Tài liệu Nghiên cứu công nghệ hàn liên kết nhôm – thép bằng quá trình hàn tig

  • Số trang: 126 |
  • Loại file: PDF |
  • Lượt xem: 89 |
  • Lượt tải: 0
thuvientrithuc1102

Đã đăng 15893 tài liệu

Mô tả:

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VŨ ĐÌNH TOẠI NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ HÀN LIÊN KẾT NHÔM - THÉP BẰNG QUÁ TRÌNH HÀN TIG LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT CƠ KHÍ HÀ NỘI - 2014 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VŨ ĐÌNH TOẠI NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ HÀN LIÊN KẾT NHÔM - THÉP BẰNG QUÁ TRÌNH HÀN TIG Chuyên ngành: Kỹ thuật Cơ khí Mã số: 62520103 LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT CƠ KHÍ NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: 1. PGS. TS. Hoàng Tùng 2. PGS. TS. Nguyễn Thúc Hà HÀ NỘI - 2014 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết quả trình bày trong Luận án này là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất cứ công trình nào khác! Hà Nội, ngày 01 tháng 06 năm 2014 Người cam đoan Vũ Đình Toại TẬP THỂ HƯỚNG DẪN KHOA HỌC PGS. TS. Hoàng Tùng VŨ ĐÌNH TOẠI PGS. TS. Nguyễn Thúc Hà LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT CƠ KHÍ i LỜI CÁM ƠN Tác giả chân thành cám ơn PGS. TS. Hoàng Tùng và PGS. TS. Nguyễn Thúc Hà, đã tận tình hướng dẫn, tạo điều kiện về tài liệu và động viên tác giả trong suốt quá trình nghiên cứu và hoàn thành bản luận án này. Tác giả trân trọng cám ơn Bộ môn Cơ khí hàn - Khoa Cơ khí và Trung tâm Thực hành Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Nam Định (trong đó đặc biệt là ThS. Vũ Văn Ba và KS. Vũ Văn Đạt – người trực tiếp thí nghiệm) đã tạo điều kiện thuận lợi về cơ sở vật chất phục vụ thí nghiệm, nhiệt tình giúp đỡ tác giả trong suốt quá trình nghiên cứu thực nghiệm và kiểm tra cơ tính liên kết hàn nhôm – thép tại đây. Tác giả trân trọng cám ơn ThS. Trần Thị Xuân - Bộ môn Vật liệu học, Xử lý nhiệt và Bề mặt - Viện Khoa học & Kỹ thuật Vật liệu - Đại học Bách khoa Hà Nội đã nhiệt tình giúp đỡ tác giả trong quá trình đo độ cứng và chụp ảnh cấu trúc tế vi liên kết hàn nhôm – thép mà tác giả nghiên cứu ra. Tác giả trân trọng cám ơn Phòng thí nghiệm Hiển vi điện tử & Vi phân tích - Viện Tiên tiến Khoa học & Công nghệ - Đại học Bách khoa Hà Nội đã nhiệt tình giúp đỡ tác giả trong quá trình chụp ảnh cấu trúc siêu tế vi và phân tích thành phần nguyên tố trong liên kết hàn nhôm – thép bằng các kỹ thuật hiển vi điện tử quét (SEM) và phổ tán sắc năng lượng tia X (EDS/EDX). Tác giả trân trọng cám ơn các bạn thân hữu và các đồng nghiệp trong Bộ môn Hàn & Công nghệ Kim loại - Viện Cơ khí - Đại học Bách khoa Hà Nội đã tạo điều kiện thuận lợi và động viên tác giả trong quá trình nghiên cứu thực hiện luận án này. Cuối cùng, tác giả bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến bố, mẹ tác giả cùng toàn thể các thành viên trong gia đình đã động viên, tạo điều kiện về tài chính và chia sẻ những khó khăn trong suốt quá trình tác giả nghiên cứu và hoàn thành bản luận án này. Tác giả luận án Vũ Đình Toại VŨ ĐÌNH TOẠI LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT CƠ KHÍ ii MỤC LỤC DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC BẢNG DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH, ĐỒ THỊ MỞ ĐẦU 1. TỔNG QUAN VỀ HÀN NHÔM VỚI THÉP 1.1. Tình hình nghiên cứu ở trong nước 1.2. Tình hình nghiên cứu ở nước ngoài 1.3. Kết luận chương 1 2. CƠ SỞ KHOA HỌC HÀN NHÔM VỚI THÉP 2.1. Mục đích 2.2. Ứng xử của kim loại cơ bản khi hàn TIG 2.2.1. Ứng xử của nhôm AA1100 khi hàn TIG 2.2.1.1. Tính hàn của nhôm AA1100 2.2.1.2. Vấn đề nứt liên quan đến việc chọn vật liệu hàn nhôm 2.2.1.3. Công nghệ hàn nhôm AA1100 bằng quá trình hàn TIG 2.2.2. Ứng xử của thép CCT38 khi hàn TIG 2.2.2.1. Tính hàn của thép CCT38 2.2.2.2. Công nghệ hàn thép CCT38 bằng quá trình hàn TIG 2.3. Công nghệ hàn các vật liệu khác chủng loại 2.3.1. Đặc điểm khi hàn các vật liệu khác chủng loại 2.3.2. Các quá trình khuếch tán kim loại và tiết pha mới khi hàn 2.3.3. Bản chất và cơ chế hình thành liên kết hàn hybrid nhôm - thép 2.3.4. Ảnh hưởng của các yếu tố công nghệ đến việc hình thành liên kết hàn hybrid nhôm - thép 2.3.4.1. Ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian khuếch tán kim loại 2.3.4.2. Ảnh hưởng của độ sạch bề mặt chi tiết hàn 2.3.4.3. Ảnh hưởng của các nguyên tố hợp kim trong mối hàn 2.3.5. Chọn vật liệu để hàn liên kết hybrid nhôm - thép bằng quá trình hàn TIG 2.4. Kết luận chương 2 3. MÔ PHỎNG SỐ XÁC ĐỊNH CHẾ ĐỘ CÔNG NGHỆ HÀN TIG LIÊN KẾT HYBRID NHÔM - THÉP DẠNG CHỮ T 3.1. Mục đích 3.2. Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu 3.2.1. Số hóa phương trình truyền nhiệt khi hàn 3.2.2. Xây dựng ma trận dòng nhiệt 3.2.3. Xây dựng ma trận kết cấu 3.2.4. Thiết lập bài toán đa trường nhiệt - kết cấu 3.3. Xác định kích thước của liên kết hàn hybrid nhôm - thép dạng chữ T bằng phương pháp số 3.3.1. Thiết kế liên kết hàn hybrid nhôm - thép bằng kỹ thuật tính toán tối ưu 3.3.1.1. Bài toán tối ưu trong thiết kế kết cấu 3.3.1.2. Mô hình liên kết hàn hybrid nhôm - thép dạng chữ T 3.3.2. Xác định kích thước của liên kết hàn hybrid nhôm - thép chữ T 3.3.2.1. Kết quả kiểm tra bền liên kết hàn hybrid nhôm - thép chữ T VŨ ĐÌNH TOẠI LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT CƠ KHÍ Trang vi xi xii 1 5 5 6 17 18 18 18 18 18 21 21 23 23 23 24 24 26 28 32 32 32 33 36 38 40 40 40 40 41 42 44 45 45 45 49 51 iii ở phương án thiết kế sơ bộ 3.3.2.2. Kết quả tính toán tối ưu kích thước của liên kết hàn hybrid nhôm - thép dạng chữ T 3.4. Xác định chế độ công nghệ hàn TIG liên kết hybrid nhôm - thép dạng chữ T bằng mô phỏng số 3.4.1. Mô hình hóa quá trình hàn TIG liên kết hybrid nhôm - thép dạng chữ T 3.4.1.1. Mô hình hóa nguồn nhiệt hàn TIG 3.4.1.2. Mô hình các thuộc tính của vật liệu 3.4.1.3. Xây dựng mô hình mô phỏng 3.4.2. Kết quả tính toán trường nhiệt độ trong liên kết hàn hybrid nhôm thép dạng chữ T 3.4.2.1. Ảnh hưởng của góc nghiêng mỏ hàn đến phân bố nhiệt độ trong tiết diện ngang của liên kết hàn 3.4.2.2. Trường nhiệt độ phân bố trong liên kết hàn hybrid nhôm thép chữ T 3.4.2.3. Chu trình nhiệt và thời gian khuếch tán kim loại tại một số vị trí khảo sát quan trọng 3.4.3. Kết quả tính toán ảnh hưởng của năng lượng đường đến khả năng hình thành liên kết hàn 3.4.3.1. Ảnh hưởng của năng lượng đường đến nhiệt độ cực đại trong tiết diện ngang liên kết hàn hybrid nhôm - thép 3.4.3.2. Ảnh hưởng của năng lượng đường đến thời gian khuếch tán hiệu quả 3.4.3.3. Ảnh hưởng của năng lượng đường đến thời gian đông đặc của mối hàn 3.4.4. Phân bố ứng suất và biến dạng trong liên kết hàn hybrid nhôm thép chữ T 3.5. Kết luận chương 3 4. NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM HÀN TIG LIÊN KẾT HYBRID NHÔM - THÉP DẠNG CHỮ T 4.1. Mục đích 4.2. Trang thiết bị thí nghiệm 4.2.1. Thiết bị hàn 4.2.2. Đồ gá hàn 4.2.3. Các trang thiết bị phụ trợ 4.3. Mẫu thí nghiệm 4.3.1. Vật liệu mẫu hàn và dây hàn 4.3.2. Chuẩn bị mẫu thí nghiệm 4.4. Xây dựng thí nghiệm 4.4.1. Sơ đồ gá kẹp mẫu thí nghiệm 4.4.2. Các chế độ và quy trình thí nghiệm 4.5. Các trang thiết bị kiểm tra chất lượng hàn 4.5.1. Thử kéo và bẻ liên kết hàn 4.5.2. Các trang thiết bị dùng trong quá trình kiểm tra chất lượng hàn 4.6. Kết luận chương 4 5. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ BÀN LUẬN 5.1. Ảnh hưởng của năng lượng đường đến chất lượng liên kết 5.2. Hiện tượng nứt trong liên kết hàn hybrid nhôm - thép 5.3. Các dạng khuyết tật khác có thể xuất hiện trong liên kết hàn hybrid VŨ ĐÌNH TOẠI LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT CƠ KHÍ 51 52 56 56 56 57 59 62 62 63 66 69 69 70 72 72 74 75 75 75 75 76 77 78 78 78 79 79 79 81 81 83 85 86 86 88 iv nhôm - thép dạng chữ T 5.4. Kết quả kiểm tra bền liên kết hàn hybrid nhôm - thép chữ T 5.5. Cấu trúc thô đại của liên kết hàn hybrid nhôm - thép chữ T 5.6. Cấu trúc tế vi của liên kết hàn hybrid nhôm - thép chữ T 5.6.1. Cấu trúc tế vi tại vùng liên kết giữa KLMH và tấm nhôm AA1100 5.6.2. Cấu trúc tế vi tại vùng liên kết giữa KLMH và tấm thép CCT38 5.7. Độ cứng trong liên kết hàn hybrid nhôm - thép 5.7.1. Độ cứng tại vùng liên kết không có lớp IMC 5.7.2. Độ cứng tại vùng liên kết có lớp IMC 5.8. Nghiên cứu cấu trúc siêu tế vi, thành phần hợp kim của lớp IMC & vùng liên kết giữa KLMH với tấm thép CCT38 bằng các kỹ thuật SEM và EDS 5.8.1. Cấu trúc siêu tế vi dưới kính hiển vi điện tử quét (SEM) 5.8.2. Phân tích thành phần nguyên tố bằng kỹ thuật EDS 5.9. Nghiên cứu quá trình khuếch tán kim loại trong liên kết hàn nhôm - thép bằng phổ tán sắc năng lượng tia X 5.9.1. Khuếch tán kim loại tại vùng không chứa lớp IMC 5.9.2. Khuếch tán kim loại tại vùng có lớp IMC 5.10. Kết luận chương 5 KẾT LUẬN CHUNG CỦA LUẬN ÁN & KIẾN NGHỊ TÀI LIỆU THAM KHẢO DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CỦA LUẬN ÁN VŨ ĐÌNH TOẠI LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT CƠ KHÍ 88 90 92 92 92 93 94 94 95 95 95 97 98 98 101 104 105 106 110 v DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT Ký hiệu / Viết tắt Đơn vị Ý nghĩa q [J] Lượng nhiệt sinh ra của một đơn vị thể tích q [J] Dòng nhiệt truyền qua bề mặt đang xét Ma trận nhiệt dung riêng của phần tử Ma trận hệ số dẫn nhiệt của phần tử Ma trận hệ số khuếch tán nhiệt của phần tử Ma trận hệ số truyền nhiệt đối lưu qua bề mặt của phần tử Véc tơ lưu lượng nhiệt của phần tử Véc tơ dòng nhiệt đối lưu qua bề mặt của phần tử Véc tơ tải trọng sinh nhiệt của phần tử Ma trận khối lượng của phần tử Ma trận độ cứng của phần tử Ma trận độ cứng cơ sở của phần tử Véc tơ tải trọng nhiệt của phần tử Véc tơ tải áp lực (pressure) lên phần tử Véc tơ tải trọng lực (nodal force) đặt lên nút của phần tử Véc tơ gia tốc nút phần tử γ [kg/m3] Ký hiệu vi phân δ α [μm/(m.°C)] Hệ số dãn nở nhiệt Hệ số poisson ν η Khối lượng riêng của vật chất [%] Hiệu suất của quá trình hàn φ(j) Trọng số liên quan đến phương án thiết kế thứ j δT Vi phân nhiệt độ [σ] [MPa] Ứng suất cho phép [∆l] [mm] Độ võng cho phép [B] Ma trận biến dạng - chuyển vị trên cơ sở của hàm hình dáng [K] Ma trận hệ số dẫn nhiệt VŨ ĐÌNH TOẠI LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT CƠ KHÍ vi [N] Ma trận hàm hình dáng của phần tử hữu hạn [Nn] Ma trận hàm hình dáng của pháp tuyến động tại bề mặt chịu tải {η} Véc tơ pháp tuyến đơn vị của bề mặt {ε} Véc tơ biến dạng tổng thể {σ} Véc tơ ứng suất {εel} Véc tơ biến dạng đàn hồi {εth} Véc tơ biến dạng nhiệt {δu}T Véc tơ vi phân chuyển vị {Fa} Véc tơ tải trọng {L} Véc tơ cột (gradient) {p} Véc tơ tải áp lực {q} Véc tơ dòng nhiệt {Te} Véc tơ nhiệt độ nút phần tử {u} Véc tơ chuyển vị nút phần tử {w} Véc tơ chuyển vị của của điểm đang xét {ν} Véc tơ tốc độ truyền nhiệt AC Dòng điện xoay chiều Bề mặt có trở kháng phân bổ ac Các thông số của mô hình nguồn nhiệt hàn af, ar, b, c Bề mặt mà trên đó tải áp lực đặt vào ap c [J/(kg.K)] Nhiệt dung riêng Các hằng số được tính toán nội bộ trong thuật toán tối ưu c1, c2, c3, c4 Cao1 [mm] Chiều cao tại đầu ngàm Cao2 [mm] Chiều cao tại đầu tự do CMT Dịch chuyển kim loại nguội (Cold Metal Transfer) CNC Điều khiển số nhờ máy tính d [mm] Đường kính điện cực vonfram D [mm] Đường kính miệng chụp khí Các hằng số được tính toán nội bộ trong thuật toán tối ưu d1, d2, d3, d4 db [mm] Dòng điện 1 chiều cực nghịch DC+ dv [mm] e [C] VŨ ĐÌNH TOẠI Chiều dày tấm biên Chiều dày tấm vách Điện tích của điện tử (Culong) LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT CƠ KHÍ vii E [MPa] Mô đun đàn hồi E0 [Kcal] Năng lượng cần cho nguyên tử dịch chuyển bên trong vật Sai số bình phương bé nhất của hàm mục tiêu E2 EB [Kcal] Năng lượng giữa các pha Phổ tán sắc năng lượng tia X (Energy-Dispersive X-ray Spectroscopy) EDS / EDX ER và EL [Kcal] Năng lượng kích thích khuếch tán trong pha rắn và pha lỏng ES [Kcal] Năng lượng lớp bề mặt Hàm số của các biến thiết kế F(x,pk) FEM Phương pháp phần tử hữu hạn (Finite Element Method) Gi(x) Hàm điều kiện giới hạn trên Vùng ảnh hưởng nhiệt HAZ / VAHN Hệ số đối lưu nhiệt hf Hàm điều kiện giới hạn dưới Hj(x) Hybrid Ih Lai ghép [A] Dòng điện hàn Hợp chất liên kim (Intermetallic Compound) IMC Hằng số Boltzmann k KLCB Kim loại cơ bản KLMH Kim loại mối hàn Kmh [mm] Kxx, Kyy, Kzz [W/(m.K)] L [mm] m Kích thước cạnh mối hàn Hệ số dẫn nhiệt lần lượt theo các hướng x, y và z Chiều dài dầm Tổng số các hàm ràng buộc MIG Hàn hồ quang điện cực nóng chảy trong môi trường khí trơ bảo vệ MMA Hàn hồ quang tay n Số lượng biến thiết kế độc lập cần phải tối ưu N Tổng số các biến độc lập của mô hình nd Số lượng các phương án thiết kế hiện thời ns Số lần tính lặp đi lặp lại Ns Số lượng tối đa của lần tính lặp đi lặp lại nsi Số phương án thiết kế không khả thi liên tiếp Nsi Số lượng tối đa của phương án thiết kế không khả thi liên VŨ ĐÌNH TOẠI LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT CƠ KHÍ viii tiếp P Công suất nhiệt hiệu dụng [W] Số lượng của tham số pk PTHH Phần tử hữu hạn PWHT Xử lý nhiệt sau khi hàn (Post Weld Heat Treatment) q [J/mm] Qf [W/mm3] Qr Năng lượng đường Mật độ nguồn nhiệt hàn phía trước 3 Mật độ nguồn nhiệt hàn phía sau 3 Hàm mật độ nguồn nhiệt [W/mm ] QR [W/mm ] Rong [mm] Chiều rộng biên dầm SAW Hàn hồ quang dưới lớp thuốc SEM Hiển vi điện tử quét (Scanning Electron Microscope) Seqv Ứng suất tương đương (Equivalent Stress) T [oC] Nhiệt độ t [s] Biến thời gian TB [oC] Nhiệt độ của môi trường Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN Hàn hồ quang điện cực không nóng chảy trong môi trường khí trơ bảo vệ TIG U [J] Công khả dĩ Uh [V] Điện áp hàn Umax [mm] V [J] Ve [mm3] Thể tích của phần tử hữu hạn Vh [mm/s] Vận tốc hàn Độ võng cực đại Công do ngoại lực tác động Hàm điều kiện giới hạn cả cận trên và cận dưới Wk(x) wn Pháp tuyến động của bề mặt phần tử x Véc tơ biến thiết kế X Hàm phạt Hằng số phương án thiết kế tốt nhất (b) x YS αi, βj, γk [MPa] Giới hạn chảy Các sai số cho phép của các hàm điều kiện ε Số dương rất nhỏ ρi Biến thiết kế VŨ ĐÌNH TOẠI LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT CƠ KHÍ ix τ Dung sai của hàm mục tiêu τ0 [s] Thời gian ủ của quá trình không hoạt hóa (ER + EL = 0) τR [s] Thời gian trễ (thời gian nguyên tử tồn tại trước rào cản thế năng) VŨ ĐÌNH TOẠI LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT CƠ KHÍ x DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 2.1 Thành phần hóa học của nhôm AA1100 Bảng 2.2 Cơ tính của nhôm AA1100 Bảng 2.3 Chọn cỡ chụp khí theo đường kính điện cực vonfram Bảng 2.4 Thành phần hóa học của thép CCT38 Bảng 2.5 Cơ tính của thép CCT38 Bảng 2.6 Độ cứng tế vi của các pha liên kim giữa Fe và Al Bảng 2.7 Ký hiệu của các hợp chất liên kim 3 nguyên hệ Al-Fe-Si Bảng 2.8 Dây hàn TIG nhôm phù hợp tương ứng với KLCB Bảng 2.9 Thành phần hóa học của một số dây hàn cho nhôm theo tiêu chuẩn AWS A5.10-1980 Bảng 2.10 Cơ tính đạt được khi hàn nhôm AA1100 bằng các dây hàn khác nhau Bảng 2.11 Tổng hợp các yếu tố và giải pháp kỹ thuật khi hàn nhôm với thép Bảng 3.1 Cơ tính của các vật trong liên kết hàn hybrid giữa nhôm AA1100 với thép CCT38 Bảng 3.2 Các kích thước của liên kết hàn chữ T trong phương án thiết kế sơ bộ và tải trọng Bảng 3.3 So sánh các kích thước của kết cấu giữa phương án sơ bộ và phương án tối ưu Bảng 3.4 So sánh kích thước của kết cấu ban đầu và của phương án được chọn Bảng 3.5 Ký hiệu quy ước của các tổ chức kim loại khi hàn Bảng 3.6 Mô tả các nút cần khảo sát Bảng 4.1 Thông số kỹ thuật cơ bản của máy hàn MasterTIG 2500 xung AC/DC Bảng 4.2 Các trang thiết bị phụ trợ và mục đích sử dụng Bảng 4.3 Các chế độ thí nghiệm hàn TIG liên kết hybrid nhôm – thép dạng chữ T dày 5 mm Bảng 4.4 Các trang thiết bị kiểm tra chất lượng liên kết hàn Bảng 5.1 Kết quả thử kéo 5 mẫu hàn hybrid nhôm – thép chữ T Bảng 5.2 Kết quả thử bẻ 5 mẫu hàn hybrid nhôm – thép chữ T Bảng 5.3 Độ cứng tại vùng liên kết không có lớp IMC Bảng 5.4 Độ cứng tại vùng liên kết có lớp IMC VŨ ĐÌNH TOẠI LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT CƠ KHÍ Trang 19 19 22 23 23 32 35 37 37 37 37 49 49 54 55 57 67 75 77 80 83 91 92 95 95 xi DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH VÀ ĐỒ THỊ Trang Hình 0.1 Dự án SuperLightCar với nhiều loại vật liệu Hình 0.2 Sơ đồ kết cấu của tàu tuần tra cao tốc vỏ nhôm Hình 0.3 Liên kết hàn hybrid nhôm – thép dạng chữ T Hình 1.1 Liên kết hàn nhôm-thép dạng chữ T có sử dụng dải vật liệu trung gian 3 lớp Hình 1.2 Hàn liên kết chồng nhôm-thép bằng năng lượng nổ Hình 1.3 Hàn liên kết giáp mối nhôm-thép bằng ma sát ngoáy Hình 1.4 Hàn liên kết giáp mối dạng thanh, ống nhôm-thép bằng ma sát quay Hình 1.5 Hàn liên kết chồng nhôm-thép bằng Xung từ Hình 1.6 Hàn điểm liên kết chồng nhôm-thép có sử dụng vật liệu trung gian Hình 1.7 Hàn liên kết chồng nhôm-thép bằng Laser Hình 1.8 Hàn liên kết giáp mối nhôm-thép bằng hàn tổ hợp Laser+MIG Hình 1.9 Nguyên lý hàn MIG và liên kết chồng nhôm-thép thực hiện bằng hàn MIG Hình 1.10 Nguyên lý hàn TIG & liên kết nhôm-thép thực hiện bằng hàn TIG Hình 2.1 Phân loại nhôm và hợp kim nhôm theo các nguyên tố hợp kim chủ yếu Hình 2.2 Đặc điểm khi hàn nhôm 1xxx và hợp kim nhôm không thể nhiệt luyện Hình 2.3 Khả năng hòa tan của Hydro trong nhôm nguyên chất Hình 2.4 Độ nhạy cảm nứt của kim loại mối hàn theo loại và hàm lượng của các nguyên tố hợp kim Hình 2.5 Các dạng cơ chế khuếch tán kim loại ở trạng thái rắn Hình 2.6 Các giai đoạn của quá trình kết tủa (tiết pha) mới trong kim loại Hình 2.7 Các dạng kết quả sau quá trình khuếch tán trong kim loại Hình 2.8 Sơ đồ khuếch tán nguyên tử và tiết pha mới tại vùng biên giới thép CCT38 - KLMH Hình 2.9 Hệ số khuếch tán vào nhôm của một số kim loại Hình 2.10 Khả năng hòa tan vào nhôm của một số kim loại Hình 2.11 Cấu trúc mạng tinh thể của liên kim AlFe3 và ôxit nhôm Hình 2.12 Giản đồ trạng thái của hệ hợp kim 2 nguyên Fe-Al Hình 2.13 Ảnh hưởng của các nguyên tố hợp kim trong vật liệu hàn đến chiều dày của lớp IMC và độ bền của liên kết hàn nhôm – thép khi hàn TIG Hình 2.14 Giản đồ trạng thái của hệ hợp kim 2 nguyên Al-Si Hình 2.15 Giản đồ trạng thái của hệ hợp kim 2 nguyên Fe-Si Hình 2.16 Giản đồ trạng thái của hệ Al-Fe-Si tại nhiệt độ 600oC Hình 3.1 Lưu đồ thuật toán tính tối ưu liên kết hàn hybrid nhôm – thép Hình 3.2 Sơ đồ tính toán liên kết hàn nhôm – thép dạng chữ T Hình 3.3 Mô hình PTHH của liên kết hàn hybrid nhôm – thép dạng chữ T ở phương án sơ bộ Hình 3.4 Ứng suất tương đương σe trong liên kết hàn hybrid nhôm – thép chữ T ở phương án sơ bộ Hình 3.5 Độ võng Uy của liên kết hybrid nhôm – thép chữ T ở phương án sơ bộ Hình 3.6 Các phương án thiết kế và xác định phương án tối ưu VŨ ĐÌNH TOẠI LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT CƠ KHÍ 1 2 2 5 7 8 9 10 11 12 13 14 15 19 19 20 21 27 27 27 29 29 30 30 31 33 34 35 36 48 49 50 51 52 53 xii Hình 3.7 So sánh phương án sơ bộ ban đầu a) và phương án tối ưu b) Hình 3.8 Kết quả tính cạnh mối hàn (Kmh) Hình 3.9 Kiểm tra điều kiện bền của phương án lựa chọn cuối cùng Hình 3.10 Kiểm tra độ võng Uy của phương án lựa chọn cuối cùng Hình 3.11 Mô hình nguồn nhiệt hàn MMA/TIG/MIG/MAG Hình 3.12 Mô hình nguồn nhiệt rút gọn hàn MMA/TIG/MIG/MAG theo Goldak Hình 3.13 Khối lượng riêng của thép CCT38 (trái) và của nhôm AA1100 (phải) Hình 3.14 Mô đun đàn hồi của thép CCT38 (trái) và của nhôm AA1100 (phải) Hình 3.15 Nhiệt dung riêng của thép CCT38 (trái) và của nhôm AA1100 (phải) Hình 3.16 Hệ số dẫn nhiệt của thép CCT38 (trái) và của nhôm AA1100 (phải) Hình 3.17 Mô hình khối của liên kết hàn hybrid nhôm – thép dạng chữ T Hình 3.18 Mô hình PTHH của liên kết hàn hybrid nhôm – thép dạng chữ T Hình 3.19 Quỹ đạo đường hàn và đường dẫn trên liên kết hàn hybrid nhôm-thép chữ T Hình 3.20 Sử dụng các kỹ thuật "khởi động nóng" và "giảm dòng hàn" Hình 3.21 Các bề mặt và hàm trao đổi nhiệt với môi trường xung quanh Hình 3.22 Các vị trí kẹp chặt khi hàn liên kết hybrid nhôm – thép chữ T Hình 3.23 Quy ước góc nghiêng của mỏ hàn Ay trong Sysweld Hình 3.24 Ảnh hưởng của góc nghiêng mỏ hàn đến phân bố nhiệt độ trên tiết diện ngang của liên kết hàn khi hàn ở cùng chế độ P=2100W, Vh=3mm/s Hình 3.25 Trường nhiệt độ phân bố tức thời trong liên kết hàn hybrid nhôm – thép chữ T khi nguồn nhiệt di chuyển đến giữa mô hình (P=2400W, Vh=3,5mm/s) Hình 3.26 Trường nhiệt độ phân bố trên tiết diện ngang liên kết hybrid nhôm – thép chữ T khi hàn với công suât nhiệt hiệu dụng P=2400W, vận tốc hàn Vh=3,5mm/s Hình 3.27 Trường nhiệt độ phân bố trên tiết diện ngang của liên kết hàn hybrid nhôm – thép chữ T ở các chế độ công nghệ khác nhau Hình 3.28 Vị trí của các nút cần phải kiểm soát chặt chẽ chu trình nhiệt hàn Hình 3.29 Chu trình nhiệt hàn tại các nút trên hình 3.28 trong chế độ hàn P=2400W, Vh=3mm/s Hình 3.30 Chu trình nhiệt hàn tại các nút trên hình 3.28 trong chế độ hàn P=2400W, Vh=3,5mm/s Hình 3.31 Chu trình nhiệt hàn tại các nút trên hình 3.28 trong chế độ hàn P=2400W, Vh=4mm/s Hình 3.32 Ảnh hưởng của năng lượng đường đến nhiệt độ cực đại tại các nút khảo sát trên tiết diện ngang của liên kết hàn hybrid nhôm-thép dạng chữ T dày 5mm Hình 3.33 Ảnh hưởng của năng lượng đường đến thời gian khuếch tán tại các nút trên bề mặt tấm thép CCT38 trong tiết diện ngang của mối hàn hybrid nhôm – thép chữ T dày 5 mm Hình 3.34 Ảnh hưởng của năng lượng đường đến thời gian đông đặc của mối hàn (tại nút 2124 nằm trong mối hàn) Hình 3.35 Phân bố ứng suất trong liên kết hàn hybrid nhôm – thép chữ T sau khi hàn 1 phía với năng lượng đường q = 680 J/mm Hình 3.36 Biến dạng sau khi hàn 1 phía liên kết hybrid nhôm – thép chữ T với năng VŨ ĐÌNH TOẠI LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT CƠ KHÍ 54 55 55 56 57 57 58 58 58 59 59 59 60 60 61 61 62 63 64 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 xiii lượng đường q = 680 J/mm Hình 4.1 Thiết bị hàn MasterTIG 2500 xung AC/DC của hãng Kemppi – Phần Lan Hình 4.2 Đồ gá hàn đa năng và xe hàn tự hành Hình 4.3 Các mẫu phôi thí nghiệm Hình 4.4 Sơ đồ gá kẹp mẫu hàn khi thí nghiệm Hình 4.5 Biểu đồ tín hiệu dòng hàn xung AC khi hàn liên kết nhôm – thép bằng quá trình hàn TIG Hình 4.6 Các sơ đồ thử kéo và thử bẻ liên kết hàn hybrid nhôm – thép chữ T Hình 4.7 Chuẩn bị các mẫu để thử kéo và bẻ liên kết hàn hybrid nhôm – thép dạng chữ T Hình 4.8 Đồ gá mẫu thử kéo liên kết hàn chữ T và lắp ráp trên máy kéo – nén vạn năng CNC Hình 4.9 Bẻ liên kết hàn hybrid nhôm – thép dạng chữ T Hình 5.1 Ảnh hưởng của năng lượng đường đến chất lượng liên kết Hình 5.2 Hiện tượng nứt trên gianh giới KLMH và tấm thép khi hàn ở chế độ hàn 2 Hình 5.3 Các dạng khuyết tật khác có thể xuất hiện trong liên kết hàn hybrid nhôm – thép dạng chữ T Hình 5.4 Biên bản thử kéo mẫu K03 liên kết hàn hybrid nhôm – thép dạng chữ T dày 5 mm khi hàn với năng lượng đường 680 J/mm Hình 5.5 Biên bản thử bẻ mẫu U02 liên kết hàn hybrid nhôm – thép dạng chữ T dày 5 mm khi hàn với năng lượng đường 680 J/mm Hình 5.6 Cấu trúc thô đại của liên kết hàn hybrid nhôm – thép chữ T dày 5 mm Hình 5.7 Cấu trúc tế vi tại vùng liên kết giữa KLMH và tấm nhôm AA1100 Hình 5.8 Cấu trúc tế vi tại vùng liên kết giữa KLMH và tấm thép CCT38 Hình 5.9 Độ cứng tế vi tại vùng liên kết không có lớp IMC (x500) Hình 5.10 Độ cứng tế vi tại vùng liên kết có lớp IMC (x500) Hình 5.11 Cấu trúc siêu tế vi của vùng liên kết giữa KLMH và tấm thép CCT38 dưới kính hiển vi điện tử quét (SEM) Hình 5.12 Phân tích thành phần kim loại trong lớp IMC Hình 5.13 Phân tích thành phần nguyên tố trong lớp ôxit sắt Hình 5.14 Phổ phân bố các nguyên tố trong vùng liên kết không chứa lớp IMC Hình 5.15 Phổ phân bố của từng nguyên tố trong vùng liên kết không chứa lớp IMC Hình 5.16 Thành phần nguyên tố tại các vị trí khảo sát trong vùng liên kết không chứa lớp IMC Hình 5.17 Phổ phân bố các nguyên tố trong vùng liên kết có chứa lớp IMC Hình 5.18 Phổ phân bố của từng nguyên tố trong vùng liên kết có chứa lớp IMC Hình 5.19 Thành phần nguyên tố tại các vị trí khảo sát trong vùng liên kết có chứa lớp IMC VŨ ĐÌNH TOẠI LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT CƠ KHÍ 73 75 76 78 79 80 81 82 82 83 86 88 89 90 91 92 93 94 95 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 xiv MỞ ĐẦU Hiện nay, xu hướng giảm trọng lượng của các thiết bị, phương tiện giao thông vận tải đã trở nên rất cấp bách nhằm các mục đích: tăng tốc độ và hiệu quả vận hành, giảm mức tiêu hao nhiên liệu sử dụng, giảm ô nhiễm môi trường,… Trong đó, việc nghiên cứu chế tạo các kết cấu khung, vỏ của các phương tiện vận tải bằng hợp kim nhẹ (nhôm, magiê, titan và hợp kim của chúng) hoặc bằng các vật liệu composite, chất dẻo,… đã được triển khai mạnh mẽ trong các ngành chế tạo ôtô, tàu hỏa, máy bay, tàu thủy và cả tàu ngầm. Điển hình là quá trình chế tạo các loại tàu cao tốc có 1 hoặc nhiều thân, chở nặng, chịu được sóng to, chiều dài 35 – 45 m, đặc biệt là chạy nhanh với tốc độ 40 – 75 km/h. Chúng thường được chế tạo từ hợp kim Al-Mg có độ bền cao, sử dụng công nghệ hàn hồ quang trong môi trường khí bảo vệ (MIG hoặc TIG). So với tàu thép, chúng có thể tiết kiệm từ 40 – 50 % khối lượng [1]. Đồng hành với những thay đổi về nhu cầu sử dụng các vật liệu nhẹ kể trên, các công nghệ chế tạo cũng đòi hỏi phải có những nghiên cứu phát triển thỏa đáng để đáp ứng được các yêu cầu mới của quá trình sản xuất. Trong số đó, công nghệ hàn cũng cần phải được đầu tư nghiên cứu phát triển để có thể chế tạo được các kết cấu nhẹ từ các vật liệu kể trên nhằm đáp ứng các nhu cầu của công nghiệp và đời sống. Tuy nhiên, theo một số tài liệu đã công bố [1, 11, 56, 12], việc thay thế kết cấu hoàn toàn bằng vật liệu nhẹ đôi khi lại không đáp ứng được các yêu cầu sử dụng khác của phương tiện (do độ bền chịu tải của kim loại nhẹ thường không cao). Do vậy mà người ta chỉ tập trung vào thay thế vật liệu nhẹ cho những kết cấu/bộ phận không chịu lực hoặc chịu lực nhỏ, còn với các kết cấu chịu lực lớn, chịu lực chủ yếu thì vẫn phải sử dụng thép hoặc hợp kim có độ bền cao (hình 0.1). Ngoài khai thác các ưu điểm về trọng lượng, người ta còn có thể kết hợp khai thác các đặc tính đặc biệt khác của vật liệu nhẹ như khả năng chịu ăn mòn trong một số môi trường, tính dẫn nhiệt và dẫn điện tốt, không bị nhiễm từ,… để chế tạo thiết bị trong các ngành nhiệt - lạnh, hóa chất, thực phẩm, dược phẩm,... Hình 0.1 Dự án SuperLightCar với nhiều loại vật liệu (nguồn: [13]) Từ đây, một yêu cầu mới được đặt ra là phải nghiên cứu các giải pháp kỹ thuật để có thể hàn hai loại vật liệu khác nhau với nhau. Cụ thể đối với tàu cao tốc trọng tải tương đối lớn thì khung vẫn phải sử dụng thép, còn vỏ tàu có thể được thay thế bằng hợp kim nhôm và việc hàn nhôm (vỏ tàu) với dàn khung thép ở dạng liên kết chữ T (hình 0.2) là một vấn đề mới được đặt ra, cần phải được nghiên cứu giải quyết. Cũng xuất phát từ đó mà ý tưởng nghiên cứu các giải pháp kỹ thuật và công nghệ thích hợp để thực hiện hàn nhôm với thép ở dạng liên kết chữ T được hình thành và triển khai trong đề tài “Nghiên cứu công nghệ hàn liên kết nhôm – thép bằng quá trình hàn TIG”. Đây là một đề tài mới và rất khó của ngành cơ khí chế tạo, sẽ đối mặt với rất nhiều thử VŨ ĐÌNH TOẠI LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT CƠ KHÍ 1 thách về kỹ thuật & công nghệ, nhưng nghiên cứu thành công sẽ có rất nhiều ý nghĩa về mặt khoa học và thực tiễn. Hình 0.2 Sơ đồ kết cấu của tàu tuần tra cao tốc vỏ nhôm (nguồn: [12]) • Mục đích của luận án: - Mục đích chính của luận án này là nghiên cứu tìm ra các giải pháp kỹ thuật & chế độ công nghệ hàn thích hợp để có thể hàn được hai tấm nhôm AA1100 và thép CCT38 ở dạng liên kết chữ T, hàn kín cả hai phía bằng quá trình hàn hồ quang điện cực không nóng chảy trong môi trường khí bảo vệ (TIG). - Mục đích thứ hai của luận án là chứng minh tính khả thi của việc ứng dụng quá trình hàn TIG để hàn nhôm với thép ở dạng tấm dày, không sử dụng thuốc hàn hay vật liệu trung gian, qua đó nhằm mở rộng phạm vi ứng dụng của quá trình hàn TIG trong thực tế sản xuất. • Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của luận án: - Đối tượng nghiên cứu: luận án này nghiên cứu thực hiện hàn liên kết nhôm – thép trên hình 0.3 bằng quá trình hàn TIG. Đây là liên kết hàn dạng chữ T, được làm từ 2 loại vật liệu khác nhau hoàn toàn về cấu trúc, chủng loại và tính chất. Tấm đứng (vách) được làm từ thép cacbon thấp CCT38, còn tấm nằm ngang phía dưới (biên) được làm từ nhôm AA1100. Mối hàn được thực hiện sẽ là mối hàn lai ghép (hybrid), theo cách: liên kết giữa kim loại mối hàn (KLMH) với tấm biên (nhôm AA1100) ở dạng hàn nóng chảy (theo cơ chế hòa tan - kết tinh), còn liên kết giữa KLMH với tấm vách (thép CCT38) ở dạng hàn vảy (vật liệu tấm vách không bị nóng chảy, liên kết hoàn toàn theo cơ chế khuếch tán - kết tủa). Để cho dễ hiểu, từ đây về sau ta gọi liên kết hàn trên hình 0.3 là liên kết hàn hybrid nhôm - thép dạng chữ T. Hình 0.3 Liên kết hàn hybrid nhôm – thép dạng chữ T Yêu cầu đặt ra là cả hai phía “hàn nóng chảy” và “hàn vảy” nêu trên phải được thực hiện đồng thời trong cùng một quá trình hàn, tại cùng một thời điểm. Để thực hiện được điều này, đòi hỏi chúng ta phải khống chế chặt chẽ, chính xác và tinh tế chế độ nhiệt hàn, nhằm đảm bảo sao cho ở phía tiếp giáp với tấm biên nhiệt độ phải đạt tới nhiệt độ nóng VŨ ĐÌNH TOẠI LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT CƠ KHÍ 2 chảy của nhôm AA1100 (khoảng 660oC), còn ở phía tiếp giáp với tấm vách nhiệt độ không được vượt quá nhiệt độ nóng chảy của thép CCT38 (khoảng 1450oC). - Phạm vi nghiên cứu: qua nghiên cứu tìm hiểu các quá trình hàn hồ quang thông dụng, ta thấy rằng việc kiểm soát chế độ nhiệt của quá trình hàn TIG (đặc biệt TIG xung) là thuận lợi hơn cả, trong khi thiết bị lại sẵn có ở Việt Nam, do vậy tác giả sẽ hướng đến việc sử dụng quá trình hàn TIG để nghiên cứu trong phạm vi của bản luận án này. Mặt khác, do sự đa dạng của vật liệu và tính phức tạp của vấn đề nghiên cứu, bản luận án này được giới hạn nghiên cứu trên cặp vật liệu nhôm AA1100 với thép CCT38. Quy mô nghiên cứu của luận án được xác định trong phạm vi phòng thí nghiệm. • Phương pháp nghiên cứu: Vì đây là vấn đề rất mới và phi tiêu chuẩn, do vậy nếu chỉ nghiên cứu lý thuyết + thực nghiệm đơn thuần thì sẽ mất rất nhiều thời gian và đặc biệt là rất tốn kém về mặt chi phí thực nghiệm. Trong khi đó, hiện tại lại có sẵn các công cụ tính toán hiện đại (máy tính điện tử và phần mềm Sysweld (bản quyền) chuyên dụng cho mô phỏng số quá trình hàn), vì vậy để nhanh đạt đến đích do tránh được việc thực nghiệm ở các vùng thông số công nghệ không phù hợp và đặc biệt là tiết kiệm các chi phí thực nghiệm, tác giả lựa chọn phương pháp nghiên cứu phối hợp giữa: nghiên cứu lý thuyết + tính toán mô phỏng số + thực nghiệm. Cụ thể như sau: - Nghiên cứu tài liệu để tìm hiểu các công trình đã công bố liên quan đến đề tài ở trong và ngoài nước. Từ đó xác định rõ những gì đã được công bố và tìm ra những nội dung mới mà luận án cần phải giải quyết. Đồng thời tiến hành khảo sát, tìm hiểu về cơ sở vật chất và các trang thiết bị sẵn có trong nước để lựa chọn thực hiện luận án. - Nghiên cứu kỹ các lý thuyết về ứng xử của kim loại cơ bản trong quá trình hàn và công nghệ hàn các vật liệu khác chủng loại (ở đây tập trung chủ yếu vào việc hàn nhôm với thép) để qua đó đề ra các giải pháp kỹ thuật & công nghệ thích hợp nhằm thực hiện hàn thành công liên kết hàn đã chỉ định. - Sử dụng phương pháp mô phỏng số để khoanh vùng và định lượng (trước) các thông số công nghệ thích hợp. Các kết quả mô phỏng sau đó làm cơ sở cho việc thiết lập các thông số khi thực nghiệm để đánh giá ảnh hưởng của các thông số công nghệ đến khả năng hình thành liên kết hàn cũng như chất lượng của mối ghép. - Sử dụng các trang thiết bị có sẵn phù hợp với điều kiện thực nghiệm để tiến hành thí nghiệm nhằm đạt được các kết quả kỳ vọng. - Sử dụng các thiết bị đo, phân tích và phần mềm hiện đại hiện có ở Việt Nam để đo đạc và đánh giá kết quả bảo đảm độ tin cậy. • Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận án: a) Ý nghĩa khoa học của luận án: - Nghiên cứu hệ thống hóa và bổ sung cơ sở lý thuyết về công nghệ hàn các vật liệu khác chủng loại, đồng thời thông qua nghiên cứu khảo sát cấu trúc kim loại giữa tấm thép CCT38 và kim loại mối hàn (KLMH) để xác định và làm rõ về cơ chế, điều kiện và khả năng hình thành liên kết kim loại giữa các vật liệu khác chủng loại, làm cơ sở khoa học cho việc chế tạo liên kết hàn hybrid nhôm – thép bằng quá trình hàn nóng chảy (TIG). - Xác định được ảnh hưởng của góc nghiêng mỏ hàn đến khả năng hình thành liên kết hàn giữa nhôm AA1100 với thép CCT38 ở dạng chữ T, làm cơ sở cho quá trình thực nghiệm thành công mối ghép. - Xây dựng được mối quan hệ giữa các thông số công nghệ chính với các yếu tố quyết định tới khả năng hình thành liên kết hàn giữa nhôm AA1100 và thép CCT38, từ đó lựa chọn được vùng thông số công nghệ phù hợp, đảm bảo tạo ra được liên kết hàn giữa nhôm AA1100 với thép CCT38. VŨ ĐÌNH TOẠI LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT CƠ KHÍ 3 - Kết hợp phương pháp nghiên cứu mô phỏng số với thực nghiệm nhằm nâng cao hiệu quả nghiên cứu và đặc biệt là tiết kiệm các chi phí thực nghiệm. b) Ý nghĩa thực tiễn của luận án: - Lần đầu tiên nghiên cứu ứng dụng thành công quá trình hàn TIG để hàn nhôm AA1100 với thép CCT38 ở dạng liên kết chữ T tấm dày, hàn cả hai phía, không sử dụng thuốc hàn hay vật liệu trung gian, góp phần tự chủ khoa học công nghệ nội sinh mà không phụ thuộc vào bí quyết công nghệ của nước ngoài. - Luận án mở ra một hướng mới trong đào tạo, nghiên cứu phát triển công nghệ hàn các vật liệu khác chủng loại ở Việt Nam, để chế tạo các chi tiết, các sản phẩm mà trong đó phối hợp sử dụng nhiều loại vật liệu – một lĩnh vực đang có nhu cầu ứng dụng rất lớn và đa dạng trong công nghiệp và đời sống. - Kết quả nghiên cứu của luận án có thể ứng dụng vào việc chế tạo các tàu, xuồng vỏ nhôm cỡ nhỏ và/hoặc ứng dụng để chế tạo thiết bị trao đổi nhiệt. - Kết quả nghiên cứu cũng có thể ứng dụng trong một số ngành công nghiệp khác như: chế tạo máy, chế biến dầu khí, hóa chất và dược phẩm, xây dựng các công trình biển làm việc trong điều kiện ăn mòn hoá học cao, công nghiệp sản xuất điện, công nghiệp hàng không vũ trụ và kỹ thuật quân sự. • Các đóng góp mới của luận án: 1) Xây dựng được chương trình tính toán thiết kế tối ưu liên kết hàn hybrid nhôm – thép dạng chữ T (một dạng kết cấu mới, phi tiêu chuẩn). 2) Mô phỏng được quá trình hàn TIG cho liên kết lai ghép giữa 2 loại vật liệu rất khác biệt về chủng loại và tính chất đó là nhôm với thép ở dạng chữ T, để từ đó đánh giá được khả năng hình thành liên kết hàn và dự báo các khuyết tật ngoại dạng. 3) Xây dựng được mối quan hệ giữa năng lượng đường với các yếu tố quyết định đến khả năng hình thành liên kết hàn giữa nhôm AA1100 và thép CCT38, từ đó lựa chọn được dải năng lượng đường phù hợp đảm bảo tạo ra được liên kết hàn giữa nhôm AA1100 với thép CCT38 bằng quá trình hàn TIG. 4) Tìm ra được các giải pháp kỹ thuật và công nghệ phù hợp để thực hiện được liên kết hàn hybrid nhôm – thép dạng chữ T tấm dày, hàn cả 2 phía, không sử dụng thuốc hàn, không mạ hay sử dụng vật liệu trung gian bằng quá trình hàn TIG. • Kết cấu của luận án Ngoài phần mở đầu và các mục theo quy định, nội dung nghiên cứu của luận án được trình bày trong 05 chương, cụ thể như sau: Chương 1: Tổng quan về hàn nhôm với thép. Chương 2: Cơ sở khoa học hàn nhôm với thép. Chương 3: Mô phỏng số xác định chế độ công nghệ hàn TIG liên kết hybrid nhôm thép dạng chữ T. Chương 4: Nghiên cứu thực nghiệm hàn TIG liên kết hybrid nhôm - thép dạng chữ T. Chương 5: Kết quả nghiên cứu và bàn luận. Kết luận chung của luận án và kiến nghị về những nghiên cứu tiếp theo. Danh mục các tài liệu tham khảo. Danh mục các công trình đã công bố của luận án. VŨ ĐÌNH TOẠI LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT CƠ KHÍ 4
- Xem thêm -