Nghiên cứu công nghệ hàn liên kết nhôm – thép bằng quá trình hàn TIG (tóm tắt)

B GIÁO DC VÀ ÀO TO TRNG I HC BÁCH KHOA HÀ NI V ÌNH TOI NGHIÊN CU CÔNG NGH HÀN LIÊN KT NHÔM – THÉP BNG QUÁ TRÌNH HÀN TIG Chuyên ngành: K thut C khí Mã s: 62520103 TÓM TT LUN ÁN TIN S K THUT C KHÍ HÀ NI - 2014 Công trình đc hoàn thành ti: Trng i hc Bách khoa Hà Ni Ngi hng dn khoa hc: 1. PGS. TS. Hoàng Tùng 2. PGS. TS. Nguyn Thúc Hà Phn bin 1: PGS. TS. inh Minh Dim Phn bin 2: TS. Hoàng Vn Châu Phn bin 3: PGS. TS. Lê Th Chiu Lun án s đc bo v trc Hi đng chm lun án tin s cp Trng hp ti Trng i hc Bách khoa Hà Ni Vào hi …… gi, ngày … tháng … nm ……… Có th tìm hiu lun án ti th vin: 1. Th vin T Quang Bu - Trng HBK Hà Ni 2. Th vin Quc gia ~ 1 ~ A. GII THIU CHUNG V LUN ÁN • Lý do chn đ tài: Xu hng gim trng lng ca các thit b, phng tin giao thông vn ti bng vic s dng vt liu nh đã tr nên rt cp bách nhm các mc đích: tng tc đ và hiu qu vn hành, gim tiêu hao nhiên liu, gim ô nhim môi trng,… Ngoài khai thác u đim v trng lng, ngi ta còn có th kt hp khai thác các đc tính đc bit khác ca vt liu nh nh kh nng chu n mòn trong mt s môi trng, tính dn nhit và dn đin tt,… đ ch to thit b trong các ngành nhit - lnh, hóa cht, thc phm, dc phm, Tuy nhiên, vic thay th kt cu hoàn toàn bng vt liu nh đôi khi li không đáp ng đc các yêu cu s dng khác, do vy mà ngi ta ch tp trung vào thay th vt liu nh cho nhng chi tit chu lc nh, còn các chi tit chu lc ln thì vn phi s dng thép hoc hp kim có đ bn cao. T đây, mt yêu cu mi đc đt ra là phi nghiên cu các gii pháp k thut đ có th hàn các vt liu khác chng loi vi nhau. Do đó mà ý tng nghiên cu các gii pháp k thut và công ngh thích hp đ hàn nhôm AA1100 vi thép CCT38  dng liên kt ch T đc hình thành và trin khai trong đ tài “Nghiên cu công ngh hàn liên kt nhôm – thép bng quá trình hàn TIG”. ây là mt đ tài mi và rt khó ca ngành c khí ch to, do hàn hai vt liu rt khác bit v cu trúc, chng loi và tính cht nên s đi mt vi rt nhiu th thách v k thut & công ngh, nhng nghiên cu thành công s có rt nhiu ý ngha v mt khoa hc và thc tin. • Mc đích ca lun án: - Mc đích chính ca lun án là nghiên cu tìm ra các gii pháp k thut & công ngh hàn thích hp đ có th hàn đc hai tm nhôm AA1100 và thép CCT38  dng liên kt ch T, hàn kín c hai phía bng quá trình hàn TIG. - Mc đích th hai là chng minh tính kh thi ca vic ng dng quá trình hàn TIG đ hàn nhôm vi thép  dng tm dày, không dùng thuc hàn hay vt liu trung gian. • i tng và phm vi nghiên cu ca lun án: - i tng nghiên cu: i tng nghiên cu là liên kt hàn dng ch T, đc làm t 2 loi vt liu khác nhau hoàn toàn v cu trúc, chng loi và tính cht. Tm đng (vách) đc làm t thép CCT38, còn tm phía di (biên) đc làm t nhôm AA1100.  cho d hiu, t đây v sau ta gi liên kt hàn trên hình 0.3 là liên kt hàn hybrid nhôm – thép dng ch T. Hình 0.3 Liên kt hàn hybrid nhôm – thép dng ch T - Phm vi nghiên cu: Do s đa dng ca vt liu và tính phc tp ca vn đ nghiên cu, lun án này đc gii hn nghiên cu trên cp vt liu nhôm AA1100 vi thép ~ 2 ~ CCT38. Quy mô nghiên cu ca lun án đc xác đnh trong phm vi phòng thí nghim. • Phng pháp nghiên cu: Tác gi la chn phng pháp nghiên cu phi hp gia: nghiên cu lý thuyt + tính toán mô phng s + thc nghim. C th nh sau: - Nghiên cu tài liu đ tìm hiu các công trình đã công b liên quan đn đ tài, t đó xác đnh rõ nhng gì đã đc công b và tìm ra nhng ni dung mi mà lun án cn phi gii quyt. - Nghiên cu k v các ng x ca kim loi c bn trong quá trình hàn và công ngh hàn các vt liu khác chng loi, qua đó đ ra các gii pháp k thut & công ngh thích hp nhm thc hin hàn thành công liên kt đã ch đnh. - S dng phng pháp mô phng s đ khoanh vùng và đnh lng trc các thông s công ngh thích hp. Các kt qu mô phng sau đó làm c s cho vic thit lp các thông s khi thc nghim. - S dng các trang thit b có sn phù hp vi điu kin thc nghim đ tin hành thí nghim nhm đt đc các kt qu k vng. - S dng các thit b đo, phân tích và phn mm hin đi hin có  Vit Nam đ đo đc và đánh giá kt qu bo đm đ tin cy. • Ý ngha khoa hc và thc tin ca lun án: a) Ý ngha khoa hc ca lun án: - H thng hóa và b sung c s lý thuyt v công ngh hàn các vt liu khác chng loi đ xác đnh và làm rõ v c ch, điu kin và kh nng hình thành liên kt hàn gia các vt liu khác chng loi, làm c s khoa hc cho vic ch to liên kt hàn hybrid nhôm – thép bng quá trình hàn TIG. - Xác đnh đc nh hng ca góc nghiêng m hàn đn kh nng hình thành liên kt hàn nhôm – thép đ làm c s cho quá trình thc nghim thành công mi ghép. - Xây dng đc mi quan h gia các thông s công ngh chính vi các yu t quyt đnh ti kh nng hình thành liên kt hàn nhôm - thép, t đó la chn đc vùng thông s công ngh phù hp, đm bo to ra đc liên kt hàn gia nhôm AA1100 vi thép CCT38. - Kt hp phng pháp nghiên cu mô phng s vi thc nghim nhm nâng cao hiu qu nghiên cu và đc bit là tit kim các chi phí thc nghim. b) Ý ngha thc tin ca lun án: - Ln đu tiên nghiên cu ng dng thành công quá trình hàn TIG đ hàn nhôm AA1100 vi thép CCT38  dng liên kt ch T tm dày, hàn kín c hai phía, không s dng vt liu trung gian, góp phn t ch khoa hc công ngh mà không ph thuc vào bí quyt ca nc ngoài. - M ra mt hng mi trong đào to, nghiên cu công ngh hàn các vt liu khác chng loi  Vit Nam, đ ch to các chi tit, các sn phm mà trong đó phi hp s dng nhiu loi vt liu – lnh vc đang có nhu cu ng dng rt ln và đa dng trong công nghip và đi sng. - Kt qu nghiên cu ca lun án có th ng dng vào vic ch to các tàu, xung v nhôm c nh và/hoc ch to thit b trao đi nhit. Cng có th ng dng trong mt s ngành công nghip khác nh: ch to máy, ch bin du khí, hóa cht và dc ~ 3 ~ phm, công nghip sn xut đin, công nghip hàng không v tr và k thut quân s. • Các đóng góp mi ca lun án: 1) Xây dng đc chng trình tính toán thit k ti u liên kt hàn hybrid nhôm – thép dng ch T (mt dng kt cu mi, phi tiêu chun). 2) Mô phng đc quá trình hàn TIG cho liên kt lai ghép gia 2 loi vt liu rt khác bit v chng loi đ t đó đánh giá đc kh nng hình thành liên kt hàn và d báo các khuyt tt. 3) Xây dng đc mi quan h gia nng lng đng vi các yu t quyt đnh đn kh nng hình thành liên kt hàn nhôm - thép, t đó la chn đc di nng lng đng phù hp đm bo to ra đc liên kt hàn gia nhôm AA1100 vi thép CCT38 bng quá trình hàn TIG. 4) Tìm ra đc các gii pháp k thut và công ngh phù hp đ thc hin đc liên kt hàn hybrid nhôm – thép dng ch T tm dày, hàn c 2 phía, không s dng thuc hàn, không m hay s dng vt liu trung gian bng quá trình hàn TIG. • Kt cu ca lun án: Ngoài phn m đu và các mc theo quy đnh, ni dung ca lun án đc trình bày trong 05 chng, c th nh sau: Chng 1: Tng quan v hàn nhôm vi thép. Chng 2: C s khoa hc hàn nhôm vi thép. Chng 3: Mô phng s xác đnh ch đ công ngh hàn TIG liên kt hybrid nhôm - thép dng ch T. Chng 4: Nghiên cu thc nghim hàn TIG liên kt hybrid nhôm - thép ch T. Chng 5: Kt qu nghiên cu và bàn lun. Kt lun chung ca lun án và kin ngh v nhng nghiên cu tip theo. Danh mc các tài liu tham kho. Danh mc các công trình đã công b ca lun án. B. NI DUNG CHÍNH CA LUN ÁN 1. TNG QUAN V HÀN NHÔM VI THÉP 1.1. Tình hình nghiên cu  trong nc: Trong lnh vc ch to: Ti các Công ty đóng tàu thuc B Quc phòng, đ ch to các liên kt nhôm – thép dng ch T, ngi ta phi nhp t nc ngoài các di vt liu trung gian 3 lp: hp kim nhôm - nhôm - thép (Trimetal) sau đó tin hành hàn nhôm vi nhôm và thép vi thép nh cách làm thông thng (hình 1.1 trong lun án). Trong lnh vc nghiên cu: Cho đn nay,  Vit Nam cha có tác gi nào nghiên cu công ngh hàn h quang (TIG) đ hàn nhôm vi thép. 1.2. Tình hình nghiên cu  nc ngoài:  có bc tranh tng quát v kh nng hàn nhôm vi thép, tác gi đã tìm hiu tt c các quá trình hàn có th thc hin đc vic hàn nhôm vi thép cùng vi nhng nghiên cu tiêu biu; đã rút ra các đc đim ca chúng và tìm ra nhng vn đ còn tn ti, hn ch cn nghiên cu, gii quyt tip. • Hàn nhôm vi thép bng quá trình Hàn N: ~ 4 ~ Các kt qu nghiên cu trong các tài liu [2, 3, 4, 14, 15] ch ra rng quá trình hàn n rt thích hp đ hàn nhôm vi thép, liên kt hàn nhn đc có đ bn chc cao. Trong lun án đã trình bày đy đ các u, nhc đim ca hàn n nhôm – thép và thy rng quá trình hàn này không thích hp đ ch to trc tip liên kt hàn nhôm – thép dng ch T nh lun án đ cp. • Hàn nhôm vi thép bng quá trình Hàn Ma sát: ã có rt nhiu công trình nghiên cu hàn nhôm vi thép bng ma sát, trong đó ch yu tp trung vào bin th hàn ma sát ngoáy, mà đin hình là các nghiên cu trong các tài liu [4, 16, 17, 18, 19]. Các u, nhc đim c bn ca quá trình hàn ma sát đã đc phân tích k trong bn lun án và thy rng quá trình hàn này không thích hp cho ch to trc tip liên kt nhôm – thép dng ch T nh lun án đ cp. • Hàn nhôm vi thép bng quá trình Hàn Xung t: Nhóm tác gi trong các tài liu [20, 21, 22, 23, 24]đã nghiên cu hàn nhôm vi thép bng quá trình hàn xung t. Bn lun án đã trình bày đy đ các u, nhc đim ca hàn xung t khi hàn nhôm vi thép và thy rng quá trình hàn này không thích hp cho ch to liên kt nhôm – thép dng ch T nh lun án đ cp. • Hàn nhôm vi thép bng quá trình Hàn đin tip xúc đim đin tr: Theo các tài liu [25, 26, 27], quá trình hàn đim đin tr cng có th đc điu chnh đ hàn nhôm vi thép. Các u, nhc đim c bn ca quá trình hàn đim đin tr đã đc phân tích k trong bn lun án và thy rng quá trình hàn này không thích hp cho vic ch to liên kt nhôm – thép dng ch T nh lun án đ cp. • Hàn nhôm vi thép bng quá trình Hàn Laser: Các u, nhc đim ca hàn Laser khi hàn nhôm vi thép đã đc trình bày đy đ trong lun án (theo các tài liu [4, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 57]) và thy rng quá trình hàn này thích hp đ ch to liên kt nhôm – thép dng ch T nh lun án đ cp, nhng do điu kin nghiên cu không có thit b nên quá trình hàn này cng không đc la chn đ nghiên cu trong phm vi ca lun án này. • Hàn nhôm vi thép bng quá trình Hàn H quang: Trong lun án đã đi sâu phân tích và đánh giá các công trình nghiên cu tiêu biu v hàn nhôm vi thép bng h quang đin, qua đó đã tìm ra nhng vn đ còn tn ti, cn tp trung gii quyt. Ngoài ra còn có 2 phng pháp khác có th to ra liên kt gia nhôm và thép  trng thái rn đó là các quá trình hàn khuch tán (diffusion welding) và quá trình cán dính vt liu (cladding). Tuy nhiên chúng ch to ra đc các liên kt giáp mi hoc liên kt chng nên không thích hp vi đi tng nghiên cu ca lun án này. 1.3. Kt lun chng 1: Nhu cu s dng các chi tit máy và các sn phm đa chng loi vt liu (multi- materials) ngày càng nhiu và đa dng, do chúng có nhiu u đim ni bt, đáp ng tt các yêu cu làm vic ti tng v trí c th trong chi tit. i vi các thit b nhit – lnh, tàu thy cao tc, thit b đin, hóa cht,… thì nhu cu s dng các chi tit/b phn ni ghép t các vt liu nhôm vi thép ngày càng gia tng và phong phú. Do vy vic đu t nghiên cu công ngh hàn nhôm vi thép nh đ tài lun án đ cp là rt cn thit và có ý ngha thc tin cao. ~ 5 ~ Qua phn nghiên cu tng quan chúng ta thy rng, cho đn ngày nay đã có mt s quá trình hàn có th hàn nhôm vi thép cho cht lng tt, tuy nhiên ch yu đó là các quá trình hàn đc bit (đt tin và phc tp). Mi quá trình hàn ch có hiu qu và phù hp vi mt dng kt cu và di chiu dày vt liu nht đnh. Vi kt cu là liên kt dng ch T, yêu cu hàn c hai phía và hàn kín nh đ tài lun án đ cp thì ch có các quá trình hàn Laser và hàn h quang (TIG, MIG) là có th thc hin đc. Tuy nhiên, do điu kin nghiên cu không có thit b hàn Laser, nên vic hng đn nghiên cu s dng quá trình hàn h quang (c th là hàn TIG) đ hàn nhôm vi thép, mc dù gp rt nhiu khó khn, nhng li là thc t nht trong điu kin Vit Nam hin nay. Qua phân tích, đánh giá các công trình nghiên cu trong chng tng quan, kt hp vi phn gii thiu m đu có th khng đnh rng đ tài nghiên cu mà lun án đ cp là rt mi. Cha có tác gi nào nghiên cu v liên kt hàn hybrid nhôm – thép dng ch T  dng tm dày, hàn kín c hai phía bng quá trình hàn TIG nh bn lun án này. Vic nghiên cu hàn trc tip nhôm vi thép không m, không dùng thuc hàn và không s dng lp vt liu trung gian cng cha có tác gi nào tin hành cho nên đây s là ni dung mi, cn phi đc tp trung nghiên cu, gii quyt. 2. C S KHOA HC HÀN NHÔM VI THÉP 2.1. Mc đích Chng này tin hành tóm tt các lý thuyt mt cách cô đng nht v hàn nhôm vi thép, t đó rút ra các c s khoa hc quan trng áp dng trong quá trình thc nghim hàn liên kt hybrid nhôm – thép đt đc cht lng. 2.2. ng x ca kim loi c bn khi hàn TIG 2.2.1. ng x ca nhôm AA1100 khi hàn TIG Nhìn chung, nhôm và hp kim nhôm là mt trong nhng vt liu khó hàn hn so vi thép. Khi hàn nhôm, chúng ta s gp phi 6 vn đ c hu (nh đã trình bày k trong lun án) và vn đ nt do không chn đúng vt liu hàn. Trong bn lun án này, tác gi đã trình bày khá chi tit v tính hàn và công ngh hàn nhôm AA1100 bng quá trình hàn TIG. 2.2.2. ng x ca thép CCT38 khi hàn TIG Tính hàn và công ngh hàn TIG thép CCT38 đc trình bày k trong lun án, trong đó khng đnh rng thép CCT38 có tính hàn rt tt đi vi các quá trình hàn h quang. Tuy nhiên, điu đó ch đúng trong trng hp hàn các vt liu cùng chng loi. Khi hàn thép vi nhôm thì li khác hn. Có rt nhiu vn đ phc tp phát sinh và các vn đ này đc nghiên cu k trong mc 2.3 ca lun án. 2.3. Công ngh hàn các vt liu khác chng loi 2.3.1. c đim khi hàn các vt liu khác chng loi Xét v tính hàn, hu ht các cp kim loi khác chng loi có s khác bit khá nhiu v nhit đ nóng chy, khi lng riêng, lý - hóa tính, và đc bit là h s dãn n nhit. Chúng cng có th còn khác nhau c v mt cu to mng tinh th và thông s mng. Vi nhng kim loi có hot tính mnh nh titan, niobi, tantan, molybden, do mc đ hòa tan ln nhau đ to thành dung dch rn ca các kim loi c bn không cao, khi hàn còn có th hình thành các hp cht hóa hc gia các kim loi (t chc liên kim – IMC) vi đc đim là rt giòn và cng [1, 13, 27, 28, 29, 30, 31, 56, 57]. ~ 6 ~ Trong lun án đã nghiên cu đy đ các đc đim và các giai đon hình thành liên kt khi hàn các vt liu khác chng loi. 2.3.2. Các quá trình khuch tán kim loi và tit pha mi khi hàn Hai quá trình khuch tán kim loi và tit pha mi là hai quá trình rt quan trng khi hàn, quyt đnh đn vic hình thành các t chc ca KLMH cng nh ca vùng AHN, đc bit là khi hàn các vt liu khác chng loi. Hình 2.5 trong lun án mô t 5 c ch khuch tán trong kim loi  trng thái rn. Quá trình khuch tán là ngu nhiên, tuy nhiên các nguyên t có “ái lc hóa hc“ vi nhau ln s có xu hng tích t li gn nhau đ hình thành mt dng liên kt hóa hc bn vng và quá trình này gi là quá trình kt ta hay tit pha (các hình 2.6 và 2.7 trong lun án). Chi tit ca các quá trình này đc trình bày k trong lun án. 2.3.3. Bn cht và c ch hình thành liên kt hàn hybrid nhôm – thép Ti vùng biên gii gia tm thép CCT38 và KLMH: Gi thuyt rng các nguyên t Fe s khuch tán t tm thép CCT38 vào trong vng hàn (khi còn  trng thái lng) và KLMH (khi đã kt tinh và nhit đ còn  mc cao), trong khi đó, các nguyên t Al s khuch tán theo chiu ngc li t vng hàn và KLMH vào trong tm thép CCT38.  phía vng hàn, do kim loi  trng thái lng nên kh nng khuch tán ca các nguyên t Fe t tm thép CCT38 vào trong vng hàn s d dàng hn và chiu sâu khuch tán ca các nguyên t Fe trong KLMH s ln. Trong khi tm thép CCT38 luôn  trng thái rn nên kh nng khuch tán ca các nguyên t Al t vng hàn và KLMH vào trong tm thép CCT38 s khó khn hn rt nhiu so vi các nguyên t Fe k trên, do vy mà chiu sâu khuch tán ca các nguyên t Al trong tm thép CCT38 s nh (hình 2.8). Nu gi thuyt nêu trên là đúng thì khi hàn nhôm vi thép  trng thái nóng chy nh đ tài lun án này, vùng khuch tán s lch v phía KLMH và t chc liên kim (IMC) nhn đc s phát trin trong vùng KLMH, hng t tm thép CCT38 v phía KLMH (Kt lun này cng đc chng minh trong các mc 5.6.2 và 5.9 ca lun án). Hình 2.8 S đ khuch tán nguyên t và tit pha mi ti vùng biên gii thép CCT38 – KLMH Các quá trình thm t ca KLMH lên b mt tm thép CCT38, khuch tán kim loi và tit pha liên kim IMC nh th hin trên hình 2.8  trên đã din t đy đ bn cht và c ch ca quá trình hình thành liên kt kim loi gia tm thép và KLMH. Trong quá trình hàn nhôm vi thép, nu nh lng nguyên t Fe (t tm thép CCT38) khuch tán vào Al (KLMH) ln hn gii hn hòa tan bão hòa (0,05%) k ~ 7 ~ trên thì s xy ra quá trình tích t Fe và kt ta to ra các pha mi (đin hình là các hp cht liên kim Fe x Al y rt cng và giòn).  nghiên cu k v kh nng hình thành các t chc kim loi và các pha liên kim khi hàn nhôm vi thép, tác gi đã nghiên cu gin đ pha ca h hp kim Al-Fe nh đã trình bày k trong lun án. 2.3.4. nh hng ca các yu t công ngh đn vic hình thành liên kt hàn hybrid nhôm – thép 2.3.4.1. nh hng ca nhit đ và thi gian khuch tán kim loi: Tùy thuc vào quá trình hàn c th, nhit đ và thi gian là hai thông s quan trng nht quyt đnh đn kh nng khuch tán ca các nguyên t kim loi vào nhau và qua đó hình thành kt ta ra các pha liên kim bt li làm cho liên kt hàn b giòn. Vì vy, nu các mi ni t các vt liu khác chng loi yêu cu có đc đ bn và đ dai va đp cao thì vic hình thành các pha liên kim phi đc khng ch  mt kích thc ti thiu hoc tt nht là không đ hình thành các pha liên kim bt li đó, bng cách gim nhit đ và thi gian khuch tán kim loi thông qua vic gim nng lng đng và kích thc vng nóng chy. Nhit đ và thi gian khuch tán kim loi thích hp khi hàn liên kt hybrid nhôm – thép bng quá trình hàn TIG đi vi liên kt dng ch T đc đ cp nghiên cu trong lun án này đc xác đnh thông qua quá trình tính toán mô phng  chng 3. 2.3.4.2. nh hng ca đ sch b mt chi tit hàn: Khi hàn thép vi nhôm  trng thái nóng chy thì đ sch b mt ca tm thép CCT38 có ý ngha rt quan trng. Trong trng hp này, vic tránh s oxi hóa b mt có tác dng làm gim mc nng lng hot hóa, ci thin tính thm t và to đ n đnh cho vic tip xúc gia hai kim loi lng và rn [1]. Không ch yêu cu cao v đ sch b mt, đ tránh hin tng quá nhit hoc nóng chy cc b trên b mt ca tm thép nhm làm gim kh nng khuch tán ca các nguyên t Fe vào trong KLMH thì đ nhp nhô t vi ca b mt tm thép cng yêu cu phi nh (càng nh càng tt). 2.3.4.3. nh hng ca các nguyên t hp kim trong mi hàn: Tác gi Simaizumi trong tài liu [36] và tác gi B. P.  trong tài liu [60] đã đa ra đc đ th nh hng ca các nguyên t hp kim cng nh hàm lng ca chúng đn chiu dày ca lp IMC và đ bn kéo ca liên kt hàn nh mô t trên hình 2.13 trong lun án. Khi s dng dây hàn h Al-Si s cho chiu dày ca lp IMC nh hn so vi h Al-Cu và h Al-Zn, qua đó cho đ bn ca mi ghép cao hn. Trong đó, dây hàn có hàm lng 5%Si là ti u nht vì cho chiu dày lp IMC nh nht khi s dng cùng mt nng lng đng nh nhau. Trong trng hp chn vt liu hàn thuc h Al-Si có cha 5%Si, trong mi hàn và vùng biên gii nhôm – thép s có s tng tác gia Al vi Si và Fe vi Si, vì vy cn phi nghiên cu gin đ trng thái ca các h hp kim Al-Si, Fe-Si và Al-Fe-Si. Chi tit ca các nghiên cu này đã đc trình bày k trong lun án. 2.3.5. Chn vt liu đ hàn liên kt hybrid nhôm – thép bng quá trình hàn TIG Vt liu hàn đ hàn nhôm vi thép trong trng hp này phi đm bo đng thi 2 nhim v đó là: to ra liên kt tt vi tm nhôm AA1100 đng thi cng phi to ra đc liên kt tt vi tm thép CCT38. Theo các tài liu [1, 46], các dây hàn TIG phù hp đ hàn nhôm AA1100 là ER1100 hoc ER4043 đng thi k tha các thành qu ~ 8 ~ nghiên cu trong các tài liu [36, 60], tác gi quyt đnh chn dây hàn TIG đ thc hin trong lun án này là loi ER4043 vi 5%Si. 2.4. Kt lun chng 2  chng này, tác gi đã đi sâu vào tìm hiu đy đ các đc đim, tính cht và tính hàn ca các loi vt liu c bn; nghiên cu đy đ các đc đim ca hàn các vt liu khác chng loi nói chung và gia nhôm AA1100 vi thép CCT38 nói riêng; đã đa ra 1 gi thuyt khoa hc nhm phân tích và lý gii đc bn cht và c ch hình thành liên kt hàn hybrid nhôm – thép cng nh nh hng ca các yu t công ngh đn vic hình thành liên kt hàn hybrid nhôm – thép, thông qua đó đã đ ra đc các bin pháp k thut thích hp s dng trong quá trình hàn th nghim  chng 4. T nhng nghiên cu  trên, có th thy rn đ hàn thành công nhôm vi thép nh đ tài lun án đ cp, cn phi hp và thc hin trit đ 3 nhóm gii pháp k thut sau đây: Gii pháp v vt liu: Chn vt liu hàn có thành phn hp kim cao, vt ra ngoài vùng nhy cm vi nt (chn dây hàn ER4043 thuc h hp kim Al-Si có cha 5%Si). Gii pháp v kt cu: Vát mép tm thép  góc đ phù hp đ to kh nng chy loang tt ca KLMH lên trên b mt ca tm thép. To đ nhn và sch trit đ b mt tm thép, trong quá trình hàn cn tránh hin tng ôxi hoá đ nhm mc đích gim mc nng lng hot hóa, ci thin tính thm t và to đ n đnh cho quá trình tip xúc gia hai kim loi lng và rn. Kp cht chi tit hàn bng đ gá và bo đm đúng kích thc khe h hàn. Gii pháp v công ngh: S dng quá trình hàn ít hydro (TIG). S dng hiu ng bn phá catot bng dòng hàn AC hoc DC+. Làm sch du m bo qun trên phôi, đc bit là làm sch trit đ mép hàn khi các lp g, bi bn,… bng phng pháp c hc (bàn chi có si thép không g, giy ráp). S dng nng lng đng thp, khng ch vng hàn nh và hàn  tc đ cao. Ba nhóm gii pháp này s là c s khoa hc quan trng áp dng trong quá trình nghiên cu thc nghim  chng 4 nhm to ra đc liên kt hàn hybrid nhôm – thép nh đi tng nghiên cu đã nêu trong phn m đu. 3. MÔ PHNG S XÁC NH CH  CÔNG NGH HÀN TIG LIÊN KT HYBRID NHÔM - THÉP DNG CH T 3.1. Mc đích Các kt qu nghiên cu trong chng 2 đã ch ra rng nhit đ và thi gian khuch tán kim loi là hai thông s ct lõi quyt đnh đn quá trình hình thành liên kt hàn hybrid nhôm – thép, do vy chng này s tin hành tính toán, mô phng quá trình hàn TIG liên kt hàn hybrid nhôm – thép đã nêu đ đa ra các d báo trc v trng nhit, chu trình nhit và thi gian khuch tán kim loi,… đng thi kt hp vi các kt qu nghiên cu  chng 2 s tìm ra đc di ch đ công ngh hàn phù hp cho quá trình thc nghim  chng 4. 3.2. C s lý thuyt và phng pháp nghiên cu Trong phn này, tác gi đã tng hp đy đ các c s lý thuyt ca phng pháp PTHH, đã khai trin các phng trình vi tích phân thành dng tích phân s đ ng dng trong mô phng s quá trình hàn và tính toán thit k ti u liên kt hàn (chi tit xem trong bn lun án). [...]... Vh=3,5mm/s hình thành liên – thép: – trên hình 3.32 : – 720 o – 680 – 720 J/mm – ~ 12 ~ Hình 3.32 – thép dày 5 mm – Hình 3.33 thép CCT38 trong các nút trên dày 5 mm hybrid nhôm – – – – thép [1]) ~ 13 ~ p i hàn: Thông qua t 3.4.4 & – thép các & 3 3 hàn; NSYS và Sysweld tính toán trì S tính toán – khác nhôm AA1100 và o thép cho nhôm – thép khoanh vùng và hàn khác nhau (680 – 720 J/mm) khi hàn nhôm AA1100... xFeySiz FexAly và theo nghiên ~ 22 ~ 4 nói chung và hàn TIG nói riêng 6, 60] 8 trong 9b 9c và 5.19d CCT38 phân tích EDS – thép hàn TIG nói riêng Quá hàn hàn TIG li TIG nói riêng hybrid nhôm – các là i quá trình hàn TIG 1 nêu ra và ch c gi thuy t v các hi ng khu ch tán kim lo i và ti t pha liên kim (IMC) t i vùng biên gi i gi a KLMH và t m thép khi hàn nhôm ~ 23 ~ v i thép b ng quá trình hàn nóng ch làm... Khi thép CCT38 (hình 5.2) Hình 5.2 5.3 hybrid nhôm – thép hàn hybrid nhôm – a [63 Pa [46] hybrid nhôm – – a) Vát góc, khe h hàn 1,5mm, q=680J/mm b) Vát cong, khe h hàn 2mm, q=700,4 và 680J/mm – thép Hình 5.6 ~ 17 ~ 5 mm hybrid nhôm – – AA1100 Trên hình 5.7 AA1100 C AA1100 silic L hàn hình thành theo – AA1100 (x500) Hình 5.7 CCT38 Trên hình 5.8 CCT38 – thép dày 5 mm Các hình 5.8a và hình 5.8c , còn... nhôm AA1100 CCT38 4 TIG – – ~ 14 ~ – phôi và cách (250 x 180 x 5 mm) Chi Hình 4.3 – – thép xây án ~ 15 ~ a) Ch hàn 1 (q=1197 J/mm) b) Ch hàn 2 (q=739,2 J/mm) c) Ch hàn 3 (q=719,95 J/mm) d) Ch hàn 4 (q=700,4 J/mm) e) Ch hàn 5 (q=680 J/mm) f) Ch hàn 6 (q=658,44 J/mm) g) Ch hàn 7 (q=600,95 J/mm) h) Ch hàn 8 (q=480,76 J/mm) Hình 5.1 ng c n ch ng liên k t vù – ~ 16 ~ còn – ) - thép Khi thép CCT38 (hình... Qua nghiên c u ng c a góc nghiêng m n hi ng quá nhi t trên o t c góc nghiêng m hàn Ay = 20 là phù h p nh i v i liên k t hàn hybrid nhôm – thép d ng ch T 4 B ng mô ph ng s ây d c m i quan h gi ng ng c p vào vùng hàn v i nhi c i t i các v trí trong ti t di n c a liên k t hàn (hình 3.32) và th i gian khu ch tán t i các v trí trên b m t t m thép (hình 3.33), t ng phù h i v i liên k t hàn hybrid nhôm – thép. . .– 3.3.1 – thép 3.3.2 – - Hình 3.4 e trong hàn hybrid nhôm – Hình 3.6 ~9~ Hình 3.9 3.4 – 3.4.1 – – 3.4.2 ong h y y CCT38 o o Ay = 20o ~ 10 ~ = 3 mm/s a) Ay=70o b) Ay=45o Hình 3.24 khi hàn 100W, Vh=3mm/s c) Ay=20o 3.4.2 hybrid nhôm – góc o = 2400 W, Vh = 3,5 mm/s 3.25 hybrid nhôm – P=2400W, Vh=3,5mm/s) Hình 3.25 ~ 11 ~ khi 3.4.2.3 h = 3,5 mm/s (q = 686 J/mm) o 3.28 Hình 3.30 hàn P=2400W,... nhôm – thép d ng ch T b ng ph n m m Sysweld T t Nam, s tháng 11/2013 4 i, PGS Nguy n Thúc Hà (2013) Nghiên c u công ngh hàn liên k t hybrid nhôm – thép b ng quá trình hàn TIG T p chí t Nam, s tháng 11/2013 5 i, Nguy n Thúc Hà (2014) Nghiên c u mô ph ng quá trình hàn h ng ph n m m Sysweld T p chí Khoa h c & Công ngh i h c K thu t, s 98/2014 ... dày 5 mm là q = 680 – 720 [J/mm], trong hàn v i ng q = 680 [J/mm] là t t 5 c d ng chu n b mép hàn thích h i v i liên k t hybrid nhôm – thép d ng ch T b m kh y kim lo i l ng vào rãnh hàn, là ki u n cong v m m kho ng 1 mm và khe h l n (kho ng 1,5 – 2 mm) r i ti n hành hàn c 6 K t qu th c nghi m cho bi t r ng, b m kh t c a kim lo i m t c a t m thép, c n ph i làm s ch r t tri b m t t m thép kh i các ch t... kim (IMC) t i vùng biên gi i gi a KLMH và t m thép khi hàn nhôm ~ 23 ~ v i thép b ng quá trình hàn nóng ch làm rõ c b n ch t và hình thành liên k t hàn hybrid nhôm – thép 2 Xây d c m t t k t t c u hàn b ng , áp d ng tr c ti p vào vi c c a liên k t hàn hybrid nhôm – thép d ng ch T tài lu c p máy tính có th áp d ng cho các k t c u l n và ph c t p v i nhi u lo i v t li u khác nhau T m t l a ch n b tk... mà tác gi nêu ra ng th i c ng c và làm sáng t thêm cho các nghiên c u trong các tài li u [36, 60] B n lu n án này còn b ng m t s v n khai nghiên c u, ki n ngh các tác gi sau nghiên c u ti p nh ng v i 1 Nghiên c u ng c n chi u dày c a l p IMC 2 Nghiên c u quá trình th t c a KLMH trên b m t c a t m thép 3 Nghiên c u ti i v i các c p h p kim nhôm và các lo có th áp d ng m t cách r ng rãi ng n a vào trong . ch to liên kt hàn hybrid nhôm – thép bng quá trình hàn TIG. - Xác đnh đc nh hng ca góc nghiêng m hàn đn kh nng hình thành liên kt hàn nhôm – thép đ làm c s cho quá trình thc. lõi quyt đnh đn quá trình hình thành liên kt hàn hybrid nhôm – thép, do vy chng này s tin hành tính toán, mô phng quá trình hàn TIG liên kt hàn hybrid nhôm – thép đã nêu đ đa ra. và công ngh thích hp đ hàn nhôm AA1100 vi thép CCT38  dng liên kt ch T đc hình thành và trin khai trong đ tài Nghiên cu công ngh hàn liên kt nhôm – thép bng quá trình hàn TIG .