Tìm hiểu khả năng dùng vật liệu XADO để khôi phục bề mặt cổ trục bằng phương pháp lăn miến

Tài liệu tham khảo Tìm hiểu khả năng dùng vật liệu XADO để khôi phục bề mặt cổ trục bằng phương pháp lăn miến

- 1 - MỤC LỤC M ục Trang MỤC LỤC………………………………………………………………… 1 LỜI NÓI ĐẦU……………………………………………………………… … 5 LỜI CẢM ƠN………………………………………………………………. … 6 CHƯƠNG I: TỔNG QUAN………………………………………………… … 7 I. GIỚI THIỆU VỀ VẬT LIỆU GỐM…………………………………… .7 I.1 Khái niệm về vật liệu gốm……………….……………………… .7 I.2 Cấu tạo và công dụng của vật liệu gốm………………………… .7 I.3 Những đặc tính và cấu trúc của gốm ……………………………8 I.3.1 Sự xung nhiệt .……… ………………………………… 12 I.3.2 Nhiệt cơ học không bền vững………………………… 14 I.3.3 Các hợp kim xử lý nhiệt………………………………… 16 I.3.4 Các công dụng bằng hợp kim gốm ……………………… 18 I.4 Ứng dụng…………………………………………………………20 I.5 Gốm kim loại…………………………………………………… 21 I.5.1 Khái niệm…………………………………………………21 I.5.2 Các thành phần của gốm kim loại……………………… .22 I.5.3 Ứng dụng gốm kim loại vào lĩnh vực hoá bền chi tiết……25 II. TỔNG QUAN VỀ VẬT LIỆU XADO……………………………… .26 II.1 Lịch sử ra đời của công nghệ XADO……………………………26 II.2 Cơ sở lý thuyết của công nghệ XADO…………………………. 26 II.2.1 Bản chất vật lý, nguyên tắc hoạt động của công nghệ XADO………………………………………………………….26 II.2.1.1 Ma sát và vấn đề chống mài mòn……………….26 II.2.1.2 Công nghệ XADO………………………………28 II.2.1.3 Chất hồi sinh XADO……………………………29 II.2.1.4 Cơ chế tạo thành lớp gốm kim loại…………… 30 II.2.1.5 Những đặc tính của lớp gốm kim loại…………. 34 - 2 - II.2.1.6 Hiệu quả của công nghệ………………………… 34 III. ỨNG DỤNG CỦA CÔNG NGHỆ XADO……………………………37 III.1 Lĩnh vực ứng dụng…………………………………………… .37 III.2 Phạm vi ứng dụng………………………………………………38 III.3 Tình hình ứng dụng của công nghệ XADO…………………….39 III.3.1 Trên thế giới…………………………………………… 39 III.3.2 Ở Việt Nam…………………………………………… .40 III.4 Các giai đoạn của quá trình phục hồi công nghệ XADO……….40 III.4.1 Giai đoạn xử lý làm sạch bề mặt……………………… .40 III.4.2 Giai đoạn bồi phủ tạo ra lớp gốm kim loại bù đắp hao mòn……………………………………………………………. 40 III.5 Ứng dụng sản phẩm XADO…………………………………….41 III.5.1 Các chất Revitalizant XADO thông dụng ………………41 III.5.2 Lựa chọn chất XADO để sử dụng……………………………43 III.5.2.1 Chất XADO dùng cho hộp giảm tốc. (XADO Gel)…. 43 III.5.2.2 XADO dạng mơ……………………………………….45 CHƯƠNG II: LĂN MIẾT VÀ TÁC DỤNG CỦA LĂN MIẾT……………49 I. CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA PHƯƠNG PHÁP LĂN MIẾT………………… .49 I.1 Sai lệch mạng tinh thể- bản chất của biến dạng dẻo……………………49 I.1.1 Sai lệch điểm……………………………………………………49 I.1.2. Sai lệch đường-Lệch……………………………………………50 I.1.3 Sai lệch mặt…………………………………………………… 51 I.1.4 Sai lệch khối…………………………………………………….51 I.2 Biến dạng dẻo và hoá bền biến dạng……………………………………52 I.3 Các tính chất năng lượng bề mặt vật rắn……………………………… 55 I.3.1 Các dạng bề mặt của vật rắn…………………………………….55 I.3.2 Tính chất bề mặt của vật rắn……………………………………57 I.4 Bôi trơn giới hạn với chất bôi trơn rắn………………………………….58 I.4.1 Quá trình thấm và các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình thấm… .60 II. TÁC DỤNG CỦA CÔNG NGHỆ LĂN MIẾT……………………………….62 - 3 - III. MỘT SỐ VẤN ĐỀ VỀ MA SÁT ƯỚT VÀ BÔI TRƠN ƯỚT …………….63 III.1 Khái niệm và phân loại……………………………………………….63 III.2 Bôi trơn trong điều kiện ma sát giới hạn R≤1……………………… 64 III.3 Bôi trơn ướt hoàn toàn 5≤ R ≤ 100………………………………… 65 III.4 Bôi trơn trong trường hợp ma sát thủy động đàn hồi 1≤ R≤10………65 III.5 Bôi trơn thuỷ động tiếp xúc………………………………………… 67 III.6 Bôi trơn trong điều kiện ma sát hỗn hợp R≤5 ……………………….69 CHƯƠNG III: XÂY DỰNG CÔNG NGHỆ VÀ THỰC NGHIỆM……… 70 I. XÂY DỰNG CÔNG NGHỆ LĂN MIẾT……………………………….70 I.1 Mô tả phương pháp lăn miết………………………………………… .70 I.2 Mục đích của đề tài…………………………………………………….71 I.3 Xây dựng mô hình thí nghiệm………………………………………….72 I.3.1 Nguyên lý hoạt động của máy MS-TS1……………………… .73 I.3.2 Cách xác định mô men ma sát trên máy MS-TS1………………74 1.3.3 Xác định thông số cường độ mòn…………………………… . 77 I.3.4 Công dụng của máy MS-TS1………………………………… .77 II. XÂY DỰNG THỰC NGHIỆM……………………………………………….77 II.1 Quy trình thực nghiệm…………………………………………………77 II.1.1 Các bước tiến hành thí nghiệm……………………………… .77 II.1.2 Chọn vật liệu chế tạo mẫu…………………………………… .78 II.1.3 Chọn số lượng mẫu thí nghiệm……………………………… .79 II.1.4 Chọn vật liệu chế tạo mẫu và số lượng con lăn……………… 79 II.1.5 Phương pháp chế tạo mẫu thử và con lăn…………………… .80 II.1.5.1 Cấu tạo của mẫu thử và con lăn…………………… .80 II.1.5.2 Đặc điểm và điều kiện làm việc…………………… 80 II.1.5.3 Phương pháp chế tạo phôi……………………………84 II.1.5.4 Phương pháp gia công……………………………… 85 II.2. Tiến hành thử nghiệm trên máy MS-TS1…………………………… 85 II.2.1 Bước chuẩn bị………………………………………………….85 II.2.2 Tính toán tải trọng tác dụng lên mẫu thử………………………87 II.2.3 Bước tiến hành thí nghiệm trên máy khảo nghiệm MS-TS1 …90 - 4 - II.2.3.1 Thí nghiệm XADO trên mẫu thử. ……………………90 I.2.3.2 Tiến hành thử nghiệm bạc lót trên mẫu thử. ……… 91 II.2.4 Kết quả sơ bộ sau khi thí nghiệm …………………………… 93 II.2.5 Nhận Xét …………………………………………………… 100 Chương IV : KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT………………………………………104 I. KẾT LUẬN …………………………………………………………………104 II. ĐỀ XUẤT Ý KIẾN ……………………………………………………… .104 TÀI LIỆU THAM KHẢO 106 - 5 - LỜI NÓI ĐẦU Đất nước ta hiện nay đang đi vào thời kỳ phát triển vì vậy việc áp dụng các loại thiết bị máy móc vào trong các lĩnh vực sản xuất nhằm phục vụ đời sống của xã hội là điều rất cần thiết hiện nay. Xã hội càng phát triển thì nhu cầu về sinh hoạt, đi lại, mức sống của con người ngày càng tăng. Trong quá trình hoạt động của các loại máy móc cũng như các loại phương tiện giao thông bằng động cơ, có rất nhiều các tác động bên ngoài như nhiệt độ, hơi nước… và đối với chính bản thân của máy móc khi hoạt động rất dễ xảy ra các hiện tượng hao mòn, hỏng hóc bề mặt chủ yếu là do hiện tượng ma sát. Chính vì vậy hàng tháng, hàng năm con người đều phải có một hình thức phục hồi máy là bảo trì hay trung tu, đại tu máy móc theo một định kỳ. Để có thể làm được điều đó con người phải mất rất nhiều thời gian, cũng như tiền của để khôi phục lại sự hỏng hóc của hệ thống máy móc của mình bằng nhiều phương pháp. Vấn đề đặt ra là liệu có một loại chất nào, hay một loại vật liệu nào có thể cải tiến được quá trình hư hỏng, phục hồi lại bề mặt của chi tiết bằng một phương pháp nào đó mà không phải tháo máy, có thể thực hiện khôi phục bề mặt chi tiết ngay trong quá trình làm việc. Chính vì lý do trên mà nhà trường đã giao cho em làm luận án tốt nghiệp với đề tài “Tìm hiểu khả năng dùng vật liệu XADO để khôi phục bề mặt cổ trục bằng phương pháp lăn miết”. Nội dung của đề tài bao gồm 3 chương: Chương I : Tổng quan Chương II : Lăn miết và tác dụng của lăn miết. Chương III : Xây dựng công nghệ và thực nghiệm. Chương IV : Kết luận và đề xuất ý kiến. Do thời gian có hạn nên việc tìm hiểu kỹ hơn và thực hiện các thông số kỹ thuật về vật liệu còn hạn chế vì vậy đề tài này còn phải tìm hiểu và phát triển tiếp về ở mức nâng cao hơn và rộng hơn. - 6 - LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành được đồ án tốt nghiệp của mình trong thời gian qua: Trước hết em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới thầy PGS.TS Quách Đình Liên đã nhiệt tình hướng dẫn em thực hiện đề tài này. Cảm ơn các thầy cô giáo trong bộ môn chế tạo máy đặc biệt là Thầy Ths. Trần Ngọc Nhuần và Ths. Nguyễn Hữu Thật đã tạo điều kiện cho em trong công việc đo các thông số kỹ thuật, bộ môn động lực tầu thuyền đặc biệt là Thầy TS. Lê Bá Khang đã tạo điều kiện cho em tiến hành thực nghiệm tại xưởng động lực, các thầy giáo và các anh công nhân trong xưởng cơ khí của trường Đại Học Nha Trang, các thầy cô giáo của phòng thí nghiệm thuộc bộ môn công nghệ thực phẩm khoa chế biến. Em xin chân thành cảm ơn các thầy, cô giáo đã dạy dỗ em trong suốt thời gian qua. Nhân đây em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới gia đình em đã nuôi, dạy bảo em khôn lớn để có được ngày hôm nay. Nha Trang, tháng 6 năm 2007 Người thực hiện Hoàng Mạnh Hùng - 7 - CHƯƠNG I: TỔNG QUAN I. GIỚI THIỆU VỀ VẬT LIỆU GỐM (CERAMIC) I.1 Khái niệm về vật liệu gốm ( Ceramic) Từ Ceramic có nguồn gốc từ tiếng Hi Lạp- keramikes. Là thuật ngữ chỉ chất vô cơ phi kim loại có tính chất chịu nhiệt. Từ lâu người ta đã biết sản xuất vật liệu và đồ gia dụng bằng gốm. Gốm cũng là thước đo cho nền văn hoá của loài người từ thời cổ xưa. Đồ gốm cổ hiện nay là món hàng đang được sưu tập. Từ những năm 1950 trở lại đây người ta đã nghiên cứu và đa dạng hoá các loại vật liệu gốm (ceramic), và ứng dụng ngày càng rộng trong kỹ thuật nói chung trong ngành cơ khí nói riêng. Hiện nay vật liệu gốm được phát triển mạnh trong 4 lĩnh vực: Xây dựng: Gạch, ngói, gạch nền, thủy tinh… Vật liệu chịu lửa: Vật liệu lót lò lung, luyện, lò đốt khí ga, nồi nấu thép thủy tinh… Gốm trắng (đồ sứ) liên quan đến đồ ăn uống trang trí nội thất và mỹ nghệ. Kỹ thuật (người đi tiên phong là Nhật Bản), đó là các sản phẩm chất lượng đặc biệt phục vụ cho mọi lĩnh vực công nghiệp và dân dụng, trong cơ khí là gốm kim loại, hợp kim chất lượng cao (ceramet), mà nguyên liệu của nó không chỉ là đất sét. I.2 Cấu tạo và công dụng của vật liệu gốm:  Cấu tạo không tinh thể- vô định hình, điển hình là thủy tinh.  Cấu tạo tinh thể, sự kết tinh của vật liệu gốm tinh thể rất khó điều khiển trong quá trình công nghệ. Theo công dụng của vật liệu người ta thường phân ra:  Đồ gốm (ceramic).  Gốm kim loại (ceramet).  Thủy tinh (glases)  Kim loại chịu lửa (refractory). - 8 -  Hợp kim chất lượng cao (super alloys).  Áo của hợp kim cứng I.3 Những đặc tính và cấu trúc của gốm. Điểm nóng chảy: 1275 0 C-3600 0 C Độ cứng: 157 - 3500 DPH Độ bền kéo: 517 - 2400 MPA Mô đun đàn hồi: 150-550 GPA Tỷ trọng: 2. 2E+3 - 1. 7E+4 KG/m3 Độ giãn nở nhiệt: 2. 2E-6 - 1. 78E-5 m/m Độ dẫn nhiệt: 1, 6-176 W/m Độ bền đứt: 0, 7-12 MPA Các gốm khác với các hợp kim kim loại ở chỗ chúng là các Ion hoặc các tinh thể được liên kết khi quá trình kết dính kim loại được thực hiện nhờ các electron tự do. Kim loại có thể bị tan chảy và cho phép tạo ra các tinh thể khi rót thành hình dạng giống như khi làm nguội. Gốm phụ thuộc vào sự gắn kết của các tinh thể rắn dạng bột để tạo ra những hình dạng lớn hơn. Nó được tạo thành nhờ các chất kết dính định hình có các điểm tan chảy tương đối thấp hoặc tự kết dính các tinh thể được nén và kết tủa ở nhiệt độ cao. Mối liên kết giữa các nguyên tử trong liên kết hóa trị của gốm ở các vật liệu bằng hợp kim rất bền vững và ở mức định hình cao. Do đó, các mối liên kết bền vững và có các điểm nóng chảy khá cao. Ví dụ: Các bua Hafini có điểm nóng chảy cao nhất 4150 0 C (7500 0 F). Các vật liệu này cũng có các tỷ lệ độc hại rất thấp. Các mối liên kết của kim loại thì khó định hình được vì vậy, việc định hình sai có thể xảy ra do ứng suất dư thấp hơn nhiều. Các tinh thể liên kết các ion lại với nhau nhờ sự hút của chuỗi ion dương và âm. Trong các tinh thể đơn, lực cản trượt là tương đối thấp, do đó, tinh thể đơn MgO và NaCl có đặc tính cơ học tương tự như của kim loại. Tuy nhiên, các hệ thống trượt trong các vật liệu chứa ion được giới hạn hơn trong các kim loại và khi các tinh thể ion được liên kết lại - 9 - để tạo ra các loại vật liệu đa tinh thể. Sự biến dạng tồn tại là do các tinh thể đơn không thể ổn định được về những thay đổi ở các tinh thể kế cận. Do vậy, sự phá vỡ sẽ phát triển tạo ra các hạt nhỏ dọc theo đường biên. Một số hợp kim, như nhôm chẳng hạn, có thể có hệ thống trượt phức tạp bởi vì các ion dương và âm được liên kết trên các chuỗi trượt tương đồng nên các vị trí chưa định hình phải mở rộng đến các chuỗi để chuyển qua tinh thể mà không làm thay đổi trường lực trong mạng (tinh thể). Nó làm cho độ trượt trong nhôm đa tinh thể khác nhau và do đó, làm tăng tính giòn cho vật liệu này. Phụ thuộc vào phương pháp chế tạo hợp kim nó hầu như không đạt được tỷ trọng lí thuyết trong một chi tiết được tạo ra, do đó làm hợp kim rỗ. Độ rỗ của chúng và có các vi xước nên hợp kim này giòn do đó rất khó khăn trong việc kiểm tra độ rỗ của khối hợp kim nên đôi khi người ta phải kiểm tra toàn diện các giá trị về độ bền. Một số thông số kỹ thuật, giá trị của vật liệu gốm. Hình 1-1: Khoảng phân bố giá trị mô đun đàn hồi của vật liệu gốm. - 10 - Hình 1-2: Tỉ trọng lý thuyết (Theoretical Density), nhiệt độ nóng chảy và phân huỷ (Melting Point or Decomposition Temperature) của một số vật liệu gốm. [...]... Tạo ra bề mặt có độ nhẵn cao  Dùng vật liệu bôi trơn có phụ gia chống mòn cao cấp  Áp dụng các phương pháp hóa bền bề mặt  Sử dụng vật liệu cơ khí mới để chế tạo chi tiết Gốm kim loại là một trong những vật liệu mới có triển vọng ứng dụng rộng rãi Để chế tạo cả một chi tiết, bộ phận bằng vật liệu gốm kim loại người ta dùng phương pháp luyện kim bột Chi phí sẽ rất cao Còn để tạo ra lớp bảo vệ bằng. .. chắc bề mặt và độ bền tăng lên đến 2-3 lần so với trước Các nhà khoa học Liên Xô đã giải quyết vấn đề hết sức thông minh là tạo ra lớp bảo vệ gốm kim loại bền vững bằng chính năng lượng sinh ra do ma sát khi máy móc đang vận hành, ở ngay chính chỗ cần thiết nhất trên bề mặt chi tiết - chỗ bị ma sát để chống lại mài mòn Công nghệ XADO đặt nền móng cho sự phát triển phương pháp sửa chữa máy móc cơ khí bằng. .. đổi bằng tứ pha Hình 1-8: Hệ thống biểu đồ pha của Zicon – Magiê ôxyt Bằng việc sử dụng hàm lượng 8 – 11% MgO trong PSZ người ta có thể nung ở nhiệt độ thích hợp Do sự thay đổi các pha trong vật liệu này này tương đối chậm nên có thể giới hạn bằng vật liệu khối có chứa một lượng tứ pha nhất định Vật liệu này có hệ số giãn nở vì nhiệt thấp hơn Zicon do có độ giãn khối làm mát, vật liệu đã cho có độ bền... tiên đi theo hướng sửa chữa ngay trong quá trình vận hành.Với sự lựa chọn vật liệu gốm kim loại (Metalceramic ) là một trong số rất ít vật liệu mới có khả năng bền vững chống mài mòn ma sát rất cao để giải quyết bài toán tăng độ bền của máy móc thiết bị làm cho công nghệ XADO nổi tiếng toàn cầu, như là một trong những phương pháp bảo dưỡng, sửa chữa máy móc cơ khí hữu hiệu và tiên tiến nhất hiện nay... tiết bằng gốm, mạ gốm một cách bình thường như chúng đã từng phát triển Theo phương pháp này chi phí của một chi tiết được chế tạo bằng hợp kim , kim loại tương đối thấp hơn và các bề mặt ma sát được phủ thêm lớp vật liệu bằng hợp kim thích hợp Phương pháp tương tự cũng đã được áp dụng cho các loại hợp kim đặc biệt Các loại gốm đã được con người sử dụng hàng nghìn năm nay Đầu tiên chúng được tìm thấy... vi bề mặt thành xilanh Hình nhỏ ở giữa là mặt cắt ngang của xilanh Phần hao mòn trước khi phục hồi biểu hiện bằng màu đỏ Sau phục hồi, lớp gốm kim loại được bồi phủ lên chỗ hao mòn cũ được biểu hịện bằng màu xanh lá cây Vùng đen là kim loại thành xilanh Vùng màu vàng ở giữa là vùng trống Kết quả sử dụng XADO khắc phục được độ mòn ôvan và mòn hình côn trong xilanh Ảnh chụp bề mặt th ành xilanh sau XADO. .. gay cấn hàng đầu.Cần phải tìm ra những phương pháp mới đạt hiệu quả chống mài mòn tốt hơn, giá thành thấp và dễ ứng dụng Đặc biệt rất cần đối với đại đa số máy móc cơ khí hiện hữu vốn được chế tạo từ vật liệu cơ khí thông dụng Đó là xuất phát điểm sự ra đời của phương pháp sửa chữa phục hồi ngay trong khi đang vận hành máy là công nghệ XADO ra đời II.2.1.2 Công nghệ XADO XADO là công nghệ đầu tiên... cho chất Revitalizant XADO vào trong hệ thống nhớt bôi trơn của máy móc cần phục hồi Cc phần tử chất á XADO đi theo nhớt đến vùng giữa hai bề mặt tiếp súc ma sát Xem trên (hình 2 của 1-13)  Nếu máy móc không vận hành, không có ma sát thì không có hiện tượng gì xảy ra - 31 - Nhớt Cặn Các hạt kim lọai Các phần tử XADO Hình 1-13: Các giai đoạn hình thành lớp bề mặt của vật liệu XADO 2- Cho máy móc vận... cả hai bề mặt kim loại, có độ nhẵn rất cao Ra = 0,06 m và bóng giống như một lớp kính mờ Lớpgốm kim loại do XADO tạo ra có độ dày từ vài đến vài trăm micrômét tùy thuộc hệ ma sát và chất XADO sử dụng 3- Ví dụ minh hoạ : Dưới đây là hình ảnh mô tả xilanh động cơ đốt trong và phục hồi bánh răng trước và sau phục hồi bằng chất XADO ( trích từ tài liệu của Tập Đoàn XADO ) Hình nhỏ bên trái là mặt cắt... cũng có thể làm được - 26 - II TỔNG QUAN VỀ VẬT LIỆU XADO II.1 Lịch sử ra đời của công nghệ XADO Vật liệu XADO ra đời là một công nghệ kỹ thuật mới trong lĩnh vực sửa chữa máy móc thiết bị, là một sự phát triển riêng của tập đoàn XADO Nó đã được cấp bằng sáng chế tại Ucraina, Trung Quốc, Nga, Mỹ, Đức, SAR và Úc Hợp chất Revitalizan XADO trong công nghệ XADO được sản xuất theo tiêu chuẩn TYY25612000001.99