(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu ảnh hưởng của chiều dày lớp phủ đến độ bền mỏi của chi tiết dạng trục(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu ảnh hưởng của chiều dày lớp phủ đến độ bền mỏi của chi tiết dạng trục(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu ảnh hưởng của chiều dày lớp phủ đến độ bền mỏi của chi tiết dạng trục(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu ảnh hưởng của chiều dày lớp phủ đến độ bền mỏi của chi tiết dạng trục(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu ảnh hưởng của chiều dày lớp phủ đến độ bền mỏi của chi tiết dạng trục(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu ảnh hưởng của chiều dày lớp phủ đến độ bền mỏi của chi tiết dạng trục(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu ảnh hưởng của chiều dày lớp phủ đến độ bền mỏi của chi tiết dạng trục(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu ảnh hưởng của chiều dày lớp phủ đến độ bền mỏi của chi tiết dạng trục(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu ảnh hưởng của chiều dày lớp phủ đến độ bền mỏi của chi tiết dạng trục(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu ảnh hưởng của chiều dày lớp phủ đến độ bền mỏi của chi tiết dạng trục(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu ảnh hưởng của chiều dày lớp phủ đến độ bền mỏi của chi tiết dạng trục(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu ảnh hưởng của chiều dày lớp phủ đến độ bền mỏi của chi tiết dạng trục(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu ảnh hưởng của chiều dày lớp phủ đến độ bền mỏi của chi tiết dạng trục(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu ảnh hưởng của chiều dày lớp phủ đến độ bền mỏi của chi tiết dạng trục(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu ảnh hưởng của chiều dày lớp phủ đến độ bền mỏi của chi tiết dạng trục(Luận văn thạc sĩ) Nghiên cứu ảnh hưởng của chiều dày lớp phủ đến độ bền mỏi của chi tiết dạng trục
LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan công trình nghiên cứu tơi Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa cơng bố cơng trình khác Tp Hồ Chí Minh, ngày 12 tháng 04 năm 2018 Đỗ Thiên Thuận viii LỜI CẢM ƠN Trong thời gian thực luận văn “Nghiên cứu ảnh hưởng chiều dày lớp phủ đến độ bền mỏi chi tiết dạng trục”, nhận nhiều quan tâm giúp đỡ quý thầy cô, cơng ty, nhà trường, bạn bè gia đình Tơi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến: - Thầy PGS TS Lê Chí Cương, dành nhiều thời gian, tâm huyết truyền đạt kiến thức khoa học quý báu, hướng dẫn, định hướng, động viên trình thực luận văn - Q thầy, Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật TP HCM tận tình giảng dạy, truyền đạt kiến thức tảng, chuyên môn cho thời gian học tập trường - Học viên cao học nghiên cứu sinh phịng thí nghiệm REME - Gia đình, anh em, bạn bè đồng nghiệp tạo điều kiện giúp đỡ để yên tâm học tập Tp Hồ Chí Minh, ngày 12 tháng 04 năm 2018 Đỗ Thiên Thuận ix TÓM TẮT Đề tài: “Nghiên cứu ảnh hưởng chiều dày lớp phủ đến độ bền mỏi chi tiết dạng trục” phân tích ảnh hưởng chiều dày lớp mạ Crôm thép cacbon trung bình C45 tạo thành từ phương pháp mạ điện Chiều dày lớp mạ chọn khoảng 10µm đến 60µm Thí nghiệm mỏi thực máy mỏi uốn quay bốn điểm Phịng Thí nghiệm Kỹ thuật Cơ khí Mơi trườngHCMUTE Đề tài xây dựng đồ thị sin2ψ cho loại mẫu, thiết lập phương trình xây dựng đồ thị đường cong mỏi Weibull cho loại mẫu Kết thực nghiệm cho thấy chi tiết chịu ứng suất nén trình gia cơng chi tiết, chịu ứng suất kéo q trình mạ, độ dày mạ cao giá trị ứng suất kéo lớn, mật độ vết nứt xuất cao, làm giảm độ bền mỏi chi tiết mạ x ABSTRACT The subject “Research the effect of coating thickness on fatigue strength of axial parts” has analysis of the effect of chromium-plated thickness on medium carbon steel surface is made by electroplating method In this subject, the author uses C45 substrate and coating thickness ranges from 10μm to 60μm for the survey The test specimen was fatigued on a four-point bending machine at the Laboratory of Environment and Mechanical Engineering-HCMUTE This study has constructed sin2ψ graphs for samples and established the equations and graphs of the Weibull fatigue curves for the samples The experimental results showed that the component is subjected to compression stress during the detailed machining process, stress resistance during plating, the higher the thickness of the plating, the greater the tensile stress (the more the crack appears), reduces the fatigue strength of the coating xi MỤC LỤC Chương .1 TỔNG QUAN .1 1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ 1.2 CÁC NGHIÊN CỨU LIÊN QUAN ĐẾN ĐỀ TÀI .2 1.2.1 Các nghiên cứu nước 1.2.2 Các nghiên cứu nước .6 1.2.3 Kết luận .8 1.3 MỤC TIÊU ĐỀ TÀI .8 1.4 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI 1.4.1 Đối tượng nghiên cứu 1.4.2 Phạm vi nghiên cứu 1.5 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 1.6 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 1.7 TÍNH MỚI CỦA ĐỀ TÀI 10 1.8 Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI 10 Chương 11 CƠ SỞ LÝ THUYẾT 11 2.1 LÝ THUYẾT MỎI VÀ NHỮNG KHÁI NIỆM CƠ BẢN 11 2.1.1 Hiện tượng mỏi 11 2.1.2 Giới hạn mỏi 11 2.1.3 Đường cong mỏi 12 2.1.4 Những yếu tố ảnh hưởng đến độ bền mỏi .14 2.1.4.1 Vật liệu trình xử lý nhiệt 14 2.1.4.2 Trạng thái ứng suất 16 2.1.4.3 Kích thước tuyệt đối 19 2.1.4.4 Hình dạng kết cấu 20 2.1.4.5 Công nghệ gia công khí 22 2.1.4.6 Oxi hóa cacbon 23 2.1.4.7 Ảnh hưởng tượng Fretting (hiện tượng mỏi-mòn-gỉ) .24 2.2 ĐỘ NHÁM BỀ MẶT VÀ CÁC KHÁI NIỆM LIÊN QUAN 24 2.2.1 Bản chất nhám bề mặt 24 2.2.2 Chỉ tiêu đánh giá độ nhám bề mặt 25 2.2.3 Tiêu chuẩn độ nhám bề mặt 25 2.3 NGUYÊN LÝ ĐO ỨNG SUẤT DƯ BẰNG NHIỄU XẠ X-QUANG .27 2.3.1 Ứng suất dư 27 2.3.2 Phân loại ứng suất dư 27 2.3.3 Các phương pháp đo ứng suất dư 28 2.3.4 Nhiễu xạ tia X (X-ray diffraction) 30 2.3.5 Phương trình xác định biến dạng .32 2.4 MẠ ĐIỆN VÀ CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG 35 2.4.1 Cơ sở lý thuyết trình mạ điện 35 2.4.1.1 Sự điện phân 35 xii 2.4.1.2 Mật độ dòng điện 37 2.4.1.3 Các thông số quan trọng điều khiển trình mạ .37 2.5 ỨNG DỤNG PHƯƠNG PHÁP MẠ ĐIỆN .38 2.5.1 Mạ Crôm cứng 39 2.5.1.1 Tính chất ứng dụng lớp mạ Crôm .39 2.5.1.2 Phân loại lớp mạ Crôm 40 2.5.1.3 Cơ sở lý thuyết q trình mạ Crơm .41 2.6 CÔNG NGHỆ PHỤC HỒI CHI TIẾT TRỤC 43 2.6.1 Giới thiệu chung .43 2.6.2 Ứng dụng phương pháp mạ crôm phục hồi cho chi tiết dạng trục 45 Chương 48 THIẾT KẾ VÀ QUI TRÌNH CHẾ TẠO MẪU THÍ NGHIỆM 48 3.1 THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO CHI TIẾT MẪU .48 3.2 QUY TRÌNH CHẾ TẠO MẪU 50 3.2.1 Xử lý thớ 50 3.2.2 Kiểm tra thành phần mẫu 51 3.2.3 Nhiệt luyện mẫu 52 3.2.3.1 Tôi 52 3.2.3.2 Ram .52 3.2.4 Thực nghiệm kiểm tra độ bền kéo mẫu 53 3.2.5 Thực nghiệm kiểm tra độ nhám độ cứng 54 3.2.6 Mạ Crôm cứng lên chi tiết mẫu 55 3.3 THIẾT BỊ ĐO ĐỘ BỀN MỎI 56 3.3.1 Máy thí nghiệm .56 3.3.2 Xác định lực tác dụng .58 Chương 60 KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM 60 4.1 ĐO ỨNG SUẤT DƯ BẰNG NHIỄU XẠ X-QUANG 60 4.1.1 Kết thực nghiệm .61 4.1.1.1 Kết mẫu C45 .61 4.1.1.2 Kết mẫu mạ crom 62 4.2 KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM MỎI 65 4.3 XỬ LÝ KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM 66 4.3.1 Phương trình đường cong mỏi cho vật liệu 68 4.3.2 Phương trình đường cong mỏi cho mẫu mạ crom 10 micromet 68 4.3.3 Phương trình đường cong mỏi cho mẫu mạ crom 30 micromet 69 4.4.4 Phương trình đường cong mỏi cho mẫu mạ crom 60 micromet 69 4.4.5 Chụp hiển vi điện tử quét (SEM) .71 Chương 73 KẾT LUẬN - KIẾN NGHỊ .73 5.1 KẾT LUẬN 73 5.2 KIẾN NGHỊ 73 TÀI LIỆU THAM KHẢO 74 xiii PHỤ LỤC 86 xiv DANH SÁCH CÁC HÌNH Hình 1.1 Miết bề mặt mạ crôm dùng dụng cụ kim cương Hình 1.2 Mẫu thí nghiệm mỏi tương ứng với trục khuỷu Hình 1.3 Kết phân tích độ bền mỏi mạ Niken Hình 2.1 Sự tích lũy phá hủy mỏi kim loại 11 Hình 2.2 Đường cong mỏi Wöhler 13 Hình 2.3 Chu trình ứng suất .17 Hình 2.4 Những nơi tập trung ứng suất 20 Hình 2.5 Sự phân bố ứng suất dư vĩ mô vi mô 28 Hình 2.6 Các phương pháp đo lường ứng suất dư [1] .29 Hình 2.7 Hiện tượng nhiễu xạ tia X 31 Hình 2.8 Hệ tọa độ thí nghiệm Li hệ tọa độ mẫu Si 32 Hình 2.9 Sơ đồ hệ mạ điện .35 Hình 2.10 Mạ crơm cho trục cán 40 Hình 2.11 Lớp mạ Crôm cứng 41 Hình 2.12 Lớp mạ Crơm mỏng đặc 41 Hình 2.13 Sơ đồ phân loại phương pháp sửa chữa phục hồi .44 Hình 2.14 Mạ crôm trục khuỷu 47 Hình 3.1 Bản vẽ kỹ thuật mẫu thí nghiệm .48 Hình 3.2 Mẫu thí nghiệm sau gia cơng 49 Hình 3.3 Qui trình thực nghiệm .50 Hình 3.4 Lắp phơi vào đồ gá 51 Hình 3.5 Quá trình ủ khử thớ 51 Hình 3.6 Tổ chức tế vi trước ủ 51 Hình 3.7 Tổ chức tế vi sau ủ 51 Hình 3.8 Mẫu kiểm tra thành phần vật liệu 51 Hình 3.9 Mẫu thí nghiệm sau .52 Hình 3.10 Mẫu thí nghiệm sau ram 53 Hình 3.11 Mẫu thí nghiệm trước kéo nén 53 Hình 3.12 Mẫu thí nghiệm kéo nén 54 Hình 3.13 Mẫu thí nghiệm sau mạ Crôm 56 Hình 3.14 Mẫu thí nghiệm máy Elcometer 456B .56 Hình 3.15 Mơ hình máy tạo mỏi uốn .57 Hình 3.16 Máy thí nghiệm mỏi uốn quay 57 Hình 3.17 Sơ đồ chất tải lên mẫu đường kính quay trịn với tần số ω, 1/s 58 Hình 4.1 Hệ máy nhiễu xạ tia X .60 Hình 4.2 Đường nhiễu xạ mẫu mạ crom 10 micromet 61 xv Hình 4.3 Đồ thị sin2 mẫu vật liệu .62 Hình 4.4 Đường nhiễu xạ mẫu mạ 10 micromet .63 Hình 4.5 Đồ thị sin2 mẫu mạ 30 micromet .63 Hình 4.6 Đồ thị sin2 mẫu mạ 60 micromet .63 Hình 4.7 Biểu đồ đường cong mỏi thực nghiệm cho chiều dày mạ 70 Hình 4.8 Mặt cắt phá hủy mỏi mẫu 72 xvi DANH SÁCH CÁC BẢNG Bảng 2.1: Số liệu Nf số kim loại thường dùng [1] .12 Bảng 2.2: Mối quan hệ thành phần hóa học đặc trưng học vật liệu 15 Bảng 2.3: Ảnh hưởng kích thước hạt đến độ bền mỏi 16 Bảng 2.4: Các giới hạn bền mỏi số loại vật liệu .18 Bảng 2.5: Ảnh hưởng hình dáng mặt cắt ngang mẫu tới khả chống phá hủy mỏi 19 Bảng 2.6: Các cấp độ nhẵn bề mặt 25 Bảng 2.7: Cấp xác cấp độ bóng bề mặt đạt phương pháp gia công 26 Bảng 2.8: Đương lượng điện hóa K kim loại .36 Bảng 2.9: Các dung dịch mạ Crôm 42 Bảng 3.1: Các thành phần nguyên tố thép C45 52 Bảng 3.2: Bảng giá trị thực nghiệm lực kéo .54 Bảng 3.3: Kết đo độ nhám 54 Bảng 3.4: Kết đo độ cứng 55 Bảng 3.5: Yêu cầu độ cứng kim loại chiều dày lớp crôm cứng cho ứng dụng khác [36] 55 Bảng 3.6: Thơng số máy thí nghiệm mỏi sau chế tạo 57 Bảng 4.1: Điều kiện đo nhiễu xạ X-quang 60 Bảng 4.2: Kết góc 2max khoảng cách d mẫu 61 Bảng 4.3: Tổng hợp kết thu mẫu 64 Bảng 4.4: Bảng số liệu kết thực nghiệm 65 Bảng 4.5: Bảng so sánh độ bền mỏi 70 xvii 4.2 KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM MỎI Tiến hành thí nghiệm mỏi máy uốn quay điểm cho mẫu: C45, mạ crom với chiều dày 10µm, 30µm, 60µm ta có số liệu sau: Loại mẫu Khơng mạ Loại mẫu Mạ Crôm (10μm) Bảng 4.4: Bảng số liệu kết thực nghiệm Mức ứng Mức ứng Mức ứng Mức ứng suất suất suất suất σ = 750 σ =600 σ = 500 σ =450 Số lượng (Mpa) (Mpa) (Mpa) (Mpa) mẫu Số chu Số chu Số chu Số chu trình, trình, trình, trình, N.10 N.10 N.10 N.106 Mức ứng suất σ = 420 (Mpa) Số chu trình, N.107 4,8 2,49 1,4 3,84 1,0 7,8 3,1 2,5 4,01 1,2 5,6 3,6 2,1 3,5 Khơng gãy Trung bình 6,07 3,06 3,78 Số lượng mẫu Mức ứng suất σ = 650 (Mpa) Số chu trình, N.104 Mức ứng suất σ =600 (Mpa) Số chu trình, N.105 Mức ứng suất σ = 500 (Mpa) Số chu trình, N.105 Mức ứng suất σ =450 (Mpa) Số chu trình, N.106 Mức ứng suất σ = 420 (Mpa) Số chu trình, N.107 7,75 1,76 9,13 2,0 1,0 8,54 3,2 7,46 2,56 Không gãy 6,75 2,14 7,63 3,45 1,3 Trung Bình 7,68 2,37 8,07 2,67 65 Mức ứng suất σ = 650 (Mpa) Số chu trình, N104 Mức ứng suất σ = 600 (Mpa) Số chu trình, N105 Mức ứng suất σ = 500 (Mpa) Số chu trình, N106 Mức ứng suất σ = 450 (Mpa) Số chu trình, N106 3,8 1,75 2,0 3.4 Không gãy 3,45 3.54 2,54 2,34 2,3 2,6 2,2 3,1 3,2 Khơng gãy Trung bình 3,28 2,5 2,55 2,98 Số lượng mẫu Mức ứng suất σ = 650 (Mpa) Số chu trình, N104 Mức ứng suất σ = 600 (Mpa) Số chu trình, N105 Mức ứng suất σ = 500 (Mpa) Số chu trình, N106 Mức ứng suất σ = 450 (Mpa) Số chu trình, N106 8,6 1,3 4,76 1,0 Khơng gãy 8,8 1,5 4,65 1,3 1,0 7,98 1,7 4,2 2,01 1,03 Trung bình 8,46 1,5 4,54 1,44 Loại mẫu Số lượng mẫu Mạ Crôm (30μm) Loại mẫu Mạ Crôm (60μm) Mức ứng suất σ = 400 (Mpa) Số chu trình, N107 Mức ứng suất σ = 400 (Mpa) Số chu trình, N107 4.3 XỬ LÝ KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM Áp dụng phương trình đường cong mỏi Weibull xử lý số liệu thực nghiệm hệ trục lgσ – lgN Ơng đề xuất phương trình mỏi có dạng sau [39] : (4.1) 66 hay đó: σE – ứng suất với số chu kỳ N σF – Giới hạn mỏi vật liệu (The Fatigue Limit of the materials) Phương trình (4.1) viết cụ thể sau: ………………… Trong đó: k m số vật liệu Tức là: Lấy logarit vế, ta có: Nghĩa là: lg( E F ) lg( E1 F ) lg N lg N lg N lg N lg( E F ) lg( E1 F ) 67 4.3.1 Phương trình đường cong mỏi cho vật liệu Sử dụng kết thí nghiệm từ bảng 4.4 mẫu vật liệu Tại mức ứng suất nhỏ σ = 420 Mpa xuất chi tiết không gãy chứng tỏ mức ứng suất này, giới hạn mỏi vật liệu với chu trình ứng suất sở riêng ta chọn σF =420 MPa Tìm số m k với giá trị σF =420 MPa lg m lg N1 N2 60700 306000 , 67 600 420 lg 750 420 lg E2 F E1 F lgk = lgN1 + m.lg(σE1 – σF) lgk = 4,78 + 2,67.lg(750-420) = 11,51 Vậy phương trình Weibull cho chi tiết mẫu thí nghiệm có dạng: lgN = 11,51 – 2,67.lg(σE – σF) (Với ứng suất thử nghiệm σF=420MPa) 4.3.2 Phương trình đường cong mỏi cho mẫu mạ crom 10 micromet Sử dụng kết thí nghiệm từ bảng 4.4 mẫu có độ dày mạ 10 micromet Tại mức ứng suất nhỏ σ=420 xuất chi tiết không gãy chứng tỏ mức ứng suất này, giới hạn mỏi vật liệu với chu trình ứng suất sở riêng ta chọn σF = 420MPa Tìm số m k với giá trị σF =420MPa lg m lg N1 N2 76800 237000 1,86 600 420 lg 750 420 lg E2 F E1 F lgk = lgN1 + m.lg(σE1 – σF) lgk = 4,89 + 1,86.lg(750-420) = 9,57 Vậy phương trình Weibull cho chi tiết mẫu thí nghiệm có dạng: lgN = 9,57 – 1,86.lg(σE – σF) 68 (Với ứng suất thử nghiệm σF=420Mpa) 4.3.3 Phương trình đường cong mỏi cho mẫu mạ crom 30 micromet Sử dụng kết thí nghiệm từ bảng 4.4 mẫu có độ dày mạ 30 micromet Tại mức ứng suất nhỏ σ=400 xuất chi tiết không gãy chứng tỏ mức ứng suất này, giới hạn mỏi vật liệu với chu trình ứng suất sở riêng ta chọn σF =400Mpa Tìm số m k với giá trị σF =400Mpa lg m lg N1 N2 32800 250000 ,1 600 400 lg 650 400 lg E2 F E1 F lgk = lgN1 + m.lg(σE1 – σF) lgk = 4,52 + 9,1.lg(650-400) = 26,34 Vậy phương trình Weibull cho chi tiết mẫu thí nghiệm có dạng: lgN = 26,34 – 9,1.lg(σE – σF) (Với ứng suất thử nghiệm σF=400Mpa) 4.4.4 Phương trình đường cong mỏi cho mẫu mạ crom 60 micromet Sử dụng kết thí nghiệm từ bảng 4.3 mẫu có độ dày mạ 60 micromet Tại mức ứng suất nhỏ σ=400 xuất chi tiết không gãy chứng tỏ mức ứng suất này, giới hạn mỏi vật liệu với chu trình ứng suất sở riêng ta chọn σF =400 Mpa Tìm số m k với giá trị σF =400 Mpa lg m lg N1 N2 84600 150000 , 57 600 400 lg 650 400 lg E2 F E1 F lgk = lgN1 + m.lg(σE1 – σF) lgk = 4,93 + 2,57.lg(650-400) = 11,1 Vậy phương trình Weibull cho chi tiết mẫu thí nghiệm có dạng: 69 lgN = 11,1 – 2,57.lg(σE – σF) (Với ứng suất thử nghiệm σF=400Mpa) Áp dụng mơ hình phương đường cong mỏi Weibull sử dụng phần mềm Excel để xác định đồ thị đường cong mỏi chiều dày khác nhau, ta có đường Ứng suất (σ) cong mỏi cho loại mẫu ( Hình 4.7) Chu kỳ(N) Hình 4.7 Biểu đồ đường cong mỏi thực nghiệm cho chiều dày mạ Bảng 4.5: Bảng so sánh độ bền mỏi Loại mẫu Chiều dày mạ (μm) Tỉ lệ chiều dày mạ/đường kính(t/d) Khơng mạ Mạ Crơm Độ bền mỏi (Mpa) Độ giảm (%) 510 10 0,0013 70 450 11,76 Mạ Crôm 30 0,004 420 17,65 Mạ Crôm 60 0,008 400 21,57 Nhận xét: Nhìn vào đồ thị đường cong mỏi cho thấy: mạ crôm làm cho độ bền mỏi chi tiết bị giảm, cụ thể bảng 4.5 Các chiều dày khác có độ bền mỏi giảm so với không mạ Nguyên nhân chụp bề mặt phá hủy kính hiển vi điện tử quét (SEM), vết nứt xuất từ bề mặt bên từ lớp mạ Lớp mạ crơm có ứng suất dư kéo Chiều dày lớp mạ dày ứng suất dư kéo tăng Tuy nhiên, ứng suất dư chi tiết ứng suất nén tạo q trình gia cơng Vì ứng suất dư tổng ứng dư nén Tuy nhiên, chiều dày tăng ứng suất dư nén tổng giảm Đây nguyên nhân cho thấy chiều dày lớp crom tăng làm độ bền mỏi chi tiết giảm Từ đồ thị đường cong mỏi cho thấy độ bền mỏi giảm chiều dày mạ tăng Cụ thể lớp mạ 10 µm có giới hạn mỏi giảm 11,76% so với khơng mạ lớp mạ 30µm giảm 17,65% lớp mạ 60µm giảm đến 21,57% 4.4.5 Chụp hiển vi điện tử quét (SEM) Quá trình thực nghiệm đo máy Hitachi SU3500 SEM, trình đo thực trung tâm công nghệ cao quận Mặt phá hủy mỏi chụp kính hiển vi, theo Hình 4.8 71 Xuất vết nn Vùng phát triển vết nứt Hình 4.8 Mặt cắt phá hủy mỏi mẫu 72 Chương KẾT LUẬN - KIẾN NGHỊ 5.1 KẾT LUẬN Dựa nghiên cứu sở lý thuyết độ bền mỏi, phương pháp nghiên cứu nước giới, quy trình chế tạo mẫu xử lý nhiệt, nhiễu xạ X-quang kết hợp với phương pháp thực nghiệm tính tốn kết thu được, kết luận sau đề tài rút ra: - Khi mạ crôm làm cho độ bền mỏi chi tiết bị giảm, thực tế cần lựa chọn độ dày mạ crôm phù hợp để vừa nâng cao tính chất học, chống mài mịn, ăn mịn hóa học tốt hẳn vật liệu ban đầu vừa đảm bảo độ bền mỏi vật liệu - Trong trình làm việc phải đảm bảo chi tiết trục làm việc ứng suất cho phép (giới hạn mỏi) để chi tiết không bị phá hủy mỏi - Cơng trình nghiên cứu góp phần xây dựng hệ thống lý luận ảnh hưởng lớp phủ crom đến độ bền mỏi, giúp cho nhà nghiên cứu, kỹ sư thiết kế nhà quản lý có thêm tài liệu tham khảo 5.2 KIẾN NGHỊ Với kết mà đề tài đạt được xem sở vững đề xuất hướng phát triển tiếp theo: - Phun bi bề mặt thép trước mạ phủ nhằm xác định ảnh hưởng chế độ phun bi đến độ bền mỏi chi tiết - Mạ phủ nhiều lớp mạ, nhiều vật liệu mạ khác để xác định ảnh hưởng chúng đến độ bền mỏi chi tiết máy 73 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Ngô Văn Quyết, Cơ sở lý thuyết mỏi, Nhà xuất Giáo dục, 2000 [2] Nguyễn Trọng Hiệp, Chi tiết máy, Nhà xuất Giáo dục, 2000 [3] Trần Minh Hồn, Mạ crơm-lý thuyết ứng dụng, Nhà xuất Bách khoa Hà Nội, 2007 [4] Tiffany D Ziebell and Christopher A Schuh, Residual stress in electrodeposited nanocrystalline nickel-tungsten coatings, Journal of Materials Research, Vol.27, pp 1271-1284, 2012 [5] J Lamovec, et al, Microhardness analysis of thin metallic multilayer composite films on copper substrates, Journal of Mining and Metallurgy, Vol.47, pp.53-61, 2011 [6] Bodger, et al, The Evaluation of Tungsten Carbide Thermal Spray Coatings as Replacements for Electrodeposited Chrome Plating on Aircraft Landing Gear, Sept., pp 28-31, 1997 [7] Julieta Torres-González, Study of Chromium Multilayers Properties Obtained by Pulsed Current Density: Residual Stress and Microhardness, Leonardo Electronic Journal of Practices and Technologies, Issue 17, pp 117-130, 2010 [8] Jones, A R., Microcracks in hard chromium electrodeposits, Plating and Surface Finishing, April, pp 62-66, 1989 [9] Marcelino P Nascimento, et al Effects of tungsten carbide thermal spray coating by HP/HVOF and hard chromium electroplating on AISI 4340 high strength steel, Surface and Coatings Technology, Vol.138, pp 113-124, 2001 [10] Voorwald, H J C, Influence of shot peening on chromiumelectroplated AISI 4340 steel fatigue strength, The 15th European conference of fracture, August, pp 11–13, 2004 [11] A.L.M Carvalho, et al., Influence of shot peening and hard chromium electroplating on the fatigue strength of 7050-T7451 aluminum alloy, International Journal of Fatigue , Vol 29, pp 1282–1291, 2007 74 [12] H.J.C.Voorwald, Improvement in the fatigue strength of chromium electroplated AISI 4340 steel by shot peening, Fatigue & Fracture of Engineering Materials & Structures, Vol 32,pp 97–104, 2009 [13] Y Fouad and Mostafa, Effect of Shot Peening on High Cycling Fatigue of Al 2024-T4, International Conference on Advanced Materials Engineering, vol.15, 2011, Singapore [14] K A Soady et al, The Effect of Shot Peening on Notched Low Cycle Fatigue, Materials Science and Engineering A,vol.528, Isues 29-30, pp 8579-8588, 2011 [15] M Korzynski, et al, Fatigue strength of chromium coated elements and possibility of its improvement with slide diamond burnishing, Surface & Coatings Technology, Vol.203, pp.1670–1676, 2009 [16] Arthur J McGinnis, Thomas R Watkins and K Jagannadham, Residual stresses in a multilayer system of coatings, JCPDS-Intemational Centre for Diffraction Data, pp 443-454 1999 [17] E Khodadad, Mathematical Modeling for Hard Trivalent Chromium Coatings Thickness with Thin Zincates Interlayer on Pure Aluminum, International Journal of Electrochemical Science, Vol.9, pp 1250 – 1263, 2014 [18] Yung-I Chen, TIN coatings on mild steel substrates with electroless nickel as an interlayer, Surface and Coatings Technology, Vol 48, pp 163168, 1991 [19] Jia-lei ZHAO, et al, Effect of immersion Ni plating on interface microstructure and mechanical properties of Al/Cu bimetal, Trans Nonferrous Met Soc China 24, pp 1659−1665, 2014 [20] L Yang, et al, Finite Element Simulation on Thermal Fatigue of a Turbine Blade with Thermal Barrier Coatings, Journal of Materials Science & Technology Volume 30, pp 371–380, 2014 [21] Williams J, Fatemi A, Fatigue performance of forged steel and ductile cast iron crankshafts, SAE Technical paper, 2007 75 [22] Wei Li , Qing Yan, Jianhua Xue, Analysis of a crankshaft fatigue failureReview, Engineering Failure Analysis, vol 55, p.p 139–147, 2015 [23] M Senthil kumar et al.,Fatigue analysis of coated i.c engine crankshaft, International Journal of Research in Aeronautical and Mechanical Engineering, Vol.2, pp.11-22, 2014 ISSN: 2321-3051 [24] Sarmed Abdalrasoul Salih, Abdalrasoul Salihh Mehdi, Ali Safa NouriAlsaegh, Study the Effect of Nickel Coating on Fatigue Life of LowCarbon Steel Exposed to Corrosive Environments, Journal of Environment and Earth Science, ISSN 2224-3216 ,Vol 3, No.5, 2013 [25] Trương Đức Thiệp, Nghiên cứu công nghệ mạ composite ứng dụng mạ thử nghiệm chi tiết nhằm nâng cao chất lượng bề mặt, luận án Tiến Sĩ, Đại học Thái Nguyên, 2013 [26] Đào Khánh Dư, Nâng cao tính ma sát lớp mạ xoa đồng niken, luận án Tiến Sĩ, Đại học Bách khoa Hà Nội, 2007 [27] Nguyễn Duy Kết, Công nghệ mạ hợp kim vàng hai nguyên tố, luận án Tiến Sĩ, Trung tâm Khoa học kỹ thuật-công nghệ Quân sự, 2008 [28] Thân Xuân Tình ,Nghiên cứu chế tạo lớp mạ Crôm gia cường ống nano cacbon, luận Văn Thạc Sĩ, Đại học công nghệ - đại học Quốc Gia Hà Nội, 2007 [29] Tim Gilles, Automotive Engines: Diagnosis, Repair, Rebuilding, 6th Edition, Nelson Education, 2011 [30] H.J.C.Voorwald, Improvement in the fatigue strength of chromium electroplated AISI4340 steel by shot peening, Fatigue & Fracture of Engineering Materials & Structures, 2008 [31] M Senthil kumar et al, Investigation Of Surface Coating On Wear, Corrosion And Fatigue Behavior Of Steel – A Review, Advances In Natural And Applied Sciences, p.p 319-325, 2016 [32] J.K.Dennis and T.E.Such, Nickel and chromium edition ,Wooodhead Publishing Limited, pp.89-90, 1993 76 plating, Third [33] Zhenkun Yang, Alternatives to hard chromium plating on piston rods, Master thesis, Karlstads University, Sweeden, 2011 [34] Bolelli G, Giovanardi R, Lusvarghi L, Manfredini T., Corrosion resistance of HVOF-sprayed coatings for hard chrome replacement, Corrosion Science, 48(11), p.p 3375-3397, 2006, [35] Nguyễn Quốc Vũ, Nghiên cứu áp dụng công nghệ phun phủ để xử lý bề mặt trống sấy thay mạ crom thiết bị chế biến tinh bột biến tính hồ quan hóa quy mô công nghiệp, Đề tài nghiên cứu khoa học cấp - Bộ cơng thương, 2008 [36] Trần Minh Hồng, Mạ crôm lý thuyết ứng dụng, Nhà xuất Bách Khoa – Hà Nội [37] Nguyễn Văn Dũng, Nghiên cứu ứng dụng công nghệ mạ điện cho chi tiết dạng trục, luận văn thạc sĩ, Trường đại học Nông Nghiệp Hà Nội, 2010 [38] Hồng Văn Đơn, Nghiên cứu ứng dụng cơng nghệ mạ crơm để mạ trục vít xilanh máy ép dầu, luận văn thạc sĩ, Trường đại học Nông Nghiệp I [39] Ngô Văn Quyết, Cơ sở lý thuyết mỏi, Nhà xuất giáo dục [40] J Lu Handbook of Measurement of Residual Stresses, The Fairmont Press, Inc., 1996, pp 1-4 [41] I.C Noyan, J.B Cohen Residual stress – Measurement by Diffraction and Interpretation, Springer-Verlag, 1987, pp 117-129 [42] F.A Kandil, J.D Lord, A.T Fry and P.V Grant A Review of Residual Stress Measurement Methods – A Guide to Technique Selection, National Physical Laboratory, UK, 2001, pp 16-19 [43] N.W Poerner An Investigation of Variability Among Residual Stress Measurement Techniques and Prediction of Machining Induced Distortion, Master thesis, Texas Tech University, 2007 [44] Trần Minh Hoàng, Sổ tay Mạ điện, NXB Bách khoa, Hà Nội, 2013, pp 43-44 77 [45] Phạm Lê Tiến, nghiên cứu đánh giá độ bền mỏi tuổi thọ mỏi khung giá chuyển hướng trục bánh xe đầu máy D19E vận dụng đường sắt Việt Nam, luận văn tiến sĩ, Trường đại học giao thông, vận tải 78 ... giá ảnh hưởng chi? ??u dày lớp mạ crôm đến độ bền mỏi chi tiết máy dạng trục 1.7 TÍNH MỚI CỦA ĐỀ TÀI Nghiên cứu ảnh hưởng chi? ??u dày lớp mạ Crom đến độ bền mỏi chi tiết máy từ chọn bề dày tối ưu giúp... tài: ? ?Nghiên cứu ảnh hưởng chi? ??u dày lớp phủ đến độ bền mỏi chi tiết dạng trục? ?? phân tích ảnh hưởng chi? ??u dày lớp mạ Crơm thép cacbon trung bình C45 tạo thành từ phương pháp mạ điện Chi? ??u dày lớp. .. hướng nghiên cứu này, đề tài muốn khảo sát ảnh hưởng lớp vật liệu mạ đến độ bền mỏi: chi? ??u dày lớp phủ ảnh hưởng đến độ bền mỏi chi tiết máy Từ chọn thông số tối ưu lớp phủ để đạt độ bền mỏi cao