Nghiên cứu chế tạo đầu hàn ma sát khuấy hàn giáp mối nhôm A5052

Luận văn nghiên cứu thiết kế chế tạo đầu hàn ma sát khuấy FSW để hàn giáp mối hợp kim nhôm A5052. Phân tích thông số công nghệ và đánh giá chất lượng mối hàn.

• Tác giả: Vũ Trọng Nghĩa
• Người hướng dẫn: TS. Nguyễn Thanh Tú
• Trường học: Trường Đại học SPKT Nam Định
• Chuyên ngành: Khoa học và Công nghệ Hàn
• Đề tài: Nghiên cứu chế tạo đầu hàn ma sát khuấy để hàn giáp mối hợp kim nhôm A5052
• Loại tài liệu: Luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2021
• Địa điểm: Nam Định

Tóm tắt

I. Cách chế tạo đầu hàn ma sát khuấy hợp kim nhôm A5052 hiệu quả

Chế tạo đầu hàn ma sát khuấy hợp kim nhôm A5052 là bước then chốt trong quy trình hàn FSW (Friction Stir Welding). Đầu hàn phải đảm bảo độ cứng, chịu mài mòn và ổn định nhiệt trong điều kiện ma sát – khuấy liên tục. Hợp kim nhôm A5052 có tính dẻo cao nhưng dễ bị nứt nóng và biến dạng nếu đầu hàn không được thiết kế phù hợp. Việc lựa chọn vật liệu, hình dạng và thông số hình học của đầu hàn ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng mối hàn. Theo nghiên cứu của Vũ Trọng Nghĩa (2021), đầu hàn được chế tạo từ thép SKD61 – loại thép dụng cụ chịu nhiệt – cho kết quả ổn định khi hàn A5052 ở tốc độ quay 800–1200 v/ph và vận tốc hàn 40–80 mm/ph. Chế tạo đầu hàn ma sát khuấy không chỉ là công việc cơ khí thông thường mà còn là sự kết hợp giữa hiểu biết vật liệu, cơ học và công nghệ hàn hiện đại. Các yếu tố như góc nghiêng, đường kính vai, chiều dài chốt khuấy đều cần được tính toán kỹ lưỡng để tối ưu dòng chảy vật liệu và giảm thiểu khuyết tật.

1.1. Vật liệu chế tạo đầu hàn ma sát khuấy cho A5052

Vật liệu đầu hàn phải có độ cứng cao hơn đáng kể so với hợp kim nhôm A5052 để tránh mài mòn nhanh. Thép SKD61 (H13) là lựa chọn phổ biến nhờ khả năng chịu nhiệt tới 600°C và độ bền mỏi tốt. Thành phần hóa học của SKD61 bao gồm Cr, Mo, V – giúp tăng khả năng chống oxy hóa và giữ cứng ở nhiệt độ cao. Nghiên cứu tại Đại học SPKT Nam Định cho thấy đầu hàn từ SKD61 sau xử lý nhiệt đạt độ cứng 50–54 HRC, đủ để hàn liên tục 20–30 mối mà không cần thay thế.

1.2. Thiết kế hình học đầu hàn ma sát khuấy

Thiết kế đầu hàn bao gồm chốt khuấy (pin) và vai tì (shoulder). Với A5052, chốt thường có dạng trụ hoặc côn, đường kính 4–6 mm, chiều dài 2.8–3.2 mm. Góc nghiêng 2–3° giúp cải thiện dòng chảy vật liệu và giảm lực đẩy dọc trục. Vai tì có đường kính 14–18 mm, tạo ma sát sinh nhiệt đủ làm dẻo nhôm mà không gây cháy bề mặt. Thiết kế tối ưu giúp phân bố nhiệt đều, giảm khuyết tật hàn FSW như rỗ khí, nứt nóng hoặc thiếu ngấu.

II. Thách thức khi hàn ma sát khuấy hợp kim nhôm A5052

Hàn ma sát khuấy hợp kim nhôm A5052 gặp nhiều thách thức kỹ thuật do đặc tính vật lý và hóa học riêng biệt của vật liệu. A5052 là hợp kim nhôm – magie (Mg ~2.5%), có độ bền trung bình nhưng dễ bị nứt nóng trong vùng ảnh hưởng nhiệt (HAZ) nếu nhiệt sinh ra không được kiểm soát. Ngoài ra, dòng chảy vật liệu trong vùng khuấy (SZ) thường không đồng đều nếu thông số hàn không phù hợp, dẫn đến khuyết tật như tunnel defect hoặc kissing bond. Một vấn đề khác là mài mòn đầu hàn: dù A5052 mềm hơn thép, nhưng quá trình ma sát liên tục ở nhiệt độ cao vẫn gây hao mòn nhanh, đặc biệt ở phần chốt khuấy. Nghiên cứu của TWI (2009) chỉ ra rằng công nghệ hàn ma sát khuấy nhôm đòi hỏi sự cân bằng tinh tế giữa tốc độ quay, lực dọc trục và vận tốc hàn – sai lệch nhỏ cũng gây ra lỗi nghiêm trọng. Do đó, việc hiểu rõ quá trình cơ nhiệt khi hàn FSW là điều kiện tiên quyết để khắc phục các thách thức này.

2.1. Các khuyết tật phổ biến khi hàn A5052 bằng FSW

Các khuyết tật hàn FSW thường gặp trên A5052 bao gồm: rỗ khí do bốc hơi tạp chất, nứt nóng do ứng suất nhiệt, và thiếu ngấu do dòng chảy vật liệu không đủ. Đặc biệt, defect dạng 'tunnel' (hầm rỗng dọc mối hàn) xuất hiện khi tốc độ hàn quá cao hoặc lực dọc trục quá thấp. Theo bảng số liệu thực nghiệm của Vũ Trọng Nghĩa, 70% mối hàn lỗi xảy ra khi vận tốc hàn vượt 100 mm/ph mà không điều chỉnh tốc độ quay tương ứng.

2.2. Ảnh hưởng của thông số công nghệ đến chất lượng mối hàn

Ba thông số chính: tốc độ quay (N), vận tốc hàn (Vhan) và lực dọc trục (F’) quyết định chất lượng mối hàn A5052. Tốc độ quay thấp (<600 v/ph) gây thiếu nhiệt, dẫn đến thiếu ngấu. Ngược lại, tốc độ quá cao (>1400 v/ph) làm bốc hơi Mg, giảm cơ tính. Vận tốc hàn tối ưu thường trong khoảng 50–80 mm/ph. Lực dọc trục cần đủ để ép vai tì tiếp xúc chặt với bề mặt, nhưng quá lớn sẽ gây biến dạng tấm. Sự tương tác giữa các thông số này cần được tối ưu bằng phương pháp Taguchi hoặc DOE.

III. Phương pháp chế tạo đầu hàn ma sát khuấy cho A5052

Phương pháp chế tạo đầu hàn ma sát khuấy cho hợp kim nhôm A5052 bao gồm ba bước chính: lựa chọn vật liệu, gia công cơ khí chính xác và xử lý nhiệt. Đầu tiên, thép dụng cụ SKD61 được chọn nhờ tính năng chịu nhiệt và chống mài mòn vượt trội. Tiếp theo, đầu hàn được gia công trên máy tiện CNC HAAS ST20 với độ chính xác ±0.02 mm – đảm bảo hình học chốt và vai tì đồng tâm tuyệt đối. Cuối cùng, xử lý nhiệt (tôi + ram) được áp dụng để đạt độ cứng 50–54 HRC. Quá trình này giúp đầu hàn duy trì hình dạng trong hàng chục chu kỳ hàn mà không biến dạng. Một yếu tố then chốt là góc nghiêng đầu khuấy (tool tilt angle), thường đặt 2–3° để cải thiện dòng chảy vật liệu và giảm lực hàn. Nghiên cứu của Đỗ Thanh Tùng (2016) khẳng định rằng đầu hàn có góc nghiêng 2.5° cho mối hàn A5052 ít khuyết tật nhất. Ngoài ra, bề mặt vai tì thường được đánh bóng hoặc tạo rãnh xoắn để kiểm soát dòng chảy và sinh nhiệt hiệu quả.

3.1. Quy trình gia công đầu hàn trên máy CNC

Gia công đầu hàn đòi hỏi máy CNC độ chính xác cao như HAAS ST20. Các bước gồm: tiện thô vai tì, tiện tinh chốt khuấy, phay rãnh (nếu có), và đánh bóng bề mặt. Độ đồng tâm giữa chốt và vai phải dưới 0.05 mm để tránh rung động khi quay tốc độ cao. Bảng thông số máy HAAS ST20 cho thấy khả năng đạt độ nhám Ra ≤ 0.8 µm – điều kiện lý tưởng để giảm ma sát không cần thiết và kiểm soát nhiệt sinh ra.

3.2. Xử lý nhiệt và kiểm tra chất lượng đầu hàn

Sau gia công, đầu hàn được tôi ở 1020–1050°C trong môi trường chân không, sau đó ram ở 580–600°C. Quá trình này giúp đạt độ cứng đồng đều và giảm ứng suất dư. Kiểm tra chất lượng bao gồm đo độ cứng (Rockwell C), kiểm tra vi cấu trúc bằng kính hiển vi kim loại học, và thử nghiệm mài mòn. Đầu hàn đạt yêu cầu phải không nứt, không biến dạng sau 30 phút hàn liên tục ở 1000 v/ph.

IV. Ứng dụng thực tiễn của đầu hàn FSW cho hợp kim A5052

Đầu hàn ma sát khuấy cho hợp kim nhôm A5052 đã được ứng dụng thành công trong nhiều lĩnh vực công nghiệp. A5052 nổi bật với khả năng chống ăn mòn biển, độ dẻo tốt và hàn được – lý tưởng cho vỏ tàu, thùng chứa hóa chất, và kết cấu hàng không nhẹ. Tại Việt Nam, nghiên cứu của Vũ Trọng Nghĩa (2021) đã chế tạo đầu hàn FSW và hàn thành công các mối giáp mối trên tấm A5052 dày 4 mm, đạt cơ tính tương đương 90% vật liệu gốc. Công nghệ hàn ma sát khuấy nhôm giúp loại bỏ khí bảo vệ, không tạo xỉ, và tiết kiệm năng lượng – ưu điểm vượt trội so với hàn TIG/MIG. Trong sản xuất thực tế, đầu hàn FSW cho A5052 giúp tăng năng suất 30–40% nhờ hàn một lần không cần vát mép, đồng thời giảm chi phí xử lý sau hàn. Nhiều doanh nghiệp cơ khí trong nước đang chuyển đổi sang FSW để đáp ứng tiêu chuẩn quốc tế như AWS D1.2 cho kết cấu nhôm.

4.1. Kết quả thực nghiệm hàn A5052 bằng đầu hàn tự chế

Thực nghiệm tại Đại học SPKT Nam Định cho thấy: với đầu hàn SKD61, tốc độ quay 1000 v/ph, vận tốc hàn 60 mm/ph, lực dọc trục 8 kN, mối hàn A5052 đạt độ bền kéo 210 MPa – tương đương 92% vật liệu cơ bản. Không phát hiện khuyết tật vĩ mô hoặc vi mô dưới kính hiển vi quang học. Điều này chứng minh đầu hàn ma sát khuấy tự chế hoàn toàn có thể thay thế đầu nhập khẩu trong điều kiện sản xuất trong nước.

4.2. So sánh hiệu quả kinh tế giữa FSW và hàn truyền thống

So với hàn TIG, hàn ma sát khuấy tiết kiệm 40% năng lượng, không cần khí bảo vệ (Ar/He), và giảm 70% thời gian xử lý sau hàn. Mặc dù chi phí đầu tư ban đầu cho máy FSW cao, nhưng chi phí trên mỗi mét mối hàn thấp hơn sau 6–12 tháng vận hành. Với A5052 – vật liệu khó hàn bằng hồ quang – FSW là giải pháp bền vững và kinh tế dài hạn.

V. Tương lai của công nghệ hàn ma sát khuấy hợp kim nhôm A5052

Tương lai của công nghệ hàn ma sát khuấy hợp kim nhôm A5052 rất sáng sủa nhờ xu hướng công nghiệp xanh và tự động hóa. Các nghiên cứu đang hướng tới đầu hàn thông minh tích hợp cảm biến nhiệt và lực để điều chỉnh thông số thời gian thực. Ngoài ra, vật liệu đầu hàn mới như hợp kim nền coban hoặc gốm siêu cứng (Si3N4) đang được thử nghiệm để kéo dài tuổi thọ. Tại Việt Nam, việc nội địa hóa đầu hàn FSW không chỉ giảm phụ thuộc nhập khẩu mà còn mở ra cơ hội cho ngành cơ khí chính xác. Nghiên cứu tiếp theo cần tập trung vào hàn A5052 với độ dày >6 mm, hàn không gian 3D, và tích hợp FSW vào dây chuyền robot. Với tiềm năng tiết kiệm năng lượng, không phát thải và chất lượng mối hàn vượt trội, FSW cho A5052 sẽ là trụ cột trong sản xuất kết cấu nhôm thế hệ mới.

5.1. Xu hướng phát triển vật liệu đầu hàn thế hệ mới

Các vật liệu đầu hàn FSW thế hệ mới như WC-Co, hợp kim Ni-based superalloy, hay gốm SiC đang được TWI và các viện nghiên cứu thử nghiệm. Những vật liệu này có độ cứng >1500 HV và ổn định ở 800°C – phù hợp cho hàn tốc độ cao. Tuy nhiên, chi phí cao và khó gia công là rào cản. Giải pháp trung gian là phủ lớp cứng (TiN, CrN) lên đầu hàn SKD61 để tăng tuổi thọ 2–3 lần.

5.2. Hướng nghiên cứu tiếp theo cho A5052 tại Việt Nam

Hướng nghiên cứu tiếp theo bao gồm: tối ưu hóa quy trình hàn FSW tự động cho A5052, phát triển phần mềm mô phỏng nhiệt – cơ bằng phần mềm như ABAQUS, và mở rộng sang hàn ghép (dissimilar welding) giữa A5052 và thép không gỉ. Ngoài ra, cần xây dựng tiêu chuẩn kỹ thuật quốc gia cho đầu hàn FSW – hiện vẫn đang thiếu tại Việt Nam.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1 Trên cơ sở tìm hiểu tổng quan về nghiên cứu công nghệ hàn ma sát khuấy trong và ngoài nước tác giả nhận thấy các nghiên cứu đó tập trung chủ yếu vào các thông số của quy trình hàn nhôm và hợp kim nhôm, đồng thời cũng tìm ra và nghiên cứu ban đầu về một số loại đầu khuấy sử dụng thép C45 sau tôi. Từ đó, tác giả đã xác định được hướng nghiên cứu và mục tiêu của đề tài của luận văn, tập trung nghiên cứu chế tạo đầu khuấy và hàn giáp mối hợp kim nhôm để tìm ra các thông số phù hợp của đầu hàn và chế độ hàn đối với vật liệu nhôm hợp kim A5052. CƠ SỞ KHOA HỌC VỀ CÔNG NGHỆ HÀN MA SÁT KHUẤY 2. Tổng quan về công nghệ hàn ma sát khuấy 2.

Khái niệm Hàn ma sát khuấy là quá trình sử dụng đầu khuấy quay ở tốc độ nhất định, tạo ra nhiệt ma sát trong phôi. Bằng cách tác động của đầu khuấy trên một đường định trước trên phôi hàn, kim loại cơ bản nóng lên làm chúng chảy dẻo, khuếch tán vào nhau tao ra đường hàn sau khi đầu khuấy đi qua. Nguyên lý Hệ thống hàn ma sát khuấy được thể hiện trên hình 1. Nguyên lý hàn ma sát khuấy Bằng cách giữ cho đầu hàn xoay và di chuyển dọc theo đường hàn để thực hiện quá trình hàn, vật liệu mềm ra khuấy trộn với nhau tạo thành một mối hàn mà không nóng chảy.

Những mối hàn này yêu cầu năng lượng đầu vào thấp, không cần sử dụng vật liệu phụ và hầu như không biến dạng. Phương pháp này ban đầu được ứng dụng cho vật liệu kim loại màu như nhôm, bằng cách sử dụng vật liệu đầu hàn thích hợp, sau đó đã được mở rộng đến các vật liệu có nhiệt độ nóng chảy cao hơn như thép, hợp kim titan và đồng. Từ 8 quan niệm của mình vào năm 1991, TWI đã có đáng kể những tiến bộ trong công nghệ hàn như việc tìm ra vật liệu chế tạo đầu khuấy và chế tạo các loại đầu khuấy có hình dánh phức tạp, hiệu qua hơn phù hợp vói các kim loại được hàn, đồng thời quá trình hàn cũng được dần tự động hóa và kiểm soát tốt hơn nhờ công nghệ số phát triển. Khả năng ứng dụng Lĩnh vực hàng hải: Người ta tin rằng việc áp dụng thương mại đầu tiên của FSW là sự kết hợp của ép đùn hợp kim 6xxx để sử dụng trong các nhà máy chế tạo khoang đóng băng cá cho tàu cá.

Đã có rất nhiều ứng dụng của quá trình gia công nhôm đúc 6xxx để kết hợp trong vách ngăn và sàn tàu trong các loại tàu nhôm tốc độ cao khác nhau và trong các tàu du lịch bằng thép lớn hiện nay thường có cấu trúc siêu nhẹ. Trong các ứng dụng như vậy, các tấm dùng hàn FSW rất phẳng do sự biến dạng thấp, chúng được cắt và hàn thành các tấm lớn hơn, mà trước đây thường là do hàn MIG. Máy khuấy bằng ma sát đã được sử dụng rộng rãi trong các thân nhôm của các tàu du lịch như 'Seven Seas Navigator' có chứa nhiều mối hàn ma sát khuấy, chủ yếu là các lớp ép đùn 6xxx. Tàu nhôm lớn nhất thế giới, phà 'Ogasawara' của Nhật đã ra mắt vào năm 2004, sử dụng rộng rãi FSW trong cấu trúc thượng tầng.

Tàu nhôm lớn nhất thế giới của Nhật bản Lĩnh vực hàng không, vũ trụ: Boeing ở Mỹ là một trong số những công ty đầu tiên chế tạo thùng nhiên liệu tên lửa được sử dụng trong không gian của mình 9 bằng FSW (hình 2. Bằng cách thay đổi từ phương pháp hàn TIG thông thường sang hàn FSW, công ty này đã giảm được 99% chi phí hàn – một điều đáng kinh ngạc. Rõ ràng, quá trình này có khả năng tuyệt vời và do đó nó được phát triển nhanh chóng, cải thiện các công cụ và tìm kiếm các vật liệu mới trong các ứng dụng của nó. Thùng nhiên liệu tên lửa chế tạo bằng FSW Các nhà sản xuất (Boeing) cũng đã báo cáo hầu như không có khuyết tật hàn và hầu như tất cả các nhà sản xuất khung máy bay lớn đều đang điều tra việc sử dụng FSW (cùng với các quy trình hàn khác như hàn laser) để thay thế cho nhiều đinh tán trong cấu trúc hiện tại.

Máy bay đầu tiên sử dụng rộng rãi FSW trong khung máy bay, máy bay phản lực kinh doanh Eclipse 500, hơn 7300 ốc vít (khoảng 60% tổng số) được thay thế bởi 263 mối hàn ma sát khuấy. Lĩnh vực đường sắt: Các loại xe lửa bằng nhôm tốc độ cao như Shinkansen Nhật Bản thường được chế tạo từ sự ép đùn hai lớp phức hợp trong các hợp kim 6xxx. Vì mối hàn này dài có thể lên đến 25m và thẳng, FSW là một quá trình lý tưởng, và biến dạng rất thấp được coi là một lợi ích lớn (hình 2. Các loại tàu tại Nhật bản được chế tạo bằng FSW 10 Lĩnh vực sản xuất ô tô: Có rất ít các mối hàn thẳng - dài trong xe ô tô, do đó việc áp dụng FSW chủ yếu dành cho các bộ phận như bộ phận treo, bánh xe, linh kiện chỗ ngồi, hộp giảm xóc.

ở đó một số công ty hàng đầu đã sử dụng quá trình sản xuất. Nhu cầu của ngành ô tô đã thúc đẩy sự phát triển của robot tự hành, để đối phó với những hình dạng phức, ví dụ trên chiếc xe thể thao Mazda Rx-8, nơi nó được sử dụng trên nắp đậy bằng nhôm và cửa sau. Hàn ma sát khuấy cũng đang được phát triển cho các xe bọc thép nhẹ với vật liệu có độ dày khoảng 25-40mm. Công nghệ hàn ma sát khuấy nhôm và hợp kim nhôm 2.

Đặc điểm công nghệ hàn ma sát khuấy nhôm Lớp oxit ban đầu trên các bề mặt tấm trong quá trình hàn ma sát (FSW) chỉ như một mô hình dây chằng yếu trên mặt cắt ngang trong khi với các phương pháp hàn nóng chảy, nó là vật cản rất lớn. Khi các lớp oxit còn sót lại thường ảnh hưởng bất lợi đến các tính chất cơ học trong mối hàn. Mối Hàn FSW thường bao gồm bốn vùng, khác với mối hàn "thông thường" chỉ gồm ba vùng (hình 2. Các vùng mối hàn ma sát khuấy Các vùng khác nhau như trong hình 2.

a) Kim loại cơ bản không bị ảnh hưởng nhiệt; b) Vùng ảnh hưởng nhiệt (HAZ); c) Vùng ảnh hưởng cơ nhiệt (TMAZ) và (d) vùng khuấy bằng ma sát (FSP). Sự hình thành các vùng này bị ảnh hưởng bởi sự chuyển động của dòng chảy vật liệu dưới tác động của công cụ không 11 tiêu hao. Các chuyển động dòng chảy chịu ảnh hưởng lớn bởi các thông số hình học của công cụ FSW và các thông số quá trình hàn [8,10]. Vùng trung tâm mối hàn (nugget - SZ): Vùng này kim loại kết tinh lại hoàn toàn, đôi khi còn gọi là vùng khuấy để chỉ vùng mà trước đó dụng cụ đã chiếm lĩnh, có cấu trúc dạng hạt mịn, đẳng hướng do sự biến dạng dẻo mãnh liệt và nhiệt sinh ra do quá trình ma sát giữa vai dụng cụ và bề mặt phôi [2] Vùng ảnh hưởng cơ nhiệt (TMAZ): Vùng này đã có sự biến dạng dẻo vật liệu mà chưa có sự kết tinh lại, nhiệt độ trong quá trình hàn cũng có ảnh hưởng đến vật liệu, ở đây có ranh giới rõ rệt giữa vùng kết tinh lại và vùng biến dạng [2] Vùng ảnh hưởng nhiệt (HAZ): Nằm gần trung tâm mối hàn, vật liệu đã trải qua chu trình nhiệt nên bị thay đổi cấu trúc mạng tinh thể và đặc tính cơ học đặc biệt là độ cứng, tuy nhiên trong vùng này chưa có sự biến dạng dẻo xảy ra [2] Vùng kim loại cơ bản (Base metal): Là vùng nằm xa tâm mối hàn nhất, tại vùng này có nhiệt độ thấp nên kim loại chưa có sự thay đổi cấu trúc mạng tinh thể và cũng không có biến dạng dẻo xảy ra.

* Ưu nhược, điểm khi hàn FSW nhôm [3] - Ưu điểm: + Là một quá trình hàn ở trạng thái rắn nên nó được áp dụng cho tất cả các hợp kim nhôm mà lại tránh được các vấn đề nứt nóng, rỗ khí, mất mát phần tử, vv phổ biến cho quá trình hàn nhiệt nhôm; + Quá trình hàn như một quá trình cơ học, ít có sự can thiệp thủ công nên nó ít phụ thuộc vào tay nghề của người thợ hàn; + Không cần sử dụng khí bảo vệ và kim loại phụ; + Giảm thiểu sự co ngót kim loại so với hàn nóng chảy khi đông đặc và làm nguội, do đó giảm đáng kể biến dạng khi hàn; + Linh hoạt trong việc có thể hàn nối cùng lúc với một, hai, ba chi tiết và có thể hàn ở mọi vị trí khác nhau; + Đặc tính cơ học tuyệt vời khi so sánh với các phương pháp hàn khác; + Thân thiện với môi trường: không có tia UV hoặc các mối nguy hại về bức xạ điện từ khi không có hồ quang; quy trình này không gây tiếng ồn hơn máy phay 12 có công suất tương tự, và không tạo ra khói và các chất ô nhiễm khác; + Năng lượng yêu cầu tại mối hàn cho FSW nằm trong khoảng hàn laser (đòi hỏi ít năng lượng hơn) và hàn kim loại trong môi trường khí trơ (MIG); + Tốc độ hàn cao: Trong các mối hàn đơn lẻ với vật liệu mỏng hơn (độ dày 0 đến ≤ 5 mm), FSW có tốc độ hàn lớn hơn các phương pháp hàn nhiệt khác; Trong vật liệu dày hơn, FSW có thể được thực hiện trong một lần hàn (ví dụ đầu khuấy 50 mm), trong khi các quy trình khác cần nhiều lần mới có thể hàn xong. Điều này dẫn đến FSW có tỷ lệ hoàn thành mối ghép cao hơn, mặc dù tốc độ hàn có thể thấp hơn. - Nhược điểm: Ngoài những ưu điểm vượt trội kể trên, FSW cũng có một số tồn tại sau: + Do quá trình hàn được cơ giới hóa nên hạn chế ứng dụng trong những trường hợp mối hàn nhỏ lẻ khác; + Tồn lại một vết lõm cuối đường hàn; + Khó ngăn chặn một phần vật liệu theo dòng xoáy thoát lên trên bề mặt. Các khuyết tật thường gặp khi hàn FSW nhôm [3] Kiểu khuyết tật Vị trí Nguyên nhân Phía cạnh tiến Lực dọc trục yếu.

Tốc độ hàn quá cao. Khoảng trống Tấm không được kẹp đủ chặt hoặc khe hở quá rộng Dưới bề mặt đầu mối hàn Tốc độ hàn quá cao dẫn đến oxit trên 2. Vết dài trong bề mặt bị phá vỡ bởi đầu khuấy bị trộn mối hàn lẫn vào theo dòng chảy vật liệu Dọc đáy mối hàn Đầu khuấy quá ngắn hoặc tính toán 3. Lỗ hổng ở đáy phần đầu khuấy ăn sâu vào vật liệu mối hàn chưa đúng, giữ đầu khuấy yếu 4.