Bề mặt chi tiết là phần ranh giới phân chia giữa chi tiết máy và môi trường làm việc hoặc với chi tiết máy khác trong cơ cấu, bộ phận. Điều kiện làm việc:+ Chịu ảnh hưởng trực tiếp các tác động môi trường như các tác động cơ, lý hóa.+ Là nơi đầu tiên tiếp nhận tải trọng nên thường xuyên chịu ma sát, mài mòn trong các cơ cấu.+ Dễ bị biến dạng hoặc tróc rỗ bề mặt. Khả năng làm việc của chi tiết máy phụ thuộc rất nhiều vào chất lượng trạng thái của lớp bề mặt. Trạng thái bề mặt là chỉ tiêu tập hợp nhiều tính chất quan trọng của lớp bề mặt:+ Hình dạng lớp bề mặt (độ sóng, độ nhám...)+ Trạng thái và tính chất cơ lý của lớp bề mặt (độ cứng, chiều sâu biến cứng ...)+ Phản ứng của lớp bề mặt đối với môi trường làm việc (tính chống mòn, khả năng chống xâm thực hóa học, độ bền mỏi...)
MAI CHÍ TÂM – 12104213 GVHD: TRẦN THẾ SAN Bài tập 1: Phân biệt dạng trạng thái bề mặt vật liệu: bề mặt thô (bề mặt ban đầu), bề mặt trước gia công, bề mặt sau gia công, bề mặt trước xử lý, bề mặt sau xử lý Khái niệm bề mặt chi tiết Bề mặt chi tiết phần ranh giới phân chia chi tiết máy môi trường làm việc với chi tiết máy khác cấu, phận - Điều kiện làm việc: + Chịu ảnh hưởng trực tiếp tác động mơi trường tác động cơ, lý hóa + Là nơi tiếp nhận tải trọng nên thường xuyên chịu ma sát, mài mòn cấu + Dễ bị biến dạng tróc rỗ bề mặt - Khả làm việc chi tiết máy phụ thuộc nhiều vào chất lượng trạng thái lớp bề mặt Trạng thái bề mặt tiêu tập hợp nhiều tính chất quan trọng lớp bề mặt: + Hình dạng lớp bề mặt (độ sóng, độ nhám ) + Trạng thái tính chất lý lớp bề mặt (độ cứng, chiều sâu biến cứng ) + Phản ứng lớp bề mặt mơi trường làm việc (tính chống mòn, khả chống xâm thực hóa học, độ bền mỏi ) Những khái niệm số tiêu đánh giá trạng thái bề mặt: a Độ nhám bề mặt (hình học tế vi, độ bóng) - Trong q trình hình thành phơi phoi kim loại tạo vết xước cực nhỏ bề mặt gia cơng Như vậy, bề mặt có độ nhám - Độ nhám bề mặt gia công đo chiều cao nhấp nhô R z sai lệch profin trung bình cộng Ra lớp bề mặt * Chiều cao nhấp nhơ Rz : trị số trung bình tổng giá trị tuyệt đối chiều cao đỉnh cao chiều sâu đáy thấp profin tính phạm vi chiều dài chuẩn đo l - Trị số Rz xác định sau: Rz (h1 h3 h9 ) (h2 h5 h10 ) Trang MAI CHÍ TÂM – 12104213 GVHD: TRẦN THẾ SAN Hình 1.1: Độ nhám bề mặt chi tiết - Chiều dài chuẩn l chiều dài phần bề mặt chọn để đo độ nhám bề mặt, khơng tính đến dạng mấp mơ khác có bước lớn l * Sai lệch profin trung bình cộng Ra: trung bình số học giá trị tuyệt đối khoảng cách từ điểm profin đến đường trung bình, đo theo phương pháp tuyến với đường trung bình Ra n yi n i 1 - Độ nhám bề mặt có ảnh hưởng lớn đến chất lượng làm việc chi tiết máy - Nhám nhỏ bề mặt nhẵn, khả chống lại ăn mòn tốt: bề mặt nhẵn bóng lâu bị gỉ - Độ nhám bề mặt sở để đánh giá độ nhẵn bề mặt phạm vi chiều dài chuẩn ngắn l Theo tiêu chuẩn Nhà nước độ nhẵn bề mặt chia làm 14 cấp ứng với giá trị Ra, Rz (cấp 14 cấp nhẵn nhất, cấp cấp nhám nhất) - Trong thực tế sản xuất, người ta đánh giá độ nhám bề mặt chi tiết máy theo mức độ: thơ (cấp ÷ 4), bán tinh (cấp ÷ 7), tinh (cấp ÷ 11), siêu tinh (cấp 12 ÷ 14) Trong thực tế, thường đánh giá nhám bề mặt hai tiêu b Độ sóng bề mặt Độ sóng bề mặt chu kỳ không phẳng bề mặt chi tiết máy quan sát phạm vi lớn độ nhám bề mặt - Người ta dựa vào tỷ lệ gần chiều cao nhấp nhơ bước sóng để phân biệt độ nhám bề mặt độ sóng bề mặt chi tiết máy h L H Trang MAI CHÍ TÂM – 12104213 GVHD: TRẦN THẾ SAN - Độ nhám bề mặt ứng với tỷ lệ: l/h = ÷ 50 - Độ sóng bề mặt ứng với tỷ lệ: L/H = 50 ÷ 1000 Trong đó: L: khoảng cách đỉnh sóng l: khoảng cách đỉnh nhấp nhơ tế vi H chiều cao sóng h: chiều cao c Ðộ cứng Ðộ cứng khả vật liệu chống lại biến dạng dẻo cục có ngoại lực tác dụng thơng qua vật nén - Nếu giá trị lực nén, lõm biến dạng mẫu lớn, sâu độ cứng mẫu đo Ðo độ cứng phương pháp thử đơn giản nhanh chóng để xác định tính chất vật liệu mà khơng cần phá hủy chi tiết - Ðộ cứng đo nhiều phương pháp khác dùng tải trọng ấn viên bi thép nhiệt luyện cứng mũi kim cương mũi chóp kim cương lên bề mặt vật liệu cần thử, xác định kích thước vết lõm in bề mặt vật liệu đo Thường dùng loại độ cứng Brinen (HB), độ cứng Rockwell (HRC, HRB HRA), độ cứng Vícke (HV) Phân biệt dạng trạng thái bề mặt vật liệu a Trạng thái bề mặt thô (bề mặt ban đầu) Bề mặt thô bề mặt ban đầu (bề mặt nguyên thủy) chưa qua trình gia công cắt gọt hay xử lý bề mặt Bề mặt thô thường tạo từ phương pháp chế tạo phôi thô đúc phương pháp gia công không phôi khác rèn, dập, cán, kéo, hàn… - Nhìn chung, sau chế tạo phương pháp gia cơng khơng phoi, phơi thường có kích thước thơ, xù xì, rổ khí, nứt, chai cứng, hình dạng hình học có nhiều sai lệch méo mó, ovan, cong vênh… độ bóng bề mặt độ xác Sau cần phải qua gia cơng cắt gọt Trang MAI CHÍ TÂM – 12104213 GVHD: TRẦN THẾ SAN dùng Tuy nhiên có nhiều trường hợp không cần qua gia công cắt gọt không cần thiết (bề mặt thô bề mặt lắp ghép) đạt độ xác độ nhẵn bề mặt cần thiết nhờ gia công phương pháp đặc biệt đúc áp lực, đúc xác theo mẩu chảy hay rèn khn xác… - Bề măt phơi sau đúc phôi sau chế tao áp lực hai trạng thái bề mặt phôi thô thường gặp Sau ta đánh giá trạng thái bề mặt hai phương pháp chế tạo phơi - Phơi sau đúc: + Bề mặt có nhiều khuyết tật (rổ khí, rổ xỉ, lẫn tạp chất, nứt…) + Độ bóng độ xác bề mặt + Bề măt chi tiết có tổ chức hạt tính khơng đồng điều làm giảm khả chiệu lực chi tiết + Bề mặt phôi bị nhám cục + Vật đúc nguội từ vào trong, kim loại bề mặt nguội nhanh tạo nên cấu trúc tinh thể hạt nhỏ, kim loại phía nguội chậm nên cấu trúc hạt to nên bề mặt ngồi thường cứng - Phơi sau chế tạo áp lực: thường chia thành gia cơng chế tạo phơi nóng gia cơng chế tạo phơi nguội + Nhìn chung phơi sau chế tạo áp lực (cán, kéo,…) thường có bề mặt có độ bóng, độ xác cao đúc, khó biến dạng, tạo thớ kim loại theo phương cán, kéo + Phơi sau chế tạo áp lực thường có bề mặt bị biến cứng hóa bền mạng tinh thể bề mặt trược bị xô lệch, bị vặn vẹo, vụn cản trở trượt nên tạo biến cứng lớp bề mặt, cần phải qua trình ủ kết tinh lại để phục hồi tính dẻo bề mặt + Gia công chế tạo phôi nguội: gia công thấp nhiệt độ kết tinh lại Độ nhẵn bóng, độ xác chất lượng bề mặt thường cao (thường tốt phơi đúc) Bề mặt có tính tốt, phơi khó biến dạng, dể biến cứng bề mặt, dể bị nứt nẻ + Gia công chế tạo phơi nóng: gia cơng cao nhiệt độ kết tinh lại Khi chế tạo phôi phương pháp gia cơng nóng thường hạn chế chi tiết nhỏ mỏng dể bị chảy thủng, bề mặt dể bị oxy hóa than, giảm độ nhẵn độ xác b Trạng thái bề mặt trước gia cơng Trang MAI CHÍ TÂM – 12104213 GVHD: TRẦN THẾ SAN Bề mặt trước gia công thường bề mặt thô (bề mặt ban đầu) cần gia công bề mặt mà chưa đạt độ bóng, độ xác u cầu (bề mặt phôi sau nhiệt luyện, bề mặt phôi sau cán, kéo…) cần phải gia công cắt gọt lại Vậy nên bề mặt trước gia cơng thường có trạng thái bề mặt giống với trạng thái bề mặt phôi thô (phôi ban đầu) Tuy nhiên bề mặt phơi sau nhiệt luyện thường có độ bền, cứng cao có lớp oxy hóa bề mặt c Trạng thái bề mặt sau gia công - Bề mặt chi tiết sau gia cơng thường có độ phẳng, độ xác cao Tuy nhiên khơng phẳng cách lý tưởng mà có nhấp nhơ Những nhấp nhơ kết q trình biến dạng dẻo bề mặt chi tiết sau gia công kim loại vết lưởi cắt để lại bề mặt chi tiết gia công, chế độ cắt, rung động thống cơng nghệ q trình cắt tính chất vật liệu gia công, thông số dụng cụ cắt dung dịch trơn nguội… Ngồi có vết xướt, vết trầy q trình gia cơng - Ta thường xét đến giai đoạn gia cơng có phoi là: giai đoạn thứ gia công thô, tức lấy phần lượng dư gia cơng, giai đoạn người ta ý đến sai số hình dáng, kích thước, chất lượng bề mặt gia công; giai đoạn hai gồm bước gia công bán tinh, gia công tinh hớt bỏ lượng nhỏ lượng dư gia cơng lại để đạt độ xác hình dáng, kích thước chất lượng bề mặt gia cơng theo yêu cầu kỹ thuật vẽ chi tiết Ta xét trang thái bề mặt q trình gia cơng thô gia công tinh chi tiết Gia công thô: độ bóng, độ xác thường người ta quan tâm tới chất lượng bề mặt gia công gia đoạn Gia cơng tinh: có độ bóng, độ xác cao Bảng 1.1: Độ xác độ nhẵn đạt qua phương pháp gia công Phương pháp gia công Tiện tinh Tiện thô Doa tinh (dụng cụ thép gió) Khoan, khoét rộng lỗ Phay (dao mặt trụ dao mặt đầu) Phay xọc Cắt ren taro có mài Cắt ren taro không mài Mài thô Mài tinh Mài mỏng Cấp xác 4÷6 4÷6 2÷4 2÷4 1÷2 2÷3 1÷2 Trang Độ nhẵn bề mặt 4÷5 6÷7 6÷7 7÷8 4÷5 5÷7 7÷8 8÷10 MAI CHÍ TÂM – 12104213 GVHD: TRẦN THẾ SAN d Trạng thái bề mặt trước xử lý Bề mặt trước xử lý bề mặt sau gia công bề mặt thô đạt yêu cầu độ nhám độ xác bề mặt Nên trạng thái bề mặt trước xử lý thường giống trang thái bề mặt sau gia công Những bề mặt trước xử lý thường đem nhiệt luyện để tăng tính Bề mặt trước xử lý có độ xác, độ phẵng cao bề mặt nhìn kính hiển vi rỗ không phẳng, làm tăng khả xâm nhiễm tổng diện tích bề mặt lên nhiều lần e Trạng thái bề mặt sau xử lý - Trước tiên hành phương pháp mạ hóa bền bề mặt, người ta thường mài bóng đánh bóng bề mặt (mài bóng đánh bóng làm cho bề mặt kim loại khơng vết xước, có độ phẳng độ bóng cao) phương pháp chà nhám, phun cát đánh bóng điện hóa Trong đánh bóng điện hóa làm cho bề mặt mịn, phẳng, khơng có nét đặc biệt soi kính hiển vi, có độ bóng láng, độ phản chiếu độ sáng cao - Q trình đánh bóng làm giảm đáng kể diện tích bề mặt bị xâm nhiễm loại bỏ tất vết nứt vi mơ đường nứt bên Đánh bóng điện hóa thường làm giảm kết đo độ nhám bề mặt so với chưa đánh bóng điện hóa 50% Chất lượng bề mặt hoàn thiện phụ thuộc vào chất lượng vật liệu đánh bóng Một số thép hợp kim hay nhơm hợp kim khơng thể đánh bóng gương Một số vật đúc có dính xỉ hay bị rỗ khó đánh bóng gương - Tùy theo phương pháp xử lý mà tính chất trang thái bề mặt xử lý có đặc điểm khác Nhưng nhìn chung bề mặt sau xử lý có độ xác, độ bóng cao, tính tốt, chiệu mài mòn cao Trang ... xử lý Bề mặt trước xử lý bề mặt sau gia công bề mặt thô đạt yêu cầu độ nhám độ xác bề mặt Nên trạng thái bề mặt trước xử lý thường giống trang thái bề mặt sau gia công Những bề mặt trước xử lý. .. hay bị rỗ khó đánh bóng gương - Tùy theo phương pháp xử lý mà tính chất trang thái bề mặt xử lý có đặc điểm khác Nhưng nhìn chung bề mặt sau xử lý có độ xác, độ bóng cao, tính tốt, chiệu mài mòn... tính Bề mặt trước xử lý có độ xác, độ phẵng cao bề mặt nhìn kính hiển vi rỗ không phẳng, làm tăng khả xâm nhiễm tổng diện tích bề mặt lên nhiều lần e Trạng thái bề mặt sau xử lý - Trước tiên hành