Bài tập lớn Vật liệu kim loại cơ khí

BÀI LÀM I Điều kiện làm việc yêu cầu tính  Nhíp ô tô làm việc điều kiện : - Chịu tải trọng tĩnh lớn, tuần hoàn hay chịu va đập mạnh không cho phép biến dạng dư - Khi xe chuyển động xuất lực đổi đấu mặt đường không phẳng,nhíp phận giảm xóc xe - Nó chịu lực xoắn tăng tốc phanh - Nhíp tạo cầu treo đàn hồi giúp vỏ xe giữ theo chiều dọc chiều ngang - - - - -  Vì yêu cầu nên thép làm nhíp phải đạt tiêu chí sau: Vì có ma sát nhíp nên nhíp khó hấp thu rung động nhỏ từ mặt đường Bởi nhíp thường sử dụng cho xe cỡ lớn, vận chuyển tải trọng nặng, nên cần trọng đến độ bền Giới hạn đàn hồi phải cao, nhíp không cho phép bị biến dạng dẻo trình làm việc Ở ta cần quan tâm tới chủ yếu tỉ lệ σdh/σb gần tốt,thường khoảng 0,85÷0,95 Trong điều kiện chịu tải trọng tĩnh thời gian ngắn, độ bền chống biến dạng dẻo nhỏ đặc trưng giới hạn đàn hồi,khi chịu tải trọng tuần hoàn độ bền tích thoát.(“độ bền tích thoát” đánh giá khả chống lại tích thoát ứng suất tạo nên uốn cong lệch hay tách lêch khỏi chốt hãm(biên hạt,nguyên tố hợp kim,pha tiết) tải trọng nhỏ dịch chuyển lệch hãm ứng suất cao Sự tích thoát ứng suất nguy hiểm chỗ thay đổi hình dạng hạt tinh thể riêng lẻ, tích lũy theo thời gian.Dần dần ứng suất nhỏ giới hạn đàn hồi khiến chi tiết bị biến dạng dẻo) Vật liệu có giới hạn đàn hồi độ bền tích thoát cao cần đảm bảo cấu trúc lêch ổn định, lệch bị phong tỏa chắn cách hợp kim hóa, tiết pha phân tán, nâng cao mật độ lệch,nhiệt luyện Độ cứng cao trình làm việc khoảng HRC: 35÷45 thích hợp Độ dẻo thấp để chi tiết không bị biến dạng dư trình làm việc, thấp bị phá hủy giòn Giới hạn mỏi phải cao để thích ứng với điều kiện có tải trọng thay đổi thay chu kì (mặt đường không phẳng tuyệt đối) II LỰA CHỌN VẬT LIỆU Vật liệu phù hợp để làm chế tạo chi tiết tên là: 60Si2Ni2A 1) Thành phần hóa học sở để chọn mác thép 60Si2Ni2A  Chi tiết cần gia công la nhíp ô tô thuộc loại vật liệu đàn hồi hàm lượng C= (0,55  0,65)% Ta cần phải chọn khoảng nếu:  Hàm lượng bon mà có %C0,7 sau va ram cững không cho giới hạn dàn hồi lớn mà cứng ,giòn ,tính đàn hồi không cao nên không phù hợp  Chi tiết cần gia công, chế tạo phải có độ đàn hồi, độ cứng cao với yêu cầu nên chọn Mn ,Si Hai nguyên tố làm tăng mạnh độ cứng (độ bền) song làm giảm mạnh độ dai(độ dẻo) không chọn hàm lượng chúng lớn lớn gây cho chi tiết cứng giòn Hàm lượng Si Mn thép đàn hồi nên dùng Nhưng hàm lượng Si thấp chi tiết có độ dẻo dai cao  dễ bị biến dạng dẻo  Nâng cao độ thấm để đảm bảo giới hạn đàn hồi cao đồng toàn tiết diện Cr- Ni tốt ,nhưng Si Mn có tác dụng này,Cr- Ni có giới hạn (hàm lượng 2% độ dai va đập gần không đổi  Ảnh hưởng Ni tới tính  Ni làm tăng độ bền độ cứng đáng kể, nhưngthấp khả tăng độ cứng Si %Ni < 2,3%, Ni làm tăng độ cứng tốt Mn  Ni làm tăng độ dai va đập tăng không nhiều, từ -> 3,5% tăng độ dai va đập từ 2500 -> 3300 kJ/m2,sau dó giảm  Ảnh hưởng Cr tới tính  Cr làm tăng chậm độ cứng, có dáng kể hàm lượng Cr > 3%  khoảng %Cr Vth để thu tổ chức mac, bảo đảm độ cứng cao theo yêu cầu Làm nguội chậm thép nhiệt độ khoảng nhiệt độ khoảng nhiệt độ 500-600 o C thép có tính ổn định cao, không sợ bị chuyển biến thành Fe+ Xe Đặc biệt ý đến nhiệt độ bắt đầu chuyển biến Mac (300-2000 C), làm nguội chậm khoang nhiệt độ có tác dụng làm giảm ứng suất tổ chức sảy chuyển biến, đảm bảo thép sau không bị nứt cong vênh → Điều kiện lí tưởng nhiên thực tế khó mà làm Do đó, tùy vào tiêu tính chi tiết yêu cầu loại vật liệu lam chi tiết phải chọn môi trường phù hợp - Nhiệt độ cho nhíp 60Si2Ni2A: 820oC dầu Dầu môi trường cho thép hợp kim Tôi dầu tốc độ nguội nhỏ nước chi tiết có biến dạng nứt sau độ cứng chi tiết lại Khi tôi, dầu nung nóng để giảm độ nhớt, bớt bám dính chi tiết Đặc điểm nhíp sau tôi: Bề mặt chuyển biến hết thành mac giòn cứng, tăng khả chịu mài mòn bề mặt, tiêu không quan trọng với nhíp Càng vào lương aus dư nhiều giúp chi tiết có độ dẻo dai chịu va đập Tuy nhiên, sau từ bề mặt vào lõi phần có tốc độ nguội khác nên ứng suất dư phần lớn đem dùng bị gãy phá hủy giòn  Ram nhíp Ram khâu bắt buộc sau thép để khắc phục nhược điểm cải thiện tính thép nói chung chi tiết nhíp xe tải nặng xét nói riêng: - Giảm ứng suất dư bên khiến thép không giòn - Điều chỉnh tính nhíp cho phù hợp với điều kiện làm việc Chi tiết nhíp sau phải ram trung bình (300-450oC) để đạt tổ chức troxtit ram Sau ram trung bình độ cứng giảm rõ rệt, cứng ( với thép 0,55-0,65%C HRC= 40-45) đảm bảo đáp ứng diều kiện tải trọng va đập nhíp Thêm vào đó, ứng suất nội khử hoàn toàn, giới hạn đàn hồi đạt cao σdh =0,9σb, độ dẻo độ dai tăng lên Chế độ nhiệt luyện đáp ứng cho chi tiết đáp ứng đầy đủ điều kiện làm việc yêu cầu tính chi tiết nhíp xe tải nặng (trình bày chương I)  Các khuyết tật sảy trình nhiệt luyện Các khuyết tật nứt, tính giòn cao, độ cứng cao khắc phục dầu Các khuyết tật gặp nhiệt luyện nhíp thường thoát cacbon, oxi hóa bề mặt Nguyên nhân: môi trường nung có O2, nước, CO2 thành phần oxi hóa C, Fe (C+ O2  CO (CO2); C + CO2  CO…) Hậu quả: chiều sâu lớp khuyết tật mà nhỏ bị bóc sau gia công cắt, lớn giảm mạnh tính bề mặt giảm độ bền chi tiết Ngăn ngừa: nung nóng khí tác nhân gây oxi hóa thoát cacbon Cụ thể công nhiệp, người ta thay lò nung than dầu, than lò điện với khí đặc biệt sau:  Khí bảo vệ có thành phần khí kiểm soát đảm bảo cao áp suất phân li oxit thấp áp suất khí hóa cacbon để phản ứng sảy Đây phương pháp kinh tế phải điều chỉnh thành phần khí với thành phần thép khác không dùng với thép Cr cao  Nung lò chân không: môi trường chân không sảy phản ứng nêu  Ủ cầu hóa Với chi tiết nhíp thép 60Si2Ni2A, người ta thực ủ cầu hóa tạo tổ chức peclit hạt, cải thiện thêm tính Cụ thể, độ bền tăng lên, độ dẻo dai cải thiện Tiến hành sau: nung lên nhiệt độ 750-760oC giữ nhiệt khoảng 5min, làm nguội xuống 650-660oC giữ nhiệt khoảng 5min…lặp lặp lại nhiều lần thúc đẩy trình cầu hóa Xe thành Peclit hạt (cơ tính tốt P tấm) Bảng 5.1: tính mác thép 60Si2Ni2A sau nhiệt luyện đầy đủ bước yêu cầu công nghệ ( theo Sổ tay nhiệt luyện tập 2) Giới hạn bền Giới hạn đàn Độ dai va MPa τx độ bên Độ cứng Giới hạn HB δ5 % độ Ψ% độ co giãn dài thắt tiết hồi đập biến dạng MPa kJ/m2 dẻo MPa diện 1750 1600 2,5 1250 302 20 d Mác thép thay mác thép 60Si2CrVA Mác thép Cácbon Mangan 60Si2CrVA 0,56  0,64 0,4  0,7  Chế độ nhiệt luyện: Silic 1,4  1,8 Crôm 0,9  1,2 Vanadi 0,1  0,2  Nhiệt luyên sơ bộ: ủ trước dập: 860oC ủ hoàn toàn Dập nóng 850-900oC  Nhiệt luyện kết thúc: 850oC dầu, ram trung bình 420OC, ủ cầu hóa a Bảng 5.2: tính 60Si2CrVA (theo sổ tay nhiệt luyện tập 2): Giới hạn bền Giới hạn đàn Độ dai va MPa 1900 τx độ bên Độ cứng Giới hạn HB δ5 % Ψ% 302 20 hồi đập biến dạng MPa kJ/m2 dẻo MPa 1700 1300 : So sánh bảng 5.1 5.2, tính mác thép thay cao hẳn mác thép chọn Tuy nhiên tỉ số σdh / σb mác thép 60Si2Ni2A = 0,91 cao so với 60Si2CrVA ( σdh / σb = 0,89) khả cho phép biến dạng dẻo 60Si2CrVA cao Chỉ tiêu quan trọng với nhíp xe tải nặng chi tiết yêu cầu không cho biến dạng dẻo trước phá hủy (xem chương I) Mặc dù vậy, điều kiện chịu tải trọng va đập không khắt khe tỉ số σdh / σb 60Si2CrVA an toàn Nếu xét đến lợi ích kinh tế, mác thép 60Si2CrVA có giá thành thấp điều kiện gia công nhiệt luyện mà thép không cần nguyên tố Ni, nguyên tố đắt tiền Trên thực tế mác thép 60Si2Ni2A khó kiếm so với 60Si2CrVA, dùng làm nhíp xe tải nặng dân dụng Vì thế, thay 60Si2Ni2A 60Si2CrVA xe tải dân dụng chấp nhận Chương VI: Kết luận Trong tập lớn này, em trình bày hầu hết vấn đề mặt lí thuyết trình lựa chọn vật liệu sử dụng phương pháp gia công nhiệt luyện chi tiết nhíp xe oto tải nặng Đồng thời, làm sáng tỏ cách lựa chọn kiến thức học môn học “Vật liệu kĩ thuật – lựa chọn sử dụng”, với tài liệu tham khảo, hiểu biết chút thân em Qua tập lớn này, em rút học trình lựa chọn loại vật liệu cho chi tiết cho với yêu cầu làm việc phải đáp ứng yêu cầu tính kinh tế Trong qua trình làm tập chi tiết nhíp xe tải nặng em gặp vấn đề sau: Không nắm quy tình sản xuất thực tiễn công ti sản xuất nhíp xe, hay chi tiết đàn hồi “ Công ty Cổ phần Cơ khí 19/8”, công ti “Công ty TNHH nhíp APM VN” … không cho biết quy trình họ webside Những tài liệu chuyên nhíp xe khó tiếp cận, cách nhìn họ chủ yếu mang màu sắc khí, tức họ biết vật liệu phù hợp sâu vào phân tích kết cấu chịu lực, phương pháp cải tiến kết cấu Như không với nội dung, yêu cầu môn học 3 Do hiểu biết hạn chế thân nên em vận dụng hầu hết kiến thức giáo khoa tập Dù cố gắng, tập em không tránh khỏi thiếu sót Rất mong thầy góp ý bổ sung để em hoàn thiện hiểu biết Em xin chân thành cảm ơn!