Mô phỏng trường ứng suất dư trong lớp phủ cerami

Nguồn nhiệt đốt nóng các phần tử kim loại phun tới trạng thái nóng chảy hoặc gần nóng chảy; dưới áp lực của không khí hoặc hỗn hợp khí cháy các phần tử kim loại chuyển động với tốc độ rấ

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan tất cả các số liệu và kết quả tính toán trong đề tài là do bản thân tôi thực hiện Các số liệu trong đề tài trung thực và chưa được công

Người thực hiện

Phạm Hải Trình

LỜI CẢM ƠN

L ời đầu êti n cho em được bày ỏ òng ảm ơn ch n thành đến ác thầy t l c â c cô trong bộ môn Cơ h k c ọc ết ấu & vật liệu và b môộ n Cơ h ọc ứng ụng d Trong hai năm học v ừaqua chúng em đ đượcã c ác thầy cô t t ận ình giảng ạy d và d ìu

d ắtchúng em tiếp thu những tri thức ới m

L ời tiếp theo cho được ày ỏ òng ảm ơn chân thành đến Thầy TS L b t l c ê

Thượng Hiền - Trưởng khoa C ng nghô ệ ơ C í - kh Trường Đại ọc Đ ện ực h i l là người ã hđ ướng ẫn đồ d án khoa học của em Thầy đã r t t bất ận ình chỉ ảo, hướng d ẫn giúp đỡ em rất nhiều trong qu trình àm đồ án ũng như trong á l ccông tác

Em được ày ỏ òng ảm ơn ch n thành đến ác thầy b t l c â c cô trong khoa Công nghệ C í - ơ kh Trường Đại ọc Đ ện ực đ y là n mà h i l â ơi em đang c ng tô ác Các thầy cô trong khoa đã giúp đỡ em rất nhiều trong việc giảng ạy ại trường d t và trong những ngày em học ập ại Trường Đại ọc ác t t h B h khoa Hà N ội

Lời cam đoan 2

2.1.4 Công thức phần tử hữu hạn của bài toán phân tích nhiệt-ứng

TOÁN PHÂN TÍCH NHIỆT.

trong ANSYS

59

CÁC KÝ HIỆUq: Mật độ dòng nhiệt

c: Nhiệt dung riêng

{F}: Ma trận vector nguồn nhiệt

m: Khối lượng của phần tử phun (g)

Sp: Diện tích mặt nhẵn

Chương 1

1.1 Tính cấp thiết của đề tài

Phun phủ là m ột trong những phương pháp x lý b m ử ề ặt vật liệu được ử s

dụng trong h n nơ ửa k thế ỷ nay C ng dô ụng chủ ếu ủa phun phủ y c là b v ảo ệ

c k c và c ác ết ấu ác chi tiết m việc trong m i trường khác nhau, phục ồi ác là ô h c chi tiết m b máy ị òn, ăn mòn và xâm thực

S ự phát triển ạnh ẽ ề thiết ị, vật liệu ng nghệ phun trong vài chục m m v b cô

năm gần đây đã đưa phun phủ thành ột ĩnh ực hoa học ng nghệ ri ng, m l v k cô êgóp phần đáng ể ào tiến ộ khoa học ủa loài người, mang lại hiệu quả kinh k v b c

tế to lớn trong lĩnh ực chế ạo v t và phục ồi h

như: đóng tàu, h ng khôà ng, dầu íkh , y dựng, hxâ oá học h t m, c ế ạo áy

S ự “hụt ẫng” trong công nghệ phun phủ đã ẫn đến ự ị động h d s b và ì tr trệtrong lĩnh v ực chế ạo t và phục ồi, gâ ổn h h y t ại to lớn cho n kinh tền ế quốc

dân Hàng ăm, n n hà nước phải nhập ngoại àng ngàn ỉ đồng ật liệu h t v và phụ

phục hồi c ác chi tiết và k c b h hết ấu ị ư ỏng d dưới ạng ăn mòn và m mài òn

Hơn nữa, ngành trong việc ản xuất đ ện ủa ngành Đ ện ực việc phục ồi s i c i l h

c ác chi tiết ũng đòi ỏi phải nghi n cứu v cô c h ê ề ng nghệ phun phủ…

1.2 Tổng quan về công nghệ phun phủ [1]

C ác chi tiết áy m và k c l ết ấu àm việc trong nhiều môi trường khác nhau với

những chế độ công tác r ất khác nhau Chúng b ị á ỷph hu và h hỏng dưới ưnhiều dạng Có nhi nguyều ên nh n, nhâ ững nguyên nh n châ ính là: gỉ (do làm việc trong môi trường ôkh ng khí – c k c xâác ết ấu y dựng, và nước – c ác

phương tiện thuỷ; các môi trường ĩnh t và động - thiết ị á học…); m b ho ăn òn

(d t dưới ác ụng ủa ác chất ỏng c c l và í kh cháy); m i mà òn ơ ọc c h và c h ác ư

hỏng ác (t c m kh ại ác ặt tiếp úc ủa các chi tiết m việc ưới áp suất x c là d và nhiệt

Để nâng cao độ ền b và tuổi cthọ ủa chi tiết và k c , nhiều gi ết ấu ải pháp đã được đưa ra: gia công nhiệt cải ệnđể thi c t ác ính chất c vật ệuủa li ; sản xu v ất ật

liệu m và h ới ợp kim Trong nhiều ường htr ợp, bề ặt ật ệu m v li được phủ ột m

l b v ớp ảo ệ chống ăn òn m và m m ài òn

Có nhiều phương pháp phủ tr n mặt chi tiết ê và k c ết ấutuỳ theo mục đích

s dử ụng và i đ ều kiện m việc ủa chúng C những ớp phủ ảo ệ hoặc là c ó l b v trang trí; có những ớ phủ đặc biệt ới những ính chất đặc biệt như: chống l p v t

Việc chọn ật liệu v và phương pháp phủ ói chung phụ thuộc o điều kiện n và

l àm việc ủa ác chi tiết c c và k cết ấu Ngoài ra sự ải thiện chất ượng ề ặt c l b m

c v ủa ật liệu ũng cho phép thiết ế c k và chế ạo áy óc t m m và thiết ị ăng suất b n

h ơn

Nhóm phương pháp phủ bề mặt vật liệu:

a) Các phương pháp hoá học và điện ly:

Photphat hoá, sunfit hoá (phương pháp hoá học); mạ niken, mạ crom, oxit hoá (phương pháp điện ly) Lớp phủ photphat hoá (còn gọi tẩm photphat) dùng để trang trí và bảo vệ chống gỉ Lớp phủ sunfit hoá có tác dụng nâng cao

độ bền mòn Các lớp phủ bằng mạ niken, mạ crom hay oxit hoá đều có tác dụng trang trí, bảo vệ và chống mài mòn

Các phương pháp phủ vật lý bao gồm tráng nhôm, nhúng kẽm khuếch tán (khuếch tán bột nhôm, bột crôm, tẩm các bon, tẩm nitơ hoặc tẩm hỗn hợp cac bon – nitơ) Sự tôi bề mặt, sự phủ chân không và sự thiêu kết thủy tinh với mặt kim loại cũng thuộc nhóm phương pháp phủ vật lý Hầu hết các phương

pháp thuộc nhóm này đều cho các lớp phủ có độ bền mòn, bền nhiệt cao, và tính chống gỉ tốt.

c) Các phương pháp cơ học

Phủ bề mặt kim loại bởi một tấm kim loại khác bằng công nghệ cán, đúc,

phủ Nóm phương pháp cơ học Các tấm kim loại phủ bằng phương pháp đúc, cán hoặc hàn nổ có thể là thép không gỉ, niken, momen, đồng titan… Chúng được dùng để bảo vệ kim loại khỏi bị gỉ Lớp xảm tăng cường có chiều dày 0,3 ÷ 0,5mm có tác dụng tăng độ bền mỏi mà không làm thay đổi cấu trúc của kim loại

Lớp phun phủ được hình thành trên bề mặt chi tiết là nhờ nguồn nhiệt từ ngọn lửa khi đốt hoặc nhờ hồ quang điện Nguồn nhiệt đốt nóng các phần tử kim loại phun tới trạng thái nóng chảy hoặc gần nóng chảy; dưới áp lực của không khí hoặc hỗn hợp khí cháy các phần tử kim loại chuyển động với tốc

độ rất cao tới bề mặt vật phun tạo thành lớp phun

Công nghệ phun phủ có những ưu điểm ổi trội so với ác ng nghệ n c côkhác

- Bằng phun phủ có thể phủ ác ật liệu ất khác nhau tr n b c v r ê ề ặt chi tiết m Chẳng hạn, c thể phủ kim loại tr n kính, v , gó ê ải ỗ, gi ấy

- Có thể phun tr n cê ác ề ặt c diện ích ớn hoặc các ùng nhỏ ủa chi b m ó t l v c

tán không thể thực hiện được ục đích ày do kh ng c m n ô ó c ác thiết ị phụ trợ b

tiện l ợinhất và kinh tế nhất đối ới v c ác chi tiết có yêu cầu ặt phủ ớn m l

- Cũng như n đắp, phun phủ cho phép tạo ớp đắp ới chiều ày ương hà l v d tđối l (ớn để ph h c ục ồi ác chi tiết ị ài òn b m m )

- Thiết ị phun phủ kh đơn giản b á và g ọn nhẹ, c thể di chuyển ễ àngó d d và nhanh chóng Chẳng hạn, khi phun bằng ngọ ửa kh chỉ ần áy én kh , n l í c m n í

mỏ đốt v ình kh Khi c nguồn đ ệnà b í ó i có thể ứng ụng phương pháp phun dđiện v ớinhững úng phun cầm tay rất tiện lợi s

- Có s dthể ử ụng ác kim loại c và h ợp kim khác nhau, hoặc ỗn ợp ủa h h c

chúng Có thể phun nhiều l v ớp ới những vật liệu khác nhau để ạo c l t ác ớpphủ

có c t ác ính chất đặc biệt

- Chi tiết phun ít ị biến ạng, trong khi đó, sự đốt óng toàn phần hoặc b d n

c b c ục ộ ác chi tiết phủ ằng ác phương pháp khác b c có gâthể y biến ạng ớn d l

- Bằng phương pháp phun c ản xuất ác chi tiếtó s c có h dình ạng phức ạp tTrong trường h nợp ày, phun phủ được tiến ành tr h ên mặt khuôn m Sau khi ẫuphun khu n mô ẫuđược tháo ra để l l v t ại ớp ỏ ạothành ừ ớp phun t l

- á Qu trình ng nghệ phun phủ đảm ảo ăng suất cao v khối ượng cô b n à l

công việc kh ng lớ ô n

Nhược điểm của công nghệ phun phủ

Trong trường h nợp ày, kinh tế lớp ơn h là s dử ụngphương pháp khác

- á Qu trình chuẩn bị ề ặt trước khi phun gây nhiễm b m ô môi trường m làviệc do phải s dử ụng c ác thiết ị ẩy ửa b t r và l sàm ạch như áy m phun c , phun át

bi, phun bột kim loại và c ácdung dịch t r ẩy ửakhác

- Trong qu trình phun, các ạt phun c thể ắn tung toé, đồng thờiá h ó b có thể

t c h ạo ác ợp chất có h ại cho sức khoẻ ủa người ng nh c cô ân

1.3 Mục tiêu nghiên cứu trong đề tài:

Hiện nay, công nghệ phun phủ được sử dụng rộng rãi trong các thiết bị

và chi tiết máy làm việc trong môi trường khắc nghiệt về nhiệt độ, ăn mòn v.v Những chi tiết sau khi phun phủ luôn phải xử lý để giảm bớt khuyết tật

và ứng suất dư sinh ra trong đó Tuy nhiên, ứng suất dư vẫn luôn tồn tại trong điều kiện chi tiết máy làm việc trong môi trường có nhiệt độ thay đổi Trong

đề tài này, tiến hành mô phỏng trường ứng suất dư xuất hiện trong các lớp phủ ceramic theo nhiệt độ và theo chiều sâu các lớp phủ bằng phương pháp phần tử hữu hạn

• Mục đích của đề tài: Đưa ra trường ứng suất dư trong các lớp phủ

• Nội dung:

- Tổng quan về phun phủ

- Mô hình hoá cho bài toán cụ thể

Chương 2

2.1 Các khái niệm cơ bản trong bài toán phân tích nhiệt - ứng suất[6]

Dẫn nhiệt

Là quá trình trao đổi nhiệt giữa các thành phần của vật thể hay giữa cácvật có nhiệt độ khác nhau Khi tiếp xúc với nhau ngoài dẫn nhiệt trong vật rắn còn có trao đổi nhiệt đối lưu hay bức xạ cho chất lỏng và chất khí

Trường nhiệt độ

khảo sát tại một thời điểm nào đó và các điểm khác nhau sẽ có nhiệt độ khác nhau Tại thời điểm khác có nhiệt độ khác do đó ta có trường nhiệt độ được biểu diễn:

Quá trình dẫn nhiệt trong đó :

• Trường nhiệt độ ổn định gọi là dẫn nhiệt ổn định (không phụ thuộc thời gian)

• Trường nhiệt độ không ổn định gọi là dẫn nhiệt không ổn định (phụ thuộc thời gian)

Là bề mặt chứa tất cả các điểm có cùng nhiệt độ tại một thời điểm Mặt đẳng nhiệt không cắt nhau chỉ có thể là mặt khép kín hay kết thúc trên biên của vật thể

Gradient nhiệt độ

Là đại lượng vector có phương vuông góc với các mặt đẳng nhiệt có giá trị bằng đạo hàm riêng của nhiệt độ theo phương pháp tuyến của mặt đẳng nhiệt.

( ) lim [K/m]

0 n

T n

T T

tích bề mặt đẳng nhiệt vuông góc với hướng truyền nhiệt trong một đơn vị thời gian

Q[W] Dòng nhiệt là nhiệt lượng truyền qua toàn bộ diện tích mặt đẳng nhiệt trong một dơn vị thời gian

grad q

2.1.1 Phương trình vi phân dẫn nhiệt [2]

Thiết lập trên cơ sở phương trình cân bằng năng lượng, định luật Fourier

sinh trong nhân tố dx, dy, dz do nguồn nhiệt bên trong phát ra) = (sự biến đổi nội năng trong nhân tố dx, dy, dz)

Xét một phân tố thể tích dv vô cùng nhỏ bé :

Theo định luật Fourier:

z

T dxdy

T dxdy

2

2 2

T dxdydz dQ

∂

∂ +

2 2

2 3

T y

T x

T dxdydz dQ

∂

∂ +

2 2

2

T y

T x

T c

c: Nhiệt dung riêng

ρ: Khối lượng riêng

λ

.

2 2

2 2

∂

∂ +

Giải bài toán truyền nhiệt là tìm trường nhiệt độ phân bố trong vật thể

biên cho từng bài toán bao gồm:

Điều kiện biên loại 1 cho biết sự phân bố nhiệt độ trên bề mặt vật thể ở thời điểm bất kì.

.

∂ +

∂

∂ +

∂

z

T c

m y

T c

l x

T

λ ρ

λ ρ

∂ +

∂

∂ +

∂

∂

∞

T T h k z

T c

m y

T c

l x

T

λ ρ

λ ρ

Ứng dụng phương pháp PTHH giải bài toán truyền nhiệt 2 chiều có nguồn nhiệt ổn định, khi đó phương trình vi phân có dạng:

0

2

2 2

2

= +

∂

∂

ρ ρ

λ

c

q y

T x

T c

∂

∂ +

∂

∂ +

∂

z

T c

m y

T c

l x

T

λ ρ

λ ρ

.

. ∂∂Txl+ c ∂∂Tym+c ∂∂Tz k+hT−T∞ =

2.1 2 Phương trình dạng không thứ nguyên [2]

Để đưa phương trình (2.14) về dạng không thứ nguyên ta biểu diễn các đại lượng có thứ nguyên của bài toán bằng một đại lượng không thứ nguyên và trong đó một hệ số có thứ nguyên là một hằng số chọn trước.

Đặt:

L z

L y

L x

=

=

= ' ' '

o

vo v v o

c c c

q q q

T T T '

'

2 2

2

= +

∂

∂

ρ ρ ρ

λ ρ

λ

c

q c

q y

T L

T x

T L

T c c

v o o

vo o

o o

o o

o

Nếu chọn trước:

o o

vo o

o o o

o

c

q L

T

λ

=

Thì suy ra :

o

o vo o

L q T

λ

Như vậy (2.15) có thể viết như sau:

0

2

2 2

2

= +

∂

∂

v

q y

T x

T

Trong đó các thông số là các đại lượng không có thứ nguyên Với các điều

2.1.3.Công thức tích phân của bài toán [6]

Biến đổi phương trình vi phân truyền nhiệt bằng cách áp dụng phương pháp lấy tích phân Galenkin như đã nói ở phần trên Với bài toán đang xét có

định trên toàn miền V thì phương pháp Galerkin được viết dưới dạng tích phân sau:

2 2

2 2 v V

Với hàm trọng lượng ψ(x,y) xác định trong miền V Dùng công thức tích phân từng phần để đơn giản hoá công thức trên ta có:

0

= +

T x

W

s

v V

v ψ

ψ λ

ψ λ

=

đạo hàm của chúng trên mỗi phần tử e, các hàm T trên mỗi phần tử chỉ tham gia những biến nút trên mỗi phần tử đó

i

T

e i

i y

x N y

tại các nút nội suy ta có:

{ }

ne i i i ne

i i

T y

N y

T

T x

N x

= +

N T

x

N x

N W

s v i V

i i i i

i i

i q ds N

2 2 Cơ sở lý thuyết v ềphun phủ [2]

Thụy Điển Vào năm 1910 ông đã chế tạo được máy phun kim loại đầu tiên

Theo phương pháp của ông, kim loại lỏng được rót vào luồng không khí nóng thoát ra từ vòi đốt Dưới tác dụng của luống khí nóng áp suất cao, kim loại lỏng bị tách thành từng hạt nhỏ bắn vào bề mặt vật phun.

Máy phun dựa trên nguyên lý trên không có độ tin cậy cao và cho năng suất rất thấp Sự phát triển của kỹ thuật đòi 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

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 dộ cao đựoc phát minh

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

Dựa theo nguồn năng lượng nhiệt được cung cấp để làm nóng chảy vật liệu phun, có thể phân các phương pháp phun thành hai nhóm: phun ngọn lửa khí và phu điện Trong các nhà máy phun ngọn lửa khí, nhiệt phát sinh bởi sự đốt cháy hỗn hợp khí đốt và oxi Các nhà máy phun điẹn dựa trên nguyên tắc

sử dụng nhiệt của hồ quang điện

Phương pháp phun ngọn lửa khí có ứng dụng rộng rãi nhất Nó được dùng

để phun và làm nóng chảy các hợp kim tự bảo vệ trên nền niken và coban, và

để phun các vật liệu gốm và khó chảy khác Một trong những dạng đặc biệt

axetylen và oxi Dạng này cho phép phun các vật liệu có nhiệt độ nóng chảy cao hơn

Phương pháp phun kim loại bằng hồ quang điện là dạng cũ nhất trong số các dạng phun phủ điện Trước đây hồ quang điện xoay chiều được sử dụng

để phun kim loại, do đó quá trình phun dây không ổn định Hiện nay, tính ổn

định của quá trình phun được đảm bảo bởi việc sử dụng hồ quang dòng một chiều trong các máy phun kim loại.

Trong những năm gần đây, thiết bị phun plasma dùng để phun cảm ứng tần số cao có khả năng công nghệ rộng hơn cả, có thể phun bất kỳ vật liệu nào

2.2.1 C ác phương pháp phun [1]

a Phun ngọn l í ửakh

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

có thể có ba dạng: phun dây, phun thanh và phun bột Ngoài ra, sự phun nổ,

thuộc phương pháp phun ngọn lửa khí

Hình 2.1 Phun dây bằng ngọn lửa khí

khí nén; 5- hạt kim loại; 6 lớp phủ; 7 kim loại nền; 8 đầu bép.- - -

phun thanh cũng diễn ra tương tự Trong cả hai trường hợp, vật liệu phun dạng dây hoặc thanh được cấp qua lỗ tâm của mỏ đốt và nóng chảy trong ngọn lửa Luồng không khí nén làm phân tán vật liệu phun nóng chảy thành

các hạt nhỏ phủ trên bề mặt vật phun Dây được cấp với tốc độ không đổi nhờ các con lăn dẫn động của tuabin không khí hoặc động cơ điện.

Khi sử dụng tuabin không khí, việc điều chỉnh chính xác tốc độ cấp dây sẽ khó khăn, tuy nhiên mỏ đốt sẽ gọn nhẹ hơn Vì vậy tuabin không khí được dùng trong các mỏ đốt cầm tay Mỏ đốt dùng động cơ điện cho phép điều chỉnh tốc độ cấp dây chính xác hơn và duy trì ổn định tốc độ đó Tuy nhiên vì nặng hơn nhiều các mỏ đốt như vậy được lắp trên thiết bị cơ khí hóa dùng cho phun phủ

Đường kính dây phun thường không quá 3mm Khi phun các kim loại có nhiệt độ nóng chảy thấp (như nhôm, kẽm…) có thể sử dụng dây phun đường kính 5-7mm

Hình 2.2 giới thiệu nguyên lý phun ngọn lửa khí với vật liệu bột Bột phun

rơi vào ngọn lửa Các phần tử bột bị đốt nóng và bắn vào bề mặt vật phun Trong các mỏ đốt phun bột và phun dây, việc cấp vật liệu phun có thể được thực hiện nhờ luồng không khí nén

Hình 2.2 Nguyên lý phun bột bằng ngọn lửa khí:

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

Trong nhiều trường hợp axetylen được dùng làm khí đốt Khi phun chất dẻo thường dùng propan.

Khi axetylen cháy hoàn toàn, các phản ứng hóa học sau đây xảy ra:

oxi của môi trường xung quanh tham gia vào sự đốt axetylen Tại phía đầu

và (2.30) Ở đây các sản phẩm khí cháy có bầu khí quyển phục hồi Tiếp đến,

(2.32) và sự cháy hoàn toàn của axetylen Khi chuyển động trong ngọn lửa, các phần tử phun bị đốt nóng liên tục Khi cấp luống không khí nén vào ngọn lửa thì một phần lớn ngọn lửa bị oxi hóa

phương pháp phun ngọn lửa khí để phun các vật liệu khó chảy

Công nghệ phun phủ ngọn lửa khí rất đơn giản, thiết bị và chi phí vận hành lại thấp Đó là lý do để phương pháp này có được ứng dụng rộng rãi nhất

tỷ lệ khối lượng chính xác được cấp vào buồng3 với đường kính 25mm và

vonfram) được cấp vào buồng cùng với khí nitơ (hình 2.3b).Người ta phóng

phát nổ, sinh nhiệt và song va đập, đốt nóng và phóng các phần tử bột trên

1- chi tiết phun; 2 ơ ấu àm át; 3 buồng ổ; 4- c c l m - n - kênh điện

a) chất đầy ỗn ợp h h công tác v ào buồng; b) cấp ột phun; b

l c) phóng điện; d) tạo ớp phủKhi phun nổ các phần tử bột phun được tích lũy động năng rất lớn Ở

820m/s Nếu tại đây đặt chi tiết phun thì khi các phần tử va phải bề mặt của

nó sẽ phát sinh một lượng nhiệt lớn và nhiệt độ của bột phun có thể đạt tới

trình lặp lại Tần số nổ được điều chỉnh chính xác trong phạm vi 3 đến 4 lần trong 1 giây

Phun nổ được ứng dụng để phun các lớp cứng và bền mòn từ bột cacbit có chứa một lượng nhỏ bột oxi kim loại liên kết Mỗi chu kỳ phun đạt độ dày

-nổ có độ chặt cao và độ bám dính cao Khi phun -nổ nhiệt độ chi tiết phun

không vượt quá 200oC (khi phun ngọn lửa khí nhiệt độ chi tiết là khoảng 260

tính chất cơ lý khác

Nhược điểm của phun nổ là tiếng ồn lớn, tới 140dB, vì vậy phải đặt thiết

bị phun tại một vị trí đặc biệt Một nhược điểm nữa là thiết bị phun nổ có giá thành cao

Phun hồ quang điện

Dây phun được cấp qua hai ống dẫn dây 2 Các dây phun đồng thời là dây dẫn điện Khi hai đầu dây chạm nhau thì hồ quang xuất hiện Ống dẫn không khí nén được đặt giữa hai ống dẫn dây Luồng không khí nén thổi lách các giọt kim loại khỏi các điện cực tạo thành các phần tử kim loại nóng chảy bám vào

một chiều được dùng để phun hồ quang Sự ổn định của hồ quang được đảm bảo bởi điện thế tần số cao Dây phun có đường kính 0,8; 1,0; 1,6 và 2,0 mm.

Ưu điểm của phương pháp phun hồ quang điện là năng suất cao và có khả năng rút ngắn thời gian phun Chẳng hạn, khi sử dụng dòng điện 750 A có thể phun được 36kg/h lớp phun dây, cao hơn nhiều lần so với khi phun ngọn lửa khí; độ bám của lớp phun hồ quang điện cũng tốt hơn độ bám của lớp phun ngọn lửa khí Khi sử dụng hai dây phun kim loại khác nhau có thể nhận được lớp phun hợp kim Chi phí vận hành máy phun không lớn Cần lưu ý khi phun với hai dây kim loại lớp phun khác nhau (đồng nhất)

Nhược điểm của phương pháp nói trên là sự quá nhiệt và oxi hóa vật liệu phun khi tốc độ cấp dây phun bé Ngoài ra, lượng nhiệt lớn phát ra từ hồ quang làm cháy đáng kể các nguyên tố hợp kim tham gia vào lớp phủ (chẳng

các nguyên tố hợp kim Tuy nhiên, giá thành dây hợp kim như vậy cao hơn khoảng 3 lần

Phun plasma

Khi một chất khí với các phần tử tạo bởi nhiều nguyên tử được đốt nóng tới nhiệt độ trên 1000K, thì xảy ra quá trình phá hủy các liên kết phân tử và

trình phân ly – được xác định bởi chất khí và áp suất Các biến đổi xảy ra, chẳng hạn đối với nitơ, có thể mô tả dưới dạng phản ứng sau:

2 D

N U + → 2N

(eV)

Khi nhiệt độ tiếp tục tăng, các điện tử tách khỏi nguyên tử và xảy ra sự ion hóa nguyên tử đó Dưới áp suất khí quyển và nhiệt độ 10000K, các khí như oxi và nitơ là những khí ion hóa:

i

N U + → N e, + +

Chất khí mà trong đó phần lớn các nguyên tử hoặc phân tử bị ion hóa và nồng độ các điện tử và ion âm bằng nồng độ các ion dương, gọi là plasma Plasma có độ dẫn điện rất cao

Các phương pháp phóng điện trong các chất khí, trong đó có cả phóng điện hồ quang, được ứng dụng rộng rãi nhất để tạo plasma

Phương pháp phun plasma có những đặc điểm dưới đây Nhiệt độ cao của tia plasma cho phép phun các vật liệu khó chảy Nhiệt độ tia 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 phun các vật liệu khác nhau (kim loại, gốm và vật liệu hữu cơ) Do sử dụng khí trơ làm khí công tác nên lượng oxit tạo thành trong lớp phủ rất nhỏ Khi cần thiết có thể tiến hành sự phun trong buồng chứa khí trơ

Các lớp phun plasma có độ chặt cao và độ bám tốt với vật liệu nền Tuy nhiên năng suất phun plasma tương đối thấp; khi phun có tiếng ồn và tia cực tím mạnh Giá thành và chi phí vận hành thiết bị cao là nhược điểm của phương pháp phun plasma

Phun cảm ứng tần số cao

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

cảm ứng (dây phun) bị đốt nóng chảy bởi dòng 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 luồng không khí áp suất cao Quá trình phun diễn ra trong buồng kín chứa khí trơ.

Do được phun trong môi trường khí trơ, lớp phủ chứa ít tạp chất oxi; độ bám của nó với kim loại nền khá cao; các nguyên tố hợp kim bị cháy ít Tuy nhiên năng suât phun của phương pháp này không cao

Hình 2.5 Sơ đồ nguyên lý thiết ị phun cảm ứng ần ố cao: b t s

1- cuộn ơ ấp; 2 s c - dây phun; 3 òng ảm ứng- v c 2.2.2 So sánh đặc điểm công nghệ của phương pháp phun ngọn lửa

khí và phun plasma[2]

Phun ngọn lửa khí (dây và bột) là phương pháp phun phủ điển hình có ứng dụng rộng rãi trong thực tế Ngoài ra phun plasma cũng rất phổ biến bởi nó cho phép nhận lớp phun từ các vật liệu khó chảy, đáp ứng được các yêu cầu khắt khe của máy móc hiện đại Dưới đây sẽ khảo sát kỹ hơn một số đặc điểm công nghệ của hai 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 luồng khí thoát ra khỏi miệng súng phun plasma hoặc mỏ đốt ngọn lửa khí.

-axetylen hoặc oxi-propan làm nguồn nhiệt Nhiệt độ lớn nhất có thể nhận được trong trường hợp đó bằng nhiệt độ cháy của các hỗn hợp khí

Sự phân bố nhiệt độ dọc theo trục tâm của ngọn lửa phụ thuộc vào khoảng cách phun (hình 2.6) Đối với mỏ đốt phun bột kiểu P (Hãng “Metco”-Mỹ) ở

Khi phun dây bằng mỏ đốt kiểu K (cùng Hãng “Metco”), nhiệt độ giảm

không khí nén vào ngọn lửa

Khi phun bột có thể nhận được lớp phủ, kể cả khi bột phun chưa nóng chảy hoàn toàn Điều đó không thể có được khi phun dây hoặc thanh Vì vậy,

so với phun bột, khi phun dây hoặc thanh, các phần tử hình thành trong giai đoạn đầu của sự chuyển động có nhiệt độ và tốc độ cao hơn, đảm bảo năng lượng va đập lớn hơn với chi tiết phun và nâng cao độ bám của lớp phun với kim loại nền Tuy nhiên, khi phun dây hoặc thanh, các phần tử (hạt phun) bị nguội đi nhanh chóng Khi phun bột, vùng nhiệt độ cao của ngọn lửa được mở rộng hơn, cho phép đốt nóng hiệu quả của phần tử bay

-1 của Hãng “Plasmadyne” (Mỹ) Nhiệt độ trung bình ở miệng súng phun với

khoảng cách 50mm là 220oC, và ở khoảng cách 100 mm là 800-900oC Hình 2.8 dẫn các số liệu do sự phân bố nhiệt độ trong tia plasma nhận được ở dòng

Hình 2.6 Sự thay đổi nhiệt độ của ngọn lửa khí cháy phụ thuộc vào khoảng cách và chế độ công tác

Khi phun bột:1) 12,5 O2 và 12,5 C2H2; 2) 16,5 O2và 10,0 C2H2;

Khi phun dây:3 8,5 O) 1 2 và 18,5 C2H2; 4) 25,0 O2và 12,0 C2H2;

Hình 2.7 Sự thay đổi nhiệt độ của tia plasma phụ thuộc vào khoảng cách phun

Lượng khí công tác tiêu thụ 30l/ph

Cường độ dòng điện:1) 550 A; 2) 450 A; 3) 300 A

Hình 2.8 Sự âph n bố nhiệt trong tia plasma.

Nhiệt độ cao của tia plasma cho phép phun bất kỳ vật liệu khó chảy nào và trong quá trình phun các vật liệu phun không bay hơi và không thay đổi đáng

kể các tính chất của mình

So với phun ngọn lửa 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 đến tốc độ chuyển động của các phần tử phun Sự phân bố tốc độ trong tia plasma và trong ngọn lửa khí được xác định tại vùng tâm của chúng

bột, ở khoảng cách 50, 100 và 150mm, tốc độ khí tương ứng là 80, 50 và 30m/s Khi phun dây, cũng ở những khoảng cách đó, tốc độ khí tương ứng là

370, 160, 95 m/s Để phun bột, dùng mỏ đốt kiểu P của Hãng “Metco” và để phun dây dùng mỏ đốt kiểu K

Hình 2.9 Sự thay đổi ốc đột ng l í ọn ửa kh

Khi phun bột:12) 16,5 O2và 10,0 C2H2; 2) 12,5 O2 và 12,5 C2H2;

Khi phun dây: 3) 25,0 O2và 12,0 C2H2; 4) 18,5 O2 và 18,5 C2H2

Hình 2.10 Sự thay đổi tốc độ tia plasma

theo chiều ài khoảng ách phunLượng khí công tác tiêu thụ 30l/ph

Sự thay đổi tốc độ tia plasma khi phun phụ thuộc khoảng cách tính từ

được, khi phun với dòng điện 550A (là dòng thường được ứng dụng trong thực tế), ở các khoảng cách 50, 100 và 150 mm tính từ đầu bép, tốc độ dòng plasma tương ứng là 140, 55 và 35 m/s Các nghiên cứu được tiến hành trên

súng phun SG-1 của Hãng “Plasmadyne” Theo tính toán, ở cường độ dòng điện 400 A, lượng khí công tác 43 l/ph và đường kính bép 5,5 mm, tốc độ tia

Thành phần khí của tia plasma và ngọn lửa khí cháy

Khi phun bột, ngọn lửa hình thành trong quá trinh đốt khí cháy và oxi là nguồn năng lượng cần thiết cho sự đốt nóng bột Khi phun dây và trong nhiều trường hợp cả phun bột, để tăng tốc các hạt phun, người ta cấp luồng không khí nén vào ngọn lửa Vì vậy, thành phần khí trong ngọn lửa ở những vùng khác nhau sẽ thay đổi Khi phun plasma, sau khi khí công tác ra khỏi miệng

quả thành phần khí của tia cũng thay đổi trên đường đi của nó Các số liệu về thành phần khí mà trong đó các phần tử vật liệu phun chuyển động có ý nghĩa

to lớn đối với sự nghiên cứu chi tiết hơn quá trình tương tác của vật liệu phun với dòng khí nhiệt độ cao, cơ chế hình thành và các tính chất của lớp phủ.Trong mọi trường hợp khảo sát, không phụ thuộc vào cường độ dòng điện công tác, không khí môi trường bắn dữ dội vào tia plasma Ở khoảng cách

-100mm vào khoảng 90% Không cần phải nhấn mạnh thêm rằng, khi phun plasma, nhờ sử dụng khí trơ làm khí công tác nên trong lớp phun kim loại

Khi phun hồ quang điện và phun cảm ứng tần số cao, các hạt phun di chuyển được là nhờ lường không khí nén thổi vào Vì vậy có thể giả thiết rằng, trong các phương pháp phun nói trên, các phần tử phun chuyển động trong môi trường không khí Khi phun nổ, các phần tử 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

2.2.3 Quan điểm về sự xuất hiện lớp phun phủ [1]

Trong quá trình phun lớp phun được h ình thành ừ ác phần ử óng chảy t c t n

riêng lẻ ho g v ặc ần ới trọng thái nóng chảy Các ần t ph ử đó chuyển động ới v

t ốc độ cao v va chạm ới ề ặt ật liệu ơ ản, hình thành tr n đó ột ớpà v b m v c b ê m l

v ật liệu phun Nhiệt độ ật liệu ền (cơ ản) thường cao hơn nhiệt độ phòng v n b

Có thể coi rằng, chùm các h ạtphun tạo thành ột ình n m chiều ộng m h cô à r

c nó ủa khi phun bột phát triển ừ miệng ỏ đốt, còn khi phun thanh hoặc y t m dâtại i nđ ểm óng chảy ủa thanh (hoặc y) được ấp Trên mặt ền c phần ử c dâ c n cá t phun toạ v ệt phun dưới dạng h ình tròn Người ta cho rằng nói chung sự âph n tán c c h ủa ác ạt theo đường k ính tròn tu n theo hướng vu ng góc ới ề ặt â ô v b m

c nó ủa trong thời gian dt, th ự thay đổi chiều ày ủa ớp phun dy phụ thuộcì s d c l

v ào khoảng ách ừ m hình tròn c thể biểu diễn ưới ạng biểu thức sau: c t tâ ó d d

dt e y dy

r o

2 2

r o

2 2

ρ

−

Hình 2.11 Mô hình phân tán chiều dày lớp phun

Trong các c tâtoạ độ ách m ở khoảng ρ và 2ρ, chiều d l ày ớp phun tương ứng là 36,8% v 1,8% chiều ày ở m lớp à d tâ phun (hình 2.11) Đại ượng l ρ phụ

thuộc v hào ình dáng miệng ỏ đốt, áp ất ô m su kh ng kh én, khoảng ách phun í n c

và c i ác đ ều kiện khác th ng thường, ở ác ỏ đốt ản xuất ng nghiệp đại ( ô c m s cô ,

lượng n bày ằng 10 15mm) –

c l ủa ớpphủ, thể chia ra thành ác quan điểm thuyết sau:có c lý

- Lý thuyết Shoop

- Lý thuyết ủac Karg, K ch, Reiningerats

- Lý thuyết Scherk

T c lý ác giả ủa thuyết ày đã ết luận ằng: lớp phủ ằng phun kim loại đã n k r b

xu hiất ện do các ọt gi kim loại lỏng ị phun bằng ột d b m òng í n v tkh én ới ốc độ

r ất cao (trung bình khoảng 200 m/s) Các giọt ày ị ph ỡ thành ất nhiều n b á v r

h ạtnhỏ Dạng ủa ác ạt ày được đặc trưng ằng kim loại ủa Theo bản c c h n b c nó

chất có thể chia kim loại thành hai nhóm

- C ác kim loại mà ôxyt của nó khi phun ở thể ỏng th lu n luôn tạo thành l ì ô

tách thành c hạt nhỏ th ề ặt ủa ác ạt ũng ắt đầu ăng lớp ôxyt Số cá ì b m c c h c b t

lượng ôxyt nhiều, ít là m âột nh n tố chính ảnh ưởng đến chất ượng ủa ớp h l c l phủ

Quá trình va đập ủa ác ạt, thực c c h nghiệm ất kh xác định r ó vì á qu trình

n x ày ảy ra trong một thời gian rất ngắn, m trong thời gian đó qu trình àyà á n

có ảnh ưởng ất ớn ới ốc độ h r l t t b c c ám ủa ác phần ử kim loại ền t n

T c ừ ác thực nghiệm ác giả t lý thuyết ày ính toán n t và k ết luận ằng: các rphần t ử kim loại trong thời i đ ểmva đập tr n bề m ê ặt phun ở lthể ỏng

b Lý thuyết Shoop

T ác giả đã giả định ằng: năng lượng động ăng của ác ạt kim loại khi r n c h bay được cung cấp bằng dòng kh én, nê í n n khi va đập lên các ề ặt ị phun b m b thực t có s ế ự thay đổi nhiệt Thực nghiệm đã ác định được ằng: những h x r ạt

do tác dụng ủa c dòng kh én í n Trong thời i đ ểm va đập chúng ẽ biến ạng s d

dẻo, do vậy chúng li n kết ới nhau thành những ớp li n kết ê v l ê

T c lý ác giả ủa thuyết này ố ắng chứng minh rằng ác phần ử kim loại c g c t

đầu v òi phun, sự giữ nhi ệt trong dòng ác tia kim loại là tương đối th c c ấp ònkhoảng 500 đến 1000 Do vậy t k ác giả đã ết luận cho l thuyết ủa ình ằng: ý c m r

có thể phủ được những ật liệu ễ cháy v d mà ôkh ng bị cháy

c Lý thuyết của Karg, Katsch, Reininger

Lý thuyết ày ũng cho rằng những ạt kim loại ị nguội n c h b và đông đặc là

quá tr ình đi từ òi phun các ạt đã ở trạng thái nguội như ậy ẽ kh ng xảy v h v s ô ra biến dạng ẻo d

d Lý thuyết Scherk

T c lý ác giả ủa thuyết nay đã ết luận ằng: nhiệt độ ủa ác ạt phun phải k r c c h

ở êtr n nhiệt độ chảy ỏng để xảy ra sự h l àn chặt chúng ới v nhau c nghĩa là: ở ó

thời i đ ểm va đập êtr n bề ặt ị phun, kim loại ớp ề ặt ủa kim loại n b m b l b m c ền ị

phun sẽ b nị đốt óng đến nhiệ độ chảy để ảy ra sự h g t x àn ắn giữa ác phần ử c t

v ớikim loại ơ ở, nhưng thực ế kh ng đúng như ậy c s t ô v

Sự ch và ảy phân tán kim loại khi phun:

loại ( i cđ ện ực) Sự đ ản ạch y tác ụng nung nóng đáng ể kim loại v o m gâ d k ở ị

tr tií ếp xúc Kim loại được nung nóng ới nhiệt độ cao hơn nhiệt độ óng chảy t n

c ủa chúng, làm xuất hiện giọt kim loại phủ tr n mặt đ ện ực Giữa kim loại ê i c

nóng chảy và môi trường ảy ra qu trình khuếch án x á t và tương tác ho ới lý á v nhau, như ứng suất ề ặt, nội ă b m n ng, nhiệt và h s d độ ệ ố ẫn nhiệt, khả ă n ng co rút gây ảnh hưởng đến ấu c trúc và c t ác ính chất khác ủa giọt kim loại c

S l lêự ớn n của giọt kim loại tr n các đầu y tồn ại cho đến khi lực động ê dâ t

h c dọc ủa òng kh ng kh én ớn ơn ứng suất ề ặt ủa kim loại ỏng m ô í n l h b m c l làtách giọt kim loại Giọt kim loại ưới áp ực ảu òng kh ng kh én ị ách d l c d ô í n b tthành nhiều ạt nhỏ ạo thành tia phun kim loại h t

Quá trình bay của các hạt

Toàn b ộ quá trình bay của ác ạt t l h c h ừ úc ình thành giọt kim loại đến thời

quá trình bay của c h ác ạt chủ ếu ảy y x ra hiện tượng oxi hóa V ậy ác phầnì v c

t v ử ật liệu phun bị bao bọc ởi ột ớp oxit Lớp ày ớn n theo khoảng b m l n l lê

Để hiểu được s h ự ình thành ớp l phun cần ch ú ý tới c ác hiện tượng xảy ra khi các phần ử kim loại phun va chạm v m n t ới ặt ền C hai vấn đề ần đượcó c

khảo sát: a) động ăng của ác ần t và n c ph ử b) sự ến dbi ạng ủa c c ác ần t ph ử khi

va đập

Năng lượng ủa ác phần ử phun khi va chạm ới ặt ền được ác định c c t v m n x

b ởikhối ượng ủa l c nó và t t ốc độ ứcthời:

2

2 ,1 mv

B v c ởi ậy ác phần ử t có l độ ớnkhác nhau sẽ có động ă n ng khác nhau (khi chúng có cùng ột ốc độ) Tốc độ bay của c m t ác phần ử t là y t ếu ố chính để quyết định ự ến s bi dạng ủa c chúng Arnold đã t ính toán ốc độ c t ần thiết cho

S t t C x

t1 - nhiệt độ ủa phần ử phun tại thời đ ểm va chạm ới ặt ền c t i v m n (0C)

t2 - nhiệt độ chảy ủa ác phần ử phun ( c c t 0C)

S ẩn nhiệ (cal)

L ớp oxit trên bề ặt các phần ử phun c ảnh ưởng ất ớn đối ới khả m t ó h r l v

năng biến ạng ủa chúng khi va chạm ới ặt ền Điều ần khẳng định , d c v m n c làtại thời đ ểm va chạm ới ặt ền lớp oxit phải ở trạng thái ỏng Như ậy i v m n l v trong trường h n ôợp ày kh ng thể giữ được ự biến dạng ủa ác phần ử s c c t mà

ngược lại, ở ác ần t có v c c ph ử ỏ ứng, khả ăng biến d n ạng ủa c chúng chủ ếu y được quyết định b l v bởi ớp ỏ ọc n ày

Khả ă n ng biến dạng ủa c phần ử thép ới m t v àng ỏng oxit ở trạng thái m

lỏng phụ thuộc ào ự biến ạng ủ ác phần ử trước v s d c a c t nó Khả ăng đó n

không kết th ngay mà c úc òn tiếp ễn do tác dụng của cádi c phần ử sau, giống t

như t ác dụng của á qu trình èn Sự ến d r bi ạng ủa c c ác ần t ph ử phun xảy ra rấtnhanh Bởi v ậy khi các phần ử sau va chạm ới ác phần ử trước th ác t v c t ì c

phần t ử trước ãy h còn ở trạng thái ỏng ặc l ho trạng thái ệt, do đó ữa ch s gi úng

d dễ àng ảy ra sự li n kết ới nhau x ê v

2.2.4 Cấu trúc của lớp phun

L ớp phun kim loại có c ấu trúc khác ẳn so với ật liệu ban đầu h v [2] Đặc

trưng cơ b c c ản ủa ấu trúc n là nhày ững phiến kim loại ới chiều ày 0,1 – 0,2 v d

mm và d ày 0,005 – 0,01 mm Các phần ử ày t n có độ biến ạng khác nhau v d à

b âịph n c h vác ới nhau bằng ột ớp oxit mỏng ới chiều ày 0,001 mm m l v d

C ấu trúc ủa ớp phun đặc trưng cho cấu trúc nguội đột ngột Ở ớp phun c l l

c ấutrúc bainit Ngoài những phần ử ền ày, lớp phun còn chứa ác phần ử t n n c t

nh khỏ ông biến dạng Những phần ử ày khi va chạm v m n t n ới ặt ền đang ở

trạng ái rắn th

S ự nguội ạnh ủa ác phần ử ảy ra rất nhanh v chúng ị ác động ất l c c t x à b t r lớn của ốc độ t ngu Vì vậyội , trong cấu trúc, ngoài dung dịch đ – ặc Fe C còn

phun với n ền

Trong l phun thớp ép có hai loại oxit: một loại được ình thành ri h êng biệt;

làm xấu ính chất ơ ọc ủa ớp phun; loại thứ hai đóng vai tr li n kết t c h c l ò ê các

phần t ử kim loại êng biệt Bên cạnh c ri ấutr êúctr n, trong thành ần l ph ớpphun phải k ể đến m lột ượng á l c l xkh ớn ác ỗ ốp Các ỗ ốp ày ẽ cho lớp phun l x n s

những t ính chất ốt ếu t n nó l àm việc trong điều kiện i trơ bô n

2.2.5 Độ bám của lớp phun [1]

được đưa ra Dưới đây giới thiệu một s ố lu iận ểmđ đó

a Lực bám dính của hạt kim loại lỏng trên nền chất rắn

Giả thiết c hác t ạ phun khi va đập ào mặt v bề chi tiết ang ở đ trạng thái

lỏng, lúc đó ẽ s có hiện tượng ính ám ủa ột giọt ỏng n bề ặt ủa chất d b c m l lê m c

r d v l cắn ựa ào ực ăng ề ặt ủa giọt ỏng đ b m c l ó và môi trường xung quanh nó

Đểcho giọt ỏng l l giữ ại ởtrạngthái n bằng ì câ th ta có:

Suy ra

23

12 13

cos

α

α α

13 α α

Đây là i u đ ề kiện d ínhướt đối v b mới ề ặt nh ẵn

V b m ới ề ặt nhám th phương trình (2.38) phải ì có dạng (2.41) c ính đếnó t

h s ệ ốK Hệ ố ày s n là t l ỷ ệgiữa diện ích ặt nhám t m và diện ích ặt nhẵn t m :