Nghiên cứu công nghệ hàn liên kết nhôm – thép bằng quá trình hàn TIG (tóm tắt)

Trong b n lu n án này, tác gi đã trình bày khá chi ti t v tính hàn và công ngh hàn nhôm AA1100 b ng quá trình hàn TIG.

B GIÁO D C VÀ ÀO T O

TR NG I H C BÁCH KHOA HÀ N I

V ÌNH TO I

NGHIÊN C U CÔNG NGH HÀN LIÊN K T

Chuyên ngành: K thu t C khí

Mã s : 62520103

TÓM T T LU N ÁN TI N S K THU T C KHÍ

HÀ N I - 2014

A GI I THI U CHUNG V LU N ÁN

• Lý do ch n đ tài:

Xu h ng gi m tr ng l ng c a các thi t b , ph ng ti n giao thông v n t i b ng

vi c s d ng v t li u nh đã tr nên r t c p bách nh m các m c đích: t ng t c đ và

hi u qu v n hành, gi m tiêu hao nhiên li u, gi m ô nhi m môi tr ng,…

Ngoài khai thác u đi m v tr ng l ng, ng i ta còn có th k t h p khai thác các

đ c tính đ c bi t khác c a v t li u nh nh kh n ng ch u n mòn trong m t s môi

tr ng, tính d n nhi t và d n đi n t t,… đ ch t o thi t b trong các ngành nhi t -

l nh, hóa ch t, th c ph m, d c ph m,

Tuy nhiên, vi c thay th k t c u hoàn toàn b ng v t li u nh đôi khi l i không đáp

ng đ c các yêu c u s d ng khác, do v y mà ng i ta ch t p trung vào thay th

v t li u nh cho nh ng chi ti t ch u l c nh , còn các chi ti t ch u l c l n thì v n ph i

s d ng thép ho c h p kim có đ b n cao

T đây, m t yêu c u m i đ c đ t ra là ph i nghiên c u các gi i pháp k thu t đ có

th hàn các v t li u khác ch ng lo i v i nhau Do đó mà ý t ng nghiên c u các gi i pháp k thu t và công ngh thích h p đ hàn nhôm AA1100 v i thép CCT38 d ng

liên k t ch T đ c hình thành và tri n khai trong đ tài “Nghiên c u công ngh hàn liên k t nhôm – thép b ng quá trình hàn TIG” ây là m t đ tài m i và r t khó c a

ngành c khí ch t o, do hàn hai v t li u r t khác bi t v c u trúc, ch ng lo i và tính

ch t nên s đ i m t v i r t nhi u th thách v k thu t & công ngh , nh ng nghiên

c u thành công s có r t nhi u ý ngh a v m t khoa h c và th c ti n

• M c đích c a lu n án:

- M c đích chính c a lu n án là nghiên c u tìm ra các gi i pháp k thu t & công ngh hàn thích h p đ có th hàn đ c hai t m nhôm AA1100 và thép CCT38

d ng liên k t ch T, hàn kín c hai phía b ng quá trình hàn TIG

- M c đích th hai là ch ng minh tính kh thi c a vi c ng d ng quá trình hàn TIG đ

hàn nhôm v i thép d ng t m dày, không dùng thu c hàn hay v t li u trung gian

• i t ng và ph m vi nghiên c u c a lu n án:

- i t ng nghiên c u: i t ng nghiên c u là liên k t hàn d ng ch T, đ c làm

t 2 lo i v t li u khác nhau hoàn toàn v c u trúc, ch ng lo i và tính ch t T m đ ng (vách) đ c làm t thép CCT38, còn t m phía d i (biên) đ c làm t nhôm AA1100 cho d hi u, t đây v sau ta g i liên k t hàn trên hình 0.3 là liên k t hàn

hybrid nhôm – thép d ng ch T

Hình 0.3 Liên k t hàn hybrid nhôm – thép d ng ch T

- Ph m vi nghiên c u: Do s đa d ng c a v t li u và tính ph c t p c a v n đ nghiên

c u, lu n án này đ c gi i h n nghiên c u trên c p v t li u nhôm AA1100 v i thép

CCT38 Quy mô nghiên c u c a lu n án đ c xác đ nh trong ph m vi phòng thí nghi m

- S d ng ph ng pháp mô ph ng s đ khoanh vùng và đ nh l ng tr c các thông

s công ngh thích h p Các k t qu mô ph ng sau đó làm c s cho vi c thi t l p các thông s khi th c nghi m

- S d ng các trang thi t b có s n phù h p v i đi u ki n th c nghi m đ ti n hành thí nghi m nh m đ t đ c các k t qu k v ng

- S d ng các thi t b đo, phân tích và ph n m m hi n đ i hi n có Vi t Nam đ đo

- Xây d ng đ c m i quan h gi a các thông s công ngh chính v i các y u t quy t

đ nh t i kh n ng hình thành liên k t hàn nhôm - thép, t đó l a ch n đ c vùng thông s công ngh phù h p, đ m b o t o ra đ c liên k t hàn gi a nhôm AA1100

v i thép CCT38

- K t h p ph ng pháp nghiên c u mô ph ng s v i th c nghi m nh m nâng cao

hi u qu nghiên c u và đ c bi t là ti t ki m các chi phí th c nghi m

- M ra m t h ng m i trong đào t o, nghiên c u công ngh hàn các v t li u khác

ch ng lo i Vi t Nam, đ ch t o các chi ti t, các s n ph m mà trong đó ph i h p

s d ng nhi u lo i v t li u – l nh v c đang có nhu c u ng d ng r t l n và đa d ng trong công nghi p và đ i s ng

- K t qu nghiên c u c a lu n án có th ng d ng vào vi c ch t o các tàu, xu ng v nhôm c nh và/ho c ch t o thi t b trao đ i nhi t C ng có th ng d ng trong m t

s ngành công nghi p khác nh : ch t o máy, ch bi n d u khí, hóa ch t và d c

ph m, công nghi p s n xu t đi n, công nghi p hàng không v tr và k thu t quân

3) Xây d ng đ c m i quan h gi a n ng l ng đ ng v i các y u t quy t đ nh đ n

kh n ng hình thành liên k t hàn nhôm - thép, t đó l a ch n đ c d i n ng l ng

đ ng phù h p đ m b o t o ra đ c liên k t hàn gi a nhôm AA1100 v i thép CCT38 b ng quá trình hàn TIG

4) Tìm ra đ c các gi i pháp k thu t và công ngh phù h p đ th c hi n đ c liên

k t hàn hybrid nhôm – thép d ng ch T t m dày, hàn c 2 phía, không s d ng thu c hàn, không m hay s d ng v t li u trung gian b ng quá trình hàn TIG

K t lu n chung c a lu n án và ki n ngh v nh ng nghiên c u ti p theo

Danh m c các tài li u tham kh o

Danh m c các công trình đã công b c a lu n án

t n t i, h n ch c n nghiên c u, gi i quy t ti p

• Hàn nhôm v i thép b ng quá trình Hàn N :

Các k t qu nghiên c u trong các tài li u [2, 3, 4, 14, 15] ch ra r ng quá trình hàn

n r t thích h p đ hàn nhôm v i thép, liên k t hàn nh n đ c có đ b n ch c cao Trong lu n án đã trình bày đ y đ các u, nh c đi m c a hàn n nhôm – thép và

th y r ng quá trình hàn này không thích h p đ ch t o tr c ti p liên k t hàn nhôm – thép d ng ch T nh lu n án đ c p

• Hàn nhôm v i thép b ng quá trình Hàn Ma sát:

ã có r t nhi u công trình nghiên c u hàn nhôm v i thép b ng ma sát, trong đó ch

y u t p trung vào bi n th hàn ma sát ngoáy, mà đi n hình là các nghiên c u trong các tài li u [4, 16, 17, 18, 19] Các u, nh c đi m c b n c a quá trình hàn ma sát

đã đ c phân tích k trong b n lu n án và th y r ng quá trình hàn này không thích

h p cho ch t o tr c ti p liên k t nhôm – thép d ng ch T nh lu n án đ c p

Nhóm tác gi trong các tài li u [20, 21, 22, 23, 24]đã nghiên c u hàn nhôm v i thép

b ng quá trình hàn xung t B n lu n án đã trình bày đ y đ các u, nh c đi m c a hàn xung t khi hàn nhôm v i thép và th y r ng quá trình hàn này không thích h p cho ch t o liên k t nhôm – thép d ng ch T nh lu n án đ c p

• Hàn nhôm v i thép b ng quá trình Hàn đi n ti p xúc đi m đi n tr :

Theo các tài li u [25, 26, 27], quá trình hàn đi m đi n tr c ng có th đ c đi u

ch nh đ hàn nhôm v i thép Các u, nh c đi m c b n c a quá trình hàn đi m đi n

tr đã đ c phân tích k trong b n lu n án và th y r ng quá trình hàn này không thích

h p cho vi c ch t o liên k t nhôm – thép d ng ch T nh lu n án đ c p

• Hàn nhôm v i thép b ng quá trình Hàn Laser:

Các u, nh c đi m c a hàn Laser khi hàn nhôm v i thép đã đ c trình bày đ y đ trong lu n án (theo các tài li u [4, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 57]) và th y r ng quá trình hàn này thích h p đ ch t o liên k t nhôm – thép d ng ch T nh lu n án đ c p,

nh ng do đi u ki n nghiên c u không có thi t b nên quá trình hàn này c ng không

đ c l a ch n đ nghiên c u trong ph m vi c a lu n án này

• Hàn nhôm v i thép b ng quá trình Hàn H quang:

Trong lu n án đã đi sâu phân tích và đánh giá các công trình nghiên c u tiêu bi u v hàn nhôm v i thép b ng h quang đi n, qua đó đã tìm ra nh ng v n đ còn t n t i,

c n t p trung gi i quy t

Ngoài ra còn có 2 ph ng pháp khác có th t o ra liên k t gi a nhôm và thép

tr ng thái r n đó là các quá trình hàn khu ch tán (diffusion welding) và quá trình cán dính v t li u (cladding) Tuy nhiên chúng ch t o ra đ c các liên k t giáp m i ho c liên k t ch ng nên không thích h p v i đ i t ng nghiên c u c a lu n án này

ph n n i ghép t các v t li u nhôm v i thép ngày càng gia t ng và phong phú Do

v y vi c đ u t nghiên c u công ngh hàn nhôm v i thép nh đ tài lu n án đ c p là

r t c n thi t và có ý ngh a th c ti n cao

Qua ph n nghiên c u t ng quan chúng ta th y r ng, cho đ n ngày nay đã có m t s quá trình hàn có th hàn nhôm v i thép cho ch t l ng t t, tuy nhiên ch y u đó là các quá trình hàn đ c bi t (đ t ti n và ph c t p) M i quá trình hàn ch có hi u qu

và phù h p v i m t d ng k t c u và d i chi u dày v t li u nh t đ nh V i k t c u là liên k t d ng ch T, yêu c u hàn c hai phía và hàn kín nh đ tài lu n án đ c p thì

ch có các quá trình hàn Laser và hàn h quang (TIG, MIG) là có th th c hi n đ c Tuy nhiên, do đi u ki n nghiên c u không có thi t b hàn Laser, nên vi c h ng đ n nghiên c u s d ng quá trình hàn h quang (c th là hàn TIG) đ hàn nhôm v i thép, m c dù g p r t nhi u khó kh n, nh ng l i là th c t nh t trong đi u ki n Vi t Nam hi n nay

Qua phân tích, đánh giá các công trình nghiên c u trong ch ng t ng quan, k t h p

v i ph n gi i thi u m đ u có th kh ng đ nh r ng đ tài nghiên c u mà lu n án đ

c p là r t m i Ch a có tác gi nào nghiên c u v liên k t hàn hybrid nhôm – thép

d ng ch T d ng t m dày, hàn kín c hai phía b ng quá trình hàn TIG nh b n

lu n án này Vi c nghiên c u hàn tr c ti p nhôm v i thép không m , không dùng thu c hàn và không s d ng l p v t li u trung gian c ng ch a có tác gi nào ti n hành cho nên đây s là n i dung m i, c n ph i đ c t p trung nghiên c u, gi i quy t

2 C S KHOA H C HÀN NHÔM V I THÉP

2 1 M c đích

Ch ng này ti n hành tóm t t các lý thuy t m t cách cô đ ng nh t v hàn nhôm v i thép, t đó rút ra các c s khoa h c quan tr ng áp d ng trong quá trình th c nghi m hàn liên k t hybrid nhôm – thép đ t đ c ch t l ng

2.2 ng x c a kim lo i c b n khi hàn TIG

2.2.1 ng x c a nhôm AA1100 khi hàn TIG

Nhìn chung, nhôm và h p kim nhôm là m t trong nh ng v t li u khó hàn h n so v i thép Khi hàn nhôm, chúng ta s g p ph i 6 v n đ c h u (nh đã trình bày k trong

lu n án) và v n đ n t do không ch n đúng v t li u hàn Trong b n lu n án này, tác

gi đã trình bày khá chi ti t v tính hàn và công ngh hàn nhôm AA1100 b ng quá trình hàn TIG

2.2.2 ng x c a thép CCT38 khi hàn TIG

Tính hàn và công ngh hàn TIG thép CCT38 đ c trình bày k trong lu n án, trong

đó kh ng đ nh r ng thép CCT38 có tính hàn r t t t đ i v i các quá trình hàn h quang Tuy nhiên, đi u đó ch đúng trong tr ng h p hàn các v t li u cùng ch ng

lo i Khi hàn thép v i nhôm thì l i khác h n Có r t nhi u v n đ ph c t p phát sinh

và các v n đ này đ c nghiên c u k trong m c 2.3 c a lu n án

m ng V i nh ng kim lo i có ho t tính m nh nh titan, niobi, tantan, molybden, do

m c đ hòa tan l n nhau đ t o thành dung d ch r n c a các kim lo i c b n không cao, khi hàn còn có th hình thành các h p ch t hóa h c gi a các kim lo i (t ch c liên kim – IMC) v i đ c đi m là r t giòn và c ng [1, 13, 27, 28, 29, 30, 31, 56, 57]

Trong lu n án đã nghiên c u đ y đ các đ c đi m và các giai đo n hình thành liên k t khi hàn các v t li u khác ch ng lo i

2.3.2 Các q uá trình khu ch tán kim lo i và ti t pha m i khi hàn

Hai quá trình khu ch tán kim lo i và ti t pha m i là hai quá trình r t quan tr ng khi hàn, quy t đ nh đ n vi c hình thành các t ch c c a KLMH c ng nh c a vùng AHN, đ c bi t là khi hàn các v t li u khác ch ng lo i Hình 2.5 trong lu n án mô t 5

c ch khu ch tán trong kim lo i tr ng thái r n Quá trình khu ch tán là ng u nhiên, tuy nhiên các nguyên t có “ái l c hóa h c“ v i nhau l n s có xu h ng tích t l i

g n nhau đ hình thành m t d ng liên k t hóa h c b n v ng và quá trình này g i là quá trình k t t a hay ti t pha (các hình 2.6 và 2.7 trong lu n án) Chi ti t c a các quá trình này đ c trình bày k trong lu n án

2.3.3 B n ch t và c ch hình thành liên k t hàn hybrid nhôm – thép

T i vùng biên gi i gi a t m thép CCT38 và KLMH: Gi thuy t r ng các nguyên t

Fe s khu ch tán t t m thép CCT38 vào trong v ng hàn (khi còn tr ng thái l ng)

và KLMH (khi đã k t tinh và nhi t đ còn m c cao), trong khi đó, các nguyên t Al

s khu ch tán theo chi u ng c l i t v ng hàn và KLMH vào trong t m thép CCT38 phía v ng hàn, do kim lo i tr ng thái l ng nên kh n ng khu ch tán c a các nguyên t Fe t t m thép CCT38 vào trong v ng hàn s d dàng h n và chi u sâu

khu ch tán c a các nguyên t Fe trong KLMH s l n Trong khi t m thép CCT38

luôn tr ng thái r n nên kh n ng khu ch tán c a các nguyên t Al t v ng hàn và KLMH vào trong t m thép CCT38 s khó kh n h n r t nhi u so v i các nguyên t Fe

k trên, do v y mà chi u sâu khu ch tán c a các nguyên t Al trong t m thép CCT38

s nh (hình 2.8)

N u gi thuy t nêu trên là đúng thì khi hàn nhôm v i thép tr ng thái nóng ch y

nh đ tài lu n án này, vùng khu ch tán s l ch v phía KLMH và t ch c liên kim (IMC) nh n đ c s phát tri n trong vùng KLMH, h ng t t m thép CCT38 v phía KLMH (K t lu n này c ng đ c ch ng minh trong các m c 5.6.2 và 5.9 c a lu n án)

Hình 2.8 S đ khu ch tán nguyên t và ti t pha m i t i vùng biên gi i thép CCT38 – KLMH

Các quá trình th m t c a KLMH lên b m t t m thép CCT38, khu ch tán kim lo i

và ti t pha liên kim IMC nh th hi n trên hình 2.8 trên đã di n t đ y đ b n ch t

và c ch c a quá trình hình thành liên k t kim lo i gi a t m thép và KLMH

Trong quá trình hàn nhôm v i thép, n u nh l ng nguyên t Fe (t t m thép CCT38) khu ch tán vào Al (KLMH) l n h n gi i h n hòa tan bão hòa (0,05%) k

trên thì s x y ra quá trình tích t Fe và k t t a t o ra các pha m i (đi n hình là các

h p ch t liên kim FexAly r t c ng và giòn)

nghiên c u k v kh n ng hình thành các t ch c kim lo i và các pha liên kim khi hàn nhôm v i thép, tác gi đã nghiên c u gi n đ pha c a h h p kim Al-Fe nh

đã trình bày k trong lu n án

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 tán kim lo i:

Tùy thu c vào quá trình hàn c th , nhi t đ và th i gian là 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 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 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:

Khi hàn thép v i nhôm tr ng thái nóng ch y thì đ s ch 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] Không ch yêu c u cao v đ

s ch b m t, 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)

2.3.4.3 nh h ng c a các nguyên t h p kim trong m i hàn:

Tác gi Simaizumi trong tài li u [36] và tác gi B P trong tài li u [60] 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 trong lu n án Khi s d ng dây hàn h Al-Si s cho chi u dày c a l p IMC nh

h n so v i 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 n ng l ng đ ng nh nhau

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 biên gi i nhôm – thép s có s t ng tác gi a Al v i Si và Fe v i Si, vì v y c n

ph i nghiên c u gi n đ tr ng thái c a các h h p kim Al-Si, Fe-Si và Al-Fe-Si Chi

ti t c a các nghiên c u này đã đ c trình bày k trong lu n án

2.3.5 Ch n v t li u đ hàn liên k t hybrid nhôm – thép b ng quá trình hàn TIG

V t li u hàn đ hàn nhôm v i thép trong tr ng h p này ph i đ m b o đ ng th i 2 nhi m v đó là: t o ra liên k t t t v i t m nhôm AA1100 đ ng th i c ng ph i t o ra

đ c liên k t t t v i t m thép CCT38 Theo các tài li u [1, 46], các dây hàn TIG phù

h p đ hàn nhôm AA1100 là ER1100 ho c ER4043 đ ng th i k th a các thành qu

nghiên c u trong các tài li u [36, 60], tác gi quy t đ nh ch n dây hàn TIG đ th c

hi n trong lu n án này là lo i ER4043 v i 5%Si

2.4 K t lu n ch ng 2

ch ng này, tác gi đã đi sâu vào tìm hi u đ y đ các đ c đi m, tính ch t và tính hàn c a các lo i v t li u c b n; nghiên c u đ y đ các đ c đi m c a hàn các v t

li u khác ch ng lo i nói chung và gi a nhôm AA1100 v i thép CCT38 nói riêng; đã

đ a ra 1 gi thuy t khoa h c nh m phân tích và lý gi i đ c b n ch t và c ch hình thành liên k t hàn hybrid nhôm – thép c ng nh nh h ng c a các y u t công ngh

đ n vi c hình thành liên k t hàn hybrid nhôm – thép, thông qua đó đã đ ra đ c các

bi n pháp k thu t thích h p s d ng trong quá trình hàn th nghi m ch ng 4

T nh ng nghiên c u trên, có th th y r n đ hàn thành công nhôm v i thép nh

đ tài lu n án đ c p, c n ph i h p và th c hi n tri t đ 3 nhóm gi i pháp k thu t sau đây:

Gi i pháp v v t li u: Ch n v t li u hàn có thành ph n h p kim cao, v t ra ngoài vùng nh y c m v i n t (ch n dây hàn ER4043 thu c h h p kim Al-Si có ch a 5%Si)

Gi i pháp v k t c u: Vát mép t m thép góc đ phù h p đ t o kh n ng ch y loang t t c a KLMH lên trên b m t c a t m thép T o đ nh n và s ch tri t đ b

m t t m thép, trong quá trình hàn c n tránh hi n t ng ôxi hoá đ nh m m c đích

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 quá trình ti p xúc gi a hai kim lo i l ng và r n K p ch t chi ti t hàn b ng đ gá và b o

3 MÔ PH NG S XÁC NH CH CÔNG NGH HÀN TIG LIÊN K T HYBRID NHÔM - THÉP D NG CH T

3.1 M c đích

Các k t qu nghiên c u trong ch ng 2 đã ch ra r ng nhi t đ và th i gian khu ch tán kim lo i là hai thông s c t lõi quy t đ nh đ n quá trình hình thành liên k t hàn hybrid nhôm – thép, do v y ch ng này s ti n hành tính toán, mô ph ng quá trình hàn TIG liên k t hàn hybrid nhôm – thép đã nêu đ đ a ra các d báo tr c v tr ng nhi t, chu trình nhi t và th i gian khu ch tán kim lo i,… đ ng th i k t h p v i các

k t qu nghiên c u ch ng 2 s tìm ra đ c d i ch đ công ngh hàn phù h p cho quá trình th c nghi m ch ng 4

3.3 Xác đ nh kích th c c a liên k t hàn hybrid nhôm – thép d ng ch T b ng

ph ng pháp s

3.3.1 Thi t k liên k t hàn hybrid nhôm – thép b ng k thu t tính toán t i u

Thu t toán và ch ng trình máy tính thi t k t i u k t c u hàn c ng nh mô hình

c a liên k t hàn hybrid nhôm - thép d ng ch T đ c trình bày chi ti t trong lu n án

3.3.2 Xác đ nh kích th c c a liên k t hàn hybrid nhôm – thép ch T

T m t ph ng án thi t k s b thi u b n, trong khi l i s d ng nhi u v t li u trên hình 3.4, ch ng trình tính toán thi t k t i u do tác gi xây d ng s t đ ng tính toán đ a ra các ph ng án thi t k khác nhau nh mô t trên hình 3.6 Trong đó t

đ ng đ a ra ph ng án thi t k v a đ đ b n và t n ít v t li u nh t - ph ng án t i

u (hình 3.9) Trong tr ng h p này đã ti t ki m đ c 39,49% th tích v t li u mà đ

b n và đ võng v n b o đ m nh h n giá tr cho phép (xem hình 3.6)

Hình 3.4 ng su t t ng đ ng σ e trong liên k t hàn hybrid nhôm – thép ch T ph ng án s b

Hình 3.6 Các ph ng án thi t k và xác đ nh ph ng án t i u

Hình 3.9 Ki m tra đi u ki n b n c a ph ng án l a ch n cu i cùng

3.4 Xác đ nh ch đ công ngh hàn TIG liên k t hybrid nhôm – thép d ng ch T

b ng mô ph ng s

3.4.1 Mô hình hóa quá trình hàn TIG liên k t hybrid nhôm – thép d ng ch T

L n đ u tiên Vi t Nam đã s d ng ph n m m Sysweld b n quy n vào vi c mô hình hóa quá trình hàn TIG cho liên k t lai ghép gi a hai v t li u r t khác bi t v

ch ng lo i là nhôm và thép Vi c xây d ng mô hình mô ph ng trên ph n m m Sysweld v i đ y đ các đi u ki n biên, đi u ki n đ u và đi u ki n t i nhi t đ c mô

t chi ti t trong lu n án

3.4.2 K t qu tính toán tr ng nhi t đ trong liên k t hàn hybrid nhôm – thép ch T

3.4.2 1 nh h ng c a góc nghiêng m hàn đ n phân b nhi t đ trong ti t di n

ngang c a liên k t hàn:

K t qu tính toán v i ngu n nhi t hi u d ng P = 2100 W, v n t c hàn Vh = 3 mm/s cho các tr ng h p góc nghiêng m hàn Ay khác nhau đ c th hi n trên hình 3.24

K t qu mô ph ng cho bi t r ng: góc nghiêng m hàn Ay càng l n thì nhi t có xu

h ng truy n vào t m vách (thép CCT38) nhi u h n, nh v y t m thép s có nguy c

b quá nhi t và kh n ng khu ch tán c a các nguyên t Fe vào trong KLMH c ng s

l n h n i u này là không có l i vì s hình thành l p IMC v i chi u dày l n, làm cho m i hàn b n t

Vì v y, mu n l p IMC m ng ho c th m chí không k p xu t hi n thì chúng ta nên s

d ng góc nghiêng m hàn nh (hình 3.24c) Theo xu h ng này thì góc nghiêng m hàn b ng 0o là t t nh t, tuy nhiên l i b v ng b i kích th c ch p khí c a m hàn TIG, vì v y trong th c t th c nghi m ta s s d ng góc nghiêng m hàn nh nh t có

th đ i v i đ ng kính c th c a t ng ch p khí V i tr ng h p s d ng ch p khí có

đ ng kính 10 mm nh đã trình bày ch ng 2 thì góc nghiêng m hàn thích h p

nh t là 20o T đây v sau ta s ch tính toán và th c nghi m v i góc nghiêng m hàn

Ay = 20ocho t t c các tr ng h p

a) A y =70 o b) A y =45 o

Hình 3.24 nh h ng c a góc nghiêng m hàn đ n phân b nhi t đ trên ti t di n ngang c a liên k t hàn khi hàn cùng ch

đ P=2100W, V h =3mm/s

c) Ay=20 o 3.4.2 2 Tr ng nhi t đ phân b trong liên k t hàn hybrid nhôm – thép ch T:

Áp d ng góc nghiêng m hàn 20o nh đã nêu, ti n hành tính toán mô ph ng cho

tr ng h p ngu n nhi t hi u d ng P = 2400 W, v n t c hàn Vh = 3,5 mm/s (n ng

l ng đ ng q = 686 J/mm) ta đ c tr ng nhi t đ phân b t c th i khi ngu n nhi t hàn di chuy n đ u đ n gi a mô hình ( thang đo h p) nh mô t trên hình 3.25

Hình 3.25 Tr ng nhi t đ phân b t c th i trong liên k t hàn hybrid nhôm – thép ch T khi

ngu n nhi t di chuy n đ n gi a mô hình (P=2400W, V h =3,5mm/s)

K t qu cho th y r ng các đ ng đ ng nhi t th a trên t m nhôm và r t mau trên t m thép Vùng nh h ng nhi t trong t m nhôm c ng s l n h n trong t m thép