Tìm hiểu khả năng dùng vật liệu XADO để khôi phục bề mặt cổ trục bằng phương pháp lăn miết, chương 14 pot

- 60 - Chương 14: Quá trình thấm và các yếu tố ả nh hưởng đến quá trình thấm Quá trình thấm là đặt chi tiết vào trong môi trường có ch ứa nguyên tố t hấm với những điều kiện nhất định (nhiệt độ, áp suất…) là cho các nguyên tố đó t hấm vào bề mặt chi ti ế t . Dù là nguyên tố nào, thì toàn bộ quá trình thấm bao giờ cũng g ồm ba quá trình cơ bản: Phân hoá, hấp thụ và khuy ếch t án. - 61 - a. Quá trình phân hoá Môi trường có chứa nguyên tố thấm, dưới những điều kiện nh ất định sẽ xảy ra phản ứng hoá học, tiết ra nguyên tử của nguyên tố thấm có ho ạt tính cần t h i ế t . b. Quá trình hấp phụ Các nguyên tử hoạt tính sau khi tiết ra (nguyên tử ở trạng thái s ơ sinh), bị bề mặt chi tiết hấp thụ (hoà tan). Quá trình xảy ra phải có hai điều k i ện : - Còn tồn tại nguyên tử hoạt tính. Khi nguyen tố thấm ở trạng thái phân tử t h ì không thể bị kim loại (chi tiết) hấp phụ. - Nguyên tố thấm có thể thấm vào trong kim loại chính (chi tiết) tạo thành dung dịch rắn hoặc hợp chất kim l oạ i . c. Quá trình khuếch tán Các nguyên tử của nguyên tố thấm, sau khi bị bề mặt chi ti ết hấp phụ, sẽ d i chuyển vào bên trong và đạt đến một n ồng độ và chiều sâu nhất định. Có ha i nhân tố ảnh hưởng đến quá trình đó l à : - Sự chênh lệch nồng độ của nguyên tố thấm theo chiều sâu c ủa lớp thấm. Sự chênh lệch này càng lớn thì khuếch tán càng d ễ dàng. - Sự chuyển động nhiệt của các nguyên tử. Khi nguyên tử khuếch tán vào bên trong chi tiết cần phải có năng lượng đầy đủ. Nhiệt độ càng cao, năng lượng của nguyên tử càng lớn, càng khu ếch tán dễ dàng. - 62 - Sự chênh lệch về nồng độ là do quá trình hấp thụ tạo lên, vì có s ự hấp thụ nên bề mặt chi tiết có nồng độ cao hơn. Do đó ta thấy quá trình hấp thụ này tùy thuộc vào quá trình phân hoá, còn quá trình khuếch tán tuỳ thuộc vào quá trình h ấp thụ. Ba quá trình cơ bản đó diễn ra không ngừng, đạt đến s ự hoàn thành toàn bộ quá trình t hấm. Sự diễn biến của ba quá trình đó thuận lợi hay không sẽ trực tiếp ảnh hưởng đến hiệu quả của quá trình thấm. Trong những điều kiện nhất định, các mô i trường tạo ra các nguyên tử hoạt tính (chất thấm) có thể là thể rắn, lỏng, khí. Dù là môi trường nào, số lượng các nguyên tử hoạt tính sản sinh ra qua phản ứng hoá học nhiều hay ít sẽ ảnh hưởng đến nồng độ lớp thấm và chiều sâu lớp t hấm - 63 - khuếch tán vào bên trong. Số lượng nguyên tử hoạt tính càng nhi ều, nồng độ l ớp thấm càng cao, khuếch tán cũng càng nhanh. Nhưng nếu số lượng nguyên tử hoạ t tính quá nhiều dễ kết hợp thành phân tử và sẽ ảnh hưởng đến quá trình hấp t hụ. Vì vậy khi tiến hành thấm, cần phải lựa chọn, điều chỉnh và không chế t hành phần của chất t hấm. Quá trình hấp thụ chỉ phát sinh ở bề mặt tiếp xúc giữa chi ti ết với chất t hấm. Các nguyên tử bị hấp thụ không phải hoàn toàn ổn định. Khi áp lực môi t rường thấp, nồng độ nguyên t ử hoạt tính không cao thì chúng có thể quay lại mô i trường chất t hấm. Có rất nhiều các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình hấp thụ như áp lực của mô i trường xung quanh vào thép, nồng độ của nguyên tử hoạt tính, độ hoà tan của nguyên tố thấm vào thép, nhi ệt độ khi thấm và tổ chức của thép ở nhiệt độ đó, thành phần hoá học của thép và độ sạch bề mặt chi tiết… Áp lực của môi t rường xung quanh càng lớn, nồng độ nguyên tử hoạt tính càng cao, độ hoà tan nguyên tố thấm xung quanh càng lớn, nồng độ nguyên tử hoạt tính càng cao, hộ hoà t an nguyên tố thấm vào trong thép càng lớn, nhiệt độ khi thấm càng cao, hàm l ượng các bon trong thép càng thấp và hàm lượng nguyên tố hợp kim có thể hoà hợp với nguyên tố thấm càng cao thì khả năng hấp thụ của chi tiết càng mạnh. II. TÁC DỤNG CỦA CÔNG NGHỆ LĂN MIẾT - 64 - Công nghệ lăn miết là một phương pháp gia công mới mà các tài liệu nói về phương pháp này rất ít, vì vậy việc tìm hiểu kỹ về tính chất của công nghệ còn hạn chế, do vậy chỉ có thể nêu ra một số tính chất một cách khái quát và chủ yếu dựa vào khái n i ệm. Tác dụng chủ yếu của l ăn m i ế t:  Làm thay đổi tính chất của bề mặt chi tiết trong quá trình gia công bằng phương pháp biến dạng dẻo.  Trạng thái bề mặt của chi tiết thay đổi, các nhấp nhô bề mặt bị san phẳng.  Phương pháp này có thể áp dụng cho gia công tinh lần cuố i . - 65 -  Trong quá trình làm việc chi tiết vừa được con lăn, vừa mi ết trên bề mặ t gây biến dạng bề mặ t .  Để quá trình làm việc được tốt hơn có thể sử dụng thêm ch ất phụ gia hoặc là chất bôi trơn nào đó… Tóm lại lăn miết là một phương pháp làm biến dạng, xô l ệch mạng tinh t hể của bề mặt chi tiết gia công. Quá trình lăn miết diễn ra bởi sử tương tác của ha i bề mặt chi tiết được cho ti ếp xúc nhau và được tương tác dụng một l ực. III. MỘT SỐ VẤN ĐỀ VỀ MA SÁT ƯỚT VÀ BÔI TRƠN ƯỚT III.1 Khái niệm và phân l oạ i Ma sát ướt tồn tại giữa hai mặt tiếp xúc khi hai bề mặt của vật rắn (các chi ti ế t máy) được phân cách bởi một lớp bôi trơn, ma sát giữa hai bề mặt từ ma sá t ngoài chuyển thành ma sát n ội tại của chất lỏng bôi trơn. Nội ma sát của chấ t lỏng làm giảm cản trở ma sát và cường độ hao mòn cũng như tăng cường hấp t hụ dao động trong máy móc. Chất bôi trơn khi chảy qua bề mặt bôi trơn còn tải đ i một phần nhiệt lượng làm gi ảm nhiệt độ của vùng tiếp xúc. Độ dày và đặc tính của lớp bôi trơn xác định loại hình bôi tr ơn. Để phân l oạ i các kiểu bôi trơn, người ta đưa ra đại lượng gọi là độ dày tương đối của lớp bô i trơn và được định ngh ĩa qua công t hức. Bề dày lớp dầu bôi trơn h R = = - 66 - Tổng độ lệch trung bình của 2 mấp mô bề mặt R a1 +R a2 Loại hình bôi trơn các chi tiết máy được phân loại theo giá tr ị của R và được trình bày trên (hình 2-3 ) - 67 - 1≤ R≤1 Thủy động lực đàn hồi 5≤ R ≤ 100 R≤5 Thủy tĩnh Thủy động Khí động Bôi trơn hỗn hợp R≤1 Bôi trơn giới hạn 0 1 5 10 Hình 2-9: Các loại bôi trơn chi tiết máy . III.2 Bôi trơn trong điều kiện ma sát giới hạn R≤1 Cản trở ma sát cũng như cường độ hao mòn các bề mặt ma sát trong điều k i ện ma sát giới hạn phụ thuộc vào tính chất bề mặt và hoạt tính bề mặt của chất bô i trơn. Độ nhớt của ch ất bôi trơn trong trương hợp này có ảnh hưởng rất nhiều đến điều kiện ma sát giới hạn. (hình vẽ ) Hình 2-10 : Mô hình hình thành lớp bôi trơn giới hạn. - 68 - 1. Lõi chi tiết; 2. Lõi thứ cấp; 3. Bôi trơn giới hạn - 69 - III.3 Bôi trơn ướt hoàn toàn 5 ≤ R ≤ 100 Có thể loại bỏ được hao mòn do ma sát khi ta sử dụng được bôi trơn ướt hoàn toàn. Lớp chất lỏng hoặc khí được hình thành giữa hai bề mặt có khả năng phân cách hoàn toàn hai bề mặt và loại trừ tác dụng giữa các mấp mô. Áp dụng t rong lớp chất lỏng được hình thành do hiệu quả của sự chuyển động tương đối của ha i bề mặt hoặc là nguồn năng lượng cung c ấp từ bên ngoài. Bề dày của lớp bôi t rơn dày hơn nhiều lần bề dày lớp giới hạn và tổng các mấp mô của hai bề mặt. Độ nhớt của chất bôi trơn là đặc trưng quan trọng nhất cho ma sát ướt. (hình vẽ Tải trọng nhỏ Tải trọng lớn 3 1 2 4 a) b) Hình 2-11: Mô hình lớp chất lỏng trong trường h ợp bôi trơn ướ t a. Mô hình đơn giản của lớp dầu bôi trơn khi bôi tr ơn ướ t . b. So sánh lớp chất lỏng được hình thành trong trường hợp bôi tr ơn ướt và bô i trơn thủy động đàn hồ i : 1. Lớp bảo vệ hay thứ cấp. 2. Chất bôi t rơn. [...]...- 70 - 3 Vật đàn hồi 4 Vật cứng III.4 Bôi trơn trong trường hợp ma sát thủy động đàn hồi 1≤ R≤10 Các lý thuyết bôi trơn cổ điển đã không phân tích đến sự biến dạng của bề mặt được bôi trơn khi chúng chịu áp lực cao Biến dạng này phụ thuộc vào điều kiện khi lực tác dụng tập trung và có trị số lớn như ăn khớp bánh răng, ổ lăn … Lớp dầu bôi trơn xuất hiện giữa các bề mặt như vậy được gọi là... (R1,R2- độ gồ ghề bề mặt của 1 và 2) thì ma sát giữa 1 và 2 trở thành ma sát ướt Pmax - 72 - v   1  2 (  d )dx (p+dp)dy pd y  dx - 73 - Hình 2-12: Hình thành bôi trơn thuỷ động giữa hai mặt tiếp xúc có chuyển động tương đối với nhau Rõ ràng tác dụng thuỷ động của chất lỏng do chính chuyển động tương đối với nhau trong liên kết ma sát và cấu trúc của chúng (khe hình chêm) đã tạo ra khả năng biến ma... 2 một góc  nào đó và chuyển động theo phương X với vận tốc V Kích thước các tấm theo phương vuông với X lớn vô cùng Chất lỏng bôi trơn nằm trong khe có độ nhớt động lực học là  khi 1 chuyển động tương đối so với 2, với vận tốc V, nó kéo theo chất lỏng vào khe và tạo áp suất dư Sự thay đổi áp suất trong lớp chất lỏng theo hướng chuyển động X được xác định theo phương trình O.Reynolds dp hm dx  6 . đổi tính chất của bề mặt chi tiết trong quá trình gia công bằng phương pháp biến dạng dẻo.  Trạng thái bề mặt của chi tiết thay đổi, các nhấp nhô bề mặt bị san phẳng.  Phương pháp này có thể. thấm càng cao thì khả năng hấp thụ của chi tiết càng mạnh. II. TÁC DỤNG CỦA CÔNG NGHỆ LĂN MIẾT - 64 - Công nghệ lăn miết là một phương pháp gia công mới mà các tài liệu nói về phương pháp này rất. bề mặt có khả năng phân cách hoàn toàn hai bề mặt và loại trừ tác dụng giữa các mấp mô. Áp dụng t rong lớp chất lỏng được hình thành do hiệu quả của sự chuyển động tương đối của ha i bề mặt