B. Nội dung chính báo cáo
3.2.2. Kết quả thí nghiệm hàn nổ sau điều chỉnh công nghệ
a). Phương án hàn nổ lớp nhôm với lớp nền thép
Trong công trình này nhóm nghiên cứu đã thực hiện theo phương án 1: thí nghiệm không qua lớp màng mỏng công nghệ chống khuyếch tán nhằm mục đích làm giảm khả năng hình thành các liên kim loại hệ Fe-Al như sau:
+ Bước 1: phải hàn nổ trực tiếp lớp nhôm lót trung gian (Al-1050) có chiều dày HAl = 1,0 mm với nền thép (08Kп) có chiều dày HFe = 4 ÷ 6 mm;
+ Bước 2: hàn nổ lớp hợp kim nhôm AO9-2 có chiều dày HAO* = 5 mm với bề mặt lớp nhôm Al-1050 đã được hàn với lớp thép trước đó (trên tấm bimetal thép 08Kп – nhôm Al-1050). Trên hình 3.6 là ảnh chụp hình thái bề mặt lớp nhôm AO9-2 của một số mẫu bimetal thép 08Kп – (Al-1050+AO9-2) sau hàn nổ theo phương án 1 trên đâỵ
(Nọ1) (Nọ2) (Nọ3) (Nọ4) Hướng nổ
Hình 3.6. Ảnh chụp hiện trạng bề mặt lớp hợp kim nhôm AO9-2 trên các mẫu bimetal thép
08Kп – hợp kim nhôm (Al-1050 + AO9-2), hàn nổ theo phương án 1 (B1 = 60, L1 = 200 mm)
b). Phương án hàn nổ 2 lớp nhôm + hợp kim nhôm với lớp thép 08Kп
Phương án thí nghiệm 2 được thực hiện như sau:
+ Bước 1: hàn nổ lớp nhôm Al-1050 với lớp hợp kim nhôm AO9-2, sau đó cán nguội từ chiều dày tổng cộng 2 lớp Al-1050 + AO9-2 từ chiều dày (1,0 + 17,5) mm xuống chiều dày ‘
+ Bước 2: hàn nổ 2 lớp (nhôm Al-1050 + hợp kim nhôm AO9-2) sau khi cán nguội như trình bày ở trên với lớp thép 08Kп để tạo phôi vật liệu bimetal thép 08Kп – (nhôm Al + hợp kim nhôm AO9-2). Kết quả chụp ảnh hình thái bề mặt lớp hợp kim nhôm AO9-2 trên các mẫu thí nghiệm nhận được ở phương án 2 cho trên hình 3.7.
(Nọ5) (Nọ6) (Nọ7) (Nọ8) (Nọ9) Hướng nổ
Hình 3.7. Ảnh chụp hính thái bề mặt lớp hợp kim nhôm AO9-2 trên các mẫu bimetal nhôm
(Al-1050) – hợp kim nhôm (AO9-2), hàn nổ theo phương án 2 (B2 = 75, L2 = 400 mm)
Nhận xét:
Phân tích hình thái bề mặt lớp hợp kim nhôm AO9-2 trên mẫu vật liệu bimetal thép 08Kп – (nhôm Al-1050 + hợp kim nhôm AO9-2) nhận được ở các chế độ quy hoạch thực nghiệm khác nhau ở cả 2 phương án hàn nổ cho thấy:
- Ở phương án 1 khi hàn nổ lớp nhôm Al-1050 có chiều dày nhỏ với lớp thép 08Kп và sau đó mới hàn nổ lớp hợp kim nhôm AO9-2, đồng thời với chế độ hàn nổ theo quy hoạch thực nghiệm chọn ở mức thấp (mẫu số 01; 02; 03; 04) cho phép nhận được kết quả là hình thái bề mặt lớp nhôm Al-1050 khá tốt, không bị biến dạng bề mặt do tác động của sóng va đập trong quá trình hàn nổ. Tuy nhiên độ bền bám dính sơ bộ giữa các lớp kim loại sau hàn nổ ở các thí nghiệm này còn ở mức thấp;
- Ở phương án 2 khi hàn nổ 2 lớp (Al-1050 + AO9-2) và sau đó cán nguội xuống kích thước yêu cầu để hàn nổ với lớp thép 08Kп, ngoài việc pahir sử dụng khối lượng thuốc nổ lớn hơn so với phương án 1 (do lớp hợp kim nhôm hàn nổ có kích thước chiều dày nhỏ hơn), còn có ảnh hưởng mạnh của các thông số nổ được chọn ở các chế độ cao hơn (mẫu số 05; 06; 07; 08; 09). Đó là những chế độ nổ với khối lượng thuốc nổ, hàm lượng amônit AD1 và khe hở hàn giữa 2 tấm thép và (nhôm + hợp kim nhôm) lớn hơn so với phương án 1. Điều đó làm tăng tốc độ nổ và tăng áp lực va đập của tấm kim loại
hàn (Al-1050 + AO9-2) với tấm thép 08Kп, dẫn tới hình thái bề mặt lớp (Al-1050 + AO9-2) nhận được sau hàn nổ có hiện tượng bị biến dạng dẻo mạnh hơn so với trường hợp hàn nổ theo phương án 1;
- Qua các thí nghiệm nêu trên cho thấy ở các chế độ hàn nổ với các thông số nổ chọn ở mức cao (phương án 2) sẽ cho phép nhận được độ bền bám dính 2 lớp thép – (nhôm + hợp kim nhôm) cao hơn so với phương án 1. Do vậy, trong nghiên cứu này ưu tiên thực hiện hàn nổ tạo phôi bimetal thép 08Kп – hợp kim nhôm (Al-1050 + AO9-2) theo phương án 2. Qua nghiên cứu định hướng công nghệ, đã chọn chiều dày phôi đúc hợp kim AO9-2 là Hđ = 22 mm, sau khi phay bỏ các khuyết tật bề mặt chiều dày phôi đúc còn lại là Ho = 18 ÷ 19 mm. Với chiều dày đó của lớp AO9-2, chọn chiều dày lớp nhôm Al-1050 trong khoảng 1,0 ÷ 2,0 mm sẽ đảm bảo chiều dày lớp lót trung gian trên phôi bimetal thép – (nhôm + hợp kim nhôm) làm bạc trượt chiếm tỷ lệ 5 ÷ 10 % tổng chiều dày lớp hợp kim chịu mòn là phù hợp.