2. CƠ SỞ KHOA HỌC HÀN NHÔM VỚI THÉP 1 Mục đích
2.4.Kết luận chương
Hàn các vật liệu khác chủng loại giữa nhôm và thép đang là vấn đề thời sự, các kết cấu hàn từ vật liệu kim loại khác nhau về chủng loại có ứng dụng ngày càng nhiều trong công nghiệp do những ưu điểm về mặt kỹ thuật và kinh tế, đặc biệt là trong các ngành kỹ thuật nhiệt - lạnh, hoá chất, thực phẩm, năng lượng, đóng tàu, kỹ thuật tên lửa và nhóm các ngành công nghệ cao,… Điển hình là xu hướng giảm khối lượng trong các kết cấu kim loại hoặc sử dụng vật liệu chống ăn mòn,... dẫn đến việc sử dụng kết hợp nhiều loại vật liệu khác nhau trong một chi tiết hay kết cấu, ví dụ như thép độ bền cao và vật liệu nhẹ như nhôm, hợp kim nhôm và hợp kim magiê,... Điều này dẫn đến những đòi hỏi mới đối với công nghệ hàn và nối các loại vật liệu đó với nhau.
Để hàn thành công các vật liệu khác chủng loại, cần thực hiện triệt để các biện pháp nhằm giảm xuống mức tối thiểu thời gian các kim loại được hàn với nhau ở trạng thái lỏng, nhờ đó làm giảm kích thước các lớp giòn từ các pha liên kim bất lợi. Các biện pháp công nghệ tiếp theo bao gồm bảo vệ hữu hiệu kim loại khi hàn khỏi tác động của không khí bên ngoài khi hàn; ngăn ngừa sự hình thành các pha liên kim có đặc tính giòn nhờ sử dụng các lớp đệm trung gian có tính hàn tốt đối với cả hai kim loại cơ bản trong liên kết hàn và ngăn ngừa sự tăng kích thước của các pha liên kim thông qua việc hợp kim hóa kim loại mối hàn bằng một số nguyên tố thích hợp.
Ở chương này, tác giả đã đi sâu vào tìm hiểu đầy đủ các đặc điểm, tính chất và tính hàn của các loại vật liệu cơ bản; nghiên cứu đầy đủ các đặc điểm của hàn các vật liệu khác chủng loại nói chung và giữa nhôm AA1100 với thép CCT38 nói riêng; đã đưa ra 1 giả
38
6
Hòa tan hydro ở nhiệt độ cao
- Làm sạch dầu mỡ bảo quản trên phôi. - Làm sạch triệt để mép hàn, dây hàn. - Sử dụng quá trình hàn ít hydro (TIG). 7
Nứt giữa các tinh thể trong vùng ảnh hưởng nhiệt
- Chọn vật liệu hàn có thành phần hợp kim cao hơn KLCB và vượt ra ngoài vùng nhạy cảm nứt.
Tại phía tấm thép: cần quan tâm bề mặt tấm thép và vùng AHN ở phía tấm thép
8
Quá nhiệt
- Sử dụng năng lượng đường thấp.
Tại bề mặt tiếp giáp KLMH – tấm thép: cần quan tâm vấn đề hình thành lớp IMC
9
Bảo đảm điều kiện thấm ướt nhôm lỏng từ KLMH lên bề mặt tấm thép (trong trường
thuyết khoa học nhằm phân tích và lý giải được bản chất và cơ chế hình thành liên kết hàn hybrid nhôm – thép cũng như ảnh hưởng của các yếu tố công nghệ đến việc hình thành liên kết hàn hybrid nhôm – thép, thông qua đó đã đề ra được các biện pháp kỹ thuật thích hợp sử dụng trong quá trình hàn thử nghiệm ở chương 4.
Từ những nghiên cứu ở trên, có thể tóm lại rằng để hàn thành công nhôm với thép như đề tài luận án đề cập, cần phối hợp và thực hiện triệt để 3 nhóm giải pháp kỹ thuật sau đây:
Giải pháp về vật liệu: Chọn vật liệu hàn có thành phần hợp kim cao, vượt ra ngoài
vùng nhạy cảm với nứt (chọn dây hàn ER4043 – hệ hợp kim Al-Si có chứa 5%Si).
Giải pháp về kết cấu: Vát mép tấm thép ở góc độ phù hợp để tạo khả năng chảy loang
tốt của KLMH lên trên bề mặt của tấm thép. Tạo độ nhẵn và sạch triệt để bề mặt tấm thép, trong quá trình hàn cần tránh hiện tượng ôxi hoá để nhằm mục đích giảm mức năng lượng hoạt hóa, cải thiện tính thấm ướt và tạo độ ổn định cho quá trình tiếp xúc giữa hai kim loại lỏng và rắn. Kẹp chặt chi tiết hàn bằng đồ gá và bảo đảm đúng kích thước khe hở hàn.
Giải pháp về công nghệ: Sử dụng quá trình hàn ít hydro (TIG). Sử dụng hiệu ứng bắn
phá catot bằng dòng hàn AC hoặc DC+. Làm sạch dầu mỡ bảo quản trên phôi, đặc biệt là làm sạch triệt để mép hàn khỏi các lớp gỉ, bụi bẩn,… bằng phương pháp cơ học (bàn chải có sợi thép không gỉ, giấy ráp). Trong trường hợp này không dùng thuốc hàn vì phức tạp trong khâu xử lý thuốc dư. Không sử dụng lớp phủ trung gian (Al hoặc Zn) vì các bất lợi như đã phân tích ở phần tổng quan. Sử dụng năng lượng đường thấp, khống chế vũng hàn nhỏ, hàn ở tốc độ cao. Kiểm soát chặt chẽ chu trình nhiệt hàn (nhiệt độ và thời gian khuếch tán kim loại). Để hồ quang tập trung và tránh bị thổi lệch khi hàn bằng cách mài đầu điện cực vonfram ở dạng nón cụt thay vì mài tròn như hàn nhôm thông thường.
Ba nhóm giải pháp này sẽ là cơ sở khoa học quan trọng áp dụng trong quá trình nghiên cứu thực nghiệm ở chương 4 nhằm tạo ra được liên kết hàn hybrid nhôm – thép như đối tượng nghiên cứu đã nêu trong phần mở đầu.