nghiên cứu công nghệ chế tạo bạc compozit nền đồng hạt thép hai lớp (có vỏ thép) bằng phương pháp đúc

BỘ CÔNG THƯƠNG TỔNG CÔNG TY MÁY ĐỘNG LỰC VÀ MÁY NÔNG NGHIỆP VIỆN CÔNG NGHỆ BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI CẤP BỘ NĂM 2008 Tên đề tài: NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO BẠC COMPOZIT NỀN ĐỒNG - HẠT THÉP HAI LỚP (CÓ VỎ THÉP) BẰNG PHƯƠNG PHÁP ĐÚC CƠ QUAN CHỦ QUẢN: BỘ CÔNG THƯƠNG CƠ QUAN CHỦ TRÌ: VIỆN CƠNG NGHỆ CHỦ NHIỆM ĐỀ TÀI: VŨ VĂN MIÊNG 7098 16/02/2009 Hà Nội, 12 - 2008 Môc lục T.T Nội dung Trang Mở đầu Tổng quan công nghệ 1.1 Công nghệ đúc vật liệu compozit đồng - hạt thép 1.2 Phơng pháp đúc nhiều lớp kim loại hợp kim 10 1.3 Tình hình nghiên cứu công nghệ đúc nhiều lớp I bạc 12 compozit đồng hạt thép + lớp vỏ thép Việt Nam 1.4 Tình hình nghiên cứu công nghệ đúc nhiều lớp compozit 13 đồng hạt thép + lớp vỏ thép giới 1.5 Nhu cầu phụ tùng sản xuất phơng pháp đúc nhiều lớp 15 bạc compozit đồng hạt thép + lớp vỏ thép II Phần lý thuyết sở 2.1 Công nghệ đúc nhiều lớp 16 16 2.1.1 Sự hình thành vùng chuyển tiếp hai lớp tiếp xúc liên 16 kết nhờ trình khuếch tán 2.1.2 Sự hình thành liên kết 21 2.2 Công nghệ chế tạo vật liệu compozit đồng - hạt thép 23 2.3 Công nghệ chế tạo vật liệu compozit đồng - hạt thép + 26 lớp vỏ thép III Mục tiêu nội dung đề tài 3.1 Mơc tiªu nghiªn cøu 30 30 3.2 Nghiªn cứu thực nghiệm chế tạo sản phẩm IV đặc tính sử dụng vật liệu sản phẩm ứng 30 31 dơnG 4.1 §iỊu kiƯn kü tht cđa vËt liệu chế tạo sản phẩm ứng 31 dụng 4.2 Đặc điểm cấu tạo điều kiện làm việc bạc thải xỉ than 32 4.3 Đặc điểm cấu tạo điều kiện làm việc bạc vít tải than 33 4.4 Đặc điểm cấu tạo điều kiện làm việc bạc đồng máy 33 xúc V Quy trình chế tạo hai lớp bạc compozit đồng 33 hạt thép+vỏ thép 5.1 Thiết kế khuôn kim loại 33 5.2 Chuẩn bị điều kiện vật t kỹ thuật cho mẻ nấu 35 5.3 Quy trình lắp ráp khuôn ®óc thÈm thÊu KÕt ln 36 45 Tµi liƯu tham khảo 46 Phần phụ lục 47 Mở đầu Nhiều năm trớc nhà chế tạo máy giới đà đặt mục tiêu trọng tâm để nghiên cứu: Nâng cao đặc tính kỹ thuật, chất lợng máy móc, thiết bị Đặc biệt nghiên cứu ứng dụng mở rộng công nghệ tiên tiến ngành kỹ thuật công nghiệp Trong phải sâu nghiên cứu, tìm kiếm công nghệ chế tạo vật liệu có lý tính tổng hợp cao đa vào ứng dụng có hiệu ngành chế tạo máy Một loại vật liệu mới, phải kể đến kim loại đúc hai nhiều lớp (bimêtal) mang tính tổ hợp (compozit) Vật liệu đúc compozit kim loại đợc nghiên cứu đa vào sử dụng năm gần Việc phát ứng dụng vật liệu compozit bớc ngoặt to lớn công nghệ nghiên cứu vật liệu Nó cho phép tiết kiệm đáng kể số lợng kim loại quý ngày khan đắt giá Với liên kết hợp lý pha rắn nguyên tố cấu thành, vật liệu compozit có tính chất lý đặc biệt tổng hợp cao mà vật liệu khác không đạt đợc Vì vậy, đợc sử dụng có hiệu cao nhiều môi trờng làm việc khắc nghiệt, chịu nhiệt độ cao, chịu mài mòn abrazive khó bôi trơn Cùng với phát triển công nghệ vật liệu, công nghệ đúc hai nhiều lớp (bimetal) hợp kim giới đà thu đợc nhiều thành tựu quan trọng, giải nhiều vấn đề đặt ngành chế tạo máy Công nghệ đúc hai hay nhiều lớp kim loại chi tiết dựa nhiều ngành khoa học: Kim loại học, động lực học, vật lý học, hoá học nhiệt độ cao vv Tóm lại, vấn đề khoa học công nghệ phức tạp tổng hợp Những nhà vật liệu học đà nghiên cứu xây dựng phần lý thuyết, giải pháp công nghệ thực tế sản xuất đúc hai hay nhiều lớp kim loại, hợp kim Lập quy trình công nghệ chế tạo vật liệu, nghiên cứu trang thiết bị chuyên dùng phục vụ công nghệ Công nghệ đúc hai lớp hay nhiều lớp kim loại đợc áp dụng rộng rÃi nhiều ngành công nghiệp Trong có công nghệ chế tạo máy bay, tàu vũ trụ, chế tạo cao su, công nghiệp chế tạo máy, ngành điện lực, bạc đồng chì loại phơng tiện vận chuyển trọng tải lớn, tốc độ cao Vật liệu đúc nhiều lớp cho phép sử dụng nguyên vật liệu cách kinh tế, có hiệu quả, tiết kiệm tài nguyên thiên nhiên, đặc biệt nguyên liệu quý hiếm, giảm chi phí gia công , lợng, khấu hao thiết bị, loại hợp kim khó gia công Nhiệm vụ nhà khoa học giới phải tiếp tục giải hàng loạt vấn đề xây dựng hoàn thiện lý thuyết, giải pháp thực nghiệm Nghiên cứu trình kết tinh thể biên giới hai kim loại, chất khuếch tán thẩm thấu, phân bổ nguyên tố nằm lớp tiếp xúc, tợng nhiệt lý học, hoá học, truờng nhiệt xuất biên giới hai lớp Tại Việt Nam, số sở nghiên cứu doanh nghiệp đà tiến hành nghiên cứu thực nghiệm công nghệ đúc hai lớp (bimêtal) kim loại Đặc biệt có nhiều công trình nghiên cứu đúc bạc thép + hợp kim đồng chì Nhng hầu hết công trình dừng phần nghiên cứu, cha có ứng dụng rộng rÃi vào sản xuất Qua nhiều năm nghiên cứu ứng dụng vật liệu compozit phục vụ ngành kinh tế quốc dân, thấy tăng khả chịu lực vật liệu lớp thép Đồng thời phơng pháp công nghệ tiết kiệm đợc lợng đáng kể vật liệu compozit Vì đề xuất nghiên cứu công nghệ đúc chi tiết vật liệu cômpzit đồng hạt thép + lớp vỏ thép đà đợc chấp nhận cho phép thực đề tài: Nghiên cứu xây dựng quy trình công nghệ đúc chi tiết cômpzit đồng + hạt thép + lớp vỏ thép Công nghệ đúc compozit hai lớp với vỏ thép hoàn toàn mới, nhng hấp dẫn, thành công mang lại hiệu to lớn hớng chơng trình nghiên cứu vật liệu I Tổng quan công nghệ 1.1 Công nghệ đúc vật liệu compozit đồng - hạt thép Trớc đây, vật liệu compozit kim loại thờng đợc chế tạo phơng pháp luyện kim bột Ngày số nớc giới đà nghiên cứu thành công công nghệ tạo vật liệu compozit phơng pháp đúc Sự đời vật liệu đúc compozit cho phép tạo chi tiết có kích thớc lớn hẳn mà công nghệ luyện kim bột làm đợc (do công nghệ luyện kim bột phụ thuộc vào công suất máy ép) Do vật liệu đúc compozit đà mở điều kiện cho khả ứng dụng rộng rÃi ngành công nghiệp toàn kinh tế quốc dân Các sản phẩm đà đợc nghiên cứu chế tạo từ nhiều loại vật liệu compozit chịu mài mòn ma sát, chịu nhiệt, có lí tính tổng hợp cao, thay vật liệu nguyên gốc mang lại hiệu kinh tế - kỹ thuật to lớn Trong số có vật liệu compozit hợp kim nhôm - hạt graphít, hợp kim nhôm - hạt gốm hợp kim nhôm - sợi gốm Thay có hiệu loại bạc hợp kim gang đồng trớc bạc compozit hợp kim đồng - hạt thép chịu tải trọng tốt hơn, chịu mài mòn ma sát cao từ 3ữ5 lần có khả làm việc tốt điều kiện khó bôi trơn (1) Công nghệ tạo vật liệu compozit phơng pháp đúc đơn giản, giá thành hạ, chu kỳ sản xuất nhanh công nghệ luyện kim bột Đầu t thiết bị công nghệ lớn tận dụng thiết bị nấu luyện, thiết bị nung gia nhiệt xởng đúc, nhiệt luyện có Ngoài ra, cho phép tận dụng tối đa lợng hồi liệu, phế liệu từ ngành công nghiệp khác Trong nhiều năm gần đây, đặc tính u việt vật liệu đúc compozit đà kích thích mạnh mẽ trình nghiên cứu nhiều tập thể nhà khoa học Trong có: Viện vật lý - Công nghệ kim loại hợp kim thuộc Viện hàn lâm khoa học ucraina, Đại hạc Bách khoa Vlađimir (Nga), Viện dúc Kracôp (Ba Lan), nhiều tổ chức hÃng khác Mỹ, Nhật Bản, Đức Hiện 100 hÃng nớc Mỹ, Nhật Bản, Đức số nớc khác giới đà nghiên cứu sử dụng vật liệu đúc compozit để nghiên cứu chế tạo hàng loạt sản phẩm Các sản phẩm đợc ứng dụng rộng rÃi ngành công nghiệp ngành kỹ thuật Kết trình nghiên cứu đà xác định đợc quy luật hình thành vật liệu đúc compozit nhiều pha Quy luật phụ thuộc vào yếu tố pha quy trình công nghệ đúc Đà nghiên cứu đợc trình hình thành cấu trúc, tợng hoá lí xuất biên giới pha kết hợp với pha lỏng Đồng thời xác định đợc tính chất lý, chịu ma sát đặc tính u việt khác Trong qúa trình nghiên cứu nhà khoa học đà tìm chế chịu tải trọng cao, chịu mài mòn (Abrasive) vật liệu compozit, sử dụng biện pháp công nghệ tăng cờng tính chất lý tổng hợp vật liệu nh gia công áp lực, phơng pháp laser (1) Hiện công nghiệp vật liệu compozit đúc thờng đợc dùng hợp kim nhôm đúc, đồng đúc mác số hợp kim, kim loại khác Pha cứng vật liệu compozit đúc nhôm thờng dùng bon, polime chứa bon Còn gốm sứ dùng cácbít, nitrit, ôxít loại nh cácbit silic, nitric silic, ôxít nhôm, ziêcon nhiều chủng loại hợp kim, kim loại khác Cấu tử hình thành pha cứng đợc đa vào tổ hợp dạng bột (1ữ20àm), dạng hạt viên (20ữ2000àm), dạng sợi, dây dài ngắn Tỉ lệ da vào tổ hợp cấu tử cứng thờng từ 5ữ20% khối lợng vật liệu có tới 50% Điển hình compozit đồng vật liệu tổ hợp dùng cho loại bạc trợt chống ma sát ucraina đầu việc chế tạo dùng đống pha cứng hạt thép loại có kích thớc 0,8ữ1,2mm Vật liệu đúc compozit hệ hợp kim đồng - hạt thép sử dụng để chế tạo nhiều loại chi tiết làm việc điều kiện chịu mài mòn Tribology Vì vậy, sản phẩm đặc trng để chọn đối tợng nghiên cứu loại bạc trợt, ống lót, loại chịu mài mòn Phạm vi sử dụng bạc compozit giai đoạn hÃng chế tạo là: 10mm - Đờng kính bên bạc: - Đờng kính bên b¹c: ≤ 1.000mm - ChiỊu cao cđa b¹c: ≤ 300mm - Thành dày bạc: từ 5mm ữ 100mm - Nhiệt độ làm việc: 800c - Tải trọng: 50 Mpa - Tốc độ ma sát: 20 m/s - Độ chịu mài mòn: + Trong điều kiện bôi trơn: 30mg/cm2 - km + Trong điều kiện có bôi trơn: 10mg/cm2 - km Vật liệu đúc hệ hợp kim đồng - hạt thép bao gồm đồng hợp kim mác -5.5.5 6-6-3 pha cứng hạt thép CT45 15 Vật liệu đúc compozit, theo sở lý thuyết Tribology hệ vật liệu cấu trúc lớn, đồng hợp lý nhất, hạt thép đợc phân bố lòng hợp kim đồng vật đúc Khi làm việc, lực tác dụng chủ yếu lên pha rắn, hợp kim có tác dụng phân tán, giải phóng lực Các nguyên tố cấu trúc đợc đa vào để thực chức khác nhau: Hạt thép (pha rắn) có độ bền cao đảm bảo cho vật liệu có khả chịu tải, chịu mài mòn lớn, hợp kim đồng (pha mềm) có tác dụng làm hình thành lớp màng mỏng bảo vệ bề mặt tiếp xúc, giảm ma sát vật liệu làm việc 1.2 Phơng pháp đúc nhiều lớp kim loại hợp kim Các nhà khoa học giới đà nghiên cứu cho sản xuất nhiều sản phẩm đúc bimêtal từ năm 35 45 kỷ trớc, tiêu biểu đôi thép bon hợp kim đồng, để làm bạc cho chiến xa phục vụ chiến thứ hai Đà xuất dây truyền sản xuất đại chuyên đúc sản phẩm bạc vật liệu bimêtal (nhà máy ô tô Zil Liên xô cũ) Đúc nhiều lớp kim loại hợp kim liên kết chặt chẽ hai hay nhiều lớp kim loại hợp kim có thành phần hoá học khác khuôn đúc Vật đúc nhiều lớp hợp kim cho phép tạo tính kĩ thuật mới, đặc biệt tính sử dụng Nó có đợc tính u việt cần thiết lớp kim loại, tiết có hiệu sử dụng cao nhất, khối lợng thấp Những chi tiết nhờ tính liên kết bề mặt hai lớp, nhờ tổng hợp thành phần nhiều lớp kim loại, nâng cao đợc lý tính chi tiết Vật liệu đúc nhiều lớp đợc chế tạo nhiều phơng pháp khác sở đảm bảo liên kết vững loại hợp kim hình thành chi tiết máy Hiện ngời ta biết hai phơng pháp công nghệ (6,7,8): - Phơng pháp công nghệ pha lỏng + pha rắn Đó nung phần hợp kim rắn tới nhiệt độ định rót kim loại lỏng vào khuôn Do nhiệt độ cao, bề mặt lớp xẩy tợng khuếch tán nguyên tố pha lỏng vào pha rắn tạo nên liên kết lớp kim loại - Phơng pháp công nghệ pha lỏng + pha lỏng Đó là: khuôn rót hai kim loại lỏng hai thời điểm khác Sự khuếch tán hai kim loại lỏng (nhng không hoà tan) tạo nên liên kết lớp kim loại khuôn Công nghệ đúc nhiều lớp đợc phát triển sở kinh nghiệm công nghệ đúc hai lớp (bimetal) hợp kim, tiếp xúc mà không hoà tan, đồng thời kết nghiên cứu trình liên kết pha lỏng + pha rắn pha lỏng + pha lỏng áp dụng công nghệ đúc nhiều lớp cho phép giảm chi phí vật liệu, giảm trọng lợng máy móc thiết bị, giảm chi phí lao động Bởi đợc chế tạo phơng pháp đáp ứng tốt yêu cầu, đặc tính chi tiết máy Công nghệ đúc hai hay nhiều lớp hợp kim tạo chi tiết có hình dáng phức tạp Đúc nhiều lớp hợp kim cho phép nâng cao độ bền, chống mài mòn cục (vùng chống mài mòn theo ý muốn), tránh đựơc tính dòn dễ vỡ gang, nhóm bít, tạo nên hiệu kinh tế vật liệu, nâng cao tính chất công nghệ phôi tạo tính chất lý cho chi tiết Đại phận giải pháp công nghệ nớc chọn kim loại làm cốt thép bon kết cấu, đợc chế tạo thành bán sản phẩm chi tiết, sau đợc làm bề mặt, tìm cách bảo vệ bề mặt chống ô xy hoá nhiệt độ nung định, tiếp nấu luyện hợp kim với thành phần theo ý muốn rót vào khuôn, để nguội khuôn, lấy kiểm tra chất lợng bám dính cho gia công thành sản phẩm hoàn chỉnh Ngoài ra, có công nghệ đúc nhúng, đúc ly tâm Đúc hai hay nhiều kim loại lỏng khác kết hợp lúc, theo thứ tự rót kim loại lỏng vào khuôn cho sản phẩm bi mêtal Việc nghiên cứu ứng dụng thành công vật liệu compozit đồng hạt thép cách rộng rÃi đà mở hớng trong ngành chế tạo chi tiết máy Vật liệu cho phép nâng cao thêi gian sư dơng thiÕt bÞ, tiÕt kiƯm vËt t− chi phí tu bảo dỡng Chi phí đầu t thiết bị vật t cho sản xuất thấp, khả tận dụng vật t phế liệu cho phếp hạ giá thành sản phẩm Vì nhiêu đơn vị tiếp tục nghiên cứu sâu vật liệu Do độ cứng, độ bền hợp kim đồng thấp nên chịu lực nén cha cao Để khắc phục vấn đề nhà khoa học nghiên cøu b»ng viƯc t¹o mét líp vá thÐp Nhê líp vỏ thép có độ bền cao ta yên tâm lắp thay cho thiết bị chịu tải lớn mở rộng giới hạn sử dụng vật liệu Đồng thời tiết kiệm đợc phần vật liệu quý, đắt tiền hợp kim đồng hạt thép Bạc compozit hai lớp đồng hạt thép + vỏ thép mang đủ đặc tính u việt vật liệu compozite đồng hạt thép Đó vật liệu tổ hợp chịu mài mòn cao, chịu đợc tải trọng, làm việc nhiệt độ cao Trong ®iỊu kiƯn nh− trªn thêi gian cã thĨ gÊp - lần bạc đồng bình thờng mác vật liệu với đồng Khi có lớp vỏ thép khả chịu lực vật liệu đợc tăng lên Vật liệu đúc hai lớp Compozite đồng hạt thép + vá thÐp cho phÐp tiÕt kiƯm chi phÝ sưa ch÷a thiết bị, tận dụng vật t phế liệu nguyên liệu đồng hạt thép Chi phí đầu t công nghệ trang thiết bị thấp, hiệu đầu t cao Vì dùng lớp vỏ thép làm khuôn, nên so với chế tạo vật liệu compozit đồng + hạt thép đúc hai lớp vật liệu tiết kiệm lớn chi phí chế tạo khuôn 4.2 Đặc điểm cấu tạo điều kiện làm việc bạc thải xỉ than Bạc thải xỉ than dùng để đỡ hai đầu trục vít thải xỉ than với chức vận chuyển xỉ than sau đốt xởng lò Công ty nhiệt điện Ninh Bình Bạc thải xỉ than làm việc liên tục chế độ mài mòn cao, điều kiện vô khắc nghiệt nóng, bụi, không đợc bôi trơn luôn nằm nớc Loại bạc đợc Viện Công Nghệ chế tao vật liệu compozit đồng - hạt thép đà cấp cho Công ty nhiệt điện Ninh Bình từ năm 2003 Qua theo dõi thống kê đơn vÞ sư dơng, chóng cã thêi gian sư dơng gÊp -4 lần bạc đồng đà lắp máy trớc Bản vẽ đợc trình bày phần phụ lục 4.3 Đặc điểm cấu tạo điều kiện làm việc bạc vít tải than Bạc vít tải than làm việc liên tục chế độ mài mòn cao, bôi trơn, điều kiện vô khắc nghiệt nóng, bụi luôn bị vùi bột than Loại bạc đợc lắp vào gối đỡ băng chuyền vít tải để vận chuyển bột than lò phân xởng lò Bạc vít tải than từ năm 2000 Viện Công Nghệ đà chế tao vật liệu compozit đồng - hạt thép đợc Công ty 34 nhiệt điện Ninh Bình lắp chạy thử rÊt tèt Thêi gian sư dơng gÊp 3- lÇn bạc gang đà sử dụng trớc Bản vẽ đợc trình bày phần phụ lục 4.4 Đặc điểm cấu tạo điều kiện làm việc bạc đồng máy xúc Bạc đồng máy xúc đợc đề tài chọn làm sản phảm chế thử gồm loại: - Bạc trục đứng trung tâm - Bạc bánh căng xích - Bạc bánh đỡ xích Các loại bạc làm việc điều kiện tải trọng lớn, thiết bị vận hành điều kiện mấp mô, phức tạp, có bôi trơn Điều kiện tháo lắp phức tạp, tốn kinh phí nên yêu cầu độ bền chất lợng cao, đảm bảo cho thiết bị chạy an toàn, ổn định, lâu dài Trớc đà sử dung bạc đồng nớc chế tạo nhng chất lợng kém, không đáp ứng đợc thời gian sử dụng Từ năm 2004 đà mạnh dạn phối hợp với Công ty Apatit Lào Cai sử dụng vật liệu compozit đồng - hạt thép Thời gian làm việc loại bạc làm vật liệu cao 1,5 lần bạc đồng nhập ngoại Tuy tải trọng làm việc máy xúc lớn ( khoảng 150 tấn) nên cần gia cờng vỏ thép - vật liệu có độ bền cao V Quy trình chế tạo bạc compozit đồng hạt thép + lớp vỏ thép 5.1 Thiết kế khuôn kim loại Các loại khuôn kim loại đợc chế tạo vật liệu thép bon CT3 Bởi vỏ khuôn đóng vai trò lớp vỏ thép bạc nên đợc tạo phôi đúc Các phôi sau đúc xong đợc gia công bề mặt bên bảo đảm độ bóng tơng đơng 5, sạch, không rỉ bẩn Sau vỏ khuôn đợc hàn đáy, lõi, phần đậu ngót 35 phận chứa liệu theo kích thớc đà đợc thiết kế phù hợp với loại phôi Bản vẽ khuôn loại bạc đợc trình bày phần phụ lục 5.2 Lựa chọn thiết bị Thiết bị để tiến hành đúc thẩm thấu loại bạc compozit đợc lựa chọn lò gaz có Viện Công Nghệ Nhiệt độ lò đạt tới 1200C Quá trình chạy lò đợc điều khiển theo chơng trình đặt sẵn Vì chế độ nhiệt, thời gian lên giữ nhiệt quy trình đợc tuân thủ thực xác nghiêm ngặt Do chất lợng sản phẩm đợc đảm bảo theo tính toán ngời thực Hình - Thiết bị nung Lò gaz khuôn tạo phôi loại bạc compozit sau kết thúc trình nấu chảy thẩm thấu 36 5.2 Chuẩn bị điều kiện vật t kỹ thuật cho mẻ nấu - Vỏ khuôn khay chứa khuôn: Khuôn đợc chế tạo theo kích thớc phôi bạc gối trục băng truyền vít tải than, bạc trục vít thải xỉ Công ty nhiệt điện Ninh Bình.( xem phụ lục) Khuôn loại phôi bạc bánh căng xích, bánh đỡ xích, bạc trục đứng trung tâm máy xúc đợc chế tạo theo kích thớc vẽ ( xem phụ lục) Vỏ khuôn loại bạc đợc đúc thép CT3 Trớc chất hạt thép bề mặt bên vỏ khuôn đợc làm axít HCL nồng độ 30% Sau đợc rưa qua n−íc nãng, trung hoµ b»ng xót nãng 10%, yêu cầu làm không bám rỉ, dầu mỡ Cuối mặt khuôn đợc phủ lớp dung môi bảo vệ bề mặt chống ô xy hoá bề mặt Các khay chứa khuôn đợc chế tạo thép tÊm dµy – mm, réng 300mm, dµi 800mm, cao 200mm Các khay chứa khuôn đợc sử dụng với mục đích chống chảy kim loại lỏng lò giữ nhiệt cho khuôn - Hạt thép: Hạt thép sử dụng thép hợp kim Y8 (mác Liên xô cũ) Thờng chọn theo bao bán sẵn nhà cung cấp cỡ hạt khoảng 0,8 1.2 Nếu sẵn phải sàn để phân loại Tuỳ theo kích thớc loại bạc chọn cỡ hạt theo tỷ lệ định Bạc có kích thớc lớn đợc chọn tỷ lệ cỡ hạt lớn nhiều hơn, bạc có kích thớc nhỏ chọn cỡ hạt nhỏ nhiều - Cồn công nghiệp: Loại 90 độ - Các loại hoá chât dùng làm trợ dung: Axít Boric H3BO4 muối Borat Na2B4O7, muối ăn NaCl, muối KCl, độ tinh khiết theo tiêu chuẩn công nghiệp Các vật liệu nấu chế biến thành trợ dung tổng hợp Trợ dung tổng hợp nấu xong để nguội, nghiền nhỏ sàng qua phân ly cỡ hạt 0,25 0,3mm để sử dụng - Vật liệu để nấu phôi đồng -5.5.5 37 - Nấu phôi đồng -5.5.5 dùng cho trình đúc thẩm thấu, phải sử dụng vật liệu sau: Đồng đỏ - thành phần đạt 99% đồng, sach dầu mỡ Thiếc - thành phần đạt 99%, sach dầu mỡ Kẽm - thành phần đạt 99%, sach dầu mỡ Chì - thành phần đạt 99%, sach dầu mỡ - Khuôn để đúc phôi Đúc phôi đồng thiếc - kẽm - chì - 5.5.5 công nghệ khuôn mẫu tự thiêu Tuỳ theo kích thớc trọng lợng phôi loại bạc, mẫu phôi đợc tạo xốp, sơn xấy khô Các mẫu đợc gắn hệ thống rót, ngót, chền vào thùng khuôn chờ rót - Nấu luyện rót hợp kim Nấu luyện hợp kim đợc tiến hành lò cảm ứng trung tần anh loại Ajax, dung tích 250 kg/mẻ, nồi lò vật liệu grafít Trớc nấu kiểm tra độ an toàn thiết bị, tính toán cân đong phối liệu theo tỷ lệ thành phần đà yêu cầu mác hợp kim Chất liệu thứ tự từ đồng, kẽm, thiếc, chì, Khi phối liệu kim loại chảy xong, phân tích thành phần hợp kim Nếu có chút sai lệch tiến hành điều chỉnh đạt yêu cầu Điều chỉnh xong thành phần, xác định nhiệt độ rót khuôn Trớc, sau rót khuôn 15 phút phải phải giữ áp lực chân không 0,6 0,8 at Các mẫu nấu luyện đợc phân tích thành phần máy quang phổ phát xạ ARL-3460 Thuỵ sĩ Để nguôi khoảng thời gian 60 phút tiến hành dỡ khuôn làm sạch, cắt hệ thống rót, ngót theo kích thớc yêu cầu công nghệ mang gia công khí 5.3 Quy trình lắp ráp khuôn đúc thẩm thấu 38 Quy trình lắp ráp khuôn: Hạt thép đợc lựa chọn theo cỡ hạt tỉ lệ cần thiết nh đà trình bày Sau dùng lơng cồn nhỏ, vừa đủ thấm hạt để tẩy lớp ôxít, rỉ bẩn bình nghiền qua trợ dung thiết bị nên làm thủ công tay sấy khô nhiệt độ 100oC Chất hạt thép vào đầy khuôn theo trọng lợng đà đợc tính toán Lợng phôi đồng hợp kim đà chuẩn bị sẵn trọng lợng theo phối liệu đà đợc tính toán cho loại phôi, chuẩn bị sẵn để chất hết vào khuôn tiÕn hµnh nung thÈm thÊu NÊu vËt liƯu Compozite nỊn đồng + hạt thép vỏ thép Quá trình nấu vật liệu đợc tiến hành lò ga có chế độ nhiệt tự động điều chỉnh theo quy trình bắt buộc, sàn lò di động Kiểm tra độ an toàn thiết bị trớc vận hành Nếu thấy đà an tòan tiến hành chất khuôn đà chuẩn bị sÃn lên đáy lò chạy sàn lò vào Kiểm tra độ kín khít cửa lò Nếu lò nguội bật sấy lò giữ nhiệt độ 300 - 350oC thêi gian 15 - 20 Khi ®· đạt thời gian giữ nhiệt kéo sàn lò chất lợng phôi đồng đà chuẩn bị sẵn vào khuôn, thời gian thao tác cần nhanh để tránh nhiệt lò, sau lại kéo sàn lò vào Tiến hành bật lò nâng nhiệt độ với tốc ®é 16oC / tíi ®¹t 800 850oC Thêi gian giữ nhiệt độ khoảng 20 40 phút đợc tính toán theo chiều dày chi tiết cần đúc Nếu lò có khuôn chiều dày khác u tiên theo khuôn có kích thớc dày Nâng nhiệt tới 1100oC tốc độ 7oC / phút Thời gian giữ nhiệt độ 20 phút cho tất chiều dày bạc Tiếp tục nâng nhiệt tới 1170 - 1200oC tốc độ khoảng - 3oC / phút Khi lò đà đạt nhiệt độ trên, giữ nhiệt khoảng thời gian 30 phút tắt lò Để nguội lò tới 800oC mở cửa lò Khi nhiệt độ lò xuống tới 300 oC kéo đén nguội hẳn rỡ khuôn 39 - Tiến hành làm sạch, cắt ba via, đậu ngót, kiểm tra chất lợng sản phẩm thớc đo mắt thờng Nếu đạt yêu cầu mang gia công khí theo kích thứớc yêu cầu loại bạc - Gia công cần phải sử dụng giao tiện hợp kim BK-8, tốc độ ăn chậm Hình - Khuôn loại phôi loại bạc compozit sau kéo sàn đáy lò di động Nghiên cứu xem xét thông số: 40 - Sau cã s¶n phÈm, mÉu vËt liƯu đợc cắt mang kiểm tra Vì bạc cômpozit chủ yếu làm việc dới chế độ tải nén chịu mài mòn nên kiểm tra độ cứng Kết nh sau: Bảng Độ cứng [HB] Tên mẫu Thép 25 - Compozit đồng Thép 25 Lớp tiếp giáp Nền đồng 170 131 125 Hình - Kết soi chơp tỉ chøc kim t−¬ng: Tỉ chøc kim t−¬ng bạc compozit - thép 25 đ tẩm thực (phóng đại 100 lần) Hạt thép hợp kim Nền đồng 5-5-5 Thép 25 Tổ chức kim tơng bạc compozit - thép 25 đ tẩm thực (phóng đại 50 lần) 41 Nhận xét kết kiểm tra: Độ cứng vỏ thép cao độ cứng lớp tiếp giáp độ cứng lớp tiếp giáp lại cao hợp kim đồng Đồng thời xem ảnh soi chụp kim tơng ta thấy: Sau nung pha rắn lỏng đà liên kết tốt Hợp kim đồng, vỏ thép hạt thép, có tợng hoà tan lợng nhỏ khuyếc tán vào lẫn Qua hai kết ta biết đợc vật liệu compozit đồng hạt thép + lớp vỏ thép đà liên kết tốt, tạo thành khối thống Độ bền lớp vỏ cao hẳn đảm bảo an toàn cho chi tiết làm việc chịu mài mòn dớ tải trọng lớn Lớp vỏ thép Lớp biên giới thép compozit Lớp compozit Hình - Bạc gối đỡ băng truyền vít tải than Công ty nhiệt điện Ninh Bình đợc chế tạo vật liệu compozit đồng hạt thép + lớp vỏ thép 25 42 Hình 10 - Bạc bơm thải xỉ nhà máy nhiệt điện Ninh Bình đợc chế tạo vật liệu compozit đồng h¹t thÐp + líp vá thÐp 25 43 Vá thÐp Biên giới thép Compozit Lớp compozit Hình 11 Bạc bơm thải xỉ nhà máy nhiệt điện Ninh Bình đợc chế tạo vật liệu compozit đồng h¹t thÐp + líp vá thÐp 25 44 Líp vá thép Lớp biên giới thép compozit Lớp compozit Hình 12 Bạc bánh căng bánh đỡ xích Công ty Apatít Lào Cai đợc chế tạo vật liệu compozit đồng hạt thép + lớp vỏ thép 25 45 Hình 13 - Bạc bánh căng bánh đỡ xích Công ty Apatít Lào Cai đợc chế tạo vật liệu compozit đồng hạt thép + lớp vỏ thép 25 Kết sử dụng: Đà tạo đợc bạc hai lớp compozit đồng - hạt thép + vỏ thép với khả liên kết tốt Các sản phẩm đề tài đà đợc mang lắp chạy thử khảo nghiệm Công ty nhiệt điện Ninh Bình Công ty Apatit Lào cai đền đà đợc tháng, tiếp tục sử dụng Kết kiểm tra lần đầu đợc đánh giá tốt Vật liệu có khả chịu mài mòn độ bền cao Nh vậy,đề tài đà hoàn thành mục tiêu nghiên cứu quy trình chế thử sản phẩm chạy thử đà đạt yêu cầu, mở h−íng nghiªn cøu míi lÜnh vùc vËt liƯu compozit 46 Kết luận Phơng pháp đúc nhiều lớp vật liệu compozit đồng hạt thép + vỏ thép cho phép đạt đợc tính chất vật liệu tổng hợp Vật liệu compozit đồng hạt thép tăng khả chịu mài mòn, vỏ thép làm tăng độ bền bạc Sản phẩm đà lắp chạy tốt trờng Công nghệ góp phần giảm chi phí vật liệu đắt tiền đồng hạt thép khoảng 40% Đề tài đà hoàn thành mục tiêu đà đặt ra, xây dựng đợc quy trình công nghệ, tạo sản phẩm ứng dụng Tuy nhiên vấn đề hoàn toàn nên cần phải đợc nghiên cứu sâu lý thuyết, công nghệ thiết bị công nghệ đa vào sản xuất ổn định 47 Tài liệu tham khảo Ts KH Naiđêk V.L Vật liệu đúc compozit Vật liệu ngành chế tạo máy tơng lai Kiep -1997 Ts KH Zatulovski C.C Phơng hớng phát triĨn vËt liƯu ®óc compzit Kiep -1997 Zatulovski A.C Quy luật - nhiệt trình hình thành vật liệu compzit Kiep -1997 Tiến sĩ: G.Đ Kostenko Khả tạo vật đúc nhiều lớp công nghiệp xuất Kiep - 1988 Ephimob V.A - Hiện trạng tơng lai nhiệm vụ nghiên cứu, ứng dụng phát triể S V.E n đúc bimetal đúc nhiều lớp - xuất Kiep 1991 Nhepheđôva; Pertovska L.S.; Ugovikov A.E Sử dụng trợ dung trình đúc bimetal liên tục.Xuất Kiep - 1987 Postin S.Đ, Legentruk - V.I Các điều kiện nhiệt - Vật lý để hình thành vật đúc bimetal Xuất Kiep - 1991 Kostenko G.Đ., Brin V.B - Những quy luật khuếch tán phâm bố nguyên tố hợp kim trình hình thành biên giới lớp vật đúc bimetal đúc nhiều lớp sắt Xuất Kiep - 1987 Srepxov L A., §an B M., Pavluk A.A - Quá trình hình thành vùng giáp biên vật đúc bimetal gang hợp kim khác Xuất Kiep - 1987 10 Nikitenko N.I, Model toán học thông số tính hàm vật đúc bimetal hợp kim chịu mài mòn.Moscơva 2001 48