aNghiên cứu hàn ma sát quay hai kim loại đồng nhôm

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẶNG THỊ MỸ HẠNH NGHIÊN CỨU HÀN MA SÁT QUAY HAI KIM LOẠI ĐỒNG NHÔM Chuyên ngành : Kỹ thuật Cơ khí Mã số: 60520103 LUẬN VĂN THẠC SĨ TP HỒ CHÍ MINH, tháng năm 2019 CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA –ĐHQG -HCM Cán hướng dẫn khoa học : TS Lưu Phương Minh Cán chấm nhận xét : TS Nguyễn Thanh Hải Cán chấm nhận xét : PGS.TS Phạm Sơn Minh Luận văn thạc sĩ bảo vệ Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp HCM ngày 11 tháng 01 năm 2019 Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm: (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị Hội đồng chấm bảo vệ luận văn thạc sĩ) PGS.TS Nguyễn Hữu Lộc (Chủ tịch) TS Nguyễn Thanh Hải (Phản biện 1) PGS.TS Phạm Sơn Minh (Phản biện 2) PGS.TS Lưu Thanh Tùng (Ủy viên) TS Tôn Thiện Phương (Thư ký) Xác nhận Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV Trưởng Khoa quản lý chuyên ngành sau luận văn sửa chữa (nếu có) CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG TRƯỞNG KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: ĐẶNG THỊ MỸ HẠNH MSHV: 1670294 Ngày, tháng, năm sinh: 29/02/1992 Nơi sinh: Bình Định Chuyên ngành: Kỹ thuật Cơ khí Mã số: 60520103 I TÊN ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU HÀN MA SÁT QUAY HAI KIM LOẠI ĐỒNG - NHÔM II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: - Nghiên cứu sở lý thuyết phương pháp hàn ma sát quay Nghiên cứu tính chất hai vật liệu hàn Phân tích, đánh giá, tính tốn để hạn chế số thí nghiệm Xây dựng mơ hình tốn, phân tích chọn thơng số thực nghiệm Xây dựng mơ hình thực nghiệm Phân tích đánh giá kết III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ : 13/08/2018 IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 02/12/2018 V CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: TS.Lưu Phương Minh Tp HCM, ngày 28 tháng 12 năm 2018 CÁN BỘ HƯỚNG DẪN (Họ tên chữ ký) CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO (Họ tên chữ ký) TRƯỞNG KHOA CƠ KHÍ (Họ tên chữ ký) Nghiên cứu hàn ma sát quay hai kim loại Đồng - Nhôm LỜI CÁM ƠN Để hoàn thành tốt luận văn nổ lực thân nhận nhiều giúp đỡ động viên từ gia đình, bạn bè thầy cô Xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy Lưu Phương Minh môn Vật liệu, khoa Cơ khí, trường đại học Bách Khoa Thành phố Hồ Chí Minh nhiệt tình hướng dẫn tạo điều kiện tốt để tơi hoàn thành luận văn Xin gửi lời cảm ơn đến tập thể công ty Nhất Tinh ủng hộ giúp đỡ tơi q trình học tập, thực hiên luận văn nói chung q trình thực nghiệm luận văn nói riêng Xin gửi lời cảm ơn tới công ty Tecotec công ty tư vấn D.V.G hổ trợ cho tơi q trình hồn thành thực nghiệm Xin gửi lời cảm ơn Trường đại học Bách Khoa Thành phố Hồ Chí Minh tạo điều kiện học tập, nghiên cứu suốt thời gian theo học trường Cảm ơn gia đình, bạn bè, đồng nghiệp ủng hộ giúp đỡ trình thực hiên luận văn Xin chân thành cảm ơn Học viên Đặng Thị Mỹ Hạnh Đặng Thị Mỹ Hạnh - 1670294 Nghiên cứu hàn ma sát quay hai kim loại Đồng - Nhơm TĨM TẮT LUẬN VĂN Trong luận văn để thực hàn ma sát hai kim loại Đồng Nhôm, tiến hành nghiên cứu, phân tích q trình hàn ma sát phân tích đặc tính Đồng Nhơm để tìm thơng tin cần thiết cho q trình hàn nối hai kim loại Thơng qua q trình tính tốn thực nghiệm để tìm thơng số hàn Sau tiến hành quy hoạch thực nghiệm thử bền để tìm thơng số hàn cho kết kiểm nghiệm bền tốt Sau cùng, sử dụng phương pháp kiểm tra để kiểm tra cấu trúc đặt tính mối hàn Đặng Thị Mỹ Hạnh - 1670294 Nghiên cứu hàn ma sát quay hai kim loại Đồng - Nhôm SUMMARY This thesis presents research on welding friction of two metals of Copper and Aluminum First, study the friction welding process and analyze the properties of Copper and Aluminum to find the information needed for the welding of these two metals Next, use the results of the calculation process and experiment to find the welding parameters Then, conduct experimental and durable planning to find the welding parameters for the best test results Finally, check the structure as well as the properties of the weld Đặng Thị Mỹ Hạnh - 1670294 Nghiên cứu hàn ma sát quay hai kim loại Đồng - Nhơm LỜI CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan tồn luận văn thân tơi thực với hướng dẫn TS.Lưu Phương Minh Nếu sai xin chịu hình thức kỉ luật đạo đức khoa học Học viên Đặng Thị Mỹ Hạnh Điện thoại: 035 461 1561 Email: myhanh292@gmail.com Đặng Thị Mỹ Hạnh - 1670294 Nghiên cứu hàn ma sát quay hai kim loại Đồng - Nhôm MỤC LỤC LỜI CÁM ƠN TÓM TẮT LUẬN VĂN SUMMARY LỜI CAM ĐOAN MỤC LỤC Chương TỔNG QUAN HÀN MA SÁT QUAY HAI KIM LOẠI ĐỒNG – NHƠM 1.1 Tính cấp thiết đề tài 1.2 Ý nghĩa khoa học ý nghĩa thực tiễn đề tài 1.3 Tổng quan hàn ma sát quay hai kim loại Đồng – Nhôm 1.3.1 Tổng quan hàn ma sát quay 1.3.2 Tổng quan hai kim loại Đồng – Nhôm 10 1.4 Tình hình nghiên cứu hàn ma sát quay đồng nhôm 12 1.5 Mục tiêu, nhiệm vụ phạm vi đề tài 13 Chương 2.1 CƠ SỞ LÝ THUYẾT 14 Nguyên lý hàn ma sát quay 14 2.1.1 Hàn ma sát quay 14 2.1.2 Phương pháp liên kết kim loại hàn ma sát quay 18 2.1.3 Các giai đoạn hàn ma sát quay 20 2.1.4 Hàn ma sát quay hai kim loại khác 21 2.2 Các thông số đặc trưng trình hàn ma sát quay 22 2.2.1 Vận tốc 22 2.2.2 Thời gian 23 2.2.3 Lực tác dụng 23 2.2.4 Một số thông số khác: 23 2.3 Nhiệt độ trình hàn 24 2.3.1 Phân tích nhiệt 24 2.3.2 Truyền nhiệt 25 2.3.3 Đối lưu nhiệt 26 2.3.4 Nhiệt độ mối hàn 28 2.3.5 Hàn ma sát trụ đặc 28 Chương TÍNH TỐN LÝ THUYẾT CÁC THÔNG SỐ HÀN MA SÁT QUAY HAI KIM LOẠI ĐỒNG – NHÔM 33 3.1 Thông số cần tính tốn 33 3.2 Các thông số kim loại hàn 34 Đặng Thị Mỹ Hạnh - 1670294 Nghiên cứu hàn ma sát quay hai kim loại Đồng - Nhôm 3.2.1 Các thông số đặc trưng Đồng: 34 3.2.2 Các thông số đặc trưng Nhôm: 35 3.2.3 Tóm tắt 36 3.3 Tính tốn thông số hàn ma sát: 37 3.3.1 Các giả định phân tích q trình hàn ma sát: 37 3.3.2 Phân tích nhiệt: 37 3.4 Kết tính tốn: 41 Chương THỰC NGHIỆM HÀN MA SÁT QUAY HAI KIM LOẠI ĐỒNG - NHÔM 42 4.1 Đối tượng tiến hành thực nghiệm 42 4.2 Thiết bị thực nghiệm 43 4.2.1 Các thơng số q trình ma sát máy thí hàn ma sát phịng thí nghiệm 43 4.2.2 Nhận xét 44 4.3 Các bước tiến hành hàn ma sát quay 44 4.4 Phương pháp quy hoạch thực nghiệm 47 4.4.1 Mục đích tiến hành quy hoạch thực nghiệm 47 4.4.2 Lựa chọn phương pháp quy hoạch thực nghiệm tối ưu 47 4.5 Tiến hành quy hoạch thực nghiệm 48 4.5.1 Quy đổi thơng số tính tốn nhập vào máy hàn ma sát 48 4.5.2 Thực nghiệm thăm dò 48 4.5.3 Quy hoạch thực nghiệm 50 4.6 Kiểm tra tổ chức mối hàn 62 4.6.1 Mục đích: 62 4.6.2 Kiểm tra tổ chức mối hàn phương pháp soi tế vi: 62 4.6.3 Kiểm tra khuyết tật mối hàn: 66 4.6.4 Kiểm tra độ cứng mối hàn: 67 4.7 Tổng kết 68 KẾT LUẬN 69 TÀI LIỆU THAM KHẢO 70 PHẦN LÝ LỊCH TRÍCH NGANG 74 Đặng Thị Mỹ Hạnh - 1670294 Nghiên cứu hàn ma sát quay hai kim loại Đồng - Nhôm Chương TỔNG QUAN HÀN MA SÁT QUAY HAI KIM LOẠI ĐỒNG – NHƠM 1.1 Tính cấp thiết đề tài Hiện hàn hai kim loại không giống yêu cầu thiết nhiều lĩnh vực khác đặc biệt ngành điện tử, y tế, hàng tiêu dùng, tơ – xe máy… Vì ngày có nhiều nghiên cứu khác việc hàn nối kim loại khác Bởi số tính chất vật lý Đồng - Nhơm, độ dẫn điện, dẫn nhiệt cao, cho phép ứng dụng phổ biến chúng điện tử, kỹ thuật nhiệt lĩnh vực khác, dạng lưỡng kim nghiên cứu cách liên kết hai chi tiết kim loại Đồng Nhôm đề quan tâm Vì đề tài “Nghiên cứu trình hàn ma sát quay hai kim loại Đồng - Nhôm” nghiên cứu thành công tạo nên lựa chọn tốt cho việc liên kết hai kim loại Đồng – Nhơm nói riêng liên kết kim loại khác nói chung Tuy nhiên trình hàn hai kim loại khác gặp nhiều khó khăn kim loại khác có tính chất lý khác độ dẫn nhiệt, nhiệt độ nóng chảy Do khó khăn hàn hai kim loại khác nhiệt độ hàn Bên cạnh trường nhiệt độ khác nhau, hàn hai kim loại khác cần ý tới nhiều yếu tố khác như: - Hợp chất liên kim: hợp chất hình thành vùng chuyển tiếp trình hàn thể liên kết kim loại - Khả hàn kim loại: Khả hàn cho biết kim loại hàn với hay khơng, có tạo nên vết nứt hay phản ứng tiêu cực khác mối hàn hay không Dựa vào độ hòa tan hợp chất liên kim loại tính khả hàn kim loại Khả hàn không giống kim loại khác - Giãn nở nhiệt: kim loại khác có độ giãn nở nhiệt khác Nếu hai kim loại có chênh lệch lớn khả giãn nở nhiệt sau mối hàn nguội gây ứng suất lớn bên mối hàn, làm ảnh hướng đến tuổi thọ mối hàn - Tốc độ nóng chảy kim loại: Tương tự với giãn nở nhiệt, kim loại khác có tốc độ nóng chảy khác Vì cần phải tính tốn thời gian hợp lý để hai kim loại nóng chảy kết hợp với q trình hàn - Ăn mịn: q trình ăn mịn xảy khu vực chuyển tiếp hai kim loại khác Nếu hai kim loại nằm phần khác thang đo điện hóa, gây nhiều ảnh hưởng xấu đến hàn q trình ăn mịn điện hóa Vì cần phải xem xét yếu tố khác trước cố gắng kết hợp hai kim loại khác nhau, điều khơng xác định khả thành cơng mối hàn mà cịn xác định tuổi thọ mối hàn Có nhiều kỹ thuật hàn kim loại phổ biến hàn TIG, hàn MIG, hàn laze, hàn MMA, hàn plasma… Vì nhu cầu ngày lớn việc liên kết kim loại Đặng Thị Mỹ Hạnh - 1670294 Nghiên cứu hàn ma sát quay hai kim loại Đồng - Nhơm Bảng 4.3: Tóm tắt thí nghiệm tối ưu theo độ dốc STT Thông số X1 , s X2, MPa X3, MPa Giá trị đáp ứng y (MPa) Giá trị tự nhiên nhân tố Mức sở 11 1,75 5,75 _ Khoảng thay đổi ∆ 0,25 0,25 _ Mức cao 13 _ Mức thấp 11 1,5 5,5 _ Số thí nghiệm Giá trị mã hóa nhân tố x1 x2 x3 +1 +1 +1 137,29 +1 +1 -1 147,25 +1 -1 +1 141,22 +1 -1 -1 147,77 10 -1 +1 +1 142,07 11 -1 +1 -1 155,56 12 -1 -1 +1 160,15 13 -1 -1 -1 161,64 -5,74 -3,58 -3,94 _ -5,74 -0,89 -0,98 _ -1,5 -0,23 -0,26 _ 14 15 16 17 18 19 17 Hệ số hồi quy ∆ Bước thay đổi Số thí nghiệm Bước thay đổi Số thí nghiệm Giá trị tự nhiên nhân tố X1 X2 X3 10,5 1,52 5,49 -1 -0,16 -0,17 154,9 Giá trị tự nhiên nhân tố X1 X2 X3 Thí nghiệm TNT λ=0,26 TN độ dốc λ=0,17 21 10 11 1,59 5,58 151,12 22 11 10 1,44 5,41 134,61 Đặng Thị Mỹ Hạnh - 1670294 Nhận xét TN độ dốc 60 Nghiên cứu hàn ma sát quay hai kim loại Đồng - Nhôm Từ tính ứng suất bền hai lần thực nghiệm lần lược là: = = = = = 30,5 10 = 151,12 ( 16,03 ) (4.33) = 27,2 10 = 134,61 ( 16,04 ) (4.34) So sánh thấy < < Các thông số thực nghiệm xung quanh thông số thực nghiệm số cho kết nhỏ ứng suất bền điểm thực nghiệm Đồng thời dựa thông số thực nghiệm độ dốc chọn bước thay đổi = −1, gần giống với thông số thực nghiệm 8, nghĩa điểm thực nghiệm gần nằm gradient hàm đáp ứng thấy điểm thực nghiệm giá trị tốt tìm sau loạt thực nghiệm (Để tìm giá trị tối ưu tốt hơn, ta dùng giá trị tối ưu vừa tìm làm tâm thực nghiệm thực lại bước từ quy hoạch thực nghiệm toàn phần Tuy nhiên luận văn điều kiện thí nghiệm nên dừng lại việc tìm giá trị tối ưu điểm thực nghiệm 8) Q trình thí nghiệm tóm tắt bảng 4.3 Kết luận: Các thơng số thực nghiệm tốt tìm là: = 11 ; = 10 ; = 1,5 ; (4.35) = 5,5 Xilanh tạo lực ép máy hàn ma sát có đường kính piston dxl = 100mm Do lực ép trình ma sát trình ép = = = = = 1,5 100 = 11781 ( ) (4.36) = 5,5 100 = 43197 ( ) (4.37) Áp suất tác dụng lên phôi hàn giai đoạn ma sát (phơi hàn có đường kính d=16mm) 11781 ) = = = = 58,59 10 ( ) = 58,59 ( (4.38) 0,016 ô 4 Áp suất tác dụng lên phôi hàn giai đoạn ép: = = ô = 43197 = 214,84 10 ( 0,016 Đặng Thị Mỹ Hạnh - 1670294 ) = 214,84 ( ) (4.39) 61 Nghiên cứu hàn ma sát quay hai kim loại Đồng - Nhôm 4.6 Kiểm tra tổ chức mối hàn 4.6.1 Mục đích: Sau tìm thông số tối ưu, tiến hành soi tổ chức mối hàn để xem xét có hình thành khuyết tật mối hàn lỗ khí, tạp chất, nứt gãy xảy bên mối hàn hay khơng Nếu có tiếp tục cải thiện để giảm thiểu khuyết tật nhằm tăng chất lượng mối hàn Kết kiểm tra mối hàn có thành cơng hay khơng, có cần phải điều chỉnh lại thơng số để tăng tính mối hàn, giảm khuyết tật hay không 4.6.2 Kiểm tra tổ chức mối hàn phương pháp soi tế vi: Phương pháp kiểm tra tổ chức mối hàn đo chiều dày lớp liên kim Tiến hành soi tế vi mối hàn theo bước sau: Bước 1: Tiến hành cắt đơi chi tiết hàn hình 4.20 để quan sát mối hàn bên chi tiết Hình 4.25: Hình ảnh mối hàn sau cắt đơi chi tiết hàn Bước 2: Tiến hành đánh bóng, tẩm thực chi tiết hàn Bước 3: Tiến hành soi tế vi mối hàn điểm hình 4.21 kết hình 4.22 Hinh 4.26: Các điểm kiểm tra tổ chức mối hàn Đặng Thị Mỹ Hạnh - 1670294 62 Nghiên cứu hàn ma sát quay hai kim loại Đồng - Nhôm  Nhận xét: (a) Kiểm tra mối hàn a (b) Kiểm tra mối hàn b (c) Kiểm tra mối hàn c (d) Kiểm tra mối hàn d (e) Kiểm tra mối hàn e Hinh 4.27: Kết soi tế vi kiểm tra tổ chức mối hàn Đặng Thị Mỹ Hạnh - 1670294 63 Nghiên cứu hàn ma sát quay hai kim loại Đồng - Nhôm Theo kết soi tổ chức mối hàn hình 4.27, nhận thấy hai kim loại hình thành lớp liên kim có chiều dày từ 14,129 đến 27,316 Lớp liên kim rõ ràng, liên tục khơng bị đứt qng, vùng liên kim cịn có pha tối màu Những pha tối màu pha liên kim loại, tạp chất vết nứt tế vi, khuyết tật mối hàn… Ở mục 4.6.3 tiến hành kiểm tra khuyết tật mối hàn nên xem pha tối tạp chất Trước tiến hành hàn kim loại làm phần lớn tạp chất, oxit bề mặt liên kết phôi đồng nhôm, nên nói tạp chất nằm kim loại hàn, ảnh hưởng tạp chất mối hàn tương đương với ảnh hưởng kim loại hàn Nghĩa không ảnh hưởng đến độ bền tương đối mối hàn kim loại Bên cạnh pha tối màu xa tâm mặt liên kết, đồng thời phân bố vùng có lớp liên kim dày nên không ảnh hưởng đến liên kết đồng nhơm Đồng thời đồng, lớp liên kim, nhơm có vị trí khuếch tán vào tăng diện tích tiếp xúc hàn đồng thời tăng khả liên kết mối hàn Sự liên kết đồng nhôm liên tục mặt liên kết Bảng 4.4: Chiều dày trung bình lớp liên kim điểm đo Điểm Chiều dày ( ) a b c d e 18,524 16,640 14,286 23,862 27,316 Bảng 4.4 thể chiều dày lớp liên kim điểm đo Dễ dàng nhận thấy chiều dày lớp liên kim hẹp tâm chi tiết hàn mở rộng dần phía bên ngồi chi tiết Ngun nhân việc trình hàn sử dụng nhiệt sinh ma sát để gia nhiệt cho chi tiết hàn Bên cạnh theo cơng thức 2.1 ( ̇ = = ) cơng suất nhiệt tỉ lệ thuận với vận tốc dài Vật có hình trụ nên vận tốc góc tì vận tốc dài xa tâm có giá trị lớn dẫn đến nhiệt sinh nhanh Do phía bên ngồi mối hàn gia nhiệt nhiều tâm mối hàn Điều nguyên nhân biến đổi chiều day mối hàn dọc theo đường hàn  Cấu trúc vùng vật liệu vùng ảnh hưởng nhiệt Nhơm: Vùng vật liệu cấu trúc tinh thể có dạng hình hạt kéo dài (như hình 4.28) theo phương hướng kính chứng tỏ vật bị ép qua lỗ hình trịn (nhơm đùn) Vật liệu (phơi nhơm đùn) chịu biến dạng dẻo trình chế tạo, trình biến dạng dẻo làm cho hạt ban đầu phơi có xu hướng kéo dài, bẹt theo hướng biến dạng Sau trình biến dạng dẻo mạng tinh thể bị xô lệch làm thay đổi tính nhơm tăng độ bền, độ cứng tức có xu hướng biến cứng, hóa bền có xu hướng làm giảm độ dẻo, độ dai tức có xu hướng biến giịn Hiện tượng gọi hóa bền biến dạng Vì Đồng Nhơm có mạng tinh thể A1 nên có hiệu ứng hóa bền mạnh Đặng Thị Mỹ Hạnh - 1670294 64 Nghiên cứu hàn ma sát quay hai kim loại Đồng - Nhơm Tuy nhiên sau hàn, hình dạng kích thước hạt vùng ảnh hưởng nhiệt có thay đổi từ hình hạt kéo dài sang hình đa cạnh (như hình 4.29), chứng tỏ vật liệu có kết tinh lại Vật liệu sau kết tinh lại thường mềm dẻo bên cạnh độ cứng độ bền giảm Tức vùng ảnh hưởng nhiệt mềm dẻo vùng kim loại Q trình kết tinh lại khơng làm thơ hạt mà làm hạt nhỏ lại, hiệu tốt sau kết tinh lại (hạt nhỏ tốt) Nguyên nhân tượng q trình kết tinh lại phơi nhơm đồng thời chịu ảnh hưởng lực ép giai đoạn ép trình hàn ma sát Hình 4.28: Cấu trúc vùng vật liệu Nhơm (f) Hình 4.29: Cấu trúc vùng ảnh hưởng nhiệt Nhôm (g)  Cấu trúc vùng vật liệu vùng ảnh hưởng nhiệt Đồng: Hình 4.30 thể cấu trúc vùng kim loại vùng ảnh hưởng nhiệt phôi Đồng Khác với phôi Nhôm, hạt phôi Đồng khơng có dạng hạt kéo dài mà có dạng đa cạnh, kích thước khơng Vùng ảnh hưởng nhiệt hạt có dạng Đặng Thị Mỹ Hạnh - 1670294 65 Nghiên cứu hàn ma sát quay hai kim loại Đồng - Nhơm đa cạnh có kích thước lớn kích thước hạt vùng vật liệu Nguyên nhân tượng phôi đồng trình hàn đạt nhiệt độ nhiệt độ kết tinh lại dẫn tới xảy trình kết tinh lại vùng ảnh hưởng nhiệt phôi đồng Tuy nhiên ứng suất chảy đồng lớn nhiều so với nhôm nên áp suất ép giai đoạn ép khơng ảnh hưởng đến q trình kết tinh lại Đồng, dẫn tới hạt đồng sau kết tinh lại có kích thước lớn Kích thước lớn làm giảm tính vùng hảnh hưởng nhiệt đồng Hình 4.30: Cấu trúc vùng ảnh hưởng nhiệt (h) vùng vật liệu (k) Đồng 4.6.3 Kiểm tra khuyết tật mối hàn: Sử dụng phương pháp chụp macro để kiểm tra mối hàn Phương pháp tương tự với phương pháp soi cấu trúc mối hàn thay đổi dung dịch tẩm thực giảm độ phân giải (vì vết nứt khuyết tật mối hàn có kích thước lớn nhiều so với kích thước hạt), với phương pháp kết thu nhận biết pha tối vết nứt mối hàn vùng vật liệu hàn xung quanh lớp liên kim Tiến hành soi macro toàn đường hàn chụp điểm tiêu biểu hình 4.31 có kết hình 4.32 Khi soi macro khơng nhận thấy vết nứt khuyết tật mối hàn Hinh 4.31: Các điểm chụp kiểm tra khuyết tật mối hàn Đặng Thị Mỹ Hạnh - 1670294 66 Nghiên cứu hàn ma sát quay hai kim loại Đồng - Nhôm (a) (b) (c) (d) Hinh 4.32: Kết kiểm tra khuyết tật mối hàn  Nhận xét: Theo hình ảnh thu vùng liên kết đồng vài nhơm ngồi số pha tối hải bên kim loại đồng, nhôm vùng liên kết mịn, vết nứt tế vi hay khuyết tật khác 4.6.4 Kiểm tra độ cứng mối hàn: Tiến hành kiểm tra độ cứng mối hàn theo điểm hình 4.33 thu kết hình 4.34  Nhận xét: Theo kết đo độ cứng thu đồ thị hình 4.34, độ cứng nhôm giảm dần tiến lại gần mối hàn, nguyên nhân tượng vùng ảnh hưởng nhiệt nhôm sau hàn kết tinh lại nên mềm dẻo Mặc khác độ cứng đo phơi đồng khơng có chuyển biến nhiều, nguyên nhân nhiệt độ nóng chảy đồng lớn nên vùng ảnh hưởng nhiệt đồng không rộng vùng ảnh hưởng nhiệt nhôm Tại vị trí hàn, độ cứng tăng đột biến (lớn giá trị độ cứng đồng nhôm Nguyên nhân lớp liên kim làm tăng độ cứng mối hàn Đặng Thị Mỹ Hạnh - 1670294 67 Nghiên cứu hàn ma sát quay hai kim loại Đồng - Nhơm Hinh 4.33: Vị trí kiểm tra độ cứng mối hàn Hinh 4.34: Kết kiểm tra độ cứng mối hàn 4.7 Tổng kết Sau trình thực nghiệm tìm thơng số tốt cho q trình hàn ma sát đồng nhơm thời gian ma sát T1 = 11 s, thời gian ép T2 = 10 s, áp suất ma sát P1 = 58,59 MPa (lực ép ma sát F1 = 11781 N), áp suất ép P2 = 214,8 MPa (lực ép trình ép F2 = 43197 N) Với thơng số này, mối hàn có ứng suất kéo 161,64 MPa Kết hợp với kết soi cấu trúc mối hàn kiểm tra chất lượng mối hàn ta thấy liên kết hai kim loại liên tục, hình thành lớp liên kim loại rõ ràng, mối hàn không xuất khuyết tật vết nứt, rỗ khí… kết luận với thơng số hàn tính tốn lựa chọn cho mối hàn đạt kết tốt Đặng Thị Mỹ Hạnh - 1670294 68 Nghiên cứu hàn ma sát quay hai kim loại Đồng - Nhơm KẾT LUẬN Luận văn hồn thành việc tìm thơng số hàn ma sát hai đồng nhơm điều kiên thực nghiệm phịng thí nghiệm trường Đại học Bách Khoa – Đại học Quốc gia thành phố Hồ Chí Minh, thơng qua q trình tính tốn quy hoạch thực nghiệm Ln văn mở hướng phát triển đề tài bao gồm:  Tiếp tục nghiên cứu thông số hàn ma sát để tìm thơng số tối ưu kết hợp với phương pháp luyên kim để tăng chất lượng mối hàn  Sử dụng phương pháp nghiên cứu tương tự để tìm thơng số hàn ma sát kim loại, hợp kim khác Đáp ứng nhu cầu ngày cao việc liên kết kim loại khác Đặng Thị Mỹ Hạnh - 1670294 69 Nghiên cứu hàn ma sát quay hai kim loại Đồng - Nhôm TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Ahmet Can, Mỹmin ahin, Mahmut Kỹỗỹk Modelling Of Friction Welding International Scientific Conference (2010) [2] Andrzej Ambroziak, Marcin Korzeniowski, Pawel Kustron, Marcin Winnicki, Pawel Sokolowski, and Ewa Harapinska Friction Welding of Aluminium and Aluminium Alloys with Steel Hindawi Publishing Corporation Advances in Materials Science and Engineering (2014) [3] Rotational Friction Welding Manufacturing Technology, INC [4] Nguyễn Hữu Lộc Quy hoạch phân tích thực nghiệm Nhà xuất Đại học Quốc gia Tp Hồ Chí Minh (2012) [5] I J Polmear Light Alloys From Traditional Alloys to Nanocrystals Fourth edition Butterworth-Heinemann (2006) [6] J Gilbert Kaufman Parametric analyses of high - temperature data for Aluminum alloys ASM International, Materials Park, Ohio 44073-0002 (2008) [7] Edited by Zaki Ahmad Aluminium Alloys - New Trends in Fabrication and Applications InTech, Janeza Trdine 9, 51000 Rijeka, Croatia (2012) [8] Alan Russell, Kok Loong Lee Structure-Property Relations in Nonferrous Metals Wiley-Interscience (2005) [9] The Materials Information Company ASM HandBook - Vol - Properties and Selection Nonferrous Alloys and Special-Purpose Materials ASM INTERNATIONAL [10] The Materials Information Company ASM HandBook - Vol - Welding, Brazing, and Soldering ASM International [11] Hazman Seli, Mokhtar Awang, Ahmad Izani Md Ismail, Endri Rachman, Zainal Arifin Ahmad Evaluation of Properties and FEM Model of the Friction Welded Mild Steel-Al6061-Alumina (2012) [12] A Ambroziak, M Winnicki, M Lachowicz, M Zwierzchowski, J Lesniewski Examination of Friction Coefficient in Friction Welding Process of Tubular Steel Elements (2011) Archives of Metallurgy and Materials [13] Mumin Sahin Joining of aluminium and copper materials with friction welding Int J Adv Manuf Technol (2010) [14] Mehmet Uzkut, Bekir Sadik Ünlü, Selim Sarper Yilmaz, Mustafa Akdag Friction Welding And Its Applications In Today’s World (2010) [15] Mümin SAHIN Friction welding of different materials International Scientific Conference (2010) [16] N Ratkovic, A Sedmak, M Jovanovic, V Lazic, R Nikolic, B Krstic Quality analysis of Al-Cu joint realized by friction welding (2009) [17] Richard E Avery Pay Attention To Dissimilar Metal Welding Nickel Development Institute (1991) Đặng Thị Mỹ Hạnh - 1670294 70 Nghiên cứu hàn ma sát quay hai kim loại Đồng - Nhôm [18] Veljko D Milasinovic, Radovan V Radovanovic, Mijat D Milasinovic, Bojan R Gligorijevic Effects of Friction-Welding parameters on the morphological properties of an Al/Cu bimetallic joint (2016) [19] Dissimilar Metal Welding Process & Using Fiber Lasers SPI Lasers [20] What is Dissimilar Metal Welding SPI Lasers [21] Guides for Dissimilar Metal Welding Materials Technology Institute (2012) [22] Nhôm A6061 Altechvn.com [23] The effect of torch distance on weldability of dissimilar welding Chapter [24] B S Yilbas and A Z Sahin Friction Welding SpringerBriefs in Manufacturing and Surface Engineering (2014) [25] Understanding Extruded Aluminum Alloys Alcoa Engineered Products [26] Welding dissimilar metals Australian Stainless Steel Development Association [27] What is the Welding Process All Metal Solutions [28] S A A Akbari Mousavi and A Rahbar Kelishami Experimental and Numerical Analysis of the Friction Welding Process for the 4340 Steel and Mild Steel Combinations Standards Engineering Society (2008) [29] Akhil krishna A, S Marichamy, Al Faizal B Numerical Analysis for Finding the Parameters on Rotary Friction Welding International Journal of Engineering Trends and Technology (2014) [30] Sirajuddin Elyas Khany, K.N.Krishnan, Mohd Abdul Wahed Study of Transient Temperature Distribution in a Friction Welding Process and its effects on its Joints International Journal Of Computational Engineering Research [31] Numerical Analysis Of Friction Stud Welding Process [32] TS.Hà Anh Tùng Phương trình vi phân dẫn nhiệt Bài giảng Truyền Nhiệt, Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh (2009) [33] Lê Văn Tâm Dẫn Nhiệt [34] Longwei Pan, Peng Li, Xiaohu Hao, Jun Zhou, Honggang Dong Inhomogeneity of microstructure and mechanical properties in radial direction of aluminum copper friction welded joints Journal of Materials Processing Tech (2017) [35] Nada Ratkovic, Dusan Arsic, Vuki Lazic, Ruzica Nikolic, Aleksandar Sedmak Influence of Friction Welding parameters on hardness, microstructure and mechanical properties of the Al-Cu joint 7th International Scientific and Expert Conference of the International Team Society (2015) [36] Hoàng Thị Nhanh Sử dụng phương pháp tách biến Fourier để giải tập phương trình truyền nhiệt Khóa luận tốt nghiêp đại học Tây Bắc (2013) [37] N Rajesh Jesudoss Hynes, P Nagaraj, S Joshua Basil Numerical Simulation On Joining Of Ceramics With Metal By Friction Welding Technique World Scientific Publishing Company [38] D.Roncati Iterative calculation of the heat transfer coefficient Progettazione Ottica Roncati Đặng Thị Mỹ Hạnh - 1670294 71 Nghiên cứu hàn ma sát quay hai kim loại Đồng - Nhôm [39] Understanding Heat Trasfer Coefficient Advanced Thermal Solutions, INC [40] Newton’s Law of Cooling [41] Aluminum 6061-T6; 6061-T651 Unverified Data [42] Aluminum 6061 United Performance Metals [43] Thermal Conductivity ASM Aerospace Specification Metals Inc [44] Specific Heats for Metals The Engineering ToolBox [45] Dewan Muhammad Nuruzzaman, Mohammad Asaduzzaman Chowdhury Effect of Normal Load and Sliding Velocity on Friction Coefficient of Aluminum Sliding Against Different Pin Materials American Journal of Materials Science (2012) [46] Friction Coefficients About Tribology [47] Pieter Rombaut Joining of dissimilar materials through rotary friction welding Vakgroep Mechanische Constructie en Productie Faculty of Engineering, Ghent University (2011) [48] Alex Adams, Dr David Miller Characterization And Optimization Of Rotational Friction Welding For Small Stainless Steel Tubes Proceedings of the ASME 2013 International Mechanical Engineering Congress and Exposition [49] Wei Liu, Feifan Wang, Xiawei Yang, and Wenya Li Upset Prediction in Friction Welding Using Radial Basis Function Neural Network Hindawi Publishing Corporation (2013) [50] W Ptak The effect of friction welding self-regulation process on weld structure and hardness Foundry Commission of the Polish Academy of Sciences (2010) [51] Mr.Tijo Jose, Mr.Vinoj K Friction Welding of Aluminium 6061 and Aluminium 6082 Rods by using Conventional Lathe International Journal of Current Trends in Engineering & Research (2016) [52] A G Wahyu Wibowo, Rifky Ismail, and J Jamari Microstructure Analysis in Friction Welding of Copper and Aluminum AIP Conference Proceedings American Institute of Physics (2015) [53] T Rich and R Roberts The Forge Phase of Friction Welding (1971) [54] Z Lindemann, K Skalski, W Włosin´ Ski, and J Zimmerman Thermo-mechanical phenomena in the process of friction welding of corundum ceramics and aluminium Bulletin Of The Polish Academy Of Sciences Technical Sciences (2006) [55] Mumin Sahin and Cenk Misirli Mechanical and Metalurgical Properties of Friction Welded Aluminium Joints [56] Convective Heat Transfer Coefficients Table Chart Engineers EDGE [57] Hồ Thị Ngân Hà Chương Dẫn nhiệt Tài liệu giảng dạy truyền nhệt, sấy [58] Hồ Thị Ngân Hà Chương Đối lưu nhiệt Tài liệu giảng dạy truyền nhệt, sấy [59] C R G ELLIS Continuous Drive Friction Welding of Mild Steel University Welding Research Directory, Sixth Edition (1972) [60] Convective Heat Transfer The Engineering ToolBox Đặng Thị Mỹ Hạnh - 1670294 72 Nghiên cứu hàn ma sát quay hai kim loại Đồng - Nhôm [61] Nada R Ratković, Dušan M Arsić, Vukić N Lazić, Ružica R Nikolić, Branislav Hadzima, Peter Palček, Aleksandar S Sedmak Influence of Friction Welding Parameters on Properties of the Al-Cu Joint FME Transactions (2017) [62] Abu Bakar Dawood, Shahid Ikramullah Butt, Ghulam Hussain, Mansoor Ahmed Siddiqui, Adnan Maqsood and Faping Zhang Thermal Model of Rotary Friction Welding for Similar and Dissimilar Metals Creative Commons Attribution (2017) [63] Ramkumar Kesharwani High Temperature behavior of Copper In the partial fulfillment for the award of Degree of Master of Technology In Mechanical Engineering Department of Mechanical Engineering National Institute of Technology Rourkela-769008, Orissa, India (2010) [64] Patrick T Summers and Brian Y Lattimer, Yanyun Chen, Christian M Rippe, Ben Allen, Adrian P Mouritz, Scott W Case Overview of aluminum alloy mechanical properties during and after fires Fire Science Reviews (2015) Đặng Thị Mỹ Hạnh - 1670294 73 Nghiên cứu hàn ma sát quay hai kim loại Đồng - Nhơm PHẦN LÝ LỊCH TRÍCH NGANG Họ tên: Đặng Thị Mỹ Hạnh Ngày, tháng, năm sinh: 29 / 02 / 1992 Nơi sinh: Bình Định Địa liên lạc: Thơn Ân Chiểu, xã Ân Phong, huyện Hồi Ân, tỉnh Bình Định Điện thoại: 035.461.1561 Email: myhanh292@gmail.com Q TRÌNH ĐÀO TẠO Từ 8/2010 – 4/2015: Sinh viên Trường Đại học Bách Khoa – Đại học Quốc gia, Thành phố Hồ Chí Minh – chuyên ngành Cơ điện tử Từ 8/2016 – 1/2019: Học viên cao học Trường Đại Học Bách Khoa Tp.HCM – Chuyên ngành Kỹ Thuật Cơ Khí QUÁ TRÌNH CƠNG TÁC Thời gian Chức vụ Cơng ty Địa 1/2015–12/2018 Kỹ sư thiết kế Công ty TNHH DV KT TM Nhất Tinh Số 103, đường 45, phường 6, quận 4, Tp.Hồ Chí Minh Đặng Thị Mỹ Hạnh - 1670294 74 ... Nghiên cứu hàn ma sát quay hai kim loại Đồng - Nhôm Chương TÍNH TỐN LÝ THUYẾT CÁC THƠNG SỐ HÀN MA SÁT QUAY HAI KIM LOẠI ĐỒNG – NHÔM Để tiến hành hàn ma sát hai kim loại cần cung cấp cho q trình hàn. .. Nghiên cứu hàn ma sát quay hai kim loại Đồng - Nhôm Hàn ma sát quay phương pháp hàn ma sát ứng dụng để hàn hai chi tiết mà hai có dạng trụ trịn xoay Trong q trình hàn ma sát, hai chi tiết quay. .. máy thí hàn ma sát phịng thí nghiệm Đặng Thị Mỹ Hạnh - 1670294 43 Nghiên cứu hàn ma sát quay hai kim loại Đồng - Nhôm  Chia giai đoạn hàn ma sát máy hàn ma sát quay: Máy hàn ma sát quay phịng