Xây Dựng Phương Pháp Đánh Giá Tính Gia Ông Ho Vật Liệu Là Kim Loại Màu (Hợp Kim Đồng, Hợp Kim Nhôm).Pdf

Bé gi¸o dôc vµ ®µo t¹o Trêng ®¹i häc b¸ch khoa hµ néi LuËn v¨n th¹c sÜ khoa häc X©y dùng ph¬ng ph¸p ®¸nh gi¸ tÝnh gia c«ng cho vËt liÖu lµ kim lo¹i mµu (hîp kim ®ång, hîp kim nh«m) ngµnh c«ng nghÖ c[.]

Chơng I: Cơ sở lý luận đánh giá tính gia công của vật liệu

1.1 Khái niệm cơ bản về tính gia công của vật liệu

1.2 Những quan điểm đánh giá tính gia công của vật liệu

1.2.1 Đánh giá tính gia công của vật liệu từ quan điểm độ lớn của

tốc độ cắt

1.2.2. Phơng pháp đánh giá tính gia công của vật liệu từ quan

điểm lực cắt

1.2.3 Phơng pháp đánh giá tính gia công từ quan điểm chất

lợng bề mặt sau khi gia công

1.2.4 Đánh giá tính gia công từ quan điểm sự hình thành phoi

1.2.5 Đánh giá tính gia công từ quan điểm ổn định kích thớc của

vật liệu sau khi gia công

1.2.6 Phơng pháp không đánh giá trực tiếp tính gia công

1.2.7 Phơng pháp đánh giá tổng hợp tính gia công

1.3 Mối quan hệ giữa tính gia công và vật liệu dao cắt

Chơng II: nghiên cứu tính gia công của vật liệu hợp kim đồng

2.1 Lý thuyết chung về đồng và hợp kim của đồng

2.1.1 Khái niệm chung

2.1.2 Tính chất của đồng nguyên chất

2/ ảnh hởng của các nguyên tố hợp kim đến cơ tính và tính

chất của đồng thanh

2.3 Tính gia công của đồng và hợp kim đồng

2.3.1 Xếp loại về hệ số tính gia công

2.3.2.Tác động của các yếu tố hợp kim lên tính gia công trên máy

Chơng III Tính gia công của hợp kim nhôm

3.1 Phân loại hợp kim nhôm

3.2 Tính gia công và ảnh hởng của các nguyên tố hợp kim đến tính

gia công của hợp kim nhôm

Chơng IV: Phơng pháp nghiên cứu thực nghiệm đánh giá tính

gia công của hợp kim màu

4.1 Các phơng pháp thí nghiệm

4.1.1 Phơng pháp thí nghiệm với thời gian dài

4.1.2 Phơng pháp thí nghiệm tiện mặt đầu

4.2 Xây dựng phơng pháp đánh giá tính gia công đối với vật liệu

hợp kim màu

4.2.1 Sơ đồ thí nghiệm

4.2.2 Lựa chọn vật liệu thí nghiệm

4.2.3 Chọn vật liệu và thiết kế dụng cụ cắt

4.3 Đánh giá kết quả thực nghiệm

4.3.1 Kiểm tra tính đồng nhất của thực nghiệm

59

61

62

626266686970737575767777

80848587

Mở đầu Ngày nay, sự phát triển nh vũ bão của khoa học và công nghệ đã và đang

đòi hỏi mỗi quốc gia nói chung và ngành chế tạo máy nói riêng cần tập trung nghiên cứu những tiến bộ kỹ thuật trong lĩnh vực công nghệ chế tạo Đặc biệt khi thiết kế công nghệ chuẩn bị sản xuất, một trong những mấu chốt cần phải giải quyết để nâng cao hiệu quả kinh tế – kỹ thuật của quá trình chế tạo cơ khí là phải xác định chế độ cắt tối u cho từng nguyên công khác nhau nhằm rút ngắn thời gian chuẩn bị công nghệ; đồng thời đảm bảo thời gian gia công

và chi phí gia công nhỏ nhất, hiệu quả kinh tế của quá trình sản xuất cao nhất.Trong công nghệ chuẩn bị sản xuất, việc nghiên cứu lựa chọn chế độ cắt cho mỗi nguyên công phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố của hệ thống công nghệ nh máy, dao, đồ gá và chi tiết gia công Một trong các yếu tố đó mà chúng ta cần quan tâm là vật liệu của cho tiết gia công và những tính chất của vật liệu

đố hay còn gọi là tính gia công của vật liệu

Tính gia công của vật liệu có thể hiểu một cách đơn giản là mức độ khó hay dễ gia công Nếu vật liệu dễ gia công thì ta có thể dùng chế độ cắt lớn, ngợc lại nếu vật liệu khó gia công ta hạ thấp chế độ cắt Một vật liệu trong chế tạo máy phải có độ cứng, độ bền nhất định để đáp ứng đợc yêu cầu của sản phẩm Tuy nhiên vật liệu ấy phải đảm bảo đợc cả tính gia công, nghĩa là gia công đợc bằng các phơng pháp hiện có

Nh vậy, trong ngành chế tạo máy việc nghiên cứu tính gia công của vật liệu là hết sức cần thiết và đợc rất nhiều nớc quan tâm nghiên cứu Tuy nhiên ở nớc ta hiện nay, các công trình nghiên cứu tính gia công của vật liệu

và xây dựng phơng pháp đánh giá tính gia công của vật liệu mới chỉ tập trung vào nghiên cứu đối với một số vật liệu phổ biến đang đợc ứng dụng trong việc chế tạo các chi tiết máy nh các loại thép, gang, cha có sự tập trun… g nghiên cứu đến tính gia công đối với vật liệu là kim loại màu và hợp kim màu

Vật liệu kim loại màu tiềm tàng các tính chất cơ, lý, hoá đặc biệt, rất phong phú và đa dạng Nhiều yêu cầu “hóc búa” về chức năng của các thiết bị, kết cấu, dụng cụ trong các lĩnh vực công nghệ cao nh điện tử, tin học, hàng không vũ trụ, năng lợng nguyên tử,… hoàn toàn có thể tìm đợc câu trả lời trong nhóm vật liệu kim loại màu và hợp kim màu

Trong lĩnh vực công nghệ chế tạo máy, việc nghiên cứu sử dụng đúng đắn, hiệu quả vật liệu kim loại màu đòi hỏi phải nghiên cứu xây dựng đợc phơng pháp đánh giá tính gia công của nó để từ đó xác định đợc hệ số tính gia công Với hệ số tính gia công này làm cơ sở để xác định chế độ cắt khi gia công trên máy gia công truyền thống cũng nh khi gia công trên máy NC, CNC hay trung tâm gia công

Trên cơ sở nghiên cứu tính gia công của vật liệu nói chung và vật liệu kim loại màu nói riêng, ta có thể phân loại, xếp nhóm những vật liệu có tính gia công tơng tự nhau để đợc phép dùng chung một chế độ cắt khi gia công Đó cũng là cơ sở cho phép xác định chế độ cắt một cách nhanh chóng, thuận tiện bằng các phơng pháp khác nhau nh tra bảng, tính theo công thức và tối u với việc dùng máy tính để thực hiện

Với ý nghĩa đó, trong phạm vi nghiên cứu của đề tài chỉ tập trung vào

“ Xây dựng phơng pháp đánh giá tính gia công cho vật liệu là kim loại màu“ với đối tợng nghiên cứu cụ thể là hợp kim đồng, hợp kim nhôm

Nội dung nghiên cứu của đề tài bao gồm:

Chơng I: Cơ sở lý luận đánh giá tính gia công của vật liệu

Đây là chơng trọng tâm, cung cấp cơ sở lý luận để đánh giá tính gia công của vật liệu Trong đó tập trung vào hai nội dung cơ bản:

1 Những khái niệm cơ bản về tính gia công của vật liệu

2 Những phơng pháp đánh giá tính gia công của vật liệu

Chơng II : N ghiên cứu tính gia công của hợp kim đồng

Chơng III : ghiên cứu tính gia công của N hợp kim nhôm

Đây là hai chơng chủ yếu nghiên cứu những khái niệm cơ bản về hợp kim đồng, hợp kim nhôm Nghiên cứu tính chất, đặc điểm của một số loại hợp kim đồng, nhôm và ảnh hởng của một số nguyên tố hợp kim trong thành phần hoá học đến tính gia công của nó

Chơng IV Xây dựng phơng pháp : đánh giá tính gia công của kim loại màu (hợp kim đồng, hợp kim nhôm)

Trong chơng này, tác giả đã vận dụng những cơ sở lý luận đã đợc nghiên cứu để tiến hành thực nghiệm Trong đó tập trung vào nghiên cứu:

- Phân tích các sơ đồ thí nghiệm để lựa chọn sơ đồ thí nghiệm phù hợp với điều kiện thực tiễn tại cơ sở

- Lựa chọn vật liệu hợp kim đồng, hợp kim nhôm đại diện cho các nhóm vật liệu làm thí nghiệm

- Nghiên cứu vật liệu làm dụng cụ cắt phù hợp để đạt đợc mục đích của thí nghiệm (đây đợc xác định là khâu mấu chốt của toàn bộ quá trình thực nghiệm)

- Lựa chọn máy thí nghiệm

- Thiết kế đồ gá để gá đặt chi tiết theo sơ đồ thí nghiệm

- Lựa chọn chế độ cắt, các thông số hình học của dụng cụ cắt

- Trình tự các bớc tiến hành thí nghiệm

- Xử lý số liệu và đánh giá kết quả thí nghiệm

Kết luận và những kiến nghị

Trong nội dung này chủ yếu đa ra những kết luận có tính chất lý luận

và thực tiễn trong việc nghiên cứu xây dựng phơng pháp đánh giá tính gia công cho vật liệu hợp kim đồng, nhôm Đồng thời đề xuất những định hớng

tiếp theo trong việc nghiên cứu tiếp theo nhằm tối u hoá quá trình cắt gọt đối với vật liệu gia công là hợp kim màu

Về phơng pháp nghiên cứu: Do tính chất của đề tài vừa có tính lý thuyết vừa có tính thực tiễn, nên trong quá trình nghiên cứu tác giả sử dụng kết hợp cả 2 phơng pháp vừa nghiên cứu cơ sở lý luận, vừa tiến hành làm thực nghiệm phân tích số liệu để xây dựng cho đợc phơng pháp đánh giá tính gia công cho vật liệu là hợp kim đồng và hợp kim nhôm

Tuy nhiên, đây là đề tài nghiên cứu rất rộng lớn và hoàn toàn mới mẻ, các tài liệu nghiên cứu còn ít Mặt khác, do kinh nghiệm cá nhân trong lĩnh vực nghiên cứu còn hạn chế, điều kiện làm thực nghiệm gặp rất nhiều khó khăn nên trong quá trình nghiên cứu chắc chắn không tránh khỏi những thiếu sót Rất mong nhận đợc những ý kiến đóng góp của các Thầy, Cô giáo và các cộng sự để đề tài tiếp tục đợc hoàn thiện

Cuối cùng, tôi xin chân thành cám ơn sự giúp đỡ hết sức nhiệt tình của PGS, TS Nguyễn Viết Tiếp cùng các Thầy, Cô giáo trong bộ môn Công nghệ chế tạo máy- Khoa Cơ Khí – Trờng Đại học Bách Khoa Hà Nội và các bạn

đồng nghiệp đã giúp đỡ tôi hoàn thành đề tài này

10 tháng 11

C hơng I: Cơ sở lý luận đánh giá

tính gia công của vật liệu

1.1 Khái niệm cơ bản về tính gia công của vật liệu

Tính gia công của vật liệu là tập hợp những tính chất của vật liệu đợc gia công từ quan điểm sự thích hợp của nó đối với gia công các chi tiết máy bằng một phơng pháp gia công cụ thể Hay nói cách khác, tính gia công của vật liệu nào đó là mức độ dễ hay khó gia công của vật liệu đó đối với một phơng pháp gia công cụ thể Mức độ tính gia công của vật liệu đã cho là kết quả đánh giá về hiệu quả kinh tế và chất lợng của sản phẩm trong quá trình gia công Một vật liệu gia công nhất định nào đó có tính gia công tốt hơn vật liệu khác khi thời gian tiêu tốn cho quá trình cắt gọt càng ngắn nhng vẫn đảm bảo yêu cầu về mặt kỹ thuật về độ chính xác kích thớc, về sai số hình dáng hình học của sản phẩm và độ nhám bề mặt gia công; đồng thời đảm bảo sự tiêu tốn

về dụng cụ cắt gọt, năng lợng về thiết bị sản xuất càng nhỏ

Tính gia công của vật liệu còn có thể hiểu là tập hợp của những tính chất của vật liệu gia công xác định sự thích hợp của nó với năng suất gia công và hiệu quả kinh tế – kỹ thuật

Tính gia công của vật liệu không thể chỉ đặc trng bằng một số chỉ tiêu thờng có ở vật liệu nh độ bền, độ cứng, mà khái niệm về tính gia công còn …bao hàm trong nó những tính chất công nghệ khác nhau của vật liệu và với những tính chất đó có ảnh hởng trực tiếp đến độ mòn của dụng cụ cắt, lực cắt, độ nhám bề mặt, hình dạng của phoi cắt,…

Tính gia công của vật liệu phụ thuộc vào hàng loạt các nhân tố nh thành phần hoá học của vật liệu, phơng pháp tạo phôi và gia công nhiệt, ảnh hởng của cấu trúc tế vi, độ lớn của hạt kim loại và cấu trúc của mạng tinh thể,…

Các nhân tố này ảnh hởng tơng hỗ nhau đến tính gia công và không thể

đánh gía độc lập, riêng lẻ nhau

Nghiên cứu tính gia công của vật liệu ta thấy nó là một hàm số không chỉ của riêng vật liệu gia công mà còn của phơng pháp gia công, vật liệu chế tạo dao cắt,… Tính gia công của vật liệu có thể đánh giá bằng nhiều chỉ tiêu khác nhau nh hình dạ g của phoi, độ ổn định của kích thớc sau khi gia công, độ nnhám bề mặt, lực cắt, độ mòn của dao cắt,… Tuỳ theo các chỉ tiêu đánh giá

mà ta có các khái niệm về tính gia công khác nhau:

1 Tính gia công động học: Là khái niệm về tính gia công khi đánh giá tính gia công của vật liệu theo tốc độ cắt v

2 Tính gia công động lực học: Là khái niệm về tính gia công khi đánh giá tính gia công của vật liệu theo lực cắt P

3 Tính gia công hình học tế vi: Là khái niệm về tính gia công khi đánh giá tính gia công của vật liệu theo độ nhám bề mặt Rz

4 Tính gia công tuyệt đối: Là khái niệm về tính gia công khi đánh giá tính gia công của vật liệu theo một chỉ tiêu nào đó trong một điều kiện nhất định đợc một giá trị cụ thể nào đó Khi điều kiện đó thay

đổi thì giá trị đó lại thay đổi

5 Tính gia công tơng đối: Là khái niệm về tính gia công khi đánh giá tính gia công của các vật liệu khác nhau theo cùng một chỉ tiêu nào

đó với cùng một điều kiện thực nghiệm nh nhau Trên cơ sở kết quả thu đợc ta có thể so sánh tính gia công của các vật liệu đó với nhau hoặc so sánh với vật liệu trong nhóm đánh giá đó với vật liệu đợc chọn làm vật liệu chuẩn Căn cứ vào mức độ so sánh này ta xác định

đợc hệ số tính gia công, từ đó xem mức độ khó hay dễ gia công của các vật liệu khác nhau

1.2 Những quan điểm đánh giá tính gia công của vật liệu.

Nh trên đã trình bày, hiện nay có rất nhiều quan điểm đánh giá tính gia công của vật liệu nh đánh giá tính gia công từ độ lớn của tốc độ cắt, độ lớn của lực cắt, độ nhám bề mặt sau khi gia công, từ quan điểm của sự hình thành phoi cắt, từ quan điểm nhiệt cắt,

1.2.1 Đánh giá tính gia công của vật liệu từ quan điểm độ lớn của tốc độ cắt.

a/ Đánh giá tính gia công từ quan điểm tính chất cơ học của vật liệu

Theo phơng pháp này để xác định mức độ tính gia công trong thực tế ngời ta chỉ sử dụng một tiêu chuẩn theo tốc độ cắt vR 45 R (tốc độ cắt phù hợp với tuổi bền của dao là 45 phút) Với tuổi bền đã chọn của dụng cụ cắt, tốc độ cắt

đợc xây dựng từ công thức đơn giản chỉ dùng một giá trị là tính chất cơ học của vật liệu thông qua trị số độ bền σR b Rhoặc độ cứng HB của nó nh sau:

2 2

45

1 45

45

1 45

trong đó: σR b R - Độ bền của vật liệu (Mpa), (N/mmP 2

P)

HB Độ cứng của vật liệu–

x,y Số mũ (x,y = 1,25-2,2)

Chỉ số 1,2 vật liệu 1, vật liệu 2Trong công thức trên giá trị x,y nhỏ tơng ứng với vật liệu có độ bền thấp, ngợc lại giá trị x,y lớn tơng ứng với vật liệu có độ bền cao

Độ dẫn nhiệt và nhiệt riêng của vật liệu cũng ảnh hởng đến tính gia công của vật liệu thể hiện bởi công thức:

8 , 1

5 , 0

nh vậy cho phép nâng cao tốc độ cắt mà không có sự tập trung nhiệt

U

Tóm lạUi: Để xây dựng đợc phơng pháp đánh giá tính gia công của vật liệu theo quan điểm độ lớn tốc độ cắt ta chỉ việc đo độ cứng, độ bền, độ dãn dài, độ dẫn nhiệt của vật liệu và áp dụng các công thức trên để tính toán

b/ Đánh giá tính gia công từ quan điểm độ mòn và tuổi bền của dao:

Phơng pháp đánh giá này đợc dựa vào việc xác định tuổi bền của dao ứng với tốc độ cắt VR T R nhất định trên cơ sở đo độ mòn của dao Khi đó hệ số tính gia công đợc xác định theo công thức (1.5 ) nh sau:

e T

T v

v

v k

.

Trong đó: vR T R – tốc độ cắt ứng với tuổi bền T của vật liệu nghiên cứu

vR T.e R- Tốc độ cắt ứng với tuổi bền T của vật liệu đợc chọn làm vật liệu chuẩn

kR v R – Hệ số tính gia công động học tơng đối của vật liệu

Đây là phơng pháp đánh giá tính gia công hay đợc dùng nhất đợc xác định trên cơ sở đo độ mòn của dao

(m/p ) (1.4 )

1.2.2 Phơng pháp đánh giá tính gia công của vật liệu từ quan điểm lực cắt.

Phơng pháp đánh giá tính gia công của vật liệu dựa trên cơ sở lực cắt

đợc gọi là tính gia công động lực học

Tính gia công theo lực cắt biểu hiện sức chịu tải cơ học của lỡi cắt, của dao, của máy trong quá trình gia công và là cơ sở cho tính toán công suất tiêu thụ khi gia công Để đánh giá tính gia công theo phơng pháp này ta tiến hành thí nghiệm với các vật liệu nghiên cứu với cùng một điều kiện nh nhau về máy, dao cắt, chế độ cắt (v,s,t), điều kiện bôi trơn, độ cứng vững của hệ thống công nghệ,… Thớc đo tính gia công theo lực cắt là tỷ lệ thành phần lực cắt tiếp tuyến của vật liệu nghiên cứu so với lực cắt tiếp tuyến của vật liệu chuẩn thể hiện theo công thức (1.6)

e z

z d

F

F k

.

=

Trong đó: kR d R - Hệ số tính gia công động lực học tơng đối

FR z R - Lực cắt tiếp tuyến đo đợc khi cắt vật liệu nghiên cứu

FR z.e R - Lực cắt tiếp tuyến đo đợc khi cắt vật liệu chuẩn Nh vậy để đánh giá tính gia công theo phơng pháp này ta chỉ cần đo lực cắt và dùng công thức (1.6) để so sánh Nhìn chung, khi độ bền kéo, tính dai va đập và độ cứng của vật liệu tăng thì lực cắt cũng tăng Với cùng điều kiện thí nghiệm nh nhau nếu lực cắt tăng thì tính gia công của vật liệu giảm, nghĩa là vật liệu đó khó gia công

Về nguyên tắc lực cắt cũng là một chỉ tiêu để đánh giá tính gia công nhng nó không đợc sử dụng một cách thực tế để đánh giá mức độ của tính gia công Ngoài ra, ngời ta còn dùng tỷ lệ lực cắt đơn vị khi cắt vật liệu

(1.6)

nghiên cứu và vật liệu chuẩn trong cùng một điều kiện để đánh giá tính gia công

Khi đó:

e ST

ST d

k

k k

.

Trong đó: kR d R - Hệ số tính gia công động lực học

kR ST R- Lực cắt đơn vị của vật liệu nghiên cứu

kR ST.e R - Lực cắt đơn vị của vật liệu chuẩn

1.2.3 Phơng pháp đánh giá tính gia công từ quan điểm chất lợng bề mặt

sau khi gia công

Phơng pháp đánh giá tính gia công từ quan điểm chất lợng bề mặt sau khi gia công đợc gọi là tính gia công hình học tế vi Tính gia công hình học

tế vi đợc sử dụng để đánh giá mức độ tính gia công ở các nguyên công gia công lần cuối và do đó độ nhám bề mặt sau khi gia công đợc làm chỉ tiêu so sánh đánh giá

Độ nhám bề mặt sau khi gia công phụ thuộc vào các yếu tố:

+ Chế độ cắt (v, s,t), hình dáng hình học của dao, dạng phoi và độ lớn của phoi; độ cứng vững của hệ thống công nghệ,…

+ Vật liệu gia công: tính chất vật lý, thành phần hoá học, cấu trúc tế vi.Trong tất cả các tính chất vật lý ảnh hởng đến độ nhám bề mặt ta thấy

độ dãn dài δ (ảnh hởng không thích hợp)và độ cứng (ảnh hởng thích hợp).

ảnh hởng của thành phần hoá học biểu hiện ở chỗ có nguyên tố làm tăng, có nguyên tố lại làm giảm độ nhám

Cấu trúc tế vi bề mặt khi tiện đợc thay đổi đáng kể nếu nh thay đổi các thông số nh : tốc độ cắt, lợng chạy dao, bán kính mũi dao, độ mòn của dao, dung dịch trơn nguội, độ cứng vững của hệ thống công nghệ, các thông

số hình học của dao cắt, phơng pháp gá đặt chi tiết gia công,…

Chiều cao nhấp nhô RR max R của bề mặt chi tiết gia công khi tiện bằng dao sắc nhọn với chế độ cắt khác nhau bao gồm các thành phần nh sau:

RR max R = hR r R + hR pl R + hR o R + hR pr R + hR tr R + hR t R (1.8) h

Trong đó: R r R - Chiều cao nhấp nhô liên quan đến bán kính mũi dao r

hR pl R - Chiều cao nhấp nhô do biến dạng dẻo của kim loại

hR o R - Chiều cao nhấp nhô liên quan đến độ nhám của lỡi cắt

hR pr R - Chiều cao nhấp nhô liên quan đến biến dạng đàn hồi

ở đỉnh và đáy nhấp nhô

hR tr R - Chiều cao nhấp nhô do phoi chạy qua

hR r R - Chiều cao nhấp nhô liên quan đến độ cững vững của

hệ thống công nghệ

Từ quan điểm độ nhám với tốc độ cắt có giá trị tới hạn của tốc độ cắt là

vR kmin R và vR kmax R (hình 1.3) Tốc độ này giới hạn vùng có tốc độ cắt có độ nhám lớn không thích hợp

Rz

V (m/p)

Độ nhấp nhô cho phép

Hình 1.3 Xác định tốc độ cắt tới hạn từ quan điểm độ nhám bề mặt cho phép

Phơng pháp này thích hợp đối với dao thép gió Để đánh giá tính gia công theo phơng pháp này ta chọn tỷ số độ khác nhau của tốc độ cắt tới hạn của vật liệu chuẩn và vật liệu nghiên cứu làm tiêu chuẩn tính gia công hình học tế vi kR mg R

minmax

min.max

kk

eke

kmg

v v

v

v k

vR kmax R, vR kmin R – Tốc độ cắt lớn nhất và nhỏ nhất của vật liệu nghiên cứu

VR k.emax R, vR k.emin R - Tốc độ cắt lớn nhất và nhỏ nhất của vật liệu chuẩn

Nếu hệ số kR mg R càng lớn thì vùng tốc độ cắt có độ nhám bề mặt lớn không thích hợp càng hẹp nghĩa là tính gia công càng tốt

1.2.4 Đánh giá tính gia công từ quan điểm sự hình thành phoi

Khi sử dụng phơng pháp này có thể dùng các thớc đo:

- Hệ số thể tích: Dựa trên việc đo chiều dài lR 1 R của một đoạn phoi và cân trọng lợng Q của nó Ta có hệ số co rút phoi nh sau:

t s l

Q

kq

.

10001

ρ

– Trong đó: Q Trọng lợng của phoi

-

ρ Khối lợng riêng của vật liệu (g/cmP

3

P)

l1 – Chiều dài phoi (mm)

e l

l vk

k k

.

Trong đó: kR l R – Hệ số co rút phoi của vật liệu nghiên cứu

kR l.e R– Hệ số co rút phoi của vật liệu chuẩn

Các hệ số này ngoài phụ thuộc vào vật liệu còn phụ thuộc vào chế độ cắt và thông số hình học của dao Tuy nhiên, đánh giá tính gia công của vật liệu từ quan điểm hình dạng phoi không đợc sáng tỏ đầy đủ so với các phơng pháp khác, cho nên khi áp dụng cần thiết phải kết hợp với các phơng pháp khác

1.2.5 Đánh giá tính gia công từ quan điểm ổn định kích thớc của vật liệu sau khi gia công

Chiều dài đờng cắt của dao sau một thời gian Chiều dài phoi xuất hiện trong thời gian đó

Chiều dày phoi thoát Chiều dày mặt cắt

Phơng pháp đánh giá tính gia công của vật liệu theo độ ổn định kích thớc chỉ đợc thực hiện trong những trờng hợp đặc biệt khi:

- Sản xuất loạt lớn và hàng khối những sản phẩm chính xác trên máy bán tự động và máy tự động

- Sản xuất loạt lớn và hàng khối những sản phẩm ở những nguyên công gia công lần cuối

Để thực hiện phơng pháp đánh giá này chỉ việc theo dõi kích thớc của mẫu cắt sau khi cắt với thời gian xác định

Hệ số tính gia công tơng đối đợc xác định theo công thức:

δR e R - sai số kích thớc sau một thời gian từ khi cắt của vật liệu chuẩn

Ngoài các phơng pháp trên, ta có thể đánh giá tính gia công từ quan

điểm nhiệt cắt và phơng pháp không đánh giá trực tiếp tính gia công

1.2.6 Phơng pháp không đánh giá trực tiếp tính gia công

Theo phơng pháp này, các thí nghiệm công nghệ đợc tiến hành trên các dụng cụ đặc biệt kể cả phơng pháp đánh giá tính gia công bằng nhiệt cắt,

độ co rút phoi

Trên thực tế ta có thể sử dụng búa thử nghiệm hoặc phơng pháp khoan với áp lực không thay đổi để đánh giá tính gia công của vật liệu

Sau đây ta khảo sát sơ đồ đánh giá tính gia công bằng phơng pháp khoan (hình 1.3)

Hình 1.3 Sơ đồ thử nghiệm tính gia công lỗ khoan với áp lực không đổi

Theo sơ đồ trên, ta thực hiện khoan vào vật liệu nghiên cứu đến độ sâu

h với mũi khoan có đờng kính nhất định với số vòng quay nhất định và một

áp lực cố định nhờ đối trọng (m) Do tính gia công của các vật liệu khác nhau nên đạt đợc độ sâu h khác nhau ở từng vật liệu Để thực hiện phơng pháp này ta tiến hành đo độ sâu h và áp dụng công thức (1.15) sẽ cho phép xác định

đợc hệ số tính gia công đối với từng loại vật liệu nghiên cứu:

e

kh

h

Trong đó: kR k R – Hệ số tính gia công tơng đối

h – Chiều sâu lỗ khoan đợc vào vật liệu nghiên cứu

hR e R – Chiều sâu lỗ khoan đợc vào vật liệu chuẩn

m

Khi thực hiện phơng pháp khoan này ta cũng có thể điều chỉnh độ sâu khoan với lỗ sâu h nh nhau với cùng một mũi khoan, cùng một áp lực ở các vật liệu nghiên cứu khác nhau Do tính gia công của các vật liệu khác nhau, nên thời gian cắt của chúng khác nhau Bởi vậy ta tiến hành đo thời gian t ở các vật liệu và xác định hệ số tính gia công tơng đối theo công thức (1.16).

e

tt

t

– Trong đó: t Thời gian khoan đợc chiều sâu h vào vật liệu nghiên cứu

tR e R – thời gian khoan đợc chiều sâu h vào vật liệu chuẩn

1.2.7.Phơng pháp đánh giá tổng hợp tính gia công

Phơng pháp đánh giá tổng hợp tính gia công là một phơng pháp rất khó khăn Tuy nhiên, chúng ta cũng có thể tiến hành những thí nghiệm để tìm các tiêu chuẩn đánh giá tính gia công từ một số hoặc nhiều chỉ tiêu

V M

o =

Tiêu chuẩn tính gia công cơ học Mo tăng lên khi giá trị tốc độ cắt VR T Rtăng và lực cắt đơn vị kR ST R giảm Nó đợc biểu hiện bằng thể tích vật liệu trong một phút đợc cắt bằng một lực cắt đơn vị

2/ Năng suất cắt Po

(cm3/phút) (1.17)

Năng suất cắt Po biểu hiện bằng tích của tốc độ cắt VR T R và lợng chạy dao công n hệ cho phép Sg R T R(công thức 1.18).

FS

ST

cf

FTrong đó: R cf R – Lực cắt tối đa cho phép

–

t Chiều sâu cắt

kR ST R – Lực cắt đơn vị Cho nên:

C Mo t

F k

3/ Đánh giá tính gia công của vật liệu bằng phơng pháp mài

Mài cũng là phơng pháp gia công bằng cắt gọt nên ta hoàn toàn có thể

sử dụng những phơng pháp đánh giá trên để đánh giá tính gia công của vật liệu Tuy nhiên, gia công vật liệu bằng phơng pháp mài có đặc thù riêng nên

đây là một lĩnh vực cần đợc nghiên cứu sâu và hết sức cụ thể

Đánh giá tính gia công bằng phơng pháp mài có thể bằng nhiều chỉ tiêu nh sau:

 Đánh giá bằng năng suất mài Q;

 Đánh giá theo hệ số tính cắt gọt của đá mài;

 Đánh giá theo khả năng cắt gọt của đá mài;

 Đánh giá theo hệ số mài giữa lực mài tiếp tuyến và hớng kính;

 Đánh giá bằng các đại lợng đặc trng có liên quan đến chiều dày tơng đơng của lớp cắt;

 Đánh giá bằng độ sắc của đá mài QR s R;

 Đánh giá bằng tốc độ ăn vật liệu qui ớc QR b R;

 Đánh giá bằng năng lợng mài eR MS R;

 Đánh giá bằng hệ số thể hiện hiệu quả mài;

 Đánh giá tính gia công trên cơ sở đo độ mòn của đá và tuổi bền của đá;

 Đánh giá tính gia công của vật liệu dựa trên đờng cong phát tia lửa;

 Đánh giá tính gia công bằng sự phối hợp một số chỉ tiêu hay bằng đặc tính của mài

Do phạm vi nghiên cứu của đề tài nên chỉ giới thiệu một số chỉ tiêu khi

đánh giá tính gia công của vật liệu bằng phơng pháp mài:

a/ Đánh giá bằng năng suất mài Q:

Theo phơng pháp này, đánh giá tính gia công của vật liệu bằng lợng vật liệu mài ra đợc sau một thời gian t

b/ Đánh giá theo hệ số tính cắt gọt của đá mài:

Hệ số tính cắt gọt của đá mài đợc tính bằng tỷ lệ tốc độ tiến sâu vào vật của đá mài và lực cắt:

F

v

k =

VTrong đó: R y R – Tốc độ tiến sâu vào vật của đá mài (àm/s)

FR y R- Lực hớng kính (N)

FR z R – Lực tiếp tuyến (N)

c/ Đánh giá theo khả năng cắt gọt của đá mài:

Hệ số khả năng cắt gọt của đá mài kR Q R đợc xác định theo công thức (1.25):

y

QF

Q

k =

– Trong đó: Q Thể tích kim loại mài ra đợc sau một đơn vị thời gian

(mmP

3

P/s)

FR y R – Lực cắt hớng kính (N) Trên cơ sở của phơng pháp này còn thực hiện thông qua việc đánh giá bằng hệ số ăn vật liệu khi mài KR u R:

K U

– Trong đó: Q Thể tích của kim loại đợc mài ra sau một đơn vị thời gian (mmP

3

P/s)

QR K R – Thể tích của đã bị mòn sau một đơn vị thời gian (mmP

3

P/s)

d/ Đánh giá tính gia công trên cơ sở đo độ mòn của đá mài và tuổi bền của đá:

Q

C

– Trong đó: m số mũ

QR m R – Lợng ăn vật liệu tính trên một đơn vị bề mặt cắt của

đá mài (mmP

3

P/phút.mmP

2

P)

– Bằng cách xây dựng quan hệ biểu đồ T f (QR m R) hay trong toạ độ logT logQ- R m R xác định đợc tuổi bền của đá, từ đó xem xét tính cắt gọt của đá

và tính gia công của vật liệu

Bằng cách xây dựng quan hệ độ mòn của đá với chiều sâu cắt tơng

đơng hR eq Rcó biểu thức:

h eq

BK h h

hTrong đó: R BK R - độ mòn của đá.

hTrong đó: R oBK R - Độ mòn ban đầu của đá mài

tR B R – Thời gian mài

1 2

..( ) ( )

tt

ththdt

hd

tR 2 R, tR 1 R – thời điểm thứ 2 và thứ 1 đợc chọn để so sánh đánh giá

đ/ Đánh giá tính gia công của vật liệu dựa trên đờng công phát tia lửa.

Một trong những đặc điểm mang tính chất đặc thù của phơng pháp gia công bằng mài là sau khi điều chỉnh chiều sâu cắt cho đá chạy qua vật mài thì với một lần chạy dao không bao giờ cắt hết lợng d cắt Cứ tiếp tục cho chạy

dao thì hoa lửa còn phát ra Tuỳ theo tính gia công của vật liệu và tính cắt gọt của đá mài mà số lần chạy dao khi không điều chỉnh thêm chiều sâu cắt nhiều hay ít Còn hoa lửa phát ra chứng tỏ còn lực cắt và còn lợng d cắt Đờng cong thể hiện mối quan hệ giữa lực cắt (FR y R, FR z R) với thời gian t hoặc giữa lợng d còn lại (h) với thời gian t đợc gọi là đờng phát tia lửa ( xem hình1.4 )

Dạng đờng cong phát tia lửa đợc xác định:

x Te C y

1. −

t T

y C e F

1. −

– Trong đó: C Hằng số của đờng cong phát tia lửa

–

T Hằng số thời gian

TR 1 R – Hằng số một đoạn thời gian khi FR y R= 1Dạng đờng cong phát tia lửa thể hiện rất rõ tính gia công của vật liệu mài và tính cắt gọt của đá mài Cờng độ ăn vật liệu càng lớn thì đờng cong càng dốc và nh vậy góc càng lớn.α

e c Fy

1

. −

=

) (

1 T

e C

.

1

1

x T

t T o

e C y

e h h

Hình1.4 : Đờng cong phát tia lửa đơn giản

Từ sự phân tích tính chất của đờng cong phát tia FR y R = f (t); h = f(t) ta

có thể xây dựng một số tiêu chuẩn đánh giá tính gia công nh sau:

- Tiêu chuẩn về độ dốc :α

T

C

Trong đó: C – Hằng số thể hiện lực cắt lần đầu tiên

T – Hằng số thời gian thể hiện giao điểm độ dốc đờng cong vả trục hoành

- Tiêu chuẩn hằng số thời gian T

- Tiêu chuẩn về xung đầu tiên: A = C.T

- Tiêu chuẩn khối lợng thời gian của công

- Tiêu chuẩn độ dốc của công

–

P Công suất mài (W)

Hệ số tính mài:

0

1.R p

1.3 Mối quan hệ giữa tính gia công và vật liệu dao cắt:

Khi nghiên cứu mối quan hệ giữa vật liệu dao và tính gia công ta có thể

đánh giá riêng theo chỉ tiêu tính gia công tuyệt đối và tính gia công tơng đối

1.3.1 ảnh hởng của vật liệu dao đến tính gia công tuyệt đối

Nh trên đã trình bày, tính gia công tuyệt đối là tính gia công đợc

đánh giá theo một chỉ tiêu nào đó, ở một điều kiện nhất định đợc một giá trị nào đó

Tính gia công động học tuyệt đối đợc đánh giá theo tốc độ cắt VR T R Đố

là mức độ tốc độ cắt đợc sử dụng phụ thuộc căn bản vào vật liệu làm dao Các loại dao cắt khác nhau sẽ có mức chống mòn trong vùng tốc độ cắt khác nhau là khác nhau Cho nên tính gia công của vật liệu đợc cải thiện bằng cách sử dụng dao cắt có chất lợng tốt hơn

Tính gia công động lực học tuyệt đối: Đợc đánh gía theo chỉ tiêu lực cắt Đó là giá trị lực cắt phụ thuộc vào vật liệu dao cắt Nhìn chung tính gia công động lực học tuyệt đối sẽ đợc cải thiện khi sử dụng với vật liệu dao tốt hơn Ví dụ nh khi cắt đồng (Cu) bằng dao kim cơng lực cắt giảm đi một số

lần so với sử dụng dao khác Ngoài ra còn thấy rằng lực cắt ở khu vực tốc độ cắt cao sẽ thấp hơn 5 – 20% so với khi cắt ở tốc dộ trung bình và thấp khi cùng một loại dao

Tính gia công hình học tế vi tuyệt đối: Đợc đánh giá theo chỉ tiêu độ nhám bề mặt RR a R ảnh hởng của vật liệu dao cắt đến tính gia công hình học tế

vi tuyệt đối không đợc thể hiện hoàn toàn rõ ràng Tuy nhiên, cấu trúc vật liệu dao cũng ảnh hởng đến chất lợng lỡi cắt và do đó có ảnh hởng đến tính gia công Khi sử dụng vật liệu dao tốt hơn thì tính gia công hình học tế vi cũng sẽ đợc cải thiện

Hình dáng phoi: Khi sử dụng đối với các loại dao khác nhau, trong phạm vi tốc độ cắt cho phép thì hình dạng phoi bị ảnh hởng ít nhất Tính gia công từ quan điểm hình dạng phoi sẽ giảm với sự gia tăng giá trị tuyệt đối của tốc độ cắt VR T R, loại vật liệu dao đợc sử dụng

1.3.2 ảnh hởng của vật liệu dao đến tính gia công tơng đối.

Tính gia công tơng đối là tính gia công ở cùng một điều kiện đánh giá theo cùng một chỉ tiêu nào đó, sau đó đem so sánh với nhau bằng một giá trị chỉ tiêu đó

Đặc tính chung ảnh hởng của vật liệu dao cắt đến tính gia công tơng

đối cũng tơng tự đối với tính gia công tuyệt đối Sự khác nhau giữa tính gia công động học tơng đối của vật liệu dao khác nhau càng nhiều nếu tính gia công tơng đối của vật liệu gia công càng thấp

Khi sử dụng dao càng chất lợng thì biểu hiện ảnh hởng của vật liệu gia công đến tốc độ cắt kinh tế ở mức độ nhỏ hơn so với khi sử dụng dao thép gió Điều đó đợc suy ra từ giá trị số mũ của công thức thực nghiệm để đánh giá tính chất cơ học của vật liệu đến tính gia công tơng đối

+ Đối với thép:

x

b v

-

HB Độ cứng

– x,y số mũ (đợc xác định tuỳ theo vật liệu gia công và vật liệu dao cắt)

Chơng II: nghiên cứu tính gia công của vật liệu

hợp kim đồng

2.1 Lý thuyết chung về đồng và hợp kim của đồng

2.1.1 Khái niệm chung.

Đồng là một trong những nguyên tố kim loại đầu tiên mà con ngời biết đợc Điều này liên quan đến khả năng tồn tại trong tự nhiên của đồng ở dạng nguyên sinh

Trong quá trình phát triển của loài ngời, đồng đóng vai trò rất quan trọng Hiện nay đồng đợc ứng dụng rất rộng rãi trong các lĩnh vực kỹ thuật khác nhau vì nó nhiều tính chất quý giá

Trữ lợng của đồng nhỏ, khoảng 0,1% trọng lợng vỏ trái đất

Nhịp điệu khai thác và sử dụng ngày càng tăng Sản lợng đồng khai

thác trên toàn thế giới (trừ các nớc SNG) năm 1953 là 2,7 triệu tấn, năm

1960 là 3,8 triệu tấn, năm 1976 tăng lên 8,6 triệu tấn và năm 1995 là 9,3 triệu tấn

2.1.2 Tính chất của đồng nguyên chất.

Trong bảng tuần hoàn Mendeleev, đồng có số thứ tự 29 t ộc nhóm IB huvới nguyên tử lợng 63,57

Đồng chỉ tồn tại ở một dạng thù hình với kiểu mạng lập phα ơng tâm mặt, hằng số mạng a = 0,3608nm

Đồng có những tính chất tiêu biểu của kim loại đó là độ dẫn nhiệt, độ dẫn điện và có độ dẻo cao Khối lợng riêng γ = 8,9g/cmP

3

P

2 1.3 Đặc điểm công nghệ sản xuất bán thành phẩm.

Đồng đợc đúc thành thỏi có tiết diện vuông hoặc tròn Khi đúc ngời

ta khử oxy bằng P, Si,C, Ti, Li, Mg, Be, B, trong đó B là chất khử tốt nhất

Phơng pháp luyện trong chân không là một trong những công nghệ luyện tiên tiến đợc áp dụng để luyện đồng Các thỏi đồng đúc đợc gia công

đợc phải xử lý bằng hoá chất để khử bỏ lớp bề mặt bị oxy hoá và biến cứng

Đồng dẻo nên chịu biến dạng nguội rất tốt Trong quá trình biến dạng nguội cần ủ trung gian Để tránh phế phẩm, ngời ta ủ đồng trong khí bảo vệ

có tính hoàn nguyên, ví dụ khí đốt tự nhiên, khí cốc hoá,…

Tính dị hớng của đồng thể hiện rất mạnh sau khi cán và thờng gây nên phế phẩm ở các chi tiết đã đợc gia công áp lực Để giảm tới mức nhỏ nhất tính dị hớng của đồng, ngời ta áp dụng công nghệ ủ hợp lý hoặc hợp kim hoá bằng các nguyên tố thích hợp

2.2 Các loại hợp kim đồng trong kỹ thuật

2.2.1 Phân loại hợp kim đồng.

Trên thực tế có rất nhiều cách phân loại hợp kim đồng:

- Theo phơng pháp sản xuất bán thành phẩm ngời ta phân ra hợp kim

đồng đúc và hợp kim đồng biến dạng

- Theo khả năng hoá bền bằng nhiệt luyện phân thành hợp kim có thể và hợp kim không thể hoá bền bằng nhiệt luyện

- Thông dụng nhất là phân loại hợp kim đồng theo nguyên tố hợp kim cơ bản, theo cách này hợp kim đồng đợc phân thành hai loại: latông (đồng thau) và brông (đồng thanh)

Latông là kim loại đồng với kẽm Latông gồm hai loại: loại đơn giản chỉ chứa kẽm và loại latông hợp kim ngoài kẽm là nguyên tố chính, còn chứa các nguyên tố khác

Brông là hợp kim của đồng với các nguyên tố còn loại trừ kẽm

Giản đồ này gồm năm phản ứng bao tinh, hình thành sáu pha: α, β, γ, δ,

ε và Tuy nhiên do qui định của cơ tính và các tính chất khác, hàm lợng η

kẽm trong các latông công nghiệp không vợt quá 50% Do vậy thành phần pha của chúng thờng chỉ gồm α, β, và γ

Pha α là dung dịch rắn thay thế của kẽm trong đồng Độ hoà tan cực đại của kẽm trong ở nhiệt độ thờng đạt tới 39% Khi tăng nhiệt độ, biên giới α vùng co hẹp và tới 905α P

o

P

C hàm lợng Zn trong chỉ còn 32,5%.α Pha α có độ dẻo cao, chịu gia công áp lực nóng hoặc nguội đều tốt.Pha β là hợp chất điện tử ứng với công thức CuZn Vùng tồn tại của nó

ở nhịêt độ thờng từ 45-49%Zn Khi tăng nhiệt độ, vùng β mở rộng ra ởnhiệt độ 838P

’

P ) Pha β’ kém dẻo và khó biến dạng hơn pha , β

do vậy khi gia công áp lực các hợp kim có chứa pha ngời ta thờng tiến β hành ở nhiệt độ cao

Pha γ hình thành trên cơ sở hợp chất điện tử CuR 5 R ZnR 8 R Vùng tồn tại của pha này khá rộng từ 60 – 70%Zn Mạng tinh thể của γ là mạng lập phơng phức tạp Đây là pha giòn

Các latông đơn giản, tuỳ thuộc hàm lợng Zn, có thể có một pha α hoặc hai pha α + hoặc một pha β β

Tính chất của các latông đơn giản phụ thuộc vào thành phần Zn Khi tăng hàm lợng Zn cả độ bền và độ dẻo đều tăng Độ dãn dài cực đại ứng với nồng độ khoảng 30 32%Zn, sau đó giảm xuống - Lúc pha β xuất hiện, độ dẻo giảm rất nhanh xuống giá trị cực tiểu ứng với hợp kim có tổ chức một pha β (hình 2.2.)

Giới hạn bền tăng lên cùng với sự tăng hàm lợng Zn và đạt cực đại ở khoảng 45 ữ 47% Zn Khi chuyển sang vùng một pha β thì độ bền giảm xuống mạnh

Cơ tính của latông còn thay đổi phụ thuộc vào nhiệt độ thử theo qui luật khá phức tạp Hình 2.3 mô tả sự biến đổi cơ tính của một số latông thông dụng LCuZn38 và LCuZn41 ở nhiệt độ cao Nhìn chung ở nhiệt độ từ 250P

b/ ảnh hởng của các tạp chất trong latông đến tính gia công

Tạp chất trong latông gồm nhiều loại nh hởng của tạp chất đến tổ ảchức và tính chất của latông phụ thuộc vào bản chất nguyên tố và hàm lợng của chúng

Bi: gây ảnh hởng xấu mạnh nhất, nó làm cho latông bị giòn nguội và

bở nóng Lợng Bi qui định trong đồng và hợp kim đồng biến dạng nhỏ hơn 0,002%; còn trong hợp kim đúc không quá 0,005%

Pb: là tạp chất làm giảm tính dẻo của latông ở nhiệt độ cao Khi kết

tinh, chì thờng tiết ra quanh biên giới hạt Tổ chức nh vậy gây bở khi biến dạng ở nhiệt độ cao Bởi vậy, khi cần khả năng cắt gọt của latông, ngời ta cố

ý đa chì vào để làm dễ dàng quá trình gẫy phoi

Sb: là tạp chất rất hại trong latông Nó làm tăng tính nhạy cảm với nứt

nóng và giòn nguội Sở dĩ nh vậy vì Zn làm giảm độ hoà tan của Sb trong dung dịch rắn α

Trong điều kiện nhất định, Sb có khả năng tạo với đồng hợp chất CuR 2 RSb giòn, làm giảm độ dẻo, tăng xu hớng ăn mòn nứt và giảm khả năng gia công

áp lực

As: tác dụng với đồng tạo thành pha giòn CuR 3 RAs Với hàm lợng tơng

đối lớn, As gây nên xu hớng nứt nóng và giòn nguội khi gia công áp lực Với hàm lợng nhỏ, As nâng cao tính ổn định chống ăn mòn của latông trong nớc biển, làm giảm xu hớng thoát Zn và tăng độ chảy loãng khi rót khuôn

Ngoài ra, một số tạp chất khác trong latông nh Te, Se không tan trong

dung dịch rắn tạo ra hợp chất làm giảm độ dẻo của latông rất mạnh

2/ Latông phức tạp.

Để tăng cờng chất lợng hợp kim đồng, ngời ta sử dụng nhiều giải pháp, trong đó hợp kim hoá là giải pháp hiệu quả hàng đầu Các nguyên tố hợp kim làm thay đổi tổ chức, nâng cao cơ tính, cải thiện tính chất công nghệ, khả năng gia công và tăng khả năng chống ăn mòn

Để hợp kim hoá latông, ngời ta thờng sử dụng các nguyên tố sau:

Al, Sn, Mn, Si, Mg, Fe, Pb

a/ ảnh hởng của các nguyên tố hợp kim đến tổ chức của latông.

Khi đa các nguyên tố hợp kim vào latông sẽ tạo với đồng giản đồ pha tơng tự nhau xét từ phía đồng Trong hệ thống hai cấu tử Cu – Zn, ảnh hởng của chúng đến tổ chức hợp kim tơng tự nh kẽm

Để đánh giá mức độ ảnh hởng của chúng, ngời ta qui đổi hàm lợng nguyên tố hợp kim sang hàm lợng kẽm tơng đơng Dựa vào giá trị hàm lợng Zn tơng đơng, ngời ta có thể xác định tổ chức latông phức tạp trên giản đồ pha hai cấu tử Cu – Zn

Guinier đã tiến hành xác định các hệ số tơng đơng K, giá trị của

chúng đợc trình bày trình bày trong bảng 2.2

Bảng 2.2 Giá trị hệ số Guinier của một số nguyên tố

Nh vậy, trong hợp kim đồng LCuZn30, cứ 68 phần Cu sẽ có hàm lợng Zn tơng đơng trong hợp kim khi bỏ thêm 2%Si sẽ là:

% 3 , 42 100

A

KCA

X

i i

i i

∑

∑

++

KR i R: Hệ số Guiiner của nguyên tố hợp kim i

Theo đặc điểm ứng dụng và tính chất công nghệ, ngời ta chia latông

phức tạp thành latông biến dạng và latông đúc

b / Latông biến dạng:

Các loại latông này khi dùng đều qua gia công biến dạng.

• Latông nhôm:

Nhôm chủ yếu tồn tại ở dạng hoà tan trong dung dịch rắn α Khi ấy nó làm tăng độ bền và độ cứng của hợp kim quá mạnh Mặt khác, khi hợp kim hoá thêm nhôm, trên bề mặt latông hình thành lớp oxyt có tính bảo vệ tốt, nâng cao khả năng chống ăn mòn

Về tính công nghệ, nhôm làm tăng tính chảy loãng, làm sạch bề mặt chitiết sau khi đúc

Những latông chứa <4% Al có tổ chức 1 pha và chịu gia công áp lực tốt hơn Khi nâng hàm lợng Al lên, trong latông xuất hiện pha β, γ, làm cho độ giòn tăng lên Do vậy, trong thực tế chủ yếu ứng dụng các latông với các thành phần Al nhỏ hơn 4%

• Latông nhôm – niken:

Khi hợp kim hoá nguyên tố Ni vào trong latông sẽ làm tăng độ bền,

đồng thời nâng cao rất mạnh khả năng chống ăn mòn của latông Tác dụng của Ni làm mở rộng vùng pha , do đó cho phép tăng hàm lợng kẽm và αnhôm trong hợp kim mà vẫn đảm bảo giữ đợc tổ chức của nó ở trong trạng thái một pha α

• Latông silic:

Nguyên tố silic trong latông có khả năng nâng cao tính chống ăn mòn, làm tăng độ chảy lỏng, cải thiện tính đúc Mặt khác, la tông silic có khả năng hàn với thép khá tốt và giữ đợc độ dai đến – 183P

Hình 2.2 Cơ tính của latông silic phụ thuộc vào hàm lợng Zn

Latông silic đợc ứng dụng rộng rãi để chế tạo các chi tiết máy và các kết cấu đúc trong tàu biển

• Latông mangan

Mangan hoà tan vô hạn trong đồng Hệ số Guiiner của Mn nhỏ nên ảnh hởng không đáng kể đến tổ chức của nó Các latông Mn đợc hợp kim hoá thêm Fe, Al có ứng dụng rất rộng rãi

Mangan nâng cao khả năng chịu đựng của latông trong nớc biển và hơi quá nhiệt Nhôm gây ảnh hởng tơng tự nh Mn Riêng Fe khi đa vào latông Mn sẽ gây tác dụng biến tính làm hạt nhỏ Với những tính chất nh vậy, latông Mn đợc ứng dụng chủ yếu trong việc chế tạo các chi tiết tàu biển