6. Kết cấu luận văn
1.3 Hàn ma sát hai vật liệu khác nhau
Hàn ma sát có thể đƣợc dùng để liên kết các vật liệu với nhau bao gồm kim loại, vật liệu composite, sứ, chất dẻo,... Cơ chế hình thành liên kết của các kim loại khác nhau rất phức tạp. Một số nhân tố nhƣ cơ lý tính của vật liệu, năng lƣợng bề mặt, cấu trúc tinh thể, tính khuếch tán gữa hai vật liệu, và các loại nguyên tố trong vật liệu chi tiết (hợp kim) có thể ảnh hƣởng đến cơ chế hình thành liên kết. Do sự pha trộn cơ học và sự khuếch tán tại vùng rất hẹp của bề mặt liên kết cho nên có khả năng làm giảm chất lƣợng của mối liên kết. Đặc tính của lớp này ảnh hƣởng rất lớn đến tồn bộ đặc tính liên kết. Quá trình pha trộn cơ học và sự ràng buộc lẫn nhau ảnh hƣởng đến hình thành liên kết. Độ phức tạp của cơ chế hình thành liên kết gây ra khó khăn cho việc dự đoán khả năng hàn của các kim loại khác nhau.Cần xác minh sự phù hợp của kim loại trong mối liên kết, sau đó đƣa ra một số kiểm tra để kiểm chứng sự phù hợp này.
Khả năng hàn kết hợp giữa các kim loại khác nhau còn nhiều tranh cãi: bao gồm sự kết hợp của kim loại có tính dẫn nhiệt cao với kim loại có tính dẫn nhiệt thấp, sự khác biệt này ảnh hƣởng lớn đến nhiệt độ để hình thành mối hàn, hoặc có xu hƣớng hình thành cấu trúc hợp kim dễ nứt vỡ. Chẳng hạn nhƣ hàn hợp kim nhôm với đồng hoặc thép, hoặc là hàn hợp kim tian với thép hoặc thép không gỉ.
trúc ở nhiệt độ cao. Nhiệt độ này tồn tại trong một thời gian ngắn và các nhiệt độ trong quá trình dƣới nhiệt độ nóng chảy của vật liệu. Với các loại thép với thành phần ít cacbon (khơng có khả năng tơi cứng) thì sự thay đổi đặc tính trong vùng hàn không đáng kể. Ngƣợc lại đối với các loại thép có khả năng tơi cứng cao thì sự thay đổi tính chất trong vùng ảnh hƣởng nhiệt rất lớn. Do đó các loại thép này nên hàn với thời gian gia nhiệt dài để giảm tốc độ làm nguội và duy trì dộ cứng. Cấu trúc bề mặt liên kết trong mối hàn hai kim loại khác nhau bị ảnh hƣởng rất nhiều bởi các chế độ hàn sử dụng. Thời gian hàn càng dài thì sự khuếch tán trong bề mặt mối hàn càng lớn. Chế độ hàn phù hợp thông thƣờng phải đạt đƣợc độ khuếch tán và hình thành hợp kim nhƣ mong muốn.
Để hình thành đƣợc mối hàn đạt u cầu ngồi việc đảm bảo tạo ra nhiệt độ đủ để kết dính hai chi tiết hàn, đòi hỏi cần phải loại bỏ các lớp oxit và các tạp chất trên bề mặt tiếp xúc. Hai vật liệu hàn có độ cứng khác nhau thì khó hàn hơn, kim loại có độ cứng lớn hơn thƣờng ít biến dạng, trong khi kim loại mềm hơn biến dạng nhiều hơn. Vì vậy việc loại bỏ các lớp tạp chất trên chi tiết có độ cứng khác nhau sẽ khó khăn hơn, do chúng dễ lẫn vào mối hàn làm cho chi tiết hàn không nhận đủ nhiệt lƣợng cần thiết [8].
Mặc dù tính chất cơ, lý và độ khuếch tán vào nhau của các kim loại sẽ ảnh hƣởng đến mối hàn ma sát, tuy nhiên nếu kim loại ít biến dạng ở nhiệt độ cao sẽ khó hàn ma sát hơn [8].
Xanh dương: mối hàn đạt yêu cầu về độ bền
Vàng: có thể dùng phương phát hàn ma sát nhưng chất lượng mối hàn khơng hồn toàn đạt yêu cầu về độ bền.
Mặc dù hàn ma sát cho phép hàn đƣợc nhiều kim loại khác nhau, nhƣng với các kim loại có các đặc tính nhƣ dƣới đây khó có thể ứng dụng phƣơng pháp hàn ma sát.
- Gang đúc có cấu trúc graphite tự do hạn chế nhiệt ma sát - Đồng thanh và đồng thau có hàm lƣợng chì lớn hơn 0,3 % - Thép tự động chứa hơn 1,13% lƣu huỳnh, chì và tellurium - Vật liệu khơng có tính đẳng hƣớng cao
- Bất kỳ vật liệu nào có liên kết cấu trúc tế vi yếu nhƣ: graphite, manganese sulfide, free lead, tellurium, …