Nghiên cứu tạo lớp phủ bề mặt van cầu silo DN80 dùng trong nhà máy nhiệt điện bằng phương pháp HVOF

i BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT NGUYỄN TẤT QUYẾT NGHIÊN CỨU TẠO LỚP PHỦ BỀ MẶT VAN CẦU SILO DN80 DÙNG TRONG NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN BẰNG PHƯƠNG PHÁP HVOF LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Hà Nội - 2019 ii BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT NGUYỄN TẤT QUYẾT “NGHIÊN CỨU TẠO LỚP PHỦ BỀ MẶT VAN CẦU SILO DN80 DÙNG TRONG NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN BẰNG PHƯƠNG PHÁP HVOF” Ngành: Kỹ thuật khí động lực Mã số: 8.52.01.16 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS ĐINH VĂN CHIẾN Hà Nội, tháng 4/2019 iii LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan điều nêu luận văn thạc sĩ kỹ thuật "Nghiên cứu tạo lớp phủ bề mặt van cầu Silo DN80 dùng nhà máy nhiệt điện phương pháp HVOF" thật Tác giả cam đoan khơng có chép ngun văn từ luận văn hay nhờ người khác viết Hà Nội, ngày tháng năm 2019 TÁC GIẢ LUẬN VĂN Nguyễn Tất Quyết iv MỤC LỤC MỤC LỤC iv DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT vii DANH MỤC BẢNG BIỂU IX DANH MỤC HÌNH VẼ x MỞ ĐẦU 1 Lý chọn đề tài Mục đích nghiên cứu Đối tượng phạm vi nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu Ý nghĩa khoa học thực tiễn luận văn Bố cục luận văn Lời Cảm ơn CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ PHUN PHỦ 1.1 Công nghệ phun kim loại 1.2 Vai trò phương pháp phun nhiệt 1.3 Các phương pháp phun nhiệt 1.3.1 Phân loại phương pháp phun phủ 1.3.2 So sánh đặc tính phương pháp phun phủ nhiệt phổ biến 14 1.4 Một số kết nghiên cứu phun phủ nhiệt giới Việt Nam 16 1.5 Một số vấn đề đặt cần nghiên cứu 19 Nhận xét chương 21 CHƯƠNG CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ PHƯƠNG PHÁP PHUN PHỦ HVOF 22 2.1 Khái quát hình thành lớp phủ HVOF 22 2.2 Cơ chế hình thành lớp phun 23 2.2.1 Quá trình chảy phân tán kim loại phun 23 2.2.2 Quá trình bay hạt 24 v 2.2.3 Sự hình thành lớp phun 24 2.3 Tính chất lớp phun 26 2.4 Cấu trúc lớp phun 27 2.5 Độ bám lớp phủ 28 2.5.1 Lực bám dính hạt kim loại lỏng lên bề mặt chất rắn 28 2.5.2 Lực Vanderwall 30 2.5.3 Lực bám dính kim loại với kim loại 31 2.6 Độ xốp lớp phủ 33 2.7 Độ cứngcủa lớp phủ 34 2.8 Các yếu tố công nghệ ảnh hưởng đến chất lượng lớp phủ 34 2.8.1 Ảnh hưởng khoảng cách phun đến chất lượng lớp phủ 35 2.8.2 Ảnh hưởng tốc độ trung bình dịng kim loại phun đến chất lượng lớp phủ 36 2.8.3 Ảnh hưởng lưu lượng cấp bột phun đến chất lượng lớp phủ 36 2.8.4 Ảnh hưởng việc chuẩn bị bề mặt phun 37 Nhận xét chương 38 CHƯƠNG VẬT LIỆU, THIẾT BỊ VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM 39 3.1 Vật liệu phun phủ 39 3.1.1 Chi tiết phun phủ 39 3.1.2 Vật liệu bột phun 40 3.2 Thiết bị thực nghiệm 41 3.2.1 Thiết bị phục vụ thực nghiệm 41 3.2.2 Thiết bị phun 42 3.2.3 Thiết bị đánh giá tổ chức tính chất lớp phủ 46 3.3 Phương pháp đánh giá chất lượng lớp phủ 47 3.3.1 Phương pháp xác định độ cứng lớp phủ 47 3.3.2 Phương pháp chụp ảnh SEM EDX-line scan lớp phủ 49 3.4 Lập quy trình phun 50 3.5 Lựa chọn thông số công nghệ phun 53 3.6 Chế tạo đồ gá tiện phun chi tiết 54 vi 3.7 Phương pháp phân tích phương sai xây dựng hàm tốn học 59 3.7.1 Phân tích phương sai 59 3.7.2 Phương pháp xây dựng hàm toán học 61 Nhận xét chương 61 CHƯƠNG THỰC NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ 62 4.1 Mục tiêu 62 4.2 Tiến hành phun phủ thực nghiệm 62 4.3 Cấu trúc lớp phủ 63 4.3.1 Phân tích cấu trúc lớp phủ thông qua ảnh chụp tê vi SEM 63 4.3.2 Phân tích phân bố thành phần lớp phủ EDX – line Scane 69 4.4 Nghiên cứu ảnh hưởng thông số phun đến độ cứng lớp phủ 71 4.4.1 Kết đo độ cứng lớp phủ 71 4.4.2 Phân tích phương sai đánh giá mức độ ảnh hưởng thông số phun 73 4.4.3 Xây dựng phương trình tốn học mối quan hệ thông số phun tới độ cứng 75 4.5 Mối quan hệ toán học xu ảnh hưởng thông số phun đến độ cứng lớp phủ 78 4.5.1 Xác định ảnh hưởng thông số V, m, L đến độ cứng lớp phủ 79 4.5.2 Ảnh hưởng đồng thời hai thông số phun tới độ cứng lớp phủ 80 Nhận xét chương 83 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 84 KẾT LUẬN 84 KIẾN NGHỊ 85 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 86 PHỤ LỤC 90 vii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT Ký hiệu Ý nghĩa từ viết tắt từ viết tắt D Đường kính ngồi mẫu thí nghiệm (mm) d Đường kính mẫu thí nghiệm (mm) d1, d2 Đường chéo vết lõm (µm) Ec Mơ đun đàn hồi lớp phủ (Pa) Es Mô đun đàn hồi vật liệu (Pa) F Diện tích bề mặt xung quanh lớp phủ tiếp xúc với mẫu (mm2) lp Độ xốp lớp phủ (%) h Chiều cao lớp phủ, (mm) HVOF L LPG m P QHTN Ra (High Velocity Oxy-Fuel) phun nhiệt khí tốc độ cao Khoảng cách từ đầu súng phun đến bề mặt kim loại (m) Hỗn hợp nhiên liệu thể khí Lưu lượng cấp bột phun (kg/ph) Lực nén tiếp tuyến mặt tiếp xúc lớp phủ bề mặt kim loại (kN) Quy hoạch thực nghiệm Là sai lệch trung bình số học giá trị tuyệt đối prôfil khoảng chiều dài chuẩn (µm) S Diện tích bề mặt lõm (µm) lp Ứng suất bám dính lớp phủ hợp kim với kim loại (MPa)  Ứng suất bám trượt (MPa) tc Độ dày lớp phủ (m) viii TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam Tf Nhiệt độ lắng đọng (0C) Tm Nhiệt độ nóng chảy lớp mỏng (°C) TR Nhiệt độ môi trường (0C) Ts Nhiệt độ vật liệu (°C) ts Độ dày vật liệu (m) V Tốc độ trung bình dịng kim loại phun (km/s) αc Hệ số giãn nở nhiệt lớp phủ (/0C) αs Hệ số giãn nở nhiệt vật liệu (/0C) σc Ứng suất làm nguội (Pa) σq Ứng suất (Pa) TN Độ bền bám dính thực nghiệm QH Độ bền bám dính tính tốn từ mơ hình tốn học bậc TN Độ xốp lớp phủ thực nghiệm QH Độ xốp lớp phủ tính tốn từ mơ hình tốn học bậc m ji Trung bình tỉ số nhiễu ứng với mức i (i=1,2,3) fHV Các giá trị tính từ hàm hồi quy lý thuyết f ( HV )i Các giá trị đo từ thực nghiệm nji Số thử nghiệm yếu tố j mức i CF Hệ số điều chỉnh yếu tố T Tổng kết thí nghiệm Vj Bình phương trung bình phương sai yếu tố Pj Phần trăm phân bố ảnh hưởng ST Tổng bình phương ix DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1 Bảng đặc tính số phương pháp phun 15 Bảng 3.1Thành phần vật liệu thép C45 40 Bảng 3.2 Thông số thiết bị hệ thống phun HVOF sử dụng 51 Bảng 4.1 Kết đo độ cứng lớp phủ bột hợp kim 67Ni18Cr5Si4B thép C45 (van cầu silo DN80) phương pháp phun HVOF 72 Bảng 4-2 Phân mức tỷ lệ ảnh hưởng yếu tố tới độ cứng lớp phủ 74 Bảng 4.3 Kết so sánh sai lệch kết dự đoán qua hàm số với kết thực nghiệm 77 x DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1 Lịch sử phát triển cơng nghệ phun phủ kim loại Hình 1.2 Quá trình phun nhiệt theo nguồn cấp nhiệt Hình 1.3 Sơ đồ phun nhiệt lửa thông thường Hình 1.4 Sơ đồ phun phủ hồ quang 10 Hình 1.5 Sơ đồ phun phủ Plasma 11 Hình 1.6 Ngun lý cơng nghệ phun nổ 12 Hình 1.7 Sơ đồ phun phủ HVOF 13 Hình 1.8 Các lĩnh vực ứng dụng công nghệ HVOF 16 Hình 1.9 Quá trình phun nhiệt tốc độ cao 19 Hình 2.1 Quá trình phun nhiệt theo giai đoạn 23 Hình 2.2 Sơ đồ trạng thái lớp kim loại mỏng rơi bề mặt 26 Hình 2.3 Sơ đồ mặt cắt cấu trúc lớp phủ phun nhiệt 28 Hình 2.4 Sự bám dính giọt lỏng lên vật rắn 29 Hình 2.5 Hình dáng giọt lỏng 30 Hình 2.6 Biểu diễn cấu trúc rỗ xốp lớp phủ phun nhiệt 33 Hình 2.7 Độ cứng phụ thuộc vào khoảng cách phun 35 Hình 2.8 Độ bám dính phụ thuộc vào khoảng cách phun 35 Hình 2.9 Quan hệ độ nhấp nhơ bề mặt đến độ bám dính 37 Hình 3.1 Cụm van cầu Silo DN80 van cầu Silo DN80 39 Hình 3.2 Hình ảnh bột phun 67Ni18Cr5Si4B 41 Hình 3.3 Máy tiện MAZAK_860 41 Hình 3.4 Máy phun cát DT300 42 Hình 3.5 Thiết bị phun HVOF tay 42 Hình 3.6 Thiết bị phun HVOF bán tự động 43 Hình 3.7 Thiết bị phun HVOF tự động 43 Hình 3.8 Thiết bị phun HVOF tiên tiến 43 Hình 3.9 Sơ lắp thiết bị phun phủ HVOF 44 Hình 3.10 Súng phun Hipojet - 2700 44 Hình 3.11 Bảng điều khiển thiết bị phun HVOF 45 76 Hoặc: n S (a0 , a1 , a2 , a3 )    f ( HV )i   a0  a1.V  a2 m  a3 L   (4-3) i 1 Trong đó: f ( HV )i giá trị đo từ thực nghiệm, f ( HV ) giá trị tính từ hàm hồi quy lý thuyết Từ điều kiện cần cực trị ta có: S    f ( HV )i  f ( HV ) (V , m, L)   a j i 1   ( j  3) S    f ( HV )i  f ( HV ) (V , m, L)   ( j  3) a j i 1   (4-4) (4-5) Hay:  S  a   S  a    S  a2   S  a3   (2a1V  2a2m  2a3 L  2a0  f ( HV ) i )  i 1   2V (a1V  a3 L  a2m  a0  f ( HV ) i )  i 1   2m(a1V  a3 L  a2m  a0  f ( HV ) i )  (4-6) i 1   L(a1V  a3 L  a2m  a0  f ( HV ) i )  i 1 Giải hệ phương trình (4-1) phần mềm matlab với ẩn a0, a1, a2, a3 ta nghiệm sau: a0  354,7 a  173,   a2  1,867 a3  68,1 Với hệ số tìm ta có phương trình hồi quy dạng tuyến tính: (4-7) fHV = 354,7 + 173,2.V + 1,867.m + 68,1.L Để đánh giá độ mức độ tin cậy hàm toán học (4-7) thiết lập, tiến hành tính tốn kết thực nghiệm với hàm toán học so sánh với 77 kết thí nghiệm thu kết bảng 4.3 sau Bảng 4.3 Kết so sánh sai lệch kết dự đoán qua hàm số với kết thực nghiệm TT 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 V 0,8 0,8 0,8 0,8 0,8 0,8 0,8 0,8 0,8 0,9 0,9 0,9 0,9 0,9 0,9 0,9 0,9 0,9 1 1 1 1 m 25 25 25 35 35 35 45 45 45 25 25 25 35 35 35 45 45 45 25 25 25 35 35 35 45 45 L 0,15 0,25 0,35 0,15 0,25 0,35 0,15 0,25 0,35 0,15 0,25 0,35 0,15 0,25 0,35 0,15 0,25 0,35 0,15 0,25 0,35 0,15 0,25 0,35 0,15 0,25 Độ cứng từ Độ cứng tính thực nghiệm qua hàm số (HV) (HV) 498,8 541,1 562,5 577,5 598,8 595,0 600,1 613,5 615,6 606,5 517,9 581,5 572,5 590,0 603,1 597,9 603,9 619,8 620,6 609,0 600,3 615,1 623,5 622,8 601,6 609,0 550,2 557,0 563,8 568,8 575,6 582,4 587,5 594,3 601,1 567,5 574,3 581,1 586,1 593,0 599,8 604,8 611,6 618,4 584,8 591,6 598,4 603,5 610,3 617,1 622,1 628,9 Phần trăm sai lệch 10,3% 2,9% 0,2% -1,5% -3,9% -2,1% -2,1% -3,1% -2,4% -6,4% 10,9% -0,1% 2,4% 0,5% -0,6% 1,2% 1,3% -0,2% -5,8% -2,9% -0,3% -1,9% -2,1% -0,9% 3,4% 3,3% 78 27 0,35 45 612,8 635,8 3,8% Từ phần trăm sai lệch kết nhận (bảng 4.2) cho thấy mức độ sai lệch kết đo không lớn dao động mức khoảng 10%, mức dao động cho thấy độ tin cậy so sánh kết nhận từ hàm hồi quy toán học với thực tế đạt 90% Trên sở thấy phù hợp hàm tốn học thu Điều minh chứng qua biểu đồ hình 4.10 đường cong nối điểm kết thí nghiệm dự đốn theo thơng số phun xây dựng giá trị thực nghiệm gần trùng khớp với 700.0 600.0 500.0 400.0 300.0 200.0 100.0 0.0 Độ cứng từ thực nghiệm (HV) Độ cứng tính qua hàm số (HV) 11 13 15 17 19 21 23 25 27 Hình 4.10.Biểu đồ tương quan kết thực nghiệm dự đoán qua hàm toán học dựa thông số phun Vấn đề đặt làm để xác định quy luật ảnh hưởng thông số phun tới độ cứng Để từ đưa biện pháp điều chỉnh thông số phun nhằm đạt kết mong muốn theo nhu cầu thiết kế Do tiến hành xác định mối quan hệ toán học xu ảnh hưởng thông số phun đến độ cứng lớp phủ sau đây, dựa sở hàm toán học xác định xác định 4.5 Mối quan hệ toán học xu ảnh hưởng thông số phun đến độ cứng lớp phủ Từ phương trình tốn học (4-7) nhận dựa thuật tốn bình phương tối thiểu, tiến hành xây dựng mối quan hệ thông số với độ 79 cứng lớp phủ thơng qua biểu đồ tốn học Đây sở cho phép xác định xu ảnh hưởng thông số phun tới độ cứng lớp phủ 4.5.1 Xác định ảnh hưởng thông số V, m, L đến độ cứng lớp phủ Dựa hàm toán học (4-7), tiến hành xây dựng biểu đồ quan hệ thông số V, m, L tới độ cứng lớp phủ thông qua công cụ hỗ trợ sẵn phần mềm MINITAB 17 Kết xác định biểu đồ hình 4.11 a Ảnh hưởng V b Ảnh hưởng m c Ảnh hưởng L Hình 4.11 Ảnh hưởng thông số phun V, m, L đến độ cứng lớp phủ  Ảnh hưởng V tới độ cứng lớp phủ Trên hình 4.11 a cho thấy tốc độ phần tử phun tăng dần từ 0,8 ÷ km/s độ cứng có xu hướng tăng dần Điều giải thích vận tốc phần tử phun tăng làm tăng lượng động hạt Hơn động tăng đồng nghĩa với áp suất lưu lương dịng khí nén tăng nhiệt độ tăng, phần tử dễ bị phân tán nhỏ Đông tăng, hạt nhỏ dẫn đến va đập mạnh lớp phủ xít chặt Độ bền vật liệu phủ cải thiện dẫn đến độ cứng có xu hướng tăng  Ảnh hưởng m tới độ cứng lớp phủ Trên hình 4.11 b xu ảnh hưởng lưu lượng phun m đến độ cứng cho thấy: Trong khoảng giá trị lưu lượng phun này, lưu lượng phun tỷ lệ thuận với giá trị độ cứng Điều mật độ hạt bột phun lúc phù hợp với nhiệt độ lửa Do đó, chúng có trạng thái hạt tốt cho va đập Trường hợp lưu lượng phun nhỏ hơn, mật độ nhỏ, hạt bị 80 nóng chảy mạnh dẫn đến thời điểm va chạm, chúng có trạng thái mềm nên bị rèn ro va đập nên độ cứng bị cải thiện Hơn nữa, số hạt có nhiệt độ cao, dẫn tới bị phân tách bắn tóe bám lên bề vị trí khác dẫn tới liên kết kém, độ xốp cao độ cứng giảm  Ảnh hưởng L tới độ cứng lớp phủ Với khoảng giá trị nghiên cứu, khoảng phun có xu hướng tỷ lệ thuận với độ cứng (hình 4.11c) Nguyên nhân tượng khoảng cách gần, hạt phun va đập với giữ trạng thái nhiệt độ hạt cao Dẫn tới hiệu va đập với khơng tốt tương giải thích trường hợp m Khi khoảng cách phun đạt giá trị 0,35 m lúc nhiệt đọ hạt thuận lợi cho va đập, chúng bị giảm xuống nên va đập trạng thái rắn tăng bền va đập Ngồi ra, khoảng cách phun xa hơn, làm cho mật độ phun giảm Sự giảm bớt chồng chất hạt, giúp hạt đạt lượng tốt hơn, có đủ thời gian để phân tán giảm nhiệt độ tới giá trị thích hợp Trên sở đó, L tỷ lệ thuận với độ cứng Tuy nhiên, kết L nằm vùng khảo sát lựa trọng nghiên cứu 4.5.2 Ảnh hưởng đồng thời hai thông số phun tới độ cứng lớp phủ  Ảnh hưởng đồng thời V m Dựa hàm toán học (4-7) xây dựng mối quan hệ V m tới độ cứng qua biểu đồ 3D (hình 4.12) Hình 4.12 Biểu đồ 3D biểu diễn mối quan hệ đồng thời V m tới độ cứng lớp phủ 81 Kết biểu đồ cho thấy, độ cứng có xu hướng tăng lên đồng thời vận tốc tăng từ 0,8 ÷ km/s lưu lượng phun tăng dần từ 25 ÷ 45 gam/phút Điều giải thích do, tăng lưu lượng phun đồng thời tăng vận tốc phần tử phun hiệu việc tăng vận tốc phần tử phun tới va đập tốt Bởi đó, nhiệt độ hạt giảm xuống đạt trạng thái tốt nhất, vận tốc tăng, hiệu phân tán tăng theo Hiệu va đập để tăng bền tốt đó, độ cứng lớp phủ có xu hướng tăng lên thể qua kế đo có giá trị cao V = km/s m = 45 gam/phút  Ảnh hưởng đồng thời V L Đối với trường hợp V L, độ cứng có xu hướng tăng lên tăng V L khoảng khảo sát (hình 4.13) Nguyên nhân do, tăng áp suất, lưu lượng khí nén để tăng V lúc hạt phun cần thêm thời gian để gia tốc tới trạng thái tốt cho va đập tạo lớp phủ sau đưa vào lửa Ngoài tăng đồng thời V L tương tự trường hợp trước, chúng làm giảm bớt nhiệt độ hạt khoảng cách xa, hạt bị nguội theo thời gian Tuy nhiên nhiệt độ hạt đạt trạng thái tốt cho va đập để tăng tính bền Ngồi ra, V tăng làm hiệu phân tán tăng dẫn tới mật độ lớp phủ tốt Những nguyên nhân sở để tăng độ cứng lớp phủ Điều minh chứng qua giá trị độ cứng lớp phủ V = km/s L =0,35 m có giá trị mức cao Hình 4.13 Biểu đồ 3D biểu diễn mối quan hệ đồng thời V, L tới độ cứng 82  Ảnh hưởng đồng thời m L Khi vận tốc phun giữ trạng thái tốt với V = 1km/s, độ cứng lớp phủ có xu hướng tăng tăng đồng thời m L (hình 4.14) Điều do, V đạt giá trị lớn khoảng khảo sát, L tăng giúp cho vận tốc hạt phun đủ thời gian để tăng tốc tới giá trị lớn Đồng thời, mật độ hạt nguyên nhân làm giảm ảnh hưởng nhiệt độ hạt cao Bởi nhiệt độ bị phân tán tới số lượng hạt phun lớn Do trạng thái lượng nhiệt độ hạt đạt trạng thái tốt cho va đập hình thành lớp phủ Từ tăng tính bền độ cứng từ cải thiện Hình 4.14 Biểu đồ 3D biểu diễn mối quan hệ đồng thời m, L tới độ cứng Có thể thấy rằng, thay đổi thơng số phun làm thay đổi trạng thái lượng nhiệt độ hạt Chúng nguyên nhân làm tính chất lớp phủ thay đổi, hình thành lớp phủ định trạng thái va đập bám dính Do đó, hàm tốn học xây dựng kết thực nghiệm sở để đánh giá ảnh hưởng thơng số phun khoảng khảo sát Từ đưa mối quan hệ thông số tới độ cứng Đây để người thiết kế lớp phủ điều chỉnh thông số phun phù hợp với điều kiện thực tế nhằm thu kết tốt theo nhu cầu Q trình phân tích thực nghiệm luận văn với phương pháp 83 phân tích dựa quan hệ tốn học cho thấy, vùng thông số phun cho độ cứng lớp phủ cao với V= 0,9 ÷ km/s, m = 35 ÷ 45 gam/phút, L =0,25 ÷ 0,35 m cho lớp phủ có độ cứng cao Mức độ xu ảnh hưởng thông số phun tới độ cứng lớp phủ xác định Ngoài việc chế tạo thêm đồ gá tiện, phun dành riêng cho van cầu ứng dụng thông số kiểm nghiệm tác giả [8] để thực phun phủ cho chi tiết van cầu silo DN80 đạt kết tương đương tác giả [8] gần tối ưu hóa sản phẩm Mở hướng để nghiên cứu thêm chi tiết có hình dạng phức tạp dạng cầu phương pháp để phục hồi, sửa chữa, làm chi tiết dạng van cầu van cầu Silo DN80 phục vụ cho sản xuất nước Nhận xét chương Đã ứng dụng phương pháp phun phủ HVOF để phun thành công lớp phủ với bột phun 67Ni18Cr5Si4B lên van cầu Silo DN80 với vật liệu C45 cho độ cứng cao Phân tích phương sai cho phép đánh giá mức độ ảnh hưởng thông số phun đến độ cứng lớp phủ Vận tốc phun thơng số có ảnh hưởng lớn đến độ cứng với 84,9%, tiến đến khoảng cách phun với 10,6 %, lưu lượng phun ảnh hưởng nhỏ với 4,5 % Đã xây dựng mối quan hệ tốn học phù hợp với dạng tuyến tính thông số phun đến độ cứng lớp phủ Đồng thời, đánh giá ảnh hưởng đơn cặp thông số phun đến độ cứng lớp phủ để làm sở mở rộng phạm vi ứng dụng phun phủ nhiệt phun HVOF fHV=354,7 + 173,2.V + 1,867.m + 68,1.L Xác định vùng thông số hợp lý miền khảo sát với giá trị V= 0,9 ÷ km/s, m = 35 ÷ 45 gam/phút, L =0,25 ÷ 0,35m cho lớp phủ có độ cứng cao 84 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ KẾT LUẬN Quá trình nghiên cứu, thực nghiệm luận văn đưa kết sau: Sự hình thành lớp phủ bột hợp kim 67Ni18Cr5Si4B bề mặt van cầu Silo DN80 (nền thép C45) phương pháp phun HVOF, phụ thuộc vào nhiều thơng số, thơng số L, V m thơng số ảnh hưởng đến chất lượng lớp phủ Trên sở kết nghiên cứu tác giả [8] luận văn làm rõ thêm đặc tính lớp phủ bột hợp kim 67Ni18Cr5Si4B với kim loại nền, loại bột phù hợp phun để chế tạo lớp bề mặt hay phục hồi chi tiết van cầu Silo DN80 nhà máy nhiệt điện Đã thiết kế chế tạo đồ gá chi tiết van cầu gá máy tiện để tiện phun phủ thực nghiệm, đảm bảo chất lượng lớp phủ theo yêu cầu đề có lớp phủ bề mặt cứng cao, độ liên kết tốt Xây dựng phương trình tốn học tuyến tính (4-7) phản ánh mối quan hệ độ cứng lớp phủ với ba thơng số cơng nghệ là: tốc độ trung bình dịng kim loại phun (V), lưu lượng cấp bột phun (m) khoảng cách phun (L) Xây dựng đồ thị dạng 2D, 3D (hình 4.12 ÷ 4.14) từ lựa chọn vùng thơng số cơng nghệ phun hợp lý theo chất lượng độ cứng mà người thiết kế mong muốn Kết nghiên cứu làm tài liệu tham khảo việc lựa chọn thông số phun nhằm tạo lớp bề mặt phục hồi chi tiết bị mòn phương pháp phun HVOF, hạn chế nhập ngoại tạo chủ động, đáp ứng kịp thời yêu cầu sản xuất, góp phần nâng cao thu nhập cho người lao động hạ giá thành sản phẩm 85 KIẾN NGHỊ Tiếp tục nghiên cứu ảnh hưởng số thông số công nghệ đến chất lượng bề mặt có hình dạng phức tạp bị mòn; Tiếp tục nghiên cứu ảnh hưởng bột kim loại hợp kim phủ kim loại khác van cầu có hình dạng tương tự 86 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO Uông Sĩ Áp (2006), Nghiên cứu ứng dụng công nghệ phun phủ nhiệt khí để tạo bề mặt có độ chịu mài mịn độ bám dính cao phục hồi chi tiết máy có chế độ làm việc khắc nghiệt, Đề tài KHCN cấp nhà nước, Mã số KC 05.10 Nguyễn Đăng Bình (2011) Quy hoạch thực nghiệm kỹ thuật Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật Đinh Văn Chiến, Đinh Bá Trụ (2014), Kỹ Thuật phun nhiệt tốc độ cao HVOF, HVAF, D-Gun, NXB Khoa học & Kỹ thuật, Hà Nội Đinh Văn Chiến (2009), Ứng dụng công nghệ tiên tiến xử lý bề mặt kim loại để phục hồi số chi tiết máy bị mịn có dạng trục ống tròn xoay, Báo cáo đề tài cấp thành phố, Mã số: 01C-01/04-2009-2 Trần Văn Dũng (2012), Nghiên cứu ứng dụng công nghệ phun phủ để nâng cao chất lượng bề mặt chi tiết máy, luận án tiến sĩ kỹ thuật, Viện nghiên cứu khí, Hà nội Hồng Văn Gợt (2002), Nghiên cứu ảnh hưởng số yếu tố cơng nghệ đến độ bền bám dính lớp phủ kim loại phun phương pháp nhiệt khí, luận án tiến sĩ, trường Đại học Bách Khoa Hà Nội, Hà Nội Phụ lục_TCVN8301_2009 Phạm Văn Liệu (2017), Nghiên cứu ảnh hưởng số thông số công nghệ đến chất lượng phục hồi bề mặt trục có hình dạng phức tạp bị mịn cơng nghệ phun phủ, luận án tiến sĩ, trường Đại học Mỏ - Địa Chất, Hà Nội Nguyễn Văn Thông (2006), Công nghệ phun phủ bảo vệ phục hồi, NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội 10 Bùi Minh Trí, (2011), Xác suất thống kê Quy hoạch thực nghiệm, NXB Khoa học kỹ thuật, Hà nội 87 11 Hồng Tùng (2006), Cơng nghệ phun phủ ứng dụng, NXB Khoa học & Kỹ thuật, Hà Nội 12 Hồng Tùng (1999), Nghiên cứu cơng nghệ phun phủ nhiệt khí bột nhằm nâng cao tuổi thọ phục hồi chi tiết, Đề tài khoa học cấp nhà nước, Mã số KHCN 05 – 07 – 03 13 Nguyễn Quốc Vũ (2009), Nghiên cứu áp dụng công nghệ phun phủ kim loại để sử lý bề mặt trống sấy thay mạ Crôm, thiết bị chế biến tinh bột biến tính tiền hồ hóa quy mơ công nghiệp, Đề tài cấp Bộ, mã số 256-08 RD/HĐ-KHCN 14 Hà Văn Vui đồng nghiệp (2006), Sổ tay thiết kế Cơ khí, NXB Khoa học & Kỹ Thuật, Hà Nội 15 Nguyễn Doãn Ý (2009), Xử lý số liệu thực nghiệm, NXB Khoa học kỹ thuật, Hà nội 16 Adnan A.B, (2009), “Evaluating the Effects of High Velocity Oxy-Fuel (HVOF) Process”, Parameters on Wear Resistance of Steel-Shaft Materials, Volume 3, (Number 2), June ISSN 1995-6665 17 Beczkowiak J et.al, (1991), Tailoring Carbides and Oxides for HVOF, Proc of Forth National Thermal Spray Conf., Pennsylvania, pp 121-126 18 Berger L.M et.al, (1992), Influence of Carbide Powder Composition on Decarburization and Properties of Air Plasma Sprayed Coating, Proc of Int Thermal Spray Conf, Florida, pp 375-380 19 Bhol R et.al, (1996), Splat Solidification of Tin Droplets, Proceedings of the 9th National Thermal Spray Conference, Ohio, USA, pp 657-663 20 Bhushan B, & Gupta B.K, (1991), Handbook of Tnbology Material Coating and Surface Treatments, McGraw-Hill, New York 21 Bowen K.T et.al, (1992), Metallurgical Evaluation of Plasma Sprayed Structural Materials for Rocket Engines, Proceedings of the13th International Thermal Spray Conference, Florida, USA, pp 321-326 88 22 Lin C.K & Berndt C.C, (1994), Measurement and Analysis of Adhesion Strength for Thermally Sprayed Coatings, J Thermal Spray Tech, Vol 3, pp 75-104 23 Lima C.R.C, Guilemany J.M, (2007), Adhesion improvements of Thermal Barrier Coatings with HVOF thermally sprayed bond coats, Surface & Coatings Technology, 201, pp 4694 – 4701 24 Crawmer D.C et.al, (1992), Coating Development of HVOF Process Using Design of Experiments, Proc Int Thermal Spraying Conf Florida, pp 729-734 25 Datta P.K et.al, (1985), Fundamentals of Coatings, Royal Soc Of Chemistry, Cambridge, Surface Eng Vol 26 Mille E, Raymond A, Over C, (2003), High velocity oxygen fuel (HVOF) method for spray coating non-melting polymers, United States Patent Application Publication, Pub No.: US 2003/0209610 A1 27 Fukutome H et.al, (1995), The Application of Cermet Coating on Piston Ring by HVOF, Proceedings of the 14th International Thermal Spray Conference, Kobe, Japan, pp 21-26 28 GawneD.T et.al, (1995), Splat Morphology and Adhesion of Thermally Sprayed Coatings, Proceedings of the 8th International Thermal Spray Conference, Japan, pp 779-784 29 Greffield G.K et.al, (1994), Process Gases for HVOF Spraying, Nat Thermal Spray 30 Rossi A et.al (2001), “A Contribution to the Surface Analysis and Characterisation of HVOF Coatings for Petrochemical Application”, Wear, Vol 250, pp 107-113 31 Tan J.C, (1997), Optimisation of the HVOF Thermal Spray Process for Coating, Forming and Repair of Components, Ph.D Thesis, Dublin City 32 Aton III.W.W, Spriggs D.R, (2010), Sealed HVOF carbide coating 89 33 A Thrope M.L, Richter H.S (1992), “Pragmatic Analysis and Comparison of The HVOF Process”, Proc Int Thermal Spray Conf., Florida, pp 137-148 34 Pawlowski L (2008), The Science and Engineering of Thermal Spray Coatings, 2nd, Wiley 35 Hasan, M (2005), High Velocity Oxy-Fuel (HVOF) Thermal Spray Deposition of Functionally Graded Coatings, Ph.D Thesis, Dublin City University, Ireland 36 Tan, J C (1997), Optimisation of the HVOF Thermal Spray Process for Coating, Forming and Repair of Components, Ph.D Thesis, Dublin City University, Ireland 37 Tillmann W, Vogli E, Baumann I, Kopp G, Weihs C (2010), “Desirability-Based Multi-Criteria Optimization of HVOF Spray Experiments to Manufacture Fine Structured Wear-Resistant 75Cr3C225(NiCr20) Coatings”, J Therm Spray Technol, 19(1-2); 392–408 90 PHỤ LỤC ... dùng nhà máy nhiệt điện phương pháp HVOF? ??’ Mục đích nghiên cứu Tạo lớp phủ bề mặt chịu nhiệt độ cao, độ cứng cao, chịu mòn mài mòn lên van cầu Silo DN80 nhà máy nhiệt điện phương pháp HVOF Đối...ii BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT NGUYỄN TẤT QUYẾT “NGHIÊN CỨU TẠO LỚP PHỦ BỀ MẶT VAN CẦU SILO DN80 DÙNG TRONG NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN BẰNG PHƯƠNG PHÁP HVOF? ?? Ngành: Kỹ thuật khí... mịn van cầu Với nhu cầu sản xuất tăng cao nhà máy nhiệt điện từ chi tiết van cầu khảo sát trực tiếp nhà máy nhiệt điện van cầu Silo DN80 trạng có số có dạng hỏng hình Những van cầu Silo DN80 lắp