Luận văn thạc sĩ: Ảnh hưởng của chế độ hàn đến chất lượng mối hàn ma sát giáp mí tấm hợp kim nhôm 5083

• Tác giả: Huỳnh Hoàng Tú
• Người hướng dẫn: Tiến Sĩ Phan Thành Nhàn
• Trường học: Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp.HCM
• Đề tài: Nghiên Cứu Sự Ảnh Hưởng Của Chế Độ Hàn Đến Chất Lượng Mối Hàn Ma Sát Giáp Mí Tấm Hợp Kim Nhôm 5083
• Loại tài liệu: luận văn
• Năm xuất bản: 2019
• Địa điểm: Tp. Hồ Chí Minh

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• TÓM TẮT
• ABSTRACT
• MỤC LỤC
• Danh sách các chữ viết tắt
• Danh sách các hình
• Danh sách các bảng
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. Giới thiệu công nghệ hàn ma sát khuấy (Friction Stir Welding)
• 1.2. Ưu nhược điểm của công nghệ hàn ma sát khuấy (FSW)
• 1.2.1. Ưu điểm
• 1.2.2. Nhược điểm
• 1.3. Ứng dụng của hàn ma sát khuấy (FSW)
• 1.4. Những nghiên cứu trong và ngoài nước
• 1.4.1. Những nghiên cứu trên thế giới
• 1.4.2. Những nghiên cứu trong nước
• 1.5. Tính cấp thiết và ý nghĩa nghiên cứu của đề tài
• 1.5.1. Tính cấp thiết của đề tài
• 1.5.2. Ý nghĩa của nghiên cứu đề tài
• 1.6. Đối tượng nghiên cứu
• 1.6.1. Chế độ hàn ma sát khuấy
• 1.7. Nội dung nghiên cứu và giới hạn đề tài
• 1.8. Phương pháp nghiên cứu
• 1.8.1. Chế tạo mối hàn
• 1.8.2. Thí nghiệm cơ học, đánh giá ứng xử cơ học của mối hàn
• 2. CHƯƠNG 2.1 Hợp kim nhôm
• 2.1. Định nghĩa và phân loại
• 2.2. Sự ảnh hưởng của các nguyên tố thành phần đến tính chất của hợp kim nhôm
• 2.3. Các phương pháp hàn đối với hợp kim nhôm
• 2.4. Các đặc tính của hợp kim nhôm
• 2.5. Ứng dụng của hợp kim nhôm
• 2. 2 Dụng cụ hàn ma sát khuấy
• 2.1. Cấu tạo, chức năng
• 2.2. Hình dáng của dụng cụ
• 2.2.1. Vai dụng cụ
• 2.3. Kích thước dụng cụ hàn ma sát khuấy
• 2.4. Vật liệu chế tạo dụng cụ hàn
• 3. 3 Các thông số chủ yếu trong quá trình hàn ma sát khuấy
• 3.1. Tốc độ quay của dụng cụ (ω)
• 3.2. Tốc độ tịnh tiến của chốt hàn (v)
• 3.3. Góc nghiêng của dụng cụ
• 3.4. Lực dọc trục
• 4. 4 Sự phân bố nhiệt độ trong quá trình hàn ma sát khuấy
• 5. 5 Sự hình thành cấu trúc tế vi trong mối hàn ma sát khuấy
• 5.2. Vùng ảnh hưởng cơ nhiệt (Thermo-mechanically affected zone, được ký hiệu là TMAZ)
• 5.3. Vùng ảnh hưởng nhiệt (Heat-affected zone, được ký hiệu là HAZ)
• 6. 6 Các lỗi thường xuất hiện trong mối hàn ma sát khuấy
• 6.1. Mối hàn xuất hiện lỗ rỗng bên trong và xuyên suốt đường hàn (Tunnel defects)
• 6.2. Mối hàn bị quá nhiệt (Flash defects)
• 6.3. Mối hàn bị lẫn ôxit (Kissing bond defects or zigzag defects)
• 6.4. Mối hàn xuất hiện lỗi giống như vết nứt (rack-like root defects)
• CHẾ TẠO MỐI HÀN MA SÁT KHUẤY VÀ QUÁ TRÌNH THÍ NGHIỆM
• 2.1. Vật liệu thí nghiệm
• 2.2. Máy hỗ trợ chế tạo mối hàn ma sát khuấy
• 2.3. Dụng cụ hàn
• 2.3.1. Hình dáng và kích thước dụng cụ
• 2.3.2. Vật liệu chế tạo
• 2.2. Quá trình chế tạo mối hàn
• 2.2.2. Chọn thông số hàn
• 2.2.3. Chế tạo mối hàn
• 2.3. Quá trình thí nghiệm kiểm tra chất lượng mối hàn
• 2.3.1. Các thiết bị sử dụng trong quá trình thí nghiệm
• 2.3.1.1. Máy đánh bóng bề mặt MA-PP-200M
• 2.3.1.2. Camera quan sát khuyết tật của mối hàn
• 2.3.1.4. Kính hiển vi kim loại Olympus-CK40M
• 2.3.1.5. Các hóa chất tẩm thực bề mặt
• 2.3.1.6. Máy đo độ cứng Rockwell AR 10
• 2.3.1.7. Máy kiểm tra độ bền kéo, độ bền uốn INSTRON-3366
• 2.3.1.8. Máy kiểm tra thí nghiệm độ bền va đập Tinius Olsen IT-406E
• 2.3.2. Quá trình thí nghiệm
• 2.3.2.1. Chọn số lượng mẫu và chế tạo mẫu thí nghiệm
• 2.3.2.2. Kiểm tra lỗi và quan sát cấu trúc tế vi của mối hàn
• 2.3.2.3. Phân tích sự phân bố nhiệt độ trong mối hàn
• 2.3.2.4. Đo độ cứng của mối hàn
• 2.3.2.5. Kiểm tra độ bền uốn của mối hàn
• 2.3.2.6. Kiểm tra độ bền kéo
• 2.3.2.7. Kiểm tra độ bền va đập của mối hàn
• KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN
• 2.1. Đánh giá cảm quan mối hàn
• 2.2. Kiểm tra lỗi tại mặt cắt ngang của mối hàn
• 2.2.1. Kết quả thí nghiệm
• 2.2.2. Sự ảnh hưởng của thông số hàn đến sự hình thành các khuyết tật
• 2.3. Tổ chức tế vi của mối hàn
• 2.4. Phân tích sự bố nhiệt độ trong mối hàn
• 2.4.1. Kết quả mô phỏng
• 2.4.2. Mối quan hệ giữa nhiệt độ và tỉ số hàn ω/v
• 2.5. Phân bố độ cứng trong mối hàn
• 2.5.1. Kết quả thí nghiệm
• 2.5.2. Sự ảnh hưởng của tốc độ quay của dụng cụ và tốc độ hàn đến độ cứng của mối hàn
• 2.6. 1 Kết quả thí nghiệm
• 2.2. Sự ảnh hưởng của tốc độ quay và tốc độ hàn đến độ bền kéo của mối hàn
• 2.7. Độ bền uốn của mối hàn
• 2.7.1. Kết quả thí nghiệm
• 2.7.2. Sự ảnh hưởng của tốc độ quay và tốc độ hàn đến độ bền uốn của mối hàn
• 2.8. Độ bền va đập của mối hàn
• 2.8.1. Kết quả thí nghiệm
• 2.8.2. Sự ảnh hưởng của tốc độ quay và tốc độ hàn đến độ dai va đập của mối hàn
• KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• 2.1. Hướng nghiên cứu mới
• 2.2. Nghiên cứu ứng dụng
• DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO
• PHỤ LỤC DANH MỤC CÁC KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU ĐÃ CÔNG BỐ

I. Tổng quan về nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ hàn đến chất lượng mối hàn ma sát hợp kim nhôm 5083

Nghiên cứu này tập trung vào việc phân tích ảnh hưởng của chế độ hàn đến chất lượng mối hàn ma sát của hợp kim nhôm 5083. Hợp kim nhôm 5083 được biết đến với độ bền cao và khả năng chống ăn mòn tốt, rất phù hợp cho các ứng dụng trong ngành công nghiệp chế tạo. Tuy nhiên, việc hàn hợp kim này bằng các phương pháp truyền thống thường dẫn đến giảm tuổi thọ của kết cấu. Do đó, hàn ma sát khuấy (FSW) đã được áp dụng như một giải pháp hiệu quả.

1.1. Giới thiệu về hợp kim nhôm 5083 và ứng dụng của nó

Hợp kim nhôm 5083 là một trong những loại hợp kim nhôm được sử dụng phổ biến trong ngành công nghiệp chế tạo, đặc biệt là trong lĩnh vực hàng hải. Với tính năng chống ăn mòn và độ bền cao, hợp kim này thường được sử dụng để chế tạo các phương tiện vận tải đường thủy. Nghiên cứu này sẽ làm rõ hơn về các đặc tính của hợp kim nhôm 5083 và lý do tại sao nó lại được ưa chuộng.

1.2. Tầm quan trọng của nghiên cứu chế độ hàn ma sát

Chế độ hàn ma sát khuấy là một công nghệ tiên tiến giúp cải thiện chất lượng mối hàn. Nghiên cứu này sẽ chỉ ra tầm quan trọng của việc tối ưu hóa chế độ hàn để đạt được mối hàn có chất lượng tốt nhất, từ đó nâng cao tuổi thọ và độ bền của kết cấu hàn.

II. Vấn đề và thách thức trong hàn hợp kim nhôm 5083

Hàn hợp kim nhôm 5083 gặp phải nhiều thách thức, đặc biệt là trong việc duy trì chất lượng mối hàn. Các vấn đề như khuyết tật trong mối hàn, độ bền kéo và độ bền uốn thường là những yếu tố cần được xem xét kỹ lưỡng. Nghiên cứu này sẽ phân tích các vấn đề chính và thách thức trong quá trình hàn.

2.1. Các khuyết tật thường gặp trong mối hàn ma sát

Trong quá trình hàn ma sát, các khuyết tật như 'kissing bonds' và lỗ rỗng có thể xuất hiện, ảnh hưởng đến chất lượng mối hàn. Nghiên cứu sẽ chỉ ra nguyên nhân và cách khắc phục các khuyết tật này.

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

Thông số hàn như tốc độ quay của dụng cụ và tốc độ tịnh tiến có ảnh hưởng lớn đến chất lượng mối hàn. Nghiên cứu sẽ phân tích mối quan hệ giữa các thông số này và chất lượng mối hàn để tìm ra chế độ hàn tối ưu.

III. Phương pháp nghiên cứu chế độ hàn ma sát khuấy

Nghiên cứu này sử dụng phương pháp hàn ma sát khuấy để chế tạo mối hàn giữa hai tấm hợp kim nhôm 5083. Các thông số hàn sẽ được điều chỉnh và kiểm tra để đánh giá ảnh hưởng đến chất lượng mối hàn. Phương pháp này không chỉ giúp cải thiện chất lượng mà còn giảm thiểu khuyết tật trong mối hàn.

3.1. Quy trình chế tạo mối hàn ma sát

Quy trình chế tạo mối hàn ma sát sẽ được mô tả chi tiết, bao gồm các bước chuẩn bị vật liệu, thiết lập thông số hàn và thực hiện hàn. Nghiên cứu sẽ chỉ ra các yếu tố cần thiết để đạt được mối hàn chất lượng cao.

3.2. Thiết bị và dụng cụ hàn sử dụng trong nghiên cứu

Thiết bị hàn ma sát khuấy và dụng cụ hàn sẽ được giới thiệu, bao gồm các thông số kỹ thuật và cách thức hoạt động. Nghiên cứu sẽ làm rõ vai trò của thiết bị trong việc đảm bảo chất lượng mối hàn.

IV. Kết quả nghiên cứu và ứng dụng thực tiễn

Kết quả nghiên cứu cho thấy rằng việc tối ưu hóa chế độ hàn có thể cải thiện đáng kể chất lượng mối hàn ma sát của hợp kim nhôm 5083. Độ bền kéo và độ bền uốn của mối hàn tăng lên khi tăng tốc độ hàn. Nghiên cứu sẽ trình bày chi tiết các kết quả đạt được và ứng dụng thực tiễn của chúng.

4.1. Đánh giá chất lượng mối hàn sau thí nghiệm

Chất lượng mối hàn sẽ được đánh giá thông qua các tiêu chí như độ bền kéo, độ bền uốn và cấu trúc tế vi. Nghiên cứu sẽ cung cấp số liệu cụ thể để minh chứng cho chất lượng mối hàn đạt được.

4.2. Ứng dụng của kết quả nghiên cứu trong công nghiệp

Kết quả nghiên cứu có thể được áp dụng trong nhiều lĩnh vực công nghiệp, đặc biệt là trong ngành chế tạo tàu biển và hàng không. Nghiên cứu sẽ chỉ ra cách thức ứng dụng các kết quả này vào thực tiễn sản xuất.

V. Kết luận và hướng nghiên cứu tương lai

Nghiên cứu đã chỉ ra rằng chế độ hàn ma sát có ảnh hưởng lớn đến chất lượng mối hàn hợp kim nhôm 5083. Kết quả đạt được mở ra hướng nghiên cứu mới trong việc tối ưu hóa các thông số hàn để nâng cao chất lượng mối hàn. Hướng nghiên cứu tương lai sẽ tập trung vào việc phát triển công nghệ hàn mới và cải tiến quy trình hàn.

5.1. Tóm tắt kết quả nghiên cứu

Kết quả nghiên cứu đã khẳng định vai trò quan trọng của chế độ hàn trong việc nâng cao chất lượng mối hàn. Nghiên cứu sẽ tóm tắt các điểm chính và kết luận từ các kết quả đạt được.

5.2. Đề xuất hướng nghiên cứu tiếp theo

Hướng nghiên cứu tiếp theo sẽ tập trung vào việc cải tiến công nghệ hàn và áp dụng cho các loại hợp kim khác. Nghiên cứu sẽ đề xuất các phương pháp mới để nâng cao hiệu quả và chất lượng mối hàn.