Nghiên cứu ảnh hưởng của các thông số công nghệ trong quá trình hàn siêu âm hợp kim nhôm Al 6061
##plugins.themes.academic_pro.article.main##
Author
-
Đinh Lê Cao KỳTrường Đại học Công thương Thành phố Hồ Chí Minh, Việt NamTrương Thị Phương HồngTrường Đại học Công thương Thành phố Hồ Chí Minh, Việt NamLê Phú VinhTrường Đại học Công thương Thành phố Hồ Chí Minh, Việt NamLê Thể TruyềnTrường Đại học Công thương Thành phố Hồ Chí Minh, Việt NamHồ Thị Mỹ NữTrường Đại học Công thương Thành phố Hồ Chí Minh, Việt Nam
Từ khóa:
Tóm tắt
Hàn siêu âm đang được sử dụng rộng rãi để hàn các điện cực nhôm dùng trong sản xuất pin lithium-ion cho xe điện vì phương pháp hàn có nhiều ưu điểm. Kiểm soát các thông số của quá trình hàn là yếu tố thiết yếu để nâng cao chất lượng mối hàn. Tuy nhiên, việc mô hình hóa và dự đoán sự thay đổi về ứng suất, biến dạng dẻo và nhiệt độ trong vật liệu hàn lại gặp nhiều khó khăn do tương tác phức tạp giữa các trường cơ và nhiệt xảy ra trong quá trình hàn. Mục tiêu của nghiên cứu này là đánh giá ảnh hưởng của các yếu tố đầu vào trong quá trình hàn lên các kết quả đầu ra của mối hàn siêu âm trên vật liệu nhôm. Kết quả của nghiên cứu cho thấy, tần số dao động đóng vai trò quan trọng trong cả biến thiên nhiệt độ và chiều rộng của vùng ảnh hưởng nhiệt. Tần số cao hơn dẫn đến biến thiên nhiệt độ nhanh hơn và vùng ảnh hưởng nhiệt lớn hơn do chuyển động tương đối của các tấm hàn tăng lên.
Tài liệu tham khảo
-
[1] Bansal and K. M. Kockelman, “Forecasting Americans’ Long-Term Adoption of Connected and Autonomous Vehicle Technologies”, Transportation Research. Part A, Policy and Practice, vol. 95, Elsevier BV, pp. 49–63, 2017, https://doi.org10.1016/j.tra.2016.10.013.
[2] Harman and J. Albers, “The Ultrasonic Welding Mechanism as Applied to Aluminum-and Gold-Wire Bonding in Microelectronics”, IEEE Transactions on Parts, Hybrids, and Packaging, vol. 13, no. 4, Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE), pp. 406–412, 1977, https://doi.org10.1109/tphp.1977.1135225.
[3] Watanabe, H. Sakuyama, and A. Yanagisawa, “Ultrasonic Welding between Mild Steel Sheet and Al–Mg Alloy Sheet”, Journal of Materials Processing Technology, vol. 209, no. 15–16, Elsevier BV, pp. 5475–5480, 2009, https://doi.org10.1016/j.jmatprotec.2009.05.006.
[4] Y. Kong, R. C. Soar, and P. M. Dickens, “Characterisation of Aluminium Alloy 6061 for the Ultrasonic Consolidation Process”, Materials Science and Engineering: A, vol. 363, no. 1–2, Elsevier BV, Dec. 2003, pp. 99–106.
[5] Y. Kong, R. C. Soar, and P. M. Dickens, “A Model for Weld Strength in Ultrasonically Consolidated Components”, Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part C: Journal of Mechanical Engineering Science, vol. 219, no. 1, SAGE Publications, pp. 83–91, 2005, https://doi.org10.1243/095440605x8315.
[6] Yang and Z. Wang. “Cyclic Deformation and Fracture Behavior of Al Alloy 6061 Under the Action of Positive Mean Stresses”, Metallurgical Transactions A, vol. 24, no. 9, Springer Science and Business Media LLC, pp. 2083–93, 1993.
[7] Zhao, H. Li, H. Choi, W. Cai, J. A. Abell, and X. Li, “Insertable Thin Film Thermocouples for in Situ Transient Temperature Monitoring in Ultrasonic Metal Welding of Battery Tabs”, Journal of Manufacturing Processes, vol. 15, no. 1, Elsevier BV, pp. 136–140, 2013, https://doi.org10.1016/j.jmapro.2012.10.002.
[8] Elangovan, S. Semeer, and K. Prakasan, “Temperature and Stress Distribution in Ultrasonic Metal Welding - An FEA-Based Study”, Journal of Material Processing Technology, vol. 209, pp. 1143–1150, 2009.
[9] Siddiq and E. Ghassemieh, “Theoretical and FE Analysis of Ultrasonic Welding of Aluminum Alloy 3003”, Journal of Manufacturing Science and Engineering, vol. 131, no. 4, ASME International, p. 041007, 2009, https://doi.org10.1115/1.3160583.
[10] Elangovan, S. Semeer, and K. Prakasan, “Temperature and Stress Distribution in Ultrasonic Metal Welding-An FEA-Based Study”, Journal of Materials Processing Technology, vol. 209, no. 3, Elsevier BV, pp. 1143–1150, 2009, https://doi.org10.1016/j.jmatprotec.2008.03.032.
[11] Jedrasiak, H. R. Shercliff, Y. C. Chen, L. Wang, P. Prangnell, and J. Robson, “Modeling of the Thermal Field in Dissimilar Alloy Ultrasonic Welding”, Journal of Materials Engineering and Performance, vol. 24, no. 2, Springer Science and Business Media LLC, pp. 799–807, 2015, https://doi.org10.1007/s11665-014-1342-8.
[12] Lee, E. Kannatey-Asibu, and W. Cai, “Ultrasonic Welding Simulations for Multiple Layers of Lithium-Ion Battery Tabs”, Journal of Manufacturing Science and Engineering, vol. 135, no. 6, ASME International, 2013, https://doi.org10.1115/1.4025668.
[13] K. Chen and Y. S. Zhang. “Numerical Analysis of Temperature Distribution during Ultrasonic Welding Process for Dissimilar Automotive Alloys”, Science and Technology of Welding & Joining, vol. 20, no. 6, SAGE Publications, pp. 522–531, 2015, https://doi.org10.1179/1362171815y.0000000022.
[14] L. Chaboche, “A Review of Some Plasticity and Viscoplasticity Constitutive Theories”, International Journal of Plasticity, vol. 24, no. 10, Elsevier BV, pp. 1642–93, Oct. 2008, https://doi.org10.1016/j.ijplas.2008.03.009.
[15] L. Chaboche, “Viscoplastic constitutive equations for the description of cyclic and anisotropic behaviour of metals”, Acad. Polo. Sci., Sev. Sc. Et. Techn., vol. 25, pp. 39-48, 1977.
[16] Ohno and J. D. Wang. “Kinematic Hardening Rules with Critical State of Dynamic Recovery. Part I: Formulation and Features for Ratcheting Behaviour”, Int. J. Plasticity, vol. 9, pp. 373–390, 1993.
[17] Ohno and J. D. Wang, “Kinematic Hardening Rules with Critical State of Dynamic Recovery. Part II: Application to Experiments of Ratcheting Behaviour”, Int. J. Plasticity, vol. 9, pp. 391–403, 1993.
[18] S. Srivatsan, S. Sriram, and C. Daniels, “Influence of Temperature on Cyclic Stress Response and Fracture Behavior of Aluminum Alloy 6061”, Engineering Fracture Mechanics, vol. 56, no. 4, Elsevier BV, pp. 531–50, 1997.
[19] R. Johnson and W. Cook, “Fracture Characteristics of Three Metals Subjected to Various Strains, Strain Rates, Temperatures and Pressures”, Engineering Fracture Mechanics, vol. 21, no. 1, Elsevier BV, pp. 31–48, 1985, https://doi.org10.1016/0013-7944(85)90052-9.
[20] G. Kaufman, “Properties of Aluminum Alloys: Tensile, Creep, and Fatigue Data at High and Low Temperatures”, ASM, Metals Park, OH 44073-0002, USA, 1999.
[21] Langenecker, “Effects of Ultrasound on Deformation Characteristics of Metals”, IEEE Transactions on Sonics and Ultrasonics, vol. 13, no. 1, Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE), pp. 1–8, 1966.
[22] Chen and Y. Zhang, “Mechanical Analysis of Ultrasonic Welding Considering Knurl Pattern of Sonotrode Tip”, Materials & Design, vol. 87, Elsevier BV, pp. 393–404, 2015.
[23] B. Zhang, X.J. Zhu, and L.J. Li, “A Study of Friction Behaviour in Ultrasonic Welding (Consolidation) of Aluminium”, AWS Conference: Session 7: Friction and Resistance Welding/Materials Bonding Processes, 2006.
[24] T. Watanabe, H. Itoh, A. Yanagisawa, and M. Hiraishi, “Ultrasonic welding of heat-treatable aluminium alloy A6061 sheet”, Welding International, vol. 23, no. 9, pp. 633-639, 2009.