Đánh giá mòn của vật liệu (9XC) làm chày dập thuốc viên sau khi nhiệt luyện

15 Hình 1.8: Một hạt cứng hình nón trong tiếp xúc trượt với bề mặt vật liệu mềm hơn của chế độ mòn do cào xước.. Do đó trong quá trình chế tạo chày cối, nhiệt luyện đóng vai trò quan trọ

Trang 1

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP

NGUYỄN THU THỦY

Tên luận văn:

“ĐÁNH GIÁ MÕN CỦA VẬT LIỆU (9XC) LÀM CHÀY DẬP THUỐC VIÊN

SAU KHI NHIỆT LUYỆN”

Chuyên ngành: Kỹ thuật cơ khí

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

Thái Nguyên - 2014

Trang 2

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi Các kết quả, số

liệu nêu trong luận văn là trung thực

Tác giả luận văn

Nguyễn Thu Thủy

Trang 3

LỜI CẢM ƠN

Bằng tất cả sự kính trọng và chân thành tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy PGS.TS Phan Quang Thế người đã tận tình hướng dẫn tôi trong suốt quá trình nghiên cứu và hoàn thành luận văn này

Đồng thời tôi cũng xin chân thành cảm ơn Ban giàm hiệu trường Đại Học

Kỹ Thuật Công Nghiệp, Ban chủ nhiệm khoa đào tạo Sau Đại Học, Ban giam hiệu trường Trung Cấp Nghề Thái Nguyên đã tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tôi trong quá trình học tập, nghiên cứu và thực hiện luận văn này

Cuối cùng tôi xin chân thành cảm ơn gia đình, người thân và đồng nghiệp

đã động viên giúp đỡ tôi trong quá trình học tập, nghiên cứu và thực hiện luận văn này

Tôi xin chân thành cảm ơn!

Tác giả

Nguyễn Thu Thủy

Trang 4

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN i

LỜI CẢM ƠN iii

DANH MỤC HÌNH VẼ vii

CÁC KÝ HIỆU DÙNG TRONG LUẬN VĂN ix

DANH MỤC BẢNG BIỂU xi

1.Giới thiệu 1

2 Mục tiêu của nghiên cứu 3

3 Dự kiến kết quả đạt được 3

4 Phương pháp và phương pháp luận 3

5 Các công cụ cần thiết cho nghiên cứu 3

6 Kế hoạch thực hiện 4

CHƯƠNG I:TỔNG QUAN CÁC NGHIÊN CỨU VỀ MÒN , MÒN HÓA HỌC VÀ NHIỆT LUYỆN 5

1.1 Lý thuyết cơ bản về mòn 5

1.2.Phân loại mòn 6

1.3 Các cơ chế mòn 7

1.3.1.Mòn do dính 7

1.3.2 Mòn do cào xước 10

1.3.3 Mòn do cào xước bằng biến dạng dẻo 12

1.3.4.Mòn do cào xước bằng nút tách 18

1.3.5 Mòn do va chạm 20

1.3.6 Mòn hóa học 22

1.4 Nhiệt luyện 23

1.4.1 Khái niệm 23

1.4.2 Các tác dụng chủ yếu của Nhiệt Luyện……… 23

1.4.3 Đặc điểm của quá trình nhiệt luyện 24

KẾT LUẬN CHƯƠNG I 25

Trang 5

CHƯƠNG II: NGHIÊN CỨU CƠ CHẾ MÒN CỦA CHÀY CỐI DẬP THUỐC

VIÊN… 26

2.1 Mòn chày cối dập thuốc viên 26

2.1.1 Sơ đồ cấu tạo máy dập thuốc viên 27

2.1.2 Nguyên lí làm việc 28

2.1.3 Cơ chế mòn của chày, cối dập thuốc dạng viên 29

2.2.Cơ chế mòn của chầy dập thuốc viên 32

2.4 KẾT LUẬN CHƯƠNG II 38

CHƯƠNG III:QUÁ TRÌNH NHIỆT LUYỆN THÉP 9XC VÀ ĐÁNH GIÁ ĐỘ MÒN SAU NHIỆT LUYỆN 38

3.1.Khái quát về nhiệt luyện 38

3.1.1 Tôi 39

3.1.2 Ram 40

3.2 Cấu trúc lò nhiệt luyện 40

3.3.Quy trình thực nghiệm 42

3.4.Thực hiện quá trình nhiệt luyện 42

3.4.1.Chuẩn bị mẫu 42

3.4.2 Hóa chất 43

3.4.3.Thiết bị nhiệt luyện 43

3.4.4.Phương pháp tiến hành thí nghiệm 44

3.5.Tổ chức tế vi của thép 9XC trước khi nhiệt luyện, sau khi nhiệt luyện (tôi,ram) 46

3.6 THÍ NGHIỆM ĐO MÒN 48

3.6.1 Thiết bị thí nghiệm 48

3.6.2.Hóa chất 49

3.6.3 Quá trình chuẩn bị đo mòn 49

3.6.4.Thực hiện đo mòn 51

3.6.5 Kết qủa đo độ mòn 52

3.6.6.Bề mặt của thép 9XC sau khi tiến hành đo mòn 53

Trang 6

3.7 KẾT LUẬN CHƯƠNG III 55

CHƯƠNG IV : KẾT QUẢ 56

4.1 Phân tích kết quả của quá trình làm thực nghiệm 56

4.2 Kết luận 58

4.3 Hướng nghiên cứu tiếp theo của đề tài 59

TÀI LIỆU THAM KHẢO 56

Trang 7

DANH MỤC HÌNH VẼ

Hình 1.1: Cơ chế tác dụng lực lên bộ khuôn chày 1

Hình 1.2: Sơ đồ mô tả hai khả năng cắt tại tiếp xúc đỉnh nhấp nhô 7

theo bề mặt tiếp xúc chung (giữa CT1 và CT2) hoặc lấn vào một 7

trong hai bề mặt(chi tiết 2) 7

Hình 1.3: Sơ đồ mô hình lý thuyết tạo ra một hạt mòn bán cầu 8

trong tiếp xúc ma sát trượt 8

Hình 1.4: Sơ đồ (a) bề mặt cứng và nhám hoặc bề mặt cứng gắn các 11

hạt cứng trượt trên bề mặt mềm hơn (b) các hạt cứng tự do 11

kẹt giữacác bề mặt trong dó ít nhất một bề mặt có độ cứng 11

thấp hơn độ cứng của hạt cứng 11

Hình 1.5: Sơ đồ vùng đường trượt của ba dạng biến dạng của vật tiện rắn, tuyệt đối dẻo gây ra bởi sự ướt của hình chêm phẳng cứng từ phải 13

qua trái (a) cày (b) sự hình thành vật liệu dồn ép (c) cắt 13

Hình 1.6: Sơ đồ ba chế độ của mòn cào xước và profile tương ứng của mặt cắt ngang quan sát trên SEM 14

Hình 1.7: Các chế độ biến dạng quan sát khi trượt mũi cao cứng trên đồng a thép các bon trung bình (45%) và thép trắng ôcxtenit là hàm số chứa sức bền cắt trên mặt tiếp xúc và độ chìm sâu của mũi cầu 15

Hình 1.8: Một hạt cứng hình nón trong tiếp xúc trượt với bề mặt vật liệu mềm hơn của chế độ mòn do cào xước Gọi dW là áp lực pháp tuyến tác 15

dụng lên mặt nhấp nhô hình nón 15

Hình 1.9: Sự hình thành và phát triển của vết nứt trong các chu kỳ chịu và nhấc tải của kính đá vôi sử dụng mũi hình tháp nhọn 18

Hình 1-10: Sơ đồ cơ chế mòn gây ra bởi hạt cứng sắc khi trượt trên mặt phẳng của vật liệu dòn do thớ ngang (1ateral-fractture) 19

Hình 1-11: Tốc độ mòn va chạm hạt cứng là một hàm số của góc va chạm θ 20

Hình 1.12: Sơ đồ mòn va chạm của một hạt cứng va chạm thẳng góc vào một bề mặt mềm hơn 22

Trang 8

Hình 1.13: Sơ đồ của quá trình nhiệt luyện đơn giản nhất 25

Hình 2.1: Máy dập viên ZP33 26

Hình 2.2: Cấu tạo các bộ phận chính của máy dập thuốc dạng viên loại GZPK27 Hình 2.3: Vị trí hao mòn của chày dập thuốc GZPK-3037 28

Hình 2.2.a Mòn vùng giữa bề mặt làm việc của chày dập thuốc viên C… 32

Hình 2.2.b Điểm mòn vùng giữa bề mặt đƣợc phóng to……… 32

Hình 2.2.c Mòn vùng biên bề mặt làm việc của chày dập thuốc viên C…… 32

Hình 2.3.a Mòn vùng giữa bề mặt làm việc của chày dập thuốc viên Fe…… 33

Hình 2.3.b Điểm mòn vùng giữa bề mặt làm việc chày dập thuốc viên Fe… 33

Hình 2.3.c Mòn cận giữa bề mặt làm việc của chày dập thuốc viên Fe……….33

Hình 2.3.d Điểm mòn đƣợc phóng to……….33

Hình 2.3.e Mòn vùng cận biên bề mặt làm việc chày dập thuốc viên Fe…… 34

Hình 2.3.f Mòn vùng biên bề mặt làm việc của chày dập thuốc viên Fe… …34

Hình 2.4.a Mòn vùng giữa bề mặt làm việc của cối dập thuốc viên C……… 34

Hình 2.4.b Ảnh phóng to mòn vùng giữa bề mặt làm việc của cối ………… 34

Hình 2.4.c Mòn vùng biên bề mặt làm việc của cối dập thuốc viên C……… 35

Hình 2.5.a Mòn vùng giữa bề mặt làm việc của cối dập thuốc viên Fe ………35

Hình 2.5.b Ảnh phóng to mòn vùng giữa bề mặt……… 35

Hình 2.5.c.Mòn vùng biên bề mặt làm việc của cối dập thuốc viên Fe……… 36

Hình 3.1: Mẫu thép cácbon 9XC 43

Hình 3.2: Lò nhiệt luyện 43

Hình 3.3: Tủ điện (trái) điều khiển lò nhiệt luyện 44

Hình 3.4: Giản đồ Fe-C 44

Hình 3.5: Máy đo mòn 48

Hình 3.7: Máy đánh bóng soi tổ chức tế vi εcomet 250 46

Hình 3.8: Kính hiển vi quang học Hình 3.9:Cân điện tử 49

Electronic Mode: WT3003NE 49

Hình 3.10 : Mẫu thép 9XC sau khi mài mòn 52

Trang 9

CÁC KÝ HIỆU DÙNG TRONG LUẬN VĂN

Hằng số cho kim loại trƣợt

Β: Tỷ số giữa diện tích tiếp xúc trực tiếp kim loại- kim loại và thựcF: Hệ số ma sát trƣợt

V : Tổng thể tích vật liệu bị dịch chuyển

(tgθ)

th : Giá trị trung bình của tất cả các nhấp nhô

kabr: Hệ số mòn bao hàm cả tính chất hình học của các nhấp nhô

 : Hệ số không phụ thuộc vào vật liệu

Dv: Thể tích của vật liệu bị dồn đẩy khỏi vết va chạm

Trang 10

Tliên tiếp: Thời gian của chu trình sản xuất tổng hợp liên tục

 : Thời gian của mỗi thao tác

H: Số chi tiết cho vào lò một lần

Trang 11

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 3.1 : Các loại hóa chất sử dụng cho quá trình soi tổ chức 41 Bảng 3.2 : Bảng đo khối lượng mẫu trước khi mài mòn và sau khi mài mòn 49

Trang 12

1.Giới thiệu

Mòn là hiện tượng phá huỷ bề mặt hay quá trình tách vật liệu từ một hoặc

cả hai bề mặt trong chuyển động trượt, lăn hoặc va chạm tương đối với nhau Mòn xảy ra do các tương tác cơ, điện, hoá và nói chung chịu xúc tác của nhiệt

ma sát Do tương tác cơ học các vết nứt có thể xuất hiện do hiện tượng bẻ gãy các liên kết phân tử trong chất dẻo, sự trượt trong kim loại, sự phá vỡ biên giới hạt trong ceramics hoặc sự phá huỷ bề mặt của composite hoặc vật liệu nhiều pha Các vết nứt này sẽ phát triển và tạo ra các hạt mòn

Trong dây chuyền của máy dập thuốc, chày và cối là một trong những cụm chi tiết hay bị mài mòn, ăn mòn và thường xuyên phải thay thế Mòn bộ khuôn chày nói chung có thể liên quan đến các cơ chế mòn do ma sát, mòn do cào xước

và mòn hoá học gây ra bởi tương tác hoá học của vật liệu ép giữa các bề mặt của chày, cối và sản phẩm của bột thuốc

Hình 1.1: Cơ chế tác dụng lực lên bộ khuôn chày

Vì vậy trong quá trình dập thuốc chày dập sẽ bị mòn Bị chùn (đặc biệt là phần đầu chày), hậu quả là giảm độ nén của viên, gây ra độ không đồng đều về khối lượng viên Bị mài mòn và ăn mòn khốc liệt phần đường kính ngoài của

Trang 13

đầu chày, đặc biệt là phần giao tuyến giữa mặt đầu và mặt ngoài, làm cho viên thuốc có nhiều lơ via, làm tăng sự nhiễm của các thành phần kim loại vào thành phần của thuốc, làm thất thoát bột thuốc, làm giảm chất lượng, làm xấu viên thuốc, nghiêm trọng hơn làm ảnh hưởng đến liều dùng của người bệnh,…

Khi chày, cối bị mòn sẽ làm tăng thể tích của viên thuốc, điều này không những ảnh hưởng đến tiêu hao vật liệu làm thuốc mà còn ảnh hưởng đến người

sử dụng thuốc Chính vì vậy đến một giá trị hao mòn nào đó cần phải thay chày, cối

Do đó trong quá trình chế tạo chày cối, nhiệt luyện đóng vai trò quan trọng

vì không những nó tạo cho chi tiết sau khi gia công có những tính chất cần thiết như độ cứng, độ bền, độ dẻo dai, khả năng chống mài mòn, chống ăn mòn….,

mà còn làm tăng tính công nghệ của vật liệu.Công nghệ nhiệt luyện là quá trình làm thay đổi tính chất của vật liệu (chủ yếu là vật liệu kim loại ) bằng cách thay đổi cấu trúc bên trong mà không làm thay đổi hình dáng và kích thước của chi tiết Chi phí nhiệt luyện thường chiếm 10 - 15% giá thành sản phẩm (một số sản phẩm đặc biệt có thể lên tới30%), nhưng lại nâng cao tuổi thọ chi tiết lên nhiều lần với chi tiết không qua nhiệt luyện, hoặc nhiệt luyện không đảm bảo yêu cầu

kỹ thuật đề ra

Thực tế hiện nay, tại Việt Nam phần lớn các nhà máy chế tạo cơ khí đang sử dụng thiết bị đã cũ Thiết bị công nghệ, trong đó có thiết bị nhiệt luyện đã lạc hậu và hư hỏng nhiều nên khả năng và hiệu quả sử dụng rất hạn chế Nhiều chủng loại chi tiết máy không được nhiệt luyện hoặc nhiệt luyện không đảm bảo yêu cầu kỹ thuật khi đưa vào sử dụng Cơ tính, độ biến dạng, độ cứng, độ dai va đập của những sản phẩm này không đảm bảo, tuổi thọ thấp, ảnh hưởng xấu đến chất lượng và giá thành sản phẩm Song song với việc xuống cấp thiết bị là sự hạn chế ứng dụng các công nghệ nhiệt luyện tiên tiến: Như nhiệt luyện trong môi trường chân không

Công nghệ nhiệt luyện sản phẩm cơ khí chất lượng cao như các loại bánh răng truyền động của máy móc thiết bị, dụng cụ cắt, dụng cụ đo lường cơ khí Đặc

Trang 14

biệt là các loại khuôn mẫu: Khuôn đúc áp lực, khuôn rèn, khuôn dập nguội thường yêu cầu chế độ nhiệt luyện nghiêm ngặt để đạt được các yêu cầu kỹ thuật như:

- Chịu mài mòn ở nhiệt độ làm việc cao

- Khả năng chống mỏi nhiệt, chống nứt nóng

- Khả năng biến dạng do nhiệt luyện là nhỏ nhất

Vì vậy có thể nói nhiệt luyện là một trong những yếu tố công nghệ quan trọng quyết định chất lượng của sản phẩm cơ khí

Xuất phát từ những đặc điểm và tình hình trên, tác giả lựa chọn đề tài:

“Đánh giá độ mòn của chày dập thuốc viên sau khi nhiệt luyện”

2 Mục tiêu của nghiên cứu

Nghiên cứu ứng dụng của nhiệt luyện nhằm nâng cao khả năng chống mòn

trong điều kiện mòn và ăn mòn hóa học

3 Dự kiến kết quả đạt được

Thành công của đề tài sẽ được ứng dụng rộng rãi trong thực tiễn nhằm nâng cao chất lượng sản phẩm thuốc và tuổi thọ của chày, cối

4 Phương pháp và phương pháp luận

* Phương pháp nghiên cứu:

- Sử dụng phương pháp thực nghiệm

* Phương pháp luận:

- Nghiên cứu lý thuyết mòn để xác định các nguyên nhân gây mòn chày

- Nghiên cứu lý thuyết về nhiệt luyện nhằm nâng cao chất lượng của vật liệu làm chày

- Nghiên cứu thực nghiệm để kiểm chứng độ mòn của vật liệu làm chày sau khi nhiệt luyện

5 Các công cụ cần thiết cho nghiên cứu

- Máy đo mòn

- Lò nhiệt luyện

- Máy đánh bóng soi tổ chức tế vi εcomet 250

Trang 15

- Kính hiển vi quang học Olympus GX71

- Cân điện tử Electronic

6 Kế hoạch thực hiện

* Dự kiến thực hiện đề tài trong 6 tháng

- Nghiên cứu tổng quan về công nghệ sản xuất thuốc viên trong ngành dược, sơ

đò cấu tạo, nguyên lý làm việc của máy dập thuốc viên: Dự kiến 02 tháng

- Thực nghiệm đánh giá tốc độ mòn của chày dập thuốc, xác định tuổi thọ của chày đang sử dụng trên thị trường Xác định cơ chế mòn chày dập thuốc viên:

Dự kiên 03 tháng

- Xác định được yêu cầu kỹ thuật và các giải pháp nâng cao chất lượng chày dập thuốc viên Dự kiến 01 tháng

GIÁM HIỆU SAU ĐẠI HỌC

PGS.TS

Phan Quang Thế Nguyễn Thu Thủy

Trang 16

CHƯƠNG I TỔNG QUAN CÁC NGHIÊN CỨU VỀ MÕN , MÕN HÓA HỌC VÀ

NHIỆT LUYỆN

1.1 Lý thuyết cơ bản về mòn

Mòn là hiện tượng phá hủy bề mặt hay quá trình bóc tách vật liệu từ một hoặc cả hai bề mặt trong chuyển động trượt, lăn hoặc va chạm tương đối với nhau Nói chung, mòn xảy ra do sự tườn tác nhấp nhô bề mặt

Trong quá trình chuyển động tương đối, đầu tiên vật liệu trên bề mặt tiếp xúc bị biến dạng do ứng xuất ở đỉnh các nhấp nhô vượt quá giới hạn chảy, nhưng chỉ một phần rất nhỏ hoặc không một chút vật liệu nào bị tách ra Sau đó vật liệu bị tách ra từ một bề mặt dính sang bề mặt đối tiếp hoặc tách ra thành những hạt mòn rời Trong trường hợp vật liệu chỉ dính từ bề mặt này sang bề mặt khác, thể tích hay khối lượng mòn ở vùng tiếp xúc chung bằng không mặc

dù một bề mặt vẫn bị mòn

Định nghĩa mòn nói chung dựa trên sự mất mát của vật liệu, tuy nhiên sự phá hủy của vật liệu do biến dạng mà không kèm theo sự thay đổi về khối lượng hoặc thể tích của vật thể cũng được coi là mòn

Giống như ma sát, mòn không phải là tính chất của một vật liệu mà là sự phản ứng của một hệ thống Các điều kiện vận hành sẽ ảnh hưởng trực tiếp tới mòn ở bề mặt tiếp xúc chung Mòn có quan hệ với ma sát tuy nhiên không phải

cứ ma sát lớn là gây ra mòn với tốc độ cao Ví dụ các cặp bề mặt tiếp xúc sử dụng chất bôi trơn rắn và chất dẻo cho ma sát tương đối thấp nhưng mòn lại tương đối cao, trái lại ceramics cho ma sát trung bình nhưng mòn lại rất thấp.Thường hệ số ma sát trượt của đa số cặp vật liệu thay đổi trong phạm vi từ 0,1 đến 1 nhưng tốc độ mòn có thể thay đổi trong phạm vi lớn Điều này được giải thích là do mòn liên quan đến nhiều hiện tượng đa dạng kết hợp với nhau theo cơ chế không thể dự đoán trước được và thay đổi trong phạm vi rất rộng

Trang 17

Mòn có thể có hại hoặc có ích Mòn ở đầu bút chì, khi mài, đánh bóng, và nạo là các ví dụ về mòn có lợi Mòn là điều không mong muốn trong các bộ phận và chi tiết như ổ, phớt, bánh răng và cam Chi tiết có thể phải thay thế khi

bị mòn một lượng rất nhỏ hoặc nếu như bề mặt bị quá ráp Trong các hệ thống được thiết kế tốt về ma sát, mòn và bôi trơn, quá trình mòn xảy ra rất chậm nhưng ổn định và liên tục Tuy nhiên sự sinh ra và tuần hoàn của các hạt mòn có thể gây ra sự phá hủy bề mặt trên các bề mặt tiếp xúc chung Khi các hạt mòn có kích thước lớn hơn khe hở tiếp xúc có thể gây ra phá hỏng bề mặt gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến khả năng làm việc của đôi ma sát hơn là lượng mòn thực tế

1.2.Phân loại mòn

Mòn xảy ra do tương tác cơ, điện, hóa và nói chung chịu xúc tác của nhiệt

ma sát Do tương tác cơ học các vết nứt có thể xuấ hiện do hiện tượng bẻ gãy các liên kết phân tử trong chất dẻo, sự trượt trong kim loại, sự phá vỡ biên giới hạt trong ceramics hoặc sự phá hủy bề mặt của composite hoặc vật liệu nhiều pha Các vết nứt này sẽ phát triển và tạo ra các hạt mòn

Mòn bao gồm sáu hiện tượng chính tương đối khác nhau và có chung một kết quả là sự tách vật liệu từ các bề mặt trượt đó là: Dính (adhesive), cào xước ( abrasive), mỏi bề mặt(fatigue), va chạm, hóa, ăn mòn và điện Các dạng mòn khác thường gặp như fretting hay ăn mòn fretting là sự kết hợp của các dạng mòn dính, hạt cứng và va chạm Theo thống kê, khoảng hai phần ba mòn xảy ra trong công nghiệp là do cơ chế dính vật và cào xước Trừ mòn do mỏi, mòn do các cơ chế khác là một hiện tượng xảy ra liên tục

Trong thực tế mòn xảy ra do một hoặc nhiều cơ chế Trong nhiều trường hợp mòn sinh ra do một cơ chế nhưng có thể phát triển do sự kết hợp với các cơ chế khác làm phức tạp hóa sự phân tích hỏng do mòn Phân tích bề mặt các chi tiết bị hỏng do mòn xác định được các cơ chế mòn xảy ra ở giai đoạn cuối mà thôi Kính hiển vi và rấ nhiều kỹ thuật phân tích bề mặt được sử dụng để thực hiện các nghiên cứu về phân tích bề mặt

Trang 18

cơ chế mòn do mỏi ở đỉnh các nhấp nhô

Một số giả thuyết được đưa ra để giải thích cơ chế tách một mảnh vật liệu do dính Theo giả thuyết đầu tiên về mòn do trượt, sự cắt có thể xảy ra ở bề mặt tiếp xúc chung hoặc về phía vùng yếu nhất của hai vật liệu tại chỗ tiếp xúc.Trong phần lớn các trường hợp, sức bền ở chỗ tiếp xúc nhỏ hơn sức bền cắt ở vùng lân cận và cắt xảy ra trên bề mặt tiếp xúc chung, mòn bằng không

(Hình 1.1).Trong một phần nhỏ của các tiếp xúc, sự cắt xảy ra vào vùng lân cận của một trong hai vật thể và dính sang bề mặt đối tiếp Mảnh vật liệu dính này

Trang 19

mỏng Nếu biến dạng dẻo xảy ra trên diện rộng ở vùng tiếp xúc đôi khi mảnh mòn sinh ra có dạng hình chêm và dính sang bề mặt đối tiếp.Quá trình trượt giữa hai bề mặt tạo ra nhiều mảnh mòn dính sang bề mặt đối tiếp, tích tụ và tạo nên các mảnh mòn rời do tác dụng ôxy hoá của ôxy trong môi trường hoặc do năng lượng đàn hồi lớn hơn năng lượng dính

Khi hai vật liệu khác loại kết hợp với nhau, các mảnh mòn của cả hai loại vật liệu đều được tạo thành tuy nhiên các mảnh từ vật liệu mềm hơn thường lớn hơn Sự tồn tại của các khuyết tật và vết nứt trong vật liệu có độ cứng cao hơn tạo nên các vùng cục bộ có sức bền thấp Khi những vùng này trùng với các vùng cục bộ có sức bền cao của vật liệu mềm hơn sẽ tạo nên các mảnh mòn của vật liệu cứng hơn Những mảnh mòn loại này cũng có thể tạo nên do mỏi sau một số chu kỳ chịu tải và bỏ tải

Một số dạng mòn do dính (adhesion) còn được gọi là galling, scuffing, welding hay smearing

 Các phương trình định lượng

Giả thiết tiếp xúc được tạo nên bằng một số các tiếp xúc ở đỉnh các nháp nhô có bán kính a như Hình 1.2

Hình 1.3: Sơ đồ mô hình lý thuyết tạo ra một hạt mòn bán cầu

trong tiếp xúc ma sát trượt

Có thể thấy diện tích của mỗi tiếp xúc là : πa2 Mỗi tiếp xúc sẽ chịu một tải trọng là p0 πa2, trong đó p0 là giới hạn chảy Các bề mặt sẽ dịch chuyển một

Trang 20

khoảng 2a qua mỗi nhấp nhô và ta giả thiết mảnh mòn sinh ra từ mỗi đỉnh nhấp nhô có dạng nửa hình cầu thể tích

3

2πa3

.Tổng thể tích mòn Q trên một đơn vị chiều dài trượt được xác định như sau:

Q = ∑

a

2 3

Q = k

0

3 p (1-3) Trong đó k là hệ số xác suất một tiếp xúc tạo nên một hạt mài

Từ phương trình này có thể rút ra ba quy luật mòn

- Thể tích vật liệu mòn tỷ lệ thuận với quãng đường trượt

- Thể tích vật liệu mòn tỷ lệ thuận với tải trọng pháp tuyến

- Thể tích vật liệu mòn tỷ lệ nghịch với giới hạn chảy hay độ cứng của vật liệu mềm hơn

Kết quả thực nghiệm cho thấy hệ số mòn k giữa thép và thép giữ không đổi cho đến ứng xuất khoảng H/3 (H là độ cứng của thép) Khi tăng ứng suất trên giá trị này tốc độ mòn tăng đột ngột thúc đẩy hàn và dính (seizure) Điều này vẫn đúng khi vật liệu đối tiếp là kim loại khác

Tuy nhiên, ngoài độ cứng, các tính chất khác của vật liệu cũng đóng vai trò quan trọng ảnh hưởng tới tốc độ mòn

 Thuyết mòn dính của Rowe

Trang 21

Rowe đã bổ xung lý thuyết mòn của Archard có kể đến tác dụng của lớp màng

bề mặt (surface films)

Q = k

0

3 p = k’A (1-4) Thể tích của mòn dính liên quan đến diện tích tiếp xúc trực tiếp kim loại-kim loại Am

P2 + αs2

= p2 0

Mòn do cào xước xảy ra khi các nhấp nhô của một bề mặt cứng và ráp

hoặc các hạt cứng trượt trên một bề mặt mềm hơn và phá hủy bề mặt tiếp xúc chung bằng biến dạng dẻo hoặc nứt tách Trong trường hợp vật đối tiếp là vật liệu dẻo có độ dai va đập cao ( kim loại và hợp kim ), đỉnh các nhấp nhô cứng hoặc các hạt cứng sẽ gây nên biến dạng dẻo của vật liệu mềm hơn trong cả trường hợp tải nhẹ nhất.Trong trường hợp vật liệu dẫn có độ dai va đập thấp,

mòn xảy ra do nứt tách khi đó trên vùng mòn nứt tách là biểu hiện chủ yếu

Trang 22

Hình 1.4: Sơ đồ (a) bề mặt cứng và nhám hoặc bề mặt cứng gắn các hạt cứng trượt trên bề mặt mềm hơn (b) các hạt cứng tự do

kẹt giữacác bề mặt trong dó ít nhất một bề mặt có độ cứng

thấp hơn độ cứng của hạt cứng

Có hai trường hợp mòn do cào xước Trong trường hợp thứ nhất (cào xước hai vật) bề mặt cứng là bề mặt cứng hơn trong hai bề mặt trượt ( Hình 1.3a) Mòn sẽ không xảy ra nếu bề mặt cứng hơn tuyệt đối phẳng và nhẵn Trong trường hợp thứ hai ( cào xước ba vật), bề mặt cứng là vật thứ ba, các hạt cứng nằm giữa hai bề mặt khác và đủ cứng để mòn một trong hai bề mặt này (Hình 1.3b) Mòn cũng không xảy ra nếu các hạt mài quá bé hoặc có độ cứng nhỏ hơn độ cứng các bề mặt trượt.Trong nhiều trường hợp mòn bắt đầu do dính tạo nên các hạt mòn ở vùng tiếp xúc chung, các hạt mòn này sau đó bị ôxy hóa, biến cứng và tích tụ lại là nguyên nhân tạo nên mòn hạt cứng ba vật.Trong một

số trường hợp hạt cứng sinh ra và được đưa vào hệ thống từ môi trường

Các nghiên cứu thực nghiệm về mòn do hạt cứng cho thấy hiện tượng cào xước trên bề mặt mềm hơn thể hiện qua hàng loạt các rãnh song song với hướng trượt Trên mặt cắt ngang biến dạng dẻo của các lớp dưới bề mặt ít hơn so với mòn do dính Tuy nhiên, độ cứng tế vi của bề mặt mòn tăng từ 10% - 80%.

Trang 23

Mòn do cào xước được ứng dụng rộng rãi trong các nguyên công gia công tinh như mài, đánh bóng v.v

1.3.3 Mòn do cào xước bằng biến dạng dẻo

* Cơ chế mòn

Vật liệu tách khỏi bề mặt thông qua biến dạng dẻo trong quá trình mòn do cào xước có thể xảy ra theo vài chế độ biến dạng bao gồm cày (plowing), dồn ép vật liệu (wedge formation) và cắt

Cày là hiện tượng tạo rãnh do hạt cứng trượt và gây ra biến dạng dẻo của vật liệu mềm hơn Trong quá trình cày, vật liệu bị biến dạng bị dồn sang hai bên của rãnh mà không bị tách ra

Tuy nhiên, sau nhiều lần như thế phần vật liệu này có thể bị tách ra bởi cơ chế mỏi với chu kỳ thấp Quá trình cày cũng gây nên biến dạng dẻo của các lớp

dưới bề mặt và có thể góp phần vào sự hình thành mầm các vết nứt tế vi

Quá trình chịu tải và bỏ tải tiếp theo (mỏi chu kỳ thấp và ứng suất cao)

làm các vết nứt tế vi song song với bề mặt phát triển, lan truyền, liên kết với nhau tạo thành các mảnh mòn mỏng Trong trường hợp vật liệu rất mềm như indium và chì, khối lượng mòn sinh ra rất nhỏ và vật liệu bị biến dạng sẽ dịch chuyển sang hai bên của rãnh

Sự hình thành lượng vật liệu dồn ép ở phía trước của hạt cứng là một dạng mòn do cào xước

Một hạt cứng khi chà sát trên bề mặt sẽ tạo nên một rãnh và một lượng vật liệu bị dồn ép ở phía trước của nó Điều này thường xảy ra khi tỷ số giữa sức bền cắt của bề mặt tiếp xúc chung đối với sức bền cắt trong lòng vật liệu cao (0,5 - 1) Khi này chỉ một phần vật liệu bị biến dạng sang hai bên rãnh còn phần lớn sẽ dồn ép về phía trước của hạt cứng tạo nên hiện tượng này

Dạng cắt của mòn do cào xước xảy ra khi hạt cứng với góc tiếp xúc lớn

di chuyển tạo nên rãnh và tách vật liệu ra khỏi rãnh dưới dạng mảnh mòn có dạng giống như phoi dây hoặc vụn

Trang 24

Quá trình này xảy ra chủ yếu là do cắt còn lượng vật liệu bị biến dạng sang hai bên rãnh là rất nhỏ

Challen và Oxley đã phân tích ba dạng biến dạng phân biệt trên của mòn

do cào xước sử dụng vùng đường trượt gây ra bởi một nhấp nhô bề mặt lý tưởng (chêm 2D) Theo phân tích này vật liệu giả thiết là tuyệt đối dẻo và các đỉnh nhấp nhô chỉ chịu biến dạng phẳng

Hình 1.5: Sơ đồ vùng đường trượt của ba dạng biến dạng của vật tiện rắn, tuyệt đối dẻo gây ra bởi sự ướt của hình chêm phẳng cứng từ phải

qua trái (a) cày (b) sự hình thành vật liệu dồn ép (c) cắt

Hình 1.4 (a) chỉ ra chế độ cày trong đó vật liệu bị dồn sang hai bên của rãnh tạo nên bởi hạt cứng

Hình 1.4 (b) chỉ ra chế độ hình thành vật liệu bị dồn ép ở phía trước hạt cứng Hình 1.4 (c) chỉ ra chế độ cắt, vật liệu phía trước của hạt cứng bị cắt ra do bị biến dạng trong vùng biến dạng thứ nhất tạo thành phoi

Trang 25

Dính xảy ra ở phía trước của hạt cứng và vật liệu bị đẩy dồn ra khỏi bề mặt Một phần vật liệu này bị dồn sang hai bên, phần còn lại dính ở phía trước hạt cứng và cuối cùng bị tách ra giống như trường hợp cắt Đối với kim loại dẻo, các

cơ chế cày, dồn ép và cắt được quan sát trên SEM chỉ ra trên Hình 1.6

Hình 1.6: Sơ đồ ba chế độ của mòn cào xước và profile tương ứng của mặt

cắt ngang quan sát trên SEM

(a): Chế độ cắt của đầu thép trượt trên đĩa đồng (b): Chế độ dồn ép vật liệu của đầu thép trên đĩa thép trắng (c): Chế độ cày của đầu thép trên đĩa đồng

Trang 26

Hình 1.7: Các chế độ biến dạng quan sát khi trượt mũi cao cứng trên đồng a

thép các bon trung bình (45%) và thép trắng ôcxtenit là hàm số chứa sức bền

cắt trên mặt tiếp xúc và độ chìm sâu của mũi cầu

Hokkirigawa và Kato đã nghiên cứu lực liên quan đến từng chế độ này Các

yếu tố quyết định là góc tiếp xúc θ , mức độ chìm sâu của hạt cứng và sức bền

cắt của bề mặt tiếp xúc chung chỉ ra trên Hình 1.7

Mức độ chìm sâu của hạt cứng là tỷ số giữa chiều sâu rãnh và bán kính tiếp

xúc, sức bền cắt bề mặt là tỷ số giữa sức bền bề mặt và sức bền trong lòng vật

thể Trong trường hợp hạt cứng có đầu nhọn sẽ tồn tại một góc tiếp xúc giới hạn

chuyển từ cày và dồn ép sang cắt Góc tiếp xúc giới hạn này phụ thuộc vào tính

chất cơ lý vùng bề mặt vật liệu bị mòn Mức độ chìm sâu giới hạn từ cày và dồn

ép sang cắt sẽ tăng khi hệ số ma sát tăng

 Phương trình định lượng

Hình 1.8: Một hạt cứng hình nón trong tiếp xúc trượt với bề mặt vật liệu mềm

hơn của chế độ mòn do cào xước Gọi dW là áp lực pháp tuyến tác

dụng lên mặt nhấp nhô hình nón

Khảo sát mô hình đơn giản trong đó một bề mặt mang một dãy các nhấp nhô

hình nón cứng trượt trên bề mặt phẳng và tạo nên các rãnh có chiều sâu đồng

đều Hình 1.8 chỉ ra một nhấp nhô hình nón đơn với góc nhám (góc tiếp xúc) θ

tạo nên một rãnh trên bề mặt vật liệu mềm hơn với chiều sâu d và chiều rộng 2a

Trang 27

Giả thiết rằngvật liệu đạt tới giới hạn chảy dưới tác dụng của tải trọng pháp tuyến

dW =

2

1

ra2H (1-7) Trong đó H là độ cứng của bề mặt vật liệu mềm hơn Thể tích vật liệu bị dịch chuyển trên khoảng trượt x sẽ là : dv = a2xtg

Phương trình này được rút ra từ một mô hình rất đơn giản bởi vì sự phân bố

về hình dáng, chiều cao nhấp nhô và vật liệu tích tụ ở phía trước của các nhấp nhô đều bỏ qua

Một phương trình có dạng tương tự như phương trình của Archard cho mòn dính thoả mãn một dải rộng của mòn cào xước là:

Phương trình mòn do cào xước hai vật thể cũng đúng trong trường hợp mòn

do cào xước ba vật thể nhưng hệ số kabr thấp hơn bởi vì các hạt cứng có xu hướng lăn nhiều hơn trượt

Trang 28

Trong quá trình mòn, hiện tƣợng cùn của các nhấp nhô cứng hay các hạt cứng xảy ra làm giảm tốc độ mòn Tuy nhiên, các hạt cứng dòn có thể vỡ ra tạo thành các hạt mới sắc làm tăng tốc độ mòn

Trang 29

1.3.4.Mòn do cào xước bằng nút tách

Khảo sát một hạt cứng sắc trượt trên mặt phẳng của một vật rắn đòn, khi tải trọng pháp tuyến còn nhỏ, hạt cứng sắc sẽ chỉ gây ra biến dạng dẻo trên mặt vật rắn và mòn xảy ra do biến dạng dẻo

Khi tải trọng pháp tuyến vượt qua một giá trị nào đó mòn do nứt ngang làm tăng đột ngột tốc độ mòn

Hình 1.9: Sự hình thành và phát triển của vết nứt trong các chu kỳ chịu và

nhấc tải của kính đá vôi sử dụng mũi hình tháp nhọn

Tải trọng giới hạn tỷ lệ với

Khi hạt cứng trượt trên bề mặt, các vết nứt ngang sẽ phát triển lên phía trên tới bề mặt từ vùng dưới bề mặt bị biến dạng Các mảnh mòn được tách ra dưới

Trang 30

dạng các mảnh đa diện từ vùng giới hạn bởi các đường nứt ngang tới bề mặt trượt

Chiều dài vết nứt c của hạt cứng trượt trên bề mặt vật liệu dòn trên(hình 1.8) được xác định như sau:

5

/

H K

H E c

W 8 (1-10)

Trong đó: 1 là hằng số phụ thuộc vào hình dáng của hạt cứng không phụ thuộc vật liệu.

Hình 1-10: Sơ đồ cơ chế mòn gây ra bởi hạt cứng sắc khi trượt trên mặt

phẳng của vật liệu dòn do thớ ngang (1ateral-fractture)

Chiều sâu d của vết nứt ngang trên Hình 3-10 được tính như sau:

d = 2 2

1 5 2

E

(1-11) trong đó: 2 là hằng số không phụ thuộc vật liệu khác Thể tích lớn nhất của vật liệu bị tách ra do một hạt cứng trên một đơn vị chiều dài trượt là 2dc Nếu N đỉnh nhấp nhô tiếp xúc với bề mặt mang tải và mỗi nhấp nhô chịu tải là W thì thể tích mòn trên một đơn vị chiều dài trượt sẽ là :

Trang 31

v =  3N  

8 2 8

H K

W H E

nghĩa là tốc độ mòn do nứt ngang tăng nhanh hơn tuyến tính theo tải trọng pháp tuyến do nứt tách trong biến dạng dẻo Điều này ngụ ý rằng hệ số mòn trong phương trình mòn không độc lập với tải trọng

Trang 32

Tương tự như mòn do cào xước nguyên nhân của mòn do va chạm của các hạt cứng là biến dạng dẻo và nứt tách phụ thuộc vào vật liệu bị mòn và các thông số của quá trình

Hình 1-10, chỉ ra sự phụ thuộc của tốc độ mòn vào góc va chạm, có thể thấy tốc độ mòn của vật liệu dẻo và dòn là rất khác nhau bởi chúng xảy ra theo các cơ chế khác nhau (biến dạng dẻo và nứt tách)

Hình dạng của các hạt cứng ảnh hưởng đến cơ chế biến dạng dẻo xảy ra quanh vị trí va chạm và có quan hệ với lượng vật liệu bị đẩy ra Trong trường hợp vật liệu dòn, mức độ và sự khốc liệt của vết nứt phụ thuộc vào độ sắc các hạt, các hạt sắc gây mòn với tốc độ lớn hơn với hạt cùn

Đối với vật liệu dẻo, người ta đã quan sát được hai cơ chế mòn cơ bản do va chạm của hạt cứng đó là cắt (cutting erosion) và cày (ploughing erosion) Tuy nhiên, mức độ mòn gây bởi hai cơ chế này cũng phụ thuộc vào góc va chạm Ở chế độ cắt mòn xảy ra mạnh nhất theo phương khoảng 300 và chế độ cày theo phương vuông góc Độ cứng bề mặt và tính dẻo là hai tính chất quan trọng nhất của vật liệu chống lại mòn do va chạm cắt và biến dạng dẻo của hạt cứng

Mòn do va chạm của các hạt cứng là một vấn đề quan tâm trong máy móc như sự va chạm của các hạt cát vào cánh tua bin, cánh máy bay lên thẳng, cánh quạt máy bay, chắn gió máy bay, đầu phun cát, tua bin than, tua bin thuỷ lực, bơm ly tâm sử dụng bơm bùn than Tuy nhiên, va chạm hạt cứng cũng có nhiều ứng dụng có lợi trong việc làm sạch các bề mặt của chi tiết máy

* Phương trình định lượng

Xem xét hiện tượng liên quan đến biến dạng dẻo gây ra bởi một hạt cứng va chạm vào một bề mặt mềm hơn với góc va chạm bằng 900 Giả thiết hạt cứng không bị biến dạng và biến dạng của bề mặt là tuyệt đối dẻo với độ cứng không đổi Tại thời điểm t sau tiếp xúc ban đầu, hạt cứng với khối lượng dm và vận tốc

v sẽ đi vào bề mặt với chiều sâu là x và diện tích mặt cắt ngang tương ứng là A(x) phụ thuộc vào hình dạng của hạt cứng chỉ ra trên Hình 3-13 Phương trình

vi phân chuyển động của hạt có thể viết như sau:

Trang 33

dm (1-13)

Nếu hạt cứng đạt tới vị trí nghỉ ở độ sâu d sau khoảng thời gian t

o thì tổng công của lực cản bằng năng lượng động lực ban đầu của hạt

 x dx HA

d



0

= 2

Vì không phải tất cả vật liệu bị dồn đẩy đều tạo thành hạt mòn nên nếu k là hệ

số tỷ lệ với lượng vật liệu bị dồn đẩy tạo thành hạt mòn thì

v=

H

mv k

2

2 (1-15)

Phương trình mòn do va chạm của hạt cứng thường được viết dưới dạng tỷ

số va chạm không thứ nguyên E bằng khối lượng vật liệu bị tách ra chia cho khối lượng các hạt cứng va chạm vào bề mặt

H

kpv E

2

 (1-16) Trong đó: p là tỷ trọng của vật liệu bị mòn

Trang 34

So sánh với phương trình mòn do cào xước, thể tích mòn do va chạm của hạt cứng cũng tỷ lệ nghịch với độ cứng H Tải trọng pháp tuyến được thay thế bằng

mv2.Tuy nhiên đây chỉ là mô hình đơn giản vì trong mô hình không đề cập đến góc va chạm, hình dáng và kích thước của hạt cứng Hệ số k biến thiên từ 10-5 –

bề mặt đối tiếp không có chuyển động tương đối, sản phẩm ăn mòn hoá học là lớp màng bề mặt có chiều dày nhỏ hơn 1 cm có xu hướng cản trở hoặc ngăn quá trình ăn mòn tiếp tục phát triển Nhưng khi trượt xảy ra giữa hai bề mặt, lớp màng do ăn mòn hoá học bị cuốn đi vì thế các phản ứng hoá học lại tiếp tục xảy

ra Mòn hoá học vì vậy cần hai điều kiện để phát triển cả phản ứng hoá học và chuyển động trượt tương đối để làm vỡ lớp màng hoá học Mòn hoá học là một hiện tượng cần quan tâm, đặc biệt trong các ngành công nghiệp như mỏ, tuyển khoáng, dây chuyền hoá học, xử lý bùn, nước thải.v.v

Mòn hoá học xảy ra do sự tương tác hoá học hoặc điện hoá của bề mặt chi tiết với môi trường Mòn hoá học xảy ra trong môi trường ăn mòn, nhiệt độ và

độ ẩm cao Mòn điện hoá xảy ra khi phản ứng hoá học đi kèm theo với tác dụng của dòng điện xảy ra trong quá trình điện phân

Sự tồn tại của chất bôi trơn có tác dụng cô lập các bề mặt tiếp xúc khỏi môi trường ăn mòn hoá học Tuy nhiên, các chất ăn mòn có thể hoà tan vào chất bôi trơn như nước vào dầu và chất bôi trơn cũng bị phân tích để trở nên có hoạt tính hoá mạnh hơn

Khi ăn mòn hoá học là nguyên nhân chính của mòn, một tương tác phức tạp giữa các cơ chế mòn khác nhau luôn tồn tại Đầu tiên mòn có thể là do dính

Trang 35

hoặc do cào xước sau đó là sự kết hợp của mòn hoá học và mòn do cào xước; ứng suất tiếp xúc cao có thể làm tăng ăn mòn cục bộ dẫn đến sự tạo thành các lỗ châm kim trên bề mặt, ứng suất dư trong lòng kim loại có thể gây ra nứt do kết hợp với sự ăn mòn trong môi trường hoạt tính cao Hiên tượng này kết hợp với sự trượt bề mặt có thể gây ra mòn mạnh giống như sự ăn mòn của một pha trong hợp kim ổ hai pha Hiện tượng ăn mòn đôi khi cũng có lợi, lớp màng ôxy hoá và các sản phẩm của sự ăn mòn có thể ngăn cản dính giữa đỉnh các nhấp nhô và giảm mòn kim loại trong chân không.

1.4.2 Các tác dụng chủ yếu của Nhiệt Luyện

1.Tăng độ cứng, tính chịu ăn mòn, độ dẻo dai và độ bền của vật liệu

Mục tiêu của sản xuất cơ khí là sản xuất ra các cơ cấu và máy bền hơn, nhẹ hơn, khoẻ hơn với các tính năng tốt hơn Để đạt được điều đó không thể không

sử dụng thành quả của vật liệu kim loại và nhiệt luyện, sử dụng triệt để các tiềm năng của vật liệu về mặt cơ tính

Bằng những phương pháp nhiệt luyện thích hợp như tôi + ram, tôi bề mặt, thấm cacbon - nitơ,…độ bền và độ cứng của vật có thể tăng lên từ ba đến sáu lần (thép chẳng hạn), nhờ đó có thể dẫn tới rất nhiều điều có lợi như sau:

- Tuổi bền (thời gian làm việc) của máy tăng lên do hệ số an toàn cao không gãy

vỡ (do nâng cao độ bền) Trong nhiều trường hợp máy hỏng còn là do bị ăn mòn quá mạnh, nâng cao độ cứng, tính chống mài mòn cũng có tác dụng này

-Máy hay kết cấu có thể nhẹ đi, điều này dẫn đến tiết kiệm kim loại (hạ giá thành), năng lượng (nhiên liệu) khi vận hành

- Tăng sức chịu tải của máy, động cơ, phương tiện vận tải (ôtô, toa xe, tàu biển…) và kết cấu (cầu, nhà, xưởng…), điều này dẫn tới các hiệu quả kinh tế -

kĩ thuật lớn

Như thường thấy, chất lượng của máy, thiết bị cũng như phụ tùng thay thế phụ thuộc rất nhiều vào cách sử dụng vật liệu và nhiệt luyện chúng Những máy làm việc tốt không thể không sử dụng vật liệu tốt (một cách hợp lý, đúng chỗ) và nhiệt luyện bảo đảm

2 Cải thiện tính công nghệ

Muốn tạo thành chi tiết máy, vật liệu ban đầu phải qua nhiều khâu, nguyên công gia công cơ khí: rèn, dập, cắt…Để đảm bảo sản xuất dễ dàng với năng suất lao động cao, chi phí thấp vật liệu phải có cơ tính sao cho phù hợp với điều kiện

Trang 36

gia công tiếp theo như cần mềm để dễ cắt hoặc dẻo để dễ biến dạng nguội Muốn vậy cũng phải áp dụng các biện pháp nhiệt luyện thích hợp (ủ hoặc thường hoá như với thép) Ví dụ, sau khi biến dạng (đặc biệt là kéo nguội) thép

bị biến cứng đến mức không thể cắt gọt hay biến dạng (kéo) tiếp được, phải đưa

đi ủ hoặc thường hoá để làm giảm độ cứng, tăng độ dẻo Sau khi xử lý như vậy thép trở nên dễ gia công tiếp theo

Các phương pháp nhiệt luyện tiến hành với mục đích như vậy được gọi là nhiệt luyện sơ bộ, chúng nằm giữa các nguyên công gia công cơ khí (thường tiến hành trên phôi)

Vậy trong sản xuất cơ khí cần phải biết tận dụng các phương pháp nhiệt luyện thích hợp, không những đảm bảo khả năng làm việc lâu dài cho chi tiết, dụng cụ bằng thép mà còn đễ dàng cho quá trình gia công

3 Chuyên môn hóa cao

Ở các nhà máy cơ khí với quy mô nhỏ và trung bình, bộ phận nhiệt luyện không lớn và thường đặt tập trung Sau khi nhiệt luyện sơ bộ, từ đây phôi thép được chuyển tới các phân xưởng cắt gọt, dập và sau khi nhiệt luyện kết thúc các chi tiết máy quan trọng (cần cứng và bền cao) được đưa qua mài hay thẳng đến lắp ráp Cách sắp xếp như vậy có nhiều nhược điểm, song không thể khác vì sản lượng thấp Ở các nhà máy cơ khí có quy mô lớn và rất lớn, các chi tiết máy được gia công hoàn chỉnh từ khâu đầu đến khâu cuối trên dây chuyền cơ khí hoá hoặc tự động hoá trog đó bao gồm cả nguyên công nhiệt luyện Do vậy nguyên công nhiệt luyện ở đây cũng phải được cơ khí hoá thậm chí tự động hoá và phải chống nóng, độc để không có ảnh hưởng xấu đến bản thân người làm nhiệt luyện cũng như cả dây chuyền sản xuất cơ khí Cách sắp xếp chuyên môn hoá cao như vậy đảm bảo chất lượng sản phẩm và lựa chọn phương án tiết kiệm được năng lượng

1.4.3 Đặc điểm của quá trình nhiệt luyện

a.Bất cứ một thao tác của quá trình nhiệt luyện nào cũng đặc trưng bằng

ba thông số: Nhiệt độ, thời gian và môi trường trong khoảng không làm việc, ba thông số này liên hệ với nhau rất mật thiết, nếu ta thay đổi một trong ba thông số ấy thì thông số khác cũng thay đổi theo

- Nhiệt độ nung nóng T0

n

- Thời gian giữ nhiệt tgn

- Tốc độ nguội Vnguội sau khi giữ nhiệt

Thời gian của các thao tác nhiệt luyện cũng rất khác nhau và có thể thay đổi trong phạm vi lớn, từ mấy giây đến mấy ngày

Môi trường nung nóng cũng rất khác nhau, chúng có thể là khí lỏng hay đặc Môi trường khí có thể là trung tính hay hoạt tính, môi trường lỏng cũng như vậy

b Thao tác nhiệt luyện: Bản chất các thao tác nhiệt luyện là dựa vào những đặc điểm cơ bản của nó, cho nên khi thao tác phải tiến hành một cách liên tục Có rất nhiều thao tác nhiệt luyện liên quan với nhau một Cách chặt chẽ

Mỗi thao tác gồm nhiều giai đoạn công nghệ Những giai đoạn chính nhất

là nung nóng, giữ nhiệt và làm nguội, trong bản thân mỗi giai đoạn lại chia

Định dạng
Số trang	72
Dung lượng	2,18 MB

Đánh giá mòn của vật liệu (9XC) làm chày dập thuốc viên sau khi nhiệt luyện

Đặc điểm của quá trình nhiệt luyện

KẾT LUẬN CHƢƠNG II