Đồ án Thiết kế mặt bằng phân xưởng nhiệt luyện piston sản lượng 700 000 chi tiết năm. Đồ án dùng cho chuyên ngành Vật liệu Kim loại và Hợp kim. Đồ án thiết kế Phân xưởng nhiệt luyện không những giúp sinh viên tìm hiểu và xây dựng được quy trình nhiệt luyện cụ thể đối với chi tiết mà còn tính toán, quy hoạch được không gian để có thể xây dựng được một phân xưởng nhiệt luyện với năng suất thực tế giúp sinh viên rèn luyện được kĩ năng cần thiết cho công việc của một kĩ sư tương lai sau này.
TỔNG QUAN
Nhiệm vụ đề tài
- Lựa chọn vật liệu phù hợp và xây dựng quy trình nhiệt luyện cho piston
- Quy hoạch và sắp xếp hợp lý mặt bằng phân xưởng
- Hiểu được yêu cầu làm việc của chi tiết piston
- Nắm được cơ sở lý thuyết của quá trình nhiệt luyện.
Giới thiệu về piston
Piston, hay còn gọi là quả hay trái, là bộ phận quan trọng trong động cơ, máy bơm dạng piston, máy nén khí và xi lanh hơi Trong động cơ đốt trong, piston kết hợp với xi lanh và nắp máy để tạo thành buồng đốt Nó nhận áp suất từ sự giãn nở của khí cháy và truyền lực cho trục khuỷu, giúp sinh công trong quá trình nổ Đồng thời, piston cũng nhận lực từ trục khuỷu để thực hiện các quá trình nạp, nén và thải trong động cơ 4 thì Đối với động cơ 2 thì, piston còn đảm nhiệm vai trò như van đóng mở cửa hút và cửa xả.
Cấu tạo piston
Piston là một bộ phận hình trụ rỗng, với một đầu kín và bên trong có nhiều gân để tăng độ bền Cấu tạo của piston được chia thành ba phần chính: đỉnh, đầu và thân.
Cấu tạo của buồng cháy, tỷ số nén, kích thước xi lanh và phương pháp phun nhiên liệu ảnh hưởng đến hình dạng của đỉnh piston, bao gồm các dạng bằng, lồi hoặc lõm.
Đỉnh bằng có diện tích chịu nhiệt nhỏ và cấu tạo đơn giản, thường được sử dụng trong động cơ xăng và động cơ diesel với buồng cháy xoáy lốc và buồng cháy dự bị, nhờ vào việc kết cấu buồng cháy nằm ở nắp máy.
Đỉnh lồi có sức bền cao, thiết kế mỏng nhẹ nhưng vẫn đảm bảo diện tích chịu nhiệt lớn Loại đỉnh này thường được ứng dụng trong động cơ xăng bốn kỳ với xu páp treo.
Đỉnh lõm có khả năng tạo ra xoáy lốc nhẹ, giúp hình thành hòa khí và quá trình cháy hiệu quả Mặc dù diện tích chịu nhiệt lớn hơn so với đỉnh bằng, loại đỉnh này được sử dụng phổ biến trong cả động cơ xăng và động cơ diesel.
Trong động cơ diesel, buồng cháy trên đỉnh piston cần đáp ứng những yêu cầu cụ thể tùy thuộc vào từng trường hợp Các yếu tố thiết kế của buồng cháy phải đảm bảo hiệu suất tối ưu cho quá trình đốt cháy nhiên liệu.
– Phải phù hợp với hình dạng buồng cháy và hướng của chùm tia phun nhiên liệu để tổ chức hình thành hỗn hợp tốt nhất (Hình e)
Để tối ưu hóa quá trình nén, cần tận dụng xoáy lốc của không khí Các loại buồng cháy như buồng cháy delta, buồng cháy omega và buồng cháy MAN đóng vai trò quan trọng trong việc này.
Hình 1 6 Các dạng buồng cháy đỉnh piston
Rãnh xéc măng chứa xéc măng dầu ở dưới cùng có lỗ nhỏ xuyên thủng, giúp dầu bôi trơn từ xy lanh chảy vào piston để làm mát và bôi trơn giữa chốt khuỷu với piston và thanh truyền, tạo điều kiện thoát dầu nhanh hơn Tuy nhiên, trong một số trường hợp, dầu bôi trơn có thể chảy từ piston ra xy lanh để bôi trơn do vòi phun phun vào thành xy lanh nhưng bị vướng thân đuôi piston.
- Đầu piston được giới hạn từ đỉnh piston đến rãnh xéc măng dầu cuối cùng trên bệ chốt piston
- Đường kính đầu piston thường nhỏ hơn đường kính thân Cấu tạo đầu piston phải đảm bảo các yêu cầu sau:
Bao kín buồng cháy thường sử dụng xéc măng để đảm bảo kín khí Đầu piston được thiết kế với các rãnh để lắp đặt xéc măng khí và xéc măng dầu Số lượng rãnh xéc măng phụ thuộc vào loại động cơ cụ thể.
• Tản nhiệt tốt cho piston: Phần lớn nhiệt của piston truyền qua xéc măng và xi lanh đến môi chất làm mát
- Để tản nhiệt tốt đầu piston thường có cấu tạo như sau:
• Phần chuyển tiếp giữa đỉnh và đầu có bán kính R lớn
• Dùng rãnh ngăn nhiệt để giảm lượng nhiệt truyền cho xéc măng thứ nhất
- Sức bền cao: Để tăng sức bền và độ cứng vững cho bệ chốt người ta chế tạo các gân chịu lực
Hình 1 8 Kết cấu đầu piston
Thân piston có nhiệm vụ dẫn hướng cho piston chuyển động trong xilanh
Chiều cao của thân piston (H) được quyết định điều kiện áp suất tiếp xúc do lực ngang N gây ra
Thân piston của động cơ diesel thường dài hơn so với động cơ xăng và có thêm 1 - 2 xéc măng dầu ở phần đáy Đối với động cơ hai kỳ không có xu páp, thân piston thường được thiết kế khuyết hoặc có lỗ phía dưới để hỗ trợ hoà khí từ bộ chế hoà khí nạp vào các te của động cơ.
Vị trí tâm bệ chốt thường được đặt cao hơn trọng tâm của thân piston để tối ưu hóa khả năng chịu lực ngang N và giảm ma sát, với h = (0,6 - 0,7)H Một số động cơ thiết kế có tâm lỗ chốt piston lệch với tâm xilanh một khoảng e nhằm giảm lực ngang NMax, giúp đảm bảo sự mòn đều ở cả hai bên của piston và xilanh.
Chức năng của piston
- Piston kết hợp với xi lanh và nắp máy tạo thành buồng cháy
- Nhận áp lực của khí cháy và truyền lực qua thanh truyền tới trục khuỷu ở kỳ cháy giãn nở
- Tiếp nhận lực quán tính của bánh đà qua trục khuỷu, thanh truyền để thực hiện hành trình hút, nén, xả
- Riêng đối với động cơ 2 kỳ piston còn làm nhiệm vụ đóng mở các cửa hút, cửa xả.
ĐIỀU KIỆN LÀM VIỆC VÀ LỰA CHỌN VẬT LIỆU
Điều kiện làm việc
Piston hoạt động trong điều kiện khắc nghiệt, phải chịu đựng cả tải trọng cơ học lẫn tải trọng nhiệt Ngoài ra, piston còn phải đối mặt với ma sát và nguy cơ ăn mòn, làm tăng độ khó trong quá trình hoạt động.
Piston phải chịu tải trọng cơ học và nhiệt độ cao, với áp suất tối đa lên đến 200 bar trong buồng đốt Tải trọng này không chỉ do áp suất mà còn bởi lực quán tính lớn từ gia tốc cao trong quá trình chuyển động tịnh tiến của piston.
Các tải trọng cơ học được tích tụ do các ứng suất nhiệt, chủ yếu xuất phát từ sự chênh lệch nhiệt độ cao tại đỉnh piston.
Yêu cầu ngày càng cao về mật độ công suất và nhu cầu giảm lượng khí thải, tiếng ồn thấp cùng với tiêu thụ nhiên liệu hiệu quả đang tạo ra những thách thức kỹ thuật lớn cho động cơ Đối với các piston, những thách thức này đòi hỏi độ bền tối đa trong một khoảng nhiệt độ nhất định, đồng thời cần đảm bảo trọng lượng tối thiểu.
Tải trọng nhiệt lên piston xuất phát từ quá trình đốt cháy trong buồng đốt, với nhiệt độ khí đỉnh dao động từ 1800 đến 2600 °C tùy thuộc vào loại động cơ, nhiên liệu, và tỷ lệ nhiên liệu/khi Nhiệt độ khí thải nằm trong khoảng 500 đến 800 °C Nhiệt đốt được truyền đến thành buồng và đỉnh piston chủ yếu qua quá trình đối lưu, sau đó được tản ra nhờ nước làm mát trong buồng và dầu làm mát piston.
Một lượng lớn nhiệt từ đỉnh piston được truyền qua khu vực vành đai piston, trong khi phần còn lại chủ yếu được loại bỏ nhờ chất bôi trơn dầu bám vào mặt dưới của piston.
Hình 2 1 Nhiệt độ hoạt động piston trong động cơ ô tô chịu tải [4]
Yêu cầu và vật liệu chế tạo
Vật liệu chế tạo piston cần có sức bền cao và độ bền nhiệt lớn để đảm bảo hiệu suất làm việc Ngoài ra, trọng lượng riêng nhỏ, hệ số ma sát thấp, và hệ số dãn dài nhỏ cũng là những yếu tố quan trọng Hệ số dãn nhiệt thấp, khả năng chịu mòn tốt và khả năng chống ăn mòn hóa học cũng là những yêu cầu cần thiết cho vật liệu này.
Gang là hợp kim chủ yếu chứa C từ 1.8-4% và Si từ 1-3%, thường được sử dụng dưới dạng gang xám, gang dẻo và gang cầu Với sức bền nhiệt và cơ học cao, gang có hệ số giãn nở nhiệt nhỏ, giúp piston ít bị kẹt trong xi lanh, đồng thời dễ chế tạo và chi phí thấp Tuy nhiên, gang nặng, có lực quán tính lớn và hệ số dẫn nhiệt nhỏ, dẫn đến nhiệt độ đỉnh piston rất cao, dễ gây ra hiện tượng cháy nổ.
Hợp kim nhôm nổi bật với ưu điểm như nhẹ, dẫn nhiệt tốt, dễ đúc và gia công, nên thường được sử dụng để chế tạo piston Tuy nhiên, do hệ số giãn nở nhiệt lớn, cần phải tạo khe hở lớn giữa piston và xi lanh để tránh bó kẹt, dẫn đến hiện tượng lọt khí từ buồng cháy xuống cacte Mặc dù sức bền của hợp kim nhôm giảm đáng kể ở nhiệt độ cao, nhưng trong suốt hàng chục năm, nó vẫn là lựa chọn tối ưu cho động cơ đốt trong.
Piston được sản xuất từ hợp kim nhôm-Si đúc hoặc rèn, chịu nhiệt độ cao
Có ba loại hợp kim nhôm piston cơ bản: hợp kim tiêu chuẩn Al-12% Si với khoảng 1% Cu, Ni và Mg; hợp kim đặc biệt phát triển để nâng cao độ bền ở nhiệt độ cao; và hợp kim với 18-24% Si cung cấp độ giãn nở nhiệt và mài mòn thấp hơn nhưng có độ bền thấp hơn Mặc dù piston nhôm có thể sử dụng nhiều thành phần khác, nhưng chúng chủ yếu dựa trên các loại hợp kim này.
Hiện nay, piston bằng thép đang được thử nghiệm với các mẫu đúc micro và luyện kim bột, mang lại kết quả tích cực Các cải tiến về cấu trúc đã nâng cao khả năng chống mài mòn và giảm tổn hao ma sát, đồng thời cải thiện sức bền kéo, uốn và khả năng làm việc ở nhiệt độ cao Tuy nhiên, thép có khả năng tản nhiệt kém hơn nhôm, do đó, để sử dụng piston thép, cần phải điều chỉnh hệ thống làm mát phức tạp hơn, khiến nó chỉ phù hợp cho các mẫu xe đua chuyên dụng.
Hình 2 2 Tính chất cơ học của hợp kim nhôm ở các nhiệt độ khác nhau [5]
Ta chọn vật liệu chế tạo piston nhôm hợp kim AlSi12CuMgNi có :
Nguyên tố Si Fe Mg Zn Ni Cu Mn
Bảng 2 1 Thành phần hóa học của hợp kim AlSi12CuMgNi [6]
Nhiệt độ Tính chất cơ học Độ bền kéo (Mpa)
Giới hạn chảy(Mpa) Độ dãn dài tương đối ( %) Độ cứng (HB)
Bảng 2 2 Cơ tính AlSi12CuMgNi ở 2 nhiệt độ khác nhau [6]
Tính chất cơ học Độ bền kéo (Mpa)
Giới hạn chảy(Mpa) Độ dãn dài tương đối ( %) Độ cứng (HB)
Bảng 2 3 Cơ tính và điều kiện nhiệt luyện của AlSi12CuMgNi [6]
Mác thép thay thế: 38CrMoAl
C Si Mn S P Cr Al Ni Cu Mo
Bảng 2 4 Thành phần hóa học của mác thép 38CrMoAl
Tính chất cơ học Độ bền kéo (Mpa)
Giới hạn chảy(Mpa) Độ dãn dài tương đối
Bảng 2 5 Cơ tính của 38CrMoAl [7]
Tính chất cơ học Độ bền kéo(Mpa)
Giới hạn chảy (Mpa) Độ dãn dài tương đối(%) Độ cứng
Bảng 2 6 Cơ tính và điều kiện nhiệt luyện của 38CrMoAl
Dựa vào phân tích điều kiện làm việc cũng như cơ tính của 2 loại vật liệu nêu trên Vật liệu được chọn: AlSi12CuMgNi
2.4 Quy trình nhiệt luyện dự kiến
Hình 2.3 Sơ đồ khối các công đoạn nhiệt luyện piston
Kiểm tra sau nhiệt luyện
CƠ SỞ LÍ THUYẾT NHIỆT LUYỆN
Giản đồ trạng thái Fe-C
Giản đồ trạng thái Fe-C là công cụ thiết yếu trong ngành kim loại và hợp kim, đặc biệt là trong lĩnh vực nhiệt luyện Nhờ vào giản đồ Fe-C, chúng ta có thể xác định các tổ chức của thép ở các nhiệt độ khác nhau, từ đó đưa ra nhiệt độ tối ưu cho quá trình nhiệt luyện.
Hình 3 1 Giản đồ trạng thái Fe-C
- Ferit(𝛼 )là dung dịch rắn xen kẽ của C trong 𝛼-Fe với mạng lập phương tâm khối
Austenit (𝛾) là một dạng dung dịch rắn xen kẽ của carbon trong 𝛾-Fe, có cấu trúc mạng lập phương tâm mặt Ở nhiệt độ 1147 °C, lượng carbon hòa tan có thể đạt tới 2.14%, trong khi ở 727 °C, con số này giảm xuống còn 0.8% Austenit có tính thuận từ, dẻo và khả năng biến dạng tốt, do đó, nó là tổ chức chính của thép trong quá trình biến dạng nung nóng, đóng vai trò quan trọng trong gia công và nhiệt luyện thép.
Xementit (Fe3C) là một pha rắn xen kẽ với cấu trúc mạng phức tạp, chứa 6.67% carbon Pha này có đặc tính cứng và giòn, và cùng với ferit, nó tạo thành tổ chức hợp kim Fe-C.
Peclit (P) là hỗn hợp đồng nhất của Ferit và Xementit, hình thành từ dung dịch rắn Austenit với 0.8% C ở nhiệt độ 727°C Trong cấu trúc Peclit, 𝛼 và Fe3C phân bố đều, cho phép kết hợp những đặc tính nổi bật của cả hai thành phần Nhờ đó, Peclit có độ bền cao, độ cứng tốt và đủ độ dẻo dai, đáp ứng các yêu cầu khắt khe của vật liệu trong xây dựng kết cấu.
Lêđêburit (Lê) là một hợp kim gồm Austenit và Xementit, được hình thành từ pha lỏng với thành phần 4.3%C ở nhiệt độ 1147°C Khi làm nguội, Austenit sẽ chuyển biến thành Peclit, dẫn đến tổ chức vi cuối cùng bao gồm Peclit tấm và Xementit.
Giản đồ phân hóa đẳng nhiệt của thép
Hình 3.2 biểu diển giản đồ phân hóa 𝛾 → P khi làm nguội đẳng nhiệt của thép cùng tích (0.8%C)
Vùng giản đồ từ đường chuyển biến đến trục tung là vùng cua3O6stenit quá nguội, trong khi vùng ngoài đường kết thúc chuyển biến tương ứng với các độ quá nguội khác nhau Từ AC1 đến 550 °C, sản phẩm phân hóa bao gồm Peclit, Xoocbit và Trustit.
Từ 550 °C đến Mđ, sản phẩm phân hóa của ôstenit là bainit, bao gồm bainit trên và bainit dưới Từ Mđ đến Mk, sản phẩm phân hóa ôstenit chuyển thành mactenxit Ở giữa đường cong chữ “C”, sản phẩm phân hóa ôstenit không hoàn toàn là 𝛾 + 𝑃.
❖ Ý nghĩa của đường cong chữ “C”:
• Dựa vào giản đồ có thể biết được các sản phẩm phân hóa của ôstenit ở mỗi nhiệt độ và thời gian xác định
• Dựa vào giản đồ có thể xác định được vận tốc nguội tới hạn Vth làm cơ sở cho việc chọn các môi trường tôi khác nhau
• Dựa vào giản đồ có thể xác định được thời gian giữ nhiệt khi nhiệt luyện phân cấp hay đẳng nhiệt
Các quá trình nhiệt luyện
3.3.1.1 Khái niệm Ủ là một công nghệ bao gồm nung thép lên trên nhiệt độ tới hạn và giữ nhiệt một thời gian sau đó làm nguội chậm cùng lò
Trong quá trình nung và giữ nhiệt, thép sẽ chuyển biến từ peclit thành ôstenit Khi làm nguội chậm cùng lò, ôstenit sẽ chuyển biến trở lại thành peclit Tuy nhiên, tốc độ làm nguội cùng lò chỉ đúng với thép cacbon và thép hợp kim thấp; đối với thép hợp kim trung bình và cao, tốc độ làm nguội cần phải chậm hơn nữa.
- Giảm độ cứng thép để dễ gia công cắt gọt, tăng độ dẻo để dễ cán, kéo, dập ở trạng thái nguội
- Khử biến trắng trên bề mặt gang xám đúc, khử lớp chai cứng trên bề mặt thép do biến dạng dẻo
- Làm đồng đều thành phần hóa học phôi đúc do bị thiên tích
- Chuẩn bị tổ chức cho nguyên công xử lý nhiệt kết thúc ( tôi + ram)
3.3.3.3 Các phương pháp Ủ hoàn toàn: Ủ hoàn toàn được tiến hành ở nhiệt độ AC3 + 50 0 C và được áp dụng cho các loại thép trước cùng tích với thành phần ≥ 0.3%𝐶 Ủ không hoàn toàn: ủ không hoàn toàn được thực hiện ở nhiệt độ AC1 + 50 0 C và được áp dụng cho thép cùng tích và sau cùng tích Ủ cầu hóa: Ủ cầu hóa được tiến hành ở nhiệt độ AC1 ± 50 0 C theo quy trình dao động nhiệt: nung nóng lên AC1 + 50 0 C rồi lại làm nguội xuống AC1 −50 0 C, lặp đi lặp lại nhiều lần cho tới khi tổ chức thép đạt tổ chức peclit hạt Ủ cầu hóa áp dụng cho các loại thép sau cùng tích nhằm chuẩn bị tổ chức cho cắt gọt và xử lý nhiệt kết thúc Ủ đẳng nhiệt: như đã trình bày ở trên, một số loại thép hợp kim cao có tính ổn định ôstenit cao nên khi làm nguội cùng lò, thép vẫn còn quá cứng, gây khó khăn cho gia công cắt gọt Biện pháp hiệu quả là ủ đẳng nhiệt cho các loại thép này Thép sau khi nung tới nhiệt độ ủ, ủ nhiệt một thời gian, sau đó đưa vào một thiết bị nung khác có nhiệt độ thấp hơn AC1 khoảng 50-100 0 C, giữ ở nhiệt độ này cho tới khi kết thúc chuyển biến 𝛾 → Peclit Thời gian giữ đẳng nhiệt được xác định nhờ giản đồ chữ “C” của loại thép đó Ủ khuếch tán: ủ khuếch tán cho các thỏi thép đúc được tiến hành ở nhiệt độ cao
Quá trình ủ thép ở nhiệt độ 1100-1500 °C trong 10-15 giờ giúp đồng đều hóa thành phần hóa học của thỏi thép Sau khi ủ khuếch tán, hạt thép lớn cần được làm nhỏ thông qua biến dạng dẻo và ủ kết tinh lại Ủ kết tinh lại giúp thay thế các hạt kim loại bị biến dạng, giảm sai lệch mạng và phục hồi các tính chất của thép Độ hạt và cơ tính của thép phụ thuộc vào mức độ biến dạng dẻo và chế độ ủ kết tinh lại, với nhiệt độ ủ khoảng 600-650 °C Tuy nhiên, ủ kết tinh lại ít được áp dụng cho thép, mà thường sử dụng ủ chuyển biến pha sau khi biến dạng dẻo.
Công nghệ nung thép của tôi đạt đến nhiệt độ tối ưu, giữ nhiệt trong một khoảng thời gian nhất định và sau đó làm nguội với tốc độ nhanh hơn tốc độ nguội tới hạn.
Khi tiến hành quá trình tôi thép, sẽ xảy ra sự chuyển biến từ ostenit thành mactenxit Tổ chức của thép sau khi tôi sẽ bao gồm mactenxit và ostenit dư thừa Sau quá trình tôi, trong thép vẫn tồn tại ứng suất dư, do đó việc ram thép đã tôi là điều cần thiết.
- Làm tăng độ cứng, tính chống mài mòn cho chi tiết thép
- Làm tăng độ bền do đó làm tăng tuổi thọ cho chi tiết
Tuy nhiên độ bền chi tiết chỉ tăng khi ram khử hết ứng suất dư bên trong thép đã tôi
Thép sau khi ostenit hóa cần được tôi trong một môi trường thích hợp Đối với thép cacbon, quá trình tôi diễn ra trong nước hoặc dung dịch nước pha 10% NaCl, trong khi thép hợp kim được tôi trong dầu Mặc dù phương pháp này đơn giản và dễ thực hiện, nhưng nó cũng tiềm ẩn nguy cơ nứt và cong vênh.
- Tôi trong hai môi trường: Môi trường tôi đầu tiên có vận tốc nguội nhanh hơn
Vth, khi làm nguội tới gần Mđ thì chuyển sang môi trường tôi thứ hai có vận tốc nguội chậm
Môi trường đầu tiên thường là nước, trong khi môi trường thứ hai là dầu, giúp giảm thiểu tình trạng nứt và cong vênh Tuy nhiên, phương pháp này phức tạp và khó thực hiện, vì việc xác định nhiệt độ gần mức Mđ chủ yếu dựa vào kinh nghiệm Điều này dẫn đến chất lượng sản phẩm không ổn định và yêu cầu công nhân phải có tay nghề cao.
Thép sau khi ostenit hoá được làm nguội bằng cách nhúng vào bể muối nóng chảy với vận tốc Vng lớn hơn Vth ở nhiệt độ Mđ + 50 °C Quá trình này cần giữ nhiệt trong một khoảng thời gian nhất định để đảm bảo đường đẳng nhiệt chưa chạm vào đường bắt đầu chuyển biến Sau đó, thép sẽ được lấy ra và làm nguội trong dầu Thời gian giữ nhiệt được xác định dựa vào đường cong chữ C của thép, và nhiệt độ của bể muối luôn được duy trì ổn định ở mức Mđ + 50 °C.
Phương pháp này dễ thực hiện và có tính khoa học cao, nhưng yêu cầu nhiều thiết bị và chỉ phù hợp với các chi tiết nhỏ được chế tạo từ thép hợp kim dụng cụ có tính ổn định ostenit khi nguội lớn.
Tôi đẳng nhiệt là quá trình giống như tôi phân cấp, nhưng thời gian giữ đẳng nhiệt kéo dài cho đến khi kết thúc chuyển biến Sau khi tôi đẳng nhiệt, tổ chức thu được là bainit hoặc trustit, và không cần ram lại Phương pháp này thường được áp dụng cho các chi tiết nhỏ, yêu cầu độ cứng khoảng 58-59 HRC, được chế tạo từ thép gió, như các loại mũi khoan, taro, và bàn ren.
Trong một số trường hợp, chỉ cần tăng độ cứng ở những thành phần cụ thể, người ta thường áp dụng phương pháp tôi bộ phận Phương pháp này có hai cách thực hiện khác nhau.
Khi nhiệt độ đạt đến mức cần thiết, tôi tiến hành làm nguội nhanh chóng bằng cách phun hoặc nhúng vào môi trường thích hợp Quá trình này áp dụng cho bề mặt được xử lý bằng dòng điện cảm ứng tần số cao và đầu mút của xu páp.
Nung toàn bộ chi tiết đến nhiệt độ mong muốn, sau đó làm nguội phần cần thiết trong môi trường thích hợp Phương pháp này thường kết hợp với quá trình tự ram tiếp theo, nên được gọi là tôi tự ram.
Tự ram là quá trình tận dụng nhiệt dư từ các phần không bị tôi để ram lại những phần đã được tôi Nhiệt độ tự ram được xác định bằng cách quan sát màu sắc của màng oxit.
Tôi thường áp dụng phương pháp ram cho các chi tiết dụng cụ thợ mộc như đục, tràng, và các chi tiết có bề mặt bằng dòng điện cảm ứng Phương pháp này tận dụng nhiệt dư trong lõi chi tiết để ram lại phần bề mặt đã được tôi, giúp cải thiện độ bền và chất lượng sản phẩm.
QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ NHIỆT LUYỆN
Quy trình công nghệ
Nhiệt độ hóa già cao thường dẫn đến độ bền của hợp kim giảm Thời gian hóa già ảnh hưởng đến độ cứng và độ bền của hợp kim, ban đầu tăng lên đến một mức tối đa, sau đó giảm xuống Do đó, cần thiết lập chế độ nhiệt luyện hợp lý dựa trên mục đích sử dụng của hợp kim.
Vật liệu Trọng lượng (kg) Đường kính (mm)
Bảng 4 1 Piston động cơ 1985 Ford 210 HP 302 V8
- Diện tích xung quanh của chi tiết: Sxq = 21714.68 (mm 2 ) = 0.022 (m 2 )
Lựa chọn thiết bị nhiệt luyện
Ta chọn lò hóa già có kí hiệu II-H34
Tên Kiểu lò Công suất (KW)
Nhiệt độ làm việc tối đa ( 0 C)
Kích thước không làm việc (mm)
Kích thước ngoài (mm) Đường kính
Bảng 4 2 Kích thước lò II- H34
Tính toán chế độ nhiệt luyện
- Thiết bị: Lò giếng chạy điện IIH-34
- Vật liệu của gá: Thép C45
- Khối lượng của gá: Gg= 79 (kg)
- Khối lượng tấm lưới thép: 1 kg/ tấm
- Diện tích xung quanh gá: Fg= 3.2 m 2
- Số gá cho 1 lần nung: 1 gá
Diện tích bề mặt hấp thụ nhiệt của mẻ nung bị ảnh hưởng bởi cách sắp xếp các chi tiết trong giỏ, khi chúng được đặt cạnh nhau và chồng lên nhau theo từng lớp Sự chồng chất này dẫn đến việc giảm diện tích hấp thụ, và tỉ lệ diện tích còn lại chỉ khoảng 80% so với tổng diện tích bề mặt của tất cả các chi tiết trong giỏ.
Hình 4 2 Kích thước gá dạng sọt Thời gian nung
G trọng lượng chi tiết (G cả mẻ, bao gồm nhiêu gá, mỗi gá nhiều chi tiết)
F Diện tích bề mặt tiếp xúc nhiệt của chi tiết, m 2 gá+ Sxq chi tiết
K là hệ số sắp xếp
Cp là nhiệt dung riêng của hợp kim, tlò là nhiệt độ của lò, td là nhiệt độ cuối cùng của chi tiết, tc là nhiệt độ cuối cùng của chi tiết, và α là hệ số tỏa nhiệt.
25 =0.04