ĐỒ ÁN NHIỆT LUYỆN ĐỀ TÀI NHIỆT LUYỆN MŨI KHOAN SẮT

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA CÔNG NGHỆ VẬT LIỆU BỘ MÔN VẬT LIỆU KIM LOẠI VÀ HỢP KIM ĐỒ ÁN NHIỆT LUYỆN ĐỀ TÀI NHIỆT LUYỆN MŨI KHOAN SẮT Giảng viên hướng dẫn: Sinh viên thực hiện: Đồng Nguyên Nhất TP HỒ CHÍ MINH, 1/2021 1813354 ` MỤC LỤC ` DANH MỤC HÌNH ẢNH DANH MỤC BẢNG ` CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ MŨI KHOAN 1.1 Giới thiệu mũi khoan Mũi khoan dụng cụ cắt dùng để tạo lỗ, có tiết diện trịn Nó có nhiều kích cỡ, hình dạng tạo loại lỗ khác Mũi khoan kim loại công cụ cắt dùng để loại bỏ vật liệu, tạo thành lỗ có mặt cắt ngang hình trịn Mũi có nhiều kích cỡ hình dạng tạo loại lỗ khác nhiều vật liệu Mũi khoan kim loại thường có kích thước tiêu chuẩn Bên cạnh đó, có số mũi chuyên dụng tạo lỗ có tiết diện khơng trịn.Khoan thường sử dụng gia công gỗ, gia công kim loại, chế tạo máy, xây dựng dân dụng.Mũi khoan loại dụng cụ cắt dùng để tạo lỗ Chúng có tiết diện trịn, dùng để khoan vật có độ cứng cao, kể inox loại vật liệu qua nhiệt luyện Khi sử dụng kết hợp với máy khoan, đưa mũi khoan đến vị trí cần thiết để chúng hoạt động Mũi Khoan kim loại chia làm hai phần chính: phần chi phần làm việc: Phần chi: Có chức gá cố định mũi khoan lên máy khoan Hầu hết Mũi Khoan kim loại thông dụng có chi thẳng hình trụ Đối với khoan hạng nặng cơng nghiệp, mũi có chi dùng Các loại chuôi khác sử dụng bao gồm hình lục giác hệ thống tháo nhanh độc quyền Phần làm việc: đảm nhận nhiệm vụ cắt gọt, khoét lỗ vật liệu có số đặc điểm sau: ` Hình 1.1 Cấu tạo mũi khoan Hình 1.2 Cấu tạo phần thân Rãnh xoắn mũi khoan giúp cấu thành nên lưỡi cắt giúp loại bỏ phoi, thường gọi rãnh phoi Hình dạng bước rãnh xoắn ảnh hưởng đến tốc độ khả thoát phoi, phù hợp với loại vật liệu khác Góc đỉnh khoan hình thành đầu mũi khoan, góc lưỡi cắt chính, xác định ứng dụng khoan vật liệu phơi Góc đỉnh khoan lớn khiến mũi ` khoan dễ ăn lệch, đường kính mũi khoan thường lớn, sử dụng chủ yếu với vật liệu cứng có độ mài mịn cao Góc đỉnh khoan nhỏ giúp việc định tâm tốt, lại làm tăng độ mài mòn cạnh cắt, sử dụng với vật liệu mềm Góc đỉnh khoan ảnh hưởng đến tốc độ tiến dao, độ vênh, hình dạng lỗ độ mịn Góc hình thành qua mài vạt phía sau mặt Góc lớn giúp cắt mạnh áp lực so với góc nhỏ Góc phải đủ lớn để khoan với bước tiến dao lớn cắt dễ dàng Tuy nhiên góc khơng q lớn làm yếu cạnh cắt có khuynh hướng làm rung mũi khoan, gây tiếng kêu lạch cạch q trình khoan Độ lớn góc bị ảnh hưởng góc đỉnh khoan ứng dụng khoan Chiều dài mũi khoan xác định độ sâu lỗ khoan được, ảnh hưởng đến độ xác lỗ sau khoan, xác định độ cứng cần thiết vật liệu tạo mũi khoan Các mũi khoan dài khoan lỗ sâu hơn, nhiên lỗ khoan sâu dễ bị lệch khỏi trục dự định Các mũi khoan xoắn có sẵn độ dài tiêu chuẩn, gọi Stub-length Screw-Machine-length (dịng ngắn), phổ biến Jobber-length (trung bình), Taper-length LongSeries (dòng dài) Hầu hết mũi khoan sử dụng phổ biến có trục thẳng, nhiên cơng nghiệp nặng, mũi khoan có trục thuôn nhọn (dạng côn) sử dụng Tỷ lệ đường kính chiều dài mũi khoan thường từ 1:1 đến 1:10 Cũng có tỷ lệ cao nhiều đáp ứng cho ứng dụng khoan đặc biệt ` 1.2 Phân loại mũi khoan a Phân loại theo hình dạng mũi khoan Hình dạng mũi khoan thông thường gồm loại hay sử dụng sau: 1) 2) e 3) 4) 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 đầu đinh • Mũi khoan xoắn ốc • Mũi phay mái chèo • Mũi khoan khoét lỗ • Mũi khoan rút lõi b Phân loại theo việc sử dụng để gia công, cắt gọt loại vật liệu • Mũi khoan cho gỗ • Mũi khoan cho sắt • Mũi khoan cho bê tông ` c Phân loại theo chất liệu làm mũi khoan Một mũi khoan thông thường gổm phần thép phần phủ bên cụ thể sau:  Phần thép: - Thép gió HSS: Là loại thép tốc độ cao hay cịn gọi Thép gió chế tạo nên mũi khoan có độ cứng cao khoan dễ dàng với kim loại cứng lên đến 900N/mm2 Hình 1.4 Mũi khoan làm từ thép gió HSS - Thép gió HSS-R: Đây loại thép giống thép gió mũi khoan chế tạo quy trình cán nóng Hình 1.5 Mũi khoan thép gió HSS-R ` - Thép gió HSS – G: Chất liệu chế tạo nên mũi khoan tiện máy CNC Hình 1.6 Mũi khoan thép gió HSS – G - Thép gió chứa 5% Coban HSSE-Co5 : Loại thép gió cao cấp cấu tạo bên chứa 5% Coban, dùng chế tạo nên mũi khoan có độ cứng cao , chịu nhiệt tốt, khoan dễ dàng với kim loại hợp kim cứng lên tới 1100N/mm2 - Thép gió chứa 8% Coban HSSE-Co8 : Giống loại thép HSSE-Co5 bên chứa 8% Coban - Tungsten Carbide : Đây loại thép cao cấp ngành chế tạo mũi khoan, sử dụng làm nên mũi khoan có độ cứng cao nhất, chịu nhiệt tốt với tốc độ khoan cao Sử dụng phổ biến khí xác, gia công loại thép cứng  Phần phủ bên ngoài: - Lớp phủ Titanium sử dụng phổ biến làm tăng tuổi thọ vật liệu lên đến 300-400% so với loại không phủ, giúp tăng độ chịu nhiệt cho vật liệu ` Hình 1.7 Mũi khoan Lớp phủ Titanium - Lớp phủ Carbon Nitride làm tăng độ cứng cho vật liệu cường độ cao, độ dẻo tốt hệ số ma sát thấp, phù hợp cho việc chế tạo mũi khoan, khoan thép có độ cứng cao - Lớp phủ Nhơm Titan Nitride có khả chống oxi hóa tốt, giảm nhiệt cho vật liệu Thích hợp cho việc khoan vật liệu cứng mà không cần làm mát - Lớp phủ Nhôm Nitride giống lớp phủ Nhôm Titan giúp vật liệu có khả kháng oxi hóa, chịu nhiệt tốt Phù hợp cho chế tạo mũi khoan để khoan vật liệu cứng mà không cần làm mát - Lớp phủ Tecrona loại lớp phủ cao cấp với hệ số ma sát thấp, giúp tăng tuổi thọ cho vật liệu có cường độ làm việc mơi trường cao 1.3 Đặc điểm mũi khoan kim loại - Được tơi (nhiệt luyện gió) có tính chịu nhiệt cao, độ cứng lớn Chỉ thích hợp để khoan vật liệu độ cứng trung bình mềm Tốc độ khoan nhanh lỗ khoan đẹp mũi hợp kim trừ trường hợp khoan - vật liệu cứng Dù có tính chịu nhiệt cao bắt buộc phải tưới dung dịch làm mát - khoan Có thể sử dụng máy chuyên dụng để mài lại mũi bị cùn Khoan lỗ có đường kính từ 12 trở lên, khoan sâu tiêu chuẩn thường 25mm 50mm 10 ` 4.4 Đánh giá tổ chức vi sau nhiệt luyện Tổ chức tế vi thép gió 90W18Cr4V2Mo sau tơi: Hình 4.6 a Tổ chức vi 90W18Cr4V2Mo sau x5000 38 ` Hình 4.6 b Tổ chức vi 90W18Cr4V2Mo sau x2500 Tổ chức tế vi thép gió 90W18Cr4V2Mo sau ram: 39 ` Hình 4.7 a Tổ chức vi 90W18Cr4V2Mo sau ram lần x2500 Hình 4.7 b Tổ chức vi 90W18Cr4V2Mo sau ram lần x100000 40 ` Hình 4.8 a Tổ chức vi 90W18Cr4V2Mo sau ram lần x25000 Hình 4.8 b Tổ chức vi 90W18Cr4V2Mo sau ram lần x100000 Ta tiến hành đo độ cứng thu bảng kết sau Bảng 4.2 Bảng đo độ cứng mác thép 90W18Cr4V2Mo sau nhiệt luyện Nhiệt Luyện HRC HV o Tôi 1250 C 67.5 o Ram lần 560 C 67 Ram lần 560 oC 66 o Ram lần 560 C 66 917 Dựa vào kết phân tích tổ chức tế vi kết đo độ cứng, quy trình nhiệt luyện đạt yêu cầu 41 ` CHƯƠNG V THIẾT KẾ MẶT BẰNG PHÂN XƯỞNG 5.1 Tính tốn thiết bị lị Bảng 5.1 Bảng thơng số lò STT Nhiệt độ làm việc cao (°C) Kiểu lị CШ- 6.6/12 CIIIO- 6.6/7 Kích thước làm việc (mm) Đường kính 600 600 1300 700 Chiều cao 600 600 5.1.1 Thời gian làm việc thiết bị năm Tức điều hành ca kíp liên quan đến số thời gian làm việc thiết bị công nhân Chế độ làm việc xưởng phụ thuộc vào đặc điểm qui trình cơng nghệ, sản lượng hay khối lượng sản phẩm phân xưởng a Chọn số ca kíp Chọn ca b Tính số thời gian Cơ số thời gian làm việc thiết bị tức thời gian làm việc năm, tính - Cơ số thời gian theo lịch T T1 = 365 ngày 24h = 8760 h - Cơ số thời gian danh định T2 số thời gian lại sau trừ ngày nghỉ (52 chủ nhật + ngày lễ) T2 = T1 - (52 + 8).24 = 7320 h 42 ` - Cơ số thời gian thực tế T3 số thời gian danh định lại sau trừ thời gian sửa chữa thiết bị thay đổi chế độ làm việc chúng T3 = T2 - Tsửa thiết bị = 7320 – 96 = 7224 h 5.1.2 Cơ số thời gian thiết bị: Thường tính tốn số thời gian làm việc theo công thức sau τthiết bị = τqvK1K2 Trong đó: τqv - số thời gian chỗ làm việc, xác định theo công thức τqv = NCG = 3052 = 2440 Trong đó: N - số ngày làm việc năm không kể ngày nghỉ (365 - 52 ngày chủ nhật + ngày lễ) = 305 ngày C - số ca làm việc G - số làm việc ca K1 - hệ số mát thời gian để sửa lò K2 - hệ số mát thời gian để thay đổi chế độ làm việc lò dựa bảng sau Bảng 5.2 Trị số hệ số K1, K2 43 ` Thời gian làm việc năm thiết bị: lị CШ- 6.6/12 Ttb tơi = Tqv×K1×K2 = = 2440 0.98 0.96 =2296 (giờ) ( với K1,K2 tra bảng 9.5 [8] lò giếng) Thời gian làm việc năm thiết bị: lò CIIIO- 6.6/7 Ttb ram = Tqv×K1×K2 = 2440 0.98 0.96 = 2296 (giờ) 5.1.3 Cơ số làm việc công nhân Tcn = N×G×K3 = 305×0.88 = 2147.2 (giờ) Trong đó: N = 305 (ngày) số ngày làm việc năm G = số làm việc ca K3 = 0.88: hệ số thời gian công nhân nghỉ việc 5.1.4 Năng suất thiết bị Để xác định suất cần thiết, ta tra sổ tay nhiệt luyện Song cần lưu ý số liệu ghi tài liệu suất thiết kế cho chi tiết đơn giản dạng hình khối Đó suất tối đa thiết bị đạt Khi chọn luôn phải nhỏ suất cho tùy theo chiết gia công đơn giản hay phức tạp Vì mẻ cịn phụ thuộc vào hình dáng chi tiết, phức tạp suất chọn phải thấp suất dự kiến Có thể tính suất theo cách sau Năng suất lị kể gá lắp: Trong đó: m - số lượng gá lắp n - số chi tiết 44 ` gn - trọng lượng n chi tiết g1 - trọng lượng gá τ - thời gian toàn q trình Số lị cấn thiết theo lý thuyết: L cần thiết = : τtbi (1 - τphụ) = : (2296 (1 – 0.5)) = 3.6 Trong đó: S - chương trình sản xuất năm P - suất thiết bị τtbi - số thời gian làm việc thiết bị τphụ - thời gian làm việc thao tác phụ Số lò thực tế (Ltt) Ltt = Lcần thiết/ K (0.8-0.9) = 3.6/0.9=4 Lị Trong đó: K - hệ số chất 5.1.5 Bố trí mặt phân xưởng Để thiết kế mặt phân xưởng cần lưu ý đặc điểm kết hợp với qui hoạch chung nhà máy, liên quan phân xưởng nhiệt luyện với phân xưởng khác, bố trí phù hợp với quy trình cơng nghệ hợp lý, an tồn lao động tốt, vệ sinh cơng nghiệp hồn thiện a Tiêu chuẩn diện tích cho thiết bị Bảng 5.3 Tiêu chuẩn diện tích cho lị TT Loại phân xưởng Phân xưởng nhiệt luyện dụng cụ Phân xưởng nhiệt luyện nhà máy khí Khu vực nhiệt luyện xưởng dập Khu vực nhiệt luyện xưởng rèn 45 Tiêu chuẩn diện tích, m2 25 ÷ 30 50 ÷ 90 30 ÷ 50 80 ÷ 130 ` Chọn khu nhiệt luyện xưởng nhiệt luyện dụng cụ 30 m2, mà có tổng lị nên 120 m2 b Phương pháp bố trí Căn vào diện tích sơ suy chiều dài chiều rộng vẽ phác thảo mặt trước bố trí thiết bị Để thuận tiện cân nhắc lựa chọn cho hợp lý, trước bố trí nên phác thảo thiết bị theo tỷ lệ mặt bằng, điểm cần ý bố trí:  Bộ phận sản xuất Bố trí đường thao tác ngắn thuận lợi, vệ sinh công nghiệp tốt, thiết bị hay khu vực độc hại phải nằm cuối hướng gió, thiết bị có dụng cụ đo xác khơng để gần nơi nhiều chấn động (đồng hộ đo nhiệt độ không đạt cạnh xưởng rèn)  Bộ phận phục vụ sản xuất Phòng sửa chữa điện, kiểm tra kĩ thuật v.v… bố trí đủ ánh sáng thơng gió tốt, có che chắn cẩn thận phải giám sát sản xuất dễ  Bố trí khu vực sinh hoạt Phịng gửi quần áo nam hay nữ, phòng vệ sinh cá nhân nam hay nữ, văn phịng v.v… Ngun tắc phải bố trí cho thuận tiện, độc hại khơng ảnh hưởng đến sản xuất phân xưởng  Bố trí kho Bố trí cho đảm bảo vận chuyển thuận lợi, nhập kho, xuất kho dễ dàng nhanh chóng khơng ảnh hưởng đến q trình sản xuất Kho nguyên liệu thưởng bắt đầu dây chuyền, kho thành phẩm đặt cuối xưởng  Bố trí phận động lực 46 ` Các phận động lực trạm biến thế, phịng khơng khí nén, hệ thống làm nguội dầu, quạt hút độc v.v… bố trí gần nơi sử dụng Riêng hệ thống điện động lực sinh hoạt đường dây dẫn nên để chìm cách điện cẩn thận  Bố trí đường cửa Đường ngang dọc, vừa có ngang vừa có dọc Chiều rộng đường nên lấy khoảng 2,5 - 3,5 m Diện tích đường xưởng thưởng chiếm 20 - 30% diện tích tồn xưởng Mỗi xưởng có cánh cửa vào  Diện tích thiết bị chính: lị giếng, diện tích lị 4m2  Diện tích thiết bị phụ: Diện tích bể dầu: Tính kích thước bề dầu q trình tơi cho lị CШ- 6.6/12: Q1: nhiệt lượng tỏa từ thép Qd: nhiệt lượng hất thụ dầu Nhiệt lượng tỏa dầu: Qd =g2×∆t Phương trình cân nhiệt: Q1= Qd Khối lượng bể dầu: g2 = g1××∆t1/∆t) = 146.34×480×(1250-70)/[380×(50-20)] = 8780 (kg) Với: • Khối lượng mẽ thép là: 146.34 kg • Nhiệt độ thép sau lị nung: 1250°C • Nhiệt độ thép sau ram xong 70 °C • Nhiệt độ đầu bắt đầu ram 20°C • Nhiệt độ dầu sau ram xong 50°C 47 ` • Chọn dầu ram dầu nặng p=800kg/m3 • Nhiệt dung riêng thép dầu là: 480j/kg.độ, 380j/kg.độ Nếu dùng dầu nặng để tơi khối lượng riêng dầu 800kg/m 3, thể tích bể dầu 11 m3 Mà bể dầu phải đảm bảo nhúng toàn sản phẩm nên: Kích thước bể dầu tơi 2.5×3×1.5m 5.2 Chọn thiết bị phụ Thiết bị phục vụ nhiệt luyện phân xưởng chọn sau: Chi tiết - Một cân bàn Thiết bị đo độ cứng Rockwell Thiết bị đo độ bền kéo Dụng cụ cắt mài để soi cấu trúc tế vi Kính hiển vi quang học (đánh giá cấu trúc chi tiết để xem trình nhiệt - luyện đảm bảo chất lượng hay không) Bể chứa dầu thiết bị làm mát dầu cần trục để đưa chi tiết vào lò vận chuyển chi tiết lên xe Hóa chất tầm thực Chương trình sản xt Đặc điểm chi tiết Lị Vật liệu CШXupap 6.6/12 90W18Cr4V2Mo thải CIIIO6.6/7 Khối lượng 0.082 (kg) Ct/ năm Thao tác nhiệt luyện Kg/năm 6.000.000 495000 Số lượng Năng xuất l chi tiết lần nhiệt luyện Ct/ Kg/ Tôi 1000 710 58 Ram cao 1000 710 58 Bảng 5.4 Bảng chi tiết sản lượng chi tiết số lượng chi tiết 48 ` 49 ` 5.2.1 Trách nhiệm nhiệm vụ cơng tác an tồn lao động Trách nhiệm nhiệm vụ cán quản lí - Tổ chức phận kiểm tra an tồn trưc thuộc phịng kĩ thuật - Đề quy chế an toàn - Tổ chức kiểm tra định kì an tồn lao động xưởng - Quy định duyệt kinh phí bảo hộ lao động - Nghiên cứu thiết kế cải tiến nâng cao tính an tồn máy móc Nhiệm vụ tổ chức cơng đồn - Tham gia cơng tác bảo hộ lao động doanh nghiệp - Tham gia duyệt kinh phí bảo hộ lao động - Tham gia kiểm tra điềm tra tai nạn lao động - Báo cáo tính hình bảo hộ lao động theo định kì, có trường hợp tai nạn thương vong báo cáo với ban điều hành cơng ty quan có thẩm quyền 5.2.2 Vệ sinh lao động - Thiết kế phận chống ồn, phận xử lí khói bụi xử lí nước thải - Tổ chức khám sức khỏe định kì cho cơng nhân - Quy định rõ chế độ bồi dưỡng - Đảm bảo ánh sáng độ thơng gió xưởng 5.2.3 Kĩ an toàn nhiệt luyện Yêu cầu chung thao tác lao động - Nắm vững quy trình công nghệ thiết bị dùng để nhiệt luyện 50 ` - Trong thao tác phải trang bị quần áo bảo hộ lao động - Ở khu vực nung nóng làm nguội khơng để thiết bị cản trở gây nguy hiểm đến người thao tác hư hỏng thiết bị - Toàn dụng cụ cần để lại chỗ, xếp gọn gàng sau thao tác - Không sử dụng dụng cụ hỏng hoạc không quy cách Yêu cầu an toàn thiết bị - Trước sử dụng hệ thống điện trở cần kiểm tra hệ thống điện - Trong lò phải sẽ, sau làm việc nguội nhiệt độ phòng phải tiến hành vệ sinh, làm kể vãy oxit bán điện trở, kiểm tra lị có hư hỏng tiến hành sủa chữa - Tuyệt đối khơng cho chi tiết q ẩm vào lị dễ gây cháy nổ, vỡ gạch chịu lữa vách lò làm oxi hóa nhanh bề mặt chi tiết nhiệt luyện - Khi chất gá vào lò phải ý va chạm với thành vách lò - Bể dầu tơi phải có nắp để bảo vệ độ cảu dầu tơi có biện pháp phong cháy chữa cháy 51 ` 52