Nghiên cứu phương pháp tôi cảm ứng từ cục bộ CNC cho mặt phẳng

TĨM TẮT Phương pháp tơi cảm ứng từ bề mặt cho chi tiết thép cacbon hàm lượng trung bình sử dụng rộng rãi lĩnh vực công nghiệp Đây giải pháp nhiệt luyện hiệu nhằm nâng cao tính bề mặt chi tiết điều kiện làm việc chịu mài mòn cao Đề tài nghiên cứu sử dụng mẫu thí nghiệm vật liệu C45 SS400 nhằm kiểm chứng kết q trình tơi cảm ứng từ Các thơng số kết gia nhiệt mô mơ hình cảm ứng từ trường 3D phần mềm COMSOL Multiphysics 5.0 nhằm tối ưu trình gia nhiệt Thiết bị q trình gia nhiệt máy phát cao tần thông qua cuộn dây cảm ứng thiết kế với ba vòng xoắn ốc phẳng nhằm tạo dòng điện Foucault để gia nhiệt bề mặt chi tiết Các mẫu thử nghiệm kiểm chứng đánh giá qua phương pháp đo độ cứng đạt sau tơi hình ảnh thành phần kim tương vật liệu Kết cho thấy tổ chức Mactenxit đạt sau định đến độ cứng bề mặt chi tiết Biểu đồ phân bố độ cứng bề mặt chi tiết phụ thuộc vào hình dạng cuộn dây cảm ứng định nhiệt độ đạt q trình tơi Hình ảnh kim tương cho thấy tổ chức Mactenxit xuất hầu hết khu vực hình vành khăn nên độ cứng khu vực cải thiện rõ rệt; tâm cuộn dây tổ chức đạt Peclit nên độ cứng không đạt yêu cầu Để đạt độ cứng chi tiết đồng cần phải tiến hành gia nhiệt tồn bề mặt q trình tơi Có thể thực điều phương pháp di chuyển cuộn dây theo điểm gia nhiệt cục vị trí di chuyển liên tục theo phương X, Y để gia nhiệt phạm vi lớn thích hợp với máy cơng suất cao Q trình di chuyển cuộn dây thực dễ dàng máy phay CNC trục Do đề tài “Nghiên cứu phương pháp cảm ứng từ cục CNC cho mặt phẳng” thực nhằm đánh giá khả cảm ứng từ bề mặt cho chi tiết phẳng làm sở cảm ứng cho bề mặt phức tạp Kết cho thấy phương án di chuyển cuộn dây theo điểm kết hợp tơi cảm ứng từ cục vị trí giúp cải thiện phân bố độ cứng đồng toàn bề mặt chi tiết v ABSTRACT Induction hardening process for flat surface carbon steel specimens can be applied in various fields of industry This is one kind of heat treatment process which can be used to increase the hardness on the surface of cacbon steel components In order to research the effect of this method, some specimens of C45 and SS400 steel were used Experiment data and results were simulated and set up by 3D electro-magnetic model coupled temperature fields of COMSOL Multiphysics 5.0 software A three - turns copper coil created the Foucault current from power supply was used for heating the specimens during experiments The effect of process will be evaluated by measuring the hardness and metallographic techniques of material Results showed that the martensite affect the hardness of material The distribution of the hardness area will be depended on the result of achieved temperature located on the surface which is accordance to the shape of induction coil Results, martensite appears almost surface areas of the annular zone, while pearlite causes the lowest hardness of the central zone To upgrade hardness all surface, induction coil must effect over all areas of specimens For this purpose, we can move the coil to increase temperature point by point opposite face of specimens or continuous induction hardening by moving coil along X and Y axis An CNC machine is modified to this moving task Thus, I choose the subject: “Development of CNC induction hardening process for flat surface carbon steel specimens” In this work, we first conducted the induction hardening experiments for flat surface of workpieces Results showed that the method of moving coil point by point brings the best solution for induction hardening with flat surface vi MỤC LỤC Trang tựa TRANG QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI BIÊN BẢN CHẤM LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP PHIẾU NHẬN XÉT LUẬN VĂN THẠC SĨ LÝ LỊCH KHOA HỌC i LỜI CAM ĐOAN iii LỜI CẢM ƠN .iv TÓM TẮT v ABSTRACT vi MỤC LỤC vii DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT xiii DANH SÁCH CÁC HÌNH xiv DANH SÁCH CÁC BẢNG xx Chương TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan hướng nghiên cứu 1.1.1 Các cơng trình nghiên cứu ngồi nước 1.1.2 Các kết nghiên cứu nước 16 1.2 Tính cấp thiết đề tài 25 1.3 Mục đích đề tài 26 1.4 Ý nghĩa khoa học ý nghĩa thực tiễn 26 1.4.1 Ý nghĩa khoa học 26 vii 1.4.2 1.5 Ý nghĩa thực tiễn 27 Nhiệm vụ giới hạn đề tài 27 1.5.1 Nhiệm vụ đề tài 27 1.5.2 Giới hạn đề tài 27 1.6 Phương pháp nghiên cứu 27 Chương CƠ SỞ LÝ THUYẾT 29 2.1 Cơ sở lý thuyết công nghệ vật liệu kim loại 29 2.1.1 Sơ lược sắt tinh thể sắt 29 2.1.2 Giản đồ pha Fe – C (Fe – Fe3C) 30 2.1.2.1 Tương tác sắt cacbon 30 2.1.2.2 Giản đồ pha Fe–C (Fe – Fe3C) 31 2.1.3 2.2 Cấu trúc tính chất pha hợp kim 32 2.1.3.1 Các tổ chức pha 32 2.1.3.2 Các tổ chức hai pha 34 Cơ sở lý thuyết công nghệ nhiệt luyện 35 2.2.1 Sơ lược nhiệt luyện thép 35 2.2.1.1 Định nghĩa 35 2.2.1.2 Các yếu tố đặc trưng cho nhiệt luyện 36 2.2.1.3 Phân loại nhiệt luyện thép 36 2.2.1.4 Vai trò nhiệt luyện ngành sản xuất khí 37 2.2.2 Các chuyển biến xảy nung nóng thép - Sự tạo thành Austenit 37 2.2.2.1 Cơ sở xác định chuyển biến nung 37 2.2.2.2 Đặc điểm chuyển biến Peclit thành Austenit 38 viii 2.2.3 Mục đích giữ nhiệt 40 2.2.4 Các chuyển biến Austenit làm nguội chậm 40 2.2.4.1 Giản đồ chuyển biến đẳng nhiệt Austenit nguội (giản đồ T-T- T) thép tích 40 2.2.4.2 Sự phân hóa Austenit làm nguội liên tục 42 2.2.4.3 Giản đồ T - T - T thép khác tích 43 2.2.5 Chuyển biến Austenit làm nguội nhanh - Chuyển biến Mactenxit 44 2.2.5.1 Bản chất Mactenxit 44 2.2.5.2 Các đặc điểm chuyển biến Mactenxit 45 2.2.6 Cơ tính Mactenxit 46 2.2.7 Tôi thép 47 2.2.7.1 Định nghĩa mục đích 47 2.2.7.2 Chọn nhiệt độ thép 48 2.2.7.3 Tốc độ tới hạn độ thấm 49 2.2.7.4 Các phương pháp thể tích 51 Chương CƠ SỞ LÝ THUYẾT NHIỆT LUYỆN THÉP C45 VÀ SS400 BẰNG MÁY TÔI CNC CAO TẦN 55 3.1 Thông số nhiệt luyện thép C45 55 3.1.1 Đặc tính thép C45 55 3.1.2 Quy trình nhiệt luyện thép C45 56 3.1.3 Thông số thép C45 58 3.2 Thông số nhiệt luyện thép SS400 60 3.2.1 Đặc tính thép SS400 60 ix 3.2.2 3.3 Thông số thép SS400 61 Lý thuyết cảm ứng từ CNC 61 3.3.1 Tổng quan phương pháp cảm ứng từ bề mặt 61 3.3.2 Tôi bề mặt nhờ nung nóng cảm ứng điện từ 61 3.3.2.1 Nguyên lý nung nóng bề mặt 61 3.3.2.2 Chọn tần số thiết bị 63 3.3.2.3 Các phương pháp 63 3.3.2.4 Tổ chức tính thép sau q trình cảm ứng 63 3.3.2.5 Ưu điểm 64 3.3.3 Thông số nhiệt luyện 64 Chương MÔ PHỎNG QUÁ TRÌNH GIA NHIỆT BẰNG PHẦN MỀM COMSOL MULTIPHYSICS 65 4.1 Mơ hình thí nghiệm 65 4.1.1 Giới thiệu 65 4.1.2 Thiết kế cuộn dây cảm ứng 65 4.1.3 Mô hình mơ 66 4.2 Kết mô 67 4.2.1 Trường hợp 1: Gia nhiệt vị trí 67 4.2.2 Trường hợp 2: Di chuyển cuộn dây dọc trục X 69 4.2.3 Trường hợp 3: Di chuyển cuộn dây dọc trục Y 71 4.3 Lựa chọn phương án gia nhiệt dựa kết mơ 73 Chương THÍ NGHIỆM TÔI CẢM ỨNG TỪ CỤC BỘ CNC CHO MẶT PHẲNG 74 5.1 Chuẩn bị mẫu thép 74 x 5.1.1 Vật liệu 74 5.1.2 Kích thước mẫu thép 76 5.1.3 Chuẩn bị mẫu thép 76 5.2 Thiết bị cao tần 78 5.3 Thông số cảm ứng từ 78 5.4 Quy trình tơi cảm ứng từ 79 5.5 Kết cảm ứng từ mẫu thép 82 5.5.1 Mẫu số 1: Thép C45 kích thước 150 x 150 x 10 mm 82 5.5.1.1 Thông số q trình tơi cảm ứng 82 5.5.1.2 Kết đo độ cứng 84 5.5.1.3 Kết đánh giá cấu trúc tế vi chiều sâu thấm 89 5.5.2 Mẫu số 2: Thép C45 kích thước 200 x 170 x mm 98 5.5.2.1 Thông số trình tơi cảm ứng 98 5.5.2.2 Kết đo độ cứng 99 5.5.3 Mẫu số 3: Thép C45 kích thước 200 x 200 x 10 mm 102 5.5.3.1 Thông số trình tơi cảm ứng 102 5.5.3.2 Kết đo độ cứng 103 5.5.4 Mẫu số 4: Thép SS400 kích thước 200 x 170 x mm 105 5.5.4.1 Thông số trình tơi cảm ứng 105 5.5.4.2 Kết đo độ cứng 106 5.5.5 Mẫu số 5: Thép SS400 kích thước 280 x 170 x mm 108 5.5.5.1 Thông số trình tơi cảm ứng 108 5.5.5.2 Kết đo độ cứng 109 xi 5.5.6 Mẫu số 6: Thép SS400 kích thước 280 x 170 x mm 112 5.5.6.1 Thông số q trình tơi cảm ứng 112 5.5.6.2 Kết độ cứng 113 5.6 Nhận xét q trình thí nghiệm 116 Chương KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 117 6.1 Kết luận 117 6.2 Kiến nghị 118 TÀI LIỆU THAM KHẢO 119 BÀI BÁO KHOA HỌC 124 xii DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT STT KÝ HIỆU Ý NGHĨA C Cacbon Fe Sắt Fe3C Xementit Le Lêđêburit M Mactenxit P Peclit Xe Xêmentit α Ferit γ Austenit 10 AISI American Iron and Steel Institute 11 ASTM American Society for Testing and Materials 12 C45 Thép cacbon hàm lượng trung bình C45 13 CCT Continuous Cooling Transformation 14 HB Độ cứng Brinell 15 HRC Độ cứng Rockwell 16 JIS Japanese Industrial Standards 17 SS400 Thép cacbon hàm lượng thấp SS400 18 TTT Time Temperature Transformation xiii DANH SÁCH CÁC HÌNH HÌNH TRANG Hình 1.1: Mơ hình tơi cảm ứng từ q trình thí nghiệm Hình 1.2: Mơ hình thí nghiệm tổ chức tế vi đạt sau tơi cảm ứng Hình 1.3: Mơ hình kết mơ q trình gia nhiệt Ansys Hình 1.4: Mơ hình kết cảm ứng chi tiết trụ nhỏ Hình 1.5: Phân bố nhiệt độ bề mặt biên dạng Hình 1.6: Quá trình gia nhiệt bánh với tần số khác nhau: Tần số trung bình (MF) dùng gia nhiệt chân răng, tần số cao để gia nhiệt đỉnh kết hợp đa tần số (MF + HF) đem lại kết tối ưu Hình 1.7: Mơ q trình gia nhiệt cảm ứng từ làm nguội trục vít me bi Hình 1.8: Ảnh hưởng tần số tơi cảm ứng hai trường hợp mô thực nghiệm Hình 1.9: Đồ thị ứng suất sau tơi theo phương tiếp tuyến vng góc bề mặt biên dạng đỉnh Hình 1.10: Phân bố ứng suất sau trình gia nhiệt Hình 1.11: Phân bố ứng suất dư khu vực ảnh hưởng nhiệt (tâm chùm tia laser) 10 Hình 1.12: Mơ hình tơi laser kiểm sốt nhiệt độ đạt 11 Hình 1.13: Phân bố nhiệt độ gia nhiệt chùm tia laser 12 Hình 1.14: Mơ hình thí nghiệm cảm ứng Ansys 13 Hình 1.15: Hình ảnh cấu trúc mặt cắt bề mặt thấm 13 Hình 1.16: So sánh phân bố ứng suất thép nhiệt luyện sơ nhiệt luyện môi trường nước với điều kiện biên độ biến dạng khác 14 xiv TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Pavel Karban, Martina Donátová Continual induction hardening of steel bodies Mathematics and Computers in Simulation 80, 2010, pp 1771–1782, 21 December 2009 [2] Kai Gao, Xunpeng Qin, Zhou Wang, Shengxiao Zhu Effect of spot continual induction hardening on the microstructure of steels: Comparison between AISI 1045 and 5140 steels Materials Science & Engineering A 651, 2016, pp 535– 547, 10 November 2015 [3] Kai Gao Xunpeng Qin Zhou Wang Hao Chen Shengxiao Zhu Yanxiong Liu Yanli Song Numerical and experimental analysis of 3D spot induction hardening of AISI 1045 steel Journal of Materials Processing Technology, 2014, pp 349–377, May 2014 [4] Daisuke Suzuki, Koji Yatsushiro, Seiji Shimizu, Yoshio Sugita, Motoki Saito, Katsuhiko Kubota Development of induction surface hardening process for small diameter carbon steel specimens International Centre for Diffraction Data 2009 ISSN 1097-0002, 2009, pp 569–576, 20 October 2009 [5] Jerzy Barglik, Albert Smalcerz, Roman Przylucki, Ivo Doležel 3D modeling of induction hardening of gear wheels Journal of Computational and Applied Mathematics 270, 2014, pp 231–240, 2014 [6] Dietmar Hömberg, Thomas Petzold, Elisabetta Rocca Analysis and simulations of multifrequency induction hardening Nonlinear Analysis: Real World Applications 22 (2015), pp 84–97, 2015 [7] Huiping Li, Lianfang He, Kang Gai, Rui Jiang, Chunzhi Zhang, Musen Li Numerical simulation and experimental investigation on the induction hardening of a ball screw Materials and design (2015), pp 63–91, 2015 [8] Dietmar Hömberg, Qingzhe Liu, Jonathan Montalvo-Urquizo, Dawid Nadolski, Thomas Petzold, Alfred Schmidt, Alwin Schulz Simulation of multi – 119 frequency – induction - hardening including phase transitions and mechanical effects Finite Elements in Analysis and Design 121 (2016), pp 86–100, 2016 [9] J Montalvo-Urquizo, Q Liu, A Schmidt Simulation of quenching involved in induction hardening including mechanical effects Computational Materials Science 79 (2013), pp 639–649, 2013 [10] V Kostov,J Gibmeier, A Wanner Spatially resolved temporal stress evolution during laser surface spot hardening of steel Journal of Materials Processing Technology 239 (2017), pp 326–335, 2017 [11] Jaroslav Chovan, Marian Slodicka Induction hardening of steel with restrained Joule heating and nonlinear law for magnetic induction field: Solvability Journal of Computational and Applied Mathematics 00 (2016), pp 1–17, 2016 [12] S Martínez, A Lamikiz, E Ukar, A Calleja, J.A Arrizubieta, L.N Lopez de Lacalle Analysis of the regimes in the scanner-based laser hardening process Optics and Lasers in Engineering 90 (2017), pp 72–80, 2017 [13] Shengxiao Zhu Zhou Wang Xunpeng Qin Huajie, Mao Kai Gao Theoretical and experimental analysis of two - pass spot continual induction hardening of AISI 1045 steel Journal of Materials Processing Technology (2015), pp 1–37, 2015 [14] Chen Chen, Bo Lv, Fei Wang, Fucheng Zhang Low–cycle fatigue behavior of pre-hardening Hadfield steel Materials Science & Engineering A (2017), pp 1–18, 2017 [15] Markus Bambach, Laura Conrads, Markus Daamen, Onur Guvenc, Gerhard Hirt Enhancing the crashworthiness of high - manganese steel by strain – hardening engineering, and tailored folding by local heat - treatment Materials & Design (2016), pp 1–23, 2016 [16] Nghiên cứu công nghệ sản xuất thép công cụ hợp kim SKD12 để chế tạo khn ép tạo hình Internet: 120 http://www.vista.gov.vn/UserPages/News/detail/tabid/73/newsid/14670/seo/ Nghien-cuu-cong-nghe-san-xuat-thep-cong-cu-hop-kim-SKD12-de-che-tao-khuonep-tao-hinh/language/vi-VN/Default.aspx 20/4/2017 [17] Nghiên cứu công nghệ chế tạo thép 9Cr18Mo để làm gối trục truyền máy cán thép Internet: http://www.vista.gov.vn/UserPages/News/detail/tabid/73/newsid/14641/seo/ Nghien-cuu-cong-nghe-che-tao-thep-9Cr18Mo-de-lam-goi-truc-truyen-may-canthep/language/vi-VN/Default.aspx 20/4/2017 [18] Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo chân vịt tàu thủy cho tàu 6000DWT 7000DWT thép khơng rỉ chịu ăn mịn nước biển Internet: http://www.vista.gov.vn/UserPages/News/detail/tabid/73/newsid/14439/seo/ Nghien-cuu-thiet-ke-che-tao-chan-vit-tau-thuy-cho-tau-6000DWT 7000DWTbang-thep-khong-ri-chiu-an-mon-nuoc-bien/language/vi-VN/Default.aspx 20/4/2017 [19] Đánh giá hiệu sản xuất phôi thép cơng nghệ luyện thép lị cảm ứng Internet: http://www.vista.gov.vn/UserPages/News/detail/tabid/73/newsid/14251/seo/ Danh-gia-hieu-qua-san-xuat-phoi-thep-trong-cong-nghe-luyen-thep-bang-lo-camung/language/vi-VN/Default.aspx 20/4/2017 [20] Nghiên cứu công nghệ sản xuất thép mác SAE4161 dùng để sản xuất dụng cụ y tế Internet: http://www.vista.gov.vn/UserPages/News/detail/tabid/73/newsid/13443/seo/ Nghien-cuu-cong-nghe-san-xuat-thep-mac-SAE4161-dung-de-san-xuat-dung-cu-yte/language/vi-VN/Default.aspx 20/4/2017 [21] Nghiên cứu công nghệ sản xuất thép vật liệu xây dựng không nung từ nguồn thải bùn đỏ trình sản xuất alumin Tây Nguyên Internet: 121 http://www.vast.ac.vn/cac-de-tai-nghien-cuu-khoa-hoc-va-phat-trien-congnghe?start=120?option=com_detai&view=detai&id=892 20/4/2017 [22] Nghiên cứu ứng dụng phương pháp phân cấp lị chân khơng để nhiệt luyện khn kích thước lớn Internet: http://www.vista.gov.vn/UserPages/News/detail/tabid/73/newsid/14455/seo/ Nghien-cuu-ung-dung-phuong-phap-toi-phan-cap-trong-lo-chan-khong-de-nhietluyen-khuon-kich-thuoc-lon/language/vi-VN/Default.aspx 20/4/2017 [23] Nghiên cứu ứng dụng, chuyển giao công nghệ thiết bị nhiệt luyện Internet: http://viencongnghe.com/nghien-cuu-ung-dung-chuyen-giao-cong-nghe-vathiet-bi-nhiet-luyen/ 20/4/2017 [24] Nguyên lý phân cấp, phân cấp lị chân khơng đơn buồng Internet: http://viencongnghe.com/306-2/ 20/4/2017 [25] Nhiệt luyện thép làm khn bền nóng Internet: http://viencongnghe.com/nhiet-luyen-thep-lam-khuon-ben-nong/ 20/4/2017 [26] Nghiên cứu công nghệ nhiệt luyện Laser CO2 Internet: http://hiendaihoa.com/co-khi-may-moc/giai-phap-ung-dung-co-khi-maymoc/nghien-cuu-cong-nghe-nhiet-luyen-bang-laser-co2.html 20/4/2017 [27] Nghiêm Hùng Vật liệu học sở NXB Khoa học Tự nhiên Công nghệ, 2014 [28] Nguyễn Văn Đán, Nguyễn Ngọc Hà, Đặng Vũ Ngoạn, Trương Văn Trường Vật liệu kỹ thuật NXB Đại học Quốc gia Tp Hồ Chí Minh, 2006 [29] DIN EN 10083-2:2006, Steels for quenching and tempering – Part 2: Technical delivery conditions for non alloy steels Deutsches Institut für Normung, Germany, October 2006 122 [30] Material specification sheet C45 Internet: http://www.saarstahl.com/sag/downloads/download/12970, 16/5/2016 [31] A Kulawik, A Bokota Modelling of quenching process of mediumcarbon steel Archives of Foundry Engineering Volume 10, 2010, pp 83 – 88, January 2010 [32] J Winczek, A Kulawik Dilatometric and hardness analysis of c45 steel tempering with different heating-up rates Metalurgija 51 (2012) 1, pp 9-12, 2012 [33] Michael Kröning, Material Degradation of Nuclear Structures Mitigation by Nondestructive Evaluation, TPU Lecture Course 2014 [34] Hu Zhizhong The Handbook of Steel and Its Heat Treatment Curve Defence Industry Press, Beijing, 2007 [35] JIS G 3101:2010, Rolled steels for general structure Japanese Industrial Standard, Japan, May 2010 [36] S K Patel Heat treatment of low carbon steel National Institute of Technology Rourkela, Septemper 2008 [37] ASTM E18 – 98, Standard Test Methods for Rockwell Hardness and Rockwell Superficial Hardness of Metallic Materials AMERICAN SOCIETY FOR TESTING AND MATERIALS, USA, 1998 [38] ASTM E112 – 96, Standard Test Methods for Determining Average Grain Size AMERICAN SOCIETY FOR TESTING AND MATERIALS, USA, 1996 123 NGHIÊN CỨU PHƯƠNG PHÁP TÔI CẢM ỨNG TỪ CỤC BỘ CNC CHO MẶT PHẲNG DEVELOPMENT OF CNC INDUCTION HARDENING PROCESS FOR FLAT SURFACE CARBON STEEL SPECIMENS Phạm Sơn Minh(1), Hồ Công Minh(2) (1) Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp Hồ Chí Minh, Số 1, đường Võ Văn Ngân, Quận Thủ Đức, Tp Hồ Chí Minh, Việt Nam (2) Học viên cao học Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp Hồ Chí Minh, Số 1, đường Võ Văn Ngân, Quận Thủ Đức, Tp Hồ Chí Minh, Việt Nam TĨM TẮT Đề tài nghiên cứu q trình tơi cảm ứng từ cục CNC mẫu thép C45 SS400 Các thông số kết gia nhiệt mơ mơ hình cảm ứng từ trường 3D phần mềm COMSOL Multiphysics 5.0 nhằm tối ưu trình gia nhiệt Cuộn dây cảm ứng thiết kế với ba vòng xoắn ốc phẳng nhằm tạo dòng điện Foucault để gia nhiệt bề mặt chi tiết Các mẫu thí nghiệm đánh giá qua phương pháp đo độ cứng đạt sau tơi hình ảnh thành phần kim tương vật liệu Thực nghiệm cho thấy tổ chức Mactenxit đạt sau định đến độ cứng bề mặt chi tiết Hình ảnh kim tương cho thấy tổ chức Mactenxit xuất hầu hết khu vực hình vành khăn nên độ cứng khu vực cải thiện rõ rệt; tâm cuộn dây tổ chức đạt Peclit nên độ cứng không đạt yêu cầu Để đạt độ cứng chi tiết đồng cần phải tiến hành gia nhiệt tồn bề mặt q trình tơi phương pháp di chuyển cuộn dây theo điểm gia nhiệt cục vị trí Kết phương án di chuyển cuộn dây theo điểm kết hợp cảm ứng từ cục vị trí giúp cải thiện phân bố độ cứng đồng tồn bề mặt chi tiết Từ khóa: tơi cảm ứng từ, cao tần, bề mặt ABSTRACT The aim of this paper is investigate the result of CNC induction hardening process for C45 and SS400 flat surface carbon steel specimens Experience data and results were simulated and set up by 3D electro-magnetic model coupled temperature fields of COMSOL Multiphysics 5.0 software The heating source of induction process will be created by Foucault current on the the surface of specimens with flat spiral induction coil The effect of process will be evaluated by measuring the hardness and metallographic techniques of material Results showed that the martensite affect the hardness off material The distribution of the hardness area will be depended on the result of achieved temperature located on the surface which is accordance to the shape of induction coil In the annular zone, martensite appears almost surface areas of the annular zone, while pearlite causes the lowest hardness of the central zone To upgrade hardness all surface, induction coil must effect over all areas of specimens For this purpose, we can move the coil to increase temperature point by point opposite on the surface of specimens An CNC machine is modified to this moving task Results show that the method of moving coil point by point bring the best solution for induction hardening for flat surface Keywords: induction hardening, high frequency hardening, surface hardening Giới thiệu Phương pháp cảm ứng từ bề mặt cho chi tiết thép cacbon hàm lượng trung bình sử dụng rộng rãi lĩnh vực công nghiệp Đây giải pháp nhiệt luyện hiệu nhằm nâng cao tính bề 124 mặt chi tiết điều kiện làm việc chịu mài mòn cao Đề tài dựa nguyên lý cảm ứng điện từ di chuyển cuộn dây mang dịng điện có tần số thay đổi dọc theo bề mặt chi tiết cần Từ trường thay đổi xuất bề mặt chi tiết sinh dòng điện Foucault giúp gia nhiệt cục bề mặt Khi thời gian gia nhiệt đủ lớn vượt qua ngưỡng chuyển biến Austenit tiến hành làm nguội nhanh bề mặt chi tiết nhận vật liệu có cấu trúc bề mặt cứng Đề tài tập trung phân tích thơng số ảnh hưởng đến cấu trúc độ đồng thành phần thép sau nhằm đem lại kết tối ưu [1] Dựa vào mặt cắt cấu trúc vật liệu sau tôi, tác giả xác định điểm vị trí khác để đo thành phần kim tương vật liệu (Mactenxit, Ferit, Peclit) làm sở xác định chiều sâu lớp thấm đạt Kết nhận cho thấy điểm bề mặt mẫu thí nghiệm có thành phần Mactenxit cao giảm dần phía bên vật liệu chưa thấm tơi [2] Q trình gia nhiệt cảm ứng cuộn dây đồng mô phần mềm COMSOL Multiphysics 5.0 để xác định thông số nhiệt độ tối ưu Q trình tơi cảm ứng thực nhiệt độ 850 - 950oC sau tiến hành làm nguội với tốc độ 200 - 250oC/giây để thu hoàn toàn Mactenxit yêu cầu [3] Kết độ thấm bề mặt đạt 3,5 mm độ cứng đạt trung bình 600 HV (56 HRC) Việc sử dụng dòng điện với tần số cao cho phép việc tơi cảm ứng thực bề mặt kích thước thước lớn với cơng suất máy phát nhỏ Các thí nghiệm thực với điều kiện di chuyển chi tiết so với cuộn dây cảm ứng q trình tơi [4] Thơng số tơi cảm ứng từ Thành phần hóa học thép C45 theo DIN EN 10083-2:2006 [10]: Bảng 1: Thành phần hóa học thép C45 Thành phần hóa học C (Theo tỷ lệ %) 0,42 - Si