Luận văn thạc sĩ nghiên cứu hàn tốc độ cao tạo vật liệu bimetal thép hợp kim nhôm dùng trong ngành đóng tàu thuỷ

...

BỘ GIÁO DỤC VÀ ðÀO TẠO

TRƯỜNG ðẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI
---------

---------

PHAN SỸ DŨNG

NGHIÊN CỨU HÀN TỐC ðỘ CAO TẠO VẬT LIỆU
BIMETAL THÉP – HỢP KIM NHƠM DÙNG TRONG
NGHÀNH ðĨNG TÀU THỦY

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

HÀ NỘI - 2009


BỘ GIÁO DỤC VÀ ðÀO TẠO

TRƯỜNG ðẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI
---------

---------

PHAN SỸ DŨNG

NGHIÊN CỨU HÀN TỐC ðỘ CAO TẠO VẬT LIỆU
BIMETAL THÉP – HỢP KIM NHƠM DÙNG TRONG

NGHÀNH ðĨNG TÀU THỦY

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
Chuyên ngành: Kỹ thuật máy và thiết bị cơ giới hóa nơng lâm nghiệp
Mã số:

60.52.14
Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS. HÀ MINH HÙNG
Viện Nghiên cứu Cơ khí – Bộ Cơng Thương

HÀ NỘI - 2009

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn Thạc sỹ khoa học Nông nghiệp………………

ii


LỜI CAM ðOAN

Tơi xin cam đoan rằng những số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận
văn này là trung thực và chưa từng được cơng bố.
Nội dung trong Luận văn này là cơng trình của tơi nghiên cứu do thầy
giáo PSG.TS Hà Minh Hùng hướng dẫn với sự giúp ñỡ của các thầy giáo, cô
giáo giảng dạy tôi ở trường ðHNN Hà Nội và các chuyên gia, các nhóm
nghiên cứu ở Viện NCCK Bộ Công Thương.
Tác giả
Phan Sỹ Dũng

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn Thạc sỹ khoa học Nông nghiệp………………

i


LỜI CẢM ƠN
ðể hồn thành được luận văn cao học này tơi xin được cảm ơn sự hướng
dẫn, chỉ bảo và giúp đỡ tận tình của PGS.TS Hà Minh Hùng, cùng với sự giúp
đỡ của nhiều chun gia cơ khí trong nhóm nghiên cứu tại Viện Nghiên Cứu
Cơ Khí.
Xin gửi lời cảm ơn sâu sắc ñến thầy giáo PGS.TS ðào Quang Kế cùng với
các thầy, cô giáo trong Khoa Cơ - ðiện, các thầy cô giáo ở Viện ðào Tạo Sau
ðại học - Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội. Tôi xin chân thành cảm ơn
các thầy cô giáo ở Trường ðại học Bách Khoa Hà Nội, Trường Cao đẳng
Cơng nghiệp và Xây dựng - Quảng Ninh, Trường Cao ñẳng KTCN Việt Nam
– Hàn Quốc đã giúp đỡ để tơi thực hiện hồn thành đề tài được giao.
Một lần nữa tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc nhất của mình tới tất cả
những tập thể và cá nhân ñã dành cho tôi mọi sự giúp ñỡ quý báu và cộng tác
với tơi trong q trình hồn thành luận văn.
Xin chân thành cảm ơn !
Hà nội, ngày 26 tháng 11 năm 2009
Học viên
Phan Sỹ Dũng

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn Thạc sỹ khoa học Nông nghiệp………………

ii


MỤC LỤC
LỜI CAM ðOAN............................................................................................................ i
LỜI CẢM ƠN................................................................................................................. ii

MỤC LỤC......................................................................................................................iii
DANH MỤC CÁC BẢNG ........................................................................................... vi
DANH MỤC CÁC HÌNH............................................................................................vii
MỞ ðẦU......................................................................................................................... 1
1. Tính cấp thiết của đề tài ....................................................................................................1
2. Mục đích nghiên cứu ........................................................................................................4
3. Nội dung nghiên cứu.........................................................................................................4
4. Cấu trúc luận văn ..............................................................................................................5
Chương 1........................................................................................................................ 6
TỔNG QUAN VẬT LIỆU TỔ HỢP DÙNG TRONG CÔNG NGHIỆP
ðÓNG TÀU THỦY ....................................................................................................... 6
1.1. Khái quát một số phương pháp chế tạo vật liệu tổ hợp nhiều lớp.......................... 6
1.2. Khái quát về vật liệu tổ hợp thép – hợp kim nhơm dùng trong cơng
nghiệp đóng tàu thủy .................................................................................................9
1.2.1. Tình hình nghiên cứu ứng dụng ngồi nước...................................................10
1.2.2. Tình hình nghiên cứu ứng dụng trong nước ...................................................12
1.2.3. Kinh nghiệm hàn ghép nối các vật liệu kết cấu thép với hợp kim nhôm............14
1.3. Phạm vi sử dụng vật liệu tổ hợp thép - hợp kim nhôm trong hàn kết cấu tàu thuỷ...17
1.4. Phân tích tổ chức cấu trúc tế vi biên giới 2 lớp vật liệu tổ hợp thép - hợp kim
nhôm sử dụng trong hàn kết cấu tàu thuỷ dân dụng và tàu quân sự..........................17
Kết luận chương 1:........................................................................................................ 20

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn Thạc sỹ khoa học Nông nghiệp………………

iii


Chương 2...................................................................................................................... 22
NGHIÊN CỨU LÝ THUYẾT HÀN TỐC ðỘ CAO GIỮA HAI TẤM KIM LOẠI
BẰNG NĂNG LƯỢNG NỔ........................................................................................ 22

2.1. ðặc ñiểm của quá trình hàn tốc ñộ cao bằng năng lượng nổ .....................................22
2.2. Nguyên lý hình thành liên kết 2 lớp kim loại khi hàn bằng năng lượng nổ..........27
2.3. Các thơng số chủ yếu của q trình hàn tốc độ cao bằng năng lượng nổ...........31
2.3.1.Các thơng số động học ..............................................................................................32
2.3.2. Các thông số vật lý....................................................................................................36
2.3.3. Các thông số công nghệ hàn nổ chính:....................................................................38
2.4. Nghiên cứu ảnh hưởng của các thơng số hàn nổ ñến ñộ bền mối hàn.......................40
2.5. Cấu trúc tế vi tại biên giới hai lớp bimetal thép – hợp kim nhôm:.............................42
Kết luận Chương 2:....................................................................................................... 43
Chương 3...................................................................................................................... 45
PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM HÀN TỐC ðỘ CAO TẠO PHÔI BIMETAL
THÉP – HỢP KIM NHƠM.......................................................................................... 45
3.1. Vật liệu và Thiết bị thí nghiệm:...................................................................................45
3.1.1. Vật liệu thí nghiệm ....................................................................................................45
3.1.2. Thiết bị thí nghiệm:...................................................................................................50
3.2. Phương pháp tiến hành thí nghiệm..............................................................................52
3.2.1. Phương pháp xác định ñộ bền bám dính hai lớp bimetal .......................................52
3.2.2. Phương pháp nghiên cứu cấu trúc kim loại hai lớp bimetal: ................................53
3.2.3. Phương pháp xử lý số liệu thống kê thực nghiệm: ..................................................54
3.2.4. Phương pháp tính tốn mơ hình tốn học chế ñộ hàn nổ tạo phôi bimetal .... 57
Kết luận Chương 3........................................................................................................ 61

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn Thạc sỹ khoa học Nông nghiệp………………

iv


Chương 4...................................................................................................................... 63
KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM....................................................................................... 63
4.1. Hàn nổ tạo phôi vật liệu tổ hợp thép – hợp kim nhôm ...............................................63

4.1.1. Chuẩn bị bề mặt tiếp xúc 2 tấm kim loại hàn .......................................... 63
4.1.2. Chuẩn bị các pakét hàn nổ: .................................................................... 64
4.1.3. Tiến hành hàn nổ tại hiện trường............................................................ 66
4.1.4. Kiểm tra sơ bộ chất lượng bám dính 2 lớp, vận chuyển phôi sau hàn nổ
về xưởng chế tạo.......................................................................................... 67
4.1.5. Nắn phẳng phôi vật liệu bimetal sau hàn nổ và cắt lấy mẫu thử cơ tính,
nghiên cứu cấu trúc tế vi mối hàn................................................................ 67
4.1.6. Thí nghiệm giám định chất lượng vật liệu bimetal sau hàn nổ ................ 68
4.2. Nghiên cứu ảnh hưởng của chế ñộ hàn tốc ñộ cao bằng năng lượng nổ tới chất
lượng liên kết 2 lớp......................................................................................................68
4.2.1. Kết quả thí nghiệm thử phá hủy xác định độ bền liên kết 2 lớp: .............. 68
4.2.2. Kết quả nghiên cứu ñặc tính liên kết tế vi mối hàn tại biên giới 2 lớp vật
liệu bimetal thép – hợp kim nhôm sau hàn nổ:............................................. 70
4.3.Thảo luận khoa học về kết quả thí nghiệm: .................................................................73
Kết luận Chương 4:....................................................................................................... 81
KẾT LUẬN CHUNG LUẬN VĂN ............................................................................ 82
DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO .................................................................... 84

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn Thạc sỹ khoa học Nông nghiệp………………

v


DANH MỤC CÁC BẢNG
Tên bảng

Số bảng

Bảng 1.1 Một số dạng điển hình khi hàn kết cấu thép với cấu kiện

Trang
14

nhơm hợp kim
Bảng 1.2 Thành phần hoá học lớp thép trong vật liệu

19

TRICLAD Aluminium Steel Transitionjoints dùng
cho tàu TT-200, % khối lượng
Bảng 2.1 Ví dụ ký hiệu các thơng số cơng nghệ theo quy hoạch

41

thực nghiệm N = 33
Bảng 3.1 Thành phần hố học và cơ tính lớp thép nền CT3 làm

45

tấm kim loại nền (theo tiêu chuẩn Nga ГOCT 380-88 và
TCVN tương đương)
Bảng 3.2 Thành phần hố học của hợp kim nhơm đóng tàu thủy

45

Bảng 3.3 ðiều kiện thí nghiệm hàn tạo phôi tấm bimetal thép

46

CT3 – hợp kim nhôm bằng năng lượng nổ

Bảng 3.4 Kích thước hình học mẫu thí nghiệm hàn nổ theo số liệu

47

cơng trình này
Bảng 3.5 Mã hố các tổ hợp thơng số cơng nghệ theo quy hoạch

58

thực nghiệm 33
Bảng 4.1 Kết quả thí nghiệm phá hủy vật liệu bimetal thép – hợp

70

kim nhôm

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn Thạc sỹ khoa học Nông nghiệp………………

vi


DANH MỤC CÁC HÌNH
Tên hình

Số hình

Trang

Hình 1.1 Phơi vật liệu bimetal hàn nổ thép + hợp kim nhôm do
một hãng sản xuất của nước Áo cung cấp cho ngành

đóng tầu thủy Việt Nam

9

Hình 1.2 Bạc trượt bimetal thép 08Kп + ACM ñộng cơ xe IFAW50 (a); bạc trượt bimetal thép 08Kп + A09-1 động
cơ xe DESOTO-P354 (b) theo [2].

13

Hình 1.3 Cấu trúc tế vi biên giới liên kết giữa lớp nền thép và
hợp kim nhơm trong vật liệu nhiều lớp

19

Hình 2.1 Sơ ñồ hàn nổ song song (a) và tại một thời điểm nổ (b)

23

Hình 2.2 Hình dạng liên kết kim loại giữa hai lớp hàn nổ

28

Hình 2.3 Sơ đồ hình thành bề mặt sóng liên kết khi hàn nổ các kim
loại khác nhau [17]

28

Hình 2.4 Sơ đồ hình học tấm kim loại hàn khi va ñập tại một thời
ñiểm quá trình hàn nổ

32

Hình 2.5 Cấu trúc tế vi tại vùng liên kết hai lớp bimetal thép 08
Kп – hợp kim nhôm AO9-1 sau hàn nổ và biến dạng
dẻo nguội với chế độ hàn nổ và nhiệt luyện

43

Hình 3.1 Một số mẫu thí nghiệm quy hoạch thực nghiệm hàn nổ
tạo phơi bimetal thép CT3 – hợp kim nhơm 1050

47

Hình 3.2 Pakét nổ ñược rải thuốc nổ dạng bột trong khung chắn
đế nổ là nền đất đá cứng
Hình 3.3 Bản vẽ kích thước mẫu thử

49
51

Hình 3.4 Thí nghiệm thử kéo xác ñịnh ñộ bền bám dính vật liệu
tại trường Cao ñẳng Công nghiệp và XD QuảngNinh)

51

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn Thạc sỹ khoa học Nông nghiệp………………

vii

Hình 3.5 Kính hiển vi quang học để khảo sát cấu trúc tế vi biên
giới 2 lớp bimetal thép – hợp kim nhơm
Hình 4.1 Sơ đồ ngun lý tẩy rửa bề mặt tiếp xúc phơi hàn nổ

53
66

Hình 4.2 Pakét nổ sau khi ñược rải thuốc nổ dạng bột trong
khung chắn ñặt trên tấm kim loại hàn

66

Hình 4.3 Một số mẫu thí nghiệm quy hoạch thực nghiệm hàn tốc
độ cao bằng năng lượng nổ tạo phơi Bimetal

66

Hình 4.4 Thử phá hủy mẫu bimetal thép – hợp kim nhơm xác độ
bền bám dính 2 lớp vật liệu sau hàn nổ

68

Hình 4.5 Mẫu thử phá hủy dạng trịn để xác định độ bến bám
dính 2 lớp vật liệu bimetal thép – hợp kim nhơm sau
hàn nổ bằng phương pháp kéo dứt

69

Hình 4.6 Mẫu thử phá hủy dạng tấm dẹt ñể xác ñịnh ñộ bến bám
dính 2 lớp vật liệu bimetal thép – hợp kim nhơm sau

hàn nổ bằng phương pháp kéo trượt

69

Hình 4.7 nguyên lý cắt lấy mẫu nghiên cứu khảo sát cấu trúc
biên giới 2 lớp bimetal thép – hợp kim nhôm sau hàn
tốc độ cao bằng năng lượng nổ

71

Hình 4.8 Ảnh chụp cấu trúc tế vi biên giới liên kết giữa lớp nền
thép - hợp kim nhôm trong vật liệu sau hàn tốc ñộ cao
bằng năng lượng nổ (Mã số QHTN: 002)

71

Hình 4.9 Ảnh chụp cấu trúc tế vi biên giới liên kết giữa lớp nền
thép - hợp kim nhôm trong vật liệu sau hàn tốc ñộ cao
bằng năng lượng nổ (Mã số QHTN: 100)

71

Hình 4.10 Ảnh chụp cấu trúc tế vi biên giới liên kết giữa lớp nền
thép - hợp kim nhơm trong vật liệu sau hàn tốc độ cao
bằng năng lượng nổ (Mã số QHTN: 101)

71

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn Thạc sỹ khoa học Nông nghiệp………………

viii


Hình 4.11 Ảnh chụp cấu trúc tế vi biên giới liên kết giữa lớp nền thép
– hợp kim nhôm trong vật liệu sau hàn tốc ñộ cao bằng
năng lượng nổ (Mã số QHTN: 111)

72

Hình 4.12 Ảnh chụp cấu trúc tế vi biên giới liên kết giữa lớp nền
thép – hợp kim nhơm trong vật liệu sau hàn tốc độ cao
bằng năng lượng nổ (Mã số QHTN: 121)

72

Hình 4.13 Ảnh chụp cấu trúc tế vi biên giới liên kết giữa lớp nền
thép – hợp kim nhôm trong vật liệu sau hàn tốc độ cao
bằng năng lượng nổ (Mã số QHTN: 221)

72

Hình 4.14 Ảnh chụp cấu trúc tế vi biên giới liên kết giữa lớp nền
thép – hợp kim nhôm trong vật liệu sau hàn tốc ñộ cao
bằng năng lượng nổ (Mã số QHTN: 202)

72

Hình 4.15 Ảnh chụp cấu trúc tế vi biên giới liên kết giữa lớp nền
thép - hợp kim nhơm trong vật liệu sau hàn tốc độ cao
bằng năng lượng nổ (Mã số QHTN: 212)

73

Hình 4.16 Ảnh chụp cấu trúc tế vi biên giới liên kết giữa lớp nền
thép - hợp kim nhôm trong vật liệu sau hàn tốc ñộ cao
bằng năng lượng nổ (Mã số QHTN: 222)

73

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn Thạc sỹ khoa học Nông nghiệp………………

ix


MỞ ðẦU

1. Tính cấp thiết của đề tài
Trong q trình Cơng nghiệp hố, Hiện đại hố cần đẩy mạnh thực hiện
các chương trình nghiên cứu và phát triển khoa học cơng nghệ trọng điểm
thuộc lĩnh vực Cơng nghiệp, trong đó có cơng nghệ chế tạo máy trong lĩnh
vực tạo phơi bằng vật liệu có tính năng đặc biệt bimetal thép – thép không gỉ,
thép – hợp kim nhôm, thép – hợp kim đồng… Những vật liệu tổ hợp có tính
năng kỹ thuật mới có thể được chế tạo bằng cơng nghệ luyện kim đúc và cán
truyền thống, cơng nghệ hàn khuếch tán, hàn đắp hoặc cơng nghệ hàn tốc độ
cao bằng sử dụng năng lượng nổ.
Tại các nước công nghiệp phát triển trên thế giới, cơng nghệ đúc và cán
tạo phơi bimetal được sử dụng phổ biến là do họ ñã có ñầu tư những thiết bị
máy cán luyện kim cơng suất lớn tới hàng nghìn KW, đảm bảo đáp ứng được
điều kiện hình thành liên kết kim loại làm dính 2 lớp vật liệu khác nhau với
nhau đủ độ bền theo yêu cầu làm việc của chi tiết máy được chế tạo từ phơi

bimetal. Tại các nước có nền cơng nghiệp luyện kim yếu hơn và khơng có đầu
tư các máy cán luyện kim với công suất lớn, người ta thiên theo xu hướng
nghiên cứu tìm kiếm và ứng dụng các công nghệ chế tạo vật liệu bimetal
không truyền thống khác, ví dụ như: hàn nổ (tạo liên kết 2 lớp kim loại bằng
năng lượng nổ); Luyện kim bột (tạo liên kết 2 lớp kim loại bằng thiêu kết ở
nhiệt độ cao và mơi trường thiêu kết thích hợp ñối với kim loại và hợp kim
phủ trên kim loại nền), Hàn ñắp..
Trong phạm vi nghiên cứu của ñề tài Luận văn cao học này, áp dụng kỹ
thuật HÀN NỔ (hàn ở tốc ñộ cao) là rất cần thiết do ở Việt Nam, trong cơng
nghiệp đóng và sửa chữa tàu biển hàng năm ở nước ta cần phải nhập một
lượng khá lớn vật liệu tổ hợp nhiều lớp (thép – hợp kim nhôm, thép – nhôm –

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn Thạc sỹ khoa học Nông nghiệp………………

1


hợp kim nhơm…) để hàn nối các kết cấu nhơm trên boong tàu với vỏ tàu.
Phương pháp hàn khuếch tán tạo vật liệu bimetal thép – nhơm địi hỏi
phải có ñầu tư một số thiết bị chuyên dụng khá ñắt tiền và công nghệ rất phức
tạp do yêu cầu làm sạch bề mặt tiếp xúc hàn, cũng như yêu cầu cao về điều
kiện tạo mơi trường chân khơng để hàn các kim loại ở trạng thái rắn – lỏng
với nhau có chất lượng tốt, do vậy khó có tiềm năng ứng dụng tại Việt Nam.
Phương pháp hàn ñắp hợp kim nhơm lên nền thép sử dụng trong ngành đóng
tàu là rất phức tạp, năng suất thấp, ít có tiềm năng ứng dụng ở nước ta. Chính
vì vậy, trong nhiều trường hợp do bản chất về cơ lý tính khác xa nhau của hai
lớp kim loại dùng làm nguyên liệu chế tạo vật liệu bimetal mà các công nghệ
truyền thống không thể thực hiện hoặc rất khó thực hiện được thì người ta
phải sử dụng công nghệ không truyền thống như hàn nổ là có hiệu quả kinh tế
cao, đặc biệt là đối với Việt Nam khơng có những tổ hợp luyện kim và gia

công áp lực với công suất lớn.
Trên thế giới, hầu như tại các nước công nghiệp phát triển ñều tiến
hành các nghiên cứu và ứng dụng khá phổ biến bằng cách sử dụng năng lượng
nổ ñể biến dạng dẻo kim loại và hợp kim. Chất nổ ñược dùng trong các quy
trình cơng nghệ gia cơng kim loại bằng áp lực như : Biến cứng; hàn; dập; cắt;
tạo hình kim loại bột... Hàn bằng năng lượng nổ (gọi tắt là hàn nổ) là một
công nghệ mới rất tiên tiến, khi sử dụng nó cho phép nhận được các tấm và
băng vật liệu hợp kim nhiều lớp. Hàn nổ cịn được sử dụng để tạo vỏ bọc các
chi tiết máy và kết cấu, tạo lớp phủ trên bề mặt kim loại khác nhau. Hàn nổ
cho phép chế tạo các phôi hợp kim nhiều lớp hầu như không bị hạn chế về
kích thước hình học từ các kim loại và hợp kim khác nhau, trong đó có các
kim loại và hợp kim không thể hàn với nhau bằng công nghệ khác được, hoặc
là rất khó hàn chúng với nhau. ðộ bền của mối hàn nổ thường cao hơn ñộ bền
của các kim loại và hợp kim cấu thành [10].

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn Thạc sỹ khoa học Nông nghiệp………………

2


Công nghệ hàn nổ ứng dụng cho việc tạo phôi bimetal thép + thép hợp
kim, thép + thép không gỉ, thép + titan, thép + ñồng (hợp kim ñồng)... ñược
nghiên cứu có hệ thống tại một số nước thuộc khối Liên Xơ trước đây, cũng
như tại Anh, Mỹ, ðức, Pháp, Nhật Bản, Áo. ðây là một hướng cơng nghệ ít
địi hỏi đầu tư lớn, lại có hiệu quả cao, tạo ra được những tấm binmetal có
kích thước lớn tới 30m2 trong một lần hàn nổ. ðối với Việt Nam hiện nay,
nhóm nghiên cứu chúng tơi cho rằng đây là một hướng cơng nghệ tiên tiến
của thế giới có nhiều triển vọng ứng dụng ñể chế tạo các vật liệu tổ hợp có
tính năng đặc biệt phục vụ nhiều ngành kinh tế như: Công nghiệp chế tạo
máy, khai thác và chế biến dầu khí, cơng nghiệp khai thác mỏ và luyện kim,

cơng nghiệp hố học, xây dựng các cơng trình biển làm việc trong điều kiện
ăn mịn hố học cao, cơng nghiệp sản xuất điện, cơng nghiệp vật liệu hàng
khơng...
Cơng nghệ hàn nổ ñể chế tạo vật liệu bimetal ở Việt Nam ñã ñược khởi
ñầu từ những năm 1981 tại Viện Nghiên cứu Máy (nay là Viện Nghiên cứu
Cơ khí – Bộ Công Thương) áp dụng cho việc tạo băng bimetal thép 08Kп +
hợp kim đồng – nhơm chịu mịn có kết quả khả quan, nhưng chưa ñủ sức
thuyết phục các nhà sản xuất ứng dụng. Trong các tài liệu ñã cơng bố [5 ÷ 8]
có khá nhiều cơng trình nghiên cứu lý thuyết và thực nghiệm xác ñịnh tốc ñộ
hàn nổ phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố công nghệ khác nhau của quá trình hàn
nổ (chiều dày lớp thuốc nổ H, tốc ñộ nổ của thuốc nổ D, thành phần hỗn hợp
thuốc nổ C, góc va đập khi nổ γ...). Các nhà nghiên cứu lý thuyết và thực
nghiệm ñã có nhiều cố gắng xác lập mối tương quan giữa các phương trình
thực nghiệm đối với tốc độ va đập với các điều kiện cơng nghệ hàn nổ để
nhận được mối hàn bền vững và có chất lượng cao và giải thích chúng trên cơ
sở cơ chế hình thành liên kết kim loại của các cặp vật liệu hàn nổ từ nhiều
quan điểm khác nhau. Tuy nhiên, chưa có khuyến cáo cụ thể nào cho việc

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn Thạc sỹ khoa học Nông nghiệp………………

3


chọn các thông số công nghệ hàn nổ tối ưu hoặc tốc ñộ va ñập tấm kim loại
hàn với tấm kim loại nền sao cho ñảm bảo ñộ bền liên kết của vật liệu bimetal
và trong tài liệu đã cơng bố cịn chưa đủ làm rõ, cũng như các thơng số đã xác
định đánh giá tính hàn của các kim loại khác nhau phụ thuộc vào thành phần
hoá học và cơ lý tính của chúng trong đa số các trường hợp đã biết đều khơng
sử dụng được để đánh giá độ bền liên kết kim loại có những tính chất khác
với vật liệu đã chọn để thí nghiệm trong cơng trình nghiên cứu này.

Vì vậy, đối với Việt Nam đề tài Luân văn Cao học ñược tác giả lựa
chọn là hướng nghiên cứu ứng dụng cơng nghệ hàn tốc độ cao nhờ sử dụng
năng lượng nổ (tốc ñộ di chuyển của vùng hàn đạt đến hàng nghìn mét/giây),
để sản xuất vật liệu bimetal thép CT3 (đóng tàu) + hợp kim nhơm độ bền cao
dùng làm phơi hàn các kết cấu trên boong tàu thủy và trong tàu là hết sức cấp
thiết và có tính ứng dụng thực tiễn cao.
2. Mục ñích nghiên cứu :
ðề tài : ‘‘Nghiên cứu hàn TỐC ðỘ CAO (hàn nổ) ñể tạo vật liệu Bimetal
thép CT3 + hợp kim nhơm độ bền cao’’ nhằm giải quyết vấn đề về vật liệu
đóng tàu nhưng đang phải nhập khẩu ở nước ngoài.
3. Nội dung nghiên cứu
- Nghiên cứu tổng quan về vật liệu tổ hợp nhiều lớp dùng trong cơng nghiệp
đóng tàu thủy để từ đó làm cơ sở cho việc nghiên cứu chế tạo vật liệu Bimetal
bằng phương pháp Hàn tốc ñộ cao
- Nghiên cứu lý thuyết Hàn tốc ñộ cao giữa 2 tấm kim loại bằng năng lượng
nổ
- Các phương pháp thực nghiệm hàn tốc ñộ cao để tạo phơi Bimetal
- Tiến hành hàn nổ để tạo phôi Bimetal, nghiên cứu ảnh hưởng của hàn tốc ñộ
cao bằng năng lượng nổ tới chất lượng liên kết các lớp kim loại

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn Thạc sỹ khoa học Nông nghiệp………………

4


4. Cấu trúc luận văn
Trong luận văn này tác giả xin được trình bày những vấn đề sau :
Chương 1: Tổng quan về vật liệu tổ hợp dùng trong công nghiệp đóng
tàu thủy
Chương 2: Nghiên cứu lý thuyết hàn tốc ñộ cao giữa 2 tấm kim loại bằng

năng lượng nổ
Chương 3: Phương pháp thực nghiệm hàn tốc ñộ cao tạo phôi Bimetal
thép CT3+ hợp kim nhôm
Chương 4: Kết quả thực nghiệm và thảo luận.
Xin ñược cảm ơn sự hướng dẫn, chỉ bảo và giúp đỡ tận tình của PGS.TS
Hà Minh Hùng, cùng với sự giúp ñỡ của nhiều chuyên gia cơ khí trong nhóm
nghiên cứu tại Viện Nghiên Cứu Cơ Khí.
Xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến thầy giáo PGS.TS ðào Quang Kế cùng với
các thầy, cô giáo trong Khoa Cơ - ðiện, các thầy cô giáo ở Viện ðào Tạo Sau
ðại học - Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội. Tôi xin chân thành cảm ơn
các thầy cô giáo ở Trường ðại học Bách khoa Hà Nội, Trường Cao đẳng
Cơng nghiệp và Xây dựng - Quảng Ninh, Trường Cao ñẳng KTCN Việt Nam
– Hàn Quốc ñã giúp ñỡ để tơi thực hiện hồn thành đề tài được giao.
Do kiến thức, kinh nghiệm chưa nhiều và quỹ thời gian có hạn nên bản
luận văn này khơng tránh khỏi những thiếu sót, hạn chế. Rất mong được sự
quan tâm, góp ý chỉ bảo của quý Thầy, Cô giáo và các bạn đồng nghiệp để
bản luận văn của tơi được hồn thiện hơn và có thể được nghiên cứu trong
phạm vi cao hơn, rộng hơn.
Hà nội, ngày 26 tháng 11 năm 2009
Học viên
Phan Sỹ Dũng

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn Thạc sỹ khoa học Nông nghiệp………………

5


Chương 1.
TỔNG QUAN VẬT LIỆU TỔ HỢP DÙNG TRONG CÔNG NGHIỆP
ðÓNG TÀU THỦY

1.1. Khái quát một số phương pháp chế tạo vật liệu tổ hợp nhiều lớp
ðể phát triển sản xuất các máy móc hạng nặng nhằm nâng cao độ tin cậy
và ñộ bền của chúng, cũng như giảm giá thành chế tạo cần phải ứng dụng
nhiều chi tiết máy bằng vật liệu hợp kim nhiều lớp, vì chúng cho phép tổ hợp
được những tính chất có lợi của các thành phần cấu tử trong đó, đảm bảo nhận
được độ bền nâng cao hồn tồn mới, các tính chất chịu mịn và độ dẻo cao
hơn so với các tính chất vật liệu đơn kim ban đầu.
Ví dụ khi sử dụng bạc trượt bimetal làm giảm đáng kể chi phí tiêu hao
các kim loại màu q hiếm, điều đó đồng thời làm giảm giá thành các máy
móc thiết bị nói chung [1; 5; 9].
Từ trước những năm 1950 tại các nước công nghiệp phát triển như: Mỹ,
Anh, Pháp, ðức, Liên Xô... người ta sử dụng phương pháp ñúc - phủ hợp kim
đồng chì trong lịng ống thép để chế tạo bạc trượt compozit dùng trong các
ñộng cơ ñốt trong. Phương pháp ñúc- phủ hợp kim ñồng chịu mòn trong lòng
ống thép hoặc lên nền tấm thép (tạo liên kết ở trạng thái rắn - lỏng) là rất phức
tạp, ñặc biệt ở khâu chuẩn bị bề mặt tiếp xúc lớp thép với lớp hợp kim chịu
mịn, có năng suất thấp, tiêu hao các kim loại mầu quý hiếm cao [8]. Vì thế,
sau năm 1950 ở hầu hết các nước công nghiệp phát triển trên thế giới người ta
ñã thực hiện hàng loạt các nghiên cứu ứng dụng các công nghệ sản xuất vật
liệu tấm hoặc băng hợp kim nhiều lớp (bimetal, trimetal…) dùng ñể chế tạo
bạc trượt và các chi tiết máy chịu mịn khác bằng phương pháp cán dính pakét
thép + hợp kim nhơm chịu mịn, thép + thép hợp kim (sau đúc rót trong khn

Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội - Luận văn Thạc sỹ khoa học Nông nghiệp………………

6


kim loại chuyên dụng). Ở Liên Xô, như nhà nghiên cứu Ju.Ja. Zilberg [10],
hợp kim nhơm có mác vật liệu ACM, AO6-1, AO20-1 cán dính trên nền thép

08Kп được sử dụng để thay thế hồn tồn bạc trượt hợp kim ñồng trong các
ñộng cơ máy kéo và ô tô vận tải, ñộng cơ diesel [1]. Ở Anh người ta sử dụng
các băng bimetal cán dính thép + hợp kim AS-11; thép + hợp kim AS-15. Ở
Mỹ người ta sử dụng bimetal cán dính thép + hợp kim XB-803, thép + hợp
kim Akôla 750; thép + hợp kim XA-750 [1, 15]. Ở ðức người ta sử dụng
bimetal thép + hợp kim nhơm cán dính KS-411B; thép + hợp kim nhơm KS630... ðó là những cặp đơi vật liệu kim loại nền và hợp kim chịu mịn chịu
biến dạng dẻo trong điều kiện biến dạng bình thường.
Cơng nghệ cán dính có hạn chế theo chiều cao tối ña của pakét (chiều
dày tổng cộng lớp nền thép và lớp hợp kim chịu mòn), chiều rộng tấm cán vì
có liên quan tới cơng suất và kết cấu của máy cán đã có trong sản xuất luyện
kim. Ngoài ra, do yêu cầu rất cao về việc làm sạch các bề mặt tiếp xúc trước
khi xếp thành pakét để cán dính hai lớp kim loại với nhau là cản trở chính
trong việc thực hiện các cơng đoạn trong q trình cơng nghệ cán dính. Khi
cán dính ở trạng thái nguội các pakét mức ñộ biến dạng dẻo tương ñối lần cán
ñầu tiên cần phải lớn hơn 55 ÷ 60 % mới đảm bảo đủ điều kiện ñể phá vỡ lớp
ôxit bề mặt hợp kim nhôm, tạo ñiều kiện hình thành sơ bộ tiếp xúc vật lý giữa
hai tấm kim loại nền và hợp kim chịu mòn. Tiếp theo sau đó phơi qua cán
dính lần 1 cần phải ñược ủ ở nhiệt ñộ tương ứng với mỗi hợp kim chịu mịn
và cán đến kích thước u cầu của băng bimetal qua nhiều lượt cán [8].
Một hướng công nghệ tiên tiến mới ñược tập trung nghiên cứu ứng dụng
khá rộng rãi trên thế giới từ sau năm 1960 là cơng nghệ hàn (tốc độ di chuyển
của vũng hàn tại điểm va đập đạt đến hàng nghìn m/s) nhờ sử dụng năng
lượng nổ của thuốc nổ ñể thay thế cơng nghệ đúc - cán truyền thống nói trên.
Cơng nghệ này được gọi tắt là cơng nghệ hàn nổ.

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn Thạc sỹ khoa học Nông nghiệp………………

7

Ở Liên Xơ trước đây, cơng nghệ hàn nổ được bắt đầu thực hiện nghiên
cứu có hệ thống q trình hàn nổ tạo phôi vật liệu bimetal sử dụng trong các
ngành kinh tế tại Viện nghiên cứu Thuỷ khí động học thuộc Viện hàn lâm
Khoa học Liên Xô, trường ðại học Thép và Hợp kim Matxcơva, trường ðại
học Bách khoa Volgagrad, Liên hợp khoa học sản xuất luyện kim bột nước
Cộng hồ Belarus, Viện Hàn mang tên E. O. Patơn thuộc Viện Hàn lâm Khoa
học Ucraina, Viện Nghiên cứu hàn nổ của A.A.Deribas tại thành phố
Novoxibiếc và nhiều cơ sở nghiên cứu khác. Bằng cơng nghệ hàn tốc độ cao
sử dụng thuốc nổ có tốc độ nổ khác nhau có thể hàn các kim loại khác nhau,
ñặc biệt là khi không thể sử dụng công nghệ truyền thống khác hoặc rất khó
tạo ra liên kết kim loại giữa hai vật liệu khác xa nhau về cơ lý tính, ví dụ như:
thép + chì, thép + bạc, thép + titan. Cơng nghệ hàn nổ có năng suất cao và
đảm bảo chất lượng liên kết hai lớp kim loại cao. Tuy nhiên, cần phải có đào
tạo chun mơn nghiệp vụ nổ cho cơng nhân vận hành q trình nổ trong dây
chuyền sản xuất bimetal có sử dụng năng lượng nổ [1, 18].
Chính vì những nhược điểm cúa các cơng nghệ truyền thống và ưu điểm
của cơng nghệ hàn nổ nói trên, ở Việt Nam hiện nay tại Viện Nghiên cứu Cơ
khí (Bộ Cơng thương) đã có các nghiên cứu ứng dụng cơng nghệ hàn nổ tạo
phơi bimetal với nhiều mục đích sử dụng khác nhau và trên thực tế rất có
triển vọng ñể sản xuất vật liệu bimetal ở Việt Nam [1, 2, 6]. Tính đến thời
điểm này ở Việt Nam khơng có các máy cán dính các tấm kim loại khổ rộng
cơng suất lớn, cũng như chưa có các thiết bị tạo năng lượng xung từ trường
cơng suất cao để sản xuất vật liệu tổ hợp nhiều lớp nói chung, trong đó có
bimetal thép – hợp kim nhơm, nên việc lựa chọn cơng nghệ hàn tốc độ cao
bằng cách sử dụng năng lượng nổ hiện nay là phù hợp hơn cả, do khơng phải
đầu tư thiết bị gia cơng áp lực cao rất tốn kém.

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn Thạc sỹ khoa học Nông nghiệp………………

8

1.2. Khái quát về vật liệu tổ hợp thép – hợp kim nhơm dùng trong cơng
nghiệp đóng tàu thủy
Vật liệu tổ hợp nhiều lớp thép – hợp kim nhôm sử dụng trong ngành
cơng nghiệp đóng tàu thủy u cầu phải có chiều dày lớp hợp kim nhơm khá
lớn (10 ÷16 mm) mới đảm bảo khi hàn với kết cấu nhơm sẽ khơng bị bong
tróc do q nhiệt đối với lớp hợp kim nhơm có chiều dày mỏng nhận được
theo cơng nghệ cán dính. Trên hình 1.1 là ảnh chụp một số phôi vật liệu tổ
hợp thép ASTM A516-55 – hợp kim nhơm (đã được pha chế thành các dải
băng làm chi tiết trung gian chuẩn bị ñể hàn vỏ tàu thủy với các kết cấu nội
thất) do một hãng chế tạo của châu Âu cung cấp cho nhà máy đóng tầu Ba
Son Việt Nam. Chiều dày lớp hợp kim nhôm xác định được trên mẫu nhập
ngoại nói trên là (6 + 6) mm, còn chiều dầy lớp thép ASTM A516-55 là 20 ÷
22 mm. Với yêu cầu kỹ thuật về chiều dầy các lớp như vậy, cơng nghệ cán
dính rất khó áp dụng được ngay cả đối với các nước cơng nghiệp phát triển
có nhiều máy cán tấm cơng suất lớn và khơng riêng gì đối với Việt Nam.
Xuất phát từ yêu cầu chế tạo các tấm hoặc băng rộng vật liệu tổ hợp thép –
hợp kim nhơm đóng tàu thủy đã trích dẫn trong cơng trình [2], cơng nghệ
phù hợp để tạo phơi là cơng nghệ hàn tốc độ cao nhờ sử dụng năng lượng nổ
của thuốc nổ chuyên dụng (tức là cơng nghệ hàn nổ).

Hình 1.1. Phơi vật liệu bimetal hàn nổ thép + hợp kim nhôm do một hãng sản
xuất của nước Áo cung cấp cho ngành đóng tầu thủy Việt Nam

Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội - Luận văn Thạc sỹ khoa học Nông nghiệp………………

9

Trong cơng trình [8] đã trình bày rất khái qt về vật liệu tổ hợp nhiều
lớp thép các bon, thép khơng gỉ + nhơm và hợp kim nhơm được sử dụng phổ
biến trong các ngành cơng nghiệp đóng tàu thuỷ, toa xe lửa, các cơng trình
kết cấu và nhiều ngành công nghiệp khác.Tuỳ theo lĩnh vực sử dụng mà
người ta ứng dụng cơng nghệ cán dính hoặc hàn bằng năng lượng nổ ñể chế
tạo vật liệu tổ hợp hai lớp hoặc ba lớp: thép – nhôm ; thép - nhôm - hợp kim
nhơm. ðó là các kim loại và hợp kim có cơ lý tính khác xa nhau, rất khó
được hàn với nhau, đồng thời trong q trình hình thành liên kết kim loại
giữa chúng có rất nhiều yếu tố gây ảnh hưởng tới chất lượng bám dính giữa
các lớp. Do vậy, ñối với các tổ hợp giữa các lớp nhôm và hợp kim nhôm với
lớp thép yêu cầu trên vật liệu tổ hợp thành phẩm cần thực hiện nghiên cứu
cơ bản sâu ñể xác lập cơ sở khoa học về những yếu tố công nghệ chủ yếu
nhằm mục tiêu hạn chế sự ảnh hưởng tiêu cực và nâng cao các tính chất sử
dụng của những thành phần cấu tử trong vật liệu. Trong bài báo cáo khoa
học nói trên, tác giả giới thiệu một vài kết quả nghiên cứu khảo sát về vật
liệu tổ hợp ba lớp thép các bon - nhơm 1050 - hợp kim nhơm 5083 được
nhập từ các nước châu Âu để sử dụng trong cơng nghiệp đóng mới và sửa
chữa tàu biển và tàu qn sự ở Việt Nam hiện nay.
1.2.1. Tình hình nghiên cứu ứng dụng ngồi nước
Trong những năm gần đây ở nước ngồi người ta đã ứng dụng cơng
nghệ tạo lớp phủ bằng vật liệu nhôm và hợp kim nhôm trên nền thép các bon
và thép không gỉ thành công. Vật liệu tổ hợp nhiều lớp nhôm (hoặc hợp
kim nhôm) - thép các bon (hoặc thép khơng gỉ) có tính chất đặc biệt như:
mật độ thấp, độ bền cao và có thể sử dụng nhiều trong các ngành kỹ thuật
công nghiệp trong nền kinh tế của mỗi nước cho phép giảm ñáng kể chi phí
ngun liệu q hiếm đắt tiền, mở rộng khả năng thiết kế chế tạo các trang
thiết bị máy móc hiện đại khác nhau, tạo điều kiện để nâng cao tuổi thọ các

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn Thạc sỹ khoa học Nông nghiệp………………

10


chi tiết máy quan trọng, giảm khối lượng và giá thành kết cấu máy. Vấn ñề
tạo các tấm vật liệu thép phủ nhơm (hợp kim nhơm), các tính chất và đặc
tính cơng nghệ dập của chúng đã có nhiều cơng trình cơng bố ngồi nước.
Do có khả năng chống gỉ cao của lớp phủ bằng nhôm trên nền sắt và thép
nên vật liệu này có ý nghĩa rất lớn trong việc thay thế các kim loại quý
hiếm như thiếc và chì. Vật liệu thép bọc nhơm được sử dụng trong sản xuất
các bóng đèn điện tử thay thế cho niken. Tại Mỹ nhu cầu sử dụng vật liệu
thép có lớp phủ bằng nhôm trong công nghiệp là rất lớn và ngày càng gia
tăng. ðặc biệt là trong ngành công nghiệp ñóng tàu trên thế giới hiện nay
có nhu cầu sử dụng các chi tiết trung gian ñể hàn các hợp kim nhôm với
thép rất lớn [1].
ðể chế tạo các chi tiết từ vật liệu tổ hợp thép - hợp kim nhơm dùng
trong ngành cơng nghiệp đóng tàu thuỷ do có yêu cầu về chiều dầy tấm vật
liệu cần thiết khá cao, nên việc sử dụng cơng nghệ cán dính trên thực tế
ngay cả tại các nước công nghiệp phát triển cũng khơng phù hợp. Do vậy,
các nhà nghiên cứu ngồi nước đã có đề xuất phương pháp cơng nghệ mới
như sử dụng năng lượng nổ ñể chế tạo vật liệu tổ hợp thép - hợp kim nhôm.
Tấm vật liệu tổ hợp thép các bon – nhôm và hợp kim nhôm; thép
khơng gỉ 18XH10T - hợp kim nhơm được chế tạo với tỷ lệ khác nhau giữa
các lớp thép và lớp nhơm hoặc hợp kim nhơm trong khoảng 3,5 ÷ 11 mm,
chiều rộng không lớn hơn 800 mm, chiều dài không lớn hơn 1.600 mm.
Lấy ví dụ: cơ tính của vật liệu tổ hợp 2 lớp (bimetal) nhận ñược như
sau: σB = 550 ÷ 640 MPa; σ0,2 = 400 ÷ 500 MPa; δ = 15 ÷ 20 %. ðộ bền
bám dính 2 lớp σb.d. > 98 MPa; ñộ bền cắt τc ≥ 49 MPa. ðộ giãn dài tương
ñối tấm bimetal thép 18XH10T - hợp kim nhôm AMг6 (δ > 20 %) ñảm bảo
khả năng uốn, dập và biến dạng tạo hình của vật liệu tổ hợp [1].

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn Thạc sỹ khoa học Nông nghiệp………………

11


1.2.2. Tình hình nghiên cứu ứng dụng trong nước
Theo cơng bố của các tác giả cơng trình [2], ở Việt Nam trong những
năm 80 của thế kỷ trước, như ñã ñiểm qua ở trên, các loại vật liệu bimetal
thép 08Kп - hợp kim nhôm ACM; thép 08Kп - hợp kim nhơm AO9-1 đã
được nghiên cứu thực nghiệm chế tạo bằng phương pháp cán dính tạo lớp
trung gian đồng thời với cơng nghệ hàn bằng năng lượng nổ của nhóm
nghiên cứu do PGS.TS. Hà Minh Hùng chủ trì tại Viện Nghiên cứu Máy Bộ Cơ khí và Luyện kim Việt Nam (nay là Viện Nghiên cứu Cơ khí - Bộ
Cơng thương) ñạt kết quả rất khả quan. Kết quả nghiên cứu ñối với các loại
vật liệu bimetal thép - hợp kim nhơm chịu mịn nói trên đã có ứng dựng thử
trong các động cơ ơ tơ vận tải như DESOTO-P354 (Mỹ) - hình 1.2b; IFAW50 (ðức) - hình 1.2a; PERKING (Trung Quốc) và các ñộng cơ diezen D6,
D9, D12, D22T (Việt Nam); D9 & D12- YANMAR, KUBOTA (Nhật Bản)
có kết cấu tổ hợp các lớp vật liệu nền thép và hợp kim chịu mòn tương ứng.
ðây cũng là những kinh nghiệm thực tiễn đáng lưu ý của nhóm nghiên cứu,
tuy nhiên, cho ñến thời ñiểm hiện nay, ñối với cặp vật liệu thép các bon hợp kim nhôm AMг6, thép không gỉ - hợp kim nhôm AMг6 sử dụng trong
ngành công nghiệp đóng tàu thuỷ là chưa được nghiên cứu ở nước ta, vì
vậy cần phải chú ý về vấn đề này do có nhu cầu thay thế nguồn hàng nhập
khẩu, chủ ñộng trong sản xuất và tiết kiệm ngoại tệ.
Hiện nay, tại Trung tâm ðào tạo và ứng dụng công nghệ Cơ khí – Tự
động hóa, Viện Nghiên cứu Cơ khí đang có phối hợp với Trường Cao đẳng
Cơng nghiệp và Xây dựng (Bộ Cơng Thương) tại ng Bí – Quảng Ninh,
nhóm các chuyên gia hàn bằng năng lượng nổ dưới sự chủ trì của PGS.TS.
Hà Minh Hùng, Th.S. Lương Văn Tiến và có sự tham gia trực tiếp của tác
giả Luận văn Cao học này, ñang thực hiện các nghiên cứu cơ bản về cơng
nghệ hàn tốc độ cao ñể chế tạo vật liệu tổ hợp ba lớp thép đóng tàu - nhơm

Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội - Luận văn Thạc sỹ khoa học Nông nghiệp………………

12


- hợp kim nhôm và công nghệ hàn kết nối chúng ñể hàn giữa vỏ tàu và các
kết cấu nội thất trong tàu thuỷ

a)

b)

Hình 1.2. Bạc trượt bimetal thép 08Kп + ACM ñộng cơ xe IFA-W50 (a);
bạc trượt bimetal thép 08Kп + A09-1 ñộng cơ xe DESOTO-P354 (b) theo [2].

Trước tiên nhóm nghiên cứu chúng tơi khảo sát đánh giá vật liệu được
nhập ngoại từ nguồn các nước cơng nghiệp phát triển như Áo (nhà cung
cấp chính vật liệu này cho Việt Nam hiện nay) để có bộ tài liệu về các Tiêu
chí giám định dựa trên các chỉ tiêu quốc tế. Bước tiếp theo đó, chúng tơi
thực nghiệm hàn các cặp vật liệu thép các bon đóng tàu thủy – nhôm (hợp
kim nhôm AMг6), thép không gỉ - hợp kim nhơm AMг6 và nghiên cứu
đánh giá tính hàn, chất lượng mối hàn, tổ chức tế vi tại biên giới liên kết
các lớp kim loại hàn.
Một phần kết quả nghiên cứu hàn tốc ñộ cao bằng sử dụng thuộc nổ có
các thành phần thay đổi để tạo ra tốc độ hàn ở nhiều mức khác nhau (từ
400m/s ñến gần 3000m/s) bằng phương pháp thực nghiệm của nhóm
nghiên cứu sẽ được trình bày trong Chương 4 của cơng trình Luận văn Cao
học này (phần kết quả thực nghiệm).

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn Thạc sỹ khoa học Nông nghiệp………………

13


1.2.3. Kinh nghiệm hàn ghép nối các vật liệu kết cấu thép với hợp kim nhơm
Khi đã tạo ra được các thanh, tấm vật liệu trung gian thép các bon thấp
độ bền cao – hợp kim nhơm để dùng trong hàn tàu thủy, người ta tiến hành hàn
thử nghiệm ñể xác định vùng tối ưu các thơng số cơng nghệ hàn ở khâu này.
Một số dạng kết cấu hàn thông qua chi tiết vật liệu tổ hợp trung gian
cho trong bảng 1.1.
Bảng 1.1. Một số dạng điển hình khi hàn kết cấu thép
với cấu kiện nhôm hợp kim:
Loại kết nối
Sơ ñồ chuẩn bị phôi hàn
1. Hàn nối ñầu vật liệu bimetal:
- Hàn giáp mối

Mối hàn kết nối

không vát mép

- Hàn giáp mối có vát
mép

- Hàn lắp ghép cơng
trình

2. Hàn nối kiểu dầm
chữ T trên tấm thép
phẳng:

3. Hàn nối kiểu góc:

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn Thạc sỹ khoa học Nông nghiệp………………

14