Chế tạo thử nghiệm mối hàn ma sát hợp kim nhôm 6061 trên máy phay tại Trường Đại học Nha Trang

Mối hàn ma sát giữa hai tấm hợp kim nhôm 6061 được chế tạo thử nghiệm ở nhiều chế độ hàn khác nhau dưới sự kết hợp giữa tốc độ hàn, tốc độ quay chốt hàn, và hình dạng chốt hàn. Ảnh hưởng của các thông số hàn này đến độ bền kéo mối hàn được khảo sát sau khi chế tạo thành công. Kết quả nghiên cứu cho thấy mức độ thành công trong chế tạo mối hàn hợp kim nhôm 6061 bị giới hạn rất lớn bởi hình dạng chốt hàn, tốc độ quay và tốc độ tịnh tiến chốt hàn, công suất và độ ổn định của máy. Trong số các mối hàn được chế tạo thành công, độ bền mối hàn tăng khi giảm tỉ lệ giữa tốc độ quay chốt hàn và tốc độ hàn tăng lên. Mối hàn bị khuyết tật nghiêm trọng do thiếu khuếch tán vật liệu khi chế tạo ở tỉ lệ giữa tốc độ quay chốt hàn và tốc độ hàn quá thấp.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Chế tạo thử nghiệm mối hàn ma sát hợp kim nhôm 6061 trên máy phay tại Trường Đại học Nha Trang Tạp chí Khoa học - Công nghệ Thủy sản Số 4/2013 THOÂNG BAÙO KHOA HOÏC CHẾ TẠO THỬ NGHIỆM MỐI HÀN MA SÁT HỢP KIM NHÔM 6061 TRÊN MÁY PHAY TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG EXPERIMENTAL FABRICATION OF AA6061 FRICTION STIR WELDING BY THE MILLING MACHINE AT NHA TRANG UNIVERSITY Trần Hưng Trà1, Phí Công Thuyên2 Ngày nhận bài: 17/3/2013; Ngày phản biện thông qua: 27/5/2013; Ngày duyệt đăng: 10/12/2013 TÓM TẮT Mối hàn ma sát giữa hai tấm hợp kim nhôm 6061 được chế tạo thử nghiệm ở nhiều chế độ hàn khác nhau dưới sự kết hợp giữa tốc độ hàn, tốc độ quay chốt hàn, và hình dạng chốt hàn. Ảnh hưởng của các thông số hàn này đến độ bền kéo mối hàn được khảo sát sau khi chế tạo thành công. Kết quả nghiên cứu cho thấy mức độ thành công trong chế tạo mối hàn hợp kim nhôm 6061 bị giới hạn rất lớn bởi hình dạng chốt hàn, tốc độ quay và tốc độ tịnh tiến chốt hàn, công suất và độ ổn định của máy. Trong số các mối hàn được chế tạo thành công, độ bền mối hàn tăng khi giảm tỉ lệ giữa tốc độ quay chốt hàn và tốc độ hàn tăng lên. Mối hàn bị khuyết tật nghiêm trọng do thiếu khuếch tán vật liệu khi chế tạo ở tỉ lệ giữa tốc độ quay chốt hàn và tốc độ hàn quá thấp. Từ khóa: hàn ma sát, hợp kim nhôm 6061, cơ tính ABSTRACT The stir friction welded-joint of aluminum alloy 6061 is fabricated at various conditions under the combination among weld speed, pin rotation speed, and pin geometry. The affect of these welding parameters on the tensile strength of the joint is investigated. The experimental result shows that the fabricability of the friction joints is affected significantly by the pin geometry, pin rotation, weld speed, machine power, and machine stability. In the joints successfully fabricated, the tensile strength of the joint is increased with the reduction of the ratio of pin rotation speed and welding speed. At quite low value of the ratio of pin rotation speed and weld speed, the joint is incomplete concerning to the lack of metal diffusion. Keywords: Friction stir welding, aluminum alloy 6061, tensile properties I. ĐẶT VẤN ĐỀ khó tính nhất không thể hàn bằng kỹ thuật hàn Hàn ma sát là phương pháp hàn khá mới, mối chảy truyền thống [2]. Do mối hàn được hình thành hàn được tạo ra do dòng vật liệu khuếch tán giữa trong quá trình biến dạng cơ nhiệt tương tác nên hai tấm hàn nhờ vào quá trình cơ nhiệt sinh ra bởi cấu trúc và cơ tính tại khu vực hàn rất phức tạp, bị ma sát [1]. Bản chất của quá trình hình thành là ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố trong quá trình hàn như quá trình cơ nhiệt tương tác và mối hàn được hình hình dạng chốt hàn, hệ thống đồ gá, tốc độ quay thành ở nhiệt độ dưới nhiệt độ chảy vật liệu. Đây của chốt hàn, tốc độ hàn, độ ổn định của máy hàn... là phương pháp hàn được xem là ưu việt nhờ khả Hiện tại, hàn ma sát đang được nghiên cứu và ứng năng hàn hầu hết các hợp kim kể cả các hợp kim dụng rất mạnh ở nhiều nước, tuy nhiên công nghệ 1 2 TS. Trần Hưng Trà: Khoa Xây dựng - Trường Đại học Nha Trang CN. Phí Công Thuyên: Trung tâm Thí nghiệm thực hành - Trường Đại học Nha Trang TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG • 45 Tạp chí Khoa học - Công nghệ Thủy sản Số 4/2013 này còn khá xa lại ở trong nước do thiếu thốn trang với cụm đồ gá như trong hình 1. Thiết bị đồ giá có thiết bị. Với những ưu điểm vượt trội của công nghệ nhiệm vụ giữ có hai tấm hàn nằm phẳng, không bị hàn ma sát, việc chậm trễ ứng dụng công nghệ này dịch chuyển trong mặt phẳng vuông góc với chốt là một sự phung phí vô cùng to lớn. Nhằm bước hàn. Phương pháp nghiên cứu được tiếp cận theo đầu nghiên cứu chế tạo mối hàn ma sát trên cơ sở con đường thực nghiệm trong đó dựa vào công suất tận dụng những thiết bị hiện có tại trường, nhóm máy và cơ tính của vật liệu hàn để chọn lựa chế chúng tôi mạnh dạn thực hiện nghiên cứu chế tạo độ hàn. Mối hàn được chế tạo trong điều kiện môi thử nghiệm mối hàn ma sát cho hợp kim nhôm 6061 trường thường, không gia nhiệt, trong đó thực hiện trên cơ sở sử dụng máy phay đứng tại Xưởng Cơ nhiều chế độ hàn bằng sự kết hợp của hình dạng khí, Trường Đại học Nha Trang. Những kết quả chốt hàn, tốc độ quay chốt hàn, và tốc độ tịnh tiến nghiên cứu thành công bước đầu sẽ được công bố chốt hàn. Quá trình chế tạo thử nghiệm tiệm cận trong bài báo này. Sự ảnh hưởng của tốc độ hàn và dần đến kết quả dựa trên chất lượng khuếch tán tốc độ quay chốt hàn đến cơ tính của các mối hàn vật liệu tại vùng hàn. Mối hàn được xem là chế tạo được chế tạo thành công được đề cập. thành công khi quan sát trên kính hiển vi không phát hiện khuyết tật trên mặt cắt ngang mối hàn. Trong II. ĐỐI TƯỢNG, VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP bài báo này sẽ đề cập đến những số liệu đã chế NGHIÊN CỨU Hợp kim nhôm tấm 6061 dày 5mm được tiến tạo mối hàn thành công. Hình dạng chốt hàn dùng hành hàn giáp mí bằng công nghệ ma sát trên máy chế tạo mối hàn được thể hiện trong hình 2. Các phay đứng tại xưởng Cơ khí Trường Đại học Nha mối hàn được chế tạo thành công ở các chế độ hàn Trang. Thành phần hóa học của tấm hợp kim nhôm dưới sự kết hợp giữa tốc độ hàn (ký hiệu ν) và tốc 6061 trình bày trong bảng 1. Mối hàn được chế tạo độ quay chốt hàn (ký hiệu ω). Cơ tính mối hàn được trên máy phay đứng UF222, công suất 10kW, cùng đo bằng máy đo cơ tính INSTRON 3300. Bảng 1. Thành phần hóa học của hợp kim nhôm 6061 [3] Hợp kim nhôm Al Mg Si Fe Mn Zn Cu Cr Ti Tạp chất 6061 98,8 0,8-1,2 0,400,80 0,30 0,10 0,25 0,500,30 0,500,30 0,15 Còn lại III. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN giá trị trung bình của hai mẫu thí nghiệm ở cùng chế Nhiều mối hàn được chế tạo với các loại chốt độ hàn. Kết quả thí nghiệm cho thấy, ở tất cả chế độ hàn khác nhau kết hợp với thay đổi tốc độ quay chốt hàn, độ bền mối hàn đều thấp hơn độ bền vật liệu hàn và tốc độ tịnh tiến chốt hàn, phần lớn mối hàn nền. Nhìn chung, độ bền kéo mối hàn nằm trong được chế tạo với chất lượng thấp do thiếu khuếch kh ...