Nghiên cứu nâng cao độ bền và chống mài mòn của vỏ và trục vít ép máy tạo viên thức ăn thủy sản bằng công nghệ phun phủ

Trang 1

BO CONG THUONG

TONG CONG TY MAY DONG LUC VA MAY NONG NGHIEP VIÊN NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ CHẾ TẠO MÁY NÔNG NGHIÊP

BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI MÃ SỐ:171.09 RD/HB-KHCN

Tén dé tài

“Nghiên cứu nâng cao độ bền và chống mài mòn của vỗ và trục ví ép máy tạo viên thức ăn thủy sân bằng công nghệ

phun phi“

Cơ quan chủ quản: BO CONG THUONG

Don vi chit tri: VIEN NCTKCT MAY NN

Chủ nhiệm để tài: Th.S Lê Văn Ninh

7733 27/02/2010

Trang 2

BO CONG THUONG

TONG CONG TY MAY DONG LUC VA MAY NONG NGHIEP VIÊN NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ CHẾ TẠO MÁY NÔNG NGHIÊP

BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI MÃ SỐ: 171.09 RD/HĐ-KHCN

Tén dé tài

Trang 3

Mục lục Mo da Chương T: Tổng Quan 1.1 Tình hình phát triển công nghệ 1:2 Sơ lược về một số phương pháp phun phi 12.1 Phun điện 1.2.2 Phua cảm ứng tần số cao 1.3 So sánh đặc điểm công nghệ của phương pháp phun ngọn lừa khí và phương ` pháp phun plasrna 1.4 Phân tích về vật liệu phua 1.4.1 Vật liệu phua 1.4.2 Vật liệu phun dạng bột 1.5, Quy trình phua phù kirn loại lên bề 1.5.1 Chuẩn bị bề mật phun

2.1.Nguyên ly va điều kiện làm việc của các chỉ tiết vò thức ân cho thuỷ sản

2.2.Lựa chọn vật liệu, thiết bị phua phù phù hợp 2.3 Lựa chọn kỹ thuật phun phủt bể mật hai chỉ

„ Chế Tạo vỗ vít Chế tạo ruột ví

2.4 Thiết kế đồ gá để thực hiện công nghệ phua phù .5, Lựa chọa chế độ công nghệ phun

2.6,Thỉr nghiệm quy trình phua phù trên chỉ tiết mẫu và kết quả thực nghiệm 2.6.1 Mục tiêu và yêu cầu của thực nghiệm

2.6.2 Phương pháp tiến hành thử nghiệm phua phủ,

2.6.3, Kết quả phua phủ trục vít bằng phương pháp phun Plasma voi vật liệu phun

bot Cacbit Crom :

Chương,

Kết quả kiểm định so sánh đối chứng, 3.1 Điều kiện kiểm định

Trang 4

Mở đầu

Sản xuất thức ăn đống một vai trồ rất quan trọng trong sự phát triển của

ngành thùy sản Rất nhiều nhà khoa học quan tâm, nhiều công trình khoa học, tiến bộ khoa học ứng dụng vào lĩnh vực sản xuất thức ăn cho thuỷ sản như tự

động hoá trong sản xuất, tăng chất lượng của sản phẩm, chế tạo các thiết bị bằng

những loại vật liệu có độ bên cao chịu mài mòn tốt trong đó việc đảm bảo độ bên cho buồng làm việc của máy ép viên gồm vỏ và trục vít là khâu tất quan trọng Trong máy ép viên, vỏ vít và trục vít là hai bộ pbận rất nhanh bị mồn do phải làm việc trong môi trường áp suất, nhiệt độ và ma sát lớn, nhiều loại vật liệu và công nghệ như dùng mác thếp hợp kim cao đã được áp dụng nhưng đã gặp một số vấn đề

-_ Nếu dùng mác thếp hợp kim cao để làm chỉ tiết sẽ dẫn tới tốn kém nguyên

vật liệu do bề mặt làm việc chỉ tập trung tại một số vị trí của chỉ tiết chứ:

khơng phải là tồn bộ chỉ tiết

-_ Gặp khó khăn khi áp dụng các phương pháp gia công nhiệt như kích thước quá lớn, gây biến dạng sau khi gia công nhiệt

Để khắc phục những hạn chế đó nhiều giải pháp đã được đưa ra: gia công nhiệt để cải thiện các tính chất của vật liệu, sản xuất vật liệu mới, hợp kim nhưng trong đó có giải pháp phủ lên bẻ mặt làm việc của chỉ tiết một lớp kim loại chống ăn mòn và mài mòn là khả quan hơn cả Giải pháp phun phủ kim loại hay trong công nghệ phun phù kim loại vật liệu làm nền không cản phải có mác

thép tốt, mà chỉ cản dùng thép thường sau đó tại những bề mặt làm việc phủ lên

một lớp thép hợp kim hay vật liệu chống mài mòn như thế có thể tạo ra được

những chỉ tiết có độ bền rất cao (tùy thuộc vào loại

ệu lại giảm Tuy nhiên không phải chỉ

phun phù cồn tùy thuộc vào hình dạng, kích thước của từng chỉ tiết, nếu bể

ú phu) ma chi phi vật t nào cũng áp dụng được công nghệ +

chỉ tiết gỏ gề, nhiều đường gân hay kích thước nhỏ thì phương pháp phun phù lại không hiệu quả, khi đó cản phải tìm phương pháp hay công nghệ khác

Có nhiều phương pháp phủ trên bẻ mặt chỉ tiết và kết cấu tuỳ theo mục

Trang 5

trang trí, có những lớp phủ đặc biệt với những tính chất đặc biệt như: chống cháy, chịu mài mòn, chịu nhiệt và cách nhiệt v.v

'Việc chọn vật liệu và phương pháp phủ nói chung phụ thuộc vào điều kiện

làm việc của các chỉ tiết, kết cấu Ngoài ra sự cải thiện chất lượng bể mặt của vật

liệu cũng cho phép thiết kế, chế tạo máy và thiết bị năng suất hơn Có ba nhóm phương pháp phù bẻ mặt vật a) Phương pháp hoá học và điện ly b) Các phương pháp vật lý ©) Phương pháp cơ học Các phương pháp thuộc nhóm a) bao gồm: photphat hoá, sunfit hoá

(phương pháp hoá học); mạ niken, mạ crom, oxit hoá (phương pháp điện ly) Lớp phù photphat hoá (còn gọi là tẩm photphat) dùng để trang trí và bảo vệ chống gỉ Lớp phù sunft hoá có tác dụng nâng cao độ bẻn mòn Các lớp phù bằng mạ niken, ma crom hay oxit hoá đều có tác dụng vừa trang trí vừa bảo vệ và chống

mài mồn

Các phương pháp phù vật lý bao gồm tráng nhôm, nhúng kẽm khuyếch tần

(Khuyếch tán bột nhôm, bột crom; thấm cacbon, thấm nitơ hoặc tảm hỗn hợp

cacbon — nitơ) Sự tôi bể mặt, sự phù chân không và sự thiêu kết thuỷ tỉnh với

mặt kim loại cũng thuộc nhóm phương pháp phủ vật lý Hảu hết các phương pháp thuộc nhóm này đêu cho các lớp phù có độ bẻn mòn, bẻn nhiệt cao và

chống rỉ tốt

Phù bề mặt kim loại bằng 1 tấm kim loại khác bằng công nghệ cán, đúc, hàn nổ tăng bể mặt bằng xảm; tăng tính chất đặc biệt khác bằng phun phủ là phương pháp thuộc nhóm c) — nhóm phương pháp cơ học Các tấm kim loại phủ bằng phương pháp đúc, cán hoặc hàn nổ có thể là thép không gỉ, niken, monen, đông, titan Chiing được dùng để bảo vệ kim loại khỏi bị tỉ Lớp xảm tăng

Trang 6

Chuong I: Téng quan

LL Tink hinh phdt trién cong nghé phun phú kim loại

Người đầu tiên phát minh ra các phương pháp phua phù là Shoop — ky sur Thụy Điển Vào năm 1910 ông đã chế tạo được máy phun kim loại đầu tiên Theo phương pháp của ông, kim loại lông được rót vào luông không khí nóng thoát ra từ vồi đốt Dưới tác dụng của luồng khí nóng áp suất cao, kim loại lỏng

bị tách thành từng hạt nhỏ bắn vào bề mặt vật phun Tuy vậy máy phun dựa trên nguyên lý trên có độ tia cậy thấp và cho năng xuất thấp Sự phát triển của kỹ

thuật đồi hỏi phải tạo được các máy móc thiết bị tin cậy và năng suất hơn, có khả năng phun những vật liệu đa dạng nhất

Để đảm bảo các tiêu chí chất lượng phun, hai yếu tố quan trọng cần quan

tam là nguồn năng lượng nhiệt và phương pháp, dạng vật liệu phun Nhiều nguồn

nhiệt có năng lượng cao và làm việc tin cậy đã được sáng chế, những phương pháp cấp vật liệu phun vào chùm nhiệt độ cao được phát minh

Ngày nay có rất nhiều kiểu máy phun cho năng suất lao động cao nhờ quá

trình phun được tự động hoá

Dựa theo nguồn năng lượng nhiệt được cung cấp để làm nóng vật liệu

phun, có thể phân các phương pháp phun thành 2 nhóm: phun ngọn lửa khí và phun điện Trong các máy phun ngọn lừa khí, nhiệt phát sinh bởi sự đốt cháy hón hợp khí đốt và oxi Các máy phun điện dựa trên nguyên tắc sử dụng nhiệt của hổ quang điện

Phương pháp phun ngọn lửa khí có ứng dụng rộng rãi nhất Nó được dùng để phun và làm nồng chảy các hợp kim tự bảo vệ trên nên niken và coban, để

phun các vật liệu gốm và khó chảy khác một trong những đạng đặc biệt của

phun ngọn lửa khí là phua nổ — dùng năng lượng nở của bốn hợp khi axetilen và oxi Dạng này cho phép phu các vật liệu có nhiệt độ nóng chảy cao hơn

Trang 7

Trong những năm gần đây thiết bị phun plasma và cảm ứng điện từ tần số cao có khả năng ứng dụng rộng rãi có thể phun bất kỳ vật liệu nào

1.2 Sơ lược về một số phương pháp phun phút * Phun ngọn lửa khí

Khi phun ngọn lửa khí, nguồn năng lượng nhiệt được tạo bởi sự đốt cháy hón hợp khí cháy với oxi Tuỳ thuộc vào trạng thái vật liệu phua sự phun phủ có

thể có 3 dạng: phun dây, phun thanh và phun bột Ngoài ra sự phun nổ dựa trên

nguyên lý sử dụng năng lượng nổ của hỗn hợpoxi — khí cháy cũng thuộc phương, pháp phun ngọn lửa khí

Nguyên lý phun dây bằng ngọn lửa khí được trình bày trên hình 1.1 Sự

phun thanh cũng diễn ra tương tự trong cả 2 trường hợp vật liệu phun dạng dây

hoặc dạng thanh được cấp qua lỗ tâm của mỏ đốt và nóng chảy trong ngọn lửa Luông không khí nến làm phân tán vật liệu phun nóng chảy thành các hạt nhỏ phù trên bề mặt vật phun Dây được cấp với tốc độ không đổi nhờ các con lăn dẫn động của tuabia khí hoặc động cơ điện + khứ" cháy ‘aa | ASS fi 4 i †— Kháng &hraếa

Hình 1.1 Phun day bằng ngọn lửa khí: ngọn lửa khí cháy; 3- đi nồng chảy; 4- dòng không khí nén, õ- hạt kim loại; 6- lớp phủ; 7- kim loại nền; 8- đầu bép

Hình 1.2 giới thiệu nguyên lý phua ngọn lửa khí với vật liệu bột Bột phuc chảy từ trên xuống bị kéo theo bởi dòng khí tải (hóa hợp oxi — khí cháy) và rơi vào ngọn lửa Các phần tử bột bị đốt nóng và bắn vảo bề mặt vật phun Trong các mỏ đốt phuo bột và phua đây, việc cấp vật liệu phun có thể được thực hiện nhờ

Trang 8

không khí nến Trong nhiều trường hợp axetilen duge ding lam khi dét Khi phun chất dẻo thường dùng khí propaa 100-250 nm gy Eg Kni tat oe ane P22 ‡~ Pe

Hinh 1.2, Nguyên lý phun bột bằng ngọn lữa khi:

1- đầu bép; 2- ngọn lửa; 3- lớp phủ, 4- kim loại nền

Công nghệ phua phù ngọn lửa khí rất đơn giảa, thiết bị và chỉ phí vận hành lại thấp đó là lý do để phương pháp này có được ứng dụng rộng tãi nhất

Sơ đồ nguyên lý phua nổ được giới thiệu trên hình 1.3 oxy và axetilen với tỷ lệ khối lượng chính xác cấp vào buồng 3 với đường kính 25mm và được làm mát bằng nước (bình 1.3a) Sau đó bột phun (chẳng hạn bột vonfram được cấp vào buổng cùng với khí nite (bình 1.3), người ta phóng tỉa lửa điện vào buồng hóa hợp khí chứa bột phua (hình 1.3c), hón hợp khí phát ad, sinh nhiệt và sóng va đập, đốt nóng và phóng các phản từ bột lên bẻ mặt chỉ tiết phun (bình 1.34)

Cacbit ventram

êm

Varetyien

Hình 1.3 SƠ đổ nguyên lý phun nổ:

- chỉ iết phun; 2- cơ cấu làm mát, 3- buồng nổ; 4- kênh điện 3) chất đầy hỗn hợp công tác vào buồng; b) cấp bột phun;

Trang 9

Khi phua nổ các phản từ bột phun được tích luỹ động năng rất lớn Ở khoảng cách 75mm tính từ mi‹ ng buồng nổ, tốc ủa các phần tử hạt có thể

đạt 820m/s nếu tại đây đặt chỉ tiết phua thì khi các phản từ va phải bề mặt của nó

sẽ phát sinh một lượng nhiệt lớn và nhiệt độ của bột phua đạt tới 4000 °C Sau

khi nổ, buông nổ được làm sạch sản phẩm cháy bằng nitơ và quá trình được lặp lại Tản số nổ được điều chỉnh trong phạm vi 3-4 lần trong Igiây

Phun nổ được ứng dụng để phun các lớp cứng và bền mòn từ bột cácbit có chứa 1 lượng nhỏ bột oxít kim loại được liên kết Mỗi chu kỳ phun đạt độ day khoảng 6 pm Công việc phun tiếp tục kéo dài tới khi lớp phun đạt được chiều đầy cần thiết Thực tế chiều dày đó thường đạt 0,25 — 0,3mm Các lớp phun nổ có độ chặt cao và độ bám dính cao Khi phun nổ nhiệt độ chỉ tiết phun không vượt quá 200 %C (khi phun ngọn lửa khí nhiệt độ chỉ tiết là khoảng 260 — 320°C) vì vậy chỉ tiết hầu như không bị biến dạng và không thay đổi các tính chất cơ lý

khác

Nhược điểm của phun nổ là tiếng ôn lớn, tới 140đ, vì vậy phải đặt thiết bị

phun tại 1 vị trí đặc biệt, phua nổ có giá thành cao

1.2.1 Phun điện

a Phun hé quang dién

Sơ đô nguyên lý máy phua hỏ quang điện được giới thiệu trên hình 1.4 day phun được cấp qua 2 ống dẫn dây 2 Các dây phua đỏng thời là dây dẫn điệu Khi 2 đầu dây chạm nhau thì bỏ quang xuất hiện Ống đẫn khí nền được

đặt giữa 2 ống dẫn dây Luồng khí nén thổi tách các giọt kim loại khỏi các điện

cut tao thành các phần tử kim loại nóng chảy bám vào bể mặt vật phun

Trang 10

ea

Hinh 1.4 So dé nguyén ly máy phun hỗ quang điện:

1- đầu kẹp cáp điện; 2- ống dẫn dây phun

Uu diém của phương pháp phua bỏ quang điện là năng suất cao có khả ning rit ngắn thời gian phua Chẳng bạn khi sử dụng đồng điện 730 A có thể phun được 36kg/h đây phua, cao hơn nhiều so với khi phun ngọa lửa khí, độ bám của lớp phua hỏ quang điện cũng tốt hơn của độ bám lớp phua ngọn lửa khí Khi sử dụng 2 dây phua kim loại khác nhau có thể

phí vận hành máy phua không lớn Cả lưu ý khi phun với 2 dây kim loại lớp phun khác nhau (không đỏng nhấp)

ân được lớp phua hợp kim Chi

Nhược điểm của phương pháp nói trên là sự quá nhiệt và oxy hóa vật liệu phun khi tốc độ cấp dây phun nhỏ Ngoài ra lượng nhiệt lớn phát ra từ hỏ quang làm cháy đáng kể các nguyên tố hợp kim khi tham gia vào lớp phủ (chẳng hạn hầm lượng cacbon trong lớp phủ giảm 40 — 60%; cồn silic và mangan giảm 10 - 15%) Do vậy cần phải sử dụng các dây phun chứa hàm lượng lớn các nguyên tố hợp kim, giá thành dây hợp kim như vậy cao hơn khoảng 3 lần

b Phun plasma

Phương pháp phun plasma có những đặc điểm: nhiệt độ cao plasma cho phép phun các vật liệu khó nóng chảy; nhiệt độ plasma có thể điều chỉnh trong phạm vi rộng bằng cách thay đổi đường kính miệng phun (đầu bép) và chế độ công tác của súng phun điều đó cho phép phua các vật liệu khác nhau (kim loại,

gốm, vật liệu hữu cơ ) Do sử dụng khí trợ làm khí công tác nên lượng oxit tạo

thành trong lớp phù rất nhỏ Khi cần thiết có thể tiến hành sự phun trong buỏng chứa khí trơ

Trang 11

Các lớp phua plasma có độ chặt cao và độ bám tốt với vật ligu mém Tuy

nhiên năng suất phun plasma tương đối thấp, khi phun có tiếng ồn và tỉa cur tim

mạnh Giá thành và chỉ phí vận hành cao là nhược điểm của sự phun plasma

1.2.2 Phum cẩm ứng tân số cao

Sự phua phủ cảm ứng tần số cao được ứng dụng đầu tiên tại Liên Xô (cũ)

Lối cảm ứng (dây phun) bị đốt nóng chảy bởi đồng điện cảm ứng xuất hiện do tác dụng của từ trường khi có dòng điện tần số cao chạy qua cuộn dây Kim loại nóng chảy bị tách thành hạt và chuyển động với tốc độ cao tới bề mặt vật phun nhờ luỏng không khí áp suất cao Quá trình phun diễn ra trong buồng kín chứa

khí trơ

Do đầu phua trong môi trường chứa khí trơ, lớp phù chứa ít tạp chất oxít

độ bám của nó với kim loại nên khá cao, các nguyên tố hợp kim bị cháy ít Tuy nhiên năng suất phun của phương pháp này không cao

1.3 So sánh đặc điễm công nghệ của phương pháp phun ngọn lửa khí và phương pháp phun plasima

Phun ngọn lửa khí (dây và bột) là phương pháp phun phù điển hình cho

ứng dụng rộng rãi trong thực tế

Ngồi ra phua plasma cđïng tất phổ biến bởi nó cho phép nhận lớp phun từ vật liệu khó chảy, đáp ứng được yêu cảu khắt khe của máy móc hiện đại dưới đây sẽ khảo sát kỹ hơn 1 số đặc điểm công nghệ của 2

phương pháp đó

Sự phân bố nhiệt độ trong ngọn lửa khí và trong tia plasma

Khi phun, vật liệu phun được đốt nóng và di chuyển tới mặt vật phun dưới trạng thái nóng chảy hoặc gần nóng chảy Mức độ nóng chảy và cường độ tương tác của vật liệu phun với môi trường bao bọc nói chung phụ thuộc vào sự phân bố nhiệt độ trong luông khí thoát ra khỏi miệng súng phun plasma hoặc mỏ đốt ngọn lửa khí

Khi phun ngọn lửa khí thông thường người ta sử dụng các ngọn lửa oxy —

axetylen hoặc oxy - propan làm nguồn nhiệt Nhiệt độ lớn nhất có thể nhận được

trong trường hợp đó bằng nhiệt độ cháy của các hón hợp khí

Trang 12

Khi phua đây bằng mỏ đốt kiểu K (cùng hãng Mefco) nhiệt độ giảm nhanh khi tăng khoảng cách phun Ở khoảng cách 50 mam nhiệt độ 1500 °C, ở khoảng cách 100 mm giảm xuống tới 300 °C Nhiệt độ giảm nhanh là do cấp không khí nến vào ngọa lửa

Trên bình Lố giới thiệu sự thay đổi nhiệt độ của tỉa plasma phụ thuộc khoảng cách phun Các số liệu nhận được khi phua plasma với súng phua SG — 1 của hãng Plasmadyae (Mỹ) Nhiệt độ trung bình ở miệng súng phua với dồng

điện 550A và lượng cấp khí công tác (argon) 30 L/ph la 5000 — 10000°K; ở

khoảng cách 30 mm là 2200°C và ở khoảng cách 100 mam [a 800 -900°C Hình16 đẫn các số liệu đo sự phân bố nhiệt độ trong tỉa plasma nhận được ở đồng 400A và lượng atgoa tiêu thụ 10 L/ph

Hình 1.5 Sự hay đổi nhiệt độ của ngọn lửa khí chây phụ thuộc khoảng,

cách và chế độ công tác Áp suất không

khí nén 3,6 kG/cmÊ Lượng khí công tác tiêu thụ, Yph: khi phun bột: 1) 12,5 O; và 12,5 CH, ; 2) 16.5 O, va 10,0 C,H, ; YY khi phun dây: 3) 18,5 O; và 18,5 C,H; ; Na 4) 25,0 0, và 12,0 C;H„ NOES ate ⁄ Khoáng cach phn, mm

Hink 1.6 _ S thay đổinhiệt độ của tia

plasma phy thudc khodng cach phun

Trang 13

Hink 1.7 Sưphân bổ nhiệt độ trong tia plasma

Nhiệt độ cao của tỉa plasma cho phép phun bất kỳ vật liệu khó chảy nào và

trong quá trình phun các vậi các tính chất của mình

ú phun không bay hơi và không thay đổi đáng kể

So với phua ngọn lừa khí, tia plasma đốt nóng bột phun tới nhiệt độ cao hơn và đốt nóng vật phun ít hơn, do đó đại lượng biến dạng của vật phun nhỏ

hơn

Sự phân bố tốc độ trong ngọn lửa khí và trong tia plasma

Tính chất phân bố tốc độ trong tia plasma hay trong ngọn lửa khí có ảnh

hưởng tới tốc độ chuyển động của các phần từ phun Sự phân bố tốc độ trong tỉa

plasma và trong ngọn lừa khí được xác định tại vùng tâm của chúng

Trên hình 1.8 Giới thiệu sự thay đổi tốc độ khí theo chiều đài ngọa lửa phụ thuộc khoảng tính từ miệng bếp khi phun bột và phun dây Khi phua bột ở khoảng cách 50, 100 và 150 mm, tốc độ khí tương ứng là 80, 50 và 30m/s khi phun đây cũng ở những khoảng cách đó tốc độ khí tương ứng là 370, 160 và 95m/s Để phun bột, dùng mỏ đốt kiểu P của hãng Metco và để phua dây dùng

mỏ đốt kiểu K

Trang 14

mis z2 8 3 ĩ § 8 T Tốt độ tha plasma 2 50

Khodng cach phun, mm

Khodng cath phun, mm

Hình 1.8 - Sự thay đổi tốc độ ngọn lửa khí theo chiều dài khoảng cách phun

Áp suét khong khi nén 3,5KGlom?, FERAL 8ựthay đổitốcđộ laplasma

k theo chiều dài khoảng cách phun Lượng

Lượng khí công lác tiêu thụ, ph: khí công tác tiêu thụ 30 l/ph Cường đ TÊN

khi phun bột: 1) 16,5 O; và 10,0 C;H; KỶ sa lòng điện eee 2) a Oa0e 1a Calls x - 800 A ; o ~ 450 A; 9 - 660 A

khi phun dây: 3) 25,0 O; và 12,0 C,H; ; 4) 18,5 O; và 18,5 CH,

Sự thay đổi tốc độ tia plasma khi phụ thuộc khoảng cách tính từ miệng bếp (đường kính 70mm, khí công tác là atgon) được biểu thị trên hình 1.9 Các số đo được thực hiện theo trục tâm của tỉa Theo các số liệu nhận được khi phun với đồng điện 550A (là dòng thường được ứng dụng trong thực tế), ở khoảng cách 50, 100 va 150mm tính từ đầu bép tốc độ dòng plasma tương ứng là 140, 55 và 35m/s Các nghiên cứu được tiến hành trên súng phun SG-I của hãng “Plasmadyne” Theo tính toán, ở cường độ 400A, lượng khí công tác là 43L/ph và đường kính đầu bép là 55mm, tốc độ tỉa tại đầu bép là 750m/s [8]

Thành phản khí của tia Plasma và ngọn lửa trong khi chầy

Khi phun bột, ngọn lửa hình thành trong quá trình đốt khí cháy và ôxi là

nguồn năng lượng cần thiết cho sự đốt nóng bột Khi phun đây và trong nhiều

trường hợp cả phun bột, để tăng tốc độ các hạt phun người ta cấp luỏng không khí nền vào ngọn lửa Khi phua plasma, sau khi khí công tác ra khỏi miệng phun

(bép), tia plasma hình thành và di chuyển cùng môi trường bao bọc Kết quả thành phần khí của tỉa cũng thay đổi trên đường đi của nó

Trên các hình 1.10 và 1.11 giới thiệu biểu đỏ thành phần ngọn lửa ở các khoảng cách khác nhau khi phun bột (mỏ đốt kiểu P hãng “Metco”) và dây (mỏ

Trang 15

đốt K), các số liệu đo thực hiện ở trung tâm ngọn lửa Trên thực tế các phần tir

phun chuyển động ở các phần ngoại vi của ngọn lửa, nơi các thành phản khí ít nhiêu với các thành phần dẫn trên hình vẽ Các số liệu nhận được cho phép phán đoán đặc tính chung của sự thay đổi thành phần ngọn lửa khí

Khi phua bột bằng ngọn lửa khí, ở khoảng cách 100mm từ miệng bếp, hầm lượng oxi trong ngọn lửa là không đáng kể Khi phun dây luỏng không khí thổi vào ngọn lửa thành phần của ngọn lửa đó cơ bản giống thành phần môi trường bao bọc (Hình 1.12) Haim sượng cai chối kHỂ

Khodng con phon, mm

Hình 1.16 Hàm lượng các chất Hinkt 11 lâm lượng các chất hài khi trong ngọn lữa khi phưn bột trong ngọn lửa &hÍ phun đây phụ thuậc phụ thuộc khoảng cách tử bếp mẻ khoảng cẽch: lừ bép tổ đối Lượng khí cất Lượng Khí công tắc tiêu thu, công lắc tiêu thụ, ph: 25,0 Ö, và 120

ph: 18,8 0, v8 19,0 CH ©¿/(; Áo suất không Khf nón 3,6 *G/emP

Hình] J2 Ảnhnhựcngoti

3 khiphen bột, b li ptun cây,

Trang 16

Trong bình 1.13 biểu thị sự thay đổi hàm lượng không khí trong tỉa plasma phụ thuộc khoảng cách từ đầu bép ` I e kh a |: h L] Ị 4 Ệ ` | lệ | | > 50} * + Ÿ |Š | ] tt lễ L¬ š Ề | |

700 Khadng cưa gam 150 mm =

Hình].13 Lượng không khí trong tia plasma phụ thuộc khoảng cách phun, Lượng khi công tác tiêu thụ 30 ph

Khi phua hỏ quang điện và phun cảm ứng tần số cao, các hạt phun di chuyển được là nhờ luồng không khí nén thổi vào Vì vậy có thể giả thiết rằng,

trong phương pháp phun nói trên, các phần tử phua chuyển động trong môi

trường không khí Khi phun nổ, các phản thử phun bay từ buồng nổ vào môi trường không khí vì vậy có thể coi rằng sự di chuyển của chúng cũng diễn ra trong môi trường không khí

1.4 Phân tích về vật liệu phun

1.4.1 Vậi liệu phun

Khi phun bỏ quang, phun ngọn lửa khí và phun cảm ứng tần số cao, người iệu phua Vì

phun vào mỏ đốt, dâng cao tính đa ta sit dung chit ấu dây kim loại lam va sit dung day phua cho phép cung cấp liên tục và điều hoà vật liệ

định của quá trình phua và chất lượng lớp phua

Có nhiêu loại đây dùng để phua trong đó có một số loại chính

a Dây kẽm

Để phua có thể sử dụng nhiều loại dây kẽm với độ sạch trên 99,6% hoặc dây kẽm điệu phân với độ sạch trên 99,97%, Dây kẽm tỉnh chế với độ sạch trên 99,99% được sử dụng rộng rãi Độ sạch càng cao thì kích thước các hạt tạo thành khi phun càng nhỏ, lớp phủ càng chặt và càng dễ gia công

Trang 17

Dây kẽm dùng cho phun phải tẩy sạch dầu mỡ và bám bản khác, đặc biệt

các sản phẩm oxi hoá kẽm mầu trắng trên bề mặt

Dây kẽm chủ yếu dùng để phua bảo vệ chống gỉ các kim loại đen b Đây nhôm

Dây nhôm dùng để phun có độ tỉnh khiết (độ sạch) trên 99,83%, hoặc dây tình chế với độ tỉnh khiết 99,92%-99,95% Sự hiện diện trong nhôm của tạp chất như đồng và sắt làm giảm đáng kể các tính chất chống gỉ của nó Đặc biệt khi sắt và silic cùng tổn tại trong nhôm thì ảnh hưởng của chúng càng tai hại Vì vậy khi phun các lớp nhôm chống gỉ yêu cầu quan trọng là độ sạch của nhôm phải cao và

lượng tạp chất như sắt và đồng phải thấp

Không sử dụng dây nhôm để phù nếu bẻ mặt của nó bị bám bẩn bởi dầu mỡ và màng ôxit nhôm màu trắng Dây nhôm dùng để phun bảo vệ chống gỉ cho kim loại đen, đồng thời nâng cao độ bên nhiệt và tính dẫn điện

e Đây molipden

Dây molipden dùng để phun có độ sạch trên 99,95% Molipden bám dính tốt với kim loại đen, vì vậy thường được ứng dụng để phun lớp lót sau đó phun phù từ vật liệu khác Lớp phù molipden có tính chịu mài mòn cao Molipden là vật liệu duy nhất được dùng trong công nghiệp để bảo vệ các chỉ tiết và kết cấu khỏi tác dụng của axit clohidric nóng

d Dây đồng và hợp kim đồng

Người ta thường sử dụng dây đồng có độ sạch trên 99,9% để phun phủ Các lớp phủ bằng đồng được dùng vào mục đích dẫn điện và trang trí Đồng thau chứa 35-12% nhôm và một ít chất độn khác như sắt, niken, mangan có tính chống gỉ tốt, và đặc biệt trong nước biển, ngoài ra chúng còn là những chất chống mài mồn và ăn mòn Việc độn thêm 0,03-0,35% phốt pho vào đồng thau có tác dụng

khữ oxi của nó Lớp phua đồng thau loại này có độ bên mòn tốt và được phù trên các máng đệm của tàu thuỷ

e Đây mken và hợp kim nen

Khi phua dây người ta thường sử dụng niken dùng cho đèn tir JISH4S 11, VNTWI, VNTW2 các lớp phủ niken có công dụng bảo vệ khỏi tác

dụng ăn mòn Ngoài ra chúng còn có độ cứng khá cao và độ bền chống gỉ bề mặt

Trang 18

tốt Niken hoà tan trong axit nitric nó không bị nước ăn mòn và ổn định trong

nhiều liên kết hoá học

Đây thép

Dây thếp các bon là vật liệu phổ biến dùng để phun phủ trên các chỉ tiết máy bị mài mòn

Thếp mactenxit chống gỈ: các cấu trúc mactenxit xuất hiện khi làm nguội nhanh hệ Fe-Cr ở trạng thí đốt nóng trong vùng y hoặc y+ơ Khi lượng cacbonu

trong thép lớn các lớp phủ có độ cứng và độ bên mòn cao, tính chống gỉ tốt Các day thép chong gỉ mactenxit dùng để phua lớp chống gỉ với độ cứng cao gồm:

SUS44 SUSS 1, SUS54

Thếp ferit chống gỉ: so với thếp mactenxit him lượng crém trong mic thép này cao hơn Chúng có cấu trúc œ-ty hoặc œ, tính tự tôi tốt Số lượng mác thép

này không lớn, hầm lượng crom trong thép càng cao thì tính chống gỉ càng được cải thiện nhưng tính chịu axit lại giảm

Thép austenit chống gỉ: đây là các thép thuộc hệ Ee-Cr-Ni hoặc Fe-Cr-Ni-

Ma Ở nhiệt độ bình thường có cấu trúc pha y, tính chống gỉ và chống nhiệt tốt

'Việc chọn mác thép được xác định bởi tính chất công tác của môi trường, vì vậy

cần thử nghiệm cản thận trước khi chọa

1.4.2 Vật liệu phun dang bột

Trong nhiều trường hợp vật liệu phun có thể là dạng bột Tuy nhiên với cùng một nguồn nhiệt các lớp phủ bằng dây có độ chặt lớn hơn và chứa lượng oxit nhỏ hơn so với các lớp phù bột cùng loại vật liệu đó Nhược điểm nữa của phun bột là sự phức tạp trong việc đảm bảo cấp bột ổn định vào ngọn lửa phun

Ưu điểm cơ bản của phương pháp phun bột là giá thành thấp và sự đơn

giản của công nghệ sản xuất bột kim loại, hợp kim và các hón hợp hoá học khác; trong khi đó bằng các phương pháp công nghệ thông thường, không thể sản xuất được các dây hoặc thanh từ các vật liệu đó do độ cứng và độ giồn cao của chúng

Trang 19

phun ngọn lửa khí Bột phua phải có dạng hình cầu, các loại bột như vậy có độ

chảy tương đối tốt nên dễ điều chỉnh và duy trida định lượng bột tiêu thụ

Bột dạng hạt phức tạp có nhiều hạt lỏi lõm khác nhau gây trở ngại cho sự

cấp bột từ thùng chứa vào mỏ đốt Trong thời gian công tác bột loại này thường tao vom và từng lúc một vòm đổ gây xung đột cho vật liệu làm giảm tính ổn định của quá trình phua

Kích thước và mật độ các hạt bột phun có ảnh hưởng lớn đối với quá trình phun và các tính chất của lớp phun kích thước hạt chọa tuỳ thuộc vào đặc tính

của nguồn năng lượng nhiệt (mỏ đốt) và các tính chất nhiệt vật lý của vật liệu

phun (nhiệt độ nóng chảy, khối lượng riêng, nhiệt dung và các thông số khác) Thông thường khi phun các bột hạt mịn lớp phua có độ chặt cao hơn Nhược điểm của lớp phua là chứa lượng lớn các oxit do các phản tử hạt bị quá nhiệt khi

đi chuyển trong đồng khí nhỉ:

Khi phun bột với các phản từ hạt có đường kính khác nhau những hạt bé hơn nóng chảy gần chỗ cấp bột vào mỏ đốt và có thể làm nóng chảy miệng lỗ din bot đôi khi các phần từ bột nóng chảy phát triển tới những kích thước nhất dinh va bi tia plasma kéo theo dưới dạng giọt lớn phù lên lớp phun ảnh hưởng

xấu đến chất lượng bẻ mặt và tính chất của nó Để tránh hiện tượng đó cần tiến

hành phun với bột có kích thước hạt xác định (44-100mm), đông thời cần sấy khô

bột trước khi phun

1.5 Quy trình phun phú kim loại lên bề mặt chỉ tiết cơ khí

lầm sạch bẻ mặt lớp nền ~> Tạo nhám bẻ mặt lớp nên > Phun phù ->Gia

công tỉnh bể mặt chỉ tiết sau khi phun 1.5.1 Chuẩn bị bề mặt phun

Cần chú ý là đại bộ phận các liên kết của lớp phua với nền là liên kết cơ học Cho nên cần tăng diện tích tiếp xúc giữa vật cần phua và lớp phun, vì vậy

cần làm sần sùi bể mặt trước khi phun Đồng thời nên tạo tính hoạt hóa cao của

bể mặt vật cần phù để có được những liên kết hóa học giữa lớp phun và kim loại nền, cho nên cần làm sạch vật cần phun Quá trình chuẩn bị bẻ mặt thường theo

quy trình sau:

Trang 20

Lam sạch bê mặt vật cân phú

Tùy theo độ bám bản của vật phủ mà dùng một hay tất cả các phương pháp sau đây:

- Rửa: Nếu có dầu mỡ thì thường tẩy rửa bằng cách cạo, rửa nước xà phòng hay các chất hòa tan như: tricloetylen Sau cùng rửa bằng nước;

- Đốt nóng: Các chỉ tiết bị rõ hoặc đúc gang có thể chứa dầu mỡ trong các lẽ rố, khi phua phủ do bị đốt nóng chúng sẽ thoát ra bẻ mặt làm giảm độ bám của lớp phua với nền Cho nên cần đốt nóng chỉ tiết tới 250-300 °C để dầu

mỡ chầy hết;

- Phun cát: Đặc biệt khi các chỉ tiết có hình dáng phức tạp hay bẻ mặt chỉ

tiết có các màng oxit có thể dùng phun cát thạch anh hay mạt thép để làm sạch

chỉ tiết;

- Ngâm: Ngâm kim loại là một phương pháp làm sạch bằng hóa chất Qua

đó các chất bản vô cơ (oxit, vay, gi ) sẽ được làm sạch khỏi vật cần phun, trừ

đầu mỡ Các oxit bị khử sẽ hòa tan trực tiếp vào dung dịchaxit Do vậy, sau khi

ngâm vật cần phun phải được tráng lại thật kỹ

Tạo nhắm bê mặt

Nguyên công này bảo đảm độ bẻn, độ dính kết của kim loại phù với bẻ

mặt chỉ tiết được phù Tạo nhám thường bằng phua cát, phun hạt kim loại hay

phun bi, cắt ren, gia công tia lừa điện Khi phủ lớp dây thường dùng các phương

pháp như cắt ren tròn, cắt ren bằng cùng việc sửa lại đỉnh ren Qua thực

nghiệm, người ta thấy kết quả tốt nhất nhận được khi kích thước của các phần từ

kim loại được phù nhỏ hơn phản rỗng của các rãnh nhấp nhô trên bể mặt do

nguyên công chuẩn bị tạo ra trong một khoảng nhất định

Hiện nay có các phương pháp sau đây được dùng để gia công bẻ mặt trước khi phun: phun hạt (cát, bi, hạt kim loại, oxit kim loại); cơ khí; phua lớp mỏng molipđen bám chắc với nên; tia lừa điện; hóa học

1.5.2 Phun phủ kim loại

Sau khi làm sạch và tạo nhám chỉ tiết, cần tiến hành phun ngay, càng sớm càng tốt Thời gian dãn cách không nên quá 1-2 giờ

Trang 21

Độ bám giữa lớp phun và chỉ tiết tốt nhất nếu chỉ phun một lần đã đạt

được độ dày yêu cảu Nếu phải phua nhiều lượt, giữa các lớp phun sẽ bị ngăn cách bởi một lớp bụi các hạt kim loại, làm giảm thấp độ dính bám giữa các lớp

Đối với những chỉ tiết có dạng tròn xoay, chúng được cặp trên máy tiện,

cồn đầu phun được gắn trên xe dao Lúc đó chỉ tiết quay tròn và đầu phua di

động dọc theo trục chỉ tiết tạo ra một lớp phun tròn đều Còn với những chỉ tiết

không có dạng trồn xoay thì dùng đầu phun cảm tay, lúc đó đầu phun sẽ được công nhân điều khiển để phun vào toàn bộ bẻ mặt chỉ tiết

1.5.3 Gia công tình bê mặt chỉ tiét sau khi phun

Chỉ tiết cơ khí sau khi phun phù có thể gia công tỉnh bằng các phương pháp phù hợp như mài, đánh bóng cho đạt yêu cầu kỹ thuật

1.6 Tink hình ứng dụng công nghệ phủ bê mặt chỉ tiết ở Việt nam

Ở các nước tiên tiến như Anh, Mỹ, Đức các công ty đẫn đầu trong lĩnh

vực phun phù như PRAXAIR-TAFA, Sulzet METCO, MOGUL Metallizing

GMEH liên tục nghiên cứu phát triển vật liệu phun cũng như các thiết bị phục

vụ phun phủ kim loại Đồng thời tìm được ứng dụng thực tiễn trong xử lý bể mặt

của phương pháp này

Ở Việt nam, với tính chất khí hậu nhiệt đới, không khí có độ ẩm cao, vì vậy điều kiện để phát sinh và phát triển gỉ rất mạnh Do đó, các chỉ tiết, máy móc làm việc ở nước ta nhanh chóng bị gỉ phá hỏng Trong khi đó do điều kiện hạn chế, chuyên môn xử lý bê mặt kim loại ở ta chưa phát triển mạnh và kịp thời với tình hình phát triển khoa học kỹ thuật hiện đại Hiện nay chúng ta đang ứng dụng các phương pháp công nghệ như: mạ crom, ni ken; sơn tĩnh điện; bước đầu ứng dụng phun phù hồ quang, phun phù nổ; các công nghệ thấm trong một số lĩnh vực, chủ yếu trong chống ăn mòn hóa học

Trong lĩnh vực phua phù thì mới ở giai đoạn bước đầu, chúng ta đã ứng dụng phun phù một số lĩnh vực như phủ kẽm lên bẻ mặt tấm kim loại với mục đích chống oxy hóa như: Phun phù hệ thống cửa tại cống Lân (Thái Bình) với điện tích trên 2000m? đã được phù một lớp bảo vệ Lớp bảo vệ gồm hai lớp thành

phản: lớp trong là lớp phun kẽm, có chiều dày lớp phua 100-150 tim; lớp ngoài-

Trang 22

epoxy với chiêu dày khoảng 0,8-1 mm Hệ thống cửa phải làm việc trong môi

trường nước lợ trong suốt thời gian trên 15 năm vẫn giữ được trạng thái bể mặt

tốt [9] Phua phù kim loại đã bước đầu được áp dụng để phục hỏi, sửa chữa một số chỉ tiết máy trong ngành đầu khí, đóng tàu (Phòng TNTĐ công nghệ hàn và xử lý bề mặt) Tại Viện nghiên cứu cơ khí của Bộ Công Thương đã sử dụng công

nghệ và kỹ thuật phun phủ bằng plasma dé gia công bề mặt một số chỉ tiết máy

(kể cả việc phục hỏi) quan trọng Viện nghiên cứu thiết kế chế tạo máy Nông nghiệp đã hợp tác để tiến hành phun phù quả lô của máy sấy lô dùng để sấy tỉnh bột 1.7.Uu điểm, nhược điểm của công nghệ phụn phủ 1.7.1 Ưu điểm Công nghệ phun phủ có những ưu điểm nổi trội so với các công nghệ khác đó là:

Bằng sự phun có thể phủ các vat liệu rất khác nhau trên bẻ mặt chỉ tiết

Chẳng hạn có thể phù kim loại trên kính, vải, gỗ, giấy

Có thể phun trên các bẻ mặt có diện tích lớn hoặc các vùng nhỏ của chỉ tiết lớn, trong khi đó bằng các phương pháp khác như nhúng, mạ, khuyếch tán không thể thực hiện được mục đích này do không có các thiết bị phụ trợ thích hợp (như bẻ chứa hoặc thiết bị nung nóng) Phun phù là phương pháp tiện lợi nhất và kinh tế nhất đối với các chỉ tiết có yêu cầu mặt phủ lớn

Cũng như hàn đắp, phua phù cho phép tạo lớp đắp với chiều dày tương đối lớn (để phục hỏi các chỉ tiết bị mài mòn)

Thiết bị phun phù khá đơn giản và gọn nhẹ, có thể di chuyển dễ dàng và nhanh chóng Chẳng hạn, khi phun bằng ngọn lửa khí chỉ cản máy nén khí, mỏ đốt và bình khí Khi có nguồn điện có thể ứng dụng phương pháp phua điện với

những súng phun cầm tay tất tiện lợi

Có thể sử dụng các kim loại và hợp kim khác nhau, hoặc hỗn hợp của chúng Có thể phun nhiều lớp với những vật liệu khác nhau để tạo lớp phủ có

tính chất đặc biệt

Chỉ tiết phun ít bị biến dang, trong khi đó sự đốt nóng toàn phần hoặc cục bộ các chỉ tiết phù bằng các phương pháp khác có thể gây biến dạng lớn

Trang 23

Bằng phương pháp phua có thể sản xuất các chỉ tiết có hình dạng phức

tạp Trong trường hợp này sự phua được tiến hành trên mặt khuôn mẫu Sau khi

phun khuôn mẫu được tháo ra để lại lớp vỏ tạo thành từ lớp phun

Quá trình công nghệ phun phù đảm bảo năng suất cao và đặc trưng bởi khối lượng công việc lớn

1.7.2 Nhược điểm

Khi chỉ tiết phua nhỏ, sự phua ít hiệu quả do tổn hao vật liệu phun lớn Trong trường hợp này kinh tế hơn là sử dụng phương pháp khác

Quá trình chuẩn bị bề mặt trước khi phun gây ô nhiễm môi trường làm việc do phải sử dụng các thiết bị tẩy rừa và làm sạch như máy phua cát, phun bi, phun bột kim loại và các dung dịch tẩy rửa khác

Trong quá trình phun, các hạt phun có thể bắn ra xung quanh tạo các hợp

chất có hại cho sức khoẻ của người công nhân

Trang 25

Chuong 2

Ứng dụng kỹ thuật phun phủ để xử lý bề mặt cặp chỉ tiết vô và ruột máy ép viên thức ăn thủy sản

3.1.Nguyên lý và điều kiên làm việc của các chỉ tiết vỏ — trục vữ của máy đàn ép thức ăn cho thuỷ sẵn

Các chỉ tiết vỏ — trục vít là bộ phận làm việc chù yếu của máy đùn ép thức ăn dạng viên phục vụ cho nuôi thuỷ sản (thức ăn cho tôm, cá) Nguyên lý đùn ép

vật liệu (hỗn hợp thức ăn dạng bột) thành viên dựa trên hiện tượng ma sát giữa

vật liệu cần ép, vỏ và trục vít ép luôn luôn hiện diện và với cường độ cao để tạo

ra lực chuyển dời vật liệu và tạo ra áp suất cần ép Hiện tượng ma sát nói trên

làm cho bề mặt làm việc của vỏ (mặt trụ trong) và ruột vít (mặt trụ ngoài) chịu sự

mài mồn cao Ngoài ra trong thành phản của thức ăn cho thuỷ: sản luôn chứa đựng nhiều chất hoá học có hoạt tính cao làm cho bẻ mặt làm việc của vỏ và trục

vít luôn chịu sự ăn mồn

Sự mài mồn (do ma sát) và ăn mồn (do các hoạt chất hoá học) gây nên

tuổi thọ của các chỉ tiết

vỏ, trục vít giảm nhanh đáng kể, dẫn tới làm thay đổi khe hở giữa trục vít và vỏ của nó, làm cho chất lượng làm việc giảm đáng kể (độ chặt của viên giảm mạnh khi khe hở quá lớn)

Tóm lại, do yêu cầu của công nghệ ép đùa và chất lượng của sản phẩm sau

đùa ép (độ chặt viên), cặp chỉ tiết vỏ (mặt trụ trong của vỏ) và trục vít (mặt trụ

ngoài của vỏ ví) cần đạt được những yêu cầu kỹ thuật như chịu nhiệt độ, chịu

mài mồa cơ khí và ăn mòn và đảm bảo các tiêu chuẩn vẻ vệ sinh thực phẩm

(giảm thiểu các chất tỏn dư không nên có trong viên thức ăn thuỷ sả n)

Để có được những yêu cầu đã nêu, mặt trong của vỏ vít và bề mặt ngoài

của trục vít sau khi gia công cơ khí (đúc, tiện ) và gia công nhiệt (nhiệt luyện, t) để đảm bảo các yêu cầu vẻ kích thước và cấu tạo tế vi bể mặt (độ nhầm, độ bóng) cần phải được xử lý bề mặt bằng biện pháp thích hợp nhằm làm tăng độ chịu mài mồn cơ khí (do ma sát) và ăn mòn (do các chất hoá học) trong điều

Trang 26

được mài mồ do ma sát, từ đó làm tăng thời gian sử dụng của chúng, góp phảu đáng kể vào hiệu quả kinh tế của thiết bị

3.2.Lựa chọn vật liệu, thiế

ý phun phủ phù hợp

Vật liệu dùng cho phua phủ cũng như thiết bị phun phù bợp được các nhà cung cấp (PRAXAIR-TAFA, Sulzet METCO, MOGUL Metallizing GMBH ) nghiên cứu chuyên sâu và có những chỉ dẫn trong từng phạm vi ứng dụng

Vật liệu sử dụng cho phua phù bẻ mặt đều được các nhà cung cấp phân loại làm 3 nhóm chính theo muc dich sit du

- Nhóm vật liệu gốm, oxi kim loại: sừ dụng cho phù cách ly hay bảo vệ chỉ tiết nên Sau khi phù không cần gia công;

- Nhém kim loại và hợp kèn:

Nhóm này tương đối đa dạng, có thể chỉ là những kim loại như kẽm dùng để phủ bảo vệ chống ôxy hóa trong điều kiện môi trường hay có thể là hợp kim từ nhiều kim loại như: niken, crôm, volfam, molipden, mangan, silic, đồng, nhôm , sắt với mục đích bảo vệ chống ôxy hóa, tăng độ cứng, độ mài mòn

thông thường, chịu nhiệt tùy thuộc vào thành phần các kim loại trong hợp kim

Nhóm này được phân theo kim loại nẻn, kim loại mà trong đó là thành phản chủ yếu như: Trên nên kim loại sắt: với mục đích sử dụng chù yếu làm tăng độ cứng bể mặt chỉ tiết nền; Trên nên Niken, đẳng: chù yếu để tăng khả năng chống tỉ, oxy hóa bê mặt chỉ tiết;

Trên nên Coban: mục đích làm tăng độ cứng bẻ mặt, chịu nhiệt

- Nhám cacbi: Nhóm này có chứa cacbit crôm (Ct;C,) hoặc cacbit volftam (WC), kết hợp với Ni, Cr, Co Nhóm này được sử dụng để làm tăng khả năng chịu mài mồn, ăn mồn cũng như chịu nhiệt độ cao của chỉ tiết

Dựa trên các nhóm vật liệu dùng trong phun phủ cũng như các nghiên cứu phương pháp phun phù kim loại lên bẻ mặt ngoài chỉ tiết [10], [11], [12], có thể

phủ lên các chỉ tiết vỏ vít, ruột vít lớp vật liệu cacbit crom hay cacbit volfram

Chỉ tiết được phù cacbit crom hay cacbit volfram đều có khả năng chịu mài mòn, ăn mồn cũng như chịu nhiệt độ cao Chỉ tiết được phù cacbit volfram có khả

Trang 27

năng chịu mài mồa cao hơn so với được phủ cacbit crom, nhưng khả năng chống oxy hóa kém hơn Sau khi phun, để gia công bẻ mặt chỉ tiết được phủ cacbit

volfram cần đến đá mài kim cương, trong khi có thể dùng đá mài cacbit silic cho gia công chỉ tiết được phủ cacbit crom

Với những phân tích như vậy, nhóm thực hiện đẻ tài lựa chọn vật liệu

phun phù Cacbit crôm cho ruột vít trong máy ép viên thức ăn thùy sản Vật liệu

phun cacbit crôm thông dụng được chọn 75Cr,C;-25NiCr (75% Cacbit crôm,

25% aiken-Crôm) Mã vật liệu tương ứng theo từng nhà cung cấp có thể MST-

5648 (MOGUL Metallizing GMBH), hay 1375VM (TAFA)

Thiết bị dùng trong phun phủ vật liệu này chỉ có thể là đầu phun plasma hay phua nổ (HVOP) Trong điều kiện thừ nghiệm phun phù vỏ và trục vít sẽ được phun phù lớp cacbit crôm 7SCr,C;-25NiCr bằng thiết bị phua với đầu phun plasma Ị

Kai plasms yy andi knit j8 Ø | os plasma ekki, | cấy hột :

ri Te lần 1 Sig pinen pans, P2 THỊ g ¬E=E¿Z1C¬ i hot Nguéit din mbtchib ii Mo lễ | i a fl in AgHỚR I ae i sagen! gud | táo —® | mica i t ấy phải vấn số cao ÚJ ¬.= ae = ir —— w= : Il

tHình 2.1 Sơ đồ hệ thống phun plasna đôn g bộ

2.3 Lựa chọn kỹ thuật phụn phú bê mặt bai chỉ tiết vỗ và trục ví

Trang 28

2.3.1 Chế tạo vỏ vít Tình 2.2 giới thiệu về ết cấu kích thước bình dạng của vỏ vít và quy trình công nghệ chế tạo Hình 2.2 Vo vit

Vo vit sit dung mác thép 3X13 và được chế tạo theo các bước: Tạo phôi (đúc thép bằng khuôn cát), sau khi đúc được ủ để ổn định kim tương rồi mới đưa sang gia công cắt gọt để nhận được các kích thước hình học theo thiết kế và chất lượng chế tạo theo yêu cầu (dung sai, độ nhám, độ bóng ) Tồn bộ các ngun

cơng công nghệ của các bước công nghệ: Tạo phôi, gia công cơ khí (cắt gọt)

được tiến hành như các chỉ tiết thông thường khác

'Việc xử lý tăng cứng bể mặt trong của vỏ vít (theo đường kính đỉnh răng hình vít xoắn trái (2150), đầu để của đẻ tài là cần ứng dụng phương pháp phun với kỹ thuật phua bằng đầu phun Plasma, nguyên liệu phun thuộc nhóm Cacbít (Cr3C2) Tuy nhiên trong quá trình triển khai gặp một số khó khăn sau:

Trang 29

- Do kích thước quá nhỏ (150), nên việc đưa đầu phua vào lòng vỏ để

vời phun hướng vào mặt trụ trong một góc 45° (như yêu cầu kỹ thuật phun phủ)

là không thể thực hiện được

- Ngay cả khi đưa được đầu phun vào trong lòng vỏ vít thì quá trình phun cũng không thể diễn ra theo đúng hướng dẫn kỹ thuật phua vì kết cấu đặc biệt của các tãnh và gờ dạng vít xoắn nhằm đạt được sự đồng đều chiều dày lớp phun

Trên ring va trêu bể mặt cũng như thành cạnh của gờ, đỏng thời không thể

khống chế được sự lan toả của vật liệu phun khi phun ở hai phía của vòi phun do phải phua trong chỉ tiết dạng ống

'Với hai lý do đã nêu trên, chỉ tiết vỏ vít sau khi hoàn tất các nguyên công gia công, chỉ tiết này được nhiệt luyện trong lò nhiệt luyện chân không để nhận

được độ cứng HRC61 — ố2 tương tự như công nghệ gia công đã áp dụng khi chế

tạo chỉ tiết này theo phương pháp truyền thống Quy trình công nghệ chế tạo vỏ vít: Tạo khuôn cát Gia công nhiệt Tiện các đường kính trong, ngoài, hai đầu của chỉ: tiết

Gia công nhiệt (nhiệt luyện) 2.3.2 Chế tạo ruột vít

Ruột vít là chỉ tiết chế tạo rất khó khăn, một số các máy của nước ngoài chỉ tiết nầy được đúc bằng khuôn kim loại với nhiều loại vít và bước vít khác nhau (một máy có tới 5 loại bước vít và kiểu vít khác nhau), sản phẩm sau khi đúc đem đi tiện lõ, láng đường kính đỉnh tăng và gia công rãnh then là có thể làm việc được ngay do đó tiết kiệm được thời gian gia công và phôi nguyên liệu Phương pháp này thích hợp với quy mô sản xuất hàng loạt, lượng hàng lớn không phù hợp với quy mô sản xuất nhỏ lẻ đơn chiếc Qua quá trình nghiên cứu nhóm

Trang 30

để tài tiến hành lựa chọn phương pháp tiện ruột vít Phương pháp này phù hợp với công việc nghiên cứu và tiết kiệm được chỉ phí

Nguyên liệu làm ruột vít là thép 3X13 được làm từ thếp đúc với lượng dư

gia công theo bản vẽ sau đồ đem đi gia công lỗ và xọc rãnh then rồi mới tiện

bước vít Để tiện được bước vít phôi ruột vít phải được gá lên trục gá có rãnh

then chống tâm một đầu còa một đầu được kẹp chặt Lắp ghép giữa đỏ gá và

Trang 31

Các công đoạn công nghệ: Tạo phôi (bằng phương pháp đúc khuôn cát), ù nhiệt để ổn định kim tương chỉ tiết đúc, gia công cơ (cắt gọt kim loại) để nhận được các kích thước hình học và yêu cầu bề mặt làm việc của nó sau gia cơng Tồn bộ các nguyên công gia công cơ khí được tiến hành với các yêu cầu gia

công như gia công chỉ tiết này theo các phương pháp truyền thống đã làm

Nguyên công phua phù bể mặt ngoài của trục vít được tiến hành theo các bước

Sau:

2.4 Thiết kế đồ gá để thục biện công nghệ phun phil

Do đặc thù hình học và kết cấu bẻ mặt dạng hình trụ của trục vít (xem hình 2.3), để có được chất lượng lớp phua (độ đồng đều và độ bám dính) trên bể

mặt làm việc của trục vít, trong quá trình phun, trục vít cần phải được chuyển

Trang 32

1 — Chỉ tiết trục vít sau gia công cơ khí 2 - Gá đỡ trục vit quay

3~—Gá đầu phun

4 - Đầu phun Plasma

Đỗ gá bao gồm bai bộ phận cơ bản: Bộ phận đảm bảo trục vít có thé quay

quanh trục xuyên tâm của nó với vận tốc quay được lựa chon va bộ phận gá lắp đầu phun Plasma đảm bảo đầu phun có thể dịch chuyển qua lại theo hướng song song với trục tâm và đầu phun có thể điều chỉnh được góc phua (góc hợp với

miệng phun và bể mặt được phun) trong phạm vi 8 — 45”

3.5 Dựa chọn chế độ công nghệ phụm

Theo tài liệu hướng dẫn vẻ chế

(dạng bột) và tốc độ dịch chuyển của đầu phun của nhà cung cấp prair.Tafa [13] Chỉ độ phun phủ bề mặt ngoài hình trụ được lựa chọn theo dải kích thước cụ thể từ 100 + 200 mm (do đường kính lớn nhất của trục vít 2=149 mm (binh: 2.3) và

chế độ cụ thể như sau:

phun, tốc độ cung cấp vật liệu phua

- Tốc độ quay của trục vít chọn trong khoảng 10 + 13v/phút - Tốc độ dịch chuyển đầu phun theo bước của trục vít

- Khoảng cách từ miệng đầu phua tới bẻ mặt đỉnh của vít (đường kính d=149mm) lựa chọn trong khoảng 50+ 100 mm

- Góc phun của đầu phua là 43° so với bẻ mặt nằm ngang của mặt ngoài

các đỉnh trục vít

2.6.Thử nghiệm quy trình phun phủ trên chỉ tiết mẫu và kết quả thực

nghiệm

2.6.1 Mục tiêu và yêu cầu của thực nghiệm

Mục tiêu cơ bản của thực nghiệm là đánh giá khả năng và hiệu quả của

vig

ứng dụng giải pháp xử lý bể mặt trục vứ bằng phương pháp phun phủ nhằm cải thiện tính chat mai mda và ăn mồn so với phương pháp truyền thống (nhiệt

luyện để đạt độ c ứng)

Trang 33

Yêu cầu của thực nghiệm là tính chính xác và đảm bảo chế độ công nghệ phun

Chỉ tiết trục vít sau khi được phun phù lớp cac bít Crôm cần được tiến hành

kiểm định vẻ độ mài mòn bằng phương pháp so sánh đối chứng với chỉ tiết trục vít chỉ nhiệt luyện theo phương pháp truyền thống Điều kiện của kiểm định đối chứng là đồng nhất (trong cùng một điều kiện sản xuất, cùng loại thức ăn sản

xuất, cùng trong một thời gian làm việc thuần tuý)

2.6.2 Phương pháp tiến hành thử nghiệm phun phi

- Chỉ tiết cả phun phủ (xem hình 2.2) với các bẻ mặt cản phù lớp cacbit — crôm là: Bê mặt đỉnh vít, bề mặt rãnh vít và các thành bên của gờ vít œem hình

2.3)

- Lầm sạch trục ví sau khi gia công cơ khí bằng việc phua hạt mài

Coriadon 1.6 với hàm lượng Al,O; > 93%, độ cứng > 1800 kg/mm? (Sin phẩm

của công ty đá mài Hải Dương — Việt Nam) Độ nhám của các bể mặt cầu phun phủ đạt 6 - 15t Sau khi làm sạch, trục vít được gá lên đỏ gá và được tiến hành phun phù sau khoảng 3 — 4b

- Vật liệu dùng để phun phù là bột Cacbít crôm MTS3648 (GMBH) cé

thành phần chứa 75 %Ct; và 25%Cr

- Thiết bị phua Plasma, praxair 3710

- Để gá phun phù (bình 2.4) đảm bảo tốc độ vòng quay của trục ví là 10z15v/phút (có thể thay đổi bằng biến tần lấp vào mạch điều khiển động cơ điện)

- Được xác định với loại bột đã chon fa 690(A)

- Khoảng cách từ miệng phua của đầu phua đến bẻ mặt đỉnh các đỉnh vít được ấn định fa 50 mm

Trang 34

2.6.3 Két qud phun piit truc vit bang phwong phap phun Plasma voi vật liệu phun bot Cacbit —Crom

Trang 35

Chuong 3

Kết quả kiểm định so sánh đối chứng

3.1 Điều kiện kiểm định

Đợt kiểm định đối chứng được tiến hành với các điều kiện sau:

Một kiểm định gồm 2 cặt ruột ví và vỏ vít, một cặp được chế tạo theo

công nghệ truyền thống (chỉ nhiệt luyện sau khi gia công cơ khô cặp thử nghiệm

đối chứng được chế tạo theo công nghệ truyền thống song thay vì nhiệt luyện trục vít sau gia công cơ khí, trục vít được phua phủ lên bể mặt ngoài của nó một

lớp cacbít — crôm thực hiện theo phương pháp phun bằng đầu phun Plasma va theo chế độ, kỹ thuật phun đã trình bày ở phản phương pháp thử nghiệm quá trình phun

Thời gian thử nghiệm kiểm định kéo dài 700 giờ làm việc thuần tuý Thời

gian này ứng với thời gian làm việc thực tế có thể của một cặp chỉ tiết vỏ — trục

vít (sau thời gian này cần phải thay mới) được chế tạo theo công nghệ truyền

thống (khi ứng dụng công nghệ phun phủ)

Trong suốt quá trình thử nghiệm kiểm định, vật liệu dùng cho máy hoạt động (tập hợp thức ăn dạng bột cho cá) có cùng một thành phần cơ bản (cùng

một loại thức ăn)

Quá trình thực nghiệm kiểm định so sáng được tiến hành trên các máy ép viên cho thuỷ sản đã và đang hoạt động tại xưởng sản xuất thức ăn của Viện Nghiên cứu Nuôi trồng thuỷ sản 1 (Từ Sơn — Bắc Ninh)

3.2 Phươn g pháp kiểm định

Độ chia mài mồn và ăn mòn của hai đoạn trục thử nghiệm đối chứng so sánh được xác định thông qua sự thay đổi kích thước đường kính ngoài (2149

kiện làm việc với vỏ vít được nhiệt luyện, bẻ ứng nhất định Trong máy ép viên thức ăn thủy sản khe hở giữa vỏ vít và tuột vít quyết ặt trong, của vỏ có cùng mội

định tới năng suất và chất lượng sản phẩm Để năng suất và chất lượng của sản

phẩm viên thức ăn được ổn định thì khe hở giữa vỏ vít và ruột vít phải được duy

trì tong khoảng 0,5 + 18mm, nếu khe hở lớn hơn các giá trị trên sẽ dẫn tới hiện

Trang 36

tượng tụt ấp trong buồng ép làm cho áp suất trong buồng ép không ồn định ảnh

hưởng tới năng suất và chất lượng sản phẩm Do đó việc xác định mức độ mài

mồn giữa vỏ vít và ruột vít sau một thời gian làm việc sẽ cho biết chất lượng và

hiệu quả của việc ứng dụng các công nghệ trong việc nâng cao độ bên của vỏ vít

và trục vít

3.3 Kết quả đo đạc

Sự thay đổi vẻ đường kính ngoài của các đoạn trục vít thử nghiệm kiểm định so sánh được trình bay tai bang 3.1

Bảng 3.1 Mức độ thay đổi kích thước khi thử nghiệm (sau 700 giờ làm việc được thực hiện tại xưởng sản xuất thức ăn của Viên nghiên cứu nuôi trông thủy sẵn I) ; Trước khí - Số lượng bề Sau khử kiểm SIT | Kích thước kiểm tra mặt hiểm dink(mm) dink(mm) Đường kính ngồi trục |Khơng xử lý 1 vít ne ges phun phù ne *) a9 174 Đường Eính ngoài trục | Có xử lý phun 5 là ng oe 149 1482 vít phủ Vo mot vit lay với trục |Không xử lý 3 _ ° “= ” 150 1512 vít có xử lý phua phù | phun phù

Võ một vũ lấy với trục |Không xử lý

4 |vứt không xử lý phua | phua phủ 150 1512 phủ

Qua bing 3.1 cho thay:

Khe bé gitta vo vít không được phun phù với ruột vit được phun phù sau khi thử nghiệm là 1,5 mm (vẫn đảm bảo khe hở làm việc 0,3+1,8mm)

Khe hở giữa vỏ vít và ruột vứ không được phun phù sau khi thử nghiệm là

17mm

Trang 37

Chương 4: Nhận xét, kết luận

4.1 Nhân xét

Kết quả thực nghiệm cho thấy, với việc phun phù bẻ mặt ngoài của trục vít độ chịu mài mồn và ăn mồn của nó đã tăng, mức độ tăng có thể ghỉ nhận như một kết quả ban đầu Do số mẫu thử nghiệm còn ít và chế độ phun phủ cũng

chưa được lựa chọn tối ưu

Theo tính toán, tuổi thọ của trục vít tăng gấp khoảng lố lần so với công

nghệ chế tạo truyền thống

4.2 Kết luận

Nhóm chuẩn bị tham gia thực hiện đẻ tài đã hoàn thành các yêu cầu về khoa học công nghệ, đã cam kết với cơ quan quản lý đẻ tài đó là

- Tiến hành nghiên cứu tổng quan vẻ giải pháp xử lý bẻ mặt các chỉ tiết nhằm tăng tính chịu mài mồn và ăn mồn theo phương pháp phun phủ hợp kim

- Tiến hành nghiên cứu áp dụng phương pháp phun phù hợp kim Cacbit

Crôm lên bể mặ của cặp chỉ tiết bị mài mồn và ăn mồn là vỏ và trục vít trong các máy ép viên thức ăn cho thuỷ sản Đã thiết kế bộ gá và tiến hành thử nghiệm

ứng dụng phun phù Plasma lên bề mặt một đoạn trục vít

- Đã tiến hành thừ nghiệm kiểm định so sánh về mức độ chịu mài mồn và ăn mồn của chỉ tiết được xử lý bẻ mặt theo phương pháp phun phù

Có thể thấy kết quả đạt được của đẻ tài là khả quan mở ra một hướng mới trong công nghệ chế tạo cặp chỉ tiết chịu mài mòn và ăn mòn cao của các máy ép đùn nói chung và ép đùn viên thức ăn thuỷ sản nói riêng

- Đối với vỏ vít thì việc phun phủ gặp rất nhiều khó khăn do đường kính trong của vỏ vít nhỏ (Đ150) chiều dài xấp xỉ 300 mm, đồng thời bẻ mặt trong của ruột vít lại có các rãnh xoắn do đó không thể phù được

- Đối với ruột vít việc phua phủ tiến hành được nhưng cũng phải trải qua

công đoạn Bề mặt ruột vít có các rãnh vít tạo thành các gờ, rãnh có độ sâu

lớn do đó sau khi phua phải gia công lại để đạt kích thước yêu cầu Quá trình này đã tạo nên các chỉ phí phát sinh khiến cho việc phun phù có chỉ phí gấp hai

lần so với nhiệt luyện chân không

Trang 38

Tuy vậy để tài cũng còn một số mặt hạn chế nhất định như: Do điều kiện kinh phí và trình độ chuyên môn có hạn nên việc nghiên cứu sâu về công nghệ

phun phù bẻ mặt nói chung và khả năng thựt tế áp dụng để thực hiện các nội dung cụ thể của đẻ tài nói riêng chưa sâu sắc và vì vậy kết quả đạt được mới chỉ ở mức độ bước đầu

Xét về mặt kinh tế (chỉ phí cho chế tạo chỉ tiết trục vít) có thể thấy, nếu

chế tạo đơn chiếc, chỉ phí cho nguyên công phua phủ lớn gấp nhiều lần so với

nguyên công nhiệt luyện trong chân không truyền thống trong khi đó tuổi thọ

của trục vít được phua phủ chỉ có thể lớn hơn tuổi thọ của trục vít được nhiệt

luyện khoảng Lố lần Đây cũng là điều cản phải xem xét khi lựa chon gidi pháp

iết

công nghệ xử lý bẻ mặt bằng phương pháp phun phù nói chung và cho chỉ

trục vít trong máy ép đùa thuỷ sản nói riêng

4.3 Kiến nghị

Đề nghị được hố trợ kinh phí để nghiên cứu tìm ra các giải pháp và công nghệ nhằm nâng cao hơn nữa khả năng chống mài mồn của vỏ vít và ruột vít

mấy ép viên thức ăn thủy sả

Trang 39

10 11 1

Mã

Tài liệu tham khảo

Hoàng Tùng Phun phù và ứng dụng NXB Khoa học và Kỹ thuật

Ha Nội, 1993

Ts Nguyễn Văn Thông, Công nghệ phía phú bảo vệ và phục

hồi, NXB Khoa học và kỹ thuật, Hà nội, 2006

Nguyễn Văn Thông Công nghệ phục hỏi các chỉ tiết máy bằng

thếp Báo cáo tổng kết KH và KT Đề tài 24-03-01, Hà Nội 1985

Nguyễn Văn Thông, Uông Si Ap Vài vấn dé về nghiên cứu công

nghệ phua plasma phục hỏi các chỉ tiết tuabia khí Tạp chí công nghiệp N° 2/2006

Vong Si Ap Cong nghệ phua phủ nhiệt để phục hỏi các chỉ tiết làm việc trong điều kiện khắc nghiệt Báo cáo tổng kết khoa học

và kỹ thuật đẻ tài KC 05-10, Hà Nội 2003

Nguyễn Văn Thông Công nghệ phục hỏi các chỉ tiết máy NXB

Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nôi 1984

Nguyễn Văn Thông, Uông Sĩ Ap Về các lớp phun chịu nhiệt độ

cao Tạp chí công nghiệp N°;1/2006

Khasui A Technica Napylenia Mashinostroenie, Moscow 1975 Pgs.Ts Hồng Tùng, Cơng nghệ phun phủ và ứng dung, NXB

Khoa học và kỹ thuật, Hà nội, 2004

Aw Poh Koon, Hard Chrome Replacement by HVOF Sprayed Coating, SIMTech Technical Report (PT/99/002/ST)

Crome plate alternative coatings, Praxair-Tafa

Michael Breitsameter, Thermal Spraying versus Hard Chrome

Plating, Materials Australasia Vol 32, no 6, pp 11-13, November/December 2000

Technical data - Recommened speeds and speeds for spraying

with the JP-5000, Praxair-Tafa