Nghiên cứu các thông số ảnh hưởng đến nhiệt độ mối hàn ma sát khuấy tại HCMUTE

• 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 Ảnh Hưởng Của Các Thông Số Đến Nhiệt Độ Mối Hàn Ma Sát Khuấy
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2016
• Địa điểm: Hồ Chí Minh

• 1. Chương 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI
• 1.1. Lịch sử hàn ma sát khuấy và phạm vi ứng dụng
• 1.1.1. Lịch sử hàn ma sát khuấy
• 1.1.2. Phạm vi ứng dụng
• 1.1.2.1. Trong công nghiệp đóng tàu và hàng hải
• 1.1.2.2. Trong ngành vũ trụ
• 1.1.2.3. Trong ngành công nghiệp hàng không
• 1.1.2.4. Trong ngành công nghiệp ô-tô
• 1.1.2.5. Trong ngành đường sắt
• 1.2. Nguyên lý hàn ma sát khuấy, ưu – khuyết điểm
• 1.2.1. Nguyên lý hàn ma sát khuấy
• 1.2.2. Ưu nhược điểm của hàn ma sát khuấy
• 1.2.2.1. Ưu điểm của hàn ma sát khuấy
• 1.3. Nghiên cứu trong và ngoài nước
• 1.3.1. Tình hình nghiên cứu nước ngoài
• 1.3.1.1. Một số nghiên cứu về hàn ma sát khuấy
• 1.3.2. Tình hình nghiên cứu trong nước
• 1.4. Lý do chọn đề tài
• 1.5. Mục đích nghiên cứu và nội dung của đề tài
• 1.5.1. Mục đích nghiên cứu của đề tài
• 1.5.2. Nội dung của đề tài
• 1.6. Giới hạn của đề tài
• 1.7. Điểm mới của đề tài
• 1.8. Phương pháp nghiên cứu
• 1.8.1. Phương pháp nghiên cứu tài liệu
• 1.8.2. Phương pháp thực nghiệm
• 2. Chương 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
• 2.1. Nhiệt trong hàn ma sát khuấy
• 2.1.1. Vùng chịu tác dụng nhiệt trong khi hàn
• 2.1.2. Nhiệt sản sinh trong suốt quá trình hàn ma sát khuấy
• 2.1.2.1. Nhiệt sinh ra từ nhiệt do ma sát
• 2.1.2.2. Nhiệt sinh ra từ biến dạng dẻo
• 2.1.3. Nhiệt chuyển đổi trong suốt quá trình hàn ma sát khuấy
• 2.2. Dòng chảy của vật liệu [3]
• 2.3. Đặc điểm của dòng chảy vật liệu
• 2.4. Đầu hàn ma sát khuấy
• 2.4.1. Đặc điểm chung
• 2.4.2. Vật liệu làm đầu hàn ma sát khuấy
• 2.4.2.1. Đặc điểm của vật liệu làm đầu hàn ma sát khuấy
• 2.4.2.2. Một số vật liệu phổ biến
• 2.4.2.3. Một số kiểu vai khuấy phổ biến
• 2.4.2.4. Vai có thêm tính năng
• 2.4.2.5. Một số kiểu đầu khuấy phổ biến
• 2.4.2.5.1. Đầu khuấy trụ ren đáy bo tròn (Round-Bottom Cylindrical Pin)
• 2.4.2.5.2. Đầu khuấy trụ có ren đáy phẳng (Flat-Bottom Cylindrical Pin)
• 2.4.2.5.3. Đầu khuấy nón cụt (Truncated Cone Pins)
• 3. Chương 3: MÔ PHỎNG VÀ THỰC NGHIỆM
• 3.1. phân tích nhiệt lượng trong mối hàn ma sát khuấy
• 3.1.1. Nhiệt lượng được tạo ra
• 3.1.1.1. Nhiệt lượng được tạo ra từ bề mặt xung quanh của đầu khuấy
• 3.1.1.2. Nhiệt lượng từ bề mặt đáy của đầu khuấy
• 3.1.1.3. Nhiệt lượng từ bề mặt côn của vai khuấy
• 3.1.2. Nhiệt lượng bị thất thoát
• 3.1.2.1. Nhiệt tổn thất vào thân dụng cụ có thể được tính như sau:
• 3.1.2.2. Nhiệt tổn thất vào bề mặt trên của phôi:
• 3.1.2.3. Nhiệt tổn thất ở bề mặt dưới của phôi
• 3.2. Ảnh hưởng của thông số hàn đến nhiệt độ mối hàn ma sát khuấy
• 3.3. Xác định tính tin cậy của phần mềm
• 3.4. Phân tích, chọn yếu tố, thông số đầu vào
• 3.4.1. Phân tích các khuyết tật thường xảy ra đối với mối hàn ma sát khuấy
• 3.4.2. Phần đường Remnant (lỗi dòng chảy)
• 3.4.3. Ảnh hưởng của các đơn yếu tố
• 3.4.3.1. Yếu tố tốc độ hàn
• 3.4.3.2. Hình dáng hình học của đầu khuấy
• 3.4.3.3. Hình dáng hình học của vai khuấy
• 3.4.4. Ảnh hưởng đa yếu tố
• 3.4.4.1. Chế độ hàn ma sát khuấy (tốc độ quay và bước tiến)
• 3.4.4.2. Hình dáng công cụ (đầu khuấy và vai khuấy)
• 3.5. Mô hình mô phỏng
• 3.5.1. Giới thiệu phần mềm COMSOL 5.1 Mô đun “heat tranffer module”
• 3.5.2. Các bước thực hiện mô phỏng
• 3.6. Mô hình thực nghiệm
• 3.6.1. Chuẩn bị phôi
• 3.6.2. Chuẩn bị dao khuấy
• 3.6.3. Quy trình hàn
• 3.6.4. Đo nhiệt độ mối hàn ma sát khuấy trong quá trình hàn
• 3.6.4.1. Camera nhiệt độ Fluke Ti400
• 3.6.4.2. Cách sử dụng Ti400 đo nhiệt độ trên mối hàn ma sát khuấy
• 3.6.4.3. Xử lý Video và xuất dữ liệu đường hàn
• 3.6.5. Phương pháp phân tích kết quả
• 3.6.6. Kiểm tra bền mối hàn
• 3.6.6.1. Chuẩn bị mẫu
• 4. Chương 4: XỬ LÝ VÀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ MÔ PHỎNG, THỰC NGHIỆM
• 4.1. Xử lý kết quả mô phỏng, thực nghiệm
• 4.1.1. Xác định độ tin cậy của phần mềm COMSOL 5
• 4.1.2. ảnh hưởng của yếu tố bước tiến
• 4.1.3. ảnh hưởng của yếu tố tốc độ quay
• 4.1.4. ảnh hưởng của thông số hàn
• 4.1.5. Ảnh hưởng của nhiệt độ mối hàn đến độ bền mối hàn
• 4.1.6. Ảnh hưởng biên dạng chốt khuấy
• 4.1.7. Ảnh hưởng biên dạng vai khuấy
• 4.2. Ảnh hưởng của cả bốn yếu tố đến nhiệt độ và độ bền kéo mối hàn
• 4.2.1. Tìm phương trình hồi quy
• 4.2.2. kiểm tra mức ý nghĩa của các hệ số 2 phương trình hồi quy
• 4.2.2.1. Phương trình hồi quy độ bền kéo
• 4.2.2.2. Phương trình hồi quy nhiệt độ
• 4.2.3. kiểm tra sự tương thích của phương trình hồi quy
• 4.2.3.1. kiểm tra sự tương thích của phương trình hồi quy độ bền kéo
• 4.2.3.2. kiểm tra sự tương thích của phương trình hồi quy độ bền kéo
• 4.2.4. Chọn yếu tố thực nghiệm tối ưu
• 4.2.5. kết quả NDT
• 5. Chương 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Tổng quan về hàn ma sát khuấy

Hàn ma sát khuấy (mối hàn ma sát khuấy) là một phương pháp hàn phi truyền thống, chủ yếu áp dụng cho các chi tiết có dạng tấm. Nhiệt độ mối hàn (nhiệt độ mối hàn) trong quá trình này được tạo ra từ sự tiếp xúc ma sát giữa đầu hàn và vật liệu cần hàn. Nhiệt lượng sinh ra phụ thuộc vào nhiều thông số như tốc độ hàn, góc xoay của dụng cụ hàn và hình dáng hình học của đầu hàn. Các thông số này có ảnh hưởng lớn đến hiệu suất hàn và chất lượng mối hàn. Hàn ma sát khuấy có nhiều ưu điểm như hiệu quả năng lượng cao và thân thiện với môi trường, làm cho nó trở thành một lựa chọn phổ biến trong nhiều ngành công nghiệp.

1.1 Lịch sử và ứng dụng

Lịch sử của hàn ma sát khuấy bắt đầu từ những năm 1990, khi Viện Hàn (TWI) tại Anh phát triển công nghệ này. Phương pháp này đã nhanh chóng được áp dụng trong nhiều lĩnh vực như hàng không, hàng hải và công nghiệp ô tô. Hàn ma sát khuấy cho phép hàn các vật liệu khó hàn như nhôm và titan mà không cần đến nhiệt độ cao, từ đó giảm thiểu nguy cơ biến dạng và nứt. Các ứng dụng thực tế đã chứng minh rằng hàn ma sát khuấy có thể tạo ra mối hàn có độ bền cao và chất lượng tốt, đáp ứng được yêu cầu khắt khe của các ngành công nghiệp hiện đại.

II. Các thông số ảnh hưởng đến nhiệt độ mối hàn

Nghiên cứu này tập trung vào việc phân tích các thông số ảnh hưởng đến nhiệt độ mối hàn trong quá trình hàn ma sát khuấy. Các thông số chính bao gồm tốc độ hàn, bước tiến và hình dáng hình học của đầu hàn. Tốc độ hàn có ảnh hưởng trực tiếp đến lượng nhiệt sinh ra; tốc độ quá cao có thể dẫn đến nhiệt độ mối hàn không đủ để tạo ra mối hàn chất lượng. Bước tiến cũng đóng vai trò quan trọng, vì nó quyết định thời gian mà đầu hàn tiếp xúc với vật liệu. Hình dáng hình học của đầu hàn, bao gồm cả vai khuấy, cũng ảnh hưởng đến cách thức phân bố nhiệt trong mối hàn. Việc tối ưu hóa các thông số này có thể giúp cải thiện hiệu suất hàn và chất lượng mối hàn.

2.1 Tác động của tốc độ hàn

Tốc độ hàn là một trong những yếu tố quan trọng nhất ảnh hưởng đến nhiệt độ mối hàn. Tốc độ hàn quá thấp có thể dẫn đến việc sinh ra nhiệt không đủ, trong khi tốc độ quá cao có thể gây ra hiện tượng quá nhiệt, làm giảm chất lượng mối hàn. Nghiên cứu cho thấy rằng có một khoảng tốc độ tối ưu, nơi mà nhiệt độ mối hàn đạt được mức lý tưởng để tạo ra mối hàn bền vững. Việc xác định tốc độ hàn tối ưu là cần thiết để đảm bảo rằng quá trình hàn diễn ra hiệu quả và an toàn.

2.2 Ảnh hưởng của hình dáng đầu hàn

Hình dáng hình học của đầu hàn cũng có ảnh hưởng lớn đến nhiệt độ mối hàn. Các kiểu đầu hàn khác nhau sẽ tạo ra các mẫu phân bố nhiệt khác nhau trong quá trình hàn. Đầu hàn có vai khuấy lớn có thể tạo ra nhiều nhiệt hơn so với đầu hàn có vai nhỏ. Nghiên cứu cho thấy rằng việc tối ưu hóa hình dáng đầu hàn có thể giúp cải thiện hiệu suất hàn và chất lượng mối hàn. Các thử nghiệm thực nghiệm đã chỉ ra rằng các đầu hàn với hình dáng đặc biệt có thể tạo ra nhiệt độ mối hàn cao hơn, từ đó nâng cao độ bền của mối hàn.

III. Kết luận và ứng dụng thực tiễn

Nghiên cứu về ảnh hưởng của các thông số đến nhiệt độ mối hàn ma sát khuấy tại HCMUTE đã chỉ ra rằng việc tối ưu hóa các thông số như tốc độ hàn, bước tiến và hình dáng đầu hàn là rất quan trọng để đạt được mối hàn chất lượng cao. Kết quả nghiên cứu không chỉ có giá trị lý thuyết mà còn có ứng dụng thực tiễn trong ngành công nghiệp, đặc biệt là trong các lĩnh vực yêu cầu độ bền và chất lượng mối hàn cao như hàng không và ô tô. Việc áp dụng các kết quả nghiên cứu này vào thực tế sẽ giúp nâng cao hiệu quả sản xuất và giảm thiểu chi phí, đồng thời đảm bảo an toàn trong quá trình hàn.

3.1 Ứng dụng trong công nghiệp

Kết quả nghiên cứu có thể được áp dụng trong nhiều lĩnh vực công nghiệp, từ sản xuất ô tô đến chế tạo máy bay. Việc hiểu rõ các thông số ảnh hưởng đến nhiệt độ mối hàn sẽ giúp các kỹ sư thiết kế quy trình hàn hiệu quả hơn, từ đó nâng cao chất lượng sản phẩm. Hơn nữa, nghiên cứu này cũng mở ra hướng đi mới cho các nghiên cứu tiếp theo về hàn ma sát khuấy, giúp phát triển các công nghệ hàn tiên tiến hơn trong tương lai.

Tổng quan nghiên cứu

Hàn ma sát khuấy (Friction Stir Welding - FSW) là một công nghệ hàn phi truyền thống được ứng dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp hiện đại như hàng không, đóng tàu, ô tô và đường sắt. Theo báo cáo của ngành, hàn ma sát khuấy đã trở thành phương pháp ưu việt để nối các chi tiết dạng tấm, đặc biệt là hợp kim nhôm 6061_T6 với độ dày khoảng 6 mm. Nguồn nhiệt trong quá trình hàn được sinh ra từ ma sát giữa đầu hàn và vật liệu, không làm nóng chảy vật liệu mà chỉ làm mềm đến trạng thái dẻo, giúp loại bỏ các khuyết tật thường gặp trong hàn nóng chảy như rỗ khí, nứt và biến dạng.

Mục tiêu nghiên cứu của luận văn là phân tích các thông số ảnh hưởng đến nhiệt độ mối hàn và độ bền kéo của mối hàn ma sát khuấy, đồng thời đề xuất phương trình hồi quy để tối ưu hóa quá trình hàn. Phạm vi nghiên cứu tập trung vào hợp kim nhôm 6061_T6, thực hiện tại Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP. Hồ Chí Minh trong năm 2016. Ý nghĩa của nghiên cứu thể hiện qua việc nâng cao hiệu suất công nghệ hàn, giảm chi phí sản xuất và cải thiện chất lượng mối hàn, góp phần thúc đẩy ứng dụng FSW trong công nghiệp chế tạo.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn dựa trên các lý thuyết và mô hình sau:

• Nguyên lý sinh nhiệt trong FSW: Nhiệt lượng được tạo ra chủ yếu do ma sát giữa vai và đầu khuấy với vật liệu, kết hợp với nhiệt sinh ra từ biến dạng dẻo của vật liệu trong vùng hàn. Nhiệt độ tối đa trong quá trình hàn hợp kim nhôm dao động từ 450 đến 550°C, thấp hơn nhiệt độ nóng chảy của vật liệu, giúp duy trì đặc tính cơ học ban đầu.

• Mô hình dòng chảy vật liệu: Dòng chảy kim loại quanh đầu khuấy được mô tả qua mô hình Nunes Kinematic và mô hình kỹ nghệ sắt của Arbegast, thể hiện sự kết hợp của các dòng chảy xoáy và hướng tâm, ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng mối hàn.

• Đặc điểm hình học đầu hàn: Hình dạng vai và đầu khuấy (vai lõm, vai lồi, đầu khuấy trụ ren đáy bo tròn, đáy phẳng, nón cụt) ảnh hưởng đến lượng nhiệt sinh ra và dòng chảy vật liệu, từ đó tác động đến độ bền và cấu trúc mối hàn.

Các khái niệm chính bao gồm: vùng chịu nhiệt (HAZ), vùng biến dạng cơ nhiệt (TMAZ), vùng khuấy (NZ), lực ép dụng cụ, và các thông số hàn như tốc độ quay (rpm), bước tiến (mm/phút), hình dạng đầu hàn.

Phương pháp nghiên cứu

• Nguồn dữ liệu: Thu thập tài liệu khoa học trong và ngoài nước, số liệu thực nghiệm từ các thí nghiệm hàn hợp kim nhôm 6061_T6 tại phòng thí nghiệm Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP. Hồ Chí Minh.

• Phương pháp phân tích: Sử dụng phần mềm mô phỏng COMSOL 5.1 với mô-đun "Heat Transfer Module" để mô phỏng phân bố nhiệt trong quá trình hàn. Thực nghiệm đo nhiệt độ mối hàn bằng camera nhiệt Fluke Ti400, kết hợp xử lý video để xác định nhiệt độ tối đa và phân bố nhiệt.

• Cỡ mẫu và chọn mẫu: Thực hiện khoảng 20 thí nghiệm với các biến số gồm tốc độ quay (1000-1500 vòng/phút), bước tiến (20-40 mm/phút), hình dạng vai và đầu khuấy khác nhau. Mẫu vật liệu là tấm hợp kim nhôm 6061_T6 dày 6 mm, được chọn do tính ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp.

• Timeline nghiên cứu: Nghiên cứu kéo dài trong 12 tháng, bao gồm 3 tháng thu thập tài liệu, 5 tháng thực hiện mô phỏng và thí nghiệm, 2 tháng xử lý dữ liệu và 2 tháng hoàn thiện luận văn.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Ảnh hưởng của tốc độ quay đến nhiệt độ mối hàn: Nhiệt độ mối hàn tăng theo tốc độ quay, với nhiệt độ tối đa đạt khoảng 520°C ở 1500 vòng/phút, cao hơn 15% so với 1000 vòng/phút. Điều này cho thấy tốc độ quay là yếu tố quyết định lượng nhiệt sinh ra trong quá trình hàn.

2. Ảnh hưởng của bước tiến đến nhiệt độ và độ bền kéo: Bước tiến tăng từ 20 mm/phút lên 40 mm/phút làm giảm nhiệt độ mối hàn khoảng 12%, đồng thời độ bền kéo giảm 8%, cho thấy bước tiến nhanh làm giảm thời gian tác động nhiệt và ảnh hưởng tiêu cực đến chất lượng mối hàn.

3. Ảnh hưởng hình dạng đầu hàn đến nhiệt độ và độ bền: Đầu khuấy đáy phẳng tạo ra nhiệt độ bề mặt cao hơn 27,9% so với đầu khuấy đáy bo tròn, đồng thời mối hàn có độ bền kéo cao hơn 10%. Vai lồi với kênh xoắn ốc giúp tăng dòng chảy vật liệu, cải thiện độ bền mối hàn lên đến 15% so với vai lõm tiêu chuẩn.

4. Mối quan hệ hồi quy giữa các thông số và kết quả: Phương trình hồi quy được xây dựng với hệ số tương thích cao (R² > 0.95) cho cả nhiệt độ mối hàn và độ bền kéo, cho phép dự đoán chính xác kết quả dựa trên tốc độ quay, bước tiến, hình dạng vai và đầu khuấy.

Thảo luận kết quả

Kết quả mô phỏng và thực nghiệm cho thấy sự tương thích cao, xác nhận độ tin cậy của phần mềm COMSOL trong mô phỏng nhiệt độ mối hàn. Tốc độ quay cao làm tăng ma sát và biến dạng dẻo, sinh nhiệt nhiều hơn, nhưng nếu vượt quá ngưỡng sẽ gây quá nhiệt, làm giảm độ bền mối hàn do biến dạng cấu trúc vật liệu. Bước tiến nhanh làm giảm thời gian tác động nhiệt, dẫn đến mối hàn nguội, dễ xuất hiện khuyết tật như lỗ trống và vết nứt.

Hình dạng đầu hàn ảnh hưởng trực tiếp đến dòng chảy vật liệu và phân bố nhiệt. Đầu khuấy đáy phẳng với vận tốc bề mặt cao hơn giúp khuấy mạnh hơn, tăng khả năng liên kết vật liệu. Vai lồi với kênh xoắn ốc cải thiện dòng chảy vật liệu, giảm bavia và tăng tốc độ hàn. Kết quả này phù hợp với các nghiên cứu quốc tế về thiết kế dụng cụ FSW.

Biểu đồ nhiệt độ theo tốc độ quay và bước tiến, cùng bảng so sánh độ bền kéo theo hình dạng đầu hàn, sẽ minh họa rõ ràng mối quan hệ giữa các thông số và chất lượng mối hàn, hỗ trợ việc lựa chọn thông số tối ưu trong sản xuất.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Tối ưu hóa tốc độ quay và bước tiến: Khuyến nghị sử dụng tốc độ quay trong khoảng 1300-1500 vòng/phút và bước tiến 20-30 mm/phút để đạt nhiệt độ mối hàn tối ưu (khoảng 500-520°C) và độ bền kéo cao nhất. Thời gian áp dụng: ngay trong các quy trình sản xuất hiện tại. Chủ thể thực hiện: kỹ sư công nghệ và vận hành máy CNC.

2. Thiết kế đầu hàn phù hợp: Ưu tiên sử dụng đầu khuấy đáy phẳng kết hợp vai lồi có kênh xoắn ốc để tăng hiệu quả khuấy và chất lượng mối hàn. Thời gian áp dụng: trong vòng 6 tháng để cải tiến thiết bị. Chủ thể thực hiện: bộ phận thiết kế và bảo trì thiết bị.

3. Đào tạo vận hành và kiểm soát chất lượng: Tổ chức các khóa đào tạo cho kỹ thuật viên về kiểm soát thông số hàn và sử dụng thiết bị đo nhiệt độ để đảm bảo mối hàn đạt tiêu chuẩn. Thời gian: 3 tháng. Chủ thể: phòng đào tạo và quản lý chất lượng.

4. Áp dụng mô phỏng nhiệt độ trong thiết kế quy trình: Sử dụng phần mềm mô phỏng COMSOL để dự đoán và điều chỉnh thông số hàn trước khi thực hiện sản xuất hàng loạt, giảm thiểu sai sót và chi phí thử nghiệm. Thời gian: triển khai liên tục. Chủ thể: phòng nghiên cứu và phát triển.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Kỹ sư công nghệ hàn và vận hành máy CNC: Nắm bắt kiến thức về ảnh hưởng các thông số hàn đến nhiệt độ và độ bền mối hàn, từ đó tối ưu hóa quy trình sản xuất.

2. Nhà thiết kế dụng cụ hàn: Tham khảo các phân tích về hình dạng đầu hàn và vai khuấy để phát triển thiết bị phù hợp với từng loại vật liệu và yêu cầu kỹ thuật.

3. Giảng viên và sinh viên ngành kỹ thuật cơ khí: Sử dụng luận văn làm tài liệu tham khảo chuyên sâu về công nghệ hàn ma sát khuấy, mô phỏng nhiệt và thực nghiệm.

4. Doanh nghiệp sản xuất và chế tạo kim loại: Áp dụng kết quả nghiên cứu để nâng cao chất lượng sản phẩm, giảm chi phí và tăng năng suất trong các ngành hàng không, ô tô, đóng tàu.

Câu hỏi thường gặp

1. Hàn ma sát khuấy khác gì so với hàn truyền thống?
   Hàn ma sát khuấy không làm nóng chảy vật liệu mà tạo nhiệt từ ma sát và biến dạng dẻo, giúp mối hàn có chất lượng cao, ít khuyết tật và thân thiện môi trường, không cần khí bảo vệ hay vật liệu điền đầy.

2. Tại sao hình dạng đầu hàn lại quan trọng?
   Hình dạng đầu hàn ảnh hưởng đến lượng nhiệt sinh ra và dòng chảy vật liệu, từ đó quyết định độ bền và chất lượng mối hàn. Ví dụ, đầu khuấy đáy phẳng tạo nhiệt và khuấy mạnh hơn so với đáy bo tròn.

3. Làm thế nào để đo nhiệt độ mối hàn trong quá trình FSW?
   Sử dụng camera nhiệt hồng ngoại như Fluke Ti400 để đo nhiệt độ bề mặt mối hàn, kết hợp xử lý video để xác định nhiệt độ tối đa và phân bố nhiệt trong quá trình hàn.

4. Có thể hàn các vật liệu khác ngoài hợp kim nhôm bằng FSW không?
   Có thể, FSW áp dụng cho nhiều loại kim loại như đồng, magiê, thép hợp kim thấp, titan, tuy nhiên cần lựa chọn đầu hàn và thông số phù hợp do tính chất vật liệu khác nhau.

5. Làm sao để tối ưu thông số hàn?
   Dựa vào mô phỏng nhiệt độ và thực nghiệm, điều chỉnh tốc độ quay, bước tiến, hình dạng đầu hàn để đạt nhiệt độ mối hàn phù hợp, đảm bảo mối hàn có độ bền cao và ít khuyết tật.

Kết luận

• Hàn ma sát khuấy là công nghệ hàn hiệu quả, thân thiện môi trường, phù hợp với hợp kim nhôm 6061_T6 dày 6 mm.
• Tốc độ quay, bước tiến và hình dạng đầu hàn là các yếu tố chính ảnh hưởng đến nhiệt độ và độ bền mối hàn.
• Đầu khuấy đáy phẳng và vai lồi có kênh xoắn ốc giúp tăng nhiệt độ và cải thiện độ bền kéo mối hàn.
• Phương trình hồi quy xây dựng cho phép dự đoán và tối ưu hóa thông số hàn chính xác.
• Đề xuất áp dụng mô phỏng nhiệt độ và cải tiến thiết bị để nâng cao năng suất và chất lượng sản xuất.

Next steps: Triển khai áp dụng các thông số tối ưu trong sản xuất thực tế, mở rộng nghiên cứu với các vật liệu khác và hình dạng mối hàn phức tạp hơn.

Call to action: Các nhà nghiên cứu và kỹ sư công nghệ nên tích hợp mô phỏng và thực nghiệm để phát triển công nghệ hàn ma sát khuấy phù hợp với yêu cầu sản xuất hiện đại.