3.1. Khái niệm, đặc điểm, phân loại Hàn ma sát 3.1.1. Khái niệm
Hàn ma sát là quá trình hàn áp lực, sử dụng nhiệt ma sát sinh ra tại bề mặt tiếp xúc giữa hai chi tiết chuyển động tƣơng đối với nhau để nung mép hàn đến trạng thái chảy dẻo, sau đó dùng lực ép để ép hai chi tiết lại với nhau làm cho kim loại mép hàn khuếch tán sang nhau tạo thành mối hàn.
3.1.1.1. Ma sát
Khi hai bề mặt của vật thể chuyển động tƣơng đối với nhau dƣới tác dụng của lực ép thì năng lƣợng cơ học (cơ năng) sẽ chuyển thành nhiệt năng.
Ma sát trong quá trình hàn ma sát khô.
Hình 3.1. Ma sát trong quá trình hàn khô 3.1.1.2. Nhiệt ma sát
Nhiệt ma sát là nhiệt sinh ra trong quá trình ma sát, do sự trƣợt tƣơng đối của hai chi tiết với nhau. Nhiệt ma sát phụ thuộc vào lực pháp tuyến của bề mặt ma sát và phụ thuộc vào hệ số ma sát giữa hai chi tiết, phụ thuộc vào vật liệu hàn và tốc độ chuyển động tƣơng đối giữa hai chi tiết. Trong quá trình hàn ma sát, phần lớn nhiệt ma sát làm nhiệm vụ nung kim loại mép hàn đến trạng thái chảy dẻo, một phần truyền vào chi tiết hàn, phần còn lại truyền vào môi trƣờng xung quanh.
Hình 3.2. Hàn ma sát
3.1.2. Đặc điểm
3.1.2.1. Ưu điểm của Hàn ma sát
- Ít hao phí vật liệu, tiết kiệm kim loại - Thời gian hàn cực nhanh, năng suất cao
- Không phát xạ độc hại (khói độc, bắn tóe, bức xạ tử ngoại,...) - Khả năng chế tạo lại và điều khiển các thông số quá trình hàn tốt - Không cần bổ xung kim loại phụ
- Dễ dàng tích hợp quá trình hàn vào dây chuyền sản xuất tự động - Độ chính xác của các chi tiết hàn cao (kể cả khi hàn tiết diện đặc biệt) - Hàn đƣợc các kim loại khác nhau với nhau
- Cơ tính mối hàn rất tốt
- Hàn đƣợc các loại tiết diện khác nhau - Môi trƣờng sản xuất sạch
- Không yêu cầu cao về tay nghề của công nhân - Khuyết tật mối hàn hầu nhƣ không có
- Không cần yêu cầu tiết diện của 2 chi tiết phải giống nhau - Là phƣơng pháp hàn rất triển vọng trong tƣơng lai
3.1.2.2. Nhược điểm của Hàn ma sát
- Một chi tiết hàn phải quay tròn hoặc tịnh tiến - Mối hàn lồi ba via mất công cắt bỏ (gia công cơ) - Chiều dài của chi tiết hàn bị giảm
- Thiết bị đắt tiền
- Kích thƣớc của chi tiết hàn bị hạn chế - Không hàn đƣợc kết cấu quá phức tạp
3.1.3. Phân loại Hàn ma sát
3.1.3.1. Hàn ma sát quay
Hình 3.3. Hàn ma sát quay
- Chất lƣợng hàn cao, biến dạng nhiệt nhỏ - Năng suất rất cao
- Hàn các kim loại khác nhau với nhau
+ Nhƣợc điểm
- Lƣợng chùn của kim loại mối hàn lớn - Phải gia công cơ khí sau hàn
- Thiết bị đắt tiền
3.1.3.2. Hàn ma sát tịnh tiến
Hình 3.4. Hàn ma sát tịnh tiến
+ Ƣu điểm
- Hàn các chi tiết dạng thanh, ống không tròn xoay (VD: cánh turbin bằng Ti) - Chất lƣợng hàn cao, biến dạng nhiệt nhỏ
- Ứng dụng rất nhiều trong hàn chất dẻo - Hàn các kim loại khác nhau với nhau
+ Nhƣợc điểm
- Lƣợng chùn của kim loại mối hàn lớn - Phải gia công cơ khí sau hàn
- Thiết bị đắt tiền
- Không thích hợp lắm đối với vật liệu có hệ số dẫn nhiệt cao
Hình 3.5. Hàn ma sát ngoáy a); b) phương pháp hàn ma sát ngoáy