Quy trình công nghệ nhiệt luyện

Đồ án môn học thiết kế xưởng nhiệt luyện CHƯƠNG I: ĐIỀU KIỆN LÀM VIỆC VÀ LỰA CHỌN VẬT LIỆU 1.1 Khuôn đột dập 1.1.1 Bản vẽ chi tiết Page7 Hình 1.1.1.Bản vẽ chi tiết khn đột dập Vật liệu học, Xử lý nhiệt & Bề mặt_K51 1.1.2 Điều kiện làm việc Tổng quan khuôn dập nguội: Khuôn dập nguội loại khuôn chuyên dùng để biến dạng vật liệu (kim loại) trạng thái nguội có nhiều loại khuôn dập nguội: đột dập, dập vuốt, dập sâu, khuôn kéo, chuốt sợi Sản phẩm khuôn dập nguội đa dạng phong phú bao gồm vật dụng sống chậu rửa mặt, nồi, chảo, đồ dùng y tế, sản phẩm công nghiệp chi tiết xe máy… Khn dập nguội có nhiều kiểu loại khn đa dạng tùy vào mục đích sản xuất sản phẩm.Thường có loại khn khn đột dập, khn dập vuốt, khn dập sâu Hình 1.1.1 vẽ chi tiết minh họa khuôn đột dập cắt hình * Điều kiện làm việc khn đột dập cắt hình : - Chịu va đập - Trong q trình làm việc khn chịu ma sát cao - Làm việc điều kiện chịu mài mòn cao,ảnh hưởng chỗ tiếp xúc dễ gây tróc rỗ bề mặt 1.1.3 Yêu cầu tính Yêu cầu quan trọng cho khuôn đột dập độ cứng cao để cắt vật liệu dập, không nên cao q khn dễ bị nứt mẻ làm việc Độ cứng khuôn phải đạt đến độ giới hạn 56÷62HRC khơng cao q 62HRC để tránh sứt mẻ, nứt khn Tính chống mài mịn cao u cầu quan trọng để khn khơng bị mịn, làm việc làm việc lâu dài Tính chống mài mịn làm cho khn dễ bị hỏng ma sát tiếp xúc trình làm việc, tạo khe hở chày cối, sản phẩm tạo có kích thước vượt q dung sai cho phép dễ trở thành phế phẩm Độ bền độ dai đảm bảo để chịu tải trọng Khả chống dính phơi sản phẩm với khn.u cầu nhiều xử lý việc bảo dưỡng khuôn, bôi trơn, mặt làm việc nhẵn phẳng Đối với đa số loại khuôn, yêu cầu đảm bảo làm việc nhiệt độ cao, tính cứng nóng định 1.1.4 Các dạng sai hỏng khuôn dập Khuôn đột dập tạo hình đa số loại khn dập làm việc mức độ cao tạo nhiều sản phẩm.Yêu cầu chất lượng sản phẩm số lượng cần đạt Ở mức độ vài yếu tố nhiệt luyện không sản xuất mà dẫn đến việc hỏng khn Hiện tượng mài mịn khuôn dạng sai hỏng hay gặp Sự mài mịn khn bị ảnh hưởng nhiều ngun nhân nhiệt luyện khơng xác, mức độ sản xuất, cường độ làm việc, lắp đặt khuôn không đúng, khơng tương thích vật liệu sản phẩm vặt liệu khn Khả mài mịn khn thay đổi đáng kể phụ Vật liệu học, Xử lý nhiệt & Bề mặt_K51 Page7 Đồ án môn học thiết kế xưởng nhiệt luyện Đồ án môn học thiết kế xưởng nhiệt luyện thuộc vào yếu tố với đặc điểm bề mặt khuôn, bôi trơn khuôn Hiện tượng bong tróc, bám dính phơi hay cịn gọi hàn lạnh vật liệu kim loại cấu tạo từ khuôn Làm giảm mạnh phần làm việc xác khn Hiện tượng xảy căng vượt giới hạn phần kim loại làm việc không bôi trơn đầy đủ, dụng cụ không vừa phần thô bề mặt dụng cụ khn Hiện tượng nứt vỡ khn gặp phải trình làm việc Nhất với khuôn làm việc cường độ cao có hình dạng phức tạp, nhiều góc cạnh Ngồi chuyển biến tổ chức sau nhiệt luyện khuôn không dễ gây nứt, biến dạng Ngồi tùy loại khn với chế độ nhiệt luyện khác cịn có tượng nứt chân chim Trong môi trường nung, không bảo vệ dễ gây ơxy hố carbon Hiện tượng cacbon bề mặt gây chuyển biến tổ chức không đồng bề mặt bị thoát cacbon phần liền kề bề mặt khơng bị cacbon tạo lớp ứng suất kéo, gia công ứng suất tăng lên lớn giới hạn bền, nguy hiểm khó nhận 1.1.5.Mác thép sử dụng làm khuôn đột dập Mác thép Y8A (kí hiệu tiêu chuẩn Nga) tương đương với mác thép CD80A theo tiêu chuẩn Việt Nam Đây dòng thép dụng cụ chất lượng cao - Thành phần hóa học thép CD80A Steel grade CD80A %C 0,75-0,85 %Si %Mn 0,10-0,30 0,10-0,40 %Pmax %Smax 0,030 0,030 EN ISO 4957 WERKSTOFF STAS Number 1700 AFNOR DIN 35-590 17350 EN96 JIS 64401 GOST 1435 ASTM AISI C80U 1,1525 CT80 Y180 SK6 U8 W108 OSC8 C80W1 Page7 Bảng1.1.2.Mác thép tương đương thép CD80A theo tiêu chuẩn nước Mác thép thay : 9XC – 90CrSi C85W Vật liệu học, Xử lý nhiệt & Bề mặt_K51 Đồ án môn học thiết kế xưởng nhiệt luyện Steel grade 9XC %C %Si %Cr %Mn %Ni %W %P,S - Mangan: Là nguyên tố hòa tan Austennit mở rộng vùng  nhiệt độ tơi hạ thấp chút, có tác dụng tăng độ thấm với hệ số xấp xỉ Vật liệu học, Xử lý nhiệt & Bề mặt_K51 Page7 0,851,200,950,30≤ 0,35 ≤0,20 ≤0,03 0,95 1,60 1,25 0,60 C85W 0,800,25 -0,50 -≤0,025 0,90 0,40 0,70 Bảng 1.1.3.Mác thép thay CD80A Mác thép dùng Y8A dòng thép dụng cụ chất lượng cao Phù hợp khuôn chịu tải trọng không lớn Do độ thấm khơng cao, nên với kích thước 30÷40 mm lõi có độ dẻo định, khn có khả chịu va đập, thích hợp làm khn cắt hình khơng có cường độ dập cao Mác thép không đắt nhiên có ưu điểm hạn chế Với độ thấm tơi không cao khả làm việc hay bị lún, dẹt Ngồi dùng mác thép thay 9XC—90CrSi với nhiều ưu điểm độ thấm cao hơn, nhiệt luyện cần ý bảo vệ dễ xảy trường hợp thoát C Mác thép ngồi ảnh hưởng C cịn có ảnh hưởng nguyên tố hợp kim (chủ yếu Cr Si) Dù sử dụng mác thép vậy, ảnh hưởng nguyên tố C định chủ yếu Một nguyên tố đánh giá quan trọng xét đến tính, cấu trúc tổ chức thép - Silic: Là ngun tố khơng tạo bít thép hịa tan vào thép có tác dụng tăng độ thấm (độ thấm khoảng 1,7), tăng khả chống oxi hóa cho thép nhiệt độ cao, tăng độ bền chống dão Đôi với lượng Si Mn khoảng 1-2% có tác dụng tăng giới hạn đàn hồi Đồ án môn học thiết kế xưởng nhiệt luyện 1.2.2 Điều kiện làm việc : - Điều kiện làm việc: + Đối với khuôn dập nguội yêu cầu làm việc cần phải biến dạng dẻo kim loại nhiệt độ thường khn dập nguội thường phải chịu áp lực lớn, chịu uốn Đặc điểm ảnh hưởng trực tiếp lớn đến độ bền chung tồn tiết diện khn Việc đảm bảo không bị nứt, vỡ khuôn yêu cầu tối thiểu tiên khuôn + Chịu ma sát lớn dập, ép, miết… làm cho khn bị mài mịn Yếu tố tránh mài mịn phụ thuộc lớn vào độ cứng bề mặt cấu trúc vật liệu Vì để đảm bảo cho khn chống mài mịn tốt độ cứng bề mặt cấu trúc tế vi vật liệu Vật liệu học, Xử lý nhiệt & Bề mặt_K51 Page7 + Các bít Mn yếu dễ bị hịa tan nung nóng + Nâng cao độ bền độ cứng pha hịa tan vào ferit, làm tăng tính cho thép, song lượng mangan thép nên nằm khoảng 0,5-0,8% + Ngồi có tác dụng hạn chế phân tác hại lưu huỳnh Đối với thép Y8A sử dụng làm khn thuộc dịng thép dụng cụ với hàm lượng C cao đảm bảo độ cứng cho khn Bản thân dịng thép sử dụng làm dao cắt Lợi dụng triệt để ứng dụng Y8A cho việc chế tạo khn cắt hình 1.2.Khuôn dập nguội 1.2.1.Bản vẽ chi tiết khuôn dập vuốt Đồ án môn học thiết kế xưởng nhiệt luyện Page7 phải xem xét lựa chọn phù hợp Ví dụ: Với khn dập vuốt dập sâu ma sát lớn, kéo dài nguy bị mịn khơng thể tránh khỏi Ngồi khn cịn bị nung nóng nhiệt độ sinh trình dập + Khn phải chịu va đập dập, khả chịu va đập khuôn phụ thuộc vào độ dai va đập ak Độ dai phải thỏa mãn điều kiện cho khuôn không bị biến dạng dẻo làm việc + Ngồi khn cịn làm việc mơi trường hóa chất, khơng khí ẩm… làm cho khn bị ăn mịn hóa học ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm tuổi thọ khuôn + Như từ điều kiện làm việc phân tích đưa mang đến cho khn u cầu khắt khe, có số yêu cầu mang tính đối lập Bài tốn đặt phải tối ưu hóa điều kiện để đạt tiêu kinh tế cao 1.2.3 Các dạng hỏng khuôn dập: a Các dạng sai hỏng: Khn dập q trình làm việc thường bị nứt vỡ, sứt mép khn, bị mài mịn, bong tróc bề mặt… b Những nguyên nhân chủ yếu : + Vật liệu làm khuôn không hợp lý + Phương pháp nhiệt luyện gia công chưa xác + Cố lạm dụng kim loại vượt khả làm việc cho phép khuôn + Chất bôi trơn dùng thiếu không phù hợp + Biện pháp sử lỳ bề mặt chưa chuẩn 1.2.4 Yêu cầu tính khn: - Từ điều kiện làm việc khuôn dập nguội phải đạt yêu cầu sau: + Độ cứng cao: Nhìn chung khn dập nguội yêu cầu độ cứng tương đối cao vào khoảng 58-62 HRC, phụ thuộc vào loại khuôn, chiều dày độ cứng thép đem dập, biến dạng Khi dập cắt thép cứng thép kĩ thuật điện (tôn Silic) hay chiều dày lớn cần độ cứng 60HRC trí 62HRC Khi dập uốn mỏng hay có độ cứng cần 56HRC Khi độ cứng 62 HRC khuôn dễ bị nứt mẻ làm việc + Tính chống mài mịn cao: Bảo đảm hàng vạn-hàng chục vạn dập Nếu khn có tính chống mài mịn tạo khe hở chày cối, không làm việc + Độ bền độ dai đảm bảo: Để chịu tải trọng đặt vào lớn chịu va đập Đối với khn dập lớn cần có thêm u cầu độ thấm tơi thay đổi thể tích Vật liệu học, Xử lý nhiệt & Bề mặt_K51 Đồ án môn học thiết kế xưởng nhiệt luyện 1.2.5 Mác thép làm khuôn dập nguội 90CrSi số mác thép tương đương 1.2.5.1 Các mác thép làm khuôn dập nguội : - Để đạt yêu cầu tính đề cập loại thép làm khn dập nguội nói chung phải có thành phần C cao, thường mức 1%, trường hợp chịu va đập cao hàm lượng C Lượng nguyên tố hợp kim thép định tính chống mài mịn, tính cứng nóng Các nguyên tố hợp kim thường dùng để hợp kim hóa ngun tố làm tăng độ thấm tơi, tạo cacbit tăng tính chống mài mịn Cr, Mn, Mo,v.v - Chọn thép hợp kim dụng cụ để làm khn cần tn theo đặc tính kỹ thuật loại: + Với khn có kích cỡ trung bình (bề dày thành khoảng 70-100mm) dùng loại thép hợp kim thấp 90CrSi, 100Cr, 100CrWMn, 100CrWSiMn chúng có thấm tơi cao thép cacbon + Khuôn chịu va đâ ôp vừa phải dùng thép 40CrSi, 60CrSi 40CrW2Si + Khn dập kích thước lớn, chịu tải nă ơng, u cầu chống mài mịn cao, loại thép chứa khoảng 12% crom sử dụng 210Cr12, 160Cr12Mo, 130Cr12V Nhóm thép có thấm tơi lớn vâ ơy dùng làm khn có kích thước lớn Có thể áp dụng nhiều chế ô nhiê ôt luyê ôn khác để đạt tính ổn định kích thước khuôn theo yêu cầu sử dụng - Từ yêu cầu tính, tính kinh tế sản lượng bình qn năm khn khơng lớn nên chọn thép hợp kim 90CrSi làm khuôn dập vuốt Bảng 1.2.1 Thành phần hóa học thép 90CrSi mác tương đương Mác thép Thành phần % theo khối lượng SEA5990 100CrWSiMn C 0,850,95 0,850,95 0,901,05 Cr 0,951,25 0,951,25 0,6-1,1 Mn 0,300,60 0,300,60 0,6-0,9 Si W  0,20 1,201,60 1,20 0,20 1,60 0,65-1,0 0,5-0,8 Ni 0,150,35 0,150,35 Bảng1 2.2 Thành phần hóa học thép thay 90CrSi Vật liệu học, Xử lý nhiệt & Bề mặt_K51 P  0,0  0,0  0,0 S  0,0  0,0  0,0 Page7 90XC Đồ án môn học thiết kế xưởng nhiệt luyện Mác thép Thành phần % theo khối lượng Y8A C 0,75-0,85 Cr - 100 CrWMn 0,95-1,10 CD90A 0,85-0,95 Si 0,1-0,3 W - 0,9-1,2 Mn 0,100,40 0,8-1,0 1200 C) + Tăng độ bền nhiệt hòa tan thép hợp kim tạo cácbit phân tán biên giới hạt giữ hạt nhỏ tạo tính tốt cho thép + Có khả ngăn cản giịn ram loại II khoảng nhiệt độ 500-600 C - P, S: Là thành phần tạp chất có hại thép khử tốt Hình 1.2.3 đồ thị biểu diễn độ cứng độ dai phụ thuộc lượng nguyên tố HK: Hình 1.2.3 Ảnh hưởng nguyên tố hợp kim đến độ cứng (a) độ dai va đập (b) 1.3 Khuôn dập vuốt 1.3.1 Bản vẽ chi tiết khuôn dập vuốt Vật liệu học, Xử lý nhiệt & Bề mặt_K51 Page7 - Từ đồ thị ta nhận thấy %Cr tăng lên độ cứng thép tăng lên Trong khoảng từ (0-1)%Cr độ cứng độ dai va đập tăng từ 2%Cr trở độ cứng tăng độ dai va đập giảm mạnh Đối với Si hàm lương Si tăng lên độ cứng thép tăng độ dai va đập giảm mạnh 1.3.2 Điều kiện làm việc Khuôn dập nguội dụng cụ tạo hình sản phẩm tác dụng áp lực, phơi dùng để tạo hình trạng thái nguội (T < Tktl), thường có dạng mỏng, thép cacbon thấp dạng tấm, thép không gỉ, hợp kim nhôm, hợp kim magie Ngày công nghiệp ô tô, đồ gia dụng, ngành công nghiệp phụ trợ khác… phát triển kéo theo số lượng lớn khuôn dập nguội cần có như: khn đột dập, khn dập sâu, khn dập vuốt Mỗi loại khn có điều kiện làm việc khác Dưới điều kiện làm việc khuôn dập vuốt: Làm việc với áp suất mài mòn cao thay đổi liên tục Chịu áp lực dập lớn chịu va đập vừa phải Chịu ứng suất uốn lớn Chịu ma sát cao chịu mài mòn mạnh Trong điều kiện làm việc chịu lực nói trên, khn dập thường gặp phải dạng sai hỏng, nguyên nhân sai hỏng sau: - Nứt, vỡ: Nguyên nhân chọn vật liệu khơng thích hợp, nhiệt luyện có độ cứng cao Chẳng hạn khuôn dập vuốt làm từ thép SKD11 trước đem chế tạo mà khơng có ngun cơng rèn dễ dẫn đến nứt, vỡ tổ chức thép SKD11 tinh lêđêbuarit dạng xương cá thơ, giịn phải đem phá vỡ tổ chức để đạt tổ chức nhỏ mịn, phân tán chế tạo khn khắc phục nhược điểm Nứt vỡ ứng suất nhiệt Chi tiết khơng đồng tiết diện, có phần dày, phần mỏng Phần mỏng nung đạt nhiệt độ trước phần dày, Vật liệu học, Xử lý nhiệt & Bề mặt_K51 Page7 Đồ án môn học thiết kế xưởng nhiệt luyện Đồ án môn học thiết kế xưởng nhiệt luyện S: Khối lượng sản xuất năm, S = 100 = 105 (kg) P: Năng suất thiết bị, P = 62,88 (kg/h)  tb : Cơ số thời gian làm việc thiết bị,  tb  4250 (h) - Số lò ram thực tế cần dùng (Ltt): L tt  Lcanthiet 0,4   0,5 (lò) K 0,8 Trong đó: K: hệ số chất nên lấy K = 0,8  0,9, chọn K = 0,8 Vậy số lượng lò ram thực tế cần dùng là: Ltt = (lị) 4.2.3.3 Bể làm nguội Mơi trường làm nguội sử dụng dầu công nghiệp I-20A nhiệt độ 60-800C Dầu cơng nghiệp I-20A có nhiệt độ bắt lửa 1700C, độ nhớt tuyệt đối 2,8-3,2P Ta có khối lượng dầu tối thiểu cần sử dụng để làm nguội mẻ chi tiết là: (Cctd t ctd  Cctc tctc ) (690.880  471,9.80)  358,6  4406,65 (kg) Mdầu = Mmẻ c c (C d t d  C dd t dd ) (2101.80  2029.60) Trong đó: Mmẻ: Khối lượng chi tiết: Mmẻ = Mct + Mgá = 358,6 (kg) d d t ct : Nhiệt độ chi tiết thời điểm đầu, t ct  880 C Cctd : Nhiệt dung riêng chi tiết thời điểm ban đầu, Cctd  690 J/(kg.K) c t ct : Nhiệt độ chi tiết thời điểm kết thúc, t ctc = 800C Cctc : Nhiệt dung riêng chi tiết thời điểm kết thúc, C ctc = 471,9 J/(kg.K) t cd : Nhiệt độ dầu thời điểm kết thúc, t cd = 800C C dc : Nhiệt dung riêng dầu thời điểm kết thúc, Cdc  1,7  0,0034 tcd d  1,7  0,0034.80 0,881  2,101 kJ/(kg.K) = 2101 J/(kg.K) tdd : Nhiệt độ dầu thời điểm ban đầu, t dd = 600C Cdd : Nhiệt dung riêng dầu thời điểm ban đầu Cdd  1,7  0,0034.t dd d  1,7  0,0034.60 0,881  2,029 kJ/(kg.K) = 2029 J/(kg.K) Thể tích tối thiểu bể dầu cần sử dụng: M dau 4406,65   5001,87 (dm3) 0,881  dau Do chiều cao gá 600mm chọn chiều cao bể dầu 800mm Chọn sơ bể dầu hình trụ có kích thước sơ là: 3000 x 2100 x 800 Khi nhúng gá chi tiết vào bể dầu trào lên chiếm phần thể tích là: Vật liệu học, Xử lý nhiệt & Bề mặt_K51 Page7 Vd  Đồ án môn học thiết kế xưởng nhiệt luyện V me  M me 358,6   46 (dm3)  7,8 Chiều cao bể phải tăng thêm để không bị tràn dầu qua bể là: h= Vme 0,046  = 7,3 mm S 3.2,1 Như chọn bể hình trụ cần có kích thước là: 3000 x 2100 x 800 (mm) Số lượng bể dầu cần dùng : 4.3 Tính tốn chế độ làm việc vị trí phân xưởng chế tạo khn dập vuốt SKD11 4.3.1 Chọn số ca kíp Khi tính tốn phần nhiệt luyện khn dập nguội ta thấy thời gian kéo dài nên chọn ngày làm việc ca để nâng cao hệ số sử dụng thiết bị 4.3.2 Tính số thời gian Cơ số làm việc thiết bị tức thời gian làm việc năm, tính Cơ số thời gian làm việc thiết bị theo công thức :  tb   qv K1 K Trong đó:  qv : Là số thời gian chỗ làm việc, xác định theo công thức:  qv  N C G Trong đó: N- Số ngày làm việc năm không kể ngày nghỉ (365 – 52 ngày chủ nhật – 14 ngày nghỉ lễ - 10 ngày bảo dưỡng thiết bị) N = 365 – 52 – 14 – 10 = 289 (ngày) C: Số ca kíp làm việc ngày, C = (ca) G: Số làm việc ca, G = (giờ) K1: Hệ số mát thời gian để sửa lò, K1 = 0,96 K2: Hệ số mát thời gian để thay đổi chế độ làm việc lò, K2 = 0,98 Suy : Cơ số thời gian làm việc thiết bị là:  tb  289.3.8.0,96.0,98  6526 (giờ) 4.3.3 Tính số làm việc công nhân  cn Vật liệu học, Xử lý nhiệt & Bề mặt_K51 Page7  cn  N G.K Trong đó: N: Số ngày làm việc năm không kể ngày nghỉ phép hay đột xuất: N = 289 ngày G: Số làm việc ca, G = (giờ) K3: Hệ số thời gian công nhân nghỉ việc lý khác nhau, K3 = 0,88 4.3.4 Tính tốn lựa chọn thiết bị 4.3.4.1 Lị nung Đồ án môn học thiết kế xưởng nhiệt luyện HK 315 (lị buồng Đức sản xuất) Cơng suất thiết kế: 41 (kW) Kích thước buồng lị làm việc: 630 x 1000 x 500 mm nhiệt độ làm việc cực đại: 13000C a Năng suất lị nung tơi kể gá gắp: m( M g  M ct ) P    1.(67,5  202,8)  17,87 (kg/h) 15,13 Trong đó: m: Số lượng gá lắp, m = Mg: Khối lượng gá, Mg = 67,5 (kg) Mct: Khối lượng chi tiết, Mct = 24.8,45=202,8 (kg)  : Thời gian tồn q trình    nung   gn   nguoi   thaotac  (6,88  2, 48  2,19)  (1   1)  0, 45  0,33  15,13 h Khối lượng mẻ nung : M = m.Mct = 1.202,8 = 202,8 (kg) Ta có suất thực tế (không kể gá) P M   202,8  13, 15,13 (kg/h) b Số lượng lò sử dụng để nung tơi chi tiết: - Số lượng lị nung cần thiết theo lý thuyết: Lcần thiết = S 105   1,14 (lò) P. tb 13, 4.6526 Trong đó: S: Khối lượng sản xuất năm, S = 100 = 105 (kg) P: Năng suất thiết bị, P = 13,4 (kg/h)  tb : Cơ số thời gian làm việc thiết bị,  tb  6526 (h) - Số lò thực tế cần dùng (Ltt): Lcanthiet K  1,14  1,27 0,9 Trong đó: K: hệ số chất nên lấy K = 0,8  0,9, chọn K = 0,9 Vậy số lị nung tơi thực tế cần dùng là: Ltt = (lò) 4.3.4.2 Lò ram: - Lò ram: CШ3 6.6/7M1 (Lò giếng Nga sản xuất) Công suất thiết kế: 37 (kW)  600 x 600 Kích thước buồng lị: nhiệt độ làm việc cực đại: 7000C a Năng suất lò ram kể gá gắp: Vật liệu học, Xử lý nhiệt & Bề mặt_K51 Page7 Ltt  Đồ án môn học thiết kế xưởng nhiệt luyện P  m( M g  M ct )   1.(148,6  202,8)  13,92 25, 24 (kg/h) Trong đó: m: Số lượng gá lắp, m = Mg: Khối lượng gá, Mg = 148,6 (kg) Mct: Khối lượng chi tiết, Mct = 24.8,45=202,8 (kg)  : Thời gian tồn q trình    nung   gn  nguoi  thaotac  25, 24 (h) Khối lượng mẻ nung : M = m.Mct = 1.202,8 = 202,8 (kg) Ta có suất thực tế (không kể gá) P  M 202,8   8,04  25, 24 (kg/h) b Số lượng lò sử dụng để ram chi tiết: - Số lượng lò ram cần thiết theo lý thuyết: Lcần thiết = S 105   1,91 P. tb 8,04.6526 (lò) Trong đó: S: Khối lượng sản xuất năm, S = 100 = 105 (kg) P: Năng suất thiết bị, P = 8,04 (kg/h)  tb : Cơ số thời gian làm việc thiết bị,  tb  6526 (h) - Số lò ram thực tế cần dùng (Ltt): Ltt  Lcanthiet 1,91   2,12 (lò) K 0,9 Trong đó: K: hệ số chất nên lấy K = 0,8  0,9, chọn K = 0,9 Vậy số lượng lò ram thực tế cần dùng là: Ltt = (lị) 4.3.5 Bể làm nguội: Mơi trường làm nguội sử dụng dầu công nghiệp I-20A nhiệt độ 60800C không nên cao nhằm tránh dầu bị bốc cháy Dầu cơng nghiệp I-20A có nhiệt độ bắt lửa 1700C, độ nhớt tuyệt đối 2,8-3,2P Ta có khối lượng dầu tối thiểu cần sử dụng để làm nguội mẻ chi tiết là: (C ctd t ctd  C ctc t cct ) ( 760.1030  460.80)  351,4  5657,54 (kg) Mdầu = Mmẻ c c (C d t d  C dd t dd ) (2101.80  2029.60) Cctd : Nhiệt dung riêng chi tiết thời điểm ban đầu, Cctd  760 J/(kg.K) Vật liệu học, Xử lý nhiệt & Bề mặt_K51 Page7 Trong đó: Mmẻ: Khối lượng chi tiết: Mmẻ = Mct + Mgá = 202,8 + 148,6 = 351,4 (kg) d d t ct : Nhiệt độ chi tiết thời điểm đầu, t ct  1030 C Đồ án môn học thiết kế xưởng nhiệt luyện c t ct : Nhiệt độ chi tiết thời điểm kết thúc, t ctc = 800C Cctc : Nhiệt dung riêng chi tiết thời điểm kết thúc, C ctc = 460 J/(kg.K) t cd : Nhiệt độ dầu thời điểm kết thúc, t cd = 800C C dc : Nhiệt dung riêng dầu thời điểm kết thúc, Cdc  1,7  0,0034 tcd d  1,7  0,0034.80 0,881  2,101 kJ/(kg.K) = 2101 J/(kg.K) tdd : Nhiệt độ dầu thời điểm ban đầu, t dd = 600C Cdd : Nhiệt dung riêng dầu thời điểm ban đầu Cdd  1,7  0,0034.t dd d  1,7  0,0034.60 0,881  2,029 kJ/(kg.K) = 2029 J/(kg.K) Thể tích tối thiểu bể dầu cần sử dụng: Vd  M dau 5657,54   6421,73 (dm3) 0,881  dau Do chiều cao gá 800mm chọn chiều cao bể dầu 1000mm Chọn sơ bể dầu hình trụ có kích thước sơ là: 3000 x 2000 x 1000 Chiều sâu bể dầu cần thiết để nhúng hộp gá xuống dầu không bị tràn là: h (Vd  V me ) (6421,73 45,05)  10,78 (dm) = 107,8 (mm)  30.20 S Trong đó: V me  M me 351,4   45,05 (dm3) 7,8  Page7 Như chọn bể hình trụ cần có kích thước là: 3000 x 2000 x 1200 (mm) Số lượng bể dầu cần dùng : - Trong xưởng dùng bể dầu chọn bể kích thước 3000 x 2000 x 1200 mm.Như vị trí chế tạo khn dập vuốt dùng chung bể 4.4 Thiết bị phụ Trang bị bao gồm loại dụng cụ đồ gá, dùng để xếp, dỡ, đỡ hay vận chuyển chi tiết vào, giữ lị, bể tơi, thùng rửa…Các dụng cụ, đồ gá sử dụng thao tác thủ công, thiết bị khí hóa hay tự động hóa - Hệ thống palăng : khối lượng làm việc :600kg, công suất 2kWh Vật liệu học, Xử lý nhiệt & Bề mặt_K51 Đồ án môn học thiết kế xưởng nhiệt luyện Page7 Sử dụng xe đẩy trường hợp vận chuyển đồ nhẹ cho tiện lợi.Đối với sản phẩm lớn mẻ sản phẩm đưa vào lị cần cấu nâng hạ palăng để vận chuyển - Quạt công nghiệp: Dùng làm nguội mẻ chi tiết sau tơi dầu làm thơng thống phân xưởng Vật liệu học, Xử lý nhiệt & Bề mặt_K51 - Khay hứng dầu nước hình chữ nhật kích thước: 800x1000 550x1000 - Thiết bị kiểm tra sản phẩm : máy mài, máy nắn, máy đo độ cứng, kính hiển vi quang học - Ngoài dùng loại kìm để gắp chi tiết, xếp chi tiết 4.5 Bố trí cơng nhân xưởng vấn đề tiền lương a Bố trí cơng nhân xưởng - Cơng nhân phân xưởng bao gồm: Quản đốc Phó quản đốc Kỹ sư Kỹ thuật viên - Công nhân kỹ thuật : Số lượng công nhân trực tiếp sản xuất dựa số lượng thiết bị, máy móc, trực tiếp tham gia sản xuất Xưởng sản xuất chủ yếu ca, số công nhân ca tầm 10 người Nếu làm thêm ca bố trí công nhân hợp lý b Lương công nhân - Lương chính: tiền lương, tiền cơng làm sở tính chế độ cho người lao động theo quy định pháp luật Lương = (lương tối thiểu) x (hệ số lương) + (lương kinh doanh) + phụ cấp Lương tối thiểu = 812500 đồng - Hệ số lương quản đốc tăng 0,4: 4,00 – 4,40 – 4,8 – 5,2 – 5,6 Vật liệu học, Xử lý nhiệt & Bề mặt_K51 Page7 Đồ án môn học thiết kế xưởng nhiệt luyện Đồ án môn học thiết kế xưởng nhiệt luyện - Hệ số lương công nhân sản xuất là: 1,78 – 2,13 – 2,56 – 3,06 – 3,67 – 4,4 Lương công nhân sản xuất thay đổi tăng hay không phụ thuộc vào tay nghề, số năm công tác - Chuyên viên kỹ sư hệ số lương có bậc 8: 2,34 – 2,65 – 2,96 – 3,27 – 3,58 – 3,89 – 4,2 – 4,51 Bảng lương stt Chức vụ Số Hệ số Phụ cấp Lương Tổng người lương Quản đốc 5,2 500000 4225000 4725000 Phó quản đốc 4,8 500000 3900000 4400000 Kỹ sư 3,27 500000 2656875 6313750 Kỹ thuật viên 2,34 500000 1901250 7203750 Công nhân 3,67 500000 2981875 17891250 6/7 Công nhân 2,13 500000 1730625 10383750 4/7 – 5/7 Công nhân 15 1,78 500000 1446250 21693750 3/7 Tổng = 72611250 CHƯƠNG 5: THIẾT KẾ MẶT BẰNG NHÀ XƯỞNG Page7 5.1 Những yêu cầu chung 5.1.1 Địa điểm xây dựng nhà xưởng - Địa điểm xây dựng nhà xưởng bố trí thuận tiện cho quy trình sản xuất sản phẩm đồng thời phù hợp với quy hoạch chung khu cơng nghiệp - Vị trí xây dựng nhà xưởng có đất cao, dễ nước, cấu trúc địa chất vững chắc, ổn định nằm cuối chiều gió để khơng ảnh hưởng đến văn phịng nhà xưởng khác - Hướng gió chủ đạo nhà xưởng là: Đông bắc- Tây nam 5.1.2 Yêu cầu mặt nhà xưởng - Đảm bảo đủ diện tích cho sản xuất, đảm bảo điều kiện tốt cho công nhân làm việc dễ dàng - Trong khu vực sản xuất, thiết bị phải bố trí hợp lý để đường vận chuyển công nghệ chi tiết nhiệt luyện phải đơn giản - Đảm bảo vệ sinh, thiết bị gây độc hại cần đặt cuối hướng gió - Nhà kho phải bố trí thuận lợi cho q trình nhập xuất sản phẩm Vật liệu học, Xử lý nhiệt & Bề mặt_K51 Đồ án môn học thiết kế xưởng nhiệt luyện - Phòng cán điều hành, kỹ thuật, phục vụ cho sản xuất cần bố trí đủ ánh sang, thống gió, thuận lợi cho việc giám sát sản xuất dễ dàng việc khắc phục cố 5.2 Thiết kế mặt nhà xưởng 5.2.1 Tính tốn thiết kế khung xưởng 5.2.1.1 Kiểu nhà Theo bảng 4.9[tr193.TBNL] ta có diện tích cho lị xưởng nhiệt luyện dụng cụ từ 25÷30 m2 Tổng số lị cần bố xưởng bể dầu, bể tơi nước Tính sơ kích thước xưởng: - Diện tích xưởng tính tổng diện tích sản xuất, diện tích phục vụ sản xuất, diện tích đường giao thông Fxn  Fsx  F pv  Fgt - Diện tích sản xuất diện tích chiếm chỗ thiết bị diện tích cần cho cơng nhân thao tác Fsx   Fi Trong đó: Fi diện tích chiếm chỗ thiết bị i (m2) hệ số quy ước, thường lấy 2-4 Bảng thống kê diện tích sau: Thiết bị Diện tích(m2) Số lượng Hệ số Diện tích cấn bố diện tích trí (m2) Lị RJ2-60-9 3,5 Lị πA-32-1 1,54 12,32 RJ2-40-9 Lò HK 315 1,35 5,4 Lò CШ3 6.6/7M1 2,02 16,08 Bể nước 3,4 1 3,4 Bể dầu 1 Bể tẩy rửa 3,4 6,8 Khu chứa chi tiết trước sau 12,6 nhiệt luyện 25,2 Kho chứa sản phẩm 12,6 25,2 Kho chứa hóa chất 10,5 21 Máy nắn 1,2 2,4 Máy mài 1,2 2,4 Vật liệu học, Xử lý nhiệt & Bề mặt_K51 Page7 14 Đồ án môn học thiết kế xưởng nhiệt luyện Khay hứng dầu 0,8 2 3,2 Khay hứng nước 0.55 2 2,2 Tổng diện tích 153,6 Diện tích phục vụ sản xuất diện tích phịng quản đốc, phịng nghỉ, phịng KCS, nhà kho, khu vệ sinh… Bảng thống kê diện tích sau Phịng Số lượng Diện tích (m2) Phịng quản đốc 13,5 Phịng nghỉ cơng nhân 13,5 Phịng KCS 11,7 Phòng vệ sinh (nam+nữ) 18,9 Tổng 57,6 Diện tích đường chính: xe vận chuyển xưởng xe nâng nên lấy chiều rộng đường theo tiêu chuẩn 3m Diện tích đường lấy 30% diện tích sản xuất, 0,3.153,6 = 46,08 (m2) Diện tích sản xuất chính; Fch = 153,6 + 46,08 + 57,6 = 257,28 (m2) - Diện tích phụ cần thiết để phục vụ cho sản xuất chiếm 40 50% diện tích chính: Fph = 0,5.Fch = 0,5.257,28 = 128,64 (m2) - Diện tích sơ tồn xưởng: F = Fch + Fph = 257,28 + 128,64 = 385,92 (m2) Chọn diện tích nhà xưởng phù hợp với nhịp nhà xây dựng cân phân xưởng khác chọn kích thước xưởng theo tiêu chuẩn sau: 12x30x9(m) Chọn kiểu nhà công nghiệp tầng áp dụng cho xưởng nhiệt luyện Bố trí dãy lị dọc theo nhà xưởng nên chiều rộng nhà xưởng chọn loại nhịp L =12m Chiều dài nhà xưởng khoảng : D = Khung xưởng nhiệt luyện kết cấu bê tông cốt thép nên chọn bước cột 6m Số bước cột 30  5.2.1.2 Thiết kế mặt cắt đứng Để giải thơng gió chiếu sáng tự nhiên: Xưởng nhiệt luyện thường chọn độ cao H = 10 m Chọn H = 9m Vật liệu học, Xử lý nhiệt & Bề mặt_K51 Page7 - F 360   30 (m) L 12 Đồ án mơn học thiết kế xưởng nhiệt luyện Như kích thước nhà xưởng là: 12 x 30 x (m) - Chọn hình thức mái: Xưởng nhiệt luyện chọn loại dốc phía chiều rộng nhà < 36 m, loại mái đơn giản, nước thơng gió tự nhiên tốt Kết cấu mái nhà sử dụng khung thép, mái tôn 5.2.1.3 Chọn kết cấu bao che Kết cấu bao che cần thống nhẹ, mỏng, thơng gió tự nhiên tốt Sử dụng tường xây bao gạch dày 300mm, tường ngăn dày 100mm Cửa vào đầu cuối nhà xưởng cho việc vào xưởng ngồi xưởng có chiều rộng 3m cao 4m 5.2.1.4 Chọn kết cấu móng trụ Chọn kết cấu móng trụ làm bêtông cốt thép trụ với chiều sâu móng 1,5m 5.2.1.5 Chọn kết cấu khung nhà Kết cấu cột bêtơng cốt thép có ưu điểm đảm bảo độ bền vững cao, biến dạng ít, bị xâm thực hố chất, khơng cháy Tiết diện cột nhà có cần trục Loại cột Kích thước tiết diện cột Phần vai cột Phần vai cột Cột hiên 400 - 400 400 - 800 Cột 400 - 600 400 - 800 Page7 5.2.1.6 Lựa chọn kết cấu cửa mái Cửa mái có tác dụng thơng gió thơng hơi, nhiệt, thải khí độc chiếu sáng Chọn nhịp cửa mái L= m, chiều cao cửa mái 2350mm, chiều cao cánh cửa 1500mm Vật liệu học, Xử lý nhiệt & Bề mặt_K51 Đồ án môn học thiết kế xưởng nhiệt luyện Trong xưởng nhiệt luyện thường xuất loại khí độc, bụi bẩn đặc biệt nhiệt độ không gian làm việc mức cao nhiệt độ môi trường bên Điều ảnh hưởng gián tiếp đến suất lao động.Vì cơng tác an tồn lao động phải ý từ thiết kế xưởng 6.1.An tồn lao động chung 6.1.1.Thơng gió Để đảm bảo thống khí giảm nóng phân xưởng - Thơng gió tự nhiên: cần chọn hướng gió, bố trí hệ thống cửa sổ, cửa mái,cửa vào chiều cao nhà - Thơng gió nhân tạo: dùng quạt gió để thay đổi khơng khí phân xưởng ln ln thống sạch, nhiên có khói độc phải bố trí hệ thống hút độc khơng cho lan tỏa môi trường xung quanh - Các yêu cầu thơng gió: Đảm bảo u cầu khí hậu nhiệt độ (độ ẩm, vận tốc khí xưởng) Cung cấp khơng khí theo quy định khơng đưa khí bẩn vào phân xưởng.Hệ thống dẫn khí độc phải kín, có hệ thống van đảm bảo an tồn 6.1.2 Chiếu sáng Chiếu sáng thích hợp tạo điều kiện cho cơng nhân dễ dàng thao tác góp phần nâng cao suất lao động.Nhiệm vụ cụ thể chiếu sáng tự nhiên phải kết hợp với Vật liệu học, Xử lý nhiệt & Bề mặt_K51 Page7 CHƯƠNG 6: AN TOÀN LAO ĐỘNG TRONG XƯỞNG NHIỆT LUYỆN Đồ án môn học thiết kế xưởng nhiệt luyện 6.3 Biện pháp đề phòng chống tai nạn xảy nhiệt luyện 6.3.1 Chống độc hại Tại nơi có khơng khí độc phải tuân theo số nguyên tắc: - Trước làm việc phải mở cửa, bật quạt thong gió, sau 3-5 phút vào làm việc Khi làm việc nơi có độc phải đeo mặt nạ, khấu trang tuyệt đối không ăn uống hay hút thuốc - Trước nghỉ giải lao, ăn uống cần phải vệ sinh cá nhân Vật liệu học, Xử lý nhiệt & Bề mặt_K51 Page7 chiếu sáng nhân tạo để đảm bảo điều kiện làm việc.Yêu cầu cường độ chiếu sáng phải thích hợp khơng q tối q sáng khơng để lại bong tối lối 6.2 Phòng cháy chữa cháy 6.2.1 Phòng cháy Trong phân xưởng nhiệt luyện có đủ yếu tố gây cháy có biện pháp phịng cháy sau: Phải có nơi quy an tồn phịng cháy Tại nơi có thiết bị dễ nổ, dễ cháy cần ghi rõ qui trình chế độ vận hành Cần phải tập huấn cho công nhân cán phân xưởng nhiệt luyện thao tác phòng chống cháy nổ 6.2.2 Chữa cháy Phải tiến hành khẩn trương phát đám cháy phải biết sử dụng biện pháp thích hợp dập tắt đám cháy Nguyên tắc chữa cháy là: Không kỵ nước dùng nước để dập cháy, chất dễ cháy xăng, dầu khơng dùng nước để dập Khi đám cháy nhỏ biện pháp tốt làm ngạt Cần có nội quy hướng dẫn sử dụng bình chữa cháy cho công nhân kỹ sư hay kỹ thuật viên xưởng Đồ án môn học thiết kế xưởng nhiệt luyện Page7 6.3.2 Phòng chống bỏng - Phải mang trang phục bảo hộ lao động làm việc: quần áo bảo vệ, găng tay, dày, mặt nạ cần thiết - Vận chuyển chi tiết cịn nóng phải đường - Nơi thao tác có nhiệt độ cao phải chiếu sáng đầy đủ - Dụng cụ gá lắp chi tiết phải để nơi quy định phải làm nguội làm - Khi bị bỏng kiềm rửa chỗ bỏng nước sau dùng bơng nhúng axit axetic để rửa - Khi bị bỏng lửa, bỏng nhẹ dùng bơng tẩm dung dịch thuốc tím đắp lên.Nếu bị bỏng nặng tốt chuyển đến nơi chữa bỏng gần 6.3.3 Đề phịng tai nạn mắt Tai nạn mắt muối bắn, axit, bụi, kiềm gây ra.Biện pháp hiệu thường xuyên mang loại kính bảo hộ phù hợp với điều kiện làm việc nơi phân xưởng Nếu không may gặp tai nạn mắt tốt mang nạ nhân tới trung tâm y tế gần 6.3.4 Phòng chống điện giật Để đề phòng điện giật người làm việc gần nơi có đuờng dây điện chạy qua cần ý: - Trang phục bảo hộ lao động phải đầy đủ - Tất thiết bị sử dụng điện phải nối đất tốt - Trong thiết bị làm việc gián đoạn nên ngắt mạch thời gian không sử dụng - Tại nơi nguy hiểm phải có biển báo ( nguy hiểm chết người ) - Khi khơng may bị tai nạn phải nhanh chóng đưa nạn nhân khỏi nơi có nguồn điện, nạn nhân bị ngất nhanh chóng làm hơ hấp nhân tạo.Chỉ nên ngừng có ý kiến bác sĩ 6.4 Quy tắc an toàn tập thể Trong xưởng nhiệt luyện phải có thiết bị bảo vệ đường dẫn điện thiết bị nung, nơi làm việc phải sẽ, thiết bị phụ không cần thiết phải để nơi quy định.những thiết bị sinh khí độc phải bố trí làm việc nơi riêng biệt, phải thơng gió hút độc, phải kiểm tra chặng nối đất thiết bị, treo biển báo nơi nguy hiểm Nền xưởng phải đảm bảo độ bám dính tốt để đề phịng trượt ngã 6.5 An toàn lao động làm việc thiết bị An tồn làm việc lị nung: giỡ mẻ tơi cần có dụng cụ chun dùng xe goong chất giỡ giỏ tơi, móc kẽo, kìm cặp…Cần trang bị bảo hộ lao động đầy đủ găng ta, mặt nạ, trang Vật liệu học, Xử lý nhiệt & Bề mặt_K51 Đồ án môn học thiết kế xưởng nhiệt luyện Page7 Khi làm việc máy mài hay máy cắt phải đeo kính tránh bụi vào mắt, mài cần cầm chi tiết đứng vị trí thao tác để đề phịng chi tiết văng bắn vào người Tránh tượng đá mài bị vỡ văng gây tai nạn khơng lường trước, cần bố trí khu vực người qua lại, cần phải có vỏ bảo vệ Bể tơi dầu phải có nắp đậy khơng sử dụng; Khi sử dụng cần trục không cho phép lại hay làm việc khoảng không gian cần trục làm việc Vật liệu học, Xử lý nhiệt & Bề mặt_K51 ... thành quy trình tổng quát : ủ → gia công thô→ → ram→ gia cơng tinh → khn 2.1.2.1 .Quy trình nhiệt luyện sơ Nhiệt luyện sơ nhằm mục đích tạo điều kiện thuận lợi tổ chức cho gia công cắt gọt quy trình. .. tổng quát nhiệt luyện kết thúc 2.2 Khn dập nguội (90CrSi) 2.2.1 Quy trình chế tạo khuộn dập nguội 90CrSi : Kiểm tra Mác thép Gia công thô Rèn phôi Nhiệt luyện kết thúc Nhiệt luyện sơ Gia công tinh... lý nhiệt & Bề mặt_K51 Page7 Đồ án môn học thiết kế xưởng nhiệt luyện Đồ án môn học thiết kế xưởng nhiệt luyện Page7 Rèn → ủ → gia công → nhiệt luyện kết thúc → gia công tinh → sử dụng 2.3.2 Nhiệt