Luận văn ThS: Thông số ảnh hưởng nhiệt độ mối hàn ma sát khuấy - ĐH SPKT

Luận văn thạc sĩ nghiên cứu các thông số công nghệ ảnh hưởng đến trường nhiệt độ mối hàn ma sát khuấy, đánh giá chất lượng và độ bền liên kết hàn.

• Tác giả: Lê Đức Phương
• Người hướng dẫn: PGS.TS. Lê Chí Cương
• Trường học: Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Kỹ thuật cơ khí
• Đề tài: Nghiên cứu một số thông số ảnh hưởng đến nhiệt độ mối hàn ma sát khuấy
• Loại tài liệu: Luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2016
• Địa điểm: Hồ Chí Minh

Tóm tắt

I. Tổng quan về hàn ma sát khuấy hợp kim nhôm

Hàn ma sát khuấy là công nghệ hàn ở trạng thái rắn. Đầu hàn quay tạo ma sát với vật liệu. Nhiệt sinh ra làm mềm kim loại tại vùng mối hàn. Vai hàn và chốt khuấy trộn kim loại hai bên tấm. Mối hàn hình thành mà không nóng chảy vật liệu. Công nghệ này phù hợp với hợp kim nhôm khó hàn nóng chảy. Nhôm 6061-T6 dày 6mm là vật liệu nghiên cứu chính. Nhiệt độ mối hàn quyết định chất lượng cấu trúc tế vi. Nhiệt độ quá thấp gây thiếu ngấu. Nhiệt độ quá cao làm suy giảm cơ tính. Luận văn thạc sĩ tập trung xác định các thông số ảnh hưởng đến nhiệt độ mối hàn ma sát khuấy. Bốn yếu tố đầu vào được khảo sát gồm tốc độ quay, bước tiến, hình dạng vai và hình dạng chốt. Mục tiêu là tìm phương trình hồi quy giữa các thông số này với nhiệt độ và độ bền kéo. Nghiên cứu kết hợp mô phỏng số và thực nghiệm kiểm chứng. Kết quả giúp định hướng chọn thông số hàn tối ưu. Ứng dụng thực tế trong ngành chế tạo cơ khí, hàng không và ô tô. Vật liệu nhôm nhẹ, bền, cần công nghệ hàn tiên tiến. Hàn ma sát khuấy đáp ứng yêu cầu đó hiệu quả.

1.1. Nguyên lý công nghệ hàn ma sát khuấy

Đầu hàn gồm vai và chốt khuấy quay với tốc độ cao. Chốt khuấy đâm xuyên vào bề mặt hai tấm vật liệu. Ma sát giữa đầu hàn và kim loại sinh nhiệt. Nhiệt làm kim loại mềm dẻo nhưng không nóng chảy. Đầu hàn di chuyển dọc theo đường hàn với bước tiến xác định. Vai hàn nén và giữ kim loại dẻo tại bề mặt. Chốt khuấy trộn kim loại theo chiều sâu tấm. Hai dòng kim loại từ hai tấm hòa trộn vào nhau. Mối hàn nguội tạo thành liên kết rắn chắc. Cấu trúc hạt mịn hơn so với hàn nóng chảy truyền thống. Không có khuyết tật rỗ khí hay nứt nóng.

1.2. Mục tiêu và nội dung nghiên cứu của đề tài

Đề tài xác định thông số ảnh hưởng đến nhiệt độ mối hàn ma sát khuấy. Bốn yếu tố khảo sát gồm tốc độ quay, bước tiến, hình dạng vai và chốt. Nghiên cứu xây dựng phương trình hồi quy cho nhiệt độ và độ bền kéo. Mô phỏng số kết hợp thực nghiệm để kiểm chứng độ tin cậy. Thí nghiệm đo nhiệt độ tại vùng hàn trong quá trình gia công. Kiểm tra độ bền kéo, độ bền uốn sau khi hàn xong. Chụp ảnh phóng xạ đánh giá cấu trúc bên trong mối hàn. Giới hạn nghiên cứu áp dụng cho nhôm 6061-T6 dày 6mm. Không khảo sát góc nghiêng đầu dụng cụ và yếu tố lực. Kết quả đề xuất giải pháp nâng cao năng suất hàn.

II. Phân tích các yếu tố ảnh hưởng đến nhiệt độ hàn

Nhiệt độ mối hàn ma sát khuấy phụ thuộc nhiều thông số công nghệ. Tốc độ quay đầu hàn quyết định lượng nhiệt sinh ra do ma sát. Tốc độ quay cao làm tăng nhiệt độ vùng hàn. Bước tiến ảnh hưởng đến thời gian tiếp xúc nhiệt tại mỗi điểm. Bước tiến chậm làm nhiệt tích tụ lâu hơn. Hình dạng vai hàn quyết định diện tích tiếp xúc ma sát. Vai hàn phẳng hoặc lõm cho phân bố nhiệt khác nhau. Hình dạng chốt khuấy ảnh hưởng đến khả năng trộn kim loại. Chốt trụ trơn, ren hoặc côn tạo vận tốc bề mặt khác biệt. Vận tốc bề mặt cao làm tăng sức khuấy trộn kim loại. Đầu khuấy đáy phẳng tạo vận tốc bề mặt lớn hơn đáy tròn. Sự khác biệt này ảnh hưởng trực tiếp đến nhiệt độ cục bộ. Nhiệt độ không đồng đều gây khuyết tật mối hàn. Phân tích các yếu tố này giúp dự đoán chất lượng mối hàn. Kết quả phân tích là cơ sở xây dựng mô hình hồi quy.

2.1. Ảnh hưởng của tốc độ quay và bước tiến

Tốc độ quay cao sinh nhiệt lớn tại vùng ma sát. Nhiệt độ mối hàn tăng theo tốc độ quay đầu hàn. Tuy nhiên tốc độ quá cao gây quá nhiệt cục bộ. Quá nhiệt làm suy giảm cơ tính vật liệu vùng hàn. Bước tiến chậm kéo dài thời gian nung nóng tại mỗi vị trí. Bước tiến nhanh giảm nhiệt tích tụ nhưng dễ gây thiếu ngấu. Tỷ lệ giữa tốc độ quay và bước tiến quyết định năng lượng nhiệt đầu vào. Cần cân bằng hai thông số này để đạt nhiệt độ tối ưu. Thực nghiệm cho thấy mối quan hệ phi tuyến giữa hai yếu tố. Kết quả đo nhiệt độ hỗ trợ xây dựng phương trình hồi quy chính xác.

2.2. Ảnh hưởng của hình dạng vai và chốt khuấy

Hình dạng vai hàn quyết định diện tích và áp lực tiếp xúc. Vai lõm giữ kim loại dẻo tốt hơn vai phẳng. Hình dạng chốt khuấy ảnh hưởng đến dòng chảy kim loại theo chiều sâu. Chốt có ren tạo lực đẩy kim loại xuống đáy mối hàn. Vận tốc bề mặt tại điểm thấp nhất của chốt khác nhau theo hình dạng đáy. Đầu khuấy đáy phẳng có vận tốc bề mặt cao hơn đáy tròn nhiều lần. Vận tốc bề mặt lớn làm tăng khả năng khuấy trộn và sinh nhiệt. Đầu khuấy đáy phẳng dễ chế tạo và kiểm soát thông số hơn. Lựa chọn hình dạng phù hợp giúp ổn định nhiệt độ mối hàn. Đây là cơ sở tối ưu hóa thiết kế đầu hàn.

III. Phương pháp mô phỏng và thực nghiệm hàn ma sát khuấy

Nghiên cứu kết hợp mô phỏng số và thực nghiệm thực tế. Mô phỏng dựng mô hình nhiệt của quá trình hàn ma sát khuấy. Phần mềm mô phỏng tính toán phân bố nhiệt độ theo thời gian. Kết quả mô phỏng so sánh với dữ liệu đo thực nghiệm. Thực nghiệm sử dụng cặp nhiệt điện gắn tại vùng mối hàn. Nhiệt độ được ghi nhận liên tục trong suốt quá trình hàn. Mẫu hàn được chế tạo với các tổ hợp thông số khác nhau. Tốc độ quay, bước tiến, hình dạng vai và chốt thay đổi có kiểm soát. Sau khi hàn, mẫu được kiểm tra độ bền kéo và độ bền uốn. Ảnh chụp phóng xạ kiểm tra khuyết tật bên trong mối hàn. Dữ liệu thu thập dùng xây dựng phương trình hồi quy đa biến. Phương trình biểu diễn quan hệ giữa thông số hàn với nhiệt độ và độ bền. Phương pháp quy hoạch thực nghiệm giúp giảm số lần thí nghiệm. Kết quả phân tích thống kê xác định mức độ ảnh hưởng của từng yếu tố. Phương pháp này đảm bảo độ tin cậy khoa học cho kết luận.

3.1. Thiết kế thí nghiệm và đo nhiệt độ mối hàn

Thí nghiệm được thiết kế theo phương pháp quy hoạch thực nghiệm. Các mức thông số tốc độ quay và bước tiến được chọn hợp lý. Cặp nhiệt điện gắn gần vùng hàn để đo nhiệt độ tức thời. Dữ liệu nhiệt độ ghi nhận theo thời gian thực trong quá trình hàn. Mỗi tổ hợp thông số được lặp lại nhiều lần để đảm bảo độ chính xác. Mẫu vật liệu nhôm 6061-T6 dày 6mm được cắt đồng nhất kích thước. Điều kiện thí nghiệm giữ ổn định về nhiệt độ môi trường. Kết quả đo được xử lý bằng phần mềm thống kê chuyên dụng. Dữ liệu này làm đầu vào cho mô hình hồi quy. Độ chính xác của phép đo được kiểm chứng qua nhiều lần lặp.

3.2. Xây dựng phương trình hồi quy dự đoán nhiệt độ

Phương trình hồi quy biểu diễn nhiệt độ theo bốn thông số đầu vào. Tốc độ quay, bước tiến, hình dạng vai và chốt là biến độc lập. Phần mềm thống kê phân tích hồi quy đa biến từ dữ liệu thực nghiệm. Hệ số hồi quy phản ánh mức độ ảnh hưởng từng yếu tố. Mô hình được kiểm định bằng hệ số xác định R bình phương. Giá trị dự đoán từ phương trình so sánh với kết quả đo thực tế. Sai số giữa dự đoán và thực nghiệm nằm trong giới hạn chấp nhận. Phương trình tương tự được xây dựng cho độ bền kéo mối hàn. Hai phương trình hỗ trợ dự đoán nhanh chất lượng mối hàn. Kết quả này có giá trị ứng dụng thực tiễn cao.

IV. Kết luận và ứng dụng thực tiễn của nghiên cứu

Nghiên cứu xác định rõ bốn thông số ảnh hưởng đến nhiệt độ mối hàn. Tốc độ quay và bước tiến có tác động mạnh nhất đến nhiệt độ. Hình dạng vai và chốt khuấy ảnh hưởng đến phân bố nhiệt cục bộ. Phương trình hồi quy dự đoán chính xác nhiệt độ và độ bền kéo. Kết quả mô phỏng phù hợp với dữ liệu thực nghiệm đo được. Mối hàn đạt chất lượng tốt khi thông số nằm trong khoảng tối ưu. Nghiên cứu cung cấp cơ sở khoa học chọn thông số hàn phù hợp. Doanh nghiệp cơ khí có thể áp dụng kết quả vào sản xuất thực tế. Công nghệ hàn ma sát khuấy phù hợp với ngành hàng không, ô tô. Vật liệu nhôm nhẹ, bền được sử dụng ngày càng phổ biến. Kết quả nghiên cứu góp phần nâng cao năng suất và chất lượng hàn. Hướng phát triển tiếp theo có thể mở rộng khảo sát góc nghiêng đầu hàn. Nghiên cứu thêm ảnh hưởng của lực ép đến nhiệt độ mối hàn. Ứng dụng trí tuệ nhân tạo dự đoán thông số hàn tối ưu. Đây là hướng đi tiềm năng cho công nghệ hàn hiện đại.

4.1. Kết quả chính đạt được từ luận văn

Luận văn xác định mối quan hệ giữa thông số hàn và nhiệt độ mối hàn. Phương trình hồi quy dự đoán nhiệt độ với độ chính xác cao. Độ bền kéo mối hàn được dự đoán tương tự qua mô hình toán học. Hình dạng đầu hàn ma sát khuấy ảnh hưởng rõ rệt đến cấu trúc tế vi. Kết quả mô phỏng số phù hợp với số liệu đo thực nghiệm. Nghiên cứu chỉ ra thông số hàn tối ưu cho nhôm 6061-T6 dày 6mm. Chất lượng mối hàn được đánh giá qua độ bền kéo, uốn và ảnh phóng xạ. Các kết quả này đóng góp giá trị khoa học cho lĩnh vực hàn ma sát khuấy. Đề tài mở ra hướng nghiên cứu sâu hơn về công nghệ hàn trạng thái rắn.

4.2. Ứng dụng và hướng phát triển của công nghệ hàn

Kết quả nghiên cứu ứng dụng trực tiếp vào sản xuất công nghiệp cơ khí. Doanh nghiệp có thể chọn thông số hàn tối ưu dựa trên phương trình hồi quy. Công nghệ hàn ma sát khuấy tiết kiệm năng lượng so với hàn nóng chảy. Mối hàn đạt độ bền cao, ít khuyết tật, phù hợp kết cấu chịu lực. Ngành hàng không, ô tô, đóng tàu hưởng lợi từ công nghệ này. Hướng phát triển tiếp theo mở rộng nghiên cứu góc nghiêng đầu dụng cụ. Khảo sát thêm ảnh hưởng của lực ép đến chất lượng mối hàn. Ứng dụng công nghệ tự động hóa và trí tuệ nhân tạo trong điều khiển hàn. Những hướng đi này giúp nâng cao hơn nữa hiệu quả công nghệ hàn ma sát khuấy.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chương 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI 1.1 Lịch sử hàn ma sát khuấy và phạm vi ứng dụng 1.1 Lịch sử hàn ma sát khuấy Từ rất lâu, có nhiều phương pháp để nối các chi tiết lại với nhau, phương pháp hàn là một thành công trong ngành công nghiệp sản xuất từ những năm 1800. Sự phát triển này nhờ vào khám phá và cải tiến quan trọng như: ống thổi axetilen và oxiaxetilen đã đưa ra sự ra đời của hàn gas, hồ quang giữa hai điện cực carbon dẫn tới sự ra đời của hàn hồ quang, và nhiệt do điện trở là nền tảng cho sự ra đời của hàn điện. Trong khi hàn gió đá (Hình 1.1) được đưa vào ứng dụng trong thực tế một cách rộng rãi từ những năm 1900, hàn hồ quang (Hình 1.2) sau đó cũng từ từ trở nên phổ biến. Hàn bằng gió đá và hồ quang là hai phương pháp hàn nóng chảy, nghĩa là tại một vị trí cục bộ của vật hàn sẽ bị nóng chảy vào nhau và sau đó sẽ đông đặc lại.1 Phương pháp hàn hồ quang [6] Hình 1.2 Phương pháp hàn gas [6] Vào những năm 1950, dựa trên nền tảng của hàn hồ quanG thì phương pháp hàn plasma (Hình 1.3) được ra đời, phương pháp hàn này tạo ra được nguồn nhiệt lớn hơn so với hai phương pháp được đề cập ở trên.3 Máy hàn Plasma [6] 18 Và cũng trong những năm 1950, với việc phát minh ra tia laser, một phương pháp hàn mới ra đời, đó là hàn bằng tia laser, phương pháp này được sử dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp với khả năng hàn các loại vật liệu dày với vùng chảy rất nhỏ, và chất lượng mối hàn cao.

Ngoài ra còn nhiều phương pháp hàn nóng chảy đã được phát minh ra. Bên cạnh đó còn có phương pháp hàn không nóng chảy, đại diện đó là hàn ma sát (Hình 1. Trong quá trình hàn, hai chi tiết được ép sát lại với nhau và giữa hai bề mặt hàn có sự chuyển động tương đối, từ đó một nguồn nhiệt được tạo ra do ma sát và vật liệu tại hai bề mặt bị mềm ra và trộn lẫn lại với nhau, từ đó mối ghép được hình thành.4 Phương pháp hàn ma sát [6] Vận dụng nguyên lý sinh nhiệt từ ma sát của phương pháp hàn ma sát, một phương pháp hàn mới đã được phát triển đó là hàn ma sát khuấy, tên tiếng Anh là: Friction Stir Welding (FSW) (Hình 1. Viện hàn (TWI) tại Anh đã có nhiều năm thực hiện nhiều loại nghiên cứu, phát triển với các hoạt động của công nghệ của hàn ma sát.

Wayne Thomas và cộng sự của ông tại TWI đã trải qua thời gian nghiên cứu và phát triển rất nhiều loại thí nghiệm về hàn ma sát. Năm 1991, Wayne Thomas thấy được công dụng của việc sử dụng một dụng cụ được làm từ vật liệu có độ cứng cao xoay được trên bề mặt của vật liệu cần hàn khiến chúng chuyển sang trạng thái dẻo từ đó có thể ứng dụng nguyên lý này làm cho vật liệu hai chi tiết trộn lẫn lại với nhau đây là nền tảng cho sự phát triển của hàn ma sát khuấy sau này.5 Quá trình hàn ma sát khuấy [6] Hàn ma sát khuấy không làm chảy vật liệu nó có ý nghĩa hết sức quan trọng vì nó có thể loại bỏ một số khuyết điểm của quá trình hàn nóng chảy vật liệu như rỗ xốp, có vết 19 nứt, và bị biến dạng chi tiết hàn. Hơn thế nữa, phương pháp này không cần sử dụng khí bảo vệ, không phát ra ánh sáng hồ quang, không có khói. Đặc biệt không cần vật liệu điền đầy.

Đến nay, hàn ma sát khuấy được ứng dụng và đạt được nhiều thành tựu là hàn hợp kim nhôm. Việc hàn nhôm dễ dàng và được sử dụng nhiều trong các ngành công nghiệp. Hơn thế việc hàn hợp kim nhôm bằng các phương pháp hàn nóng chảy gặp rất nhiều khó khăn, điển hình trong ngành công nghiệp máy bay, phương pháp hàn plasma có tỉ lệ hư hỏng lên tới 90%, trong khi đó hàn ma sát khuấy đã giảm tỉ lệ này xuống gần như bằng không [1]. Nhiệt độ lớn nhất trong toàn bộ quá trình hàn dưới nhiệt độ nóng chảy đối với 0 hầu hết hợp kim nhôm là thấp hơn 660 C.

Về nguyên lý, hàn ma sát khuấy có thể ứng dụng cho hầu hết các vật liệu kim loại. Tuy nhiên, đối với các kim loại có độ cứng cao thì giới hạn của hàn ma sát khuấy là bảo đảm được tính toàn vẹn của dụng cụ khuấy. Ví dụ, trong suốt quá trình hàn ma sát khuấy 0 với vật liệu là thép, nhiệt độ tại vùng hàn lên đến 1100-1200 C [1] để vật liệu hàn chuyển sang trạng thái dẻo. Hàn ma sát khuấy không chỉ là một công nghệ hàn mà nó còn là một công nghệ mở.

Với những bước đầu phát triển của ngành công nghiệp hàn ma sát khuấy, nó được ứng dụng cho ngành công nghiệp đóng tàu. Với ứu điểm là loại bỏ biến dạng do xoắn, vào năm 2000, công ty Hitachi ứng dụng hàn ma sát vào dây chuyền sản xuất thân xe ô-tô [1]. Tuy nhiên, điều đáng chú ý lớn nhất là trong ngành công nghiệp hàn không, khởi đầu của phát triển hàn ma sát khuấy là vào những năm đầu của thập niên 90. Mà trong đó công ty Boeing sử dụng trong hàn bình nhiên liệu của tên lửa Delta, hàn cấu trúc thân máy của Airbus, thùng chứa nhiên liệu của các con tàu thám hiểm vũ trụ của NASA.2 Phạm vi ứng dụng 1.1 Trong công nghiệp đóng tàu và hàng hải Đây là hai ngành đầu tiên ứng dụng kỹ thuật hàn ma sát khuấy.

Quy trình hàn được ứng dụng vào: - Các tấm bano của boong, các vách ngăn và sàn. - Vỏ tàu và các kiến trúc thượng tầng. - Bãi đáp cho trực thăng trên tàu.6 Ứng dụng trong đóng tàu [6] 1.2 Trong ngành vũ trụ 20 Phương pháp hàn ma sát khuấy được sử dụng cho việc hàn các bồn nhiên liệu của tàu con thoi và các chi tiết lớn của tàu. Vào năm 1993, NASA đã đề suất công ty Lockheed Martin phát triển một loại vật liệu có độ bền cao, nhẹ để thay thế cho hợp kim nhôm 2219, mà được sử dụng cho bình chứa của tàu con thoi.

Và một loại hợp kim nhôm mới được tạo ra đó là Al-Li 2195, nhưng với các phương pháp hàn hiện tại thời điểm này đòi hỏi chi phí cao hơn mà mối hàn có nhiều khuyết tật. Phương pháp hàn ma sát khuấy được đưa vào để thay thế và cho hiệu quả cao, mối hàn bền hơn và hàn dễ dàng hơn.7 Tàu con thoi NASA [6] 1.3 Trong ngành công nghiệp hàng không Hàn ma sát khuấy có nhiều ứng dụng tiềm năng trong ngành công nghiệp hàng không. Việc thay thế, sửa chữa, ghép nối các chi tiết trong máy bay thì phương pháp hàn ma sát khuấy đáp ứng rất tốt cho các nhiệm vụ này. Ngày nay, việc chế tạo một số mẫu trong ngành công nghiệp hàng không đã được ứng dụng phương pháp hàn ma sát khuấy.

Các mối hàn dọc giáp mối và hàn các chi tiết trụ của hợp kim nhôm cho các bình chứa nhiên liệu của máy bay phương pháp hàn ma sát khuấy cho nhiều ưu điểm. Hàn ma sát khuấy có thể ứng dụng vào hàn các chi tiết như: - Cánh máy bay, thân máy bay, các bộ phân thăng bằng. - Bình chứa nhiên liệu.8 Các bộ phận máy bay được hàn bằng phương pháp hàn ma sát khuấy[6] 1.4 Trong ngành công nghiệp ô-tô Phương pháp hàn ma sát khuấy được ứng dụng trong việc ghép các tấm hợp kim nhôm của thân xe, mâm xe và khung xe.9 Phần khung của một bộ phân trên ô tô [6] 1.5 Trong ngành đường sắt Từ năm 1997 phần vỏ cùa tàu điện ngầm được chế tạo từ hợp kim nhôm và được hàn bằng phương pháp hàn ma sát khuấy. Tàu điện của Bombardier’s Electrostar tại Sapa Group sử dụng tấm panel được hàn bằng phương pháp hàn ma sát khuấy của Hitachi.10 Tàu Hitachi’s A-Train của ngành đường sắt Anh [6] 1.2 Nguyên lý hàn ma sát khuấy, ưu – khuyết điểm 1.1 Nguyên lý hàn ma sát khuấy Hàn ma sát khuấy (FSW) thực hiện quá trình hàn ghép hai chi tiết lại với nhau bằng phương pháp chuyển động quay tròn và tịnh tiến của dụng cụ hàn.

Dụng cụ hàn làm mềm chi tiết hàn bằng nhiệt độ được sản sinh bởi ma sát giữa bề mặt dụng cụ hàn với bề mặt chi tiết và quá trình chuyển sang trạng thái dẻo của vật liệu, tại trạng thái dẻo này vật liệu tại mối ghép được trộn lại với nhau để hình thành mối hàn. Quá trình hàn ma sát có thể chia làm ba giai đoạn [4]: - Giai đoạn 1: Đi xuống của đầu khuấy. - Giai đoạn 2: Đầu khuấy quay tại chỗ. - Giai đoạn 3: Đầu khuấy di chuyển dọc đường hàn.11 Các giai đoạn trong quá trình hàn ma sát khuấy [5] Ở giai đoạn đầu, đầu khuấy quay tại chỗ (hình 1.11a), tiếp theo sau đó đầu khuấy sẽ đi xuống từ từ đến khi mặt đầu của chốt khuấy sẽ chạm bề mặt của vật hàn (hình 1.11b), đi sâu vào trong vật liệu hàn, một khi đầu khuấy đi xuống đạt được chiều sâu mong muốn thì sẽ ngừng lại (hình 1.11 c), việc dừng lại này giúp tăng nhiệt độ do ma sát, nhiệt độ này đạt tới giá trị dẻo chứ chưa tới nhiệt độ nóng chảy.

Sau khi đạt tới trạng thái dẻo như mong muốn thì chuyển sang giai đoạn ba là đầu khuấy di chuyển 23 dọc đường hàn (hình 1.12 Quá trình hàn ma sát khuấy [5] Trọng tâm của quá trình hàn ma sát khuấy là hình dạng dụng cụ hàn. Thường trong hàn ma sát khuấy quá trình hàn về cơ bản được hiểu là một dụng cụ hàn hình trụ có vai, mà vai này sẽ nằm trên bề mặt chi tiết hàn, và một chốt có đường kính nhỏ, nó sẽ đi sâu vào chi tiết hàn. Vai này đóng vai trò cản không cho vật liệu bị biến dạng dẻo bay ra ngoài khi chốt khuấy và ép vật liệu chạy dọc đường hàn. Chốt khuấy có nhiều biên dạng khách nhau và đóng vai trò đẩy vật liệu xung quanh đi xuống và giúp vật liệu được duy trì trong vùng hàn.

Trong quá trình hàn có một lực hướng xuống tác dụng lên dụng cụ hàn để duy trì chiều sâu nhúng của chốt khuấy một cách hợp lý và cũng như làm cho vai của dụng cụ khuấy ép lên bề mặt chi tiết hàn.13 Các biên dạng của đầu hàn [9] Thông thường trong FSW, chốt phải đi sâu vào trong chi tiết hàn và cách bề mặt đối diện khoảng 0,5 mm [1] để đảm bảo toàn bộ bề mặt mối ghép được hàn.