BÁO CÁO THÍ NGHIỆM KĨ THUẬT CHẾ TẠO 1

XÁC ĐỊNH CÁC VÙNG TỔ CHỨC Mục tiêu thí nghiệm Thực hiện tìm hiểu cấu tạo các vùng tổ chức của mối hàn. Xác định các vùng tổ chức của mối hàn, xác định kích thường từng vùng. Xác định cơ tính của mối vùng. Tóm tắt lý thuyết Biến dạng dẻo là biến dạng của một vật liệu chịu sự thay đổi hình dạng không thể đảo ngược dưới tác dụng của một lực bên ngoài. Độ cứng là khả năng chống lại biến dạng dẻo cục bộ khi ngoại lực tác dụng lên vật. Độ bền kéo tăng tỷ lệ theo độ cứng. Độ cứng của mối hàn phụ thuộc vào thành phần hóa học và quá trình nóng chảy – đông đặc và nhiều yếu tố khác của mối hàn. Kiểm tra cấu trúc của liên kết hàn gồm có hai dạng là: kiểm tra thô và kiểm tra cấu trúc tế vi. + Kiểm tra thô: được tiến hành trực tiếp với các mẫu thử kim loại hoặc các mặt cắt của chúng. Các mẫu thử được cắt ra từ liên kết hàn, mài bóng và tẩy sạch bằng dung dịch axit nitric 25% rồi dùng kính lúp hoặc mắt thường để phát hiện khuyết tật của liên kết hàn. + Kiểm tra cấu trúc tế vi: được tiến hành dưới loại kính lúp có độ phóng đại lớn (100 500 lần), nhờ vậy có thể xác định được dễ dàng và chính xác chấtlượng kim loại của liên kết hàn. Nội dung thí nghiệm Hàn liền 2 mảnh kim loại bằng máy hàn điện tử. Cắt đôi mối hàn vừa hàn. Xử lý vật mẫu bằng dung dịch làm sạch. Sử dụng mắt thường để quan sát, sau đó dùng kính hiển vi và phần mềm xử lý ảnh độ phân giải cao. Ghi số liệu đo được và xử lý số liệu. a. Xác định các vùng tổ chức mối hàn

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

KHOA CƠ KHÍ

BỘ MÔN CHẾ TẠO MÁY

-o0o -BÁO CÁO THÍ NGHIỆM

KĨ THUẬT CHẾ TẠO 1

CBHD: Đào Duy Quí

SVTH:

MSSV:

Nhóm: A04

TP HỒ CHÍ MINH,5 tháng 12 NĂM 2020

Bài 1 XÁC ĐỊNH CÁC VÙNG TỔ CHỨC

I Mục tiêu thí nghiệm

- Thực hiện tìm hiểu cấu tạo các vùng tổ chức của mối hàn

- Xác định các vùng tổ chức của mối hàn, xác định kích thường từng vùng

- Xác định cơ tính của mối vùng

II Tóm tắt lý thuyết

- Biến dạng dẻo là biến dạng của một vật liệu chịu sự thay đổi hình dạng không thể đảo ngược dưới tác dụng của một lực bên ngoài

- Độ cứng là khả năng chống lại biến dạng dẻo cục bộ khi ngoại lực tác dụng lên vật Độ bền kéo tăng tỷ lệ theo độ cứng Độ cứng của mối hàn phụ thuộc vào thành phần hóa học và quá trình nóng chảy – đông đặc và nhiều yếu tố khác của mối hàn

- Kiểm tra cấu trúc của liên kết hàn gồm có hai dạng là: kiểm tra thô và kiểm tra cấu trúc tế vi

+ Kiểm tra thô: được tiến hành trực tiếp với các mẫu thử kim loại hoặc các mặt cắt của chúng Các mẫu thử được cắt ra từ liên kết hàn, mài bóng và tẩy sạch bằng dung dịch axit nitric 25% rồi dùng kính lúp hoặc mắt thường để phát hiện khuyết tật của

liên kết hàn

+ Kiểm tra cấu trúc tế vi: được tiến hành dưới loại kính lúp có độ phóng đại lớn (100

- 500 lần), nhờ vậy có thể xác định được dễ dàng và chính xác chấtlượng kim loại của liên kết hàn

III Nội dung thí nghiệm

- Hàn liền 2 mảnh kim loại bằng máy hàn điện tử

- Cắt đôi mối hàn vừa hàn

- Xử lý vật mẫu bằng dung dịch làm sạch

- Sử dụng mắt thường để quan sát, sau đó dùng kính hiển vi và phần mềm xử lý ảnh độ phân giải cao

- Ghi số liệu đo được và xử lý số liệu

a Xác định các vùng tổ chức mối hàn

Mối hàn được chia làm các vùng:

- Vùng trong biên (1): ở đây tổ chức kim loại có độ nhỏ nhất do đó có dộ bền và độ dẻo cao nhất

- Vùng biên (4): do hiện tượng quá nhiệt nên vùng này có cấu tạo các hạt lớn về kích thước, dộ dai và độ dẻo thấp, dễ bị nứt nóng hoặc nứt nguội Vùng này chính

là vùng yếu nhất của liên kết hàn Do đó vùng này coi như là vùng không mong muốn của mối hàn

- Vùng ngoài biên (3): kích thước hạt của kim loại mịn và có cơ tính cao

- Vùng (2) là vùng kim loại bình thường

b Xác định kích thước của mối hàn

Bảng số liệu:

IV Nhận xét

- Tổ chức tế vi của kim loại tại vị trí hàn bị thay đổi

→ Kim loại sau khi hàn sẽ thay đổi cấu trúc tế vi

-Tổ chức mối hàn có sự khác nhau giữa các vùng:

+phần ảnh hưởng nhiệt: vùng kim loại nằm cạnh mối hàn dọc theo trục đường hàn không thay đổi về thành phần hóa học nhưng bị nung nóng mạnh nên tổ chức

và kích thước đọ hạt có sự thay đổi

+vùng hạt mịn: có kích thước rất bé, kim loại ở đây được nung nóng đến nhiệt

độ xấp xỉ nóng chảy Kích thước hạt kim loại sau khi hàn khá mịn và có cơ tính cao

+vùng CG HAZ: Ở đây thường xảy ra quá trình kết tinh lại ( biến đổi thù hình)

Do hiện tượng quá nhiệt nên hạt tịnh thể có kích thước lớn, độ dai va đập và độ dẻo thấp, dễ nứt nóng và nứt nguội Vùng này là vùng yếu nhất của liên kết hàn

+Vùng chuyển tiếp: vùng nằm giữa vùng CG HAZ và vùng hạt mịn Kích thước hạt kim loại ở đây đan xe giữa hạt lớn và hạt mịn Hình dạng của các hạt kim loại trong vùng là dạng hình trụ trong vùng này nhiệt độ nung nóng chưa đủ để thay đổi toàn bộ các hạt vì thế cơ tính của vùng này kém

- Cần phải xử lý mối hàn sau khi hàn để mối hàn có cơ tính tốt hơn, không bị gãy nứt trong quá trình sử dụng

- Lựa chọn vật liệu hàn thích hợp để đảm bảo các tính chất cần thiết của mối hàn.5

- Thay đổi hình dạng mối hàn sao cho phù hợp nhất, tạo nên cơ tính tốt cho mối hàn, đặt biệt để vật liệu điền đầy mối hàn, tránh tình trạng bị rỗ khí, lõm ở bên trong mối hàn

Qua đó, ta thấy được tổ chức của mối hàn Biết được đặc tính của từng vùng riêng biệt trong mối hàn Ngoài ra còn giúp lựa chọn mối hàn và phương pháp hàn phù hợp với từng mục đích

Bài 2 ĐÀN HỒI NGƯỢC(UỐN KIM LOẠI)

I Hướng dẫn thí nghiệm

Uốn là thay đổi hình dạng chi tiết bởi tác dụng của ngoại lực

Khi uốn 1 thanh thép ta được một góc αivà có bán kính Ri,sau khi buông lực thì thanh thép sẽ đàn hồi lại 1 đoạn ,có góc αfvà bán kính Rf

Trong quá trình uốn, các lớp kim loại phía trong góc uốn bị nén và co lại ở hướng dọc và bị kéo ở hướng ngang Các lớp kim loại phía ngoài thì ngược lại, chịu kéo và dãn dài ở hướng dọc và bị nén ở hướng ngang Giữa các lớp co ngắn và dãn dài là lớp trung hoà, độ dài của lớp trung hoà bằng độ dài của phôi

Bởi vì các vật liệu đều có mô đun đàn hồi, nên khi biến dạng dẻo vật sẽ phục hồi lại một phần khi thôi tác dụng lực Trong uốn, phục hồi này còn được gọi là đàn hồi ngược.Như trong hình , góc uốn cuối cùng và bán kính uốn cuối cùng

sẽ nhỏ hơn góc và bán kính uốn ban đầu (đàn hồi ngược không chỉ xảy ra trong vật liệu tấm, mà còn xảy ra trong thanh, dây,…)

Mục đích: tính toán bù αiđể sau khi đàn hồi ngược để có góc αfmong muốn Mối liên hệ giữa góc uốn và bán kính trước và sau khi uốn

Với (thường thường,tùy thuộc vào vật liệu)

Để đánh giá trị số biến dạng đàn hồi ngược có thể thực hiền bằng hai phương pháp: phương pháp tính toán giải thích trị số của biến dạng đàn hồi và phương pháp thực nghiệm Lưu ý, khi uốn tự do thì trị số đàn hồi sẽ phụ thuộc vào tính chất đàn hồi của vật liệu, mức độ biến dạng uốn, góc uốn và hình dạng uốn, … Đàn hồi ngược có thể được tính gần đúng theo bán kính Ri và Rf như công thức bên dưới:

với

Trong đó: - Ri : bán kính uốn ( mm)

- Rf : bán kính sau uốn ( mm)

- i : góc uốn ( o )

- f : góc sau uốn (o ) -T là bề dày thanh kim loại ( mm)

II Tiến hành thí nghiệm

Tiến hành thí nghiệm trên tấm thép kim loại có bề dày 4mm

Thiết bị phục vụ thí nghiệm - Bàn uốn

- Thước đo độ

- Thước kẹp

- Bước 1 Nhận mẫu thép tập với các bề dày khác sau

- Bước 2: Đo và ghi nhận về dày của các tấm thép thí nghiệm Đo chiều dày mẫu ở

5 vị trí khác nhau trên mẫu, sao đó lấy giá trị trung bình – giá trị bề dày thanh

- Bước 3: Tiến hành uốn mẫu trên thiết bị uốn với bán kính uốn ( R =80 mm), góc uốn là 90° Giữ lực tại vị trí uốn 10s mới thôi tác dụng lực và lấy mẫu uốn ra Lưu

ý: trong quá tính uốn, lực tác dụng phải liên tục và ổn định Thực hiện uốn với các mẫu khác nhau

- Bước 4: Tiến hành đo góc uốn và bán kinh uốn sau khi uốn

- Bước 5: Từ các số liệu thi được, thay vào công thức ( 1) để tính hệ số Y/E của mẫu thép ứng với bề dày của tấm thép

- Bước 6: Từ hệ số Y/E tính được, ta tính toán các góc uốn theo đề bài

- Bước 7: Tiến hành uốn với các góc uốn tính toán được

- Bước 8: Tiến hành đo lại các góc sau uốn mới và so sánh với giá trị

- Bước 9: Dọn dẹp vệ sinh và về viết báo cáo

III Bảng số liệu và tính toán

Với tấm thử có bề dày lý thuyết T = 4mm

Đo bán kính sau uốn và góc sau uốn:

Vậy

tính toán bù αi = ? để sau khi đàn hồi ngược để có góc αf= 75° mong muốn

Đo lại chiều dày T2 trung bình

Với

Vậy

Với Rf vừa tìm ta tính lại góc cần uốn là

sai số góc Rf

IV Nhận xét

Qua thí nghiệm ta có thể thấy được tầm quan trọng của việc chọn góc uốn để

có được góc sau uốn sau cùng có độ chính xác cao hay không

- Phương pháp tính toán giải thích trị số của biến dạng đàn hồi đem lại một kết quả tương đối chính xác ( với các trường hợp ta đều có được sai số <5%) cho thấy được sự hiệu quả của phương pháp này

- Qua các thí nghiệm, ta thấy được, muốn thu được 1 góc uốn nào đó thì ta luôn phải chọn một góc uốn lớn hơn so với góc muốn thu được Nguyên nhân chính là do sự đàn hồi ngược trong quá trình biến dạng uốn

- Góc uốn của mỗi tấm kim loại, với bề dày khác nhau, ta lại có nhưng bán kính uốn và góc uốn khác nhau vì vậy khi tính toán, ta phải tính toán thật kỹ, tìm các thông số tương ứng với từng tấm kim loại để thu được góc sau uốn chính xác nhất

Bài 3

ĐO NHIỆT ĐỘ KHUÔN ĐÚC

I Mục tiêu thí nghiệm

- Nhận biết các giai đoạn thay đổi nhiệt độ trong quá trình đúc khuôn kim loại

- Áp dụng để có thể thiết hệ thống làm nguội khuôn phù hợp

II Tóm tắt lý thuyết

- Khuôn kim loại là loại khuôn sử dụng nhiều lần

- Khuôn kim loại có thể được làm nguội nhanh hoặc làm nguội chậm

- Thí nghiệm này thực hiện đo nhiệt độ của 3 khuôn ở nhiệt độ ban đầu bằng nhiệt

độ môi trường và trường hợp nhiệt độ sau khi đúc 1 lần gồm: khuôn thép nhỏ nguội

III Thí nghiệm

- Tiến hành đo nhiệt độ của khuôn bằng máy đo nhiệt độ không tiếp xúc

- Ghi lại số liệu, vẽ biểu đồ thay đổi của nhiệt độ theo thời gian

- Đo nhiệt độ khuôn thép nhỏ đúc kẽm với nhiệt độ 550°C

- Tính tốc độ thay đổi của nhiệt độ

Bảng số liệu nhiệt độ theo thời gian của khuôn nguội

1 31 21 85.3 41 95 61 99.3 81 101.8 101 103.1

2 31.9 22 86.3 42 95.3 62 99.5 82 101.9 102 103.1

3 32 23 87 43 95.5 63 99.6 83 102 103 103.1

4 34.1 24 87.6 44 95.8 64 99.7 84 102.1 104 103.2

5 40.2 25 88.5 45 96 65 99.9 85 102.2 105 103.2

6 45.6 26 88.9 46 96.2 66 100.1 86 102.3 106 103.3

7 54.4 27 89.7 47 96.7 67 100.2 87 102.4 107 103.4

8 60.3 28 90.1 48 96.8 68 100.3 88 102.5 108 103.3

9 64.6 29 90.4 49 97.1 69 100.4 89 102.5 109 103.4

10 68.3 30 90.7 50 97.2 70 100.6 90 102.5 110 103.5

11 71.7 31 91.2 51 97.5 71 100.7 91 102.6 111 103.6

12 74.1 32 91.7 52 97.7 72 100.8 92 102.6 112 103.7

13 76 33 92 53 97.9 73 100.9 93 102.6

14 77.9 34 92.3 54 98 74 101 94 102.7

15 79.2 35 92.8 55 98.1 75 101.1 95 102.8

16 80.3 36 93.2 56 98.2 76 101.2 96 102.9

17 81.5 37 93.6 57 98.4 77 101.3 97 102.9

18 82.7 38 94.1 58 98.7 78 101.4 98 102.9

19 83.5 39 94.4 59 98.9 79 101.6 99 103

20 84.3 40 94.8 60 99.1 80 101.7 100 103

Bảng số liệu nhiệt độ theo thời gian của khuôn nóng

Biểu đồ

thay đổi

nhiệt độ

theo thời

gian của

khuôn

nguội

1 88.3 21 128.7 41 140.8 61 144.4 81 145.7 101 145.8

2 88.4 22 129.8 42 141.1 62 144.5 82 145.7 102 145.8

3 88.4 23 130.7 43 141.4 63 144.6 83 145.8 103 145.8

4 88.5 24 131.7 44 141.6 64 144.7 84 145.7 104 145.8

5 88.9 25 132.7 45 141.8 65 144.8 85 145.9 105 145.8

6 89.0 26 133.6 46 142 66 144.9 86 145.9 106 145.8

7 88.9 27 134.2 47 142.2 67 145 87 145.9 107 145.8

8 89.4 28 135 48 142.4 68 145.1 88 145.9 108 145.8

9 92 29 135.9 49 142.6 69 145.2 89 145.8 109 145.7

10 95.3 30 136.3 50 142.9 70 145.2 90 145.8 110 145.7

11 101.8 31 136.8 51 143 71 145.3 91 145.8 111 145.7

12 108.5 32 137.6 52 143.1 72 145.4 92 145.8 112 145.2

13 112.4 33 138 53 143.4 73 145.5 93 145.8

14 113.7 34 138.4 54 143.5 74 145.5 94 145.9

15 118.4 35 138.8 55 143.6 75 145.5 95 145.8

16 120.9 36 139.2 56 143.7 76 145.5 96 145.9

17 123.3 37 139.6 57 143.8 77 145.5 97 145.9

18 124.6 38 140 58 144 78 145.6 98 145.9

19 126.4 39 140.3 59 144.1 79 145.6 99 145.9

20 127.3 40 140.5 60 144.2 80 145.7 100 145.8

Biểu đồ thay đổi nhiệt độ theo thời gian của khuôn nóng

IV Nhận xét

- Nhiệt độ của khuôn tăng dần theo thời gian

- Tốc độ tăng cao ở giai đoạn đầu và dần dần giảm xuống khi thời gian càng lớn

- Nguyên nhân gây ra sự thay đổi nhiệt độ, tốc độ là do bức xạ nhiệt phát ra Ngoài

ra ta thấy, tốc độ thay đổi nhiệt độ của khuôn nguội nhanh hơn so với khuôn nóng

là do nhiệt độ ban đầu của khuôn nguội thấp hơn so với khuôn nóng, sự truyền nhiệt và cân bằng nhiệt diễn ra rất nhanh Đồng thời cũng lý do đó mà nhiệt độ tmax

ở khuôn nguội thấp hơn so với khuôn nóng mặc dù cùng nhiệt độ rót là 550°C