Nghiên cứu các thông số công nghệ và khuôn dập ép ngói màu từ vật liệu tổ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI NGUYỄN NGỌC PHÚ NGHIÊN CỨU CÁC THÔNG SỐ CÔNG NGHỆ VÀ KHUÔN DẬP ÉP NGÓI MÀU TỪ VẬT LIỆU TỔ HỢP CÓ GIA CƯỜNG SỢI PHỤC VỤ XUẤT KHẢU LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ HÀ NỘI – 2015 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI NGUYỄN NGỌC PHÚ NGHIÊN CỨU CÁC THÔNG SỐ CÔNG NGHỆ VÀ KHUÔN DẬP ÉP NGÓI MÀU TỪ VẬT LIỆU TỔ HỢP CÓ GIA CƯỜNG SỢI PHỤC VỤ XUẤT KHẢU Chuyên ngành : Kỹ thuật khí Mã đề tài : CTM13B – 26 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC PGS.TS NGUYỄN ĐẮC TRUNG HÀ NỘI - 2015 LỜI CẢM ƠN Để thực đề tài hoàn thành thời gian cho phép, học viên xin chân thành cảm ơn giúp đỡ, bảo đóng góp nhiệt tình từ người thầy hướng dẫn: PGS.TS Nguyễn Đắc Trung thầy cô môn: Gia Công Áp Lực - Đại Học Bách Khoa Hà Nội tạo điều kiện để học viên hoàn thành đề tài Mặc dù cố gắng song đề tài luận văn mẻ, phạm vi nghiên cứu sâu rộng, với kiến thức thân hạn chế, lý luận sở khoa học chưa sắc bén nên tránh khỏi thiếu xót Do học viên mong nhận đóng góp chân thành quý báu từ quý thầy cô, nhà chuyên môn đồng nghiệp để luận văn hoàn thiện Xin trân trọng cảm ơn! Hà Nội, ngày 06 tháng 09 năm 2015 Học viên Nguyễn Ngọc Phú LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan điều nêu luận văn thạc sĩ kỹ thuật: "Nghiên cứu thông số công nghệ khuôn dập ép ngói màu từ vật liệu tổ hợp có gia cường sợi phục vụ xuất khẩu" hoàn toàn Tất kết thu từ thiết kế từ trình nghiên cứu Mọi tài liệu trợ giúp thực luận văn rõ nguồn gốc Tôi xin cam đoan công trình nghiên cứu chưa bảo vệ hội đồng bảo vệ luận văn thạc sĩ chưa công bố phương tiện thông tin Hà Nội, ngày 06 tháng 09 năm 2015 Học viên Nguyễn Ngọc Phú MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN LỜI CAM ĐOAN MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ SẢN PHẨM NGÓI MÀU 01 1.1 Giới thiệu sản phẩm ngói màu 01 1.2 Tình hình nghiên cứu, ứng dụng công nghệ sản xuất ngói màu nước 04 1.3 Sơ lược vật liệu tổ hợp xi măng - cát có gia cường sợi 05 1.3.1 Xi măng vai trò cấp phối .07 1.3.2 Cát vai trò cấp phối 08 1.3.3 Sợi gia cường PVA ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm .09 1.3.4 Một số phụ gia khác vai trò cấp phối 11 1.4 Sơ lược máy móc thiết bị dây chuyền sản xuất ngói màu đại 16 1.4.1 Máy ép thủy lực 16 1.4.2 Máy trộn đầu liệu .17 KẾT LUẬN CHƯƠNG CHƯƠNG 2: NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT VÀ CÁC THÔNG SỐ CÔNG NGHỆ ẢNH HƯỞNG ĐẾN CHẤT LƯỢNG SẢN PHẨM 19 2.1 Quy trình công nghệ sản xuất ngói màu từ vật liệu tổ hợp có gia cường sợi 19 2.1.1 Khu vực phối trộn 20 2.1.2 Khu vực ép định hình sản phẩm 21 2.1.3 Khu vực dưỡng hộ, sơn màu sản phẩm 23 2.2 Các thông số công nghệ ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm 24 2.2.1 Lực ép ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm .25 2.2.2 Tốc độ ép, thời gian ép ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm 27 2.3 Mòn khuôn, dạng mòn chủ yếu biện pháp khác phục mòn khuôn ép 27 2.3.1 Mòn cào xước biến dạng dẻo, chế biện pháp khắc phục 27 2.3.2 Mòn cào xước nứt tách, chế biện pháp khắc phục 29 KẾT LUẬN CHƯƠNG CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ BỘ KHUÔN ÉP NGÓI MÀU 33 3.1 Đặc điểm vai trò khuôn ép ngói 33 3.2 Thiết kế mô hình 3D sản phẩm ngói 34 3.3 Thiết kế khuôn ép ngói 36 3.3.1 Cơ sở thiết kế 36 3.3.2 Thiết kế khuôn ép ngói 36 3.4 Phân tích lựa chọn vật liệu chế tạo cho phận khuôn .39 3.4.1 Lựa chọn vật liệu chế tạo Chày ép Cối ép 39 3.4.2 Lựa chọn vật liệu chế tạo Cối phụ, lót cối phụ đế khuôn 42 3.5 Ứng dụng phương pháp PTHH để kiểm tra bền biến dạng Cối ép 43 3.5.1 Giới thiệu phương pháp PTHH phần mềm tính toán Cosmos Design Star .43 3.5.2 Ứng dụng phần mền Cosmos Design Star kiểm tra bền, biến dạng chuyển vị Cối ép 44 3.5.3 Đánh giá kết kiểm tra 48 3.5.4 Một số kết luận 48 KẾT LUẬN CHƯƠNG CHƯƠNG 4: NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO KHUÔN ÉP NGÓI 50 4.1 Lập quy trình công nghệ gia công khuôn ép ngói .50 4.2 Chuẩn bị phôi 51 4.3 Mô hình hóa 3D chi tiết khuôn & ứng dụng lập trình gia công phần mềm Cimatron E10.0 51 4.4 Thiết kế quy trình nhiệt luyện Chày ép Cối khuôn ép - vật liệu SKD11 68 4.4.1 Tôi thép SKD11 68 4.4.2 Ram thép SKD11 .70 4.4.3 Thấm Nitơ thép SKD11 72 4.4.4 Các yếu tố ảnh hưởng đế trình thấm Nitơ 75 4.4.5 Các phương pháp thấm Nitơ 76 KẾT LUẬN CHƯƠNG KẾT LUẬN CHUNG TÀI LIỆU THAM KHẢO DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1: Bảng đặc tính sản phẩm ngói Công ty CP ngói màu Fuji VN - Tân Thuận Cường - Hải Dương 02 Bảng 1.2: Bảng thống kê kiểm tra chi tiết khả chống thấm ngói màu Fuji VN công ty CP Tân Thuận Cường - Hải Dương 03 Bảng 1.3: Các thông số Xi măng Poóc lăng PC - 30 08 Bảng 1.4: Một số loại sợi PVA hãng giới 10 Bảng 1.5: Một số tính chất điển hình Silica Fume 15 Bảng 4.1: Giá trị độ phân hủy thích hợp cho nhiệt độ thấm 79 DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1: Mô hình mái nhà lợp ngói màu 01 Hình 1.2: Cấu trúc vi mô vật liệu tổ hợp xi măng gia cường sợi có không sử dụng phụ gia Silica fume 14 Hình 1.3: Phụ gia Sikament ®R4 - chất phụ gia siêu hóa dẻo 15 Hình 1.4: Máy ép thủy lực dùng sản xuất ngói màu 17 Hình 2.1: Sơ đồ công nghệ sản xuất ngói màu theo công nghệ ép rời rạc 19 Hình 2.2: Minh họa mô hình hệ thông sản xuất ngói màu 20 Hình 2.3: Sơ đồ nguyên lý ba giai đoạn ép định hình sản phẩm ngói màu 25 Hình 2.4: Biểu đồ phụ thuộc mật độ vật ép với áp lực ép 27 Hình 2.5: Biểu đồ chu trình ép ngói màu 26 Hình 3.1: Sơ đồ nguyên lý làm việc khuôn ép ngói 34 Hình 3.2: Các loại ngói vị trí lắp đặt 35 Hình 3.3: Mô hình 3D ngói mẫu 35 Hình 3.4: Tách khuôn - thiết kế Chày ép Cối ép 36 Hình 3.5: Tách khuôn - thiết kế Áo cối phụ lót cối phụ 37 Hình 3.6: Tách khuôn - thiết kế đế gá khuôn chi tiết phụ trợ 38 Hình 3.7: Nhập mô hình đồ họa chi tiết (*.iges) vào môi trường làm việc Cosmos design, mô tả liên kế chi tiết, chuyển vị bị khống chế, đặt lực vào bề mặt làm việc chi tiết 45 Hình 3.8: Chạy chương trình khởi tạo phân tử tự động có chủ động khống chế số phần tử (kích thước mắt lưới) 46 Hình 3.9: Chạy chương trình tự động tính toán đưa kết chuyển vị phần tử 46 Hình 3.10: Chạy chương trình tính toán đưa kết ứng suất điểm nút 47 Hình 3.11: Kiểm tra điều kiện bền trạng thái biến dạng nguy hiểm 48 Hình 3.12: Hình dạng biến dạng chi tiết Cối ép ngói 48 Hình 4.1: Quy trình công nghệ gia công khuôn ép ngói màu 51 Hình 4.2: Bản vẽ lắp 3D khuôn ép ngói 52 Hình 4.3: Bản vẽ kỹ thuật & quy trình công nghệ gia công chày ép 53 Hình 4.4: Mô gia công khoan - taro 04 lỗ M24x50 - chi tiết Chày ép 54 Hình 4.5: Mô gia công bề mặt 3D trước nhiệt luyện - chi tiết Chày ép 55 Hình 4.6: Mô gia công bề mặt 3D sau nhiệt luyện - chi tiết Chày ép 55 Hình 4.7: Bản vẽ kỹ thuật quy trình công nghệ gia công Cối ép 57 Hình 4.8: Mô gia công khoan - taro 06 lỗ ren M20x50 - Cối ép 58 Hình 4.9: Mô gia công bề mặt 3D trước nhiệt luyện - Cối ép 58 Hình 4.10: Mô gia công bề mặt 3D sau nhiệt luyện - Cối ép 59 Hình 4.11: Bản vẽ kỹ thuật & quy trình công nghệ gia công Áo cối phụ 60 Hình 4.12a: Mô trình phay thô tinh biên dạng hốc lắp ghép lót cối phụ - Áo cối phụ 61 Hình 4.12b: Mô trình phay thô tinh biên dạng 3D - Áo cối phụ 61 Hình 4.13: Mô trình gia công lỗ thoát bulong M20 lỗ chốt định vị Ø10 +0.015 - Áo cối phụ 62 Hình 4.14: Bản vẽ kỹ thuật quy trình công nghệ gia công lót cối phụ 63 Hình 4.15: Bản vẽ kỹ thuật quy trình công nghệ gia công lót cối phụ 64 Hình 4.16: Bản vẽ kỹ thuật quy trình công nghệ gia công Đế gá chày 66 Hình 4.17: Bản vẽ kỹ thuật quy trình công nghệ gia công Đế gá cối ép 67 Hình 4.18: Bản vẽ kỹ thuật quy trình công nghệ gia công Đế gá cối ép phụ 68 Hình 4.19: Biểu đồ thời gian-nhiệt độ-chuyển biến (giản đồ CCT) 71 Hình 4.20: Ảnh hưởng nhiệt độ ram tới độ cứng thép SKD11 72 Hình 4.21: Sơ đồ tổng quát quy trình nhiệt luyện thép SKD11 73 Hình 4.22: Giản đồ Fe - N 76 Hình 4.23: Đồ thị biểu diễn quan hệ hệ số khuyếch tán nhiệt độ 77 Hình 4.24: Sự phụ thuộc chiều dày lớp thấm vào thời gian trình thấm 78 Hình 4.25: Giản đồ Layer thể quan hệ độ phân hủy hình thành tổ chức lớp thấm tương ứng với khoảng nhiệt độ khác 80 Hình 4.26: Biểu dồ thể phương pháp điều khiển trình thấm Nito thông qua thể Nito 81 Hình 4.27: Thấm Nito giai đoạn 81 Hình 4.28: Thấm Nito hai giai đoạn 82 LỜI MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài: Công nghệ sản xuất ngói màu giới phát triển thời gian dài đạt thành tựu định Tại Việt Nam năm gần số doanh nghiệp nước tiếp cận, liên kết với đối tác nước như: Nhật Bản EU… để xây dựng, lắp đặt dây chuyền sản xuất ngói màu dạng chuyển giao công nghệ Vấn đề đặt làm chủ công nghệ tiên tiến này, từ tạo tiền đề cho việc cải tiến nâng cao suất chất lượng sản phẩm qua tạo sức cạnh tranh nhằm đưa sản phẩm ngói màu xuất thị trường giới vốn khó tính, khắt khe yêu cầu chất lượng mẫu mã sản phẩm Một đề là, số thiết bị, phụ kiện, vật liệu… dây chuyền sản xuất dạng đặc biệt nắm giữ cung cấp đối tác nước cụ thể như: khuôn ép ngói… Điều dẫn đến phụ thuộc, không chủ động việc thay thế, bảo dưỡng dây chuyền vào hoạt động thực tế, thêm vào chi phí cho việc nhập thiết bị thay thế, sửa chữa cao nguyên nhân dẫn đến giá thành sản phẩm tăng, giảm mức độ cạnh tranh sản phẩm doanh nghiệp nước Là học viên cao học ngành Công nghệ chế tạo máy niên khoá 2013-2015 Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội Học viên hiểu để làm chủ công nghệ sản xuất ngói màu đòi hỏi phải cần phải có trình nghiên cứu tìm hiểu nghiêm túc Việc Nghiên cứu thông số công nghệ tính toán thiết kế khuôn ép ngói bước quan trọng tạo sở cho việc chủ động sản xuất, cải tiến, nâng cao suất chất lượng sản phẩm Trong Luận văn tốt nghiệp Học viên mạnh dạn lựa chọn đề tài luận văn với nội dung “Nghiên cứu thông số công nghệ khuôn dập ép ngói màu từ vật liểu tổ hợp có gia cường sợi phục vụ xuất khẩu” Nghiên cứu nhằm ứng dụng vào thực tế sản xuất cho nhà máy sản xuất ngói màu khu vực miền bắc Đối tượng mục đích nghiên cứu Giai đoạn phân hủy: Là trình tạo nguyên tử hoạt tính nguyên tố cần thấm, trình xảy môi trường khí động, nhiệt độ thấm Các nguyên tử hoạt tính tạo thành có khả hấp phụ vào bề mặt kim loại Ví dụ: Trong khoảng nhiệt độ thấm từ 4500-6000C, NH3 phân hủy theo phản ứng: NH3 = 2 + 6H Nitơ nguyên tử hình thành khuếch tán vào bề mặt thép tạo nên lớp thấm nitơ Giai đoạn hấp thụ: Sau phân hủy, nguyên tử hoạt tính hấp thụ vào bề mặt chi tiết, sau khuếch tán sâu vào bên kim loại sở, tạo thành dung dịch rắn, pha trung gian hợp chất hóa học Kết hấp thụ tạo lên bề mặt thép nguyên tử hoạt tính nguyên tố thấm với nồng độ cao, tạo chênh lệch nồng độ bề mặt lõi Giai đoạn khuếch tán: Các nguyên tử hoạt tính sau bão hòa vào lớp bề mặt thép với nồng độ cao khuếch tán vào sâu bề mặt chi tiết tạo thành lớp thấm với chiều sâu định Nhờ khuếch tán, lớp thấm hình thành có chất khác biệt với toàn khối kim loại Chiều dày lớp khuếch tán phụ thuộc vào nhiệt độ thấm, thời gian giữ nhiệt d Tổ chức tính chất lớp thấm nitơ  Tổ chức lớp thấm nitơ Tổ chức lớp thấm nitơ xác định dựa giản đồ Fe-N Theo giản đồ pha Fe-N (hình 4.22), nitơ khuếch tán vào thép nhiệt độ tích (5900C) tạo pha: a , g , g', e Khi thấm nhiệt độ nhiệt độ tích hình thành lớp thấm từ bề mặt thép theo thứ tự α→ γ+α→ γ→ γ + γ’→ γ’ Khi thấm nhiệt độ thấp nhiệt độ tích hình thành lớp thấm từ bề mặt thép theo thứ tự: α→ α + γ’→ γ’→ γ’+ε - 75 - Hình 4.22: Giản đồ Fe-N Trong đó: α - dung dịch rắn xen kẽ N Feα, gọi ferit Nitơ γ - dung dịch rắn xen kẽ N Feγ γ’ - pha xen kẽ Fe4N, pha cứng ε - pha xen kẽ Fe2N1-x Đây pha xốp Khi thấm có xuất pha ε bề mặt, có nhiều lỗ xốp nên độ cứng không cao (khoảng 300HV) tốc độ thấm lại lớn Ngoài ra, lỗ xốp nơi chứa dầu bôi trơn làm tăng tính chịu ma sát làm việc Về mặt động học cấu trúc xốp bề mặt tạo điều kiện thuận lợi để khuếch tán nitơ - 76 - Tính chất lớp thấm nitơ Lớp thấm nitơ có độ cứng tính chống mài mòn cao tạo thành pha nitrit sắt nitrit hợp kim nhỏ mịn, phân tán lớn lớp thấm Độ cứng lớp thấm đạt tới (1000÷1200) HV Trên giản đồ Fe-N ta thấy nhiệt độ 5900C tổ chức lớp thấm ổn định, điều cho phép chi tiết thấm nitơ giữ độ cứng nóng nhiệt độ cao làm việc Tuy nhiên, nhiệt độ cao, khuếch tán nitơ vào phía làm nghèo nitơ giảm độ cứng lớp thấm Thấm nitơ làm tăng độ bền mỏi tạo nên lớp ứng suất nén dư bề mặt, ứng suất làm giảm giá trị ứng suất kéo ngoại lực trình làm việc chi tiết 4.4.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến trình thấm nitơ a Nhiệt độ Nhiệt độ ảnh hưởng lớn đến trình khuếch tán nguyên tử thấm vào thép Khi nhiệt độ cao khả khuếch tán vào thép nguyên tử thấm tăng (hình 1.10) biểu diễn hàm mũ sau: D = D0.exp (- Q/RT) (1) Hình 4.23: Đồ thị biểu diễn quan hệ hệ số khuếch tán nhiệt độ - 77 - Trong đó: - D0: Hệ số khuếch tán thứ nguyên với D [cm2/S] - Q : Hoạt khuếch tán [cal/mol] - R: Hằng số khí, R=1.98 [cal/mol.độ] - T: Nhiệt độ tuyệt đối [K] b Thời gian Ở nhiệt độ cố định, thời gian khuếch tán dài, chiều sâu lớp khuếch tán dày quan hệ chúng tuân theo quy luật parabol theo công thức: δ = K.τ1/2 Trong đó: δ – Chiều dày lớp khuyếch tán K - Hệ số tỷ lệ phụ thuộc vào D τ - Thời gian δ δ = K.τ1/2  Hình 4.24 Sự phụ thuộc chiều dày lớp thấm vào thời gian trình thấm Từ hình 4.24 biểu diễn phụ thuộc chiều dày lớp thấm vào thời gian trình nhận thấy thời gian thấm dài, mức tăng chiều sâu lớp thấm chậm Biện pháp hiệu để tăng chiều sâu lớp thấm tăng nhiệt độ tăng thời gian Tuy nhiên, thấm nitơ nhiệt độ cao nhiệt độ thấm phải nhỏ nhiệt độ ram 300-500C để đảm bảo tổ chức sau ram không thay đổi - 78 - 4.4.5 Các phương pháp thấm nitơ Hiện có hai phương pháp thấm nitơ là: thấm nitơ thể lỏng thấm nitơ thể khí Tuy nhiên, phương pháp thấm nitơ thể khí hay dùng có ưu điểm như: Hiệu thấm nitơ cao, kết thấm ổn định, tốc độ thấm đạt 10-15μm/h, gây ô nhiễm môi trường Trong phạm vi đồ án đề cập đến thấm nitơ thể khí sử dụng NH3 để cung cấp nitơ nguyên tử cho trình thấm xảy Khí nitơ tồn dạng phân tử (N2) ổn định dùng để thấm nitơ Một chất khí cung cấp nitơ nguyên tử NH3 Trong khoảng nhiệt độ thấm, từ 4500-6000C, NH3 phân hủy theo phản ứng: NH3 = 2 + 6H Nitơ nguyên tử hình thành khuếch tán vào bề mặt thép tạo nên lớp thấm nitơ Do nitơ khuếch tán vào thép chậm, hình thành nhiều không kịp khuếch tán vào thép kết hợp lại thành phân tử hết hoạt tính làm ngăn cản trình thấm phản ứng: 2NH3 → 2 + 6H → N2 + 3H2 (*) Vì phải luôn bơm khí NH3 vào lò để trì tỷ lệ NH3 thích hợp cho trình thấm Tỷ lệ đặc trưng hệ số phân hủy β NH3 (β = số mol phân hủy chia cho tổng số mol NH3 đưa vào) Bảng 4.1 cho giá trị độ phân hủy thích hợp cho nhiệt độ thấm Nhiệt độ thấm, 0C Hệ số β thích hợp, % 450-500 500-600 600-700 20-35 30-45 40-65 Bảng 4.1 Giá trị độ phân huỷ thích hợp cho nhiệt độ thấm Hệ số phân huỷ β xác định thông qua thể tích khí lấy khỏi lò gồm NH3, N2, H2 sau quy điều kiện tiêu chuẩn V0, V1 thể tích lại sau - 79 - sục nước gồm: N2 H2 chúng không hoà tan vào nước Vì thể tích NH3 phân huỷ cho ta hai thể tích hỗn hợp (N2 + H2) Từ (*) ta tích NH3 phân huỷ V1/2 Khí hoà tan vào nước NH3 dư tích V0 – V1, suy ra:   V1 NH phanhuy NH cungcap  V1 (V  V )  V1  2V  V1 Từ giản đồ hình 4.23 nhận thấy độ phân huỷ NH3 phụ thuộc vào nhiệt độ, lưu lượng khí thấm Ở nhiệt độ xác định, độ phân huỷ phụ thuộc vào lưu lượng tức phụ thuộc vào thời gian lưu τ NH3 lò:  Vr Vl  Vct  Q Q Trong đó: - Q – Lưu lượng NH3 vào lò, m3/phút - Vr, Vt, Vct – thể tích rỗng lò, thể tích lò thấm thể tích chiếm chỗ chi tiết, m3 Hình 4.25: Giản đồ Layer thể quan hệ độ phân huỷ hình thành tổ chức lớp thấm tương ứng với khoảng nhiệt độ khác Hiện nay, phương pháp dùng để điều khiển xác hàm lượng nitơ hoạt tính phương pháp điều khiển theo thấm nitơ, nitơ khả cung cấp nitơ môi trường - 80 - K NH  PNH PH3 2/ Trong đó: - KN: Thế nitơ - PNH: Áp suất riêng phần NH3 - PH: Áp suất riêng phần H2 Hình 4.26 Biểu đồ thể phương pháp điều khiển trình thấm Nito thông qua Nito Có hai phương pháp thấm nitơ sử dụng môi trường khí thấm NH3 gồm: Thấm giai đoạn thấm hai giai đoạn a Thấm giai đoạn: C 5300C τbão hoà + τkt τ Hình 4.27: Thấm Nitơ giai đoạn - 81 - Nhiệt độ thấm nitơ giai đoạn khoảng 495 - 525°C với độ phân huỷ từ 15-30% Nhận thấy thấm nitơ giai đoạn hai trình bão hoà khuếch tán giữ nhiệt độ xác định Quá trình khuôn giòn, dễ mẻ lớp thấm γ’ giàu nitơ xuất lớp trắng bề mặt điều không mong muốn khuôn dập nguội Để khắc phục nhược điểm người ta dùng phương pháp thấm nitơ hai giai đoạn b Thấm nitơ hai giai đoạn: C 530 τ bão hoà τkt τ Hình 4.28: Thấm Nitơ hai giai đoạn Giai đoạn bão hoà thấm nitơ hai giai đoạn ngoại trừ thời gian gấp đôi thấm nitơ giai đoạn, nhiệt độ giai đoạn khuyếch tán xử lý nhiệt độ thấm nitơ giai đoạn bão hoà tăng lên đến 550 ÷ 565°C Tuy nhiên độ phân hủy giai đoạn khuếch tán tăng cao từ 65 ÷ 85% chí cao mức 80÷ 85% giai đoạn bão hoà độ phân huỷ thường thấp 20 ÷ 30% Mục đích chủ yếu thấm nitơ hai giai đoạn giảm chiều dày lớp trắng bề mặt giai đoạn khuếch tán nguyên tử nitơ bề mặt tiếp tục khuếch tán, độ phân hủy môi trường thấm thấp không đủ bão hòa với mức nồng độ lớn để tạo lớp trắng Đó ưu điểm thấm nitơ hai giai đoạn so với thấm nitơ giai đoạn Do sau ram thấm nitơ lớp thấm nitơ mỏng cỡ vài chục micrômet nên để tăng khả khuyếch tán nitơ vào thép hay tăng - 82 - chiều dày lớp thấm nitơ trước thấm đem xử lý ôxy hoá phốt phát hoá thấm nitơ chiều dày lớp thấm đạt cỡ trăm micromet Lúc tính chịu mài mòn khuôn cao tuổi thọ khuôn nâng cao c Tiền xử lý ôxy hoá Oxy hoá thép để chống ăn mòn để bề mặt có màu đẹp Thay đổi thành phần dung dịch chế độ gia công thu lớp phủ có độ cứng cao, chịu va đập tốt, cách điện Màng ôxyt tạo phương pháp: gia công hoá học dung dịch kiềm hay axit, gia công điện hoá anốt dung dịch kiềm hay axit cromic phương pháp gia công nhiệt nhiệt độ tương đối cao 40008000C Mục đích trình ôxy hoá cho thép SKD11 trước đem thấm nitơ tạo lớp ôxyt sắt xốp bề mặt tạo điều kiện tốt cho việc khuyếch tán nguyên tử nitơ vào thép d Tiền xử lý phốt phát hoá Phốt phát hoá phương pháp gia công bề mặt kim loại áp dụng rộng rãi công nghiệp để xử lý bề mặt kim loại, coi phương pháp chuẩn bị bề mặt kim loại tốt trước sơn phủ Ngoài ra, màng phốt phát hoá chuyển hoá bề mặt kim loại thành lớp bề mặt không tính dẫn điện tính kim loại, có khả chống ăn mòn Nhờ tính chất người ta tạo công nghệ phốt phát hoá để sử dụng nhà máy xử lý bề mặt kim loại Quy trình phốt phát hoá cổ điển nhúng từ 10 phút đến vài dung dịch nhiệt độ cao (600-900C) Dung dịch phốt phát hoá đại có chứa chất phụ gia làm tăng tốc độ trình, hạ thấp nhiệt độ xuống 350C vận hành cách phun phun – nhúng liên hợp Dung dịch phốt phát hoá đại thường có thành phần phức tạp, có ba thành phần sau: axit phốtphoric tự do, muối kim loại đihyđrôphotphat chất tăng tốc Phản ứng xảy trình phốt phát hoá phức tạp: - 83 - Me(H2PO4) → Me2+ + 2H2PO4H2PO4HPO42- = H+ + HPO42- H+ + PO43- = Trong đó: Me Fe, Zn, Mn Khi thép nhúng vào dung dịch phốt phát hoá hình thành vùng anốt catốt xen kẽ Tại vùng anốt sắt bị xâm thực tan vào dung dịch Fe → Fe2+ + 2e, vùng catốt hyđrô thoát 2H+ + 2e → 2H → H2 Kết lớp dung dịch sát vật gia công giàu ion Fe2+, HPO42- , PO43- kết hợp với thành hợp chất không tan FeHPO4 Fe3(PO4)2 kết tinh thành màng phốt phát Trong màng muối sắt mà có muối mangan hay kẽm Thành phần kim loại nền, cách gia công bề mặt trước phốt phát hoá, thành phần dung dịch chế độ phốt phát hoá ảnh hưởng thành phần tính chất màng Chất lượng lớp phốt phát thép xác định trọng lượng màng đơn vị diện tích Phốt phát hoá kim loại gồm loại: phốt phát hoá thường, phốt phát hoá nhanh phốt phát hoá nguội Phốt phát hoá thường: Để thu màng phốt phát phải dùng muối đihyđrôphotphát kim loại: Mn, Fe, Zn, Cd Ở Nga hay dùng chế phẩm Majef hỗn hợp muối đihyđrôphotphát sắt mangan: Fe(H2PO4)2, Mn(H2PO4)2.H2O, MnHPO4 có thành phần hoá học: 2,4-2,5% Fe, 14% Mn, 4552% phot phát, 1% SO42-, CaO vết, Cl- vết 1-2% H2O Quá trình phốt phát hoá hiệu dung dịch chứa 30-33g/l chế phẩm Majef nhiệt độ 960 - 980C Ở nhiệt độ thấp sinh cấu trúc tinh thể, nhiệt độ cao sinh nhiều cặn bã dung dịch Thời gian phốt phát hoá xác định thời điểm ngừng thoát khí hyđrô, nhiên nên kéo dài thêm 5-10 phút Màng tạo từ dung dịch muối Majef có độ bám cao, đạt chiều dày từ 7-50μm xốp Lớp phủ có điện trở cao chịu nhiệt tốt - 84 - Để màng có tinh thể nhỏ, tính bảo vệ cao nên dùng dung dịch có nồng độ Majef đặc (100-200g/l) tiến hành nhiệt độ thấp 800- 850C Đối với thép hợp kim cao nên dùng dung dịch có 30-32 g/l muối Majef, 1012 g/l BaCl2, nhiệt độ 98-1000C, thời gian 40-60phút Nhược điểm phốt phát hoá dung dịch Majef là: thời gian lâu, nhiệt độ cao, khoảng nhiệt độ làm việc hẹp, khí hyđrô thoát mạnh, làm thấm nhiều hyđrô, tính giảm Vì giảm thấm hyđrô rút ngắn thời gian phốt phát hoá Phốt phát hoá nhanh: Thành phần dung dịch chế độ phốt phát hoá nhanh sau: Majef 30-40 g/l 30-40g/l Zn(NO3)2.6H2O 50-65 g/l 50-70 g/l NaF 2-5 g/l - H3PO4 - 0,1 -1,0 g/l NaNO3 - 4-5 g/l Nhiệt độ 45-650C 92-960C Thời gian 8-15phút 8-10phút Phốt phát hoá nhanh dùng rộng rãi công nghiệp nhược điểm phốt phát hoá thường Dung dịch phốt phát hoá nhanh cho màng tương đối mỏng độ bền ăn mòn thấp Phốt phát hóa nguội: Cách đun nóng dung dịch, màng tương đối mỏng Phốt phát hoá nguội dùng muối Majef hay muối kẽm đihyđrôphốtphát NaF NaNO2 chất hoạt hoá cho trình Khi tăng nhiệt độ dung dịch màng tinh thể nhỏ mịn Thành phần dung dịch chế độ phốt phát hoá nhanh sau: - 85 - Majef 25-30 g/l - - - Zn(H2PO4)2 - 60-70 g/l 100 g/l - ZnO - - - 18-21g/l - - - - - - 80-85 g/l 1-2 g/l Zn(NO3)2.6H2O 35-40g/l NaF 5-10 g/l H3PO4 - NaNO3 - Thời gian 40phút 80-100 g/l 0,3-1,0 g/l 15-25phút 30-40phút 15-20phút Quy trình xử lý phốt phát hóa: + Tẩy dầu, tẩy nhờn + Rửa qua nước lạnh khoảng 0,5 - phút + Nhúng vào bể dung dịch axit oxalic khoảng 10÷30 giây Bể dung dịch chứa 0,073 kg axit oxalic gallon nước (4 lít) Axit mạnh nên trì 30 point ( point: số ml 0,1N dung dịch NaOH chuẩn độ 10ml, phenolphthalein chất thị) kiểm tra định kỳ nửa tháng lần Bể nên rửa có xuất bùn đặc, cặn bám dính vào chi tiết xử lý + Rửa qua nước lạnh khoảng 0,5 - phút + Rửa qua nước ấm khoảng 0,5 - phút Bể rửa nên trì nhiệt độ khoảng 65-800C, điều chỉnh nước ấm từ bị nhiễm bẩn + Xử lý phốt phát hóa 800C phút Thiết bị dùng MIL-C 490A Làm loãng nước xấp xỉ 1,3 kg/l Duy trì 30 point* theo phân tích thống kê hàng ngày + Rửa qua nước lạnh phút + Rửa qua nước ấm phút (điều kiện bể rửa trên) + Sấy khô - 86 - + Cất giữ chi tiết cẩn thận đưa vào lò thấm nitơ Nhận thấy với ba phương pháp dùng để phốt phát hoá tạo màng xốp thích hợp cho giai đoạn thấm nitơ cho thép Màng xốp tạo điều kiện thuận lợi cho nguyên tử nitơ khuếch tán vào thép tốt độ cứng hay khả chống mài mòn thép cao Kết luận chương IV:  Chương IV giải vấn đề sau: - Xây dựng quy trình công nghệ gia công chi tiết khuôn ép ngói - Ứng dụng phầm mềm gia công Cimatron E10.0 vào lập trình gia công phận khuôn - Xây dựng quy trình nhiệt luyện thấm Nito cho Chày ép Cối ép - 87 - KẾT LUẬN CHUNG Đề tài “Nghiên cứu thông số công nghệ khuôn sản xuất ngói màu từ vật liệu tổ hợp có sợi gia cường nhằm nâng cao chất lượng sản phẩm phục vụ xuất khẩu” hoàn thành nội dung nghiên cứu Kết cụ thể gồm: Bộ tài liệu: - Giới thiệu sản phẩm ngói màu sản xuất từ vật liệu tổ hợp xi măng–cát có sợi gia cường - Tìm hiểu quy trình sản xuất, máy móc thiết bị dây chyền sản xuất ngói màu - Nghiên cứu thực nghiệm số thông số công nghệ ảnh hưởng đến chất lượng ngói màu như: lực ép, vận tốc ép, thời gian ép Bộ tài liệu, tính toán, thiết kế hoàn chỉnh khuôn ép ngói chính: - Tính toán, thiết kế khuôn ép ngói chính, lựa chọn vật liệu chế tạo - Tính toán, kiểm nghiệm độ bền, chuyển vị, biến dạng Chày ép Cối ép ngói Lập quy trình công nghệ chế tạo khuôn ép ngói, quy trình nhiệt luyện số chi tiết khuôn ép ngói phù hợp với trình độ điều kiện chế tạo nước Để hoàn thành đề tài “Nghiên cứu thông số công nghệ khuôn sản xuất ngói màu từ vật liệu tổ hợp có sợi gia cường nhằm nâng cao chất lượng sản phẩm phục vụ xuất khẩu”, xin chân thành cảm ơn PGS.TS Nguyễn Đắc Trung trực tiếp hướng dẫn Lãnh đạo Viện Cơ Khí, Viện Đào tạo sau đại học, Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội, hỗ trỡ tạo điều kiện cho em hoàn thành nhiệm vụ giao Xin chân thành cảm ơn! - 88 - TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nguyễn Thành Long: Nghiên cứu, thiết kế chế tạo khuôn ép ngói phụ kiện cho dây chuyền sản xuất ngói màu gia cường sợi – Đơn vị Viện Công nghệ – Bộ Công Thương [2] Nguyễn Phước Hải: Lập trình gia công phần mềm Cimatron E10 [3] Nguyễn Văn Tư: Xử lý bề mặt - Nxb Đại học Bách Khoa Hà Nội ; Hà Nội 1999 [4] Phạm Thị Minh Phương, Tạ Văn Thất: Công nghệ nhiệt luyện - NXB Giáo dục [5] PGS.Hà Văn Vui, TS Nguyễn Chỉ Sáng, Phan Đăng Phong: Sổ tay thiết kế khí 1, 2, – NXB Khoa học kỹ thuật [6] Phùng Tố Hằng, Nguyễn Văn Đức: Nhiệt luyện trước thấm N cho thép SKD11 dùng làm khuôn dập nguội - Tạp chí Khoa học công nghệ; Số 75/2010; tr 121-125 - 89 - ... 5402:2004 (Pressed Cement Roof Tiles) DƯỡNG Hộ SƠN MàU SảN PHẩM ĐầU VàO éP NGóI MộC KHU CHUậN Bị LIệU KHU éP NGóI KHU DƯỡNG Hộ KHU SƠN MàU KHO NGUYÊN LIệU Hỡnh 2.1: S cụng ngh sn xut ngúi mu theo... SợI PVA MáY TRộN MIXER NƯớC SƠN MàU DƯỡNG Hộ GIAI ĐOạN VậN CHUYểN MOTOSKIP h thng ph tr khỏc THùNG TRộN MáY éP THùNG TRộN MáY éP THùNG TRộN MáY éP TáCH NGóI - KHUÔN DƯỡNG Hộ GIAI ĐOạN Hỡnh 2.2: