bài tiểu luận vật liệu kỷ thuật về mũi khoan

I:Tên Sản phẩm : Mũi khoan1.1.Mô tả: là một dụng cụ được sử dụng khá phổ biến trong đời sống của chúng ta hiện nay.Từ nhũng việc nhỏ như tạo ra những cái bàn cái ghế…đến những côngtrình

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG

Lớp: 51CKCD

Nha Trang,ngày 24 tháng 12 năm 2010

MỤC LỤC

I.Tên sản phẩm

1.Mô tả: Trang 4 2.Khả năng thích nghi.khả năng thay thế Trang 4 3.Ký hiệu vật liệu Trang 5 II.Cấu trúc tổ chức của thép dụng cụ.

1.Tổng quan về một số loại dụng cụ cắt T rang 7 2.Thép dụng cụ: Trang 9 III.Cấu tạo của mũi khoan Trang 13 IV.Các phương pháp tạo ra sản phẩm Trang 15 V.Hóa bền và nhiệt luyện.

1.Khái quát chung về nhiệt luyện Trang 20 2.Các phương pháp nhiệt luyện đơn giản Trang 22 3.Hóa nhiệt luyện Trang 27 VI.Các phương pháp kiểm tra đánh giá sản phẩm Trang 34 VII.Chống ăn mòn và bảo vệ vật liệu,

bảo vệ sản phẩm Trang 35

LỜI NÓI ĐẦU:

Cuộc sống quanh ta luôn tồn tại những điều thú vị,có những sự việc tưởngchừng như rất phức tạp thì lại cực kì đơn giản, còn có những sự việc tưởng như đơn giản thì lại rất phức tạp.lúc nhỏ tôi cùng các bạn rất hay đố nhau về những vật dụng mà chúng tôi thấy được trong cuộc sống hằng ngày,và tôi đã luôn thắc mắc “vì sao nhũng vật dụng làm từ tre lại nhanh bị hư,còn nhũng dụng cụ được làm bằng sắt,thép lại rất lâu hư” điều đó đã làm tôi đưa ra hàng loạt những câu hỏi tại sao??? nhưng không thể tự giải đáp được.Dần dần lớn lên tôi mới hiểu được một phần nào đó những thắc mắc kia,rồi đến khi tôi bước vào cánh cửa giảng đường,được nghiên cứu rỏ hơn về vật liệu thông qua môn học VẬT LIỆU

KĨ THUẬT với sự dẩn dắt của thầy giáo đã giúp tôi dần dần hiểu rõ hơn,và có thể tự trả lời được những câu hỏi mà từ trước giờ tôi chưa trả lời được

Môn vật liệu kỷ thuật à một môn rất thiết thực,thông qua môn học,mỗi bạnsinh viên sẻ trang bị cho mình những kiến cơ bản của các vật liệu chính cũng như kiến thức về xử lý nhiệt của chúng.Giúp sinh viên hiểu rỏ hơn về các vật liệu khác nhau dụa trên mối quan hệ giữa cấu trúc và cơ lý tính,thực hành được các thí nghiệm cơ bản để xác định cơ tính của vật liệu và lựa chọn vật liệu phù hợp nhất đáp ứng nhu cầu sử dụng

Trong chương trình môn học,chương thép là một trong những chương hay nhất, Và như chúng ta đã biết,thép ngày nay được sử dụng khá phổ biến,từ những vật dụng đơn giảng đến nhũng vật dụng rất phức tạp,tùy theo những yêu cầu sử dụng mà chúng ta lựa chọn vật liệu cho phù hợp

Qua quá trình tìm hiểu cùng với sự cho phép của thầy sau đây tôi sẻ giới thiệu một dụng cụ được chế tạo từ dụng cụ,và nó cũng đươc dùng khá phổ biến trong đới sống từ việc tạo ra cái bàn,cái ghế đến việc sử dụng trong các công trình lớn.sản phẩm mà tôi muốn giói thiệu đó chính là mũi khoan,

I:Tên Sản phẩm : Mũi khoan

1.1.Mô tả:

là một dụng cụ được sử dụng khá phổ biến trong đời sống của chúng ta hiện nay.Từ nhũng việc nhỏ như tạo ra những cái bàn cái ghế…đến những côngtrình lớn,từ những vật liệu mềm…đến những vật liệu rất cứng.Và mũi khoan được chế tạo từ nhiều vật liệu khác nhau nhưng phổ biến nhất là thép dụng cụ

Tùy theo những mục đích sử dụng khác nhau mà mũi khoan sẻ có hình dạng,kích thước khác nhau

Mũi khoan cũng là dụng cụ được dùng chủ yếu để gia công lỗ trên vật liệu đặc với hai chuyển động:

-Chuyển động quay của mũi khoan hoặc của chi tiết gia công

-Chuyển động dọc theo trục của dao

Hình minh họa chi tiết: Mũi khoan

1.2.Khả năng thích nghi,khả năng thay thế.

Đặc điểm cấu tạo:

Mũi khoan rất đa dạng.tùy theo nhu cầu sử dụng mà người ta lựa chọn kiểu dáng,kích thước và vật liệu khác nhau

Ngoài thép thép gió chúng ta có thể chế tạo mũi khoan từ thép hợp kim,thép chếtạo và nhiều vật liệu khác

1.3.ký hiệu vật liệu tạo nên sản phẩm:

Dưới đây là một số tiêu chuẩn của các nước về thép

Tiêu chuẩn Việt Nam :

1,thép cacbon:

Dùng tập hợp những chữ và số để ký hiệu

-Chữ CDđúng đầu mác thép chỉ thép dụng cụ cacbon(C:cacbo.D:dụng cụ)-Nhóm số đúng sau chử chỉ lượng cacbon trung bình trong thép theo phần vạn.-Nếu có chử A đứng cuối cùng lá thép chất lượng cao

-Chử là kí hiệu hóa học của nguyên tố hợp kim

Tiêu chuẩn kỹ thuật của thép dung cụ hợp kim sử dụng TCVN1823-76

Tiêu chuẩn NGA:

1,thép cacbon:

Dùng tập hợp chử và số để ký hiệu

-Chữ Y đúng đầu mác chỉ thép cacbon

-Số đứng sau chỉ lượng cacbon trung bình theo phần nghìn

-Chử A đúng cuối mác thép chất lượng cao

-Chử là tên nguyên tố hợp kim viết tắt bắng tiếng Nga

-Số sau teen nguyên tố chỉ thành phần của nó theo %.nếu sấp xỉ 1% thì khôngghi

Tiêu chuẩn MỸ:

Thép dụng cụ của mỹ trước đay dung hệ thống ký hiệu AISI, nhưng sau này hầu như không còn hiệu lực nữa.Do vậy ở đây chỉ nêu mọt số loại thường gặp

Các mác thép gí của Đức được ký hiệu bắt đầu bằng chử S(HS) Và các nhóm

số cách nhau bởi gạch ngang chỉ lượng trung binhb của nguyên tooshowpj kimtính ra % theo quy luật: số đầu tiên là W,tiếp theo là Mo, V cuối cùng là Co.ếuchỉ ba nhóm số thì không chưa Co

Ví dụ:

IICấu trúc, tổ chức của thép dụng cụ:

II.1 Tổng quan về một số vật liệu dụng cụ cắt.

1.1Đặc tính cơ bản chung của vật liệu dụng cụ

Đặc tính phần dụng cụ cắt có ảnh hưởng lớn đến năng suất gia công và chất lượng bề mặt chi tiết Khả năng giữ được tính cắt của dụng cụ góp phần quyết định năng suất gia công của dụng cụ Dụng cụ làm việc trong điều kiện cắt khó khăn vì áp lực, nhiệt độ cao, dụng cụ cắt còn bị mài mòn và rung động trong quá trình cắt

Trong quá trình gia công, phần cắt của dụng cụ trực tiếp làm nhiệm vụ cắt để tạo phoi Để nâng cao năng suất cắt, nâng cao chất lượng bề mặt gia công, phần cắt của dụng cụ không những phải có hình dáng hình học hợp lý mà còn phải được chế tạo từ những loại vật liệu thích hợp Vì vậy vật liệu dụng cụ cắt cần thiết phải đảm bảo những yêu cầu cơ bản sau đây

1.2 Tính năng cắt

Trong quá trình cắt, ở phần lưỡi cắt trên mặt trước và mặt sau của dụng cụ cắt thường xuất hiện ứng suất tiếp xúc rất lớn, khoảng 4000 5000 N/mm2, đồng thời áp lực riêng lớn gấp 100 200 lần so với áp lực cho phép của chi tiết máy Nhiệt độ tập trung trên vùng cắt lên tới 600 900oC Trong điều kiện như vậy, việc cắt chỉ thực hiện có hiệu quả khi dụng cụ cắt có khả năng giữ được tính cắttrong khoảng thời gian dài Điều đó đòi hỏi vật liệu dụng cụ cắt cần phải có đầy

đủ những tính chất cơ lý cần thiết như độ cứng, độ bền nhiệt, độ chịu mòn, độ bền cơ học, độ dẫn nhiệt Luận văn Thạc sỹ kỹ thuật

- Độ cứng: Độ cứng là một trong những chỉ tiêu quan trọng của vật liệu

dụng cụ cắt

Muốn cắt được, vật liệu phần cắt của dụng cụ cắt thường phải có độ cứng lớn hơn vật liệu gia công khoảng HRC25 Độ cứng phần cắt của dụng cụ cắt thườngđạt trong khoảng HRC60 65 Nâng cao độ cứng phần cắt của dụng cụ cắt cho phép tăng khả năng chịu mòn và tăng tốc độ cắt.

Trong quá trình cắt, cần quan tâm nhiều đến độ cứng nhiệt của lưỡi cắt tức là độcứng xét trong trạng thái lưỡi cắt bị nung nóng Vì nó ảnh hưởng trực tiếp tới khả năng cắt của dao

- Độ bền cơ học: Trong quá trình cắt, dụng cụ cắt thường chịu những lực và

những xung lực rất lớn Mặt khác, dụng cụ cắt còn chịu rung động do hệ thống máy - dao - đồ gá - chi tiết không đủ độ cứng vững hoặc do dao làm việc trong điều kiện tải trọng động lớn hoặc do sự thay đổi liên tục cuả lực cắt Do đó dẫn đến tình trạng lưỡi cắt dễ bị phá hỏng sớm do mẻ, vỡ, tróc, mòn, Vì vậy để nâng cao tính năng cắt và tuổi bền của dao, vật liệu dụng cụ cắt cần phải có độ bền cơ học cao

Việc nâng cao độ bền cơ học của vật liệu dụng cụ cắt, nhất là đối với hợp kim cứng và vật liệu sứ là một trong những hướng chính trong lĩnh vực thiết kế và chế tạo dụng cụ cắt

- Độ bền nhiệt: Độ bền nhiệt là khả năng giữ được độ cứng cao và các tính

năng cắt khác ở nhiệt độ cao trong khoảng thời gian dài Độ bền nhiệt được đặctrưng bởi nhiệt độ giới hạn mà khi nung liên tục vật liệu dụng cụ cắt trong khoảng thời gian nhất định (khoảng 3 giờ) thì đến nhiệt độ đó độ cứng của nó cũng không giảm quá mức qui định (khoảng HRC60)

Độ bền nhiệt là tính năng quan trọng nhất của vật liệu dụng cụ cắt Nó quyết định việc duy trì khả năng cắt của dao trong điều kiện nhiệt độ và áp lực rất lớn

ở vùng cắt.Luận văn Thạc sỹ kỹ thuật

Độ bền nhiệt phụ thuộc chủ yếu vào hàm lượng các nguyên tố hợp kim như vomfram, crôm, vanađi, môlipđen, côban Trong đó Vonfram là thành phần hợp kim cơ bản làm cho thép có độ bền nhiệt Độ bền nhiệt được nâng cao khi tăng hàm lượng vanađi nếu độ bền nhiệt của thép gió P18 là 600oC thì khi nâng cao hàm lượng vanađi đến 5% và vonfram đến 10%, độ bền nhiệt sẽ tăng đến 630oC Nguyên tố côban cũngảnh hưởng lớn đến độ bền nhiệt Khi thép gió

có 18% vonfram và 10% côban thì độ bền nhiệt lên tới 650oC.Ngoài ra, chế độ nhiệt luyện cũng ảnh hưởng nhiều đến độ bền nhiệt của vật liệu dụng cụ cắt

- Độ dẫn nhiệt: Độ dẫn nhiệt của vật liệu dụng cụ cắt càng cao thì nhiệt lượng

được truyền khỏi lưỡi cắt càng nhanh Do đó giảm sự tập trung nhiệt độ trên vùng cắt, tăng độ bền mòn cho dụng cụ cắt Mặt khác, cho phép nâng cao tốc độcắt Chính vì kim cương có độ dẫn nhiệt lớn hơn hẳn so với các loại vật liệu dụng cụ cắt khác nên cho phép dao kim cương cắt với tốc độ rất cao

- Tính chịu mòn: Độ bền mòn của vật liệu dụng cụ cắt được đặc trưng bởi khả

năng giữ vững hình dáng và thông số hình học phần cắt trong quá trình gia công

Trong quá trình cắt, mặt trước dụng cụ tiếp xúc với phoi, mặt sau tiếp xúc với

Một trong những nguyên nhân chủ yếu gây ra mòn dao là hiện tượng dính chảy của vật liệu làm dao Tính chảy dính của vật liệu làm dao đượcđặc trưng bởi nhiệt độ chảy dính giữa hai vật liệu tiếp xúc với nhau… Vật liệu làm dao tốt là loại vật liệu có nhiệt độ chảy dính cao Qua nghiên cứu thực nghiệm, nhiệt độ chảy dính của các loại kỹ thuật hợp kim cứng có cacbit vonfram ( WC), cacbit titan (TiC) với thép (10000C ) cao hơn các hợp kim coban với thép (6750C)

1.3 Tính công nghệ

Dụng cụ cắt thường có hình dáng hình học phức tạp, đòi hỏi những yêu cầu kỹ thuật khá cao về độ chính xác hình dáng kích thước, độ nhẵn bề mặt Vì vậy, vật liệu dụng cụ cắt cần phải có tính công nghệ tốt

Tính công nghệ tốt là khả năng của vật liệu cho phép gia công hợp lý, dễ dàng bằng các phương pháp gia công khác nhau như hàn, gia công bằng áp lực, bằng cắt, bằng nhiệt luyện, bằng hóa nhiệt

Tính công nghệ của vật liệu phụ thuộc vào nhiều yếu tố như thành phần hóa học, cấu trúc tế vi, kích thước hạt, độ cứng, độ bền cơ học, độ dẫn nhiệt

1.4 Tính kinh tế

Khi chọn vật liệu dụng cụ cắt, ngoài việc chú ý đến tính năng cắt, tính công nghệ, còn cần phải chú ý đến giá thành của chúng nữa Vật liệu dụng cụ cắt thường đắt tiền Chi phí vật liệu thường chiếm một tỷ lệ cao trong giá thành chếtạo dụng cụ cắt

Do đó cần phải chọn vật liệu dụng cụ cắt phù hợp với yêu cầu kỹ thuật của dao, của chitiết gia công, nhằm giảm chi phí chế tạo dao cho một đơn vị chi tiết gia công

Độ cứng cao phải đảm bảo cao hơn hẳn độ cứng của phôi Tuỳ từng loại phôi, sản phẩm mà có yêu cầu khác nhau về độ cứng tối thiểu.

Tính chống mài mòn cao để đảm bảo dụng cụ được làm việc lâu dài, gia công khối lượng công việc lớn mà không bị hư hỏng, hoặc làm mất cấp chính xác

Độ dai va đập là yếu tố quan tâm thứ yếu: Nhằm đảm bảo cho dụng cụ tránh bị gãy vỡ khi làm việc

Tính chịu nhiệt: Do các dụng cụ làm việc với ma sát lớn, sinh nhiều nhiệt trong quá trình làm việc

2.1Công dụng

Thép dụng cụ thường dùng chế tạo các loại dụng cụ sau:

Dụng cụ cắt: các loại dao cho máy tiện, máy phay, máy bào, tuốt

Dụng cụ biến dạng với đặc trưng tạo hình: trục cán, khuôn dập, khuôn ép

Các các dụng cụ cần yêu cầu cao về độ cứng và độ chống mài mòn như dao cắt,dụng cụ biến dạng nguội, dụng cụ cắt gọt hàm lượng cacbon có thể không thấp hơn 0,7-1,0%; nói chung vào khoảng trên 1,0% đến 1.3% vì lớn hơn thì độ bền bắt dầu giảm

Đối với các dụng cụ gia công phôi mềm hoặc ở trạng thái nóng, hàm lượng cacbon có thể thấp hơn (khoảng 0,3-0,5% so với loại trên)

Hợp kim: Hợp kim trong thép dụng cụ thường đưa vào ít, hợp kim chủ yếu để tăng tính thấm tôi, tính chống ram do đó làm tăng tính cứng nóng (như W, Mo)

2.3Phân loại thép dụng cụ

Thép dụng cụ thường được phân loại thành các loại thép sau:

Thép làm dụng cụ cắt

Thép làm dao năng suất thấp

Thép làm dao năng suất cao: thép gió

Thép làm dụng cụ biến dạng

Thép làm dụng cụ biến dạng nguội

Thép làm khuôn nhỏ, trung bình (theo đặc tính, phân loại khác nhau)

Thép làm khuôn lớn và có tính chống mài mòn rất cao

Thép làm khuôn chịu tải trọng va đập

II.3 Thép cacbon

3.1 Thành phần hoá học

Thành phần hoá học của thép cacbon gồm chủ yếu là Fe và C, ngoài ra còn có chứa một số nguyên tố khác nữa tuỳ theo điều kiện luyện thép Nhưng nhìn chung hàm lượng của các nguyên tố trong thép cacbon khống chế trong phạm vi sau

C < 2%, Mn< 0,8%, Si < 0,5%, P,S < 0,05%, Cr, Ni Cu, W, Mo, Ti rất ít 0,1 đến 0,2%

Mn và Si là hai tạp chất có tác dụng nâng cao cơ tính của thép cacbon, P, S là tạp chất giảm chất lượng thép, nâng cao tính giòn nguội trong thép, nhưng lại tạo tính dễ cắt gọt cho thép

3.2.Phân loại thép cacbon

a Theo độ sạch tạp chất có hại và phương pháp luyện

Rõ ràng là thép càng ít tạp chất có hại (P,S) và các khí ( H,O,N) có độ dẻo, độ dai càng cao tức có cơ tính tổng hợp cao, chất lượng càng cao Các phương pháp nhiệt luyện thép khác nhau có khả năng loại trừ tạp chất có hại khác nhau này ở các mức khác cao thấp khác nhau do đó tạo cho thép chất lượng tốt, xấu khác nhau Có nhiều phương pháp luyện thép song cho đến hiện nay trên thế giới chỉ tồn tại ba phương pháp chính là lò mactanh, lò điện hồ quang và lò thổi oxy từ đỉnh

Theo mức độ sạch tạp chất từ thấp đến cao có các mức chất lượng sau :+ Chất lượng thường, lượng P,S chỉ khử được đến mức 0,05% cho mỗi nguyên

tố Cấp chất lượng này chỉ áp dụng cho nhóm thép có yêu cầu không cao như một số thép xây dựng thông dụng

+ Chất lượng tốt, lượng P,S được khử đến mức 0,04% cho mỗi nguyên tố Phương pháp nhiệt luyện bằng lò mactanh và lò điện hồ quang dễ dàng đạt đượccấp chất lượng này Cấp chất lượng này thường áp dụng cho các nhóm thép chế tạo máy thông dụng

+ Chất lượng cao, lượng P,S được khử đến mức 0,03% cho mỗi nguyên tố Với các biện pháp kỹ thuật bổ sung (dùng chất khử mạnh, tuyển chọn nguyên liệu vào ) vẫn có thể đạt được cấp chất lượng này bằng phương pháp luyện thép trong lò điện hồ quang

+ Chất lượng rất cao, lượng P,S được khử triệt để nhất 0,02% cho mỗi nguyên

tố Với các lò điện hồ quang không thể đạt được giới hạn này Thép sau khi luyện ở lò này được tinh luyện tiếp tục: khử tạp chất ngoài lò bằng xỉ tổng hợp, bằng điện xỉ

b Theo phương pháp khử oxy

Theo mức độ khử oxy có triệt để hay không người ta chia ra hai loại thép sôi và thép lặng

Thép sôi là loại không được khử oxy triệt để, tức chỉ bằng chất khử không mạnh nên trong thép vẫn còn FeO và do đó có phản ứng:

FeO + C Fe + CO

Khí Co bay lên làm mặt thép lỏng chuyển động giống như bị sôi (nên có tên gọi là thép sôi) và tạo ra bọt khí trong thỏi đúc Khi cán nóng tiếp theo phần lớn bọt khí được hàn kín lại nên nói chung không ảnh hưởng xấu đến cơ tính của

thép đã qua biến dạng nóng

Thép dụng cụ loại này chủ yếu là công cụ nên yêu cầu chủ yếu là độ cứng và tính chống mài mòn cao

III.Cấu tạo của sản phẩm.

CẤU TẠO MŨI KHOAN Gồm:

-Phần mũi khoan

+lưỡi ngang+lưỡi cắt chính-Phần than khoan

+cạnh viền.+rãnh khoan.-Chuôi khoan

HÌNH DÁNG PHẦN MŨI KHOAN.

3.3.Phương pháp đúc.

Phương pháp này cũng rất hay được sử dụng vì đơn giản dễ làm

Dưới đây là phần giới thiệu về phương pháp đúc đặc biệt

Là phương pháp khác đúc thông thường, đúc đặc biệt có sự khác biệt về nguyên liệu và công nghệ làm khuôn, cách điền đầy và tạo hình vật đúc

Đúc đặc biệt thường sử dụng khuôn kim loại Thường có các dạng: Đúc trong khuôn kim loại, Đúc áp lực, Đúc ly tâm, Đúc liên tục và một số công nghệ đúc đặc biệt khác

Đúc trong khuôn kim loại

Ưu điểm:

Đúc trong khuôn kim loại là thuật ngữ chỉ một phương pháp sản xuất vật đúc bằng cách rót kim loại lỏng vào khuôn kim loại Vật đúc đông đặc dưới tác dụng của trọng trường mà không chịu bất kỳ tác động nào khác Đây là phương pháp rất phổ biến hiện nay do nó có các đặc điểm sau đây:

 Khuôn được sử dụng nhiều lần;

 Độ sạch và độ chính xác được nâng cao đáng kể Điều này sẽ làm giảm khối lượng gia công cơ khí;

 Nâng cao độ bền cơ học của vật đúc, đặc biệt là độ bền ở lớp bề mặt tiếp giáp với khuôn kim loại

 Nâng cao sản lượng hàng năm do giảm được kích thước đậu ngót và phế phẩm đúc

Tuy có những đặc điểm trên nhưng công nghệ đúc trong khuôn kim loại vẫn được sử dụng rộng rãi để đúc gang, hợp kim và kim loại màu trong sản xuất hàng loạt và loạt lớn bởi vì có những chi tiết không thể chế tạo được nếu không

sử dụng khuôn kim loại, ví dụ các tấm lớn thân máy bay, các chi tiết nhỏ nhưng đòi hỏi độ bền cao trong động cơ

Nhược điểm: Thiết bị trên đĩa đúc, ống rót trung tâm phức tạp hơn, tiên tốnthêm vật liệu chịu lửa và lượng thép ở ống rót và cống rót, giảm suất thu

hồi kim loại