Lần đầu tiên đã thực hiện được liên kết hàn giữa nhôm AA1100 với thép CCT38 (hai vật liệu rất khác biệt về chủng loại) ở dạng liên kết chữ T tấm dày, hàn cả hai phía, không mạ, không sử dụng thuốc hàn hay vật liệu trung gian bằng quá trình hàn TIG ở phạm vi phòng thí nghiệm. Luận án này đã đạt được mục tiêu và các kết quả kỳ vọng đã đề ra. Các kết quả nghiên cứu mới mà luận án đã đạt được bao gồm:
1. Đã nêu ra và chứng minh được giả thuyết về các hiện tượng khuếch tán kim loại và tiết pha liên kim (IMC) tại vùng biên giới giữa KLMH và tấm thép khi hàn nhôm với thép bằng quá trình hàn nóng chảy (TIG), qua đó đã làm rõ được bản chất và cơ chế hình thành liên kết hàn hybrid nhôm – thép.
2. Xây dựng được một chương trình tính toán thiết kế tối ưu kết cấu hàn bằng phương
pháp số, áp dụng trực tiếp vào việc tính toán các kích thước của liên kết hàn hybrid
nhôm – thép dạng chữ T mà đề tài luận án đề cập. Chương trình máy tính có thể áp dụng cho các kết cấu lớn và phức tạp với nhiều loại vật liệu khác nhau. Từ một lựa chọn sơ bộ bất kỳ, chương trình máy tính sẽ tự động tìm ra được một bộ thông số tối ưu về kích thước, theo nghĩa: chọn được kết cấu có thể tích hay trọng lượng nhỏ nhất trong khi vẫn bảo đảm được các điều kiện làm việc ở tải trọng cụ thể.
3. Qua nghiên cứu ảnh hưởng của góc nghiêng mỏ hàn đến hiện tượng quá nhiệt trên tấm thép CCT38, đã tìm ra được góc nghiêng mỏ hàn Ay = 20o là phù hợp nhất đối với liên kết hàn hybrid nhôm – thép dạng chữ T.
4. Bằng phương pháp mô phỏng số, đã xây dựng được mối quan hệ giữa năng lượng đường cấp vào vùng hàn với nhiệt độ cực đại tại các vị trí trong tiết diện của liên kết hàn (hình 3.32) và thời gian khuếch tán tại các vị trí trên bề mặt tấm thép (hình 3.33), thông qua đó đã xác định được vùng năng lượng đường phù hợp đối với liên kết hàn hybrid nhôm – thép dạng chữ T dày 5 mm là q = 680 – 720 [J/mm], trong đó hàn với năng lượng đường q = 680 [J/mm] là tối ưu nhất.
5. Đã tìm ra được dạng chuẩn bị mép hàn thích hợp đối với liên kết hybrid nhôm – thép dạng chữ T để bảo đảm khả năng điền đầy kim loại lỏng vào rãnh hàn, là kiểu vát lượn cong về một phía, để mặt đáy khoảng 1 mm và khe hở hàn đủ lớn (khoảng 1,5 – 2 mm) rồi tiến hành hàn ở phía lượn cong trước.
6. Kết quả thực nghiệm cho biết rằng, để bảo đảm khả năng thấm ướt của kim loại vũng hàn lên bề mặt của tấm thép, cần phải làm sạch rất triệt để bề mặt tấm thép khỏi các chất dầu mỡ, bụi bẩn hay oxit và sử dụng lưu lượng khí bảo vệ thích hợp.
7. Qua việc phân tích cấu trúc tế vi bằng phương pháp hiển vi quang học cho biết rằng, để tránh hiện tượng quá nhiệt cục bộ trên bề mặt tấm thép nhằm bảo đảm lớp IMC mỏng và đều thì cần phải loại bỏ các nhấp nhô tế vi trên bề mặt tấm thép và vê tròn các góc của tấm thép trước khi lắp ghép.
8. Áp dụng các kỹ thuật tiên tiến, hiện đại và có độ chính xác cao như hiển vi điện tử quét (SEM) và phổ tán sắc năng lượng tia X (EDS) để phân tích cấu trúc siêu tế vi và thành phần nguyên tố, đã chứng minh cho giả thuyết về bản chất và cơ chế hình thành liên kết hàn giữa nhôm với thép mà tác giả nêu ra, đồng thời củng cố và làm sáng tỏ thêm cho các nghiên cứu trong các tài liệu [36, 60].
KIẾN NGHỊ VỀ NHỮNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO
Bản luận án này còn bỏ ngỏ một số vấn đề chưa triển khai nghiên cứu, kiến nghị các tác giả sau nghiên cứu tiếp những vấn đề dưới đây:
1. Nghiên cứu ảnh hưởng của năng lượng đường đến chiều dày của lớp IMC. 2. Nghiên cứu quá trình thấm ướt của KLMH trên bề mặt của tấm thép.