TỔNG QUAN VỀ MŨI KHOAN
Giới thiệu về mũi khoan
Mũi khoan là công cụ cắt thiết yếu dùng để tạo ra các lỗ với tiết diện tròn, có đa dạng kích cỡ và hình dạng, cho phép tạo ra nhiều loại lỗ khác nhau.
Mũi khoan kim loại là công cụ cắt thiết yếu, được sử dụng để loại bỏ vật liệu và tạo ra các lỗ có mặt cắt ngang hình tròn Với nhiều kích cỡ và hình dạng khác nhau, mũi khoan kim loại có khả năng tạo ra những loại lỗ đa dạng trên nhiều loại vật liệu khác nhau.
Mũi khoan kim loại có kích thước tiêu chuẩn và một số loại chuyên dụng cho phép tạo ra các lỗ không tròn Chúng thường được sử dụng trong gia công gỗ, kim loại, chế tạo máy, xây dựng và các ứng dụng dân dụng Mũi khoan là dụng cụ cắt quan trọng để tạo ra lỗ, có tiết diện tròn, thích hợp cho các vật liệu cứng như inox và các vật liệu đã qua nhiệt luyện Khi kết hợp với máy khoan, mũi khoan được đưa đến vị trí cần thiết để hoạt động hiệu quả.
Mũi Khoan kim loại được chia làm hai phần chính: phần chuôi và phần làm việc:
Phần chuôi: Có các chức năng chính là gá và cố định mũi khoan lên máy khoan.
Mũi khoan kim loại phổ biến thường có chuôi thẳng hình trụ, trong khi khoan hạng nặng trong công nghiệp thường sử dụng mũi có chuôi côn Ngoài ra, còn có các loại chuôi khác như hình lục giác và các hệ thống tháo nhanh độc quyền.
Phần làm việc: đảm nhận nhiệm vụ chính là cắt gọt, khoét lỗ trên vật liệu có một số các đặc điểm sau:
Hình 1.1 Cấu tạo mũi khoan
Hình 1.2 Cấu tạo phần thân
Rãnh xoắn trên mũi khoan không chỉ tạo thành các lưỡi cắt mà còn hỗ trợ trong việc loại bỏ phoi, thường được gọi là rãnh thoát phoi Hình dạng và bước của rãnh xoắn có ảnh hưởng lớn đến tốc độ khoan và khả năng thoát phoi, đồng thời cũng cần được điều chỉnh để phù hợp với các loại vật liệu khác nhau.
Góc đỉnh khoan, nằm ở đầu mũi khoan giữa lưỡi cắt chính, được xác định bởi ứng dụng khoan và vật liệu phôi Góc đỉnh lớn giúp mũi khoan dễ ăn lệch và thường đi kèm với đường kính lớn, thích hợp cho vật liệu cứng và có độ mài mòn cao Ngược lại, góc đỉnh nhỏ cải thiện khả năng định tâm nhưng làm tăng độ mài mòn của cạnh cắt, thường được sử dụng cho vật liệu mềm hơn Ngoài ra, góc đỉnh khoan còn ảnh hưởng đến tốc độ tiến dao, độ vênh, hình dạng lỗ và độ mòn của mũi khoan.
Góc thoát được hình thành khi mài vạt phía sau của mặt thoát chính, và một góc thoát lớn hơn sẽ giúp cắt mạnh hơn dưới cùng một áp lực so với góc thoát nhỏ hơn Góc thoát cần đủ lớn để đảm bảo khả năng cắt dễ dàng khi khoan với bước tiến dao lớn Tuy nhiên, nếu góc thoát quá lớn, nó sẽ làm yếu cạnh cắt và có thể gây ra rung mũi khoan, dẫn đến tiếng kêu lạch cạch trong quá trình khoan Độ lớn của góc thoát cũng chịu ảnh hưởng bởi góc đỉnh khoan và ứng dụng khoan cụ thể.
Chiều dài mũi khoan ảnh hưởng đến độ sâu và độ chính xác của lỗ khoan, đồng thời xác định độ cứng cần thiết của vật liệu mũi khoan Mũi khoan dài cho phép khoan lỗ sâu hơn, nhưng cũng dễ bị lệch khỏi trục Các mũi khoan xoắn có các độ dài tiêu chuẩn như Stub-length, Jobber-length và Taper-length.
Hầu hết các mũi khoan phổ biến có trục thẳng, nhưng trong ngành công nghiệp nặng, mũi khoan có trục thuôn nhọn (dạng côn) cũng được sử dụng Tỷ lệ đường kính trên chiều dài của mũi khoan thường dao động từ 1:1 đến 1:10, và cũng có những tỷ lệ cao hơn cho các ứng dụng khoan đặc biệt.
Phân loại mũi khoan
a Phân loại theo hình dạng mũi khoan
Hình dạng mũi khoan thông thường gồm các loại cơ bản hay sử dụng sau:
Hình 1.3 Các loại mũi khoan thông dụng
1) Mũi khoan đầu đinh; 2) Mũi khoan xoắn ốc; 3) Mũi khoan khoét lỗ; 4) Mũi khoan mái chèo
Mũi khoan rút lõi b Phân loại theo việc sử dụng để gia công, cắt gọt trên loại vật liệu nào
Mũi khoan cho bê tông
4) c Phân loại theo chất liệu làm mũi khoan
Một mũi khoan thông thường gổm phần thép và phần phủ bên ngoài cụ thể như sau:
Thép gió HSS, hay còn gọi là thép tốc độ cao, là loại thép được sử dụng để chế tạo mũi khoan với độ cứng cao, cho phép khoan dễ dàng các loại kim loại cứng có độ cứng lên đến 900N/mm2.
Hình 1.4 Mũi khoan làm từ thép gió HSS.
- Thép gió HSS-R: Đây cũng là loại thép giống như thép gió nhưng mũi khoan được chế tạo bằng quy trình cán nóng.
Hình 1.5 Mũi khoan thép gió HSS-R
- Thép gió HSS – G: Chất liệu được chế tạo nên mũi khoan tiện bằng máy CNC.
Hình 1.6 Mũi khoan thép gió HSS – G
Thép gió HSSE-Co5 là loại thép cao cấp với 5% Coban, được thiết kế đặc biệt để chế tạo mũi khoan có độ cứng cao và khả năng chịu nhiệt tốt Loại thép này cho phép khoan dễ dàng các kim loại hợp kim cứng với độ cứng lên tới 1100N/mm2.
- Thép gió chứa 8% Coban HSSE-Co8 : Giống như loại thép HSSE-Co5 nhưng bên trong chứa 8% Coban.
Tungsten Carbide là loại thép cao cấp nhất trong ngành chế tạo mũi khoan, nổi bật với độ cứng vượt trội và khả năng chịu nhiệt tốt Loại vật liệu này cho phép đạt được tốc độ khoan cao, rất phù hợp cho các ứng dụng trong cơ khí chính xác và gia công trên các loại thép cứng.
Lớp phủ Titanium là giải pháp hiệu quả giúp tăng tuổi thọ vật liệu từ 300-400% so với vật liệu không được phủ, đồng thời cải thiện khả năng chịu nhiệt.
Hình 1.7 Mũi khoan Lớp phủ Titanium
Lớp phủ Carbon Nitride giúp tăng cường độ cứng cho vật liệu, đồng thời mang lại độ dẻo tốt và hệ số ma sát thấp Điều này làm cho nó trở thành lựa chọn lý tưởng trong việc chế tạo mũi khoan, đặc biệt là cho khoan thép có độ cứng cao.
Lớp phủ Nhôm Titan Nitride nổi bật với khả năng chống oxi hóa hiệu quả, giúp giảm nhiệt cho vật liệu Điều này làm cho nó trở thành lựa chọn lý tưởng cho việc khoan các vật liệu cứng mà không cần sử dụng hệ thống làm mát.
Lớp phủ Nhôm Nitride, tương tự như lớp phủ Nhôm Titan, mang lại khả năng kháng oxi hóa và chịu nhiệt tốt cho vật liệu Điều này làm cho nó trở thành lựa chọn lý tưởng trong việc chế tạo mũi khoan, giúp khoan các vật liệu cứng mà không cần sử dụng hệ thống làm mát.
Lớp phủ Tecrona là lớp phủ cao cấp nhất, nổi bật với hệ số ma sát thấp, giúp gia tăng tuổi thọ cho các vật liệu hoạt động trong môi trường có cường độ làm việc cao.
Đặc điểm của mũi khoan kim loại
- Được tôi (nhiệt luyện trong gió) có tính chịu nhiệt cao, độ cứng lớn.
- Chỉ thích hợp để khoan trên vật liệu đó độ cứng trung bình hoặc mềm.
- Tốc độ khoan nhanh và lỗ khoan đẹp hơn mũi hợp kim trừ trường hợp khoan trên vật liệu cứng.
- Dù có tính chịu nhiệt cao nhưng vẫn bắt buộc phải tưới dung dịch làm mát khi khoan.
- Có thể sử dụng máy chuyên dụng để mài lại khi mũi bị cùn.
- Khoan được các lỗ có đường kính từ 12 trở lên, khoan sâu tiêu chuẩn thường là 25mm hoặc 50mm.
- Đuôi mũi thường là chuẩn Weldon 19mm 2 đầu vát hoặc 3 bi 1 vát.
Mũi khoan kim loại có khả năng tương thích với nhiều loại máy khoan khác nhau, bao gồm máy khoan bàn, máy khoan từ và các loại máy khoan khác.
- Giúp cắt và tạo ra lỗ một cách chính xác, nhanh hơn và sử dụng lâu dài hơn.
- Có thể mài lại để tái sử dụng.
- Tiết kiệm năng lượng hơn khi khoan lỗ vì ít mo-men xoắn hơn
PHÂN TÍCH ĐIỀU KIỆN LÀM VIỆC VÀ LỰA CHỌN VẬT LIỆU .14 2.1 Điều kiện làm việc
Lựa chọn vật liệu mũi khoan sắt
Mũi khoan được sử dụng phổ biến trong các xưởng gia công cơ khí nhờ khả năng hoạt động với tốc độ gấp đôi so với mũi khoan bằng thép cacbon, đồng thời các mép cắt của chúng có khả năng chịu nhiệt và mài mòn tốt hơn Độ cứng của mũi khoan có thể đạt từ 62-65HRC, với tính cứng nóng đạt 560-600 độ C Do đó, mác thép 90W18Cr4V2Mo được lựa chọn làm vật liệu chế tạo cho mũi khoan sắt.
Tiêu chuẩn Việt Nam - TCVN 1822-76 a Thành phần hóa học của mác CD90A
Bảng 2.1 Thành phần hóa học của mác CD90A
Tiêu chuẩn quy định giới hạn lượng các nguyên tố trong bán thành phẩm, cụ thể không vượt quá 0.1-0.3% cho crôm, 0.12-0.25% cho niken và không quá 0.2-0.25% cho đồng Đồng thời, mác CD90A cũng có những đặc tính cơ học riêng biệt.
Bảng 2.2 Cơ tính của mác CD90A
Thử với đường kính phôi d Độ cứng Nhiệt độ Môi trường
Trạng thái tôi - ≤ 62HRC 760 - 780°C nước Độ sâu của lớp thoát carbon khi cán nóng và rèn không được vượt quá:
→ 0,30mm đối với thép có kích thước 6-10mm
→ 0,40mm cho kích thước 10-16mm,
→ 0,50mm cho kích thước 16-25mm,
→ 0,60mm cho kích thước 25-40mm,
→ 0,75mm cho kích thước 40-60mm,
→ 1,5% chiều dày cho thép > 60mm.
Nhiệt luyện [Sổ tay nhiệt luyện - Nguyễn Chung Cảng - NXB KHKT]
⁃ Ủ đẳng nhiệt ở 740-760°C → độ cứng 163-179HB
⁃ Tôi ở 770-800°C, môi trường nước hoặc tôi phân cấp, ram ở 150-160°C → độ cứng > 61HRC c Mác tương đương và gần tương đương CD90A
Bảng 2.3 Mác tương đương và gần tương đương CD90A
Tiêu chuẩn Mác hợp kim
Tiêu chuẩn Nhật Bản - JIS SK5 d Ứng dụng mác CD90A
Dụng cụ chế biến gỗ, lò so chịu tải thấp, dao cắt giấy, vải, khuôn dập thuốc viên. Miếng cắt của cối máy rèn gang.
2.2.2 Mác Hợp Kim W1 (110W1) a Thành phần hóa học của mác W1 (110W1)
Bảng 2.4 Thành phần hóa học của mác W1 (110W1)
Bảng 2.5 Cơ tính của mác W1 (110W1) Độ cứng
Trạng thái tôi (nhiệt độ 800-850°C, nước)
Nhiệt luyện [Sổ tay nhiệt luyện - Nguyễn Chung Cảng - NXB KHKT]
⁃ Sau khi ủ hoặc ram cao → độ cứng 187-229HB
⁃ Tôi ở nhiệt độ 800-850°C, môi trường nước
→ độ cứng 62HRC c Ứng dụng mác W1 (110W1)
Làm mũi khoan xoắn ốc, tarô, mũi doa, doa trục lăn.
2.2.3 Mác Hợp Kim 80W18Cr4VMo a Thành phần hóa học của mác 80W18Cr4Vmo
Bảng 2.6 Thành phần hóa học của mác 80W18Cr4Vmo
Mo ≤ 1 b Cơ tính của mác 80W18Cr4VMo
Nhiệt luyện [Vật liệu học - Lê Công Dưỡng NXB KHKT]
Để đạt được độ cứng 62-63HRC, quá trình tôi được thực hiện bằng cách nung nóng đến nhiệt độ 1230-1290°C nhằm hòa tan các nguyên tố hợp kim vào austenit Sau đó, môi trường làm nguội có thể là dầu nóng ở nhiệt độ 60-80°C hoặc tôi phân cấp trong bể muối nóng chảy ở 400-600°C, rồi cuối cùng là làm nguội ngoài không khí.
Ram là quá trình quan trọng nhằm giảm lượng austenit dư (pha mềm) trong vật liệu, thực hiện ở nhiệt độ 550-570°C và cần tiến hành nhiều lần (từ 2-4 lần), mỗi lần kéo dài 1 giờ Quá trình này giúp đạt được độ cứng từ 64-66HRC Nếu nhiệt độ ram dưới 550°C, sẽ không có sự chuyển biến nào, trong khi nếu nhiệt độ vượt quá 600°C, sẽ xảy ra hiện tượng kết tụ các bit, dẫn đến giảm độ cứng của vật liệu.
Quá trình thấm cacbon-nito là một phương pháp hiệu quả để tăng cường độ cứng bề mặt và kéo dài tuổi thọ cho dụng cụ cắt Sau khi tôi và ram, việc thấm cacbon-nito được thực hiện ở nhiệt độ 550-570°C trong khoảng 2-3 giờ, tạo ra lớp thấm có độ dày từ 0,02-0,04mm Mác thép tương đương và gần tương đương với 80W18Cr4Vmo cũng được xem xét trong quy trình này.
Bảng 2.7 Mác tương đương và gần tương đương 80W18Cr4Vmo
Tiêu chuẩn Mác hợp kim
Tiêu chuẩn Mỹ - AISI/SAE T1
Tiêu chuẩn Đức - DIN 1.3355 - HS18-0-1 - S18-0-1 -
Tiêu chuẩn Nhật Bản - JIS SKH2
Tiêu chuẩn Trung Quốc - GB W18Cr4V d Ứng dụng mác 80W18Cr4VMo
Dùng làm dụng cụ cắt như: dao tiện, dao phay, khoan, với tốc độ cắt khoảng 25m/phút và nhiệt độ < 600°C
2.2.4 Mác Hợp Kim 90W18Cr4V2Mo a Thành phần hóa học của mác 90W18Cr4V2Mo
Bảng 2.8 Thành phần hóa học 90W18Cr4V2Mo
Mo ≤ 1 b Cơ tính của mác 90W18Cr4V2Mo
Nhiệt luyện [Vật liệu học - Lê Công Dưỡng NXB KHKT]
Để đạt được độ cứng 62-63 HRC, tôi nung nguyên liệu ở nhiệt độ từ 1230-1290°C nhằm hòa tan các nguyên tố hợp kim vào austenit Quá trình làm nguội được thực hiện trong môi trường dầu nóng ở 60-80°C hoặc qua phương pháp tôi phân cấp trong bể muối nóng chảy ở 400-600°C, sau đó làm nguội trong không khí.
Ram là quá trình nhằm giảm lượng austenit dư (pha mềm) với nhiệt độ ram từ 550-570°C, cần thực hiện nhiều lần (từ 2-4 lần) mỗi lần kéo dài 1 giờ Độ cứng đạt được sau quá trình này là 64-66HRC Nếu ram ở nhiệt độ dưới 550°C, sẽ không có sự chuyển biến nào, trong khi nếu nhiệt độ vượt quá 600°C, sẽ xảy ra hiện tượng kết tụ các bit, dẫn đến giảm độ cứng.
Quá trình thấm cacbon-nito là một phương pháp hiệu quả để tăng cường độ cứng bề mặt và kéo dài tuổi thọ của dụng cụ cắt Sau khi thực hiện các bước như tôi, ram và tạo hình, dụng cụ có thể được thấm cacbon-nito ở nhiệt độ 550-570°C trong khoảng 2-3 giờ, tạo ra lớp thấm có độ dày từ 0,02-0,04mm Mác tương đương và gần tương đương với 90W18Cr4V2Mo là một lựa chọn phổ biến trong ngành công nghiệp chế tạo dụng cụ.
Bảng 2.9 Mác tương đương và gần tương đương 90W18Cr4V2Mo
Tiêu chuẩn Mác hợp kim
Tiêu chuẩn Nga - ГOCTOCT R18F2 (Р18Ф2) d Ứng dụng mác 90W18Cr4V2Mo
Dụng cụ cắt như dao tiện, dao phay và khoan được sử dụng để gia công các loại thép khó cắt, bao gồm thép không gỉ và thép bền nóng Với tốc độ cắt đạt khoảng 35m/phút, nhiệt độ làm việc có thể lên tới 630-640°C, đảm bảo hiệu quả trong quá trình gia công.
2.2.5 Mác Hợp Kim 95W9Co5Cr4V2Mo a Thành phần hóa học của mác 95W9Co5Cr4V2Mo
Bảng 2.10 Thành phần hóa học của mác 95W9Co5Cr4V2Mo
Co 5 - 6 b Cơ tính của mác 95W9Co5Cr4V2Mo
Nhiệt luyện [Vật liệu học - Lê Công Dưỡng NXB KHKT]
Để đạt được độ cứng 62-63HRC, tôi nung thép ở nhiệt độ từ 1230-1290°C nhằm hòa tan các nguyên tố hợp kim vào austenit Sau đó, tôi làm nguội bằng dầu nóng ở nhiệt độ 60-80°C hoặc tôi phân cấp trong bể muối nóng chảy ở 400-600°C rồi để nguội tự nhiên trong không khí.
Ram là quá trình nhằm giảm lượng austenit dư (pha mềm) với nhiệt độ thực hiện từ 550-570°C Quá trình này cần được thực hiện nhiều lần, thường từ 2 đến 4 lần, mỗi lần kéo dài 1 giờ Độ cứng đạt được sau khi ram là từ 64-66HRC Nếu nhiệt độ ram dưới 550°C, sẽ không có sự chuyển biến nào, trong khi nếu nhiệt độ vượt quá 600°C, sẽ gây kết tụ các bit, dẫn đến giảm độ cứng.
Thấm cacbon-nito là quá trình quan trọng nhằm tăng cường độ cứng bề mặt và kéo dài tuổi thọ của dụng cụ cắt Quá trình này được thực hiện ở nhiệt độ 550-570°C trong khoảng 2-3 giờ, tạo ra lớp thấm có độ dày từ 0,02 đến 0,04mm Mác thép tương đương và gần tương đương với 95W9Co5Cr4V2Mo là một lựa chọn phổ biến trong ứng dụng này.
Bảng 2.11 Mác tương đương và gần tương đương 95W9Co5Cr4V2Mo.
Tiêu chuẩn Mác hợp kim
Tiêu chuẩn Mỹ - UNS T12008 d Ứng dụng mác 95W9Co5Cr4V2Mo
Dụng cụ cắt như dao tiện, dao phay và khoan được sử dụng để gia công các loại thép khó cắt, bao gồm thép không gỉ và thép bền nóng Với tốc độ cắt cao khoảng 35m/phút, nhiệt độ làm việc có thể đạt tới 630-640°C.
2.2.6 Mác Hợp Kim 95W9Co10Cr4V2Mo a Thành phần hóa học của mác 95W9Co10Cr4V2Mo
Bảng 2.12 Thành phần hóa học của mác 95W9Co10Cr4V2Mo
Co 9.5 - 10.5 b Cơ tính của mác 95W9Co10Cr4V2Mo
Nhiệt luyện [Vật liệu học - Lê Công Dưỡng NXB KHKT]
Để đạt được độ cứng từ 62-63 HRC, quá trình tôi được thực hiện bằng cách nung vật liệu lên tới nhiệt độ từ 1230-1290°C, nhằm hòa tan các nguyên tố hợp kim vào austenit Sau đó, môi trường làm nguội được sử dụng là dầu nóng ở nhiệt độ từ 60-80°C hoặc tôi phân cấp trong bể muối nóng chảy ở nhiệt độ 400-600°C, trước khi làm nguội trong không khí.
Ram là quá trình nhằm giảm lượng austenit dư (pha mềm) trong kim loại, thực hiện ở nhiệt độ từ 550-570°C và cần phải ram từ 2-4 lần, mỗi lần kéo dài 1 giờ Độ cứng đạt được sau quá trình này là từ 64-66HRC Nếu ram ở nhiệt độ thấp hơn 550°C, quá trình sẽ không có chuyển biến gì, trong khi nếu nhiệt độ vượt quá 600°C, sẽ xảy ra hiện tượng các bit kết tụ, dẫn đến giảm độ cứng của vật liệu.
QUY TRÌNH NHIỆT LUYỆN
Phương pháp ủ
Là phương pháp nung nóng thép đến nhiệt độ nhất định (từ 200 - 1000 0 C), giữ nhiệt lâu rồi làm nguội chậm cùng với lò để đạt được tổ chức ổn định.
Làm giảm độ cứng để dễ tiến hành gia công cắt.
Làm tăng độ dẻo để dễ tiến hành rập, cán và kéo thép ở trạng thái nguội.
Làm giảm hay làm mất ứng suất bên trong sau các nguyên công gia công cơ khí và đúc,hàn.
Làm nhỏ hạt thép nếu nguyên công trước làm hạt lớn.
Tùy theo yêu cầu kỹ thuật người ta áp dụng các phương pháp ủ sau:
Để đạt được độ hạt nhỏ mịn của thép, cần thực hiện quá trình ủ hoàn toàn nhằm khắc phục tình trạng hạt thô do đúc, rèn quá nhiệt hoặc nhiệt luyện sai chế độ Quy trình ủ hoàn toàn bao gồm việc nung nóng chi tiết đến nhiệt độ A3 + (30 - 50 độ C), nơi thép chuyển biến hoàn toàn sang austenit Sau khi giữ ở nhiệt độ này trong một khoảng thời gian nhất định, cần làm nguội cùng lò đến 200 - 500 độ C, sau đó tiếp tục làm nguội ngoài trời.
Ủ đẳng nhiệt là phương pháp giúp rút ngắn thời gian ủ bằng cách nung chi tiết đến nhiệt độ A3 + (20 - 30 độ C) và giữ nhiệt trong một khoảng thời gian nhất định Sau đó, chi tiết được chuyển sang lò khác hoặc làm nguội ở nhiệt độ 680 - 700 độ C Tại nhiệt độ này, chi tiết cần được giữ nhiệt trong khoảng 2 - 5 giờ trước khi làm nguội tự nhiên ngoài không khí.
Phương pháp ủ thép dụng cụ giúp chuyển đổi tổ chức tế từ xementit tấm thành xementit hạt, giảm độ cứng và tăng khả năng cắt gọt Ngoài ra, phương pháp này còn hạn chế nứt và biến dạng trong quá trình tôi Để thực hiện, thép được nung ở nhiệt độ A1 + (30 - 50 độ C) trong khoảng 6 đến 8 giờ, sau đó giảm nhiệt với tốc độ 40 – 50 độ/giờ cho đến khi đạt 600 - 650 độ C, và cuối cùng làm nguội tự nhiên ngoài không khí.
Ủ khử nội lực bên trong của thép
Sau khi đúc, hàn và cán, chi tiết sẽ xuất hiện nội lực, dẫn đến ứng suất có thể gây nứt Để giảm ứng suất này, người ta thực hiện quá trình ủ khử ứng suất Phương pháp ủ bao gồm việc nung chi tiết ở nhiệt độ từ 500 đến 600 độ C trong một khoảng thời gian nhất định, sau đó làm nguội chậm cùng lò Để tiết kiệm thời gian, trong sản xuất, nhiệt độ ủ thường được nâng lên từ 650 đến 680 độ C, nhưng vẫn phải đảm bảo nhiệt độ ủ khử nội lực dưới điểm tới hạn A1, tức là 730 độ C.
Ủ không hoàn toàn là quá trình nung nóng các chi tiết đến nhiệt độ cao hơn đường GSK, sau đó giữ nguyên ở nhiệt độ đó và làm nguội Mục tiêu của phương pháp này là tạo ra những hạt mới đồng đều, cải thiện chất lượng và tính năng của vật liệu.
Phương pháp thường hóa
Phương pháp thường hóa là một kỹ thuật nhiệt luyện, trong đó thép được nung nóng đến trạng thái hoàn toàn Austenit (A3 +(30 – 50°C) hoặc Acm + (30 - 50°C)), sau đó giữ nhiệt và làm nguội trong không khí tĩnh Quá trình này giúp Austenit phân hóa thành peclit, tạo ra xocbit với độ cứng tương đối thấp Một trong những ưu điểm nổi bật của phương pháp này là cho phép giải phóng lò sau khi nung.
Mục đích của thường hóa cũng giống như ủ nhưng thường áp dụng cho các trường hợp sau:
Đạt độ cứng thích hợp để gia công cắt đối với thép cacbon thấp(< 0,25%)
Làm nhỏ xementit để chuẩn bị cho nhiệt luyện cuối cùng.
Làm mất xementit II ở dạng lưới của thép sau cùng tích.
Khử ứng suất trong thép do gia công áp lực.
Phương pháp tôi
Tôi thép là quá trình nung nóng thép đến nhiệt độ cao vượt quá giới hạn, tạo ra tổ chức Austenit, sau đó làm nguội nhanh để chuyển đổi Austenit thành mactenxit hoặc các tổ chức không ổn định khác với độ cứng cao Mục đích chính của tôi thép là nâng cao độ cứng và khả năng chống mài mòn của thép.
Có hai hình thức tôi là: tôi xuyên tâm và tôi mặt ngoài.
Tôi xuyên tâm: Chọn nhiệt độ để tôi thép theo thành phần cacbon trên giản đồ: Thép trước cùng tích:
Thép sau cùng tích có khả năng giữ nhiệt và làm nguội nhanh trong nhiều môi trường khác nhau, đảm bảo hiệu quả tối ưu Chi tiết của loại thép này cứng cả bên trong lẫn bên ngoài, giúp nâng cao độ bền và tuổi thọ sản phẩm Để đánh giá hiệu quả của các phương pháp xử lý, người ta thường sử dụng chỉ tiêu độ thấm.
Tôi mặt ngoài là quá trình nung nhanh và làm nguội bề mặt của chi tiết, giúp tăng độ cứng cho lớp ngoài trong khi phần lõi vẫn giữ được độ mềm và dẻo Phương pháp này thường được áp dụng cho bánh răng và các trục truyền động xoắn Các kỹ thuật tôi mặt ngoài phổ biến bao gồm nhiều phương pháp khác nhau để đạt hiệu quả tối ưu.
Tôi cao tần là phương pháp sử dụng dòng điện xoay chiều tần số cao để nung nhanh bề mặt ngoài của chi tiết Trong khi đó, tôi bằng ngọn lửa ôxy - axêtylen là kỹ thuật nung nhanh chi tiết bằng ngọn lửa này, giúp bề mặt đạt đến nhiệt độ tới hạn A3 và sau đó làm nguội nhanh chóng trong nước hoặc dung dịch hóa chất.
Phương pháp ram
Ram là phương pháp nhiệt luyện thép đã tôi, thực hiện bằng cách nung nóng thép đến nhiệt độ tới hạn (AC1), giữ nhiệt độ trong một khoảng thời gian và sau đó làm nguội Mục tiêu của quá trình này là phân hóa mactenxit và austenit dư thành các tổ chức thách hợp, phù hợp với điều kiện làm việc quy định Qua đó, ram thép giúp giảm hoặc loại bỏ ứng suất dư, đảm bảo sản phẩm cơ khí có độ bền và ổn định trong thời gian dài, đồng thời duy trì các cơ tính cần thiết sau khi tôi.
+ Ram thấp là phương pháp nung nóng thép đã tôi trong khoảng 150 - 250 0 C tổ chức đạt được là mactenxit ram.
+ Ram trung bình là phương pháp nung nóng thép đã tôi trong khoảng 300 -
450 0 C tổ chức đạt được là troxit ram.
+ Ram cao là phương pháp nung nóng thép đã tôi trong khoảng 500 - 650 0 C, tổ chức đạt được là xoocbit ram.
Phương pháp thấm cacbon
Phương pháp thấm Cacbon là quá trình nung nóng thép Cacbon thấp đến nhiệt độ trên 900°C, nhằm tăng cường hàm lượng Cacbon ở bề mặt thép lên 1-1.2% Thép sử dụng phải có hàm lượng Cacbon dưới 0.25% Mục đích của phương pháp này là để cải thiện độ cứng và khả năng chống mài mòn cho các chi tiết máy chịu tải trọng động và cọ xát lớn, như bánh răng Bề mặt thép cần đạt độ cứng cao, trong khi lõi vẫn duy trì độ dẻo dai tốt để chịu được tải trọng động, uốn, xoắn và va đập Để tối ưu hóa lợi ích từ quá trình thấm Cacbon, sản phẩm sau đó cần được tôi và ram.
Phương pháp thấm Nito
Là phương pháp hóa nhiệt luyện bằng cách nung nóng thép đến nhiệt độ 500 -
Quá trình thấm bão hòa nitơ vào bề mặt thép ở nhiệt độ 650 độ C giúp nâng cao độ cứng bề mặt đạt từ 65 - 70 HRC, cải thiện tính chống mài mòn, khả năng chịu mỏi vượt trội so với thấm carbon, đồng thời tăng cường tính chống oxi hóa của thép.
Sản phẩm thấm N2 có cơ tính vượt trội so với thấm C, tuy nhiên chi phí cao hơn và sử dụng công nghệ hiện đại hơn Thấm N2 chủ yếu được ứng dụng cho các chi tiết máy yêu cầu độ cứng, khả năng chống mài mòn và hoạt động ở nhiệt độ cao.
500 0 C Ví dụ: Trục khuỷu, bánh răng, dụng cụ cắt.
LỰA CHỌN THIẾT BỊ NHIỆT LUYỆN VÀ CÁCH TÍNH TOÁN CÁC THÔNG SỐ NHIỆT LUYỆN
Các loại thiết bị nhiệt luyện phổ biến
Lò buồng là thiết bị linh hoạt, phù hợp cho cả sản xuất đơn chiếc và hàng loạt, cho phép nhiệt luyện các chi tiết với hình dáng, kích thước và vật liệu khác nhau Lò có khả năng thay đổi trong quá trình nung nóng và làm nguội, có thể chạy bằng khí, điện hoặc madut Cấu trúc lò buồng chạy bằng điện hoạt động ở nhiệt độ từ 600 – 900 oC và thường có dạng hộp Dây đốt của lò này có thể là dây dẹt hoặc tròn, được uốn xoắn kỹ thuật và được lắp đặt ở hai bên tường và đáy lò.
Trong các lò điện có hiệu điện thế giữa các pha là 220V, khi mạng điện của nhà máy là 380V, cần sử dụng đấu hình sao Tất cả các lò sử dụng dòng điện ba pha đều có dây trung tính được kết nối trực tiếp với lò để đảm bảo an toàn Hiện nay, việc nâng mở nắp lò đã được cơ khí hóa nhằm giảm thiểu thao tác cho công nhân, trong khi việc ngắt đóng điện được thực hiện tự động nhờ bộ phận ngắt điện chuyên dụng.
Hình 4.1 Lò buồng chạy bằng nhiên liệu khí hoặc lỏng.
Lò buồng có đáy đưa ra đưa vào: Lò buồng có đáy đưa ra đưa vào thường dùng để ủ, tôi và ram những chi tiết lớn.
Hình 4.2 Lò buồng có đáy đưa ra, đưa vào.
Lò có đáy nhấc lên là thiết bị thường được sử dụng để ủ thép máy biến thế trong môi trường hidro hoặc ủ gang dẻo Buồng lò được xây dựng bằng gạch chịu lửa, với bộ phận làm việc là một cái hộp Sau khi các chi tiết được đặt vào đáy lò, một cơ cấu đặc biệt sẽ nhấc lên và giữ chúng ở vị trí cố định bằng những ngoằm chuyên dụng.
Lò giếng được sử dụng để tôi ủ và ram các chi tiết dài như ống và trục, với chiều sâu làm việc lớn hơn nhiều so với chiều rộng của lò buồng Các lò giếng lớn thường có tỷ số chiều sâu và đường kính buồng lò là 1:1, phù hợp cho việc ủ ram các chi tiết nhỏ Trong các lò này, dòng khí hoặc không khí nóng được tạo ra nhằm tăng tốc độ nung nóng và đảm bảo nhiệt độ đồng đều trên bề mặt các chi tiết.
Lò giếng chạy bằng nhiên liệu khí dùng để nung nóng các chi tiết lớn dài.
Lựa chọn thiết bị nhiệt luyện
Tại giai đoạn tôi ta sử dụng lò giếng CШ - 6.6/12 để nung phân cấp
- Sử dụng lò giếng để nung sơ bộ lần thứ 1 là 650
- Sử dụng lò giếng để nung sơ bộ lần thứ 2 là 850
- Sử dụng lò giếng để nung cuối là 1250
Thiết bị ram: lò giếng điện trở CIIIO - 6.6/7 có các thông số sau:
- Nhiệt độ làm việc của lò: 560°C
Các thông số lò được liệt kê t heo bảng dưới đây:
Bảng 4.1 Bảng thông số lò
STT Kiểu lò Nhiệt độ làm việc cao nhất (°C)
(mm) Đường kính Chiều cao
Theo kích thước lò theo bảng 4.1
Kích thước gá sẽ là: DE0mm, HU0mm
Diện tích bề mặt của gá: Sxq gá"26630.348 (mm 2 )
Khối lượng của mỗi gá: mgá= 63.74 (kg)
Số gá chi tiết trên một gá: là 5x200 chi tiết
Tính toán thông số nhiệt luyện
Tốc độ nung kim loại chịu ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố, bao gồm thành phần hóa học của hợp kim nhôm, hình dáng và kích thước của chi tiết, cũng như môi trường nung nóng như khí, lỏng hay điện Trong ngành nhiệt luyện, thường áp dụng phương pháp nung với nhiệt độ lò không đổi, tùy thuộc vào hình thức nhiệt luyện và loại vật liệu đang được nung.
Thời gian nung nóng chi tiết phụ thuộc vào nhiều yếu tố: a Công suất của thiết bị nung
Thời gian nung trong lò phụ thuộc vào kích thước của mẻ chất, với mục tiêu tối ưu hóa năng suất và rút ngắn thời gian nung Khi công suất lò là N KW, thời gian nung cho mẻ G kg là τ1 Nếu tăng kích thước mẻ lên gấp đôi, thời gian nung sẽ tăng gấp ba do công suất lò không thay đổi Số lượng chi tiết nung càng nhiều thì khả năng thu nhiệt càng lớn, dẫn đến thời gian nung kéo dài.
Để tối ưu hóa quá trình sản xuất, việc sắp xếp công nghệ cần được thực hiện đúng cách nhằm tăng năng suất và rút ngắn thời gian nung Người thiết kế phải lựa chọn và tính toán hệ số sắp xếp phù hợp với các điều kiện kỹ thuật đã được xác định, đồng thời kiểm tra lại các tính toán này Khi số lượng chi tiết tăng lên, cần xem xét xem cách sắp xếp hiện tại có ảnh hưởng đến thời gian hay không Bên cạnh đó, thành phần hóa học của vật liệu cũng đóng vai trò quan trọng trong quá trình này.
Các nguyên tố hợp kim làm giảm tốc độ truyền nhiệt, dẫn đến việc cần nung chậm và lâu hơn, thường kéo dài từ 20 đến 40% so với thép cacbon Điều này ảnh hưởng đến hình dáng và kích thước của chi tiết.
Tiết diện của chi tiết lớn hơn sẽ dẫn đến thời gian nung kéo dài hơn, trong khi hình dáng phức tạp sẽ làm giảm tốc độ nung Ngoài ra, môi trường nung, whether khí hay lỏng, cũng có những khác biệt đáng kể.
Sự truyền nhiệt bức xạ hay đối lưu, trực tiếp hay gián tiếp đều ảnh hưởng đến tốc độ nung nóng f Các hình thức nhiệt luyện
Như nung nóng bề mặt bằng các phương pháp khác nhau (điện trở, tần số thấp hay cao, tiếp xúc, ngọn lửa, điện phân, chân không, khí bảo vệ, v.v… )
Tính toán thông số nhiệt luyện đối với mũi khoan kim loại
Vật liệu: Thép gió 90W18Cr4V2Mo
Diện tích bề mặt: SR48 mm 2
Xác định chi tiết nung là vật dày hay vật mỏng theo công thức:
α - hệ số tỏa nhiệt (kcal/m 2 h.độ)
S - chiều dày hay đường kính chi tiết (mm)
λ - hệ số dẫn nhiệt của kim loại (kcal/m.h.độ)
Khi Bio < 0,25 - chi tiết là vật mỏng; Bio > 0,50 - chi tiết là vật dày; 0,25 < Bio
Khi chọn chuyển tiếp < 0,50, có hai cách lựa chọn dựa trên kích thước và hình dáng của chi tiết Đối với các chi tiết phức tạp, nên chọn vật mỏng, trong khi chi tiết đơn giản thì chọn vật dày Công thức tính được xác định bởi: α = αbức xạ + αđối lưu = 0,03 x Cthx(100 T )^3 + 10.
F 2 ( 1 ε2−1) ε 1 = 0,5 là độ đen kim loại ε 2 = 0,7 là độ đen tường lò
- Số chi tiết : 1000 chi tiết
- Khối lượng mẽ nung: mmẽ nung= mchi tiết× số chi tiết + mgá 00×0.0825 + 63,74 = 146.34 (kg)
- Diện tích hấp thụ của chi tiết:
Shấp thụ= Sxq×số chi tiết + Sxq gá = 5248×1000 + 2226630.348 t74630 (mm 2 )
- Diện tích hấp thụ của tường lò: Stl 30973 (mm 2 )
F1= Shấp thụ=7.47 (m 2 ) là diện tích hấp thụ nhiệt của chi tiết:
F2= Sbml=1.13 (m 2 ) diện tích bề mặt của lò α =0,03 x Cth x(100 T ) 3 +10 =0.03 x 1.01 x ( 1523100 )
Kiểm tra chỉ số Bio
λ# (Kcal/m.h) hệ số dẫn nhiệt kim loại (theo phụ lục 6 [7] cho kim loại hợp kim cao)
S = 10 mm: đường kính của chi tiết
α là hệ số tỏa nhiệt
Tính thời gian nung nóng vật mỏng khi nhiệt độ lò không đổi
Chi tiết phức tạp, τ nung là: τ=K G C α F 2,3lgt l ò −t đ t l ò −t c Trong đó:
G - trọng lượng mẻ nung, kg
F - diện tích bề mặt tiếp xúc nhiệt, m 2
α - hệ số tỏa nhiệt, kcal/m 2 h.độ
C - nhiệt dung riêng, kcal/kg.độ
tlò - nhiệt độ của lò, °C
tđ - nhiệt độ đầu của chi tiết, °C
tc - nhiệt độ cuối chi tiết,°C
Tính thời gian giữ nhiệt đối với chi tiết làm từ thép hợp kim cao τ giữ = k 1 x k 2 x k 3 0,4 x a + T
a: chiều dày, đường kính chi tiết, mm
Hình 4.5 Sơ đồ nhiệt luyện Thời gian nâng nhiệt từ 30 o C lên 650 o C là:
A¿ K G C α F 2,3 lg t t lò − t đ lò −t c = 2 146.30 117.03× ×0.117 7.47 2,3 lg 700−650 700−30 =0.1015 giờ
C¿ K G C α F 2,3 lg t t lò − t đ lò −t c = 2 146.30 117.03× ×0.117 7.47 2,3 lg 900−650 900−850 =0.063 giờ
E¿ K G C α F 2,3 lg t t lò − t đ lò −t c = 2 146.30 117.03× ×0.117 7.47 2,3 lg 1300−1250 1300−850 =0.086 giờ Thời gian giữ nhiệt ở mốc 650 o C, 850 o C và 1250 o C là:
Thời gian làm nguội: τ nguội =T d −T c
- Số chi tiết : 1000 chi tiết
- Khối lượng mẽ nung: mmẽ nung= mchi tiết× số chi tiết + mgá 00×0.0825 + 63,74 = 146.34 (kg)
- Diện tích hấp thụ của chi tiết:
Shấp thụ= Sxq×số chi tiết + Sxq gá = 5248×1000 + 2226630.348 t74630 (mm 2 )
- Diện tích hấp thụ của tường lò: Stl 30973 (mm 2 )
F1= Shấp thụ=7.47 (m 2 ) là diện tích hấp thụ nhiệt của chi tiết:
F2= Sbml=1.13 (m 2 ) diện tích bề mặt của lò α =0,03 x Cthx(100 T ) 3 +10 =0.03 x 1.01 x ( 883100)
Kiểm tra chỉ số Bio
λ# (Kcal/m.h) hệ số dẫn nhiệt kim loại (theo phụ lục 6 [7] cho kim loại hợp kim cao)
S = 10 mm: đường kính của chi tiết
Tính thời gian nung nóng vật mỏng khi nhiệt độ lò không đổi
Chi tiết phức tạp, τ nung là:
610−560= 0.36 giờ Thời gian giữ nhiệt:
H = τgn = 0.4×τnn=0.4 × 0.36×60 =8.64 phút Thời gian làm nguội: τ nguội =T d −T c
Thời gian chuẩn bị : tcb= 10 phút
Tổng thời gian cho một mẻ tôi là: t tổng = t cbi + t tôi + t ram =2.5 giờ
Đánh giá tổ chức thế vi sau khi nhiệt luyện
Tổ chức tế vi của thép gió 90W18Cr4V2Mo sau khi tôi:
Hình 4.6 a Tổ chức thế vi của 90W18Cr4V2Mo sau khi tôi x5000
Hình 4.6 b Tổ chức thế vi của 90W18Cr4V2Mo sau khi tôi x2500
Tổ chức tế vi của thép gió 90W18Cr4V2Mo sau khi ram:
Hình 4.7 a Tổ chức thế vi của 90W18Cr4V2Mo sau khi ram lần 1 x2500
Hình 4.7 b Tổ chức thế vi của 90W18Cr4V2Mo sau khi ram lần 1 x100000
Hình 4.8 a Tổ chức thế vi của 90W18Cr4V2Mo sau khi ram 3 lần x25000
Hình 4.8 b Tổ chức thế vi của 90W18Cr4V2Mo sau khi ram 3 lần x100000
Ta tiến hành đo độ cứng và thu được bảng kết quả sau
Bảng 4.2 Bảng đo độ cứng của mác thép 90W18Cr4V2Mo sau khi nhiệt luyện
Dựa vào kết quả phân tích tổ chức tế vi và kết quả đo độ cứng, quy trình nhiệt luyện đạt yêu cầu.
THIẾT KẾ MẶT BẰNG PHÂN XƯỞNG
Tính toán thiết bị lò
Bảng 5.1 Bảng thông số lò
STT Kiểu lò Nhiệt độ làm việc cao nhất (°C)
(mm) Đường kính Chiều cao
5.1.1 Thời gian làm việc của thiết bị một năm
Sự điều hành ca kíp liên quan đến thời gian làm việc và thiết bị của công nhân, đóng vai trò quan trọng trong việc tối ưu hóa quy trình sản xuất Chế độ làm việc tại xưởng được xác định dựa trên đặc điểm của các quy trình công nghệ cũng như sản lượng và khối lượng sản phẩm của phân xưởng Việc chọn số ca kíp phù hợp là yếu tố then chốt để nâng cao hiệu quả sản xuất.
Chọn 2 ca b Tính các cơ số thời gian
Cơ số thời gian làm việc của thiết bị tức là thời gian làm việc của nó trong 1 năm, tính bằng giờ.
- Cơ số thời gian theo lịch T
- Cơ số thời gian danh định T2 là cơ số thời gian còn lại sau khi trừ đi các ngày nghỉ (52 chủ nhật + 8 ngày lễ)
Cơ số thời gian thực tế T3 được xác định là thời gian danh định còn lại sau khi đã trừ đi thời gian sửa chữa thiết bị và thay đổi chế độ làm việc của chúng.
5.1.2 Cơ số thời gian của thiết bị:
Thường tính toán cơ số thời gian làm việc theo công thức sau τthiết bị = τqv ×K1 ×K2
Cơ số thời gian chỗ làm việc (τqv) được xác định bằng công thức τqv = N × C × G, trong đó N là số ngày làm việc trong một năm không bao gồm các ngày nghỉ Ví dụ, với N = 305, C = 2, và G = 4, ta có τqv = 305 × 2 × 4 = 2440.
(365 - 52 ngày chủ nhật + 8 ngày lễ) = 305 ngày
G - số giờ làm việc trong 1 ca
K1 - hệ số mất mát thời gian để sửa lò
K2 - hệ số mất mát thời gian để thay đổi chế độ làm việc của lò dựa trên bảng sau
Bảng 5.2 Trị số các hệ số K1, K2
Thời gian làm việc một năm của thiết bị: lò CШ- 6.6/12
( với K1,K2 tra bảng 9.5 [8] đối với lò giếng)
Thời gian làm việc một năm của thiết bị: lò CIIIO- 6.6/7
5.1.3 Cơ số làm việc của công nhân
Tcn = N×G×K3 = 305×0.88 = 2147.2 (giờ) Trong đó: N = 305 (ngày) là số ngày làm việc một năm
G = 8 là số giờ làm việc một ca.
K3 = 0.88: là hệ số mất thời gian do công nhân nghỉ việc
5.1.4 Năng suất thiết bị Để xác định năng suất cần thiết, ta có thể tra trong sổ tay nhiệt luyện Song cần lưu ý là các số liệu đã ghi trong các tài liệu đó là năng suất thiết kế cho các chi tiết đơn giản dạng hình khối Đó là năng suất tối đa thiết bị đạt được Khi chọn luôn luôn phải nhỏ hơn năng suất đã cho tùy theo chiết gia công đơn giản hay phức tạp Vì 1 mẻ còn phụ thuộc vào hình dáng của chi tiết, càng phức tạp thì năng suất chọn phải thấp hơn năng suất đã dự kiến Có thể tính năng suất theo cách sau
Năng suất lò kể cả gá lắp:
2.5 X.5Trong đó: m - số lượng gá lắp n - số chi tiết gn - trọng lượng n chi tiết g1 - trọng lượng gá τ - thời gian toàn bộ quá trình
Số lò cấn thiết theo lý thuyết:
Trong đó: S - chương trình sản xuất năm
P - năng suất thiết bị τtbi - cơ số thời gian làm việc của thiết bị τphụ - thời gian làm việc các thao tác phụ
Số lò thực tế (Ltt)
Ltt = Lcần thiết/ K (0.8-0.9) = 3.6/0.9=4 Lò Trong đó: K - hệ số chất
5.1.5 Bố trí mặt bằng phân xưởng Để thiết kế mặt bằng phân xưởng cần lưu ý các đặc điểm là kết hợp với qui hoạch chung của nhà máy, sự liên quan của phân xưởng nhiệt luyện với các phân xưởng khác, bố trí phù hợp với quy trình công nghệ hợp lý, an toàn lao động tốt, vệ sinh công nghiệp hoàn thiện a Tiêu chuẩn diện tích cho các thiết bị
Bảng 5.3 Tiêu chuẩn diện tích cho 1 lò
TT Loại phân xưởng Tiêu chuẩn diện tích, m 2
1 Phân xưởng nhiệt luyện dụng cụ 25 ÷ 30
Phân xưởng nhiệt luyện nhà máy cơ khí
Khu vực nhiệt luyện xưởng dập
Khu vực nhiệt luyện xưởng rèn
Chọn khu nhiệt luyện xưởng nhiệt luyện dụng cụ 30 m 2 , mà có tổng 4 lò nên là
Dựa trên diện tích sơ bộ, chúng ta xác định chiều dài và chiều rộng, sau đó phác thảo mặt bằng trước khi bố trí thiết bị Để thuận tiện và hợp lý trong việc lựa chọn, nên phác thảo các thiết bị theo cùng một tỷ lệ mặt bằng, đồng thời lưu ý những điểm quan trọng khi thực hiện bố trí.
Bố trí các đường thao tác một cách ngắn nhất và thuận lợi, đồng thời đảm bảo vệ sinh công nghiệp tốt Các thiết bị và khu vực độc hại cần được đặt ở cuối hướng gió, trong khi các thiết bị đo chính xác không nên đặt gần những nơi có nhiều chấn động, chẳng hạn như đồng hồ đo nhiệt độ không được đặt cạnh xưởng rèn.
Bộ phận phục vụ sản xuất
Phòng sửa chữa điện, kiểm tra kĩ thuật v.v… bố trí đủ ánh sáng và thông gió tốt, có che chắn cẩn thận nhưng phải giám sát sản xuất dễ.
Bố trí khu vực sinh hoạt
Khi bố trí các khu vực như phòng gửi quần áo nam, nữ, phòng vệ sinh cá nhân hay văn phòng, cần đảm bảo tính thuận tiện, hạn chế độc hại và không ảnh hưởng đến quá trình sản xuất của phân xưởng.
Để đảm bảo quá trình vận chuyển nguyên liệu và thành phẩm diễn ra thuận lợi, cần bố trí kho nguyên liệu ở đầu dây chuyền và kho thành phẩm ở cuối xưởng Việc này giúp nhập kho, xuất kho dễ dàng và nhanh chóng, đồng thời không ảnh hưởng đến quy trình sản xuất.
Bố trí bộ phận động lực
Các bộ phận động lực như trạm biến thế, phòng không khí nén, hệ thống làm nguội dầu và quạt hút độc cần được bố trí gần khu vực sử dụng Đặc biệt, hệ thống điện động lực và sinh hoạt nên được lắp đặt ngầm và cách điện cẩn thận để đảm bảo an toàn.
Bố trí đường đi trong xưởng là rất quan trọng, có thể được thiết kế theo chiều ngang, dọc hoặc kết hợp cả hai Chiều rộng của đường đi chính nên từ 2,5 đến 3,5 mét, và diện tích đường đi thường chiếm từ 20 đến 30% tổng diện tích của xưởng Mỗi xưởng cần có ít nhất hai cánh cửa ra vào để đảm bảo lưu thông hiệu quả.
Diện tích của thiết bị chính: 2 lò giếng, diện tích của mỗi lò là 4m 2
Diện tích thiết bị phụ:
Diện tích bể dầu: Tính kích thước bề dầu quá trình tôi cho lò C Ш - 6.6/12 :
Q1: là nhiệt lượng tỏa ra từ thép
Qd: là nhiệt lượng hất thụ của dầu
Nhiệt lượng tỏa ra của dầu: Qd =g2×C 2 n ∆t
Phương trình cân bằng nhiệt: Q1= Qd
Khối lượng của bể dầu: g2 = g1×C 1 n ×∆t1/¿ ¿∆t) = 146.34×480×(1250-70)/[380×(50-20)] = 8780 (kg) Với:
Khối lượng của mẽ thép là: 146.34 kg
Nhiệt độ của thép sau ra lò nung: 1250°C
Nhiệt độ của thép sau khi ram xong là 70 °C
Nhiệt độ của đầu bắt đầu ram là 20°C
Nhiệt độ của dầu sau khi ram xong là 50°C
Chọn dầu ram là dầu nặng p0kg/m 3
Nhiệt dung riêng của thép và dầu lần lượt là: 480j/kg.độ, 380j/kg.độ
Khi sử dụng dầu nặng với khối lượng riêng 800kg/m³, thể tích bể dầu cần thiết là 11m³ Để đảm bảo rằng toàn bộ sản phẩm được ngâm trong dầu, kích thước bể dầu sẽ được thiết kế với các kích thước 2.5×3×1.5m.
Chọn thiết bị phụ
Thiết bị phục vụ nhiệt luyện trong phân xưởng được chọn như sau:
- Thiết bị đo độ cứng Rockwell
- Thiết bị đo độ bền kéo
- Dụng cụ cắt và mài để soi cấu trúc tế vi
- Kính hiển vi quang học (đánh giá cấu trúc chi tiết để xem quá trình nhiệt luyện đảm bảo chất lượng hay không)
- Bể chứa dầu và thiết bị làm mát dầu
- 2 cần trục để đưa chi tiết vào lò và vận chuyển chi tiết lên xe.
Chi tiết Lò Đặc điểm chi tiết Chương trình sản xuât
Số lượng chi tiết 1 lần nhiệt luyện
Cơ số làm việc của lò
Vật liệu Khối lượng Ct/ năm Kg/năm Ct/ giờ Kg/giờ
Bảng 5.4 Bảng chi tiết sản lượng của chi tiết và số lượng của chi tiết
5.2.1 Trách nhiệm và nhiệm vụ của công tác an toàn lao động
Trách nhiệm và nhiệm vụ của cán bộ quản lí
- Tổ chức bộ phận kiểm tra an toàn trưc thuộc phòng kĩ thuật
- Đề ra các quy chế an toàn
- Tổ chức kiểm tra định kì về an toàn lao động tại xưởng
- Quy định và duyệt kinh phí bảo hộ lao động
- Nghiên cứu và thiết kế cải tiến nâng cao tính an toàn của máy móc.
Nhiệm vụ tổ chức công đoàn
- Tham gia công tác bảo hộ lao động tại doanh nghiệp
- Tham gia duyệt kinh phí bảo hộ lao động
- Tham gia kiểm tra và điềm tra tai nạn lao động
Báo cáo định kỳ về tình hình bảo hộ lao động là rất quan trọng; trong trường hợp xảy ra tai nạn thương vong, cần nhanh chóng thông báo cho ban điều hành công ty và các cơ quan có thẩm quyền.
- Thiết kế bộ phận chống ồn, bộ phận xử lí khói bụi và xử lí nước thải
- Tổ chức khám sức khỏe định kì cho công nhân
- Quy định rõ về chế độ bồi dưỡng
- Đảm bảo ánh sáng và độ thông gió của xưởng
5.2.3 Kĩ năng an toàn khi nhiệt luyện
Yêu cầu chung về thao tác lao động
- Nắm vững quy trình công nghệ và các thiết bị dùng để nhiệt luyện
- Trong khi thao tác phải trang bị quần áo và bảo hộ lao động
- Ở giữa khu vực nung nóng và làm nguội không để các thiết bị cản trở gây nguy hiểm đến người thao tác cũng như là hư hỏng thiết bị
- Toàn bộ dụng cụ cần để lại đúng chỗ, sắp xếp gọn gàng sau khi thao tác.
- Không được sử dụng dụng cụ đã hỏng hoạc không đúng quy cách
Yêu cầu về an toàn thiết bị
- Trước khi sử dụng hệ thống điện trở cần kiểm tra hệ thống điện
Sau khi sử dụng lò, cần đảm bảo lò được vệ sinh sạch sẽ và để nguội về nhiệt độ phòng Việc làm sạch bao gồm cả việc loại bỏ vảy oxit bám trên điện trở Nếu phát hiện có hư hỏng trong lò, cần tiến hành sửa chữa ngay lập tức.
Không nên cho chi tiết quá ẩm vào lò vì điều này có thể gây ra cháy nổ, làm hỏng gạch chịu lửa của vách lò và dẫn đến quá trình oxi hóa nhanh chóng bề mặt của chi tiết nhiệt luyện.
- Khi chất gá vào lò phải chú ý va chạm với các thành vách lò
- Bể dầu tôi phải có nắp để bảo vệ độ sạch cảu dầu tôi và có biện pháp phong cháy chữa cháy.
