TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
Trang 2Cán bộ hướng dẫn khoa học: TS Lưu Phương Minh
Cán bộ chấm nhận xét 1: TS Nguyễn Thanh Hải
Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV và Trưởng Khoa quản lý chuyênngành sau khi luận văn đã được sửa chữa (nếu có).
Trang 3NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ
Ngày, tháng, năm sinh: 26/08/1993 Nơi sinh: TP Hồ Chí Minh
III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ : 22/02/2021
IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 13/06/2021
V CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: TS Lưu Phương Minh………
Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2021
Trang 4LӠI CҦ0Ѫ1
LӡLÿҫu tiên tôi xin cҧPѫQ7Kҫ\76/ѭX3KѭѫQJ0LQKÿmJL~Sÿӥ YjKѭӟng dүn tôi thӵc hiӋQÿӅ tài luұQYăQQj\7URQJWKӡi gian thӵc hiӋn luұQYăQW{LOX{QnhұQÿѭӧc sӵ Kѭӟng dүn, lӡi khuyên và sӵ cӕ vҩn tӯ Thҫy, nhӳng kiӃn thӭc mà Thҫy cung cҩSÿmJL~Sÿӥ tôi có thӇ tháo gӥ nhӳng khuҩt mҳt vӅ vҩQÿӅ kӻ thuұt liên quan ÿӃQÿӅ WjLÿӇ tôi có thӇ hoàn thành luұQYăQÿ~QJWKӡi hҥn
7{LFNJQJ[LQFҧPѫQ7KҥFVƭ7UѭѫQJ0LQK1Kұt ÿmKӛ trӧ vӅ kiӃn thӭF[ѭӣng FѫNKt&[ѭӣQJFѫNKt7KDQK7kPÿmKӛ trӧ thiӃt bӏ và dөng cө thí nghiӋm Cҧm ѫQFiF7Kҫy/ Cô cӫa bӝ P{Q³7KLӃt bӏ và công nghӋ vұt liӋXFѫNKt´ÿmOX{QJL~Sÿӥ tôi trong các thí nghiӋm
Ĉӗng thӡLW{LFNJQJJӱi lӡi cҧPѫQFKkQWKjQKÿӃn các Thҫy/ Cô cӫDNKRD&ѫNKtÿmJLҧng dҥy các môn hӑc Cao hӑc, cung cҩp kiӃn thӭFFKRW{LÿӇ thӵc hiӋn luұn YăQQj\
Cuӕi cùng tôi xin gӱi lӡi cҧPѫQÿӃn các anh, chӏÿӗng nghiӋp, bҥn bè, gia ÿuQKÿmOX{Qӫng hӝ, chia sӁÿӝng viên tôi trong suӕt quá trình hӑc tұp tҥLWUѭӡQJĈ+Bách Khoa TPHCM giúp tôi có nhӳQJÿiӅu kiӋn tӕt nhҩWÿӇ hoàn thành viӋc hӑc tұp và nghiên cӭu tҥLÿk\
Tôi xin trân trӑng cҧPѫQ
TP H͛ Chí MinhQJj\WKiQJQăP
Hӑc viên
Võ Minh Luân
Trang 5TÓM TҲT
ThӡLÿLӇm hiӋn tҥi có rҩWQKLrXSKѭѫQJSKiSKjQNLPORҥi, tuy nhiên vӅ mһt bҧo vӋ môLWUѭӡng, hiӋu quҧ QăQJOѭӧng thì hàn ma sát khuҩy (FSW) nhiӅXQăPTXDÿmOj³Pӝt công nghӋ [DQK´YjQyFNJQJOjEѭӟc tiӃn kӻ thuұWYƭÿҥLWURQJJLDLÿRҥn này VӅ chҩWOѭӧng mӕi hàn cӫDSKѭѫQJSKiSQj\PDQJOҥi mӝt mӕLKjQFyÿӝ bӅn lӟQKѫQWăQJÿӝ bӅn mӓi, giҧm ӭng suҩWGѭtWNKX\Ӄt tұW1JRjLUDSKѭѫQJSKiSnày còn có thӇ dӉ dàng hàn kӃt nӕi hai loҥi vұt liӋu khác nhau Trong nghiên cӭu này sӁ ÿӅ cұSÿӃn viӋc thӵc nghiӋm và mô phӓng hàn hai tҩm vұt liӋu khác nhau giӳa ÿӗng và nhôm 6061 Sӱ dөng phҫn mӅP&2062/ÿӇ mô phӓng lҥi nhiӋWÿӝ trong quá trình hàn Thông qua mô phӓng ta có thӇ dӵ ÿRiQÿѭӧc nhiӋWÿӝ quá trình hàn FNJQJQKѭWUҥng thái rҳn cӫa kim loҥi Trong quá trình thӵc nghiӋm sӁ sӱ dөQJÿӗng hӗ ÿRQKLӋWÿӇ kiӇm tra lҥi quá trình mô phӓng VӅ phҫQÿiQKJLiFKҩWOѭӧng mӕi hàn, FiFSKѭѫQJSKiSVӱ dөng sӁ là thӱ kéo, chөp SEM ӣ mӭFÿӝ QDQRÿӇ có thӇ theo dõi dòng vұt liӋu và lӟS OLrQ NLP ,0& 3KѭѫQJ SKiS TX\ KRҥch thӵc nghiӋm Box- EHKQNHQÿѭӧc sӱ dөQJÿӇ [iFÿӏnh giӳa các thông sӕ WiFÿӝng cӫa thông sӕ hàn (tӕc ÿӝ TXD\Oѭӧng tiӃQYjOѭӧng dӏch chuyӇQPNJLGөng cө), nhiӋWÿӝÿӝ bӅn kéo Tӯ ÿyÿѭDUDÿӝ bӅn kéo lӟn nhҩWÿҥWÿѭӧc so vӟi kim loҥi nӅn là nhôm ӣ mӭc thông sӕ nào Các thông sӕ tӕLѭXFӫa thông sӕ KjQÿӇ ÿҥWÿѭӧc chҩWOѭӧng mӕi hàn tӕt nhҩt trong ÿLӅu kiӋn thí nghiӋm là 65% so vӟi kim loҥLÿӗng nӅn
Tӯ NKyDFKRÿӅ tài: Hàn ma sát khuҩy, Hӧp chҩt liên kim, Mô phӓng comsol, hàn liên kӃt hai kim loҥi khác nhau
Trang 6ABSTRACT
Currently, there are many metal welding methods, but in terms of environmental protection and energy efficiency, friction stir welding (FSW) has been a "green technology" for many years, and it is also a great technological advance in this period In terms of weld quality, this method results in a weld with greater strength, increased fatigue strength, reduced residual stress, less defects In addition, this method can also easily weld two connections different types of materials In this study, we will talk about experimenting and simulating the welding of two different materials between copper and aluminum 6061 Using COMSOL software to simulate the temperature in the welding process Through simulation, we can predict the welding process temperature as well as the solid state of the metal During the experiment, a heat meter will be used to check the simulation process As for the evaluation of weld quality, the methods used will be tensile testing, nanoscale SEM to be able to monitor the material flow and intermetallic layer (IMC) The Box-behnken experimental planning method is used to determine between the impact parameters of the welding parameters (rotational speed, feed rate and tool tip displacement), temperature, and tensile strength From there, the maximum tensile strength achieved compared to the base metal is aluminum at any parameter level The optimal parameters of welding parameters to achieve the best weld quality under test conditions are 65% compared to the base metal
Keywords for the topic: Friction stir welding, Intermetallic compound, Comsol simulation, bonding two different metals
Trang 7LӡL&DPĈRDQ
7{L[LQFDPÿRDQ/XұQYăQ7KҥFVƭÿӅ WjL³1JKLrQFӭu hàn kӃt cҩu dҥng tҩm phҷng hai vұt liӋu khác nhau giӳDÿӗng và hӧp kim nhôm 6061 bҵQJSKѭѫQJSKiShàn ma sát khuҩ\´OjF{QJWUuQKQJKLrQFӭu cӫa riêng tôi Các sӕ liӋu và tài liӋu sӱ dөng trong luұQYăQQj\OjWUXQJWKӵFYjFKѭDWӯQJÿѭӧc công bӕ trong nghiên cӭu khoa hӑc nào Tҩt cҧ nhӳng tham khҧo và kӃ thӯDÿӅXÿѭӧc trích dүQÿҫ\ÿӫ
Hӑc viên
Võ Minh Luân
Trang 81.2 Ӭng dөng hàn ma sát khuҩy hai vұt liӋu 3
1.3 Mөc tiêu và nhiӋm vө cӫa nghiên cӭu 5
Trang 10DANH SÁCH HÌNH VӀ
&+ѬѪ1*
Hình 1.1 6ѫÿӗ mô tҧ quá trình hàn ma sát khuҩ\«««««««««« «« Hình 1.2 ӭng dөQJOjPÿLӋn cӵc cӫDQK{PYjÿӗng««««««««« «« Hình 1.3 Chi tiӃt máy kӃt hӧp giӳDÿӗng và nhôm«««««««««« ««
&+ѬѪ1*
Hinh 2.1 TӕFÿӝ hàn và tӕFÿӝ quay khác nhau cӫa FSW vұt liӋu Al ± &X««« Hình 2.2 BӅ mһt mӕi hàn và bӅ mһt bӏ Jm\NKLÿҧRQJѭӧc chiӅXTXD\ TXD\QJѭӧc chiӅXNLPÿӗQJ «««««««««««««««««««««« «
Hình 2.3 Hình dөng cө««««««««««««««««««««« «
Hình 2.4 Mô tҧ vӏ trí lӋch cӫDÿҫu khuҩ\«««««««««««««.«.« Hình 2.5 : Mô tҧ chҩWOѭӧng mӕi hàn khác nhau khi dӱ dөQJÿҫu khuҩy hình dҥng
NKiFQKDX«««««««««««««««««««««««« « Hình 2.6 Hình dáng vai dөng cө««««««««««««««««« «
Hình 2.7 HuQKGiQJÿҫu dөng cө««««««««««««««« ««« 19 Hình 2.8 Hình thӭc xen kӁ««««««««««««««««««« ««20 Hình 2.9 Hӛn hӧSÿӗng nhҩt«««««««««««««««««« « Hình 2.10 KӃt cҩu gҫn giӕng hӛn hӧp««««««««««««««« « +uQK&iFYQJKjQ«««««««««««««««««««« « Hình 2.12 GiҧQÿӗ pha Al ± Cu««««««««««««««««« ««
Hình 2.136ѫÿӗ các thông sӕ ҧQKKѭӣQJÿӃn sӵ KuQKWKjQK,0&«««« ««
Hình 2.14 Vӏ WUtÿһWÿҫu khuҩy ҧQKKѭӣQJÿӃn khҧ QăQJVLQKQKLӋW««« «« Hình 2.15 a/ Cùng kim loҥi b/ Hai kim loҥLNKiFQKDX«««««««« «« +uQK&iFP{KuQKPDViW««««««««««««««««« ««
Trang 11Hình 2.17 Mô hình vұt lý cӫD)6:«««««««««««««««««« Hình 2.18 Sӵ JLiQÿRҥn bên trong (phӓng theo Xue và cӝng sӵ «««««« Hình 2.19 VӃt nӭW««««««««««««««««««««««««« Hình 2.20 KhuyӃt tұt lә hӓQJ«««««««««««««««««««« &+ѬѪ1*
Hình 3.1 Bҧng vӁ mүu hàn và dөng cө«««««««««««««««« Hình 3.2 TruyӅn nhiӋWÿӕLOѭX«««««««««««««««««««« +uQK7UDRÿәi bӭc xҥ, (a) ӣ bӅ mһt và (b) giӳa bӅ mһWYjP{LWUѭӡng xung quanh lӟQ««««««««««««««««««««««««««««« Hình 3.4 BӅ mһt tiӃp xúc hai vұt liӋX««««««««««««««««« Hình 3.5 Mô hình thӵc hiӋQ««««««««««««««««««««« Hình 3.6 Súng bҳn nhiӋWÿӝ««««««««««««««««««««« Hình 3K{LKjQ««««««««««««««««««««««««« Hình 3.8 3K{LKjQÿѭӧFJiWUrQEjQPi\«««««««««««««««« Hình 3.9 Các module mô phӓng trong COMSOL«««««««««« «« Hình 3.10 Hình biӇXÿӗ thӇ hiӋn nhiӋWÿӝ mô phӓng (tҥi tâm mӕi hàn) và thӵc nghiӋm
(tҥi vai dөng cө «««««««««««««««««««««««« +uQK&iFÿѭӡQJÿҷng nhiӋt cӫa quá trình hàn ma sát khuҩy Al ± &X««« Hình 3.12 Mô hình box ± EHKQNHQ««««««««««««««««««« Hình 3.13 KӃt quҧ thӱ kéo 5 mүX«««««««««««««««« «« Hình 3.14 Hình dөng cө KjQ««««««««««««««««««««« Hình 3.15 Hình dөng cө KjQ««««««««««««««««««««« Hình 3.16 KӃt quҧ kéo mүX«««««««««««««««««««««
Trang 12Hình 3.17 BiӇX ÿӗ thӇ hiӋn mӭF ÿӝ ҧQK Kѭӣng cӫa các thông sӕ ÿӃQ ÿӝ bӅn mӕi KjQ««««««««««««««««««««««««««««« Hình 3.18 Mһt hӗi quy cӫa lѭӧng dӏch chuyӇQ[ PP««««««««« Hình 3.19 Mһt hӗi quy cӫDOѭӧng dӏch chuyӇQ[ PP««««««.««« Hình 3.20 Mһt hӗi quy cӫDOѭӧng dӏch chuyӇQ[ PP«««««««.«« +uQKĈӗ thӏ tӕLѭX««««««««««««««««««««««
Trang 13DANH SÁCH BҦNG BIӆU
&+ѬѪ1*
Bҧng 2.1 Tәng hӧp thông sӕ sӱ dөng cho mӕi hàn FSBW(nhôm ± ÿӗQJ « ««
Bҧng 2.2 tính chҩt vұt lý cӫa mӝt sӕ kim loҥi tinh khiӃW««««««««««« BҧQJĈӏQKQJKƭDFӫDÿLӅu kiӋn tiӃp xúc vұn tӕc và tráng thái biӃn dҥQJ««« &+ѬѪ1*
Bҧng 3.1 thành phҫn hóa hӑc cӫDÿӗng««««««««««««««««« Bҧng 3.2 thành phҫn hóa hӑc cӫa nhôm 6061««««««««««««««« Bҧng 3.3 ChӃ ÿӝ KjQ«««««««««««««««««««««««« Bҧng 3.4 KӃt quҧ mô phӓng và thӵc tӃ««««««««««««««««« Bҧng 3.5 KӃt quҧ kéo mүX««««««««««««««««««««« Bҧng 3.6 Hình ҧnh nhӳng mүXKjQ«««««««««««««««««« Bҧng 3.7 KӃt quҧ quy hoҥch thӵc nghiӋP«««««««««««««««« Bҧng 3.8 Mã hóa thông sӕ hàn«««««««««««««««««««« Bҧng 3.9 Ma trұn quy hoҥch thӵc nghiӋm x««««««««««««««« Bҧng 3.10 KiӇm tra tính thích hӧp cӫa SKѭѫQJWUuQKÿѭӡng hӗLTX\««««««
Trang 14TӮ VIӂT TҲT
:' :HOGLQJ'LUHFWLRQ Kѭӟng hàn 7' 7UDQVYHUVH'LUHFWLRQ Kѭӟng ngang FSW (Friction Stir Welding): hàn ma sát khuҩy FSBW (Friction Stir Butt Welding): hàn giáp mí )66: )ULFWLRQ6WLU6SRW:HOGLQJ KjQÿLӇm FSLW (Friction Stir Lap Welding): hàn chӗng AS (Advance Side): vùng tiӃn
RS (Retreating Side): vùng lùi
IMC (Intermetallic Compound): hӧp chҩt liên kim WZ (weld zone): vùng hàn
DRX (Dynamic Recrystallization): kӃt tinh lҥi BMs (Base Materials): vұt liӋu FѫEҧn
TMAZ (thermo-mechanically-affected zone): vùng ҧQKKѭӡQJFѫQKLӋt HAZ (heat-affected zone) :vùng ҧQKKѭӣng nhiӋt
SZ (Stir zone) : vùng khuҩy
Trang 151 TÓM TҲT NGHIÊN CӬU 1.1 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
1.1.1 Lӏch sӱ phát triӇn
Hàn ma sát khuҩ\ÿѭӧFSKiWPLQKYjRQăP Eӣi hӑc ViӋn hàn cӫD9ѭѫQJ
Quӕc Anh (TWI), là kӻ thuұWKjQÿѭӧc liên kӃt ӣ trҥng thái rҳn (không nóng chҧy)
EDQÿҫXÿѭӧc áp dөQJFKRKjQQK{P1JX\rQOêFѫEҧn cӫDSKѭѫQJSKiSQj\WѭѫQJÿӕLÿѫQJLҧn: 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{LKjQ WѭѫQJӭng
vӟi chiӅu sâu ngҩu cҫn thiӃW VDXÿyGLFKX\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
Trang 16liӋu 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\rQQKkQYjÿѭDra biӋn pháp khҳc phөc
K Mehta và cӝng sӵ FNJQJFyQKӳng nghiên cӭu vӅ SKѭѫQJSKiWKjQ)6:KDLvұt 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
Trang 17Ngoài 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 tӕLѭXFKRTXiWUuQK KjQ)6:KDLYұt liӋu Al-Cu vүQFKѭDÿѭӧc thӵc hiӋn
1.2 Ӭng dөng hàn ma sát khuҩy hai vұt liӋu khác nhau
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
Trang 18Hình 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
Trang 19Ngoài 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
1.3 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
1.4 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
Trang 20.KyNKăQNKLNӃt hӧSQK{PYjÿӗng bҵng phѭѫQJSKiSKjQQyQJFKҧy là sӵ khác biӋt lӟn vӅ nhiӋWÿӝ nóng chҧy, tính chҩt nhiӋt và tӕFÿӝ nguӝLVDXNKLKjQFѫWtQK'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\OjFKLSKtTXiWUuQKthiӃt 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 nghiӋP ÿm ÿѭӧc tiӃQ KjQK ÿӇ khҧo sát chҩW Oѭӧng 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]
Trang 21Vұt liӋu hàn
Ta (mm)
Ts (mm)
Vұt liӋu làm dөng cө
Ds (mm)
Dp (mm)
N (rpm)
Trang 22AA1100 Pure Cu 4 4
Tool steel H13
Trang 23AA6061 Pure Cu 5 5 IN738LC 18 6 1200 50
Oѭӧng mӕi hàn [33] AA6082-
Bҧng 2.1 Mӝt sӕ WK{QJWLQFѫEҧn FSW cӫDÿӗng và nhôm
Trang 242.1.1 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
Trang 25Hinh 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]
Trang 262.1.2 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 3KѭѫQJSKiSFSW 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 ҧQKKѭӣQJÿiQJkӇ bӣi vӏ trí và vӏ trí cӫa các tҩP Fѫ Vӣ trong suӕt FSW cӫa các hӧp kim khác nhau [39,46] NӃu vұt liӋu cӭng (tӭFOj&X