFiFKÿӕLOѭXYӟi phҫn không khí mà nó tiӃS[~FĈӕi vӟLFiFÿLӅu kiӋn ӣ hình 3.2b, tәng tӕFÿӝ truyӅn nhiӋt tӯ bӅ mһWÿѭӧc WtQKQKѭVDX q = ݍ ௩ + ݍ ௗ = hA (ܶ ௦ - ܶ ௦௨ ) + ߝߪܣ ( ܶ ௦ ସ - ܶ ௦௨ ସ ) (3.9)
Thӵc tӃ cho thҩy các bӅ mһt cӫa nhӳng vұt liӋu kim loҥi luôn có mӝWÿӝ nhҩp nhô ÿӝ nhám bӅ mһt ) nhҩWÿӏQKĈӝ nhҩp nhô này có thӇ ÿRÿѭӧc ӣ mӭFÿӝ micro hoһc nano Khi cho hai bӅ mһWFyÿӝ nhҩp nhô này tiӃp xúc vӟLQKDXFKtQKÿӝ nhám bӅ mһt này góp phҫn trong viӋc truyӅn nhiӋt giӳa nhӳng bӅ mһt có nhiӋWÿӝ khác nhau vӟi nhau
Khi hai bӅ mһt tiӃp xúc vӟi nhau mӝt cách trӵc tiӃp, tính dүn nhiӋt sӁ ÿѭӧc xác ÿӏnh bӣi tính dүn nhiӋt cӫa hai vұt liӋu Bên cҥnh ÿyYLӋc hai bӅ mһWFyÿӝ nhám bӅ mһt NKiFQKDXFNJQJGүQÿӃn viӋc hình thành các khoҧng trӕng giӳa hai bӅ mһt tiӃp xúc, ӣ khoҧng trӕng này chӭa không khí mà không khí lҥi truyӅn nhiӋWNpPKѫQUҩt nhiӅu so vӟi kim loҥLGRÿyOѭӧng nhiӋt tҥi nhӳng khu vӵc này là thҩSKѫQQKӳng vӏ trí kim loҥi trӵc tiӃp tiӃp xúc vӟi nhau gây ra hiӋQQKѭQJQKLӋWOѭӧng không cân bҵng
'RÿyÿӇ giҧPÿLVӵ chênh lӋch nhiӋWÿӝ này mӝWFiFKÿiQJNӇ chúng ta nên sӱ dөng áp lӵc lӟn khi tiӃp xúc Khi ta cho hai bӅ mһt tiӃp xúc vӟi nhau thì sӁ có hiӋQWѭӧng bӭc xҥ nhiӋWQKѭWDÿmSKkQWtFKӣ WUrQQKѭQJGRÿk\OjYұt liӋu kim loҥi nên viӋc chênh lӋch nhiӋWÿӝ này là rҩt nhӓ ta có thӇ bӓ qua
Hình 3.4 BӅ mһt tiӃp xúc hai vұt liӋu
NhiӋWÿӝ tiӃS[~FKÿѭӧF[iFÿӏnh bҵng công thӭc [73]
Vӟi : ݄௦௧௧là tiӃp xúc trӵc tiӃp tҥi các vӏ trí nhҩp nhô ݄ là tiӃp xúc tҥi vӏ trí có không khí
P là áp lӵc tiӃp xúc ܪ Ojÿӝ cӭng cӫa vұt liӋu ߪlà nhám bӅ mһt
POjÿӝ sóng cӫa bӅ mһt ݇ Ojÿӝ dүn nhiӋt cӫa khe hӣ
Y là khoҧng cách trung bình giӳa 2 bӅ mһt ܯ Ojÿӝ loãng cӫa không khí
3.1.2.3 Phân bӕ nhiӋWÿӝ hàn cho hàn ma sát
Phân b ͙ nhi t cho hàn ma sát
Khi tiӃn hành quá trình hàn ma sát khuҩ\QăQJOѭӧng cӫa quá trình sӁ ÿѭӧc chuyӇn ÿәi thành nhiӋWQăQJ/ѭӧng nhiӋWÿѭӧc sinh ra khi có sӵ WѭѫQJWiFOүn nhau giӳa các bӅ mһt cӫa dөng cө và phôi, tәQJOѭӧng nhiӋt sinh ra là tәQJOѭӧng nhiӋt trên tҩt cҧ các bӅ mһW1ăQJOѭӧQJFѫSKө thuӝc vào góc ߱ và momen xoҳn ܯ ௧ Vұ\Oѭӧng nhiӋt tәng sinh ra là: ܳ ௧ = ߱ܯ ௧ (3.13)
Ta áp dөng mô hình nhiӋt thӭ ÿӇ mô phӓQJOѭӧng nhiӋt sinh ra trong quá trình hàn ma sát khuҩy cӫDQK{PYjÿӗng
NhiӋWÿӝ giӳDYDLYjÿӗng [74]
NhiӋWÿӝ giӳa vai và nhôm [74] ݍ ௦௨ௗ̴ଶ (r,T) = ( ρ భ ி ೞ )߱r nӃu T < ܶ ×௬ (3.16) ݍ ௦௨ௗ̴ଶ (r,T) =0 nӃu T ܶ ×௬ (3.17)
NhiӋWÿӝ giӳDÿҫu khuҩ\Yjÿӗng [74] ݍ ̴ଵ (T) = ρ భ ටଷሺଵାρ భ మ ሻ ݎ ܻ߱ഥ ଵ (T) (3.18)
NhiӋWÿӝ giӳDÿҫu khuҩy và nhôm [74] ݍ ̴ଶ (T) = ρ మ ටଷሺଵାρ మ మ ሻ ݎ ܻ߱ഥ ଶ (T) (3.19)
Các bӅ mһWWUrQYjGѭӟi cӫa phôi bӏ mҩt nhiӋt do sӵ ÿӕLOѭXYӟLP{LWUѭӡng và do bӭc xҥ xung quanh Mô hình nhiӋt thӭ 2 áp dөng cho cùng 1 vұt liӋu Vì vұy sӵ ÿӕLOѭX và bӭc xҥ nhiӋWÿӕi xӭQJTXDÿѭӡng hàn Mô hình áp dөng cho hai vұt liӋu khác nhau thì sӵ ÿӕLOѭXYjEӭc xҥ sӁ NK{QJFyÿӕi xӭQJTXDÿѭӡng hàn Ta có biӇu thӭc cӫa các dòng nhiӋWWѭѫQJӭng cho các bӅ mһt này là
Sӵ ÿӕLOѭXYjEӭc xҥ áp dөng cho tҩPÿӗng
Sӵ ÿӕLOѭXYjEӭc xҥ áp dөng cho tҩm nhôm
Tӯ nhӳng nghiên cӭXWURQJYjQJRjLQѭӟc và các mô hình bài toán Thì có thӇ ÿѭӧc các thông sӕ có thӇ thӵc nghiӋm là: Sӕ vòng quay cӫDÿҫu khuҩy, tӕFÿӝ hàn và Oѭӧng dӏch chuyӇn cӫa dөng cө
Mô hình thí nghiӋm
Hình 3.5 Mô hình thӵc hiӋn
50 ĈӇ nҳm cө thӇ FiFEѭӟc thӵc hiӋn vӅ quá trình thӵc nghiӋPYjÿiQKJLiWKuVѫÿӗ khӕi trên chính là mô tҧ cho quá trình này Các thông sӕ cө thӇ cӫDFiFTXiWUuQKQKѭ sau:
Máy sӱ dөQJÿӇ thӵc nghiӋm hàn FSW là máy phay CNC tҥL[ѭӣQJFѫNKt3$Q 3K~Ĉ{QJ4
Súng bҳn nhiӋWÿӝ CENTER 350ÿӇ kiӇm tra nhiӋWÿӝ trong quá trình FSW
Yêu cҫu vӅ dөng cө hàn ma sát khuҩy Ĉҫu dөng cө phҧi chӏXÿѭӧc nhiӋWÿӝ cao, chӕQJPjLPzQFyÿӝ bӅQFѫKӑc cao, tҧi trӑng lӟQ9uÿҫu khuҩy phҧi hoҥWÿӝQJWURQJP{LWUѭӡng khҳc nghiӋt nhiӋWÿӝ khoҧng aÿӝ &'RÿyWDFKӑn dөng cө Fyÿӝ bӅn nóng lӟn Ta chӑn vұt liӋu dөng cө là SKD NhiӋt luyӋQÿӇ cҧi thiӋQÿӝ cӭng
3K{LKjQQKѭÿӅ WjLÿmQrXOjÿӗng và hӧp kim nhôm 6061, vӟLNtFKWKѭӟc dài 200mm, rӝng 75mm, dày 4mm
3KѭѫQJSKiSYjFKӃ ÿӝ hàn Ĉӗ Jiÿѭӧc chӃ tҥo phù hӧp cho viӋc thӵc hiӋn hàn ma sát khuҩy và có thӇ gá trên bàn máy
Hình 3.8 3K{LKjQÿѭӧc gá trên bàn máy
ChӃ ÿӝ KjQÿѭӧFTX\ÿӏnh bӣi nhӳng thông sӕ: tӕFÿӝ vòng quay, tӕFÿӝ hàn, Oѭӧng dӏch chuyӇQĈӇ có thӇ tiӃn hành quy hoҥch thӵc nghiӋm box- behnken ta cҫn các mӭc giá trӏ thҩSFѫVӣ, cao WѭѫQJÿѭѫQJYӟi dҥng mã hóa là các mӭc -1, 0, 1
MӭFÿӝ TӕFÿӝ quay (v/p) Vұn tӕc hàn (mm/p) /ѭӧng dӏch chuyӇn ( mm)
&iFEѭӟc tiӃn hành thӵc nghiӋm:
- %ѭӟF*iÿһt vұt hàn lên bàn máy, 2 tҩm kim loҥWÿѭӧFÿһWÿӕLÿҫu vӟi nhau
- %ѭӟc 2: Lҳp dөng cө hàn vào trөc chính
- %ѭӟc 3: TiӃQKjQKÿӏnh vӏ SK{LYjÿҫu dөng cө sao cho vӏ WUtÿѭӡng ghép hai tҩm kim loҥLFKtQKOjÿѭӡQJÿLFӫa dөng cөVDXÿyWLӃn hành kҽp chһc phôi
- %ѭӟc 4: ThiӃt lұSOѭӧng dӏch chuyӇn x cӫa dөng cө vӅ phҫQÿӗng
- %ѭӟc 5: ThiӃt lұp vұn tӕc quy cӫa dөng cө, vұn tӕc hàn vұn tӕc xuӕng cӫa trөc chính, các thӡi gian giӳ SK{LăQSK{LWKRiWSK{L
- %ѭӟc 6: Cho dөng cө TXD\YjăQYjRSK{LKjQ
- %ѭӟc 7: MNJi dөng cө xoay cӕ ÿӏnh tҥi vӏ WUtÿҫXWLrQWURQJÿӃn 6 giây
- %ѭӟc 8: Cho dөng cө di chuyӇn theo các thông sӕ ÿmWKLӃt lұp
- %ѭӟc 9: ĈRÿҥc nhiӋt trong quá trình hàn
- %ѭӟc 10: Giҧm tӕFÿӝ dөng cө ӣ cuӕi hành trình, cho quay giҧm tӕFÿӝ trong ÿӃn 3 giây
- %ѭӟc 11: Thoát dөng cө ra khӓi phôi
MӕLKjQÿѭӧc kiӇm tra chҩWOѭӧng bҵQJÿӝ bӅn kéo: mүu sӁ ÿѭӧc chuyӇQÿӃn 7UXQJWkP,,ÿӇ tiӃn hành kéo
Chөp SEM mӝt vài mүXÿӇ tiӃn hành xem tә chӭc liên kim
Sӱ dөng phҫn mӅPFRPVROÿӇ mô phӓng mөFÿtFKOjVRViQKQKLӋWOѭӧng giӳa lý thuyӃt và thӵc nghiӋPÿӇ tҥRFѫVӣ phân tích lӵc và hình thành IMC trong quá trình FSW cӫa hai vұt liӋu khác nhau
Sau khi tiӃn hành thӵc nghiӋm sӱ dөQJSKѭѫQJSKiSTX\hoҥch thӵc nghiӋPÿӇ ÿiQKJLiGӳ liӋXYjSKѭѫQJSKiSWӕLѭXFiFQKkQWӕ ÿӇ ÿѭDUDEӝ thông sӕ công nghӋ tӕi ѭXQKҩt cӫa quá trình FSW hai vұt liӋXNKiFQKDXWURQJÿLӅu kiӋn thí nghiӋm
3.3.1 Mô phӓng quá trình FSW
Công cө mô phӓng Comsol sӁ ÿѭӧc sӱ dөng ÿӇ mô phӓng quá trình FSW hai vұt liӋXNKiFQKDXWURQJÿLӅu kiӋn әQÿӏnh Sӱ dөng nhӳQJSKѭѫQJWUuQKÿmQrXÿӇ ÿѭDYjR phҫn mӅm
Hình 3.9 Các module mô phӓng trong COMSOL Bҧng 3.4 KӃt quҧ mô phӓng và thӵc tӃ (Vӏ WUtÿRWKӵc tӃ tҥi vai cӫa dөng cө)
STT Hình mô phӓng Thӵc tӃ
So sánh nhiӋWÿӝ thӵc tӃ và mô phӓng Ta thҩy nhiӋWÿӝ giӳa vai cӫa dөng vө trong mô phӓng và vai dөng cө ÿRÿѭӧc trong thӵc tӃ không chênh lӋch nhau quá nhiӅu, thҩp nhҩt ӣ thӵc nghiӋPOjÿӝ C và ӣ mô phӓQJOjÿӝ C còn cao nhҩt ӣ thӵc nghiӋm là ÿӝ C và ӣ mô phӓQJOjÿӝ &FiFÿLӇm còn lҥLÿѭӧc thӇ hiӋn ӣ hình GѭӟLÿk\
Hình 3.10 Hình biӇXÿӗ thӇ hiӋn nhiӋWÿӝ mô phӓng (tҥi vai dөng cө) và thӵc nghiӋm (tҥi vai dөng cө)
Có thӇ thҩ\ELrQÿӝ cӫDÿӗ thӏ là gҫn giӕQJQKDX1KѭYұy viӋc mô phӓng và thӵc nghiӋm có kӃt quҧ gҫQQKѭWѭѫQJWӵ nhau
+uQK&iFÿѭӡQJÿҷng nhiӋt cӫa quá trình hàn ma sát khuҩy Al ± Cu
Dӵa vào hình ҧnh ӣ ÿk\FK~QJWDFyWKӇ nhұn thҩy mӕi hàn FSW giӳa hai vұt liӋu NK{QJÿӗng chҩt là Al và Cu thì có nhiӋWOѭӧng bҩWÿӕi xӭng qua mӕi hàn DӉ dàng nhұn thҩy nhiӋWÿӝ ӣ các vòng nhiӋt ӣ SKtD$OOjNKtWKѫQSKtDErQ&X1JX\rQQKkQOjGRVӵ khác biӋt vӅ tính chҩt vұt liӋu cӫa hai loҥi vұt liӋu
63 Ĉӗng thӡi ӣ phҫQPjÿҫu khuҩ\ÿmÿLTXDWKuQKLӋWÿӝ FNJQJVӁ FDRKѫQSKҫQÿҫu khuҩ\FKѭDÿLÿӃn, ta có thӇ thҩy theo hình mô phӓng thì vòng nhiӋt ӣ vӏ WUtÿҫu khuҩy ÿLTXDNKtWKѫQVRYӟi phҫn sҳp tӟi
1KѭYұy kӃt quҧ mô phӓng chӭng minh rҵng nhiӋWÿӝ không ÿӕi xӭng qua hai vұy liӋXFNJQJQKѭQKLӋWOѭӧng dӑc theo mӕLKjQFNJQJFyVӵ khác biӋt ViӋc mô phӓng sӁ là rҩt tӕt chi viӋc thiӃt lұp các thông sӕ thí nghiӋPYuÿӇ tránh tình trҥng quá nhiӋt cӫa mӝt loҥi vұt liӋu có thӇ xҧy ra trong quá trình thӵc nghiӋm
- NhiӋWÿӝ là bҩWÿӕi xӭng qua tâm cӫa mӕLKjQĈLӅu này là do sӵ khác biӋt nhau vӅ tính chҩt vұt lý cӫa 2 vұt liӋu
- NhiӋWÿӝ khu vӵFYDLFDRKѫQQKLӋWÿӝ SKtDGѭӟi tҩm
- NhiӋWÿӝ WkPÿҫu khuҩy tӯ khoҧQJÿӃQÿӝ C Ӣ Oѭӧng nhiӋt này kim loҥi QK{PÿDQJӣ trҥng thái biӃn dҥng nóng (0.7Tm) và ӣ ÿӗng là biӃn dҥng ҩm( lӟQKѫQ7P.KXYӵc vai dөng cө và xung quanh dөng cө có khoҧng nhiӋWÿӝ tӯ ÿӃQÿӝ C và giҧm dҫn ra 2 biên cӫa tҩm vұt liӋu
- Các mүXFyOѭӧng nhiӋt cao có thӃ thҩ\ÿѭӧc là các mүu 2, 4, 6, 8 Các mүu này có vұn tӕc vòng quay là cao nhҩt là 700v/p
1K˱Y̵y nhi Wÿ͡ t̩i tâm m͙i hàn phͭ thu͡c r̭t nhi͉u vào các thông s͙ QK˱W͙c ÿ͡ YzQJTXD\O˱ͫng d͓ch chuy͋n, t͙Fÿ͡ hàn
3KѭѫQJSKiSTX\KRҥch thӵc nghiӋm
3KѭѫQJpháp quy hoҥch thӵc nghiӋPÿmÿѭӧc nghiên cӭu tӯ rҩt lâu cӫa Fisher 7X\QKLrQSKѭѫQJSKiSQj\Uҩt phӭc tҥSÿzLKӓi phҧi có thiӃt kӇ quy hoҥch và sӕ Oѭӧng thӵc nghiӋm rҩt lӟn khi các thông sӕ cӫDTXiWUuQKWăQJOrQĈӇ khҳc phөc nhӳng hҥn chӃ Qj\SKѭѫQJSháp quy hoҥch thӵc nghiӋm box-behnken sӱ dөng vӟi thiӃt kӃ ÿһc biӋt cӫa mãng trӵFJLDRÿӇ nghiên cӭu toàn bӝ các tham sӕ chӍ vӟi mӝt sӕ ít thí nghiӋm
Qui hoҥch Box-Behnken là qui hoҥch thӵc nghiӋm bұFÿӝc lұp không chӭa các qui hoҥch TNT hoһc TRT Các ÿLӇm thӵc nghiӋPOjFiFÿLӇm giӳa các cҥnh cӫa không gian qui hoҥch và tҥLÿLӇm tâm Hình 3.35
Qui hoҥch Box-Behnken có tính chҩWÿӕi xӭQJQKѭQJNK{QJWUӵc giao Do ÿyNKL loҥi bӓ các hӋ sӕ cӫDSKѭѫQJWUuQKKӗLTXLNK{QJêQJKƭDWKuWDSKҧi tính lҥi các hӋ sӕ còn lҥi
Hình 3.12 Mô hình box - behnken
Ta sӱ dөQJSKѭѫQJSKiSTX\KRҥch thӵc nghiӋm Box- Behnken
Thӵc hiӋn thí nghiӋPWKăPGzYӟi bӝ thông sӕ n = 600 v/p, v = 40mm/p, và x 0.6 mm KӃt quҧ thӱ kéo vӟi nhӳng mүXQj\QKѭVDX
Chӑn mӭFêQJKƭDT ;iF[XҩWÿӝ tin cұy p = 0.95
Gía trӏ trung bình : ݔҧ = σ ಿ సభ ௫ ே = 120.81 Mpa 3KѭѫQJVDLݏ ଶ = σ ௫ మ ିே௫ҧ మ ேିଵ = 98.4 Ĉӝ lӋFKEuQKSKѭѫQJWUXQJEuQKV ξͻͺǤͶ = 9.92
Sai sӕ lӟn nhҩt có thӇ chҩp nhұQÿѭӧc: ο = 20
Sӕ thí nghiӋm lһp : n = ௧ మ ௦ మ ο మ = 1.625 ệ Chӑn sӕ thớ nghiӋm lһp n = 2
KӃt quҧ và thҧo luұn
Bҧng 3.6 Hình ҧnh nhӳng mүu hàn
Hình 3.15 Hình mүu hàn Bҧng 3.7 KӃt quҧ quy hoҥch thӵc nghiӋm
/ѭӧng dӏch chuyӇn (mm)
3KѭѫQJVDLݏ ଶ ÿѭӧc tính bҵng công thӭc ݏ ଶ = σ ሺ௬ ೕೠ ି௬ത ೕ ሻ మ ೠసభ ିଵ
7URQJÿyQOjVӕ thí nghiӋm lһp, ݕ ௨ là kӃt quҧ tӯng thí nghiӋm, ݕത là kӃt quҧ trung bình cӫa thí nghiӋm Ĉӝ bӅn kéo cӫa mүXÿӗng là 217MPa
Bҧng 3.8 Mã hóa thông sӕ hàn
Bҧng 3.9 Ma trұn quy hoҥch thӵc nghiӋm x
3KѭѫQJWUuQKÿѭӡng hӗi quy có dҥng y = ܾ + σ ୀଵ ܾ ݔ + σ ୀଵ ܾ ݔ ଶ + σ ழ ܾ ݔ ݔ ǡୀଵ
Ma trұQ[iFÿӏnh các hӋ sӕ SKѭѫQJWUuQKKӗi quy
Thӵc hiӋn nhân hai ma trұn ܺ ் ܺ
TiӃn hành nghӏFKÿҧo ma trұnሺܺ ் ܺሻ ିଵ
1KѭYұy các hӋ sӕ SKѭѫQJWUuQKKӗLTX\QKѭVDX ܾ = ͳ͵ͳǤͷͳ, ܾ ଵ =ͳͲǤʹͷ , ܾ ଶ =Ǥ , ܾ ଷ =ͷǤ , ܾ ଵଵ =െͻǤʹʹ , ܾ ଶଶ =െǤͳ͵ , ܾ ଷଷ =െʹǤʹ ,ܾ ଵଶ = െͳǤͷ,ܾ ଵଷ = ͶǤͻͻ,ܾ ଶଷ =ͳǤ͵
3KѭѫQJWUuQKKӗi quy tính toán dҥng mã hóa y = ͳ͵ͳǤͷͳ + ͳͲǤʹͷ݊ + Ǥv + ͷǤݔ - ͻǤʹʹ݊ ଶ - Ǥͳ͵ݒ ଶ - ʹǤʹݔ ଶ - ͳǤͷnv +ͶǤͻͻ݊ݔ + ͳǤ͵ݒݔ
7tQKWRiQSKѭѫQJWUuQKÿѭӡng hӗi quy dҥng dҥQJWKѭӡng
KiӇm tra lҥi bҵQJ0LQLWDESKѭѫQJWUuQKÿѭӡng hӗi quy mã hóa có dҥQJQKѭVDX
1Kѭvұy viӋc kiӇm tra bҵng Minitab cho kӃt quҧ không chênh lӋch quá nhiӅu so vӟi kӃt quҧ tính toán bҵng công thӭc
Các hӋ sӕ êQJKƭDÿӃQSKѭѫQJWUuQKKӗi quy là: ܾ , ܾ ଵ , ܾ ଶ , ܾ ଷ , ܾ ଵଵ , ܾ ଶଶ ,ܾ ଵଷ
3KѭѫQJWUuQKKӗi quy mӟi sau khi loҥi bӓ các hӋ sӕ không ҧnKKѭӣng:
Bҧng 3.10 KiӇm tra tính thích hӧp cӫDSKѭѫQJWUuQKÿѭӡng hӗi quy
Tính bұc tӵ do ݂ ௧ SKѭѫQJVDLWKtFKKӧp ݂ ௧ = N ± p = 15 ± 7 = 8 Vӟi p là hӋ sӕ SKѭѫQJWUuQKKӗi quy mӟi
7tQKSKѭѫQJVDLWKtFKKӧp: ݏ ௧ ଶ = ௌ = ଵହǤଵ ଼ = 20.645 3KѭѫQJVDLWiLKLӋn ݏ ଶ {y} = σ ௌ ೕ మ ே ே ୀଵ = 9.68 ܨ ௧௧ = ௦ మ ௦ మ ሼ୷ሽ = ଶǤସହ ଽǤ଼ = 2.13
Dӵa vào bҧQJ)LVKHUWDWUDÿѭӧc ܨ = 3.22 (vӟi q = 0.05 và ݂ ௧ = 8, ݂ ௧ = N(n-1)
Vұ\SKѭѫQJWUuQKKӗi quy thích hӧSÿӇ thӵc nghiӋm mô hình trên
- KӃt quҧ tính toán và kiӇm tra bҵng phҫn mӅPPLQLWDEOjWѭѫQJWӵ nhau KӃt quҧ thӵc nghiӋPÿӫ tin cұ\ÿӇ WtQKWRiQSKѭѫQJWUuQKKӗi quy
- 3KѭѫQJWUuQKKӗi qui là phù hӧSÿӇ mô tҧ thӵc nghiӋm
Dӵa vào bҧng kӃt quҧ này ta nhұn thҩy
Các mүu sӕ Fyÿӝ bӅn lӟQKѫQ03D&iFPүu Fyÿӝ bӅn nhӓ KѫQ03D
Các kӃt quҧ này có thӇ là do sӵ hình thành liên kim (IMC) bӏ ҧQKKѭӣng bӣi các thông sӕ hàn TӕFÿӝ ӣ các mүXFyÿӝ bӅQKѫQ03DOjFDRKѫQVRYӟi các mүu còn lҥi Và các yӃu tӕ NKiFFNJQJҧQKKѭӣQJQKѭYұy ĈiQKJLiPӭc ҧQKKѭӣng cӫa các thông sӕ
Hình 3.17 BiӇXÿӗ thӇ hiӋn mӭFÿӝ ҧQKKѭӣng cӫa các thông sӕ ÿӃQÿӝ bӅn mӕi hàn
Hình 3.18 Mһt hӗi quy cӫDOѭӧng dӏch chuyӇn x = 0.4mm
Hình 3.19 Mһt hӗi quy cӫDOѭӧng dӏch chuyӇn x = 0.6mm
Hình 3.20 Mһt hӗi quy cӫDOѭӧng dӏch chuyӇn x = 0.8mm
Theo nhӳng mһt hӗi quy này, ta nhұn thҩy:
DNKLOѭӧng dӏch chuyӇn x = 0.4 kӃt quҧ thí nghiӋPNpRWăQJNKLWӕFÿӝ vòng quay tӯ 600 ~ 650 (vòng / phút) và tӕFÿӝ hàn tӯ 42 ~ 47 (mm /phút) NӃu các thông sӕ nhӓ KѫQQKӳng thông sӕ Qj\WKuÿӝ bӅn kéo bӏ giҧm Mô hình elliptic cho thҩy rõ nhӳng vҩQÿӅ trên cӫa các thông sӕ ҧQKKѭӣQJÿӃQÿӝ bӅQNpR'Rÿy có thӇ ÿѭDUDQKұQÿӏnh trong khoҧng tӕFÿӝ vòng quay là 625 vòng/phút và tӕc ÿӝ hàn là 45 mm/phút sӁ cho kӃt quҧ tӕLѭXYӅ ÿӝ bӅn kéo
ENKLOѭӧng dӏch chuyӇn x = 0.6 kӃt quҧ thí nghiӋPNpRQpQWăQJNKLWӕFÿӝ vòng quay tӯ 570 ~ 700 (vòng / phút) và tӕFÿӝ hàn tӯ 37 ~ 50 (mm /phút) NӃu các thông sӕ nhӓ KѫQQKӳng thông sӕ Qj\WKuÿӝ bӅn kéo bӏ giҧP'RÿyFyWKӇ ÿѭD ra nhұQÿӏnh trong khoҧng tӕFÿӝ vòng quay là 650 vòng/phút và tӕFÿӝ hàn là 45 mm/phút sӁ cho kӃt quҧ tӕLѭXYӅ ÿӝ bӅn kéo
FNKLOѭӧng dӏch chuyӇn x = 0.8 kӃt quҧ thí nghiӋPNpRQpQWăQJNKLWӕFÿӝ vòng quay tӯ 650 ~ 750 (vòng / phút) và tӕFÿӝ hàn tӯ 40 ~ 50 (mm /phút) NӃu các thông sӕ nhӓ KѫQQKӳng thông sӕ Qj\WKuÿӝ bӅn kéo bӏ giҧP7ѭѫQJWӵ ta có thӇ ÿѭDUDQKұQÿӏnh trong khoҧng tӕFÿӝ vòng quay là 675 vòng/phút và tӕFÿӝ hàn là 45 mm/phút sӁ cho kӃt quҧ tӕLѭXYӅ ÿӝ bӅn kéo
Dӵa vào máy tính tính toán ta có thӇ ÿѭDUDFiFWK{QJVӕ tӕLѭXFiFWK{QJVӕ này sӁ ҧQKKѭӣQJÿӃn viӋc cho ra nhӳng thông sӕ ÿӇ có kӃt quҧ kéo mүu là tӕt nhҩt
Sau khi tӕLѭX%ӝ thông sӕ tӕLѭXOjWӕFÿӝ vòng quay n = 677.77 vòng/ phút, TӕFÿӝ KjQY PPSK~WOѭӧng dӏch chuyӇn x = 0.8mm
Qua viӋc sӱ dөQJSKѭѫQJSKiSTX\KRҥch thӵc nghiӋm Box ± Behnken thì ta có thӇ [iFÿӏQKÿѭӧc mӕi quan hӋ cӫa các yӃu tӕ cӫa thông sӕ hàn (tӕFÿӝ vòng quay, vұn tӕFKjQOѭӧng dӏch chuyӇn) nhiӋWÿӝÿӝ bӅn kéo Các thông sӕ KjQVDXNKLÿѭӧc tӕLѭX có thӇ cho ra mӕi hàn mà sát khuҩy giӳDÿӗng và nhôm vӟLÿӝ bӅQOrQÿӃn 143 MPa WURQJÿLӅu kiӋn thí nghiӋm, bҵng khoҧQJÿӝ bӅn cӫa mүXÿӗng nӅn
NhiӋWÿӝ cӫa mӕi hàn phө thuӝc vào các thông sӕ hàn NhiӋWÿӝ YQJKjQFNJQJ NK{QJÿӅu nhau, nhiӋt hàn phҫQÿmKjQFyQKLӋWÿӝ FDRKѫQVRYӟi phҫQFKѭDKjQ9j nhiӋWÿӝ phân bӕ ӣ hai kim loҥi nӅQFNJQJNK{QJÿӕi xӭng qua mһt phân cách
KhuyӃt tұt có thӇ xҧy ra trong quá trình hàn là nӭt, thiӃu vұt hàn
Bӝ thông sӕ tӕLѭXFӫa quá trình hàn là tӕFÿӝ vòng quay n = 677.77 vòng/ phút, tӕFÿӝ KjQY PPSK~WOѭӧng dӏch chuyӇn x = 0.8mm.
KӂT LUҰ19ơ+ѬӞNG PHÁT TRIӆ17ѬѪ1*/$,
KӃt luұn
LuұQYăQQj\JLҧi quyӃt các vҩQÿӅ sau:
- Trình bày nhӳng nӝi dung tәng quan vӅ SKѭѫQJSKiSKjQPDViWNKXҩy (FSW) hai vұt liӋu khác nhau ӣ ÿk\Ojÿӗng và nhôm, và nhӳQJÿһc ÿLӇm công nghӋ ÿһFWUѭQJ
- Trình bày nhӳQJFѫNKtOêWKX\ӃWFѫVӣ nghiên cӭu khoa hӑc cӫDSKѭѫQJSKiS hàn ma sát khuҩy cӫa cùng kim loҥi hoһc 2 kim loҥi khác nhau:
+ Các yӃu tӕc ҧQKKѭӣQJÿӃn mӕi hàn
+ NhiӋWÿӝ trong quá trình hàn
- DӵDYjRFѫVӣ lý thuyӃt tiӃn hành mô phӓng quá trình sinh nhiӋt trong lúc hàn
Sӱ dөng phҫn mӅP&RPVROÿӇ tiӃn hành quá trình này Sau khi mô phӓng, kӃt quҧ cho thҩy nhiӋWÿӝ tҥLÿҫu khuҩy mӕi hàn có nhiӋWÿӝ giao ÿӝng tӯ ÿӃn ÿӝ C, nhiӋWÿӝ xung quanh mӕi hàn tӯ ÿӃQÿӝ &&iFÿѭӡQJÿҹng nhiӋt và vùng nhiӋWNK{QJÿӕi xӭng nhau qua mӕLKjQFNJQJQKѭQKӳng khu vӵFÿmKjQYjFKѭDKjQFNJQJFyQKLӋWÿӝ NKiFQKDXĈLӅu này chӭng minh nhiӋWÿӝ NK{QJÿӕi xӭng qua tâm mӕi hàn do tính chҩt cӫa nhӳng kim loҥi nӅn là khác nhau NhiӋWÿӝ tҥi vai dөng cө FDRKѫQQKLӋWÿӝ tҥLÿi\Fӫa tҩm NhiӋt ÿӝ hàn phө thuӝc rҩt lӟn vào các thông sӕ hàn (tӕFÿӝ vòng quay, vұn tӕc hàn, Oѭӧng dӏch chuyӇQ7URQJÿyWӕFÿӝ vòng quay là thông sӕ ҧQKKѭӣng chính ÿӃn chҩWOѭӧng mӕi hàn Bên cҥQKÿyYLӋc thӵc nghiӋm cho nhiӋWÿӝ tҥi vai cӫa dөng cө Fyÿӗ thӏ nhiӋt gҫn giӕng vӟLÿӗ thӏ nhiӋt cӫa viӋc mô phӓng bҵng
87 phҫn mӅP&RPVROQKѭYұy cho ta thҩ\ÿѭӧc nhӳQJKjP ÿҫu vào theo lý thuyӃt baQÿҫu là chính xác, nhӳng hàm này có thӇ GQJÿӇ mô phӓng cho quá trình hàn ma sát khuҩy hai vұt liӋu khác nhau
- Sau khi thӵc nghiӋm, ta có kӃt quҧ kéo cӫa mүu hàn, giá trӏ thҩp nhҩt mà ta WKXÿѭӧFOj0SDÿDVӕ các mүu này có giá trӏ WѭѫQJÿѭѫQJKRһc lӟn KѫQFiFJLiWUӏ kéo cӫa nhӳng nghiên cӭXWUѭӟFÿk\WURQJYLӋc hàn ma sát khuҩy giӳDÿӗng và nhôm (BҧQJ1KѭYұy ta có thӇ thҩ\ÿѭӧc viӋc thӵc nghiӋPYjSKѭѫQJSKiSQJKLrQFӭu cӫa luұQYăQQj\WѭѫQJÿӕi phù hӧp vӟi tình hình nghiên cӭu trên thӃ giӟi
- Ĉӗng thӡi tiӃn hành phân tích thӵc nghiӋm bҵQJSKѭѫQJSKiS%R[- Behnken
;iFÿӏQKÿѭӧFSKѭѫQJWUuQKKӗLTX\WURQJÿLӅu kiӋn thí nghiӋm là hoàn toàn phù hӧSÿӇ mô tҧ thӵc nghiӋm này Các thông sӕ máy có ҧQKKѭӣng hӟQÿӃn viӋc hình thành mӕi hàn và chҩt Oѭӧng mӕi hàn TiӃn hành phân tích các nhân tӕ YjÿѭDUDYLӋc tӕLѭXWK{QJVӕ KjQWURQJÿLӅu kiӋn thí nghiӋm này, có thӇ cho kӃt quҧ ÿӝ bӅn mӕi hàn mӟLÿҥWÿѭӧc là 65% so vӟi kim loҥLÿӗng nӅn
Bӝ thông sӕ tӕLѭXQKѭVDXWӕFÿӝ vòng quay n = 677.77 vòng/ phút, tӕFÿӝ KjQY PPSK~WOѭӧng dӏch chuyӇn x = 0.8mm Vӟi viӋFÿӝ bӅn kéo ÿҥWÿӝ bӅn cӫa kim loҥi nӅn thì mӕLKjQFyÿӝ bӅn kéo trong khoҧng 0SDÿk\Oj Pӝt con sӕ rҩt kinh ngҥt là và giá trӏ rҩt tӕt so vӟi nhӳng nghiên cӭu khác trên thӃ giӟi
- Trong quá trình hàn ta có thӇ nhұn thҩy mӝt sӕ khuyӃt tұt mӕLKjQQKѭQӭt, thiӃu vұt hàn
- ĈӇ có thӇ ÿiQKJLiYӅ chҩWOѭӧng mӕi hàn thì cҫn phҧi có nhӳng thӵc nghiӋm VDXÿӝ bӅn kéo cӫa mӕi hàn, hình chөp tә chӭc tӃ vi, thí nghiӋm uӕn mүu 1KѭQJGR trong quá trình thӵc hiӋn luұQYăQWKuGӏch Covid-19 bùng phát nên viӋc chөp hình tә chӭc tӃ vi và thí nghiӋm uӕQFKѭDWKӇ ÿѭӧc thӵc hiӋQ1KѭQJ vӟi viӋc thí nghiӋPNpRWKuFNJQJWѭѫQJÿӕLÿӫ ÿӇ ÿiQKJLiFKҩWOѭӧng mӕi hàn
Vì trong lúc làm viӋc thì mӕi hàn có bӏ phá hӫy hay không mӟi chính là vҩn ÿӅ quan trӑng nhҩt
7UrQFѫVӣ nhӳng hҥn chӃ trong quá trình thӵc nghiӋm ta có thӇ ÿѭDUDQKӳng Kѭӟng phát triӇQWURQJWѭѫQJODLQKѭVDX
- Lӵa chӑn lҥi bӝ thông sӕ mӟi gҫn vӟi vùng tӕLѭXÿӇ cho kӃt quҧ thӵc nghiӋm tӕWKѫQ
- Nghiên cӭu rõ thêm nhӳQJWiFÿӝng cӫa tӕFÿӝ KjQYjOѭӧng dӏch chuyӇQÿӃn ÿӝ bӅn mӕi hàn
- Nghiên cӭu phát triӇn dөng cө KjQFyÿӝ bӅQFDRKѫQFKRKLӋu suҩt hàn tӕt KѫQ
- Nghiên cӭXU}KѫQYӅ hӧp chҩWOLrQNLPÿӃQÿӝ bӅn mӕi hàn Tӯ ÿyÿѭDUD SKѭѫQJSKiSQKҵm kiӇPVRiWÿѭӧc bӅ dày liên kim nhҵPWăQJÿӝ bӅn mӕi hàn
- Nghiên cӭu các dөng cө, bӝ thông sӕ KjQÿӇ có thӇ KjQÿѭӧc nhӳng tҩm vұt liӋXQK{PYjÿӗQJGj\KѫQPP ĈyOjQKӳQJKѭӟng nghiên cӭu có thӇ áp dөQJWURQJWѭѫQJ lai, và nghiên cӭu sâu KѫQ'RQKӳng hҥn chӃ vӅ nhӳng kiӃn thӭc, kinh nghiӋm, thӡi gian, dӏch bӋnh và kinh phí, nên rҩWPRQJÿѭӧc xin ý cӫa cӫa Qúy Thҫy/Cô cho viӋc cҫn bә VXQJFNJQJQKѭ Kѭӟng nghiên cӭu cҫn khai thác thêm nhҵm giúp vҩQÿӅ nghiên cӭXÿѭӧFFKtQK[iFKѫQ và phù hӧp vӟi viӋc ӭng dөng thӵc tӃ
[1] G Kerrar, N Merah, A N Shuaib, F AL-Badour and A Bazoune, ³Experimental and Numerical Investigations of Friction Stir Welding of Aluminum to Copper,´ Applied Mechanics, Behavior of Materials, and Engineering Systems,pp 119-138, 2017
[2] A Esmaeili, G M Besharati, R H Zareie, ³Experimental investigation of material flow and welding defects in friction stir welding of aluminum to brass´ Materials and Manufacturing Processes, vol 27, no 12, pp 1402-1408, 2012
[3] A Esmaeili, M B Givi and H Z Rajani, ³A metallurgical and mechanical study on dissimilar Friction Stir welding of aluminum
1050 to brass (CuZn30)´ Materials Science and Engineering A, vol 528, no 22, pp 7093-7102, 2011
[4] A Esmaeili, H Z Rajani, M Sharbati, M B Givi and M
Shamanian, ³The role of rotation speed on intermetallic compounds formation and mechanical behavior of friction stir welded brass/aluminum 1050 couple´ Intermetallics, vol 19, no 11, pp 1711-
[5] N Sharma, Z A Khan and A N Siddiquee, "Friction stir welding of aluminum to copper," Department of Mechanical Engineering, 2017
[6] F B Argesi, A Shamsipur and S E Mirsalehi, "Dissimilar Joining of Pure
Copper to Aluminum Alloy via Friction Stir Welding," 2017
[7] Kush P MEHTA, Vishvesh J BADHEKA,"Influence of tool pin design on properties of dissimilar copper to aluminum friction stir welding", Department of
Mechanical Engineering, School of Technology, Pandit Deendayal Petroleum University, Raisan, Gandhinagar 382007, India, 2017
[8] H Z Rajani, A Esmaeili, M Mohammadi, M Sharbati and
M Givi, "The role of metal-matrix composite development during friction stir welding of aluminum to brass in weld characteristics,"
Journal of Materials Engineering and Performance, vol 21, no 11, pp 2429-
[9] K Mehta and V Badheka, "Investigations on friction stir welding defects for dissimilar copper to aluminum materials under different process parameters," Proceedings of International Conference on Friction Based Processes IISc-Bangalore, India, 2014, pp 1-4
[10] M E Aalami-Aleagha, B Hadi and M A Shahbazi, "3-dimensional numerical analysis of friction stir welding of copper and aluminum," Journal of Mechanical Science and Technology, vol 30, no 8, pp 3767-3776, 2016
[11] H Fujii, L Cui, M Maeda and K Nogi, "Effect of tool shape on mechanical properties and microstructure of friction stir welded aluminum alloys," Materials Science and Engineering A, vol 419, no 1, pp 25-
[12] D Lohwasser and Z Chen, Friction stir welding: From basics to applications New York, USA: Elsevier, 2009
[13] Y C Chen, A Gholinia and P B Prangnell, "Interface structure and bonding in abrasion circle friction stir spot welding: A novel approach for rapid welding aluminium alloy to automotive sheet," Materials Chemistry and Physics, vol 134, pp 459-463, 2012
[14] R Cao, G Yu, J H Chen and P.-C Wang, "Cold metal transfer joining aluminum alloys-to-galvanized mild steel," Journal of Materials Processing Technology, vol 213, pp 1753-1763, 2013
[15] S Chen, J Huang, K Ma, X Zhao and A Vivek, Microstructures and
Mechanical Properties of Laser Penetration Welding Joint With/Without Ni-Foil in an Overlap Steel-on-Aluminum Configuration, vol 45, 2014
[16] L Cederqvist and A Reynolds, "Factors affecting the properties of friction stir welded aluminum lap joints," Welding Journal, vol 80, no 12, pp
[17] R Sarrafi "Evaluation of microstructure and mechanical properties of aluminum to copper friction stir butt welds," Friction Stir Welding and Processing, vol VI, pp 253-264, 2011
[18] M M X Muthu and V Jayabalan, "Tool travel speed effects on the microstructure of friction stir welded aluminum±copper joints," Journal of Materials Processing Technology, vol 217, pp 105-113, 2015
[19] X W Li, D T Zhang, Q Cheng and W Zhang, "Microstructure and mechanical properties of dissimilar pure copper/1350 aluminum alloy butt joints by friction stir welding," Transactions of Nonferrous Metals Society of China, vol 22, no 6, pp 1298-1306, 2012
[20] H Liu, J Shen, L Zhou, Y Zhao, C Liu and L Kuang, "Microstructural charactersation and mechanical properties of friction stir welded joints of aluminum alloy to copper," Science and Technology of Welding and Joining, vol 16, no 1, pp 92-98, 2011
[21] O Lorrain, V Favier, H Zahrouni and D Lawrjaniec, "Understanding the material flow path of friction stir welding process using unthreaded tools,"
Journal of Materials Processing Technology, vol 210, pp 603-609, 2010
[22] Y Fotouhi, S Rasaee, A Askari and H Bisadi, "Effect of transverse speed of the tool on microstructure and mechanical properties in dissimilar butt friction stir welding of Al5083±copper sheets," Engineering Solid Mechanics, vol 2, no 3, pp 239-246, 2014
[23] H Bisadi, S Rasaee and Y Fotoohi, "Studying of tool rotation speed on mechanical properties of copper±Al5083 butt joint welded by friction stir welding," Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part B: Journal of Engineering Manufacture, vol 229, no 10, pp 1734-1741, 2015
[24] Y Fotoohi, S Rasaee, H Bisadi and M Zahedi, "Effect of friction stir welding parameters on the mechanical properties and microstructure of the dissimilar Al5083±copper butt joint,"
Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part L: Journal of Materials Design and Applications, vol 228, no 4, pp 334-340, 2014
[25] E Akinlabi "Effect of shoulder size on weld properties of dissimilar metal friction stir welds," Journal of Materials Engineering and Performance, vol 21, no 7, pp 1514-1519, 2012
[26] E T Akinlabi, A Els-Botes and P J Mcgrath, "Effect of travel speed on joint properties of dissimilar metal friction stir welds,"
Proceedings of 2nd International Conference on Advances in Engineering and Technology (AET), Uganda, 2011, pp 155-161
[27] E T Akinlabi, A Els-Botes and H Lombard, "Effect of tool displacement on defect formation in friction stir welding of
93 aluminium and copper," Proceedings of the 8th International Friction Stir Welding Symposium Hamburg, Germany, TWI Ltd,
[28] M Avettand-Fenửel, R Taillard, G Ji and D Goran, "Multiscale study of interfacial intermetallic compounds in a dissimilar Al 6082-T6/Cu friction-stir weld," Metallurgical and Materials Transactions A, vol 43, no 12, pp 4655-
[29] E T Akinlabi Characterisation of dissimilar friction stir welds between 5754 aluminium alloy and C11000 copper, 2011
[30] E T Akinlabi and S A Akinlabi, "Fracture location characterizations of dissimilar friction stir welds," International Journal of Mechanical, Industrial
Science and Technology, vol 17, no 7, pp 1221-1225, 2011
[31] A Esmaeili, M B Givi and H Z Rajani, "Investigation of weld defects in dissimilar friction stir welding of aluminium to brass by radiographY," Science and Technology of Welding and Joining, vol 17, no 7, pp 539-543, 2012
[32] J A Al-Jarrah Surface morphology and mechanical properties of aluminum-copper joints welded by friction stir welding Jordan: Al-Balqa Applied University, 2014
[33] S S Vahid, H Amirabadi and M B G Kazem, "Formation and distribution of brittle structures in friction stir welding of AA 6061 to copper influence of preheat" Mechanics, Materials Science & Engineering Journal, vol 4, pp 25-34, 2016
[34] M S N Gupta, B Balunaik and K Murti, "Finite element modeling and thermo-mechanical analysis of friction stir welded Al/Cu bimetallic lap
94 joints," International Journal of Mechanical Engineering and Robotics Research, vol 528, no 22, pp 165-173, 2012
[35] A Esmaeili, M B Givi and H Z Rajani, "A metallurgical and mechanical study on dissimilar Friction Stir welding of aluminum
1050 to brass (CuZn30)," Materials Science and Engineering A, vol 528, no 22, pp 7093-7102, 2011
[36] M E Aalami-Aleagha, B Hadi and M A Shahbazi, "3-dimensional numerical analysis of friction stir welding of copper and aluminum," Journal of Mechanical
Science and Technology, vol 30, no 8, pp 3767-3776, 2016
[37] H Fujii, L Cui, M Maeda and K Nogi, "Effect of tool shape on mechanical properties and microstructure of friction stir welded aluminum alloys," Materials
Science and Engineering A, vol 419, no 1, pp 25-31, 2006
[38] M Avettand-Fenửel, R Taillard, G Ji anh D Goran, "Multiscale study of interfacial intermetallic compounds in a dissimilar Al 6082-T6/Cu friction-stir weld," Metallurgical and Materials Transactions A, vol 43, no 12, pp 4655-
[39] J Ouyang, E Yarrapareddy and R Kovacevic, "Microstructural evolution in the friction stir welded 6061 aluminumalloy (T6-temper condition) to copper,"
Journal of Materials Processing Technology, vol 172, no 1, pp 110-122, 2006
[40] P A Colegrove 3 Dimensional Flow and Thermal Modelling of the Friction Stir
Welding Process: University of Adelaide, Department of Mechanical
[41] S H Singh and M Mahmeen, ³Effect of tool pin offset on the mechanical properties of dissimilar materials based on friction stir welding (FSW)´
International Journal of Modern Trends in Engineering and Research, vol 3, pp
[42] W B Lee and S B Jung, ³Void free friction stir weld zone of the dissimilar 6061 aluminum and copper joint by shifting the tool insertion location´Materials Research Innovations, vol 8, no 2, pp 93-96, 2004
[43] S V Pande and V J Badheka, ³Effect of tool pin offset on mechanical and metallurgical properties of dissimilar FSW joints of 6061T6 Al alloy to copper material´ Indian Welding Journal, vol 47, no 3, pp 1-7, 2014
[44] A Elrefaey, M Takahashi and K Ikeuchi, ³Microstructure of aluminum/copper lap joint by friction stir welding and its performance´ Journal of High Temperature Society, vol 30, no 5, pp 286-292, 2004
[45] S P Agarwal, P Nageswaran, N Arivazhagan and K D Ramkumar, ³Development of friction stir welded butt joints of AA 6063 aluminium alloy and pure copper´International Conference on Advanced Research in Mechanical Engineering Uttarakhand, India: IPM rt Ltd Naintal, 2012, pp 46-50
[46] T Debroy and H Bhadeshia, ³Friction stir welding of dissimilar alloys²A perspective´ Science and Technology of Welding & Joining, vol 15, no 4, pp 266-270, 2010
[47] A Barcellona, G Buffa and L Fratini, ³Process parameters analysis in friction stir welding of AA6082-T6 sheets´ Proceeding of Esaform Conference on Material Forming 2004 Trondheim, Norway, 2004, pp 371-374
[48] R Beygi, M Kazeminezhad and A Kokabi, ³Butt joining of Al-Cu bilayer sheet through friction stir welding´ Transactions of Nonferrous Metals Society of China, vol 22, no 12, pp 2925-2929, 2012
[49] M Akbari, R A Behnagh and A Dadvand, ³Effect of materials position on friction stir lap welding of Al to Cu´ Scienceand Technology of Welding and Joining, vol 17, no 7, pp 581-588, 2012
[50] A Esmaeili, G M Besharati and R H Zareie, ³Experimental investigation of material flow and welding defects in friction stir welding of aluminum to brass´ Materials and Manufacturing Processes, vol 27, no 12, pp 1402-1408, 2012
[51] L Galvao, J Oliveira, A Loureiro and D Rodrigues, "Formation and distribution of brittle structures in friction stir welding of aluminium and copper: Influence of process parameters," Science and Technology of Welding and Joining, vol 16, no 8, pp 681-689, 2011
[52] ASM Handbooks, Alloy Phase Diagrams, vol 3 ASM International, Materials
[53] X.-W Li, D.-T Zhang, Q Cheng, W Zhang, Trans Nonferr Metals Soc China
[54] H Liu, J Shen, L Zhou, Y.Zhao, C Liu and L Kuang, ³Microstructural characterisation and mechanical properties of friction stir welded joints of DOXPLQLXPDOOR\WRFRSSHU´ Science and Technology of welding and joining, vol
[55] V Sinha, S Kundu and S Chatterjee, Perspect Sci., vol 8, pp 543±546, 2016
[56] M F X 0XWKXDQG9-D\DEDODQ³7RROWUDYHOVSHHGHIIHFWVRQWKHPLFURVWUXFWXUH of friction stir wilded aliinum-FRSSHUMRLQWV´J.Mater.Process.Technol., vol 217, pp.105 ± 113, 2015
[57] B Meyghani, M B Awang, S S Emamian, M K B Mohd Nor and S R
[58] N K Sanjeev, V Malik and H S Hebbar, Int J Appl Sci Eng Res 3, pp 755±
[59] C W Tan, Z G, Jiang, L Q Li, Y B Chen and X Y Chen, ³0LFURVWUXFWXUH characterisation and mechanical properties of dissimilar Al-Cu joints produced by fricrion stir welding,´ Mater Des., vol 51, pp 466 ± 473, 2013