Hàn ma sát khuấy (FSW)

Hàn ma sát khuấy (FSW)

Hàn ma sát khuấy (FSW) là một quy trình nối trạng thái rắn. FSW hoạt động bằng cách sử dụng một công cụ không tiêu hao, được quay và cắm vào bề mặt tiếp xúc của hai phôi. Sau đó, dụng cụ này được di chuyển qua bề mặt và nhiệt ma sát làm cho vật liệu nóng lên và mềm ra. Sau đó, dụng cụ quay sẽ trộn vật liệu đã được làm mềm một cách cơ học để tạo ra liên kết ở trạng thái rắn. Quá trình FSW được minh họa trong hình dưới đây:


Các ứng dụng
FSW chủ yếu được sử dụng trong công nghiệp để nối các hợp kim nhôm thuộc mọi loại, ở dạng đúc, cán hoặc ép đùn. Các mối nối đối đầu bằng hợp kim nhôm có độ dày từ 0,3mm đến 75mm đã được nối thành công chỉ trong một lần (phụ thuộc vào vật liệu phôi, công suất máy và độ cứng kết cấu). Các vật liệu khác cũng đã được kết hợp thành công, cụ thể là hợp kim magie, titan, đồng và thép. Vật liệu tổng hợp ma trận nhựa và kim loại (MMC) đã được khám phá. Sự kết hợp khác nhau giữa các vật liệu này cũng đã được chứng minh là có thể.

Kể từ khi được phát minh, FSW đã trở thành một công nghệ đã được chứng minh trong hầu hết các lĩnh vực sản xuất. Một số ứng dụng được biết đến của nó bao gồm:

Đóng tàu và hàng hải
- tấm cho sàn, mặt bên, vách ngăn và sàn
- thân tàu và kiến trúc thượng tầng
- bãi đáp trực thăng
- cột buồm và sự bùng nổ
Hàng không vũ trụ
- kết cấu thân và cánh
- thùng nhiên liệu cho phương tiện không gian
Ngành đường sắt
- sàn, tấm bên và mái của phương tiện đường sắt, cụ thể là dành cho tàu cao tốc
- tàu chở dầu đường sắt
Tự động hóa
- khay đựng pin
- biến tần
- giá đỡ khung động cơ
- vành bánh xe
- khoảng trống hàn thợ may
- kết cấu thân ô tô
- khung ghế
Thiết bị điện tử
- vỏ cho mạch
- tấm quản lý nhiệt và làm mát
- Thân máy tính iMac của Apple

Ứng dụng hàn ma sát khuấy
Hình ảnh minh họa bên dưới là : Các ứng dụng hàn ma sát khuấy: (a) vành bánh xe, (b) nối các tấm nhôm ép đùn và (c) bình chứa nhiên liệu đẩy không gian
 

Cấu trúc vi mô và tính chất cơ học
Các mối hàn khuấy ma sát thường biểu hiện ba vùng cấu trúc vi mô chính: điểm hàn, vùng ảnh hưởng cơ nhiệt (TMAZ) và vùng ảnh hưởng nhiệt (HAZ). Về mặt kỹ thuật, điểm hàn và TMAZ đều là “vùng bị ảnh hưởng cơ nhiệt”, nhưng được xem xét riêng biệt để thể hiện các đặc điểm cấu trúc vi mô riêng biệt. Điểm hàn trải qua quá trình kết tinh lại động trong khi TMAZ thì không. Phạm vi và thành phần cấu trúc vi mô của các vùng này phụ thuộc vào vật liệu và điều kiện xử lý (ví dụ: các thông số và thiết kế công cụ).

Liên quan đến các tính chất cơ học của hợp kim nhôm hàn ma sát khuấy, hiện nay người ta đã xác định rõ ràng rằng chúng thường vượt trội hơn so với các tính chất thu được từ quá trình hàn hồ quang.

Có hai tiêu chuẩn chính mô tả hướng dẫn sử dụng:

AWS D17.3/D17.3M 2021 “Đặc điểm kỹ thuật hàn ma sát khuấy của hợp kim nhôm cho các ứng dụng hàng không vũ trụ”

ISO 25239:2020 Hàn ma sát khuấy – Nhôm

Ưu điểm: Hàn ma sát khuấy mang lại nhiều ưu điểm so với các quy trình hàn dựa trên phản ứng tổng hợp, đặc biệt là khi nối các hợp kim nhôm:

- Vẫn ở trạng thái rắn, tránh được nhiều khuyết tật liên quan đến sự nóng chảy và hóa rắn trong quá trình hàn nhiệt hạch, chẳng hạn như lỗ chân lông và vết nứt hóa rắn.
- Nhiệt độ cao nhất thấp hơn, cho phép giảm độ biến dạng và co ngót.
- Có thể nối nhiều hợp kim nhôm 'không hàn', cụ thể là từ dòng 2xxx và 7xxx.
- Tạo ra các tính chất cơ học vượt trội.
- Không cần kim loại phụ, chất trợ dung hoặc khí bảo vệ. Không có khói, độ xốp hoặc vết bắn tung tóe được tạo ra.
- Hoàn toàn tự động, làm cho quá trình có tính lặp lại cao.
- Năng lượng hiệu quả.
- Không yêu cầu chuẩn bị cạnh đặc biệt trong hầu hết các ứng dụng.

Hàn ma sát khuấy mang lại nhiều lợi thế cho lĩnh vực sản xuất với nhiều ứng dụng. Nếu bạn muốn biết thêm về quy trình, vui lòng liên hệ với chúng tôi.

Đang xem: Hàn ma sát khuấy (FSW)