Chất lượng bề mặt chi tiết máy

Chng Cht lng b mt chi tit mỏy Chất lợng bề mặt tiêu chất lợng chế tạo chi tiết, có ảnh hởng lớn đến khả làm việc chi tiết máy Các yếu tố đặc trng chất lợng bề mặt Gồm: - Hình dáng lớp bề mặt (độ sóng, độ nhám ) - Trạng thái tính chất lý lớp bề mặt (độ cứng, chiều sâu lớp biến cứng, ứng suất d ) - Phản ứng lớp bề mặt môi trờng làm việc (tính chống mòn, khả chống xâm thực hoá học, độ bền mỏi ) Chất lợng bề mặt chi tiết máy phụ thuộc vào phơng pháp điều kiện gia công cụ thể 1.1 Chất lợng hình học bề mặt gia công Bề mặt sau gia công không phẳng cách lý tởng mà có nhấp nhô Những nhấp nhô trình biến dạng dẻo bề mặt chi tiết gia công cắt gọt, vết lỡi cắt để lại bề mặt gia công, ảnh hởng rung động cắt nhiều nguyên nhân khác Bề mặt CTM sau mài Bề mặt chi tiết máy sau gia công (Mài) Hình dáng hình học bề mặt CTM đợc đặc trng bởi: độ nhấp nhô tế vi (độ nhám) độ sóng - Độ nhấp nhô tế vi (độ nhám bề mặt) Đợc xác định hai thông số sau: Hình Độ nhám bề mặt CTM + Chiều cao nhấp nhô prôfin theo 10 điểm, RZ: Là trị số trung bình tổng giá trị tuyệt đối chiều cao đỉnh cao chiều sâu đáy thấp 5 prôfin giới hạn chiều Hdài chuẩn H Rz = i =1 Max i =1 + Sai lệch trung bình số học prôfin Ra: trị số trung bình khoảng cách từ đỉnh đờng nhấp nhô tế vi tới đờng trung bình OX Độ nhám bề mặt CTM l 1 n Ra = hx dx hi l0 n i =1 Với: -l: Chiều dài chuẩn - hx: Chiều cao nhấp nhô tính từ đờng chuẩn - n: Số nhấp nhô đợc đo Theo tiêu chuẩn Việt Nam (TCVN) độ nhám đợc chia thành 14 cấp, thấp cấp cao cấp 14 Rz đợc dùng cho trờng hợp độ nhám từ cấp 1-5, cấp 13, 14 Còn từ cấp 6-12 sử dụng Ra R (àm) R (àm) Chiều dài Cấp độ nhám a z Không lớn 84 40 20 320 150 80 10 40 20 2,5 1,25 0,63 10 6,3 3,2 10 11 12 0,32 0,16 0,08 0,04 1,6 0,8 0,4 0,2 chuẩn l (mm) 2,5 0,8 0,25 13 0,02 0,1 0,08 14 màu đỏ 0,01là ký0,05 Ghi chú: Chữ in đậm hiệu độ nhám đợc sử dụng Ký hiệu độ nhám vẽ kỹ thuật: Ghi theo Rz: Ghi theo Ra: Rz40 Trong thực tế sản xuất, ngời ta thờng hay sử dụng ký hiệu để độ bóng bề mặt Ký hiệu đợc sử dụng rộng rải vẽ nớc công nghiệp phát triển nh Nhật Bản, Đức, Mỹ v.v Tuy nhiên, ghi độ bóng ngời ta thờng kèm thêm phơng pháp gia công Ví dụ: G có nghĩa bề mặt đạt độ bóng ph ơng pháp mài : Tơng đơng với Ra= 10-20àm : Tơng đơng với Ra= 2,5-5àm : Tơng đơng với Ra= 1,25-0,32àm G - Độsóng : Tơng đơng với Ra= 0,16-0,01àm Độ sóng tập hợp tất độ nhấp nhô đợc lặp lại theo chu kỳ bề mặt chi tiết Độ sóng đợc xác định chiều dài chuẩn lớn so với độ nhám bề mặt 1.2 Tính chất lý lớp bề mặt gia công Tính chất lý đợc biểu thị độ cứng bề mặt, biến đổi cấu trúc tinh thể lớp bề mặt, chiều sâu lớp biến cứng bề mặt a) Hiện tợng biến cứng lớp bề mặt Trong trình gia công dới tức dụng lực cắt làm xô lệch mạng tinh thể kim loại lớp bề mặt, gây biến dạng dẻo vùng trớc sau lỡi cắt làm cho kim loại lớp bề mặt bị cứng nguội, lại có độ cứng tế vi cao Sơ đồ cắt gia công cắt gọt Sự thay đổi cấu trúc tinh thể lớp bề mặt Bề mặt chi tiết máy sau mài đá CBN với tốc Dry grinding Cool-air grinding độ chi tiết khác V 15 SEM observation after 200 grinding passes V =3, 9, 15 mm/s, V 30 /s, a Các nguyên nhân phụ thuộc vào biến dạng dẻo Mức độ biến dạng dẻo lớp bề mặt phụ thuộc vào: vật liệu gia công, chế độ cắt, thông số hình học dụng cụ cắt, dung dịch trơn lạnh - ảnh hởng vật liệu gia công: + Vật liệu dẻo dai (thép C) dễ bị biến dạng độ nhám tăng biến dạng dẻo tăng + Độ cứng vật liệu tăng độ nhám giảm + Giảm tính dẻo vật liệu = biến cứng bề mặt làm giảm độ nhám - ảnh hởng vận tốc cắt V (m/ph): ảnh hởng tốc độ cắt tới chất lợng bề mặt thông qua tốc độ biến dạng, lực cắt nh nhiệt cắt sinh trình gia công Nói chung, tốc độ cắt thông số quan trọng ảnh hởng tới chất lợng gia công chi tiết nói chung độ nhám bề mặt nói riêng Độ nhám bề mặt đo đ ợc - Vật liệu chi tiết: C45 P20 - Vật liệu dụng cụ cắt: - Tốc dao:0,2mm/vg; độ chaỵ - Chiều sâu cắt: 1mm + Khi V < 20m/ph, tốc độ biến dạng nhỏ,nhiệt cắt nhỏ nên chất lợng bề mặt tốt + Khi V =20 - 40m/ph, cắt vùng tốc độ chất lợng bề mặt không tốt xuất lẹo dao Lẹo dao làm cho thông số dao thay đổi + Khi V>40m/ph: Chất lợng bề mặt tốt lẹo dao bị nóng chảy bị phoi Lẹo dao Lẹo dao vị trí khác lỡi cắt Nhiệt độ bề mặt tiện Quan hệ nhiệt độ bề mặt nh hng ca lng chy dao S Độ nhám bề mặt gia công với chế độ cắt khác ảnh hởng rung động hệ thống công nghệ Nguyên nhân gây rung động lực cắt không Rung động tạo chuyển động tơng đối phôi dao độ nhám độ sóng bề mặt Rung động trình gia công có hai loại: Rung động cỡng tự rung Giảm rung cách: - Tăng độ cứng vững cho hệ thống công nghệ - Điều chỉnh máy tốt, nâng cao độ xác cấu truyền động - Thay đổi hình dáng hình học dao cho lực cắt giảm theo hớng có rung Nói tóm lại, ảnh hởng yếu tố đến độ bóng bề mặt CTM phần lớn mang tính ngẫu nhiên Các thí ngiệm cho thấy, chiều cao nhấp nhô Rz thay đổi tới 10 lần chế độ gia công Do ngời ta thờng dùng phơng pháp tính toán phân tích phức tạp để xác định xác hình dáng hình học tế vi bề 2.3.2 Các nguyên nhân ảnh hởng đến độ biến cứng lớp bề mặt Nguyên nhân S t : Khi tiện : S tăng, t tăng P tăng biến dạng dẻo tăng biến cứng bề mặt tăng Nguyên nhân góc trớc ( ) : từ () đến (+) giảm cắt tốt (P giảm) biến dạng dẻo giảm biến cứng bề mặt giảm Nguyên nhân V: V giảm P tác động lâu ma sát tăng chiều sâu biến cứng bề mặt tăng y v = 2.3.3 ảnh hởng đến ứng suất d bề mặt Nguyên nhân gây ứng suất d bề mặt: biến dạng dẻo, biến N R dạng đàn hồi, biến đổi nhiệt, chuyển pha cấu trúc kim loại z P VD: bào P lực tiếp tuyến gây biến dạng trợt kéo N lực pháp tuyến gây biến dạng nén điều kiệnPđể tạo ứng suất dThông số hình học dụng cụ cắt lực bề mặt = cot gchi tiết gia àN >trên P lớp nén cắt bào N công : Khi đó: =+-900, với hệ số Poatxon, - góc ma sát dao bề mặt gia công; - Góc cắt dao + A à> P = cot g = cot g ( + + 900 ) = cot g ( ) N Nếu à=1ữ 0.5 thì: ữ 0.5 = cot g ( ) 450 ữ 700 < ( ) Nh khó đạt đợc ứng suất d nén điều kiện góc trớc dơng, mà đạt đợc góc trớc âm Thờng 2.4 Phơng pháp đảm bảo chất lợng bề mặt gia công chi tiết máy Chọn phơng pháp gia công hợp lý để đảm bảo độ nhám yêu cầu, phơng pháp gia công đạt độ nhám định Biện pháp cải thiện chất lợng bề mặt gia công CTM cắt dụng cụ cắt thờng Yếu tố ảnh h Biện pháp giảm Rz giảm chiều sâu lớp ởng biến cứng - Vật liệu gia công -Lợng tiến dao S - Chiều sâu cắt t - Vận tốc cắt V - Vật liệu dụng cụ cắt - Dung dịch trơn nguội - Thông số hình học dụng cụ cắt: -Sức bền cao, giới hạn chảy cao, độ cứng cao - Giá trị S, Sz nhỏ (Nhỏ khoảng 0.03mm/vòng) - Chiều sâu cắt nên chọn nhỏ (Nhỏ kkhoảng 0.01mm) - Vận tốc cắt lớn tốt, tránh vùng lẹo dao - Độ cứng nóng (khả chịu nhiệt) tăng - Sử dụng dung dịc trơn nguội phù hợp với chi tiết gia công Khả đạt độ nhẵn bóng bề mặt phơng pháp gia công Độ nhẵn bóng bề mặt Phơng pháp gia công Rz(àm) Cạo 1-3 điểm/cm2 3-5 điểm/cm2 Đánh bóng: Bằng vải Bằng bột Nghiền: Thô Bán tinh Tinh Mài siêu tinh Mài khôn: Thờng Có dao động Mài: Thô Bán tinh Tinh Phay: Thô Bán tinh Tinh Doa: Thô Tinh Khoan, khoét Chuốt: Thô Tinh Tiện: Thô Bán tinh Tinh dao hợp kim cứng 10 40 2,5 10 0,06 0,25 0,12 0,4 2,5 10 0,63 0,04 0,05 0,8 0,25 0,04 0,63 10 40 10 0,1 40 - 100 10 40 1,6 10 10 0,4 10 80 2,5 -10 1- 2,5 40 100 10 40 2,5 10 Cấp nhẵn bóng 46 69 12 14 11 13 69 10 10 14 10 14 10 12 11 14 46 68 13 34 46 69 68 11 35 69 10 34 4-6 69 ... bề mặt chi tiết Độ sóng đợc xác định chi u dài chuẩn lớn so với độ nhám bề mặt 1.2 Tính chất lý lớp bề mặt gia công Tính chất lý đợc biểu thị độ cứng bề mặt, biến đổi cấu trúc tinh thể lớp bề. .. hởng chất lợng bề mặt tới khả làm việc chi tiết máy 2.2.1 ảnh hởng tới tính chống mòn ảnh hởng độ nhám bề mặt Do bề mặt hai chi tiết tiếp xúc với có nhấp nhô tế vi nên giai đoạn đầu hai bề mặt. .. trình biến dạng dẻo bề mặt chi tiết gia công cắt gọt, vết lỡi cắt để lại bề mặt gia công, ảnh hởng rung động cắt nhiều nguyên nhân khác Bề mặt CTM sau mài Bề mặt chi tiết máy sau gia công (Mài)