Cổ trục khuỷu được gia công với độ chính xác cao, thường có bề mặt độ bóng cao, và có thể trải qua quá trình nhiệt luyện hoặc mạ crom để đạt độ cứng cao.. Chốt khuỷu Chốt khuỷu là thành
THÔNG SỐ TRỤC KHUỶU
Sơ lược về cơ cấu của trục khuỷu trong động cơ ô tô
1.1.1 Cơ cấu trục khuỷu thanh truyền
Cơ cấu trục khuỷu thanh truyền là một chi tiết quan trọng, là thành phần chính cấu tạo nên động cơ đốt trong, đóng vai trò truyền lực trong hệ thống động cơ của xe ô tô
Cơ cấu trục khuỷu thanh truyền được cấu tạo bởi ba chi tiết chính là trục khuỷu, piston và thanh truyền Ngoài ra còn có những chi tiết khác như bạc biên, bạc piston, xéc-măng khí, xéc-măng dầu, chốt piston, căn dọc trục cơ Nó có nhiệm vụ biến chuyển động của trục khuỷu thành chuyển động tịnh tiến của piston Và ngược lại, nó biến chuyển động tịnh tiến của piston thành chuyển động quay của trục khuỷu
Nguyên lý hoạt động của cơ cấu trục khuỷu như sau:
+ Khi động cơ thực hiện chu trình hút, nén, nổ, xả thì piston sẽ chịu áp lực áp suất ở cuối kỳ nổ
+ Lúc này phản ứng cháy xảy ra khiến cho piston di chuyển từ điểm chết trên xuống điểm chết dưới, đồng thời kéo theo chuyển động quay của thanh truyền
+ Khi thanh truyền quay quanh tâm của trục khuỷu sẽ làm cho động cơ hoạt động liên tục cho đến khi hết nhiên liệu
Hình 1.1.1 Cơ cấu trục khuỷu thanh truyền
Với động cơ đốt trong sử dụng cơ cấu này, trong suốt quá trình làm việc thì trục khuỷu làm nhiệm vụ nhận lực từ piston tạo mô-men quay cho trục dẫn ra (trục ly hợp, hộp số trên ô tô) Đồng thời, chúng tiếp nhận năng lượng tích trữ tại bánh đà chuyển thành lực đẩy cho piston lên xuống, từ đó thực hiện các chu trình làm việc của động cơ trơn tru nhất
1.1.2 Cấu tạo của cơ cấu trục khuỷu thanh truyền
Như đã nói ở trên, cấu tạo của cơ cấu trục khuỷu thanh truyền gồm có ba bộ phận chính đó là: piston, trục khuỷu và thanh truyền Mỗi bộ phận sẽ có cấu tạo và nhiệm vụ khác nhau a Piston
Piston của cơ cấu trục khuỷu thanh truyền sẽ kết hợp với nắp máy và xy-lanh để tạo ra buồng đốt, sau đó nó nhận lực sinh ra từ khí cháy và truyền về trục khuỷu thông qua thanh truyền Lúc này, trục khuỷu sẽ sinh công giúp thực hiện toàn bộ quá trình nạp, nén, cháy, dãn nở và thải khí
Về cấu tạo, bộ phận piston có ba bộ phận chính bao gồm: đầu piston, thân piston và đỉnh piston
+ Đỉnh piston: bao gồm đỉnh lồi, đỉnh lõm và đỉnh bằng với các ưu điểm khác nhau Đỉnh lồi được sử dụng cho động cơ dùng xăng hai kỳ và bốn kỳ Đỉnh lõm sử dụng cho động cơ dầu hai kỳ và bốn kỳ Đỉnh bằng được dùng cho động cơ có dạng buồng cháy xoáy lốc hay những loại động cơ xăng
+ Đầu piston: phần đầu piston thường được bao kín hết và tịnh tiến trong buồng đốt Phía thân được cấu tạo bởi các rãnh với vai trò lắp các xéc-măng khí và xéc-măng dầu + Thân piston: đây là khoảng không gian mà xi lanh hoạt động lên xuống Đồng thời nó còn được liên kết với thanh truyền thông qua các lỗ thông chốt
Trong cơ cấu trục khuỷu thanh truyền, thì đây là bộ phận quan trọng giúp dẫn truyền lực được tạo ra bởi piston truyền đến trục khuỷu Về cấu tạo, bộ phận thanh truyền gồm đầu to, đầu nhỏ và thân
+ Đầu to: được sử dụng để gắn vào trục khuỷu và chia ra làm hai nửa giúp cho quá trình lắp đặt và sửa chữa được diễn ra thuận lợi nhất
+ Đầu nhỏ: đây là một khối trụ tròn được liên kết với piston bởi thanh chốt Ở những nơi tiếp xúc sẽ được bọc lớp bạc giúp giảm sự ma sát đồng thời nâng cao độ bền và tuổi thọ
+ Thân: được làm bằng kim loại và gắn kết với hai đầu thanh truyền
Hình 1.1.2.b Thanh truyền c Trục khuỷu
Trục khuỷu có khả năng chịu được lực uốn, xoắn và mài mòn ở các ổ trục Nó đóng vai trò giúp chuyển hóa chuyển động tịnh tiến thành chuyển động quay Thông thường, trục khuỷu sẽ được cấu tạo từ chốt khuỷu, cổ khuỷu, má khuỷu và đuôi trục khuỷu
Trục khuỷu
Trục khuỷu là một thành phần không thể thiếu trong hệ thống động cơ, đảm nhận nhiệm vụ quan trọng trong việc chuyển đổi chuyển động tịnh tiến của piston thành chuyển động quay Nhiệm vụ chính của nó là tạo ra mô-men xoắn để sinh công quay, từ đó truyền năng lượng từ bánh đà về piston (đối với động cơ diesel) để thực hiện các bước của quá trình sinh công
Là bộ phận đóng vai trò quan trọng, vậy nên trong quá trình vận hành, trục khuỷu không tránh khỏi những tác động đa dạng như lực khí thể, lực quán tính và lực quán tính ly tâm… Những lực này có thể tạo ra biến dạng uốn, xoắn, cũng như động xoắn và động ngang của trục khuỷu trên các ổ đỡ
Trục khuỷu gồm hai loại chính: trục khuỷu liền khối và trục khuỷu lắp ráp
Trục khuỷu liền khối Bao gồm cổ trục, cổ biên và má khuỷu được gia công và lắp ráp thành một khối không thể tháo rời Áp dụng trong động cơ có kích thước nhỏ và trung bình, như động cơ máy kéo
Trục khuỷu lắp ráp Bao gồm các thành phần riêng lẻ như cổ trục, cổ biên và má khuỷu Chúng được gia công và lắp ráp thành một trục hoàn chỉnh
Sử dụng trong động cơ có kích thước lớn và trong một số động cơ nhỏ có công suất thấp, ít xi lanh và đầu truyền không cắt đôi
Hình 1.2 Các chi tiết trong trục khuỷu
Trong đó: 1 – đầu trục khuỷu, 2 – má khuỷu – đối trọng, 3 – cổ trục khuỷu,
4 – chốt khuỷu, 5 – đuôi trục khuỷu, 6 – lỗ khoan dầu
Phần đầu trục khuỷu ô tô thường được trang bị vấu để thực hiện chức năng khởi động hoặc quay (áp dụng cho động cơ cổ điển, khởi động quay tay), puly dẫn động quạt gió, bơm nước, máy phát, cũng như các bánh răng dẫn động trục cam và nhiều chức năng khác Để giảm chấn xoắn, có thể lắp thêm bộ giảm chấn xoắn vào đầu trục khuỷu
Má khuỷu là thành phần liên kết giữa cổ trục và cổ chốt Thường có hình dạng elip để phân bố ứng dụng một cách hợp lý nhất Một phần của má khuỷu kết nối với chốt khuỷu, trong khi phần còn lại là đối trọng có nhiệm vụ cân bằng khi trục khuỷu quay
Cổ trục khuỷu ô tô đóng vai trò là phần hỗ trợ cho trục khuỷu, được kết nối với các ổ đỡ trên khối động cơ Các cổ trục thường có đường kính đồng đều và thường được thiết kế rỗng để chứa dầu bôi trơn, cũng như để lắp đặt các bánh răng dẫn động trục cam và các thành phần khác
Cổ trục khuỷu được gia công với độ chính xác cao, thường có bề mặt độ bóng cao, và có thể trải qua quá trình nhiệt luyện hoặc mạ crom để đạt độ cứng cao
Cổ trục khuỷu cũng có thể được trang bị bộ giảm chấn xoắn để cải thiện hiệu suất và độ ổn định trong quá trình vận hành
Chốt khuỷu là thành phần được thiết kế để kết nối với đầu to thanh truyền, chế tạo với độ chính xác cao và bề mặt độ bóng cao sau quá trình nhiệt luyện Với mục đích tăng cường độ cứng như cổ trục
Số lượng chốt khuỷu thường tương đương với số xi lanh của động cơ (đối với động cơ một hàng xi lanh) Đường kính của chốt khuỷu thường nhỏ hơn so với đường kính của cổ trục.Tuy nhiên, đối với những động cơ hoạt động ở tốc độ cao, đường kính chốt khuỷu có thể bằng đường kính cổ trục để tăng độ cứng chống uốn Tương tự như cổ trục, chốt khuỷu cũng có thể được làm rỗng để giảm trọng lượng của trục khuỷu và để chứa dầu bôi trơn Khoảng trống bên trong chốt khuỷu cũng thường được tận dụng để lọc dầu bôi trơn.
Phần đuôi trục khuỷu ô tô là nơi trực tiếp truyền động công suất từ động cơ ra bên ngoài
Nó thường được trang bị mặt bích hoặc gắn mặt mích để thuận tiện lắp đặt bánh đà
Trên cổ trục chính, chốt khuỷu và má khuỷu thường được khoan lỗ để tạo đường dẫn dầu bôi trơn đến các điểm ổ trục và chốt khuỷu.
Yêu cầu kỹ thuật về trục khuỷu theo tiêu chuẩn Việt Nam
Tiêu chuẩn này áp dụng cho các trục khuỷu bằng thép của động cơ ô tô
Trục khuỷu phải được chế tạo phù hợp với yêu cầu của tiêu chuẩn và các bản vẽ, tài liệu kỹ thuật đã được xét duyệt theo thủ tục qui định
Vật liệu chế tạo, độ cứng và tổ chức tế vi:
+ Trục khuỷu phải được chế tạo bằng thép C45, 45 Mn2, 50-CrVA, 40Cr, 40 CrNi,
40 CrNiMoA hay các loại thép khác có cơ lý tính tương đương
+ Phôi trục khuỷu rèn phải được gia công nhiệt thường hóa (còn trục khuỷu bằng thép hợp kim thì tôi và ram), đạt độ cứng 163 ÷ 269 HB, chênh lệch độ cứng của trục khuỷu rèn không được lớn hơn 50 HB
+ Cổ trục chính và cổ thanh truyền phải được tôi bề mặt (chiều sâu lớp thấm tôi phải đạt trên 3 mm, đạt độ cứng 52 ÷ 62 HRC, ở các vùng khác được chỉ dẫn trên bản vẽ) + Tổ chức kim loại của lớp tôi các cổ trục phải có dạng mactenxit hình kim nhỏ hoặc vừa, được chuyển sang dạng Trutro mactenxit
+ Không cho phép có các góc vuông, góc nhọn ở các vị trí tiếp xúc bề mặt ngoài của cổ trục khuỷu và các rãnh dầu Bề mặt vát làm tròn phải nhãn, không được có ba via, vết xước
+ Bề mặt không gia công của trục phải sạch, không được có vết nứt, phân tầng, vẩy sắt, nhăn, sẹo
+ Trên các bề mặt đã tôi của cổ trục, không cho phép có những vết cháy xém mà mắt thường thấy được
+ Trên bề mặt gia công không làm việc của trục thì cho phép sữa chữa các khuyết tật nhưng phải đảm bảo kích thước trong giới hạn dung sai
+ Không cho phép gò, tán, hàn, vá để khử các khuyết tật của trục khuỷu, cho phép nắn trước khi mài tinh
Phạm vi cho phép của sai lệch:
+ Thông số nhám Ra theo TCVN 2511– 78 không được lớn hơn 0,2 mm đối với cổ trục chính và cổ thanh truyền; 0,8 mm đối với các góc lượn
+ Sai lệch độ trụ của trục chính và cổ thanh truyền không được lớn hơn 0,008 mm + Sai lệch độ song song của các cổ trục chính cổ thanh truyền không được vượt quá 0,03 mm trên 100 mm chiều dài, đo khi đặt chúng lên giá đỡ hai đầu trục của trục khuỷu
+ Sai lệch độ phẳng và độ vuông góc đường tâm trục khuỷu không được vượt quá 0,1 mm, cho phép mặt đó lõm nhưng không được lồi
+ Mỗi trục khuỷu sau khi gia công xong phải được kiểm tra vết nứt bằng từ tính, kiểm tra xong phải khử từ
+ Mỗi trục khuỷu phải được cân bằng động Trị số cho phép của độ không cân bằng phải theo qui định của bản vẽ
+ Mỗi trục khuỷu trước khi bao gói phải được bôi mỡ chống gỉ và gói bằng giấy không thấm nước
+ Trục khuỷu phải đặt trong hòm gỗ chắc chắn có giấy không thấm nước, đồng thời trong hòm phải có vật liệu xốp đệm để giữ cho trục khuỷu không bị biến dạng khi vận chuyển và bảo quản
PHÔI TRỤC KHUỶU
Chọn vật liệu chế tạo trục khuỷu
Hiện tại, vật liệu được sử dụng để chế tạo trục khuỷu thường được chọn theo tiêu chuẩn hoặc dựa vào kinh nghiệm, tuy nhiên, để phù hợp cho quy trình sản xuất, vật liệu sử dụng phụ thuộc rất nhiều vào ứng dụng của nó Bất kể quy trình sản xuất, vật liệu dùng cho trục khuỷu phải đáp ứng một số đặc tính và yêu cầu nhất định
Ba kỹ thuật chính được sử dụng để chế tạo trục khuỷu là rèn, đúc và gia công Mỗi kỹ thuật này đều có ưu nhược điểm riêng và đóng vai trò quan trọng trong việc đạt được các đặc tính mong muốn của trục khuỷu cho các ứng dụng cụ thể
Trước khi lựa chọn phương pháp sản xuất, cần cân nhắc một đặc điểm thiết kế quan trọng: trục khuỷu cần sản xuất là loại liền khối hay lắp ráp
2.1.1 Yêu cầu về phôi trục khuỷu
Yêu cầu về hiệu suất:
+ Trục khuỷu phải chịu được mệt mỏi do tải xoắn và tải uốn
+ Độ bền mỏi bề mặt ở các vùng cổ trục phải cao, có thể thông qua khả năng xử lý nhiệt sau gia công hoặc đặc tính mài mòn bề mặt tự nhiên phải đủ điều kiện
+ Hơn nữa, trục khuỷu cần có độ bền và độ cứng vững cao Độ bền của trục khuỷu thể hiện qua khả năng chịu ứng suất trong khi độ cứng vững là khả năng chống lại biến dạng do ứng suất tác dụng
+ Có độ chính xác gia công cao, độ cứng, độ bóng bề mặt cổ chốt, cổ khuỷu lớn + Đảm bảo cân bằng động và tĩnh đồng đều mô-men quay cao nhưng dễ chế tạo + Không xảy ra dao động cộng hưởng trong phạm vi số vòng quay sử dụng
Yêu cầu về sản xuất:
+ Yêu cầu sản xuất tổng quan hướng đến hai phương pháp là rèn và đúc vì gia công trực tiếp trên phôi sẽ có các đặc tính tương tự gần như sản phẩm hoàn thiện Do đó, đối với phương pháp rèn, vật liệu sử dụng phải có hình dạng gần đồng nhất để đi đến quá trình tôi cứng Sự tôi cứng không đồng đều của trục khuỷu sẽ dẫn đến các lỗi sản phẩm không mong muốn
+ Sau khi trục khuỷu được rèn và tôi cứng, vật liệu phải tương đối dễ gia công Xử lý bề mặt được thực hiện trong các công đoạn cuối cùng của quy trình sản xuất trục khuỷu; do đó, vật liệu được lựa chọn phải đáp ứng được các xử lý bề mặt khác nhau như đánh bóng bằng ru-lô tại các góc lượn hoặc thấm nitơ
Trục khuỷu liền khối, như tên gọi của nó, được tạo thành một khối duy nhất bằng phương pháp rèn, đúc hoặc gia công Kiểu thiết kế này cho phép sản xuất hàng loạt, độ chính xác tổng thể tốt hơn sau khi hoàn thành các quy trình cuối cùng và không cần căn chỉnh Tuy nhiên, do loại trục khuỷu này được sản xuất thành một khối duy nhất, chỉ có thể sử dụng bạc trơn vì không thể lắp thêm bạc đạn Một nhược điểm khác của trục khuỷu liền khối là cần thêm công đoạn khoan để tạo lỗ dẫn dầu, đòi hỏi phải có bơm dầu Vì khi sử dụng bạc trơn, cần dầu bôi trơn để giảm ma sát giữa các bề mặt
2.1.3 Trục khuỷu lắp ráp Được tạo thành từ nhiều thành phần được gia công riêng biệt, sau đó được lắp ráp lại với nhau bằng phương pháp hàn hoặc gắn bu lông Kiểu thiết kế sản xuất trục khuỷu này được sử dụng cho các trục khuỷu có kích thước rất lớn hoặc rất nhỏ
+ Trục khuỷu có kích thước lớn: khi sản xuất các trục khuỷu khổng lồ, chẳng hạn như động cơ trên tàu biển, kích thước của trục khuỷu thường không phù hợp với máy móc tiêu chuẩn Bên cạnh đó, việc vận chuyển từng thành phần riêng lẻ sẽ giúp quá trình sản xuất dễ dàng hơn
+ Trục khuỷu có kích thước nhỏ: đối với các trường hợp kích thước nhỏ, trục khuỷu lắp ráp giúp giảm chi phí sản xuất vì các chi tiết tròn riêng lẻ không yêu cầu gia công phức tạp và có thể gia công trên máy tiện thông thường
Tuy nhiên, nhược điểm chính của trục khuỷu lắp ráp là độ chính xác Do các thành phần riêng lẻ phải được căn chỉnh và lắp ráp lại với nhau, để đạt được độ chính xác mong muốn, các thành phần phải được lắp ráp với lực lớn và trải qua quá trình căn chỉnh sau đó Sự sai lệch giữa các thành phần có thể gây ra hỏng hóc
Trục khuỷu của động cơ xăng và động cơ diesel thường được chế tạo từ thép cacbon hoặc thép hợp kim: thép 45, 45A; 45Ã2, 50 Ã Đối với các động cơ diesel làm việc với điều kiện tăng áp cao, có thể sử dụng các thép hợp kim có giới hạn chảy và giới hạn bền cao (18 XMHA, 18XHBA, 40XHMA)
Ngoài vật liệu là thép, trục khuỷu còn được chế tạo từ các loại gang có độ bền cao: gang dẻo, gang cầu, gang hợp kim Niken – Môlipđen
Hình 2.1.4 Thông số và đặc tính của một vài hợp kim được sử dụng trong chế tạo trục khuỷu.
Sơ lược về hai phương pháp rèn và đúc cho các dạng phôi trục khuỷu
Trục khuỷu rèn, làm từ thép hợp kim sau đó tôi ở nhiệt độ cao thường được đánh giá là phương pháp phù hợp nhất để đáp ứng các yêu cầu khắt khe về độ bền động và độ cứng Thép được thường hóa hoặc ủ cùng nhiệt độ với lò rèn là hai cách nhiệt luyện được sử dụng rất phổ biến Quá trình này thường diễn ra sau quá trình tạo hình nóng cho trục khuỷu
Sử dụng gang cầu sẽ giúp giảm chi phí sản xuất và gia công phôi Mật độ vật liệu của gang cầu thấp hơn thép 8 ÷ 10%, đồng thời còn có thể cho phép thiết kế dạng rỗng giúp giảm khối lượng trục khuỷu Tuy nhiên, nhược điểm của gang cầu là:
+ Môđun Young thấp hơn đáng kể so với thép
+ Giá trị độ bền động thấp hơn
+ Độ giãn dài lúc kéo đứt thấp hơn so với thép
17 Để tiết kiệm chi phí khi gia công, độ bền kéo của vật liệu sẽ được giới hạn ở khoảng
1000 MPa Vì vậy, các biện pháp tăng cường độ bền mỏi cho vùng chuyển tiếp và bán kính lượn (vùng có ứng suất tập trung cao) giữa cổ trục và má khuỷu là rất cần thiết Các phương pháp cơ học, nhiệt và nhiệt hóa học thường được sử dụng gồm:
+ Dập định hình và đánh bóng bằng ru-lô: các phương pháp xử lý bề mặt cơ học này tạo ra ứng suất bề mặt có lợi (ứng suất nén) giúp giảm sự hình thành vết nứt và cải thiện độ bền mỏi
+ Phun bi: quá trình này bắn phá bề mặt bằng hạt kim loại nhỏ tạo ra ứng suất nén và làm cứng bề mặt, do đó tăng cường khả năng chống mỏi
+ Tôi cao tần và tôi cứng bằng cacbon: các phương pháp tôi nhiệt này làm cứng bề mặt trục khuỷu một cách nhanh chóng và có thể kiểm soát, hình thành các tế vi và ứng suất có lợi (lớp bên ngoài cứng hơn và bên trong dẻo hơn) để chống lại cả mòn và mỏi
+ Thấm nitơ: quy trình xử lý nhiệt - hoá học này khuếch tán nitơ vào bề mặt trục khuỷu, giúp cải thiện độ bền mỏi
Mỗi phương pháp đều cải thiện độ bền mỏi với các mức độ khác nhau Thấm nitơ có độ thâm nhập tương đối thấp, do đó không thể hoàn toàn loại bỏ các hỏng hóc do mỏi trong cấu trúc lõi gần bề mặt Cổ trục của động cơ xe cũng được áp dụng phương pháp tôi luyện Trong đó, tôi cao tần là phương pháp có chi phí khá thấp và được sử dụng rộng rãi, ngược lại thì tôi cứng bằng cacbon chỉ nên sử dụng cho một số loại trục khuỷu lớn do có giới hạn về chi phí Ngoài ra khi tôi cứng bằng cacbon phải lưu ý đến các góc lượn có trên trục khuỷu để tránh gây ra lõm do biến dạng
Hình 2.2 Mô tả sự ảnh hưởng của các phương pháp xử lý bề mặt khác nhau trong việc tăng cường giới hạn mỏi đối với trục khuỷu bằng gang
Thiết kế phôi cho phương pháp đúc và rèn
Đúc: cần thiết kế phôi phù hợp với quy trình đúc, sử dụng khuôn cát (cát xanh hoặc lõi cát liên kết), đúc khuôn vỏ mỏng, đúc khuôn mẫu chảy, đúc trong khuôn không phá hủy Rèn: rèn tự do (hay dập trong khuôn kín) thường được sử dụng cho sản xuất số lượng lớn và hàng loạt vì sự phân bố của các thớ kim loại trong vật liệu theo tính đẳng hướng tạo ra độ bền mỏi cao
2.3.1 Sản xuất trục khuỷu bằng phương pháp rèn
Phôi thép dập trong khuôn kín: phôi bằng thép dập do qua biến dạng dẻo nên độ cứng, độ bền tăng lên do đó làm tăng khả năng làm việc của chi tiết Tuy nhiên độ chính xác của phôi dập không cao hơn so với một số dạng phôi đúc chính xác nên khối lượng gia công cơ khí của phôi dập khá lớn
Một trong những điều kiện cơ bản để phôi có chất lượng cao là sự phân bố của các thớ kim loại, điều này được thực hiện nhờ quá trình dập trong các khuôn có độ cong đặc biệt
Hình 2.3.1 Trục khuỷu được sản xuất bằng phương phép rèn Để tiết kiệm được kim loại khi dập và giảm được công suất khi dập, quá trình dập phải được tiến hành qua nhiều giai đoạn Quá trình dập được tiến hành qua các giai đoạn chính sau:
+ Dập sơ bộ và lần cuối trên máy dập
+ Cắt thép thừa trên máy dập cắt
+ Sửa lại phôi trên máy búa có khuôn
+ Nắn thẳng phôi trên máy ép (nắn nguội)
Nhìn chung, các chi tiết rèn có độ bền cao do cấu trúc hạt bên trong được tạo ra trong quá trình rèn Tuy nhiên, điều này có thể không đúng với trục khuỷu có hình dạng phức tạp, nó có thể dẫn đến nứt vỡ cấu trúc hạt ở một số vùng bên trong Mặc dù tất cả các chi tiết
19 rèn nóng đều đã trải qua xử lý nhiệt trong quá trình gia công, nhưng vẫn cần xử lý nhiệt sau cùng nhằm tối đa hóa tuổi thọ sử dụng của chúng
Xử lý nhiệt sau gia công được áp dụng cho các mép lượn và vùng tiếp xúc má khuỷu để làm cứng và cải thiện độ bền mỏi vì những vùng này chịu ứng suất tập trung và dễ hỏng hóc nhất
2.3.2 Sản xuất trục khuỷu bằng phương pháp đúc
Phôi trục khuỷu đúc có hai dạng chính: đúc trong khuôn cát và đúc trong khuôn vỏ mỏng Trong đó đúc trong khuôn cát là phương pháp phổ biến nhất Đối với động cơ ô tô ít tải (chủ yếu là động cơ xăng), trục khuỷu có thể đúc từ gang cầu chất lượng cao nhất GJS-700-2 và GJS-800-2
Phôi đúc bằng gang có lượng dư gia công ít hơn so với phôi dập, nếu đúc trong khuôn vỏ mỏng có thể giảm được các nguyên công tiện
Trục khuỷu được đúc từ gang dẻo Peclít (kinh nghiệm cho thấy gang dẻo có các thành phần như sau là hợp lý: 2,4 ÷ 2,6%C; 0,8 ÷ 1% Si; 0,7 ÷ 0,9% Mn; S < 0,01%; P < 0,1%) hoặc từ gang cầu Độ cứng bề mặt cổ trục của gang cầu cao hơn gang dẻo nhưng độ dẻo kém hơn
Trục khuỷu bằng gang ít nhạy cảm đến sự tập trung ứng suất tại các góc lượn ở má khuỷu và các cổ trục
Qua thực tế sử dụng, các cổ trục làm từ thép 45 sau khi tôi cao tần đạt độ cứng 50 60 HRC bị mài mòn nhanh so với cổ trục chế tạo từ gang cầu không qua tôi bề mặt, vì vậy khi chế tạo trục khuỷu từ gang cầu, việc nhiệt luyện các cổ trục để tăng khả năng chống mài mòn là không cần thiết, tuy nhiên vẫn cần xử lý nhiệt tại các góc lượn hoặc các điểm tiếp xúc với má khuỷu.
So sánh hai phương pháp đúc và rèn
Nếu không bị hạn chế về mặt kinh tế, rèn sẽ là lựa chọn hàng đầu cho sản xuất hàng loạt trục khuỷu vì nó cung cấp các tính chất cơ học tốt hơn so với đúc Tuy nhiên, vì thông thường có những hạn chế nhất định nên việc sử dụng phương pháp rèn hay đúc cuối cùng đều phải phụ thuộc vào ứng dụng của trục khuỷu
Rèn nói chung sẽ tốn chi phí hơn đúc: vì ngân sách đầu tư máy móc cho các quy trình rèn sẽ cao hơn Do đó, việc cân nhắc ứng dụng là rất quan trọng để duy trì ngân sách Tuy nhiên, trong nhiều trường hợp, cả hai phương pháp đều có thể phù hợp cho một số ứng dụng nhất định Các so sánh sau đây sẽ giúp ta dễ dàng quyết định phương pháp nào trong hai phương pháp phù hợp nhất với từng ứng dụng cụ thể:
2.4.1 Tính chất của vật liệu
Các tính chất từ quá trình đúc không thể dự đoán trước được như tính chất thu được bằng quá trình rèn vì đúc sử dụng kim loại nóng chảy (có sự thay đổi pha) và có thể tạo ra sự không đồng nhất trong cấu trúc bên trong tổng thể Rèn tự do tạo ra hiệu ứng tăng cường độ cứng của phôi trong quá trình gia công, do đó là phương pháp đáng tin cậy hơn
2.4.2 Dòng chảy hạt và độ bền dị hướng
Rèn thể hiện dòng chảy hạt và độ bền đẳng hướng trong khi đúc thể hiện sự hình thành hạt và độ bền dị hướng Rèn tận dụng dòng chảy hạt bằng cách định hướng dòng chảy hạt trước ở các hướng cần độ bền cao nhất Đúc thể hiện các dendrit (cấu trúc giống như phân tán ở cây) được tạo ra từ quá trình nguội, dẫn đến cấu trúc yếu hơn
Mặc dù máy móc đầu tư cho quy trình rèn đắt hơn, nhưng đúc lại tốn kém hơn do quá trình kiểm soát chất lượng nghiêm ngặt Kiểm soát này bao gồm kiểm soát quá trình nóng chảy và làm mát, giám sát sự tách pha của hợp kim Sự tách pha của hợp kim không mong muốn vì xử lý nhiệt sau quá trình này sẽ có phản ứng không đồng nhất, ảnh hưởng đến tính toàn vẹn của cấu trúc Những nguy cơ này không xảy ra trong rèn vì xử lý nhiệt có thể dự đoán được hơn do không có sự tách pha của hợp kim
Tổng quan, ta có thể nhận thấy rèn vượt trội hơn đúc; tuy nhiên, như đã đề cập trước đó, nếu ứng dụng cho phép sử dụng phương pháp đúc, thì đây là kỹ thuật hoàn toàn khả thi để sản xuất trục khuỷu
Hình 2.4.3 Biểu đồ luồng công việc tóm tắt các hoạt động cả hai quá trình sử dụng
TIỆN
Khái niệm
Tiện là phương pháp gia công cắt gọt được thực hiện nhờ chuyển động chính thông thường do phôi quay tròn tạo thành chuyển động cắt Vc kết hợp với chuyển động tiến dao là tổng hợp của hai chuyển động tiến dao dọc Sd và tiến dao ngang Sng do dao thực hiện
Hình 3.1 Mô tả quá trình tiện
Các yếu tố cắt khi tiện:
+ Tốc độ cắt khi tiện: là khoảng dịch chuyển giữa lưỡi cắt đối với bề mặt chi tiết gia công trong một đơn vị trời gian
1000 (𝑚/𝑝ℎ) trong đó: D: đường kính lớn nhất của chi tiết (mm) n: số vòng quay trục chính (vg/ph)
+ Chiều sâu cắt (lượng ăn dao): là trị số của lớp khi loại được cắt đi sau một lần chuyển dao đo theo phương thẳng vuông góc
Hình 3.2 Chiều sâu cắt khi tiện trong đó: D, d: đường kính chi tiết trước và sau khi gia công (mm)
+ Lượng chạy dao: là khoảng cách dịch chuyển dao hướng chuyển động phụ sau khi chi tiết gia công quay được một vòng (mm/vòng)
- Lượng chạy dao phút: 𝑆 𝑝ℎ = 𝑆 𝑛 (mm/ph)
- Lượng chạy dao dọc và lượng chạy dao ngang
- Lượng chạy dao nghiêng (thường là trong tiện côn)
Lượng chạy dao đặc biệt quan trọng trong tiện ren vì bước ren ảnh hưởng đến làm việc giữa các mối ghép và bulông
Hình 3.3 Hình ảnh về các góc độ của lượng chạy dao
Khả năng tạo hình
Tiện có thể gia công được nhiều loại bề mặt tròn xoay, mặt trụ, mặt định hình, mặt nón, mặt ren vít, gia công lỗ, xén mặt đầu, cắt đứt, khoan, doa, khoét, taro và ren
Ngoài ra còn có thể gia công được các mặt không tròn xoay: hình nhiều cạnh, elip, cam… bằng cách thiết bị thêm gá lắp
Bề mặt gia công trên máy tiện có thể đạt chính xác cấp (5-11) và đạt độ bóng (6-7)
Là phương pháp gia công bên ngoài của sản phẩm Sử dụng máy tiện để tiện bề mặt ngoài bằng dao tiện
Là hoạt động gia công tiện đường kính lỗ trong của phôi
Hình 3.2.2.1 Sự ăn cắt của dao tiện lỗ trong
Góc tiếp xúc ảnh hưởng đến hướng và độ lớn của các lực hướng trục và hướng tâm Góc tiếp xúc lớn (góc dẫn nhỏ) tạo ra lực cắt dọc trục lớn Trong khi góc tiếp xúc nhỏ (góc dẫn lớn lớn) tạo ra lực cắt hướng tâm lớn Nên sử dụng góc tiếp xúc gần 90° (góc dẫn 0°) và không bao giờ nhỏ hơn 75° (góc dẫn < 15°)
Hình 3.2.2.2 Dao tiện lỗ trong quá trình gia công
Lựa chọn đầu tiên là dao tiện có góc đi vào 93° (góc dẫn -3°) và chíp tiện kiểu D (góc mũi dao 55°) Nếu cần gia công biên dạng có góc dốc lớn hơn, nên sử dụng chíp tiện kiểu chữ V (góc mũi dao 35°)
Khi tiện những biên dạng bề mặt hoặc góc lượn nhỏ, chúng ta nên chọn dao tiện có góc tiếp xúc 107° ÷ 117° (góc dẫn -17° ÷ -27°)
Hình 3.2.2.3 Góc tiếp xúc khi tiện lỗ
Là phương pháp tiện sử dụng dao tiện để gia công cắt đứt sản phẩm ra khỏi trục phoi
Là phương pháp tiện để tạo bước ren cho sản phẩm, tiện ren có hai dạng là tiện ren trong và tiện ren ngoài
Hình 3.2.4 Tiện ren ngoài (trái) và tiện ren trong (phải)
Là phương pháp dùng để loại bỏ kim loại thừa ở phần đầu của vật liệu giúp tạo nên một bề mặt nhẵn mịn hơn
Hình 3.2.5 Tiện khỏa mặt đầu từ ngoài vào trong và từ trong ra ngoài
Là phương pháp tiện sử dụng dao tiện (chíp tiện) để tạo rãnh trên trục sản phẩm, tiện chích rãnh có ba dạng là chích rãnh trong, chích rãnh ngoài và chích rãnh bề mặt)
3.2.7 Tiện côn Đánh lệch tâm ụ động một lượng H, lúc đó dao vẫn chạy đường thẳng nhưng chi tiết sẽ ra dạng côn Cách thứ hai là sẽ đánh lệch bàn dao trên một góc côn α, cách này sẽ tiện dễ nhất nhưng độ chính xác không cao
Dao tiện
3.3.1 Những bộ phận chính của dao tiện
Dao cắt chia làm 2 phần:
+ Phần cắt: phần chứa lưỡi cắt
+ Phần thân: phần để gá dao vào máy
Hình 3.3.1.1 Hình ảnh mô hình dao tiện
Giao tuyến của các mặt này tạo thành các lưỡi cắt:
+ Mặt trước (1): là mặt mà phoi sẽ tiếp xúc và theo đó thoát ra trong quá trình cắt + Mặt sau chính (2): là mặt dao đối diện với mặt chi tiết gia công
+ Mặt sau phụ (3): là mặt dao đối diện với mặt chi tiết đã gia công
+ Mũi dao (4): phần nối tiếp giữa các lưỡi cắt
+ Lưỡi cắt chính (5): trực tiếp cắt gọi ra phoi trong quá trình cắt
+ Lưỡi cắt phụ (6): là giao tuyến của mặt trước và mặt sau phụ
+ Chiều cao dao: là khoảng cách từ mũi dao tới mặt tỳ
Hình 3.3.1.2 Mô tả các góc độ của dao tiện
Mảnh dao tiện là bộ phận chính tạo nên bề mặt gia công Mảnh dao được chế tạo từ hợp kim cứng, sau đó phủ một lớp giúp chống mài mòn, chịu nhiệt, chịu va đập tốt Lớp phủ này sẽ quyết định độ phẳng, độ mịn chi tiết sau khi gia công
Hình 3.3.1.3 Các loại mảnh dao tiện
Hình 3.3.2 Tỷ lệ kẹp dao khi tiện
Trong đó L, D lần lượt là chiều dài và đường kính cán dao
Tùy theo chiều sâu lỗ gia công và đường kính lỗ, ta chọn tỷ lệ L/D phù hợp theo biểu đồ Tuy nhiên do giá thành vật liệu carbide đắt hơn rất nhiều so với thép nên cán có đường kính lớn hơn 20mm đều là cán thép
Tỉ lệ L/D bằng 3 là tỉ lệ phổ biến trong gia công tiện, nó đảm bảo độ cứng vững khi gá kẹp và an toàn trong quá trình gia công.
Phân loại máy tiện
Dùng cho sản xuất hàng loạt, chi tiết gia công phức tạp, yêu cầu chính xác, năng suất cao
Hình 3.4.1 Máy tiện chuyên dụng
3.4.2 Máy tiện Rê-von-ve
Dùng trong sản xuất hàng loạt, gia công các vật tròn xoay
Hình 3.4.2 Máy tiện Rê-von-ve 3.4.3 Máy tiện cụt Đặc điểm là mâm cặp lớn, dùng gia công những chi tiết lớn, đường kính trong khoảng
300 ÷ 700 mm và lớn hơn nữa Nhược điểm là gá đặt chi tiết khó khăn và năng suất thấp, độ chính xác kém
Khác với máy tiện chuyên dụng thì trục mâm cặp thẳng đứng, thường để gia công chi tiết có đường kính lớn Do chi tiết quay quanh trục thẳng đứng nên gá đặt chi tiết dễ, an toàn, chính xác cao
3.4.5 Các bộ phận và phụ tùng trên máy tiện
Hình 3.4.5 Các bộ phận chính của máy tiện
Tiện trục khuỷu
3.5.1 Phương pháp tiện trục lệch tâm gá trên hai mũi tâm
Trục lệch tâm dài (hình 3.4.1) được gá trên hai mũi tâm để tiện, những lỗ tâm trên hai mặt đầu theo hai trục 00 và 0'0' được khoan trên máy khoan theo dấu đã vạch Sau đó phôi được gá trên trên lỗ tâm 0 để tiện đường kính D của trục, tiếp theo gá phôi lên hai mũi tâm theo lỗ tâm 0' để tiện cổ trục d
Những trục lệch tâm dài khi tiện phải khoan các lỗ tâm tương ứng để định vị trên hai đầu chi tiết, sau khi tiện đạt cấp chính xác 9 ÷ 7, độ nhám 𝑅 𝑎 = 10 ÷ 2,5 𝜇𝑚
Hình 3.4.1 Thông số khi tiện trục khuỷu
3.5.2 Quy trình tiện trục khuỷu
Bước 1: Tiện bên đầu ngắn:
+ Tiện thô: sử dụng dao tiện để loại bỏ vật liệu dư thừa và hình thành hình dạng ban đầu của bên đầu ngắn của trục khuỷu
+ Tiện tinh: sử dụng dao tiện nhỏ hơn để tinh chỉnh bề mặt, làm mịn và chính xác hơn + Cắt rãnh: sử dụng dao rãnh để cắt rãnh nếu cần thiết cho phần này của trục khuỷu + Bo cung: sử dụng dao bo cung để làm tròn các cạnh và góc của bên đầu ngắn + Vát cạnh: sử dụng dao phay ngón để vát cạnh, giảm khối lượng và tạo ra các góc bo tròn
Bước 2: Tiện bên đầu dài:
+ Tiện thô: tiếp tục sử dụng dao tiện để loại bỏ vật liệu dư thừa và hình thành hình dạng ban đầu của bên đầu dài của trục khuỷu
+ Tiện tinh: sử dụng dao tiện nhỏ hơn để tinh chỉnh bề mặt, làm mịn và chính xác hơn + Cắt rãnh: nếu cần, tiến hành cắt rãnh cho bên đầu dài của trục khuỷu
+ Bo cung: sử dụng dao bo cung để làm tròn các cạnh và góc của bên đầu dài
+ Vát cạnh: tiếp tục sử dụng dao phay ngón để vát cạnh và làm mịn bề mặt
Bước 3: Tiện côn: sử dụng dao tiện côn để tạo ra hình dạng côn cho trục khuỷu, điều chỉnh kích thước và hình dạng theo yêu cầu
Bước 4: Tiện cổ biên: sử dụng dao tiện để tiến hành gia công các cổ biên của trục khuỷu, đảm bảo chúng có kích thước và hình dạng chính xác.
PHAY
Khái niệm
Phay là một trong những phương pháp gia công vạn năng nhất, có khả năng tạo ra được những bề mặt rất khác nhau Dao phay là dụng cụ cắt nhiều lưỡi và tạo ra được nhiều phoi sau một vòng quay của dụng cụ Phay là phương pháp trong đó dụng cụ quay tạo ra tốc độ cắt còn chi tiết gia công chuyển động tịnh tiến thực hiện chuyển động chạy dao
Hình 4.1 Chuyển động tạo hình của phay.
Khả năng công nghệ của phay
Phay có khả năng tạo hình rộng rãi, ngoài mặt phẳng còn có thể gia công được nhiều bề mặt định hình khác nhau
Tùy theo kết cấu của dao phay và kiểu máy phay sử dụng mà các dạng bề mặt khác nhau được biểu thị như hình sau
Hình 4.2.1 Khả năng tạo hình của phay
4.2.2 Khả năng đạt được độ nhám và độ chính xác
Phay có khả năng đạt: cấp chính xác 11 đến cấp chính xác 8 và độ nhám bề mặt Ra từ 6,3 𝜇𝑚 ÷ 0,8 𝜇𝑚.
Máy phay và dao phay
Loại máy Đặc điểm Ảnh minh họa
Máy phay nằm ngang Đặc trưng của máy phay nằm ngang là trục chính được lắp theo phương ngang Nó thích hợp cho dao phay trụ, dao phay đĩa…
Loại máy phay này thường lắp dao phay mặt đầu, dao phay ngón và trục mang dao có thể điều chỉnh theo phương thẳng đứng hoặc nằm ngang
Loại dao Đặc điểm Ảnh minh họa
Dao phay trụ có các lưỡi cắt ở chu vi
Chúng được dùng để phay thô và tinh các mặt phẳng trên máy phay nằm ngang
Các răng được bố trí đều đặn trên than dao, thông thường những dao có đường kính lớn thường ghép mảnh thép hợp kim hoặc mảnh hợp kim cứng
Dao phay mặt đầu Coromant – SANVICK Dao phay ngón
Dao phay ngón được dung trên máy phay thẳng đứng hoặc nằm ngang cho các dạng bề mặt khác nhau như mặt phẳng, rãnh hoặc mặt định hình Dao phay ngón thường có hai, ba, bốn hoặc nhiều hơn các rãnh và các lưỡi cắt vừa ở chu vi và ở mặt đầu Trong thực tế có thể có loại dao phay ngón một phía hoặc hai phía với chuôi côn hoặc trụ
Ngoài dao phay ngón, thông thường còn có loại đặc biệt như dao phay ngón cầu, dao phay ngón góc
Dao phay đĩa Để tạo các rãnh trên chi tiết thường dung dao phay đĩa (một, hai hoặc ba mặt).
Biện pháp công nghệ
Trên các chi tiết máy, thường có các bề mặt phẳng với các công dụng khác nhau Các mặt phẳng này thường được phay bằng các dao phay hình trụ, dao phay mặt đầu, dao phay ngón hoặc dao phay đĩa a Phay bằng dao phay trụ
Trục của dao phay song song với bề mặt gia công của chi tiết Dụng cụ cắt có dạng hình trụ và các lưỡi cắt được bố trí trên chu vi của hình trụ
Tốc độ cắt: 𝑉 = 𝜋 × 𝐷 × 𝑛 trong đó: D: đường kính dụng cụ n: tốc độ vòng của dụng cụ
Các lưỡi cắt của dao phay hình trụ có thể bố trí song song với trục dao hoặc xoắn Lưỡi xoắn được ưa chuộng hơn vì quá trình cắt êm hơn, tải trọng riêng nhỏ hơn và chất lượng bề mặt và độ chính xác tốt hơn
Chiều dày của phoi trong phay trụ là thay đổi dọc theo chiều dài của nó
Hình 4.4.1.a Phoi khi phay bằng dao phay trụ
Chúng ta có thể xác định gần đúng giá trị trung bình của nó theo công thức:
𝐷 trong đó: sz: lượng chạy dao răng (mm/răng) t: chiều sâu cắt (mm)
Lượng chạy dao răng có thể xác định theo công thức:
𝑧 × 𝑛 trong đó: sph: lượng chạy dao phút (mm/phút) z: số răng của dao
𝑧 𝑝ℎ trong đó: l l : lượng ăn tới và vượt quá của dao
Vì 𝑙 𝑙 ≪ 𝐿, do đó tốc độ tách vật liệu là:
Khi gia công bằng dao phay trụ, tùy theo chiều quay của dao, hướng tiến dao, người ta phân chúng thành hai loại phay thuận và phay nghịch
Hình 4.4.1.b Phay thuận và phay nghịch
Phương pháp phay nghịch được dùng phổ biến ở nước ta vì quá trình phay ít bị va đập Tuy vậy, phay thuận có ưu điểm là không gây hiện tượng trượt khi ăn dao do vậy khi máy đảm bảo độ cứng vững thì chất lượng bề mặt có thể được cải thiện và nâng cao được năng
40 suất Khi cắt thô, bề mặt phôi có lớp vỏ cứng thì dùng phay nghịch còn khi phay tinh với lượng dư nhỏ hoặc cắt kim loại mềm thì dùng phay thuận có hiệu quả hơn c Phay bằng dao phay mặt đầu
Trong phay mặt phẳng bằng dao phay mặt đầu, dao lắp trên trục chính có trục quay vuông góc với bề mặt chi tiết Dao quay với tốc độ vòng n và bàn máy mang chi tiết chuyển động chạy dao thẳng s ph Khi dao quay như hình, ta có phay nghịch còn dao quay theo hình b ta có phay thuận Vật liệu dụng cụ cắt thường là hợp kim cứng hoặc thép cắt tốc độ cao và được ghép vào thân dao
Hình 4.4.1.c Phay mặt phẳng bằng dao phay mặt đầu
Khi dùng dao phay mặt đầu để gia công mặt phẳng có nhiều ưu điểm so với dao phay trụ:
+ Ta có thể dùng dao phay có đường kính lớn, cắt được mặt phẳng có chiều rộng lớn, nâng cao được năng suất gia công mà không bị kích thước đầu máy hạn chế
+ Không cần đến trục gá dao nên độ cứng vững của trục dao cao hơn, có thể cho phép nâng cao chế độ cắt
+ Khi cắt đồng thời nhiều lưỡi cắt, đảm bảo quá trình cắt êm hơn dao phay hình trụ + Dễ chế tạo dao răng chắp
+ Mài dao dễ hơn d Phay bằng dao phay ngón
Dao phay ngón ngoài công dụng gia công rãnh còn được dùng khi phay các mặt phẳng bậc nhỏ nhưng chiều cao cách nhau tương đối lớn
Hình 4.4.1.d Phay bằng dao phay ngón e Phay bằng dao phay đĩa
Dao phay đĩa hai hoặc ba mặt làm việc như dao phay mặt đầu, nhưng mặt cắt ở vị trí thẳng đứng, thẳng góc với trục dao nằm ngang
Hình 4.4.1.e Phay mặt phẳng bằng dao phay đĩa
Khi phay rãnh hoặc mặt phẳng bậc, nó làm việc như dao phay trụ kết hợp phay mặt đầu
4.4.2 Phay rãnh then, then hoa a Phay rãnh then
Phay rãnh then đối với các chi tiết không qua mài thường thực hiện sau khi tiện lần cuối Nếu mặt trụ có rãnh then cần mài thì phải tiến hành phay rãnh then sau khi mài để đảm bảo độ đối xứng của rãnh then và trục Ta thường lấy trục đã được mài để làm chuẩn gá đặt Các phương pháp phay rãnh then có thể là:
+ Phay bằng dao phay đĩa ba mặt: phương pháp này có năng suất cao khi đường kính dao phay lớn, thường thực hiện trên máy phay ngang Tuy nhiên độ chính xác không cao vì do biến dạng đàn hồi của trục dao, do độ không thẳng góc của trục dao với mặt bên của dao, do kích thước của bề rộng dao thya đổi sau nhiều lần mài, do mài không đúng các lưỡi cắt… Do vậy, muốn có rãnh then chính xác phải dùng hai dao đĩa mỏng, giữa có đệm mỏng hoặc dao có bề rộng nhỏ hơn bề rộng rãnh then và cắt làm hai lần Tuy nhiên năng suất sẽ giảm và độ chính xác đạt được còn phụ thuộc vào tay nghề của công nhân Khi phay rãnh then bán nguyệt, ta chỉ cần chạy dao hướng kính Đường kính dao bị hạn chế bởi đường kính then do vậy tốc độ cắt thấp và dẫn đến năng suất thấp
+ Phay bằng dao phay ngón: khi gia công rãnh then bằng ta có thể sử dụng dao phay ngón thông thường hay dao phay ngón chuyên dùng Đối với dao phay ngón thông thường chỉ cần thực hiện một hay hai lần chạy dao, tuy nhiên nếu gia công rãnh then kín thì phải khoan trước một lỗ đúng bằng bề rộng rãnh then sau đó cho dao ngón xuống cắt Vì loại dao này không có lưỡi cắt mặt đầu nên không thực hiện được ăn dao theo hướng trục dao Nếu sử dụng dao phay rãnh then chuyên dùng thì không phải khoan lỗ trước nhưng số lần chạy dao sẽ nhiều hơn (loại dao này chỉ cắt với chiều sâu cắt nhỏ 𝑡 = 0,05 ÷ 0,25 𝑚𝑚) Tuy nhiên năng suất vẫn cao do giảm được bước khoan mồi
Phay then hoa có thể thực hiện bằng một hay hai dao khác nhau tùy theo sản lượng Trong sản xuất hàng loạt, then hoa được thực hiện bằng hai lần cắt hoặc dao phay định hình
Khi phay hai lần cắt, trước hết phay hai mặt bên bằng hai dao phay đĩa sau đó phay phần mặt trụ của then hoa
Trong sản xuất hàng loạt, then hoa được phay bao hình trên máy phay lăn răng và dao phay lăn then hoa
Phay ren có thể được thực hiện bằng dao phay đĩa hoặc dao phay răng lược
Khi phay bằng dao phay đĩa, trục dao phải nghiêng so với trục chi tiết một góc φ bằng góc nâng của ren: tan 𝜑 = tan 𝛽 = 𝑆
𝜋 × 𝑑 𝑡𝑏 trong đó: dtb: đường kính trung bình của ren
Thực tế trên chi tiết ren, góc nâng chỉ xác định trên đường kính trung bình, nhưng nếu xoay trục gá dao đi một góc φ thì trên mọi đường kính của ren đều có góc nâng là φ, do đó góc được phay ra đều có sai số dạng ren Mặt khác, dao đã quay góc φ do đó muốn có biên dạng ren trong mặt phẳng dọc là đường thẳng thì lưỡi dao phải có dạng cong Như vậy, dao chế tạo quá phức tạp nên người ta chỉ chế tạo dao với lưỡi cắt đường thẳng cho đơn giản và chịu sai số dạng ren Vì vậy phay ren chỉ sử dụng khi ren yêu cầu độ chính xác không cao hoặc gia công thô sau đó gia công lại bằng phương pháp khác mặc dù phay ren có năng suất rất cao so với tiện
Phay ren bằng dao phay răng lược hình trụ có độ chính xác và năng suất cao hơn nhiều so với phay bằng dao phay đĩa Dao phay răng lược hình trụ tương đương với nhiều dao phay đĩa ghép lại Trong phương pháp này, trục dao được gá song song với trục của chi tiết được gia công Khi làm việc, chi tiết quay chậm và tịnh tiến dọc trục, lượng tịnh tiến chỉ cần một cho đến hai bước ren, dao chỉ chuyển động quay
4.4.4 Phay các mặt định hình
Phay có khả năng gia công các mặt định hình bằng các phương pháp sau: a Phay mặt định hình bằng dao phay định hình
Phương pháp này có khả năng gia công được các mặt định hình có đường sinh thẳng Tuy nhiên, giá thành gia công cao vì chế tạo dao khó, chế độ cắt không cao, khác nhau ở các đường kính khác nhau và mài mòn không đều do đó năng suất thấp Độ chính xác gia công phụ thuộc nhiều vào độ chính xác chế tạo dao, phương pháp gá đặt Điển hình cho phay định hình là khi gia công bánh răng
45 b Phép chép hình theo dưỡng
Phương pháp này dựa theo mẫu đã chế tạo trước, không cần đến dao định hình mà có thể dùng dao phay thông thường Hình sau giới thiệu một số sơ đồ phay chép hình theo dưỡng
Hình 4.4.4.b Máy phay chép hình tự động Excellent DT-1136.
Phay trục khuỷu
Các trục khuỷu được mài thô và giảm bớt trọng lượng; tuy nhiên, phần lề sẽ được chừa lại để hoàn thiện sau này
Hình 4.5.1 Phay thô định hình
Bước 1: Dùng dao phay mặt đầu lớn để phay thô các má khuỷu
Bước 2: Dùng dao phay mặt đầu nhỏ để phay thô các cổ trục chính và các cổ biên Bước 3: Tiện rỗng mặt bích để giảm khối lượng
Bước 4: Khoan lỗ trên mặt bích để cắt ren
Bước 5: Taro ren lỗ lắp bánh đà
4.5.2 Phay rãnh, vác góc đầu
Trọng lượng được giảm đi nhiều hơn bằng cách tạo hình sơ bộ các đầu chốt trục khuỷu và loại bỏ các phần bên trong của trục khuỷu
Hình 4.5.2 Phay rãnh, vác góc đầu
Bước 1: Tiện lượn rãnh để tăng cường độ cứng, giảm tập trung ứng suất ở các cổ trục chính
Bước 2: Dùng dao phay mặt đầu để phay tinh các cổ biên
Bước 3: Dùng dao phay ngón để vát cạnh cho má khuỷu, làm giảm khối lượng trục khuỷu
Bước 4: Khoan các lỗ dẫn dầu trên cổ trục chính và cổ trục biên
Bước 5: Dùng dao phay mặt đầu để phay các má cổ biên, làm giảm khối lượng trục khuỷu
Bước 6: Khoan lỗ chống tâm, tiện bậc cho cổ đầu trục
Bước 7: Taro ren cho cổ đầu trục
LÀM CỨNG BỀ MẶT
Định nghĩa
Là quá trình xử lý bằng nhiệt độ hoặc cơ học nhằm tăng độ cứng bề mặt ngoài và mặt trong vẫn như giữ được độ mềm tương đối Sự kết hợp trong mềm ngoài cứng được đánh giá rất cao vì có thể chịu được ứng suất và độ mỏi rất cao
Hình 5.1 Quá trình làm cứng bề mặt.
Phun bi xử lý bề mặt
Shot là hạt tầm 0,1 ÷ 1mm tuỳ vào nhu cầu Peening là một quy trình cơ khí được sử dụng để tạo ra ứng suất nén tại bề mặt của vật liệu kim loại bằng cách đập hoặc va chạm với nó Khi va chạm xảy ra, bề mặt của vật liệu bị biến dạng một cách nhỏ nhưng đủ để tạo ra ứng suất nén
Shot peening (phun bi xử lý bề mặt) là quá trình gia công nguội bắn phá bề mặt bằng những hạt cầu nhỏ được làm bằng kim loại hoặc gốm Có thể hình dung như là dùng rất nhiều chiếc búa nhỏ gõ vào bề mặt Mỗi mảnh bắn vô sẽ tạo cho bề mặt một vết lõm hoặc một cái hốc nhỏ Thì các sợi bề mặt sẽ phải kéo dãn ra Từ đó các sợi của bề mặt cố gắng phục hồi về hình dạng ban đầu từ do đó cho bề lõm ứng suất nén cao Các vết lõm chồng lên nhau tạo thành một lớp ứng suất nén trên bề mặt Vì thế vết nứt sẽ không lan rộng trong vùng có ứng suất nén Do đó tăng độ cứng và độ bền mỏi từ đó tăng tuổi thọ của chi tiết
Hình 5.2.1 Phun bi xử lý bề mặt trục khuỷu
Hình 5.2.2 Mô tả quá trình phun bi và tác động của nó lên bề mặt được phun.
Vật liệu
Cast steel shot: độ cứng 40 ÷ 50 HRC, được đánh giá cao về tính bền và được sử dụng rộng rãi
Cast iron shot: độ cứng 58 ÷ 65 HRC, khiến bề mặt giòn và dễ gãy, tuổi thọ ngắn nên không được sử dụng rộng rãi
Glass bead: độ cứng thấp hơn hai loại trên và chủ yếu được dùng khi vật là titan, nhôm, magiê…
Ceramic bead: độ cứng 57 ÷ 63 HRC, so với glass thì cứng hơn, tuổi thọ dài hơn và giá rẻ hơn
Tác dụng của quy trình phun bi xử lý bề mặt
Điểm ứng suất cao nhất của trục khuỷnh là ở mép vát của chốt khuỷu Điểm có ứng suất cao nhất là ở dưới góc khi mà pin nằm trên Việc các vết nứt bắt đầu xuất hiện ở góc của pin và lan ra là nguyên nhân chính dẫn đến mỏi Do đó shot peening giúp làm tăng khả năng chống mỏi
Hình 5.4.1 Phương pháp phun bi xử lý bề mặt
Nếu không có shot peening, độ bền mỏi tốt nhất đạt được ở mức độ cứng khoảng RC40 Ở mức độ cứng cao hơn, vật liệu mất độ bền mỏi do tăng notch sensitivity Với shot peening, thì độ bền mỏi tăng tỷ lệ với tăng độ cứng Ở độ cứng RC52, thì độ bền mỏi sau khi shot peening là 101kg/mm 2 , gấp đôi so với không shot peening
Hình 5.4.2 Đồ thị ứng suất mỏi của chi tiết đối với các quy trình phun bi khác nhau
KHOAN LỖ DẦU
Tổng quát về khoan lỗ dầu
Có nhiều loại vòng bi và thanh truyền khác nhau được liên kết với trục khuỷu Vòng bi được kết nối để trục khuỷu quay trơn tru và các thanh truyền được kết nối để truyền chuyển động tuyến tính (quay lại) từ pít-tông sang trục khuỷu Để hoạt động và chuyển động thích hợp của ổ trục và thanh truyền phải được cung cấp lượng bôi trơn thích hợp Dầu bôi trơn từ cacte dầu (hay bể dầu) được cung cấp cho thanh truyền và ổ trục qua các lỗ khác nhau được khoan trên trục khuỷu Khoan lỗ dầu tạo đường dẫn cho dầu bôi trơn chảy qua trục khuỷu đến vị trí gắn ổ trục và thanh truyền, tạo điều kiện cho dầu lưu thông để bôi trơn và làm mát các bộ phận khác nhau
Những lỗ dầu này có tỷ lệ giữa chiều dài và đường kính lỗ rất lớn Chiều dài khoan gấp
20 lần đường kính lỗ Vì vậy quá trình khoan lỗ dầu này có thể được coi là quá trình khoan lỗ sâu
Hình 6.1 Quá trình bơm dầu trong động cơ đốt trong.
Các phương pháp khoan
Khoan súng (gun drilling): là phương pháp phổ biến được sử dụng để khoan lỗ sâu và chính xác trên các bộ phận kim loại như trục khuỷu Khoan súng liên quan đến việc sử dụng một mũi khoan rãnh dài, thẳng có lỗ xuyên qua tâm để dòng chất làm mát chảy ra Mũi khoan được quay và đưa vào phôi trong khi chất làm mát áp suất cao được bơm qua tâm mũi khoan để loại bỏ phoi và làm mát lưỡi cắt
Chuốt (broaching): thường được sử dụng cho các lỗ dầu lớn hơn và có hiệu quả hơn khi sản xuất số lượng lớn
Gia công điện hóa (ECM): là một quy trình gia công phi truyền thống trong đó kim loại được loại bỏ bằng cách hòa tan điện hóa Phương pháp này có độ chính xác cao và có thể được sử dụng cho các hình dạng phức tạp và vật liệu cứng
Khoan laser: là phương pháp sử dụng chùm tia laser năng lượng cao để làm bay hơi vật liệu, tạo ra các lỗ chính xác Phương pháp này nhanh và có thể được sử dụng cho cả lỗ có đường kính nhỏ và lớn
Gia công tia nước mài mòn (AWJW): phương pháp này liên quan đến việc sử dụng tia nước áp suất cao trộn với các hạt mài mòn để cắt xuyên qua vật liệu, phù hợp để cắt các vật liệu cứng và có thể tạo ra các lỗ chính xác
Mỗi phương pháp đều có những ưu điểm và hạn chế và việc lựa chọn phụ thuộc vào các yếu tố như kích thước lỗ, tính chất vật liệu, khối lượng sản xuất và độ chính xác mong muốn Ngoài ra, các yêu cầu cụ thể của quá trình thiết kế và chế tạo động cơ sẽ ảnh hưởng đến việc lựa chọn phương pháp khoan lỗ dầu trục khuỷu.
Quy trình khoan lỗ dầu
Chuẩn bị: trước khi bắt đầu khoan, trục khuỷu phải được chuẩn bị kỹ lưỡng Trục khuỷu được cố định chắc chắn trên đồ gá gia công chuyên dụng hoặc trên máy CNC Việc căn chỉnh thích hợp rất quan trọng để đảm bảo khoan chính xác
Lựa chọn công cụ khoan: kích thước và hình dạng của mũi khoan phụ thuộc vào thông số kỹ thuật của lỗ dầu mà thiết kế động cơ yêu cầu Những công cụ này phải có khả năng khoan xuyên qua thép cứng của trục khuỷu một cách chính xác
Quá trình khoan: tùy thuộc vào độ phức tạp của thiết kế trục khuỷu và số lượng lỗ dầu cần thiết, quá trình này có thể bao gồm nhiều thao tác khoan Các mũi khoan được dẫn hướng cẩn thận để đảm bảo vị trí và căn chỉnh chính xác Trong suốt quá trình khoan, các thông số khác nhau như tốc độ khoan, kích thước và độ nhám lỗ khoan, lưu lượng chất làm mát được theo dõi và điều chỉnh chặt chẽ khi cần để đảm bảo hiệu suất và độ chính xác tối ưu
Làm mát trong quá trình khoan: chất làm mát được sử dụng liên tục trong quá trình khoan nhằm bôi trơn mũi khoan, giảm ma sát và sự tích tụ nhiệt ở đầu mũi khoan Mục đích là tăng chất lượng lỗ khoan và kéo dài tuổi thọ của mũi khoan
Hoàn thiện chất lượng lỗ: sau khi khoan, mọi gờ hoặc cạnh thô xung quanh các lỗ dầu sẽ được loại bỏ thông qua quá trình mài nhẵn nhằm ngăn ngừa hư hỏng tiềm ẩn với các bộ phận khác và đảm bảo dầu được chảy trơn tru
Kiểm tra chất lượng lỗ khoan: sau khi khoan và mài nhẵn, các lỗ khoan phải được kiểm tra lại để đảm bảo chất lượng về kích thước, độ thẳng hàng, độ hoàn thiện bề mặt và tính toàn vẹn Việc kiểm tra này có thể thực hiện bằng trực quan, đo lường bằng các dụng cụ chính xác và các quy trình kiểm soát chất lượng khác
Nhìn chung, khoan lỗ dầu trên trục khuỷu là một quá trình được kiểm soát chính xác, chặt chẽ và cẩn thận với mục đích khiến cho động cơ hoạt động bình thường và lâu dài, bảo đảm độ tin cậy và hiệu suất động cơ
XỬ LÝ BỀ MẶT
Các phương pháp xử lý bề mặt
Xử lý bề mặt trục khuỷu với mục đích nâng cao độ bền, hiệu suất và kéo dài tuổi thọ của nó thông qua những quy trình khác nhau Các phương pháp xử lý bề mặt được sử dụng để giảm ma sát, cải thiện khả năng chống mài mòn và ngăn ngừa ăn mòn Một số phương pháp xử lý bề mặt trục khuỷu phổ biến bao gồm:
+ Thấm nitơ (nitriding): là việc khuếch tán nitơ vào bề mặt trục khuỷu ở nhiệt độ cao Điều này tạo thành một lớp nitrit cứng giúp tăng khả năng chống mài mòn và độ bền mỏi + Phun bi (shot peening): là một quá trình trong đó vật liệu hình cầu nhỏ, chẳng hạn như đạn thép, được thổi lên bề mặt trục khuỷu Điều này tạo ra ứng suất nén trên bề mặt, làm giảm ứng suất kéo, cải thiện khả năng chống mỏi và ngăn ngừa sự hình thành vết nứt + Mạ chromi cứng (hard chromi plating): phủ một lớp crom lên bề mặt trục khuỷu thông qua quy trình mạ điện Mạ crom tăng cường khả năng chống mài mòn và chống ăn mòn
+ Đánh bóng (polishing): đánh bóng bề mặt trục khuỷu giúp làm phẳng các khuyết điểm, giảm ma sát và mài mòn Phương pháp này thường được kết hợp với các phương pháp xử lý bề mặt khác để có hiệu suất tối ưu
+ Gia công vi mô (mircofinishing): là một quá trình gia công chính xác tạo ra bề mặt hoàn thiện rất mịn trên trục khuỷu Nó làm giảm ma sát và mài mòn, dẫn đến cải thiện hiệu suất và tuổi thọ
+ Cấy ion (ion implantation): là phương pháp bắn phá bề mặt trục khuỷu bằng các ion năng lượng cao để sửa đổi các đặc tính của nó Điều này có thể cải thiện khả năng chống mài mòn, giảm ma sát và tăng cường độ cứng bề mặt
+ Phun plasma (plasma spraying): phun plasma tạo ra một lớp mỏng lớp phủ gốm hoặc kim loại lên bề mặt trục khuỷu Điều này giúp tăng cường khả năng chống mài mòn, cách nhiệt và chống ăn mòn.
Thấm nitơ
Thấm nitơ là một quy trình gia tăng độ cứng bề mặt thường được sử dụng trong kỹ thuật để cải thiện khả năng chống mài mòn và nâng cao độ bền mỏi của các bộ phận kim loại, trong đó có trục khuỷu Quá trình này bao gồm việc khuếch tán nitơ vào bề mặt kim loại, thường thông qua việc nung nóng thành phần trong môi trường giàu nitơ ở nhiệt độ cao
Công nghệ xử lý bề mặt
Các yếu tố ảnh hưởng Độ bám dính Sự mài mòn Độ giảm mòn Sự ăn mòn
Bảng 7.2 Tổng quan quá trình cải tiến bề mặt sắt thép bởi các thuộc tính
Chú thích: 0: không ảnh hưởng
+ hoặc ++: mức độ cải tiến tính chất nhỏ hoặc trung bình
+++: mức độ cải tiến tính chất tốt Đặc điểm nổi bật của quá trình thấm nitơ là nó ít làm thay đổi kích thước, không làm thay đổi hình, không làm thay đổi thành phần của thép, không làm thay đổi tổ chức tế vi của thép có được từ các nguyên công nhiệt luyện trước đó nếu chọn được chế độ thích hợp
Hình 7.2.1 Quá trình thấm nitơ
Hình 7.2.2 Giản đồ trạng thái Fe – N
Thấm nitơ là một phương pháp hóa nhiệt luyện, nitơ nguyên tử được tạo thành trong môi trường thấm được hấp thụ vào bề mặt thép và khuếch tán vào bên trong của thép (hình 7.2.1) Các quá trình dựa trên sự tương tác của nitơ trong thép, tuân theo giản đồ trạng thái sắt – nitơ (hình 7.2.2)
Từ giản đồ pha Fe – N, khi nitơ khuếch tán vào trong thép ở nhiệt độ trên nhiệt độ cùng tích (590°C), các pha lần lượt tạo ra là α, γ, γ’, ε Do vậy, khi thấm nitơ ở nhiệt độ này sẽ hình thành lớp thấm từ nền thép ra bề mặt là α → α + γ’ → γ’ → γ’ + ε, pha ξ không hiển thị trên giản đồ vì chúng có thành phần nitơ từ 11 ÷ 11,35% ở nhiệt độ khoảng 500°C
Thấm nitơ thể khí là phương pháp thấm thông dụng nhất Chất thấm thường là amoniac (NH3) được lưu thông liên tục trên bề mặt cần thấm nhằm cung cấp nitơ nguyên tử cho quá trình thấm tạo quá trình thấm
Trong khoảng nhiệt độ thấm từ 450 ÷ 600°C, NH3 sẽ phân hủy theo phản ứng:
2NH3 → 3H2 + 2[N] trong đó [N] là nguyên tử hoạt tính
Nitơ nguyên tử hoạt tính sinh ra sẽ khuếch tán vào trong bề mặt của thép tạo nên lớp thấm Quá trình được sơ đồ hóa trên hình 7.2.1.1
Tại lớp hấp thụ sẽ xảy ra phản ứng tái kết hợp:
Hình 7.2.1.1 Sơ đồ thấm nitơ thể khí
Nitơ nguyên tử hình thành trên bề mặt chi tiết thấm sẽ khuếch tán vào bên trong tạo thành lớp thấm (hình 7.2.1.2) Nếu nitơ nguyên tử không khuếch tán hết sẽ kết hợp lại thành nitơ phân tử và do đó ngăn cản quá trình thấm Trong quá trình thấm phải luôn bổ sung khí
NH3 để duy trì tỷ lệ N2:H2 thích hợp cho quá trình thấm
Hình 7.2.1.2 Cấu trúc mạng lớp thấm và vùng khuếch tán
Quá trình thấm nitơ lỏng được thực hiện nhờ phân hủy muối xianat thành cacbonat nóng chảy:
2NH2-CO-NH2 + Na2CO3 → 2NaCNO + 2NH3 + CO + H2O
4NaCNO → Na2CO3 + CO + 2N + 2NaCN
Thấm nitơ plasma là một công nghệ thấm nitơ tiên tiến, nó ra đời như một phương pháp thay thế cho công nghệ thấm nitơ thể khí Thấm nitơ plasma được tiến hành trong môi trường ion hóa ở nhiệt độ thấp (khoảng 450 ÷ 600°C) và các khí được sử dụng trong quá trình thấm; trong đó có khí trơ, an toàn cho người và thiết bị (hình 7.2.3.1)
Công nghệ thấm nitơ plasma cho phép điều chỉnh được thành phần nitơ và hydro, vì thế có thể điều chỉnh được thành phần lớp trắng (lớp hợp chất hay chiều dày các pha ε và γ’) theo ý mong muốn
Hình 7.2.3.1 Quá trình thấm nitơ plasma.
Mục đích của phương pháp thấm nitơ
Tăng độ cứng bề mặt: thấm nitơ tạo thành một lớp bề mặt cứng trên trục khuỷu, giúp tăng cường khả năng chống mài mòn
Cải thiện độ bền mỏi: bề mặt cứng do thấm nitơ giúp tăng khả năng chống mỏi của trục khuỷu, điều này rất quan trọng trong các ứng dụng hiệu suất cao và tải nặng
Tăng cường khả năng chống ăn mòn: bề mặt được thấm nitơ có khả năng chống ăn mòn được cải thiện, điều này có lợi cho các bộ phận tiếp xúc với môi trường hoạt động khắc nghiệt Độ ổn định kích thước: thấm nitơ thường ít gây ra biến dạng của thành phần, duy trì độ chính xác và tính toàn vẹn về kích thước của nó
Hiệu quả về mặt chi phí: thấm nitơ nói chung là phương pháp xử lý bề mặt tiết kiệm chi phí so với các phương pháp khác như mạ crom cứng hoặc thấm cacbon.
Quy trình thấm nitơ
Chuẩn bị: trục khuỷu được làm sạch kỹ lưỡng để loại bỏ các chất bẩn như dầu, mỡ, cặn… Điều này rất quan trọng để đảm bảo việc thấm nitơ đồng đều và ngăn ngừa sự không hoàn hảo trên bề mặt
Che phủ: các khu vực của trục khuỷu không cần thấm nitơ, chẳng hạn như bề mặt ổ trục hoặc trục, có thể được che đậy bằng cách sử dụng vật liệu hoặc kỹ thuật che phủ Điều này giúp bảo vệ các khu vực này khỏi bị thấm nitơ và duy trì kích thước ban đầu cũng như độ hoàn thiện bề mặt của chúng
Nạp vào lò: trục khuỷu đã chuẩn bị sẵn được đưa vào lò buồng kín có thể cung cấp nguồn không khí giàu nitơ Lò phải có khả năng đạt và duy trì nhiệt độ thấm nitơ mong muốn, thường trong khoảng từ 500 ÷ 600°C (hoặc 932 ÷ 1112°F)
Quá trình thấm nitơ: sau khi trục khuỷu được đưa vào lò, buồng được làm sạch bằng khí nitơ để tạo ra môi trường không có oxy Sau đó, trục khuỷu được làm nóng đến nhiệt độ thấm nitơ quy định và giữ ở nhiệt độ đó trong một khoảng thời gian xác định trước, thường là vài giờ Trong thời gian này, khí nitơ được đưa vào buồng và các nguyên tử nitơ khuếch tán vào bề mặt trục khuỷu, tạo thành một lớp cứng
Làm mát: sau khi quá trình thấm nitơ hoàn tất, trục khuỷu được làm nguội từ từ trong lò để tránh bị biến dạng hoặc nứt do thay đổi nhiệt độ nhanh Tốc độ làm mát phải được kiểm soát để giảm thiểu ứng suất dư và duy trì sự ổn định về kích thước
Xử lý sau thấm nitơ: tùy thuộc vào các yêu cầu cụ thể và thành phần vật liệu của trục khuỷu, các phương pháp xử lý sau thấm nitơ như ủ có thể được thực hiện để giảm ứng suất dư và tối ưu hóa hơn nữa các tính chất cơ học của chi tiết
Hoàn thiện chi tiết: sau quá trình thấm nitơ và xử lý sau khi thấm, trục khuỷu có thể được mài hoặc đánh bóng để đạt được độ hoàn thiện bề mặt và độ chính xác kích thước mong muốn Điều cần lưu ý trong quá trình thấm nitơ chính là phải kiểm soát cẩn thận các thông số trong suốt quá trình thấm như nhiệt độ, thời gian, tốc độ dòng khí, thành phần khí trong lò… nhằm đạt được các đặc tính bề mặt mong muốn (độ cứng, độ phủ nitơ đồng đều), khả
60 năng chống mài mòn và độ bền mỏi đồng thời không gây ảnh hưởng xấu đến các đặc tính của vật liệu cốt lõi hoặc gây ra biến dạng kích thước, thay đổi độ nhám bề mặt…