nghiên cứu khả năng làm việc của chi tiết mạ composite al2o3-ni trong điều kiện ma sát trượt trong môi trường ăn mòn

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP LÝ VIỆT ANH “NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG LÀM VIỆC CỦA CHI TIẾT MẠ COMPOSITE AL 2 O 3 TRONG ĐIỆU KIỆN MA SÁT TRƯỢT TRONG MÔI TRƯỜNG ĂN MÒN” TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT NGÀNH CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY Thái Nguyên- năm 2011 S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn Công trình đ-ợc hoàn thành tại: Tr-ờng Đại học Kỹ thuật công nghiệp Thái Nguyên Tác giả luận văn: Lý Việt Anh Ng-ời h-ớng dẫn khoa học: PGS.TS Phan Quang Thế Phản biện 1: PGS.TS Phan Bùi Khôi Phản biện 2: PGS.TS Nguyễn Văn Dự. Luận văn sẽ đ-ợc bảo vệ tr-ớc hội đồng chấm luận văn họp tại: Tr-ờng Đại học Kỹ thuật công nghiệp - ĐHTN Ngày 10. tháng 12 năm 2011 .Có thể tìm hiểu luận văn tại th- viện Đại học Thái Nguyên Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn LỜI CAM ĐOAN Tôi là Lý Việt Anh, học viên lớp Cao học K12 – CN CTM. Sau hai năm học tập nghiên cứu, được sự giúp đỡ của các thầy cô giáo và đặc biệt là sự giúp đỡ của PGS.TS Phan Quang Thế, thầy giáo hướng dẫn tốt nghiệp của tôi, và các thầy cô trong phòng thí nghiệm của trường Giao thông vận tải, tôi đã đi đến cuối chặng đường để kết thúc khoá học. Tôi đã quyết định chọn đề tài tốt nghiệp là: “Nghiên cứu khả năng làm việc của chi tiết mạ Composite Al 2 O 3 -Ni trong điều kiện ma sát trượt trong môi trường ăn mòn” Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của cá nhân tôi dưới sự hướng dẫn của PGS.TS Phan Quang Thế và chỉ tham khảo các tài liệu đã được liệt kê. Tôi không sao chép công trình của các cá nhân khác dưới bất cứ hình thức nào. Nếu có tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm. NGƯỜI CAM ĐOAN Lý Việt Anh Luận văn tốt nghiệp thạc sỹ ngành CNCTM Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Trang 2 LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên tôi xin được cảm ơn PGS.TS Phan Quang Thế - Người thầy hướng dẫn khoa học của tôi về sự định hướng đề tài, sự hướng dẫn của thầy trong việc tiếp cận và khai thác các tài liệu tham khảo cũng như những chỉ bảo trong quá trình tôi viết luận văn. Tôi xin cảm ơn các cán bộ phòng thí nghiệm công trình của trường ĐH KTCN Thái Nguyên cùng đồng chí Soái Công Doanh cán bộ phòng thí nghiệm vật lý trường ĐH Khoa học tự nhiên – ĐH Quốc gia Hà Nội đã tạo điều kiện hết sức thuận lợi và giúp đỡ tôi trong quá trình làm thí nghiệm thực nghiệm để hoàn thành luận văn này. Tôi cũng muốn cảm ơn các thày cô giảng dạy lớp cao học K12-CTM trường ĐH KTCN Thái Nguyên đã giúp đỡ tôi hoàn thành khóa học. Cuối cùng tôi muốn bày tỏ lòng cảm ơn đối với gia đình tôi, các thầy cô giáo, các bạn đồng nghiệp đã ủng hộ và động viên tôi trong suốt quá trình làm luận văn này. Tác giả Lý Việt Anh Luận văn tốt nghiệp thạc sỹ ngành CNCTM Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Trang 3 MỤC LỤC Nội dung Trang Lời cam đoan 01 Lời cám ơn 02 MỤC LỤC 03 Danh mục các bảng biểu 06 Danh mục các sơ đồ, hình vẽ 07 MỞ ĐẦU 08 1. Tính cấp thiết của đề tài 08 2. Mục đích của đề tài 09 3. Đối tượng nghiên cứu 09 4. Phương pháp nghiên cứu 09 5. Ý nghĩa của đề tài 10 Phần 1 – TỔNG QUAN 13 1.1 Những vấn đề cơ bản về mạ Composite 13 1.2 Nguyên lý Mạ composite. 14 1.3 Mạ composite trên nền Ni 16 1.3.1 Mạ composite trên nền Ni 16 1.3.2 Ảnh hưởng của các thông số quá trình tới cơ tính của lớp mạ 17 Luận văn tốt nghiệp thạc sỹ ngành CNCTM Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Trang 4 1.4 Kết luận 20 PHẦN 2 – THỰC HIỆN MẠ COMPOSITE Al 2 O 3 -Ni TRÊN MỘT SỐ CHI TIẾT VÀ PHÂN TÍCH ĐẶC TÍNH LỚP MẠ 21 2.1. Thí nghiệm 21 2.1.1. Thiết bị thí nghiệm 21 2.1.2. Hóa chất 22 2.1.3. Chế độ và quá trình chuẩn bị 23 2.2. Kết quả thí nghiệm 24 2.2.1 Nghiên cứu ảnh hưởng của các yếu tố điều khiển đến độ cứng tế vi của lớp mạ composite Ni-Al 2 O 3 25 2.2.2 Nghiên cứu ảnh hưởng của các yếu tố điều khiển đến mật độ hạt cứng lớp mạ composite Ni-Al 2 O 3 28 2.2.3 Nghiên cứu ảnh hưởng của các yếu tố điều khiển đến độ bám dính của lớp mạ composite Ni-Al 2 O 3 37 2.3. Kết luận phần 2 41 PHẦN 3 – NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG CHỊU MA SÁT MÀI MÒN CỦA CHI TIẾT ĐƢỢC MẠ Ni -Al 2 O 3 44 3.1: Chế tạo thiết bị ma sát trượt: 44 3.1.1 Thiết bị mặt phẳng nghiêng để xác định hệ số ma sát của chi tiết mạ Ni-Al 2 O 3 44 a) Cơ sở lý thuyết để xác định hệ số ma sát: 44 b) Tiến hành thí nghiệm so sánh hệ số ma sát giữa chi 50 Luận văn tốt nghiệp thạc sỹ ngành CNCTM Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Trang 5 tiết được mạ tổ hợp composite Ni-Al 2 O 3 và chi tiết mạ Ni đơn chất thông thường 3.1.2 Nguyên nhân khả năng giảm ma sát của mạ tổ hợp composite Ni-Al 2 O 3 so với mạ đơn chất thông thường. 53 3.2 Nghiên cứu khả năng làm việc của bộ khuôn dập thuốc viên được mạ tổ hợp composite Ni-Al 2 O 3 56 3.2.1 Tổng quan về công nghệ sản xuất thuốc viên trong ngành dược phẩm. 56 3.2.2 Kết cấu bộ khuôn dập thuốc và nguyên lý làm việc 58 a) Kết cấu bộ khuôn dập 58 b) Nguyên lý làm việc 59 3.2.3. Cơ chế tác dụng lực và các dạng hỏng của bộ khuôn 62 3.2.4. Yêu cầu kỹ thuật cơ bản của bộ khuôn 64 a. Các giải pháp cơ bản nâng cao chất lượng bộ khuôn 64 b. Lựa chọn loại viên thuốc để thử nghiệm 65 c. Kết luận 66 3.2.5 Quy trình thử nghiệm 66 3.2.6 Kết luận phần 3 69 PHẦN 4 – KẾT LUẬN CHUNG CỦA LUẬN VĂN 70 TÀI LIỆU THAM KHẢO 72 Luận văn tốt nghiệp thạc sỹ ngành CNCTM Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Trang 6 DANH MỤC BẢNG BIỂU Số hiệu Tên bảng biểu Trang Bảng 2.0 Các loại hóa chất sử dụng cho quá trình mạ composite Ni-Al 2 O 3 22 Bảng 2.1 Độ cứng tế vi của lớp mạ Ni-Al 2 O 3 , khi thay đổi tốc độ khuấy từ 140 v/p đến 312 v/p, nhiệt độ mạ 40C, mật độ dòng điện 5A/dm 2 . 25 Bảng 2.2 Độ cứng tế vi của lớp mạ Ni-Al 2 O 3 , khi thay đổi mật độ dòng điện: 3A/dm 2 , 5A/dm 2 , 7A/dm 2 , nhiệt độ mạ 40C, tốc độ khuấy 210 v/p. 25 Bảng 2.3 Độ cứng tế vi của lớp mạ Ni-Al 2 O 3 , khi thay đổi nhiệt độ mạ 35C, 40C, 45C, 50C, mật độ dòng điện 5A/dm 2 , tốc độ khuấy 210 v/p. 26 Bảng 2.4 Chiều dày lớp mạ phụ thuộc vào thời gian mạ 37 Bảng 3.1 Hệ số ma sát của các chi tiết chỉ được mạ Ni thông thường 51 Bảng 3.2 Hệ số ma sát của các chi tiết đã được mạ tổ hợp composite Ni- Al 2 O 3 51 Bảng 3.3 Hệ số ma sát của các chi tiết chỉ được mạ Ni thông thường khi ngâm trong các dung dịch ăn mòn cao. 52 Bảng 3.4 Bảng hệ số ma sát của các chi tiết đã được mạ tổ hợp composite Ni-Al 2 O 3 khi ngâm trong các dung dịch ăn mòn cao. 52 Bảng 3.5 Kết quả đo mòn đương kính đầu chày 68 DANH MỤC SƠ ĐỒ VÀ HÌNH VẼ Số hiệu Tên hình vẽ và sơ đồ Trang Hình 1.1 Sơ đồ bố trí các thiết bị mạ điện 14 Hình 1.2 Sơ đồ mô tả cơ chế các hạt cứng tham gia vào lớp mạ. 15 Hình 2.1 Bể chứa dung dịch điện phân 21 Luận văn tốt nghiệp thạc sỹ ngành CNCTM Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Trang 7 Hình 2.2 Hệ thống gia nhiệt tự động đóng ngắt điện 21 Hình 2.3 Hệ thống khuấy cơ học 22 Hình 2.4 Ảnh SEM hạt trung tính Al 2 O 3 sử dụng trong thí nghiệm và thành phần hóa học qua phân tích EDX. 23 Hình 2.5 Ảnh SEM thể hiện mức độ tham gia của các hạt Al 2 O 3 vào lớp mạ 30 Hình 2.6 EDS phân tích bề mặt lớp mạ trên hình (b) và (d) cho thấy Ni, Al 2 O 3 và Fe. 31 Hình 2.7 Ảnh chụp bề mặt lớp mạ với chế độ mạ 3 – Nhiệt độ mạ 35 0 C 32 Hình 2.8 Ảnh chụp bề mặt lớp mạ với chế độ mạ 3 – Nhiệt độ mạ 40 0 C 32 Hình 2.9 Ảnh chụp bề mặt lớp mạ với chế độ mạ 3 – Nhiệt độ mạ 45 0 C 33 Hình 2.10 Ảnh chụp bề mặt lớp mạ với chế độ mạ 3 – Nhiệt độ mạ 50 0 C 34 Hình 2.11 Ảnh SEM mặt cắt ngang của lớp mạ sau 2 giờ mạ. 38 Hình 2.12 Ảnh SEM bề mặt và phân tích EDX thành phần lớp mạ sau 2h mạ. 38 Hình 2.13 Ảnh SEM thể hiện sự bám dính của lớp mạ tại góc của chi tiết. 39 Hình 2.14 Ảnh SEM thể hiện sự tham gia của hạt cứng trong lớp mạ 41 Hình 3.1 Thiết bị đo hệ số ma sát của các CTM 49 Hình 3.2 Thực hiện đo hệ số ma sát của các CTM 50 Hình 3.3: Thời điểm thực hiện đo góc ma sát của các CTM 50 Hình 3.4: Bộ khuôn dập thuốc 59 Hình 3.5: Kết cấu máy dập thuốc ZP 3 61 Hình 3.6 Cơ chế tác dụng lực lên bộ khuôn 60 Hình 3.7: Máy dập ZP 31 67 Luận văn tốt nghiệp thạc sỹ ngành CNCTM Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Trang 8 MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài Ngày nay, với sự phát triển mạnh mẽ của nền công nghiệp trên thế giới, các chi tiết máy phải làm việc trong những điều kiện hết sức khắc nghiệt như nhiệt độ, áp suất, tốc độ cao, chịu ảnh hưởng của ma sát mài mòn lớn. Do vậy các chi tiết máy sau khi gia công sử dụng kỹ thuật mạ nhằm nâng cao chất lượng bề mặt được sử dụng ngày càng phổ biến. Chúng dần thay thế cho các chi tiết máy gia công truyền thống không có sự can thiệp của công nghệ bề mặt hỗ trợ. Những ưu việt của chi tiết được mạ có thể chỉ ra được ngay như: có độ bền và độ dai, khả năng chống va đập, chịu được ăn mòn về hóa học hay Ôxi hóa do môi trường….cao hơn hẳn [1], [2], [3]. Xuất phát từ nhu cầu thực tế đó, ngành công nghệ bề mặt nói chung và kỹ thuật mạ cũng không ngừng tiến bộ và phát triển nhằm đáp ứng được nhu cầu của xã hội. Kỹ thuật bề mặt nói chung và kỹ thuật mạ nói riêng đã trở thành một trong những ngành kỹ thuật đầy tiềm năng. Trong thập niên đầu tiên của thế kỷ XXI, sự chuyển giao công nghệ, kỹ thuật mạ tiên tiến từ các tập đoàn nước ngoài vào nước ta diễn ra hết sức mạnh mẽ. Mặt khác trong nền giáo dục sau đại học ở các nước công nghiệp phát triển kỹ thuật bề mặt cũng phát triển nở rộ tạo ra rất nhiều cơ hội nghiên cứu chuyên sâu cho các học viên cao học. Tuy nhiên tại thời điểm này, kỹ thuật mạ ở Việt Nam vẫn chủ yếu tập trung vào lĩnh vực mạ đơn thuần, tức là mạ các vật liệu ở dạng đơn chất như mạ Niken, Crôm, …lên vật dụng [4],[5]. Những cách mạ này có thể tăng được khả năng chống ăn mòn trên vật liệu tuy nhiên cơ tính bề mặt lại bị ảnh hưởng xấu đi. Mặt khác, các chi tiết được mạ ở dạng đơn chất có chất lượng bề mặt chỉ [...]... Al2O3-Ni trong điều kiện ma sát trượt trong môi trường ăn mòn Thành công của đề tài sẽ góp phần quan trọng trong việc nâng cao chất lượng sản phẩm cơ khí làm việc trong môi trường ăn mòn của các lĩnh vực khác nhau 2 Mục đích của đề tài Mục đích của đề tài là nghiên cứu khả năng làm việc của chi tiết mạ Composite Al2O3-Ni khi chúng làm việc trong môi trường có các chất hóa học ăn mòn như Axit, muối, xút….Qua... trong điều kiện ma sát trượt lớn lại có các chất ăn mòn như sút, axit, muối thì rất thiếu các nghiên cứu cụ thể và kiểm chứng rõ ràng Có rất nhiều yếu tố ảnh hưởng đến khả năng làm việc của chi tiết máy mạ composite trong điều kiện ma sát trượt trong môi trường ăn mòn, tuy nhiên qua các tài liệu đã công bố [10,11] tác giả nhận thấy có 3 yếu tố ảnh hưởng rất lớn tới khả năng làm việc của chi tiết máy... điểm của lớp mạ Composite Al2O3-Ni, phạm vi ứng dụng của các chúng đồng thời có những bước phát triển để khắc phục những tồn tại của những chi tiết mạ Composite Al2O3Ni 3 Đối tƣợng nghiên cứu Tạo ra lớp mạ Composite Al2O3-Ni cho các chi tiết máy, nghiên cứu khả năng làm việc của các chi tiết máy được mạ so sánh với các chi tiết máy không có lớp mạ này Rút ra những ưu việt của lớp mạ Composite Al2O3-Ni. .. tính cơ lý của lớp mạ Composite Al2O3-Ni Tối ưu về giá thành của sản phẩm Phần 3: Chế tạo thiết bị ma sát trƣợt, nghiên cứu khả năng làm việc của chi tiết đƣợc mạ tổ hợp composite Al2O3-Ni - Chế tạo thiết bị ma sát trượt dựa trên các cơ cấu nguyên lý máy cơ bản như mặt phẳng nghiêng, cơ cấu bốn khâu bản lề… - Thực hiện đưa các chi tiết máy đã được mạ Composite Al2O3-Ni và chi tiết máy chỉ được mạ Ni thông... đề cơ bản về mạ Composite Mạ composite là một biện pháp công nghệ cao nhằm tạo nên trên bề mặt chi tiết một lớp mạ có ít nhất hai pha; pha nền kim loại và pha có dạng hạt cứng hoặc sợi giúp chi tiết có khả năng làm việc vượt trội so với mạ điện thông thường Mạ composite có các ưu điểm sau : 1 Tăng khả năng chống mòn, mòn cho các cặp đôi ma sát kim loại và hượp kim 2 Tăng khả năng chống ăn mòn 3 Tạo nên... văn tốt nghiệp thạc sỹ ngành CNCTM dừng lại ở mức độ trung bình Vì vậy vấn đề mạ chi tiết theo trạng thái Composite ở nước ta là một vấn đề hết sức cấp bách, nhằm đáp ứng yêu cầu chế tạo ra các chi tiết mạ với cơ tính, khả năng chịu ăn mòn tốt, vừa đảm bảo chất lượng bề mặt cao [6], [7] Vì vậy tác giả chọn đề tài: Nghiên cứu khả năng làm việc của chi tiết mạ Composite Al2O3-Ni trong điều kiện ma sát. .. thấy việc nghiên cứu khả năng làm Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên Trang 19 http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn tốt nghiệp thạc sỹ ngành CNCTM việc của các chi tiết máy được mạ tổ hợp composite Al2O3 trên nền Ni là chưa phổ biến, các công bố ưu điểm về khả năng làm việc của các chi tiết này của các tác giả nước ngoài cũng rất khó được kiểm chứng, hơn nữa khi chi tiết làm việc trong điều. .. học ăn mòn 5 Ý nghĩa của đề tài 5.1 Ý nghĩa khoa học Về mặt khoa học đề tài rất phù hợp với xu thế phát triển trong và ngoài nước về công nghệ bề mặt Do đó ý nghĩa khoa học của đề tài là thể hiện trong nghiên cứu khả năng làm việc của chi tiết máy được mạ Composite Al2O3-Ni, những tính năng vượt trội khi chi tiết được mạ so với các chi tiết không được mạ 5.2 Ý nghĩa thực tiễn Ngày nay các chi tiết. .. composite so với nghiên cứu này có thể là do sự khác nhau của từng hệ mạ composite cụ thể Ảnh hưởng của độ pH đến độ cứng tế vi là không đáng kể nên độ pH được giữ bằng hằng số trong nghiên cứu này *) Nhận xét kết quả Để tăng khả năng chống mòn của bề mặt tiếp xúc làm việc trong môi trường ăn mòn, tăng độ cứng tế vi của lớp bề mặt là một giải pháp hữu hiệu Thay đổi các thông số của quá trình mạ như tốc độ... chung vào mạ Composite Ni) để từ đó định hướng nội dung đề tài nghiên cứu Phần 2: Thực hiện mạ Composite Al2O3-Ni trên một số chi tiết máy thông dụng phân tích các yếu tố ảnh hƣởng đên đặc tính lớp mạ tổ hợp: - Tạo ra lớp mạ Composite Al2O3-Ni trên các chi tiết dạng trục cơ bản - Phân tích các đặc tính cơ lý của lớp mạ Composite Al2O3-Ni trên các chi tiết máy - Trên cơ sở phân tích SEM của lớp mạ nhận . nghiệp là: Nghiên cứu khả năng làm việc của chi tiết mạ Composite Al 2 O 3 -Ni trong điều kiện ma sát trượt trong môi trường ăn mòn Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của cá nhân. đề tài: Nghiên cứu khả năng làm việc của chi tiết mạ Composite Al 2 O 3 -Ni trong điều kiện ma sát trượt trong môi trường ăn mòn Thành công của đề tài sẽ góp phần quan trọng trong việc nâng. khí làm việc trong môi trường ăn mòn của các lĩnh vực khác nhau. 2. Mục đích của đề tài Mục đích của đề tài là nghiên cứu khả năng làm việc của chi tiết mạ Composite Al 2 O 3 -Ni khi chúng làm