Luận văn thạc sĩ: Tác động của hình dạng chốt đến độ bền kéo trong hàn trượt ma sát

Hàn trượt ma sát (FSW) là một phương pháp hàn tiên tiến được phát triển vào năm 1991, dựa trên nguyên lý tạo nhiệt từ ma sát và biến dạng vật liệu mà không cần đến quá trình nóng chảy. Phương pháp này được áp dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp chế tạo, đặc biệt là trong hàn các hợp kim nhôm. Hình dạng chốt là một yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến chất lượng mối hàn, bao gồm độ bền kéo và các tính chất cơ học khác. Nghiên cứu này nhằm khảo sát ảnh hưởng của các hình dạng chốt khác nhau đến độ bền kéo của mối hàn. Các thí nghiệm thực hiện với hợp kim nhôm AA6061-T6 cho thấy rằng độ bền kéo của mối hàn có sự khác biệt rõ rệt tùy thuộc vào hình dạng chốt sử dụng.

Quy trình hàn trượt ma sát bao gồm việc sử dụng một công cụ không tiêu hao để tạo ra nhiệt từ ma sát khi nó quay và di chuyển qua bề mặt vật liệu. Nhiệt độ cao tạo ra làm mềm vật liệu tại vị trí tiếp xúc, cho phép các bề mặt được khuấy trộn và kết nối mà không bị nóng chảy. Độ bền kéo của mối hàn phụ thuộc vào nhiều yếu tố, trong đó có hình dạng chốt. Nghiên cứu đã chỉ ra rằng các hình dạng chốt khác nhau tạo ra các điều kiện nhiệt và áp lực khác nhau, từ đó ảnh hưởng đến cấu trúc vi mô và các tính chất cơ học của mối hàn. Việc điều chỉnh hình dạng chốt có thể tối ưu hóa quá trình hàn và cải thiện chất lượng mối hàn.

Nghiên cứu đã tiến hành thí nghiệm với bốn hình dạng chốt khác nhau để đánh giá ảnh hưởng của chúng đến độ bền kéo của mối hàn. Kết quả cho thấy, các hình dạng chốt khác nhau không chỉ ảnh hưởng đến độ bền kéo mà còn đến các tính chất cơ học khác như độ cứng và độ bền uốn. Các mối hàn được thực hiện với hình dạng chốt tối ưu cho thấy hiệu suất hàn đạt khoảng 78%. Sự khác biệt trong độ bền kéo giữa các mối hàn có thể được giải thích thông qua sự phân bố nhiệt và áp lực trong quá trình hàn, cũng như cấu trúc vi mô của mối hàn sau khi thực hiện.

Phân tích cấu trúc vi mô của các mối hàn cho thấy sự khác biệt rõ rệt giữa các hình dạng chốt. Các mẫu được hàn bằng hình dạng chốt tối ưu có cấu trúc vi mô đồng nhất và ít khuyết tật hơn, dẫn đến độ bền kéo cao hơn. Việc đánh giá các tính chất cơ học như độ cứng và độ bền uốn cũng cho thấy sự tương quan chặt chẽ với hình dạng chốt. Nghiên cứu này không chỉ cung cấp cơ sở lý thuyết cho việc tối ưu hóa hình dạng chốt trong hàn trượt ma sát mà còn mở ra hướng đi mới cho các ứng dụng trong ngành công nghiệp chế tạo.

Nghiên cứu về tác động của hình dạng chốt đến độ bền kéo trong hàn trượt ma sát đã chỉ ra rằng việc lựa chọn hình dạng chốt phù hợp có thể cải thiện đáng kể chất lượng mối hàn. Các kết quả thu được từ nghiên cứu có thể được áp dụng trong thực tiễn để tối ưu hóa quy trình hàn, từ đó nâng cao hiệu suất và độ tin cậy của các sản phẩm hàn. Hơn nữa, việc kết hợp giữa thí nghiệm thực tế và mô phỏng số sẽ giúp tiết kiệm thời gian và chi phí trong nghiên cứu và phát triển công nghệ hàn mới.