Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu
Hàn ma sát khuấy (Friction Stir Welding - FSW) là công nghệ hàn ở trạng thái rắn được phát minh bởi Viện Hàn Hoàng gia Anh (The Welding Institute - TWI) vào năm 1991. Khác với các phương pháp hàn nóng chảy truyền thống, FSW tạo liên kết kim loại ở nhiệt độ dưới điểm nóng chảy nhờ nhiệt ma sát và biến dạng dẻo cơ học, giúp loại bỏ các khuyết tật đặc trưng của pha lỏng như rỗ khí, nứt nóng và biến dạng nhiệt lớn. Công nghệ này đặc biệt phù hợp để hàn các hợp kim nhôm độ bền cao (như các sê-ri 2000, 5000, 6000, 7000, 8000) và các cặp vật liệu dị chủng vốn rất khó hàn bằng nhiệt truyền thống. Tuy nhiên, việc tối ưu hóa quy trình thông qua thực nghiệm đòi hỏi chi phí lớn và thời gian dài, trong khi các hiện tượng nhiệt - cơ phi tuyến, biến dạng dẻo cực lớn và dòng chảy vật liệu diễn ra phức tạp bên trong mối hàn rất khó quan sát trực tiếp.
Mục tiêu tổng quát của đồ án là xây dựng mô hình mô phỏng số 3D toàn bộ quá trình hàn ma sát khuấy cho hợp kim nhôm tấm AA6061 bằng phần mềm thương mại ABAQUS, ứng dụng phương pháp kết hợp Lagrangian - Eulerian (Coupled Eulerian-Lagrangian - CEL) nhằm đánh giá quá trình truyền nhiệt, dự đoán khuyết tật và khảo sát sự ảnh hưởng của các thông số công nghệ.
Các nhiệm vụ nghiên cứu và tính toán cụ thể được xác định trong đồ án bao gồm:
- Xác định miền phân bố nhiệt độ trong mối hàn.
- Thiết lập biểu đồ biến thiên nhiệt độ theo miền thời gian tại các điểm khảo sát.
- Khảo sát biên dạng bề mặt mối hàn sau quá trình khuấy.
- Khảo sát sự hình thành và biên dạng khuyết tật thể tích bên trong mối hàn.
- Khảo sát tốc độ chuyển động của vùng vật liệu tiếp xúc với dụng cụ hàn.
- Đánh giá ảnh hưởng của các thông số công nghệ: thông số hình học dụng cụ, tốc độ chạy ngang và hệ số ma sát.
Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:
- Đối tượng nghiên cứu: Quá trình hàn giáp mối hai tấm hợp kim nhôm AA6061 sử dụng dụng cụ hàn bằng thép công cụ H13.
- Phạm vi không gian và hình học: Kích thước mỗi tấm phôi là $30\text{ mm} \times 7.5\text{ mm} \times 3\text{ mm}$ (miền làm việc mô phỏng $30\text{ mm} \times 15\text{ mm} \times 4\text{ mm}$); dụng cụ hàn có đường kính vai $5.22\text{ mm}$, đường kính chốt $2\text{ mm}$, chiều dài chốt $1.6\text{ mm}$.
- Phạm vi thông số công nghệ: Tốc độ quay dụng cụ $1500\text{ rpm}$; tốc độ tịnh tiến dọc đường hàn từ $150\text{ mm/phút}$ đến $200\text{ mm/phút}$; hệ số ma sát danh định $\mu = 0.8$; nhiệt độ môi trường ban đầu $25^\circ\text{C}$.
Cơ sở lý thuyết và phương pháp
Nghiên cứu ứng dụng lý thuyết cơ học biến dạng dẻo và nhiệt động lực học trong môi trường liên tục để mô tả quá trình hàn FSW:
- Mô hình vật liệu dẻo nhớt Johnson - Cook: Dùng để mô tả ứng suất dòng chảy ($\bar{\sigma}$) của hợp kim nhôm dưới điều kiện biến dạng dẻo lớn, tốc độ biến dạng cao và nhiệt độ thay đổi:
$$\bar{\sigma} = \left[A + B\bar{\epsilon}^n\right] \left[1 + C \ln\left(\frac{\dot{\bar{\epsilon}}}{\dot{\epsilon}0}\right)\right] \left[1 - \left(\frac{T - T{\text{room}}}{T_{\text{melt}} - T_{\text{room}}}\right)^m\right]$$
Trong đó: $A$ là ứng suất chảy ở nhiệt độ phòng, $B$ là mô đun tăng cứng, $n$ là số mũ tăng cứng, $C$ là hệ số độ nhạy tốc độ biến dạng, $m$ là hệ số hóa mềm nhiệt, $T_{\text{room}} = 25^\circ\text{C}$ và $T_{\text{melt}} = 652^\circ\text{C}$.
- Mô hình quan hệ cấu thành Sheppard - Wright: Dựa trên phương trình hàm hyperbolic sine và thông số Zener - Hollomon ($Z$) để phân tích ứng suất dòng ở nhiệt độ cao.
- Phương pháp phân tích số Coupled Eulerian-Lagrangian (CEL): Khắc phục nhược điểm méo lưới nghiêm trọng của phương pháp thuần Lagrangian khi vật liệu chịu biến dạng cắt cực lớn quanh đầu khuấy, đồng thời khắc phục hạn chế khó xác định biên tự do của phương pháp thuần Eulerian. Trong mô hình CEL, phôi nhôm được định nghĩa trong miền lưới Euler cố định không gian, còn dụng cụ hàn được mô hình hóa theo quan điểm Lagrangian (vật thể rắn không biến dạng).
- Thuật toán Volume of Fluid (VOF): Sử dụng hàm phân số thể tích trong miền Euler để theo dõi bề mặt tự do của kim loại và phát hiện sự hình thành các lỗ rỗng/khuyết tật thể tích (void/tunnel defects).
- Nguồn dữ liệu: Toàn bộ hằng số vật liệu, đặc tính nhiệt - cơ phụ thuộc nhiệt độ của AA6061 và thép H13 được trích xuất từ các công trình thực nghiệm đã công bố của Johnson & Cook, Sheppard & Jackson, Badour và Grujicic.
Nội dung chính theo từng chương
Chương 1. Giới thiệu tổng quan về đề tài
Chương này tổng quan về các phương pháp hàn ở trạng thái rắn (hàn ma sát, hàn siêu âm, hàn nổ, hàn rèn) và đi sâu vào ba phương pháp hàn ma sát: hàn ma sát quay (RFW - gồm dạng truyền động trực tiếp và hàn quán tính), hàn ma sát tuyến tính (LFW) và hàn ma sát khuấy (FSW). Tác giả trình bày chi tiết nguyên lý FSW với ba giai đoạn làm việc liên tiếp:
- Giai đoạn 1 (Plunging): Đầu khuấy quay và cắm sâu vào vật liệu.
- Giai đoạn 2 (Dwelling): Đầu khuấy quay tại chỗ để sinh nhiệt ma sát và làm dẻo kim loại.
- Giai đoạn 3 (Welding): Đầu khuấy vừa quay vừa di chuyển tịnh tiến dọc theo đường nối.
Văn bản định nghĩa rõ ràng các thuật ngữ kỹ thuật cốt lõi trong FSW:
- Vai dụng cụ (Tool shoulder): Tiếp xúc mặt trên của phôi, chịu trách nhiệm chính sinh ra $80 - 90%$ tổng lượng nhiệt.
- Chốt dụng cụ (Tool pin): Đi sâu vào trong phôi, khuấy trộn vật liệu và đóng góp $10 - 20%$ tổng lượng nhiệt.
- Phía tiến (Advancing Side - AS): Vùng có chiều quay của dụng cụ cùng hướng với hướng tịnh tiến hàn; có vận tốc tương đối, nhiệt độ và mức độ biến dạng dẻo cao hơn.
- Phía lùi (Retreating Side - RS): Vùng có chiều quay của dụng cụ ngược hướng với hướng hàn.
- Độ sâu nhúng (Plunge depth): Chiều sâu vai dụng cụ ép xuống mặt phôi để duy trì áp lực và tăng diện tích tiếp xúc.
- Góc nghiêng (Tilt angle): Góc nghiêng trục dụng cụ (từ $0^\circ$ đến $3^\circ$) nhằm tăng áp lực dồn nén, hạn chế hình thành bavia (flash).
Cấu trúc mối hàn FSW được phân thành 4 vùng vật liệu:
- Vật liệu gốc (Parent Material - PM): Nằm xa tâm mối hàn, không biến đổi cấu trúc và cơ tính.
- Vùng ảnh hưởng nhiệt (Heat Affected Zone - HAZ): Chịu tác động nhiệt, có sự biến đổi vi cấu trúc nhưng không bị biến dạng cơ học.
- Vùng biến dạng nhiệt - cơ (Thermomechanically Affected Zone - TMAZ): Chịu đồng thời tác động nhiệt và biến dạng dẻo nhưng chưa kết tinh lại hoàn toàn.
- Lõi mối hàn (Weld Core / Stir Zone): Nơi chốt dao đi qua, trải qua quá trình kết tinh lại động hoàn toàn với các hạt tinh thể mịn.
Chương 1 cũng tổng hợp các ứng dụng công nghiệp thực tế của FSW: sản xuất khung xe và vành bánh xe ô tô (Honda, Hydro), thùng nhiên liệu tên lửa bằng hợp kim Al-Li-2195 của Tàu con thoi (NASA, Lockheed Martin), máy bay phản lực Eclipse, khung nhôm hai lớp tàu cao tốc Class-395 (Hitachi), vách cabin tàu thủy và tấm tản nhiệt.
Chương 2. Giới thiệu tổng quan phương pháp mô phỏng số cho quá trình hàn ma sát khuấy
Chương 2 phân tích quy trình 7 bước thiết lập bài toán mô phỏng số FSW:
- Xác định mức độ phân tích và lựa chọn phương pháp tiếp cận (Lagrangian, Eulerian, ALE, CEL).
- Xây dựng mô hình hình học và lắp ghép chi tiết (phôi, dụng cụ, tấm đệm nền).
- Xác định thuộc tính vật liệu và các định luật cấu thành (mô hình Johnson-Cook và Sheppard-Wright).
- Khai báo các mối quan hệ tương tác cơ học và tiếp xúc nhiệt.
- Thiết lập các điều kiện biên ràng buộc cơ học và trao đổi nhiệt.
- Chia lưới phần tử hữu hạn và phân tích độ nhạy của lưới.
- Thực hiện giải số bài toán trên phần mềm thương mại.
Chương này trình bày chi tiết cơ sở toán học của hai mô hình cấu thành vật liệu tiêu biểu và tổng hợp giá trị hệ số ma sát từ các công bố trước đây:
| Vật liệu |
Hệ số ma sát ($\mu$) |
Phương pháp tiếp cận |
Tài liệu tham khảo |
| AA 6082 |
0.7 |
Lagrangian |
[17] |
| AA 6061 |
0.8 |
CEL |
[8] |
| AA 2024 |
0.3 |
ALE |
[18] |
Chương 3. Mô phỏng quá trình hàn ma sát khuấy bằng phần mềm ABAQUS dựa trên phương pháp CEL
Chương này mô tả chi tiết quy trình thiết lập bài toán mô phỏng số 3D trong môi trường ABAQUS/Explicit:
- Mô hình hình học: Miền Eulerian 3D có kích thước tổng thể $30\text{ mm} \times 15\text{ mm} \times 4\text{ mm}$. Chiều dày $4\text{ mm}$ được chia làm hai phần: phần trên dày $1\text{ mm}$ là vùng trống (Void region), phần dưới dày $3\text{ mm}$ là vùng gán vật liệu nhôm AA6061. Việc tạo vùng trống $1\text{ mm}$ là bắt buộc để chứa lượng vật liệu nhôm bị đùn dâng lên khi chốt dao cắm xuống, đảm bảo bài toán hội tụ toán học. Dụng cụ hàn bằng thép H13 được mô hình hóa là vật thể rắn đồng nhất (rigid body) với đường kính vai $5.22\text{ mm}$, chốt hình trụ đường kính $2\text{ mm}$ và chiều dài chốt $1.6\text{ mm}$.
- Thông số vật liệu và mô hình cấu thành:
Bảng thông số nhiệt - cơ của hợp kim nhôm AA6061 và thép H13:
| Thuộc tính vật liệu |
Hợp kim nhôm AA6061 (ở $25^\circ\text{C}$) |
Thép dụng cụ H13 |
| Khối lượng riêng ($\text{kg/m}^3$) |
2602 |
7800 |
| Modun đàn hồi ($E$) |
$2.72\text{ GPa}$ (nhiệt độ cao) |
$210\text{ GPa}$ |
| Hệ số Poisson ($\nu$) |
— |
0.3 |
| Hệ số dẫn nhiệt ($k$, $\text{W/m}^\circ\text{C}$) |
162 |
24.3 |
| Nhiệt dung riêng ($c_p$, $\text{J/kg}^\circ\text{C}$) |
900 |
460 |
| Hệ số giãn nở nhiệt ($10^{-6}/^\circ\text{C}$) |
— |
12.3 |
Bảng hằng số mô hình Johnson-Cook cho hợp kim nhôm AA6061:
| $A$ (MPa) |
$B$ (MPa) |
$n$ |
$C$ |
$m$ |
$T_{\text{melt}}$ ($^\circ\text{C}$) |
$T_{\text{room}}$ ($^\circ\text{C}$) |
| 324 |
114 |
0.42 |
0.002 |
1.34 |
652 |
25 |
- Chia lưới phần tử hữu hạn:
- Miền Eulerian phôi nhôm: Chia thành 80.640 phần tử nhiệt - cơ 8 nút tích hợp EC3D8RT (8-node thermally coupled linear Eulerian brick). Lưới được chia mịn cục bộ dọc theo tâm đường hàn để đảm bảo độ chính xác tính toán nhiệt - biến dạng và chia thô dần về hai biên để tối ưu hóa thời gian tính toán.
- Miền dụng cụ hàn: Chia thành 5.109 phần tử tứ diện liên kết nhiệt - cơ C3D4T (4-node thermally coupled tetrahedron).
- Điều kiện nhiệt và biên:
- Nhiệt độ ban đầu toàn bộ mô hình là $25^\circ\text{C}$.
- Hệ số tỏa nhiệt đối lưu tại hai mặt cạnh (chiều rộng và chiều dài) biến thiên theo nhiệt độ trong khoảng $0 - 25\text{ W/m}^2^\circ\text{C}$.
- Hệ số tỏa nhiệt tại mặt trên phôi biến thiên từ $0$ đến $13.66\text{ W/m}^2^\circ\text{C}$.
- Hệ số tỏa nhiệt tại mặt tiếp xúc dụng cụ - phôi dao động từ $0$ đến $20\text{ W/m}^2^\circ\text{C}$.
- Tổn thất nhiệt truyền dẫn qua mặt đáy phôi vào tấm đệm được mô hình hóa tương đương bề mặt đối lưu với hệ số tỏa nhiệt không đổi $1000\text{ W/m}^2^\circ\text{C}$.
- Hệ số ma sát bề mặt tiếp xúc được thiết lập $\mu = 0.8$.
Chương 4. Nghiên cứu ảnh hưởng của các thông số đến quá trình hàn ma sát khuấy
Chương 4 thực hiện khảo sát số trị trên mô hình CEL đã xây dựng với các nội dung:
- Khảo sát ảnh hưởng của tốc độ dụng cụ: Đánh giá trường nhiệt độ và sự biến thiên nhiệt độ theo thời gian khi thay đổi vận tốc tịnh tiến ($150 - 200\text{ mm/phút}$) ở tốc độ quay $1500\text{ rpm}$.
- Khảo sát ảnh hưởng của biên dạng dụng cụ: So sánh dụng cụ tiêu chuẩn và dụng cụ biên dạng số 2 về sự phân bố nhiệt độ, hình thái biến dạng mối hàn ở hai vùng AS và RS, vận tốc chuyển động của dòng chảy vật liệu xung quanh chốt dao.
- Khảo sát ảnh hưởng của hệ số ma sát: Đánh giá sự phụ thuộc của nhiệt lượng sinh ra và khả năng lấp đầy kim loại vào hệ số ma sát tiếp xúc.
- Dự đoán khuyết tật thể tích: Khảo sát vùng trống vật liệu (Void) trong pha Euler để phát hiện vị trí và biên dạng của các khuyết tật dạng đường hầm (tunnel defect) sinh ra trong quá trình hàn.
Kết quả và đóng góp
Kết quả chính
- Xây dựng hoàn chỉnh mô hình số CEL trong ABAQUS/Explicit: Thiết lập thành công mô hình phần tử hữu hạn 3D kết hợp Euler - Lagrange gồm 80.640 phần tử EC3D8RT và 5.109 phần tử C3D4T, giải quyết triệt để hiện tượng méo lưới khi biến dạng cực lớn.
- Làm rõ cơ chế sinh nhiệt và phân bố nhiệt độ: Xác định vai dụng cụ đóng góp $80 - 90%$ tổng lượng nhiệt ma sát trong khi chốt dụng cụ đóng góp $10 - 20%$. Trường nhiệt độ xung quanh đầu khuấy có tính bất đối xứng rõ rệt, trong đó phía tiến (AS) đạt mức nhiệt độ và mức độ biến dạng dẻo cao hơn phía lùi (RS).
- Mô phỏng trực quan dòng vật liệu và dự đoán khuyết tật: Ứng dụng hàm phân số thể tích VOF để quan sát dòng chảy dẻo của nhôm xung quanh chốt dao và xác định vị trí khuyết tật thể tích (dạng rãnh rỗng/tunnel defect) chủ yếu xuất hiện ở phía tiến (AS) khi tốc độ hàn hoặc nhiệt lượng không đạt mức tối ưu.
Giải pháp và đề xuất kỹ thuật của tác giả
- Đề xuất giải pháp phân chia miền hình học Eulerian thành hai lớp ($1\text{ mm}$ vùng trống và $3\text{ mm}$ vùng vật liệu) để giải quyết xung đột thể tích khi đầu khuấy nhúng sâu vào phôi.
- Khuyến nghị kiểm soát tốc độ quay của dụng cụ dưới ngưỡng $15.000\text{ rpm}$ để ngăn ngừa hiện tượng quá nhiệt làm nóng chảy cục bộ vật liệu tâm hàn.
- Áp dụng phương pháp chia lưới phân cấp (lưới mịn tại tâm đường hàn, lưới thô ở biên) giúp cân bằng giữa độ chính xác kết quả và chi phí tài nguyên tính toán.
Đóng góp so với các nghiên cứu trước
- Đồ án đã kế thừa và hoàn thiện phương pháp mô phỏng CEL (vốn trước đây chỉ có một số ít tác giả như Grujicic và Badour công bố), ứng dụng thành công cho trường hợp hàn giáp mối hợp kim nhôm AA6061 với đầy đủ các điều kiện biên mất nhiệt đối lưu phụ thuộc nhiệt độ.
- Khẳng định tính hiệu quả của phương pháp CEL trong việc phát hiện khuyết tật thể tích mà không cần giả định trước vết nứt hay vị trí rỗng như trong các mô hình Lagrangian cổ điển.
Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp
- Hạn chế:
- Mô hình coi dụng cụ hàn (thép H13) là vật thể rắn tuyệt đối (rigid body), chưa tính đến ứng suất nhiệt và độ mòn cơ học của đầu khuấy trong điều kiện làm việc khắc nghiệt.
- Kích thước miền tính toán còn nhỏ ($30\text{ mm} \times 15\text{ mm} \times 4\text{ mm}$) do giới hạn năng lực phần cứng máy tính, chưa mô phỏng được các tấm hàn kích thước lớn trong công nghiệp.
- Chưa xét đến ảnh hưởng của góc nghiêng dao (Tilt angle) và sự thay đổi của lực ép dọc trục trong suốt chu trình hàn.
- Hướng nghiên cứu tiếp:
- Mở rộng mô hình CEL để mô phỏng hàn các cặp vật liệu dị chủng phức tạp (như hàn ghép Nhôm - Thép, hoặc nhôm AA6061 với AA5083).
- Khảo sát các biên dạng chốt khuấy phức tạp hơn (chốt ren tam giác, chốt côn có rãnh xoắn).
- Thực hiện các thí nghiệm đo nhiệt bằng cặp nhiệt điện (thermocouple) và chụp ảnh kim biên dạng mối hàn để đối chứng, kiểm chuẩn sai số của mô hình số.
Giá trị tham khảo
Đồ án là tài liệu tham khảo có giá trị chuyên môn cao cho:
- Sinh viên, học viên cao học: Chuyên ngành Kỹ thuật Cơ khí, Cơ khí Chế tạo máy, Kỹ thuật Vật liệu và Cơ học tính toán cần tài liệu hướng dẫn quy trình mô phỏng số phi tuyến nhiệt - cơ.
- Kỹ sư công nghệ và chuyên viên CAE: Làm việc trong lĩnh vực gia công áp lực, hàn trạng thái rắn, công nghiệp ô tô, hàng không và đóng tàu cần tối ưu hóa thông số công nghệ FSW.
- Phần nội dung đáng tham khảo nhất: Quy trình thiết lập miền Eulerian - phân chia vùng Void trong ABAQUS/Explicit (Chương 3), bảng số liệu hằng số mô hình Johnson-Cook và hệ thống điều kiện biên nhiệt đối lưu phụ thuộc nhiệt độ cho hợp kim nhôm AA6061.
Câu hỏi thường gặp
1. Tại sao đồ án lựa chọn phương pháp Coupled Eulerian-Lagrangian (CEL) thay vì phương pháp phần tử hữu hạn Lagrangian truyền thống?
Trong hàn FSW, vật liệu xung quanh đầu khuấy bị biến dạng dẻo và cắt trượt cực lớn. Nếu dùng phương pháp Lagrangian thuần túy, lưới phần tử gắn liền với vật liệu sẽ bị xoắn vặn và méo mó nghiêm trọng (mesh distortion), dẫn đến lỗi dừng chương trình tính toán. Phương pháp CEL khắc phục hoàn toàn nhược điểm này bằng cách cho vật liệu nhôm chảy tự do qua một lưới Euler cố định không gian, trong khi dụng cụ hàn vẫn được mô hình hóa dạng Lagrangian.
2. Mục đích của việc tạo lớp vùng trống (Void region) dày 1 mm phía trên bề mặt phôi là gì?
Trong phân tích CEL, khi dụng cụ hàn cắm sâu xuống phôi (giai đoạn Plunging), thể tích chốt dao sẽ chiếm chỗ trong miền vật liệu. Lớp vùng trống dày $1\text{ mm}$ ở phía trên đóng vai trò là không gian tự do để kim loại dẻo bị chiếm chỗ có thể trồi dâng lên mà không làm mất cân bằng phần tử, giúp bài toán mô phỏng hội tụ ổn định.
3. Tác giả đã sử dụng những thông số Johnson-Cook nào cho vật liệu nhôm AA6061 trong ABAQUS?
Mô hình Johnson-Cook cho hợp kim nhôm AA6061 được thiết lập với các hằng số: ứng suất chảy $A = 324\text{ MPa}$, hệ số tăng cứng $B = 114\text{ MPa}$, số mũ biến dạng $n = 0.42$, hệ số tốc độ biến dạng $C = 0.002$, hệ số hóa mềm nhiệt $m = 1.34$, nhiệt độ phòng $T_{\text{room}} = 25^\circ\text{C}$ và nhiệt độ nóng chảy $T_{\text{melt}} = 652^\circ\text{C}$.
4. Sự phân bố nhiệt độ và biến dạng giữa hai phía đường hàn (AS và RS) có đặc điểm gì khác nhau?
Trường nhiệt độ và biến dạng quanh đầu khuấy có tính bất đối xứng. Tại phía tiến (Advancing Side - AS), chiều quay của dụng cụ trùng với hướng tịnh tiến nên vận tốc tương đối giữa dụng cụ và phôi lớn hơn, dẫn đến nhiệt độ cao hơn và mức độ biến dạng dẻo mạnh hơn so với phía lùi (Retreating Side - RS). Khuyết tật thể tích (tunnel defect) cũng có xu hướng tập trung nhiều hơn ở phía AS.
5. Điều kiện biên truyền nhiệt ở các bề mặt của tấm phôi được gán như thế nào?
Điều kiện biên nhiệt bao gồm: tỏa nhiệt đối lưu tại các mặt cạnh phôi ($0 - 25\text{ W/m}^2^\circ\text{C}$), mặt trên phôi ($0 - 13.66\text{ W/m}^2^\circ\text{C}$), giao diện tiếp xúc dao - phôi ($0 - 20\text{ W/m}^2^\circ\text{C}$), và mặt đáy tiếp xúc với bàn gá được mô hình hóa tương đương bề mặt đối lưu với hệ số tỏa nhiệt dẫn truyền cố định $1000\text{ W/m}^2^\circ\text{C}$. Nhiệt độ ban đầu toàn hệ thống là $25^\circ\text{C}$.
Kết luận
Đồ án tốt nghiệp đã xây dựng thành công mô hình mô phỏng số 3D quá trình hàn ma sát khuấy cho hợp kim nhôm AA6061 bằng phần mềm ABAQUS/Explicit dựa trên phương pháp kết hợp Eulerian - Lagrangian (CEL). Nghiên cứu đã làm rõ bản chất phi tuyến của trường nhiệt độ bất đối xứng, cơ chế đóng góp nhiệt lượng của vai và chốt dụng cụ, cũng như dòng chảy dẻo của kim loại trong quá trình hình thành mối nối. Kết quả mô phỏng không chỉ cung cấp cơ sở khoa học để dự đoán các khuyết tật thể tích dạng rãnh rỗng mà còn là tài liệu tham khảo tin cậy cho việc tính toán, thiết kế và tối ưu hóa bộ thông số công nghệ hàn ma sát khuấy trong thực tế sản xuất.
