Ng 2 6c ngt vi ca các pha liên kim gia Fe và Al

Một phần của tài liệu nghiên cứu công nghệ hàn liên kết nhômthép bằng quá trình hàn tig (Trang 48)

T ch c liên kim Theo gi n đ tr ng tháiHàm l ng Al [%]Phân tích hóa h c c ng t vi [HV]

Fe3Al 13,9 14,04 250 - 350 FeAl 32,6 33,64 400 - 520 FeAl2 49,1 49,32 1000 - 1050 Fe2Al5 55,0 54,92 1000 - 1100 FeAl3 59,0 59,40 820 - 980 Fe2Al7 63,0 62,89 650 - 680 2.3.4. nh h ng c a các y u t công ngh đ n vi c hình thành liên k t hàn hybrid nhôm – thép

2.3.4.1. nh h ng c a nhi t đ và th i gian khu ch tánkim lo i:

Qua các nghiên c u và phân tích trên có th th y r ng, trong quá trình n i b ng nhi t (hàn) các v t li u khác ch ng lo i thì s hình thành các pha liên kim IMC đóng vai trò r t quan tr ng, nh h ng đ n đ b n c a m i ghép. Tùy thu c vào quá trình hàn c th , nhi t

đ và th i gianlà hai thông s quan tr ng nh t quy t đ nh đ n kh n ng khu ch tán c a các nguyên t kim lo i vào nhau và qua đó hình thành k t t a ra các pha liên kim b t l i làm cho liên k t hàn b giòn. Vì v y, n u các m i n i t các v t li u khác ch ng lo i yêu c u có đ c đ b n và đ dai va đ p cao thì vi c hình thành các pha liên kim ph i đ c kh ng ch m t kích th c t i thi u ho c t t nh t là không đ hình thành các pha liên kim b t l i đó, b ng cách gi m nhi t đ và th i gian khu ch tán kim lo i thông qua vi c gi m n ng l ng

đ ng và kích th c v ng nóng ch y. Theo nh ng nh n xét này, các ngu n hàn xung v i n ng l ng đ ng nh và t p trung là nh ng công c t t nh t đáp ng đ c các yêu c u k thu t. Nhi t đ và th i gian khu ch tán kim lo i thích h p khi hàn liên k t hybrid nhôm – thép b ng quá trình hàn TIG đ i v i liên k t d ng ch T đ c đ c p nghiên c u trong lu n án này s đ c xác đ nh thông qua quá trình tính toán mô ph ng ch ng 3.

2.3.4.2. nh h ng c a đ s ch b m t chi ti t hàn:

Nh đã nghiên c u trong m c 2.3.1, khi hàn thép v i nhôm tr ng thái nóng ch y thì

đ s ch b m tc a kim lo i có nhi t đ nóng ch y cao h n trong hai kim lo i đó (b m t c a t m thép CCT38) có ý ngh a r t quan tr ng. Trong tr ng h p này, vi c tránh s oxi hóa b m t có tác d ng làm gi m m c n ng l ng ho t hóa, c i thi n tính th m t và t o đ n đ nh cho vi c ti p xúc gi a hai kim lo i l ng và r n [1]. Vì v y trong quá trình th c nghi m ph i s d ng các bi n pháp làm s ch tri t đ b m t mép hàn, đ c bi t là khi hàn phía đ i di n c a liên k t hàn ch T. B i l khi hàn phía th nh t thì t m thép đã đ c nung t i nhi t đ cao, n u không phun khí b o v phía đ i di n thì b m t t m thép s b ôxi hóa. Trong th c t hàn h quang, cách th c đ n gi n nh t, có hi u qu kinh t và tính công ngh là s d ng bàn ch i s t (trong tr ng h p này c n s d ng bàn ch i s i thép không g ) ho c gi y ráp k t h p v i máy nén khí có áp su t cao đ th i s ch m t s t và oxit s t bong ra sau khi ch i.

33

Không ch yêu c u cao v đ s ch b m t t i n i có s ti p xúc gi a kim lo i l ng c a m i hàn và t m thép CCT38, đ tránh hi n t ng quá nhi t ho c nóng ch y c c b trên b m t c a t m thép nh m làm gi m kh n ng khu ch tán c a các nguyên t Fe vào trong KLMH thì đ nh p nhô t vi c a b m t t m thép c ng yêu c u ph i nh (càng nh càng t t). B i vì khi hàn, các đ nh c a nh p nhô t vi s có nguy c b quá nhi t hay th m chí b nóng ch y c c b , đi u này s làm cho Fe hòa tr n nhi u vào KLMH và s t o ra l p IMC b t l i có chi u dày l n, s gây giòn và n t liên k t hàn.

2.3.4.3. nh h ng c a các nguyên t h p kimtrong m i hàn:

Tác gi Simaizumi trong tài li u [36] và tác gi B. P. trong tài li u [60] đã ti n hành nghiên c u hàn nhôm h Al-Mg (lo t 5xxx) v i thép cacbon đã đ c m k m b ng quá trình hàn TIG và đã đ a ra đ c đ th nh h ng c a các nguyên t h p kim c ng nh hàm l ng c a chúng đ n chi u dày c a l p IMC và đ b n kéo c a liên k t hàn nh mô t trên hình 2.13 d i đây:

Hình 2.13 nh h ng c a các nguyên t h p kim trong v t li u hàn đ n chi u dày c a l p IMC và đ b n c a liên k t hàn nhôm – thép khi hàn TIG (ngu n: [36])

K t qu nghiên c u này cho th y r ng, khi hàn nhôm v i thép tr ng thái nóng ch y n u s d ng dây hàn thu c h Al-Si s cho chi u dày c a l p IMC nh h n so v i các h Al-Cu và h Al-Zn, qua đó cho đ b n c a m i ghép cao h n. Trong đó, dây hàn có hàm l ng 5%Si là t i u nh t vì cho chi u dày l p IMC nh nh t khi s d ng cùng m t ch đ công ngh hàn (n ng l ng đ ngnh nhau). K th a thành qu c a các nghiên c u này, tác gi s h ng đ n vi c ch n v t li u hàn đ hàn nhôm AA1100 v i thép CCT38 thu c h Al-5%Si (lo i ER4043).

Trong tr ng h p ch n v t li u hàn thu c h Al-Si có ch a 5%Si, trong m i hàn và vùng nh h ng nhi t phía KLMH và t m nhôm AA1100 s có s t ng tác gi a Al và Si, vì v y c n ph i nghiên c u gi n đ tr ng thái c a h h p kim Al-Si. Trên hình 2.14 là gi n đ tr ng thái c a h h p kim hai nguyên Al-Si, chúng ta th y r ng gi a nhôm và silic không hình thành các pha liên kim, đi u này là t ng đ i thu n l i cho quá trình hàn. T n t i duy nh t m t đi m cùng tinh khi hàm l ng Si đ t đ c 12,6% 577oC, ngh a là n u hàm l ng Si l n h n 12,6% thì t ch c s là h n h p c h c ([Al+Si]+Si) gi a cùng tinh [Al+Si] và Si t n t i d i d ng tinh th , còn khi hàm l ng Si nh h n 12,6% thì t ch c nh n đ c s là h p kim tr c cùng tinh (Al + [Al+Si]). Nh v y đ tránh s k t t a ra Si d ng tinh th trong m i hàn thì không nên s d ng v t li u hàn có hàm l ng Si quá cao.

34

Hình 2.14 Gi n đ tr ng thái c a h h p kim 2 nguyên Al-Si (ngu n: [47])

Trong tr ng h p ch n v t li u hàn thu c h Al-5%Si nh v y, ngoài s t ng tác gi a Al và Si, còn có s t ng tác gi a Fe và Si. S t ng tác gi a Fe và Siđ c th hi n trên gi n đ tr ng thái c a h h p kim hai nguyên Fe-Si nh hình 2.15. Chúng ta th y r ng gi a Fe và Si có th hình thành r t nhi u t ch c khác nhau, t ng ng v i hàm l ng Si và nhi t đ thích h p. Trong đó, n u hàm l ng hòa tan c a Si trong Fe t 0-10,9% thì t ch c nh n đ c làdung d ch r n Fe. Khi l ng Si hòa tan vào Fe ch t 0-1,9% và nhi t đ 912-1394oC thì h h p kim có c u trúc γFe (dung d ch r n). Khi hàm l ng Si đ t ∼5- 12% thì t ch c nh n đ c là dung d ch r n 2, còn Si đ t đ c ∼5-18% thì t ch c nh n đ c là dung d ch r n 1.

Khi l ng hòa tan c a Si l n, đ t kho ng 20,1% thì chúng ta nh n đ c t ch c cùng tinh Fe2Si n m biên gi i h t, tuy nhiên t ch c này ch t n t i nhi t đ trên 1050o

C, d i nhi t đ này thì Fe2Si b phân hu thành các t ch c khác. Khi hàm l ng Si đ t 23,2% và nhi t đ t 825-1060oC chúng ta s nh n đ c t ch c cùng tích Fe5Si3. Khi hàm l ng hòa tan c a Si trong Fe đ t x p x 34%, s hình thành m t t ch c cùng tinh FeSi ngay c nhi t đ th ng. Ngoài ra chúng ta còn có th nh n đ c t ch c FeSi2 d i d ng ho c β.

Qua phân tích gi n đ tr ng thái gi a Fe và Si ta th y r ng, khi hàn nhôm v i thép b ng dây hàn ER4043 thì kh n ng hình thành các t ch c cùng tinh ho c liên kim FexSiylà r t th p vì n ng đ Si trong KLMH r t th p (t i đa 5%), trong khi th i gian khu ch tán l i r t ng n và môi tr ng khu ch tán là Fe tr ng thái r n.

35

Hình 2.15 Gi n đ tr ng thái c a h h p kim 2 nguyên Fe-Si (ngu n: [47])

Khi s d ng v t li u hàn thu c h Al-Si, ngoài s t ng tác đ n l c a 2 nguyên t k trên, còn có t ng tác t ng h l n nhau c a 3 nguyên t Al, Fe và Si th hi n qua gi n đ tr ng thái h 3 nguyên Al-Fe-Si. Theo tài li u [48], gi n đ tr ng thái c a h h p kim 3 nguyên Al-Fe-Si t i 600oC nh th hi n trên hình 2.16.

Chúng ta th y r ng ngoài vi c ti t ra các pha liên kim 2 nguyên FexAly, khi có thêm Si thì trong kim lo i còn có th xu t hi n các pha liên kim 3 nguyên AlxFeySiz, ký hi u b ng các ký t t τ1 đ n τ10 (b ng 2.7). Chúng xu t hi n và t n t i tùy thu c vào nhi t đ và hàm l ng t ng ng c a các nguyên t .

Một phần của tài liệu nghiên cứu công nghệ hàn liên kết nhômthép bằng quá trình hàn tig (Trang 48)

Tải bản đầy đủ (PDF)

(126 trang)