Nghiên cứu mòn và tuổi bền của dao phay lăn răng đĩa xích thép gió sản xuất tại việt nam

Luận văn Thạc sỹ kỹ thuật 1 Trường ĐH Kỹ thuật công nghiệp MỤC LỤC Lời cảm ơn Mục lục Danh mục bảng Danh mục hình đồ thị Phần mở đầu Chƣơng Tổng quan nghiên cứu mòn tuổi bền dụng cụ cắt 10 1.1 Tổng quan số vật liệu dụng cụ cắt 10 1.1.1 Đặc tính chung vật liệu dụng cụ 10 1.1.1.1 Tính cắt 10 1.1.1.2 Tính công nghệ 13 1.1.1.3 Tính kinh tế 13 1.1.2 Các loại vật liệu dụng cụ ảnh hưởng yếu tố vật liệu tới mòn tuổi bền dụng cụ 13 1.1.2.1 Thép cacbon dụng cụ 16 1.1.2.2 Thép hợp kim dụng cụ 17 1.1.2.3 Thép gió 19 1.1.2.4 Hợp kim cứng 24 1.1.2.5 Vât liệu sứ 27 1.1.2.6 Kim cương 28 1.1.2.7 Nitritbo lập phương 29 1.2 Mòn dụng cụ cắt 29 1.2.1 Các dạng mòn dụng cụ cắt 29 1.2.1.1 Mòn theo hình học 29 1.2.1.2 Mài mòn theo mặt sau 30 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn Thạc sỹ kỹ thuật 2 Trường ĐH Kỹ thuật công nghiệp 1.2.1.3 Mài mòn theo mặt trước 31 1.2.1.4 Mài mòn đồng thời mặt trước mặt sau - Mài mòn lưỡi cắt 32 1.2.2 Chỉ tiêu đánh giá mòn dụng cụ cắt 34 1.2.2.1 Chỉ tiêu mài mòn mặt sau 34 1.2.2.2 Chỉ tiêu mòn mặt trước 34 1.2.3 Cơ chế mòn dụng cụ cắt 35 1.2.3.1 Mòn cào xước 35 1.2.3.2 Mòn dính 36 1.2.3.3 Mòn nhiệt 36 1.2.3.4 Mòn khuếch tán 37 1.2.3.5 Mòn ôxy hoá 37 1.2.3.6 Mòn điện hoá 37 1.3 Mòn dao phay lăn 39 1.4 Kết luận chương 39 Chƣơng Nghiên cứu mòn tuổi bền dụng cụ cắt 40 2.1 Các nghiên cứu mòn tuổi bền dụng cụ cắt 40 2.2 Tuổi bền dụng cụ cắt 46 2.2.1 Khái niệm tuổi bền dụng cụ 46 2.2.2 Xác định tuổi bền dụng cụ cắt 46 2.2.2.1 Tuổi bền suất (Tns) 48 2.2.2.2 Tuổi bền kinh tế (Tkt) 49 2.2.3 Ảnh hưởng yếu tố công nghệ đến tuổi bền T 50 2.2.3.1 Ảnh hưởng vật liệu dụng cụ cắt 51 2.2.3.2 Ảnh hưởng vận tốc cắt, lượng chạy dao, thông số hình học 52 2.2.3.3 Ảnh hưởng lượng chạy dao tới tuổi bền dụng cụ cắt 53 2.2.3.4 Ảnh hưởng thông số hình học phần cắt tới tuổi bền dụng cụ cắt 54 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn Thạc sỹ kỹ thuật 3 Trường ĐH Kỹ thuật công nghiệp 2.2.3.5 Ảnh hưởng dung dịch trơn nguội 54 2.2.3.6 Tác động lớp phủ đến mòn tuổi bền dụng cắt 56 2.2.3.7 Mòn tuổi bền loại dụng cụ phủ (TiN) phay 57 2.2.3.8 Mòn tuổi bền dụng cụ gia công 58 2.3 Mòn tuổi bền dao phay lăn đĩa xích 59 2.4 Kết luận chương 59 Chƣơng Kết nghiên cứu thực nghiệm mòn tuổi bền dao phay lăn đĩa xích 61 3.1 Xây dựng mô hình thực nghiệm 61 3.1.1 Máy gia công 61 3.1.2 Dao phay lăn đĩa xích 62 3.1.3 Vật liệu thí nghiệm 63 3.1.4 Thiết bị đo, kiểm tra 65 3.2 Quá trình thực nghiệm 67 3.2.1 Mô tả thí nghiệm 67 3.2.2 Xác định mòn dao phay lăn đĩa xích 68 3.2.2.1 Các dạng mòn dao phay lăn đĩa xích 68 3.2.2.2 Xác định mòn máy CMM-C544 69 Chƣơng Kết thí nghiệm - Thảo luận 74 4.1 Kết thí nghiệm đo mòn dụng cụ cắt 74 4.2 Xác định mòn tuổi bền dao phay đĩa xích 77 4.3 Chất lượng bề mặt gia công đĩa xích 80 4.3.1 Xây dựng quan hệ thông số nhám bề mặt với thời gian cắt 80 4.3.2 Xây dựng quan hệ thông số nhám bề mặt với vận tốc cắt 81 Chƣơng Kết luận 83 Tài liệu tham khảo 84 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 4 Luận văn Thạc sỹ kỹ thuật Trường ĐH Kỹ thuật công nghiệp Phụ lục 86 Tóm tắt luận văn 87 DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1 Lịch sử đặc tính vật liệu dụng cụ 14 Bảng 1.2 Thành phần hoá học số nhãn hiệu thép hợp kim dụng cụ (%) 18 Bảng 1.3 Thành phần hoá học số loại thép gió (%) 21 Bảng 1.4 Công dụng thép gió theo ký hiệu ISO số nước tương ứng 23 Bảng 1.5 Thành phần hóa học Nhóm ba cacbit 25 Bảng 2.1 Tuổi bền dụng cụ cắt 44 Bảng 3.1 Thành phần hoá học thép C45 63 Bảng 3.2 Thông số kỹ thuật máy CMM - C544 65 Bảng 3.3 Chế độ gia công thí nghiệm 68 Bảng 4.1 Kết đo mòn dao phay lăn đĩa xích 75 Bảng 4.2 Bảng xác định tuổi bền dụng cụ cắt 77 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 5 Luận văn Thạc sỹ kỹ thuật Trường ĐH Kỹ thuật công nghiệp DANH MỤC CÁC HÌNH VÀ ĐỒ THỊ Hình 1.1 Tính chất vật liệu dụng cụ 15 Hình1.2 Sơ đồ ram thép gió 22 Hình 1.3 Các dạng mài mòn phần cắt dụng cụ 30 Hình 1.4 Mòn mặt sau vật liệu dụng cụ cắt khác 30 Hình 1.5 Các thông số mòn phần cắt dao tiện 31 Hình 1.6 Mòn mặt trước vật liệu dụng cụ cắt khác 31 Hình 1.7 Mòn bán kính Hình 1.8 Quan hệ lượng mòn thời gian gia công 33 Hình 1.9 Các tiệu đánh giá lượng mài mòn mặt sau, mặt trước 35 Hình 1.10 Mòn cào xước mặt trướ 36 Hình 1.11 Sơ đồ chế mòn dụng cụ cắt 38 Hình 2.1 Mô hình mòn dụng cụ cắt [1] 40 Hình 2.2 Đồ thị mòn theo thời gian 41 Hình 2.3 Quan hệ tuổi bền T vận tốc cắt V 42 Hình 2.4 Phạm vi sử dụng mô hình tuổi bền T = C v.Vk 43 Hình 2.5 Quá trình mòn theo thời gian 43 Hình 2.6 Ảnh hưởng V tới tuổi bền T 44 Hình 2.7 Ảnh hưởng S tới tuổi bền T 44 Hình 2.8 Mài mòn khuếch tán 54 Hình 2.9 Mài mòn chảy dẻo 54 Hình 2.10 Sự hình thành vết nứt mảnh dao 54 lưỡi cắt gia công thép Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 32 http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn Thạc sỹ kỹ thuật 6 Trường ĐH Kỹ thuật công nghiệp Hình 2.11 Quan hệ tuổi bền vận tốc cắt 46 Hình 2.12 Quan hệ thời gian, tốc độ độ mòn dao 47 Hình 2.13 Ảnh hưởng vật liệu dung cụ cắt tới tuổi bền 51 Hình 2.14 Đồ thị mòn mặt sau (tuổi bền) phụ thuộc vào vận tốc cắt cắt thép HKC WC+TiC, t = 1mm; s = 0,3 mm; v= 145m/phút Hình 2.15 Đồ thị mòn mặt sau phụ thuộc vào lượng chạy dao cắt thép HKC WC + TiC; V= 155m/ phút , t=1mm Hình 2.16 52 53 Đồ thị mòn mặt sau phụ thuộc vào góc nghiêng cắt thép dao HKC WC + TiC 54 Hình 2.17 Tuổi bền phay vật liệu thép rèn với mảnh phủ, không phủ 58 Hình 3.1 Máy Phay lăn 5K32 61 Hình 3.2 Dao Phay lăn đĩa xích 62 Hình 3.3 Bản vẽ đĩa xích 64 Hình 3.4 Máy đo toạ độ chiều CMM - C544 65 Hình 3.5 Máy đo độ nhám Mitutoyo SJ – 201 66 Hình 3.6 Giao diện phần mềm GEOPAK 69 Hình 3.7 Hiệu chuẩn đầu đo 70 Hình 3.8 Thiết lập thông số đo 72 Hình 3.9 Dữ liệu đo biên dạng 72 Hình 4.1 Kết đo máy CMM - C544 74 Hình 4.2 Đồ thị mòn hs dao phay lăn đĩa xích theo thời gian cắt 76 Hình 4.3 Ảnh hưởng vận tốc V tới tuổi bền T 77 Hình 4.4 Phạm vi tuổi bền cho phép ứng với vận tốc V 78 Hình 4.5 Quan hệ Logarit tuổi bền T vận tốc V 79 Hình 4.6 Nhám bề mặt theo thời gian gia công 80 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn Thạc sỹ kỹ thuật 7 Trường ĐH Kỹ thuật công nghiệp Hình 4.7 Quan hệ vận tốc với nhám bề mặt gia công 81 Hình 4.8 Bề mặt gia công đĩa xích cắt vận tốc V1=15.14(m/ph 81 Hình 4.9 Bề mặt gia công đĩa xích cắt vận tốc V3=24.03(m/ph) 82 Hình 4.10 Bề mặt gia công đĩa xích cắt vận tốc V4=30.04(m/ph) 82 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn Thạc sỹ kỹ thuật 8 Trường ĐH Kỹ thuật công nghiệp PHẦN MỞ ĐẦU Đặt vấn đề Ngày với phát triển nhanh chóng khoa học kỹ thuật sản phẩm khí ngày có yêu cầu cao chất lượng sản phẩm, độ xác gia công đặc biệt phải giảm chi phí sản xuất để hạ giá thành sản phẩm Phay lăn phương pháp gia công đạt xuất độ xác cao, ứng dụng nhiều để gia công hầu hết loại bánh trụ thẳng, nghiêng, bánh vít, trục vít, bánh xích đĩa xích Trước việc gia công phải mua loại dao từ nước với giá cao, điều làm tăng chi phí sản xuất tăng giá thành sản phẩm, Việt Nam có nhiều sở sản xuất chế tạo dụng cụ cắt chuyên dùng, mà chế độ gia công cắt gọt cho loại dụng dao chưa nghiên cứu đầy đủ, đặc biệt nghiên cứu mòn tuổi bền dụng cụ cắt Vì sau định hướng giúp đỡ thầy TS Nguyễn Văn Hùng, tác giả chọn đề tài "Nghiên cứu mòn tuổi bền dao phay lăn đĩa xích thép gió sản xuất Việt Nam" cấp thiết nhằm nâng cao hiệu qủa kinh tế kỹ thuật ứng dụng sản phẩm chế tạo nước vào thực tế sản xuất Mục tiêu nghiên cứu - Mục tiêu nghiên cứu đề tài nghiên cứu mòn chế mòn dao phay lăn đĩa xích xác định mối quan hệ mòn tuổi bền dụng cụ cắt - Xác định chế độ cắt hợp lý nâng cao tuổi bền dụng cụ chất lượng sản phẩm - Làm tài liệu tham khảo chế độ cắt sử dụng dao phay lăn sản xuất Việt Nam Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn Thạc sỹ kỹ thuật 9 Trường ĐH Kỹ thuật công nghiệp Nội dung nghiên cứu Để đạt mục tiêu nghiên cứu đề tài, nội dung nghiên cứu gồm phần sau: - Tổng quan tình hình nghiên cứu liên quan đến lĩnh vực đề tài - Xây dựng mô hình nghiên cứu hệ thực nghiệm - Thực nghiệm phân tích liệu - Xác định mối quan hệ mòn tuổi bền dao phay lăn đĩa xích thép gió sản xuất Việt Nam - Phân tích kết nghiên cứu bàn luận Phƣơng pháp nghiên cứu Trên sở nghiên cứu lý thuyết phân tích công trình nghiên cứu liên quan đến lĩnh vực đề tài, kết hợp với thực nghiệm để xác định mòn tuổi bền dụng cụ cắt, đề tài sử dụng phương pháp nghiên cứu suy diễn lý thuyết kết hợp với với phương pháp thực nghiệm Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài 5.1 Ý nghĩa khoa học Nghiên cứu lý thuyết ảnh hưởng thông số chế độ công nghệ đến trình mòn tuổi bền dao phay lăn đĩa xích, từ kết nghiên cứu thực nghiệm đánh giá tuổi bền dao phay lăn đĩa xích sản xuất Việt Nam 5.2 Ý nghĩa thực tiễn Đề tài mang tính ứng dụng cao, kết nghiên cứu đề tài góp phần phát triển ngành công nghiệp chế tạo dụng cụ cắt Việt Nam, nâng cao xuất, chất lượng sản phẩm hạ giá thành sản phẩm Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn Thạc sỹ kỹ thuật 10 Trường ĐH Kỹ thuật công nghiệp CHƢƠNG TỔNG QUAN NHỮNG NGHIÊN CỨU VỀ MÒN DỤNG CỤ CẮT 1.1 Tổng quan số vật liệu dụng cụ cắt 1.1.1 Đặc tính chung vật liệu dụng cụ Đặc tính phần dụng cụ cắt có ảnh hưởng lớn đến suất gia công chất lượng bề mặt chi tiết Khả giữ tính cắt dụng cụ góp phần định suất gia công dụng cụ Dụng cụ làm việc điều kiện cắt khó khăn áp lực, nhiệt độ cao, dụng cụ cắt bị mài mòn rung động trình cắt Trong trình gia công, phần cắt dụng cụ trực tiếp làm nhiệm vụ cắt để tạo phoi Để nâng cao suất cắt, nâng cao chất lượng bề mặt gia công, phần cắt dụng cụ phải có hình dáng hình học hợp lý mà phải chế tạo từ loại vật liệu thích hợp Vì vật liệu dụng cụ cắt cần thiết phải đảm bảo yêu cầu sau 1.1.1.1 Tính cắt Trong trình cắt, phần lưỡi cắt mặt trước mặt sau dụng cụ cắt thường xuất ứng suất tiếp xúc lớn, khoảng 4000 lực riêng lớn gấp 100 5000 N/mm2, đồng thời áp 200 lần so với áp lực cho phép chi tiết máy Nhiệt độ tập trung vùng cắt lên tới 600 900oC Trong điều kiện vậy, việc cắt thực có hiệu dụng cụ cắt có khả giữ tính cắt khoảng thời gian dài Điều đòi hỏi vật liệu dụng cụ cắt cần phải có đầy đủ tính chất lý cần thiết độ cứng, độ bền nhiệt, độ chịu mòn, độ bền học, độ dẫn nhiệt Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn Thạc sỹ kỹ thuật 11 Trường ĐH Kỹ thuật công nghiệp - Độ cứng: Độ cứng tiêu quan trọng vật liệu dụng cụ cắt Muốn cắt được, vật liệu phần cắt dụng cụ cắt thường phải có độ cứng lớn vật liệu gia công khoảng HRC25 Độ cứng phần cắt dụng cụ cắt thường đạt khoảng HRC60 65 Nâng cao độ cứng phần cắt dụng cụ cắt cho phép tăng khả chịu mòn tăng tốc độ cắt Trong trình cắt, cần quan tâm nhiều đến độ cứng nhiệt lưỡi cắt tức độ cứng xét trạng thái lưỡi cắt bị nung nóng Vì ảnh hưởng trực tiếp tới khả cắt dao - Độ bền học: Trong trình cắt, dụng cụ cắt thường chịu lực xung lực lớn Mặt khác, dụng cụ cắt chịu rung động hệ thống máy - dao - đồ gá - chi tiết không đủ độ cứng vững dao làm việc điều kiện tải trọng động lớn thay đổi liên tục cuả lực cắt Do dẫn đến tình trạng lưỡi cắt dễ bị phá hỏng sớm mẻ, vỡ, tróc, mòn, Vì để nâng cao tính cắt tuổi bền dao, vật liệu dụng cụ cắt cần phải có độ bền học cao Việc nâng cao độ bền học vật liệu dụng cụ cắt, hợp kim cứng vật liệu sứ hướng lĩnh vực thiết kế chế tạo dụng cụ cắt - Độ bền nhiệt: Độ bền nhiệt khả giữ độ cứng cao tính cắt khác nhiệt độ cao khoảng thời gian dài Độ bền nhiệt đặc trưng nhiệt độ giới hạn mà nung liên tục vật liệu dụng cụ cắt khoảng thời gian định (khoảng giờ) đến nhiệt độ độ cứng không giảm mức qui định (khoảng HRC60) Độ bền nhiệt tính quan trọng vật liệu dụng cụ cắt Nó định việc trì khả cắt dao điều kiện nhiệt độ áp lực lớn vùng cắt Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn Thạc sỹ kỹ thuật 12 Trường ĐH Kỹ thuật công nghiệp Độ bền nhiệt phụ thuộc chủ yếu vào hàm lượng nguyên tố hợp kim vomfram, crôm, vanađi, môlipđen, côban Trong Vonfram thành phần hợp kim làm cho thép có độ bền nhiệt Độ bền nhiệt nâng cao tăng hàm lượng vanađi độ bền nhiệt thép gió P18 600oC nâng cao hàm lượng vanađi đến 5% vonfram đến 10%, độ bền nhiệt tăng đến 630oC Nguyên tố côban ảnh hưởng lớn đến độ bền nhiệt Khi thép gió có 18% vonfram 10% côban độ bền nhiệt lên tới 650oC Ngoài ra, chế độ nhiệt luyện ảnh hưởng nhiều đến độ bền nhiệt vật liệu dụng cụ cắt - Độ dẫn nhiệt: Độ dẫn nhiệt vật liệu dụng cụ cắt cao nhiệt lượng truyền khỏi lưỡi cắt nhanh Do giảm tập trung nhiệt độ vùng cắt, tăng độ bền mòn cho dụng cụ cắt Mặt khác, cho phép nâng cao tốc độ cắt Chính kim cương có độ dẫn nhiệt lớn hẳn so với loại vật liệu dụng cụ cắt khác nên cho phép dao kim cương cắt với tốc độ cao - Tính chịu mòn: Độ bền mòn vật liệu dụng cụ cắt đặc trưng khả giữ vững hình dáng thông số hình học phần cắt trình gia công Trong trình cắt, mặt trước dụng cụ tiếp xúc với phoi, mặt sau tiếp xúc với mặt gia công chi tiết với tốc độ trượt lớn, nên vật liệu dụng cụ phải có tính chịu mòn cao Phần cắt dụng cụ, đủ sức bền học, dạng hỏng chủ yếu dụng cụ bị mài mòn Thực tế rõ độ cứng cao tính chịu mòn vật liệu cao Tính chịu mòn vật liệu tỷ lệ thuận với độ cứng Một nguyên nhân chủ yếu gây mòn dao tượng dính chảy vật liệu làm dao Tính chảy dính vật liệu làm dao đặc trưng nhiệt độ chảy dính hai vật liệu tiếp xúc với nhau… Vật liệu làm dao tốt loại vật liệu có nhiệt độ chảy dính cao Qua nghiên cứu thực nghiệm, nhiệt độ chảy dính loại Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn Thạc sỹ kỹ thuật 13 Trường ĐH Kỹ thuật công nghiệp hợp kim cứng có cacbit vonfram ( WC), cacbit titan (TiC) với thép (10000C ) cao hợp kim coban với thép (6750C) 1.1.1.2 Tính công nghệ Dụng cụ cắt thường có hình dáng hình học phức tạp, đòi hỏi yêu cầu kỹ thuật cao độ 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 khả vật liệu cho phép gia công hợp lý, dễ dàng phương pháp gia công khác hàn, gia công áp lực, cắt, nhiệt luyện, hóa nhiệt Tính công nghệ vật liệu phụ thuộc vào nhiều yếu tố thành phần hóa học, cấu trúc tế vi, kích thước hạt, độ cứng, độ bền học, độ dẫn nhiệt 1.1.1.3 Tính kinh tế Khi chọn vật liệu dụng cụ cắt, việc ý đến tính cắt, tính công nghệ, cần phải ý đến giá thành chúng Vật liệu dụng cụ cắt thường đắt tiền Chi phí vật liệu thường chiếm tỷ lệ cao giá thành chế tạo dụng cụ cắt Do cần phải chọn vật liệu dụng cụ cắt phù hợp với yêu cầu kỹ thuật dao, chi tiết gia công, nhằm giảm chi phí chế tạo dao cho đơn vị chi tiết gia công 1.1.2 Các loại vật liệu dụng cụ ảnh hƣởng yếu tố vật liệu tới mòn tuổi bền dụng cụ Vật liệu dụng cụ cắt hình thành phát triển theo nhu cầu phát triển khoa học kỹ thuật sản xuất Chúng chia thành loại sau: Thép cacbon dụng cụ, thép hợp kim dụng cụ, thép gió, hợp kim cứng, vật liệu sứ, kim cương, nitriítbo lập phương Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn Thạc sỹ kỹ thuật 14 Trường ĐH Kỹ thuật công nghiệp Lịch sử phát triển sử dụng loại vật liệu dụng cụ đặc tính chúng trình bày bảng 1.1 tính chất chúng trình bày biểu đồ 1.1 Bảng 1.1 Lịch sử đặc tính vật liệu dụng cụ Năm Vật liệu dụng cụ Vc 60m/ph Nhiệt độ giới hạn Độ cứng đặc tính cắt 0C HRC 1894 Thép cacbon dụng cụ 200 -300 60 1900 Thép hợp kim dụng cụ 300 – 500 60 1900 Thép gió 12 1908 Thép gió cải tiến 15 – 20 500 – 600 60 - 64 1913 Thép gió (tăng Co W) 20 – 30 600 – 650 - 200 1000 – 1200 91 300 1000 – 1200 91 - 92 800 100000 1931 Hợp kim cứng cacbit vonfram 1934 Hợp kim cứng WC TiC 1955 Kim cương nhân tạo HV 1957 Sành sứ 300 – 500 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 1500 92 - 94 http://www.lrc-tnu.edu.vn 15 Luận văn Thạc sỹ kỹ thuật 100 – 200 1965 Nitrit Bo Trường ĐH Kỹ thuật công nghiệp 1600 8000 HV 1000 18000 HV Thép 1970 Hợp kim cứng phủ (TiC) 300 Qua phát triển vật liệu dụng cụ cắt, thấy phần vật liệu cứng vật liệu dụng cụ cắt tăng lên, tính chịu mài mòn, tính chịu nhiệt tăng, tăng tuổi bền dụng cụ tăng tốc độ cắt, phần vật liệu cứng loại vật liệu dụng cụ đánh giá theo % Ví dụ : Thép dụng cụ – 10% Thép gió 20 – 30% Hợp kim cứng 85 – 97% Sành sứ 80 – 100% Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn Thạc sỹ kỹ thuật 16 Trường ĐH Kỹ thuật công nghiệp Thép dụng cụ Thép hợp kim dụng cụ Thép gió Thép Stellite Hợp kim cứng thông dụng Hợp kim cứng đặc biệt Sành sứ Vật liệu cắt siêu cứng Hình 1.1 Tính chất vật liệu dụng cụ 1.1.2.1 Thép cacbon dụng cụ Để bảo đảm cho thép cacbon dụng cụ có đủ độ cứng có tính chịu mòn cao, hàm lượng cacbon chứa thép thường vào khoảng 0,65 1,35% Sau nhiệt luyện, độ cứng bề mặt đạt HRC 60 65, lõi đạt khoảng HRC 40 Vì độ thấm thấp nên phải nước hỗn hợp nước muối Do tốc độ nguội nhanh nên thường bị biến dạng, nứt, vỡ Mặt khác thép cácbon dụng cụ nhạy cảm với nhiệt Khi nhiệt, kích thước hạt tăng nhanh làm độ giòn tăng dễ gẫy, mẻ Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn Thạc sỹ kỹ thuật 17 Trường ĐH Kỹ thuật công nghiệp Độ bền nhiệt thép cácbon dụng cụ thấp, vào khoảng 200o 250oC, độ chịu mòn kém, tính cắt thấp Do thép cac bon dụng cụ dùng để chế tạo dụng cụ cắt làm việc với tốc độ cắt thấp để cắt vật liệu mềm.Thường cắt với tốc độ V=4 10 m/ph Ưu điểm thép cacbon dụng cụ dễ mài sắc, dễ đạt độ nhẵn bề mặt cao giá thành rẻ Hiện sử dụng số mác thép cacbon dụng cụ sau: CD70A, CD80A, CD90A, CD100A, CD110A, CD120A CD130A (tương đương với mác thép Nga là: Y7A, Y8A, Y9A, Y10A, Y11A, Y12A, Y13A) CD ký hiệu thép cacbon dụng cụ Các số 70, 80, 90 130 số phần vạn cacbon chứa thép A loại thép tốt (có hàm lượng S < 0,02% P < 0,03%) Thép CD70A có độ dẻo độ dai tốt, chịu va đập nên thường dùng để chế tạo dụng cụ rèn, nguội đục, mũi núng Thép CD80A, CD90A dùng để chế tạo dụng cụ gia công gỗ dao phay, mũi khoét, lưỡi cưa dọc, lưỡi cưa đĩa Thép CD100A, CD110A, CD120A, CD130A thường dùng để chế tạo mũi doa, bàn ren, tarô, giũa 1.1.2.2 Thép hợp kim dụng cụ Để tăng tính cắt, pha thêm vào thép cacbon dụng cụ số nguyên tố hợp kim Vonfram, Crôm, vanađi với hàm lượng khoảng 0,5 3% nhận thép hợp kim dụng cụ Vonfram có tác dụng làm tăng độ bền nhiệt, độ chịu mòn Crôm để tăng độ thấm độ cứng Vanađi tạo cacbít có độ hạt nhỏ nên có độ cứng độ bền cao Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn Thạc sỹ kỹ thuật 18 Trường ĐH Kỹ thuật công nghiệp Thép hợp kim dụng cụ nhiệt độ 820oC luyện, đạt độ cứng HRC 62 850oC dầu Sau nhiệt 66 Tuy không cứng thép cacbon dụng cụ bao nhiêu, độ bền nhiệt thép hợp kim dụng cụ hơn, khoảng 350 oC cho phép nâng cao tốc độ cắt lên gấp 1,2 dụng cụ (V = 12 400oC Do 1,4 lần so với dao làm thép cacbon 15m/ph) Để chế tạo dụng cụ cắt, thường dùng loại thép hợp kim dụng cụ sau: 90 CrSi (9XC), 100 CrWMn (XB ), 130 Cr12V1 (X12 1), 110 Cr6WV (X6B ) Trong thép 90CrSi sử dụng rộng rãi có ưu điểm sau: - Rẻ tiền so với mác thép hợp kim dụng cụ khác - Độ thấm tính tốt nên sau làm nguội dầu Dụng cụ cắt sau bị biến dạng, cong vênh - Phân bố bít đồng nên độ bền nhiệt cao, cho phép nâng cao tốc độ cắt Tuy thép 90 CrSi số nhược điểm sau: + Độ cứng trạng thái ủ cao (HB217 235) khó gia công + Khi nhiệt luyện dễ sinh lớp thoát cacbon ảnh hưởng xấu đến độ cứng chỗ mỏng phần cắt dao Thép 90 CrSi dùng để chế tạo dụng cụ cắt có biên dạng không mài sau nhiệt luyện, dụng cụ có kích thước lớn, dụng cụ gia công ren đặc biệt bàn ren có bước nhỏ Thép hợp kim 100 CrWMn có độ thấm tốt, dầu bị biến dạng sau nhiệt luyện Do thường dùng để chế tạo dao chuốt dao chuốt có chiều dài lớn kích thước tiết diện ngang nhỏ Ví dụ dao chuốt rãnh then Nhược điểm thép 100CrWMn dễ tạo lưới cacbit làm cho lưỡi dao dễ bị mẻ Vì không nên dùng để chế tạo dao làm việc điều kiện tải trọng động lớn Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 19 Luận văn Thạc sỹ kỹ thuật Trường ĐH Kỹ thuật công nghiệp Tính chất lý thành phần hoá học số thép hợp kim dụng cụ thông dụng trình bày bảng 1.2 Bảng 1.2 Thành phần hoá học số nhãn hiệu thép hợp kim dụng cụ (%) Nhóm Nhãn hiệu C Mn Si Cr W V I Thép Cr05 1.25-1.10 0.20-0.40 < 0.35 0.04-0.60 - - Thép 85CrV 0.80-0.90 0.30-0.60 < 0.35 0.45-0.70 - 0.150.30 II III Thép Cr 0.95-1.1 < 0.4 < 0.35 1.3-1.6 - - Thép 9CrSi 0.85-0.95 0.3-0.6 1.2-1.6 0.95-1.25 - - Thép CrMn 1.3-1.5 0.45-0.7 < 0.35 1.3-1.6 - - Thép 0.9-1.0 0.8-1.0 0.15- 0.9-1.2 1.2- - CrWMn IV Thép CrW5 0.35 1.25-1.5 < 0.3 < 0.3 1.6 0.4-0.7 4.5- 0.15- 5.5 0.30 1.1.2.3 Thép gió Thép gió gọi thép cao tốc Đó loại thép hợp kim có hàm lượng hợp kim cao, vomfram (khoảng 19%) crôm (khoảng nhiệt luyện, độ cứng đạt HRC62 4,6%) Sau 65 Thép gió có độ thấm lớn, độ bền mòn độ bền học cao Độ bền nhiệt khoảng 600oC Vì dao thép gió cắt với tốc độ Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn Thạc sỹ kỹ thuật lớn gấp 20 Trường ĐH Kỹ thuật công nghiệp lần dao thép cácbon dụng cụ Tốc độ cắt lớn dao thép gió V max = 50m/ph Thép gió chia làm hai loại: Thép gió có suất thường, gồm mác: P18, P12, P9, P6M5 Thép gió có suất cao, gồm mác: P18 2, P9 5, P14 4, P9K5, P9K10, P18K5 2, P10K5 Chữ P - ký hiệu thép gió; - Vanađi (V) ; K - côban (Co) ; M - môlíp đen (Mo) Các số đứng sau chữ P, , K, M biểu thị hàm lượng tính theo phần trăm vonfram, vanađi, côban, môlíp đen Thép gió P18 P9 sử dụng phổ biến Chúng có độ bền nhiệt tính cắt Do tuổi bền cắt vùng tốc độ cao Còn cắt vùng tốc độ thấp (dao chuốt), dao thép gió P18 có tuổi bền cao dao thép gió P9 độ chịu mòn trạng thái nguội thép gió P18 cao P9 Thép gió P9 có hàm lượng vanađi cao nên cứng hơn, khó mài Khi mài sắc dễ sinh tượng cháy bề mặt làm độ cứng giảm Thép gió P9 có hàm lượng vonfram nên rẻ Mặt khác vonfram nên lượng cacbít dư có phân bố cacbít đồng nên có tính gia công tốt trạng thái nóng, dễ rèn, dễ cán Điều quan trọng dụng cụ cắt có phôi tạo nên phương pháp biến dạng dẻo (mũi khoan xoắn) Nhược điểm lớn thép gió phân bố không đồng cacbit sinh trình biến cứng thép đúc Do dó làm giảm chất lượng tính thép gió dẫn đến lưỡi cắt dễ bị mẻ gẫy, làm giảm tuổi bền dao Vì trước Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn [...]... thuật của dao, của chi tiết gia công, nhằm giảm chi phí chế tạo dao cho một đơn vị chi tiết gia công 1.1.2 Các loại vật liệu dụng cụ và ảnh hƣởng của các yếu tố vật liệu tới mòn và tuổi bền dụng cụ Vật liệu dụng cụ cắt được hình thành và phát triển theo nhu cầu phát triển của khoa học kỹ thuật và của sản xuất Chúng được chia thành các loại sau: Thép cacbon dụng cụ, thép hợp kim dụng cụ, thép gió, hợp... khi cắt ở vùng tốc độ thấp (dao chuốt), dao thép gió P18 có tuổi bền cao hơn dao thép gió P9 vì độ chịu mòn ở trạng thái nguội của thép gió P18 cao hơn P9 Thép gió P9 có hàm lượng vanađi cao hơn nên cứng hơn, khó mài hơn Khi mài sắc dễ sinh hiện tượng cháy bề mặt làm độ cứng giảm Thép gió P9 có hàm lượng vonfram ít hơn nên rẻ hơn Mặt khác do ít vonfram nên lượng cacbít dư ít và có sự phân bố cacbít đồng... thấm tôi lớn, độ bền mòn và độ bền cơ học cao Độ bền nhiệt khoảng 600oC Vì vậy dao thép gió có thể cắt với tốc độ Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn Thạc sỹ kỹ thuật lớn gấp 3 20 Trường ĐH Kỹ thuật công nghiệp 4 lần dao thép cácbon dụng cụ Tốc độ cắt lớn nhất của dao thép gió V max = 50m/ph Thép gió được chia làm hai loại: Thép gió có năng suất thường,... 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 cũng ảnh 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. .. 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... dụng cụ cắt có phôi được tạo nên bằng phương pháp biến dạng dẻo (mũi khoan xoắn) Nhược điểm lớn nhất của thép gió là sự phân bố không đồng nhất của cacbit sinh ra trong quá trình biến cứng của thép đúc Do dó làm giảm chất lượng và cơ tính của thép gió dẫn đến lưỡi cắt dễ bị mẻ gẫy, làm giảm tuổi bền của dao Vì vậy trước Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn ... P9, P6M5 Thép gió có năng suất cao, gồm các mác: P18 2, P9 5, P14 4, P9K5, P9K10, P18K5 2, P10K5 5 Chữ P - ký hiệu của thép gió; - Vanađi (V) ; K - côban (Co) ; M - môlíp đen (Mo) Các chỉ số đứng sau chữ P, , K, M biểu thị hàm lượng tính theo phần trăm của vonfram, vanađi, côban, môlíp đen Thép gió P18 và P9 được sử dụng phổ biến Chúng có độ bền nhiệt và tính năng cắt như nhau Do đó tuổi bền khi cắt... - Thép CrMn 1.3-1.5 0.45-0.7 < 0.35 1.3-1.6 - - Thép 0.9-1.0 0.8-1.0 0.15- 0.9-1.2 1.2- - CrWMn IV Thép CrW5 0.35 1.25-1.5 < 0.3 < 0.3 1.6 0.4-0.7 4.5- 0.15- 5.5 0.30 1.1.2.3 Thép gió Thép gió còn được gọi là thép cao tốc Đó là loại thép hợp kim có hàm lượng hợp kim cao, nhất là vomfram (khoảng 6 19%) và crôm (khoảng 3 nhiệt luyện, độ cứng đạt HRC62 4,6%) Sau khi 65 Thép gió có độ thấm tôi lớn, độ bền. .. phát triển và sử dụng các loại vật liệu dụng cụ và đặc tính của chúng được trình bày trong bảng 1.1 và tính chất của chúng được trình bày trên biểu đồ 1.1 Bảng 1.1 Lịch sử và đặc tính của vật liệu dụng cụ Năm Vật liệu dụng cụ Vc 60m/ph Nhiệt độ giới hạn Độ cứng đặc tính cắt 0C HRC 1894 Thép cacbon dụng cụ 5 200 -300 60 1900 Thép hợp kim dụng cụ 8 300 – 500 60 1900 Thép gió 12 1908 Thép gió cải tiến... thép của Nga là: Y7A, Y8A, Y9A, Y10A, Y11A, Y12A, Y13A) CD là ký hiệu của thép cacbon dụng cụ Các chỉ số 70, 80, 90 130 là số phần vạn cacbon chứa trong thép A là loại thép tốt (có hàm lượng S < 0,02% và P < 0,03%) Thép CD70A có độ dẻo và độ dai tốt, chịu được va đập nên thường dùng để chế tạo các dụng cụ rèn, nguội như đục, mũi núng Thép CD80A, CD90A dùng để chế tạo các dụng cụ gia công gỗ như dao phay,