Đồ án cung cấp kiến thức về cấu tạo chi tiết,môi trường làm việc từ đó suy ra yêu cầu cơ tính. thiết kế quy trình sản xuất và quy trình nhiệt luyện cho chi tiết nhông sau . Với sản lượng được cho trước đề xuất quy trình sao cho phù hợp và năng suất cao
MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU Trang Phần 1: Giải mã cơng nghệ 1.1 Điều kiện làm việc phân tích thành phần hóa học 1.2 Chụp ảnh tổ chức tế vi , xác định độ cứng 1.3 Nhận xét, đánh giá chất lượng 1.4 Đề xuất quy trình gia cơng nhiệt luyện cho chi tiết cụ thể 12 Phần : Thực hành công nghệ 2.1 Ủ 16 2.2 Thường hóa 18 2.3 Tơi + ram thấp 20 LỜI NĨI ĐẦU Bên cạnh tô, xe máy nh ững ph ương ti ện di chuyển phổ biến Thậm chí , số quốc gia, số lượng xe gắn máy vươt trội nhiều so với loại xe ô tô ph ương tiện công cộng Việt Nam số quốc gia nh Bên cạnh ửu điểm sử dụng tiện lợi , điều khiển dễ dàng , phù h ợp với nhiều loại địa hình đường xá, xe máy có giá thành rẻ , mức tiêu thụ nhiên liệu thấp nhiều so v ới ô tơ Nhơng -xích xe máy phận đóng vai trò quan trọng đ ược sử dụng rộng rãi xe máy chế khác để truyền lực quay động , truyền chuyển động từ bánh trước qua bánh sau Chúng sản xuất với kích thước khác làm vật liệu đa dạng khác Sau thời gian sử dụng , nhơng bị mòn tiếp tục chạy tốc độ cao đường gập ghềnh dẫn đến tình trạng trượt xích nhảy xích rát nguy hiểm Do , việc đảm bảo nhơng -xích hoạt động tốt r ất quan trọng người sử dụng, giúp xe bền h ơn an tồn cho tính mạng người tham gia giao thơng Chính vai trò nhơng - xích xe máy phổ bi ến h ầu hết hệ thống truyền chuyển động xe máy nên việc nghiên c ứu , tìm hiểu vật liệu, quy trình chế tạo, cơng nghệ nhiệt luyện để sản xuất nhơng xích đáp ứng u cầu kỹ thuật quan trọng Vì vậy, báo cáo , chúng em chủ yếu tìm hiểu quy trình nhiệt luyện mà chi tiết áp dụng Trên sở kiến th ức h ọc , chúng em áp dụng quy trình đề dựa c s phân tích c chi tiết ban đầu Từ , đánh giá so sánh với kết mà chúng em nghiên cứu Mặc dù vậy, kiến thức chúng em hạn chế nên báo cáo khơng thể tránh khỏi sai sót Vì vậy, chúng em mong nh ận nh ững ý kiến nhận xét, đóng góp thầy , giáo bạn để b ản báo cáo hoàn thiện Đồng thời, chúng em xin chân thành cảm ơn cô Nguyễn Thị Vân Thanh dành nhiều thời gian hướng dẫn, giảng giải giúp chúng em trình viết báo cáo Chúng em xin chân thành cảm ơn th ầy, cô giáo mơn bạn lớp trao đổi, góp ý 1.1 Điều kiện làm việc phân tích thành phần hóa học Nhơng xe máy phận trực tiếp truyền lực kéo từ động bánh sau cấu mắc xích bánh Thay đổi số nhông trước nhông sau thay đổi tỷ số truyền khiến sức kéo , vòng tua máy thay đổi tốc độ Với nhơng sau nhỏ , người lái kéo dài vòng ga trước chuyển sang số Trên xe công suất thấp , thay nhông nhỏ làm cho việc tăng tốc chậm chạp Nhông sản xuất với nhiều kiểu dáng mẫu mã khác : a, Điều kiện làm việc : Nhông thường làm việc môi trường chịu va đập xích chuyển động tác dụng lên nhông lực thay đổi (tải trọng động ) với tốc độ lớn , đột ngột xe gặp chướng ngại vật , bị xóc hay phanh đột ngột Chịu mài mòn tốt tiếp xúc xích nhơng bơi trơn khơng tốt môi trường làm việc bị ô nhiễm, nhiều bụi b, Yêu cầu tính : Độ bền cao, không bị phá hủy làm việc Độ cứng lớp bề mặt cao 50 HRC , chống mài mòn nhơng xích chuyển động c, Thành phần hóa học : %C 0,4467 % Mo 0,0109 % Sn 0,0000 % Si 0,0297 % Cu 0,0159 %W 0,0056 % Mn 0,6434 %V 0,0000 % Zr 0,0000 %P 0,0126 % Al 0,0342 % Fe 98,6745 %S 0,0109 % Ti 0,0018 % Cr 0,0320 % Co 0,0435 % Ni 0,0377 % Nb 0,0007 Tra sổ tay thép giới biết vật liệu làm nhông sau xe máy S45C ( tiêu chuẩn Nhật Bản) mác thép t ương đ ương v ới tiêu chuẩn Việt Nam C45 Mác thép %C %Si %Mn %P, ≤ %S,≤ %Cr %Ni S45C 0,420,48 0,420,50 0,150,35 0,170.37 0,60,9 0,50,8 0,030 0,035 ≤0,20 ≤0,20 0,040 0,040 ≤0,25 ≤0,25 C45 Nguyê n tố khác Cu≤0,3 - Nhận xét: Dựa vào kết phân tích thành phần hóa học , thấy % nguyên tố nằm giới hạn yêu cầu Mặt khác, hàm lượng P S sau phân tích nhỏ < 0,02% cho biết thuộc loại thép chất lượng cao Vai trò nguyên tố: Cacbon ngun tố có ảnh hưởng lớn đến tính vật liệu muốn dùng thép vào việc điều cần xem xét tr ước tiên hàm lượng cacbon sau tới nguyên tố hợp kim Thông thường, hàm lượng cacbon cao thép cứng , d ẻo dai giòn.Hàm lượng cacbon mác thép C45 khoảng 0,45% , thuộc nhóm thép hóa tốt , sau nhiệt luyện hóa tốt đạt đ ược s ự k ết hợp tốt tiêu tính : độ bền, độ dẻo, độ dai Si , Mn có vai trò tăng giới hạn đàn hồi độ cứng Hai nguyên tố Mn, Si làm tăng mạnh độ cứng (độ bền) nhiên thép ch ứa 2%Si 3,5% Mn làm thép có độ dai thấp dẫn đến giòn khơng sử dụng Cr có tác dụng tăng bền (do gây xô lệch mạng tinh th ể) tăng độ thấm (hệ số thấm thép hợp kim hóa Crom 3,2) P nguyên tố có hại gây tượng giòn nguội Chỉ c ần có 0,1% P hòa tan, ferit trở nên giòn.Do photpho nguyên tố thiên tích r ất mạnh nên để tránh giòn, hàm lượng phơtpho thép ph ải h ơn 0,05% Lưu huỳnh tạp chất có hại, kết hợp với sắt tạo nên hợp chất FeS có nhiệt độ nóng chảy thấp (988ᵒC), kết tinh sau nằm biên hạt; nung nóng thép để cán, kéo biên giới bị chảy dẫn đến thép bị giòn hay gọi tượng bở nóng 1.2 Chụp ảnh tổ chức, đo độ cứng tế vi 1.2.1 Các bước chuẩn bị mẫu cho hiển vi quang học: Bước 1: Cắt mẫu Từ chi tiết ban đầu, sử dụng máy cắt để cắt thành mẫu có kích thước phù hợp cho dễ cầm tay mài thuận tiện cho việc gá mẫu Do kích thước nhông nhỏ nên không th ể c máy c thông thường mà phải sử dụng máy cắt dây Mặt cắt mặt c d ọc theo chiều từ đỉnh nhông xe máy Bước : Đúc mẫu Do nhông xe máy có hình dạng ph ức tạp có kích th ước nh ỏ khơng thể dùng gá mà phải đúc mẫu epoxy Bước : Mài học Sau đúc, bề mặt mẫu không hồn toản phẳng phải mài qua giấy mài 100 bề mặt mẫu phẳng , mục đích đ ể mẫu khơng b ị vát chụp ảnh Nếu mẫu bị vát, chụp ảnh kính hiển vi quang h ọc, hình ảnh khơng rõ nét - Sử dụng giấy mài phủ cacbit silic đặt kính phẳng Sử dụng giấy mài từ 100 , 240 , 400, 600, 800, 1000,1200/ 1500 Các vết xước sau lần mài phải song song với Sau lần mài phải chuyển sang giấy mịn hướng mài vng góc với vết xước cũ vết xước cũ khơng dừng lại Bước 4: Đánh bóng Sau mài, rửa mẫu qua nước sử dụng máy đánh bóng Dùng dung d ịch đánh bóng oxit Al ,Cr có hạt nhỏ mịn Sau đánh bóng, mẫu rửa qua n ước sấy khô b ằng qu ạt gió nóng, tránh lau giấy thấm vải có th ể gây x ước ho ặc làm bẩn bề mặt mẫu Bước : Tẩm thực Dung dịch tẩm thực axit loãng HNO3 nồng độ 5% Thời gian tẩm thực từ 7-10 giây Sau tẩm thực, phải rửa mẫu nước sau sấy khơ Bước : Chụp ảnh hiển vi quang học 1.2.2 Ảnh tổ chức hiển vi a, Ảnh tổ chức tế vi lớp bề mặt rangbm×50 rangbm×100 Nhận xét: Ảnh tổ chức tế vi với độ phóng đại 500 lần cho thấy kim Mactensite nhỏ mịn Độ phóng đại x1000 lần cho thấy rõ kim Mactensite với mật độ lớn b, Ảnh tổ chức vùng chuyển tiếp ( vùng bề mặt lõi) rangct×500 Nhận xét : Theo đồ thị phân bố nhiệt độ theo tiết diện tơi bề mặt, vùng chuy ển tiếp vùng tơi khơng hồn tồn Sau tơi bề mặt , t ổ ch ức có th ể Mactensite với hàm lượng ít+ ferit ( hạt sáng) c, Ảnh tổ chức tế vi lõi rang×500 rang×1000 Nhận xét: 10 Tổ chức lõi ferit ( sáng) + peclit màu tối Trên ảnh tổ chức tế vi độ phóng đại ×1000 , nhìn thấy rõ Xementit peclit Nếu chi tiết ram cao trước bề mặt , tổ chức nhận ferit + xementit (dạng hạt) hay gọi xoocbit ram Tuy nhiên dựa vào kết phân tích trên, thấy xementit dạng => Vì tổ chức lõi sau ngun cơng thường hóa 1.2.3 Đo độ cứng a, Đo độ cứng thô đại Theo kết phân tích , tổ chức lõi sau th ường hóa Vì vậy, tiến hành đo dộ cứng máy đo đọ cứng HRB , mũi đâm bi thép Đo vị trí khác mẫu, ta thu kết bảng sau : Lần đo Độ cứng(HRB) 93,8 92,2 92,5 Độ cứng trung bình 92,83 HRB ~ 197,67 HB~ 15HRC b, Đo độ cứng tế vi ( từ bề mặt vào lõi) Tải trọng đo HV 0,2 Chiều sâu cách lớp bề mặt (µm) Độ cứng ( HRC) 11 40 90 190 340 540 840 1340 2340 50,8 59,5 57,8 53,0 53,5 53,7 53,2 45,8 3840 5840 Lõi 29,1 8,0 7,7 Vẽ đồ thị : Hình Đồ thị phân bố độ cứng t bề mặt vào lõi Nhận xét: Do lớp bề mặt trình làm việc bị oxi hóa nên đ ộ c ứng ngồi bề mặt giảm xuống Khi đo vào bên lớp bề mặt độ cứng lại tăng lớp bề mặt hóa bền Nếu tiếp t ục đo sâu vào độ cứng giảm khơng lớp hóa bền, vùng vùng chuyển tiếp độ cứng cao đ ộ c ứng gi ảm mạnh tiếp tục đo vào lõi 1.3 Quy trình gia cơng nhiệt luyện cho chi ti ết Phơi thép Dập nóng Ủ hồn tồn Gia cơng khí Mài Sản phẩm Kiểm tra Tơi bề m ặt Tơi+ram cao 12 Từ phơi thép hình trụ sau dập nóng tạo thành chi tiết có chiều dày với chi tiết cần chế tạo Sau dập, chi tiết đem ủ với mục đích giảm độ cứng, tăng độ dẻo để dễ gia cơng khí 911°C 1.3.1 Nhiệt luyện sơ : Ủ hoàn toàn A c3 T= A c3 T= + (20 30) = 911 - A c3 o ÷ C 0, 45 × (911 − 727) 0,8 ÷ + (20 30) Ac3 o = 808 C o C = 832°C 727°C 0,45 0,8 Mục đích: Làm giảm độ cứng tăng độ dẻo để dễ cắt gọt với độ cứng đạt khoảng 160 – 200 HB 1.3.2 Nhiệt luyện kết thúc Thông thường, chi tiết tiến hành nhiệt luyện + ram cao, tổ chức lõi nhận xoocbit ram đạt kết hợp độ bền, độ dẻo, độ cứng, nhơng tơi bề mặt làm tăng khả chống mài mòn cho chi tiết Tuy nhiên sản xuất , việc phải đảm bảo tính cho vật liệu vấn đề tiêu thụ điện , giá thành chi tiết, trọng quan tâm.Vì , theo phân tích ban đầu, tổ chức lõi nhận tổ chức sau thường hóa : xoocbit ( hỗn hợp ferit + xementit dạng tấm) Cơ tính chi tiết sau tơi+ ram cao thường hóa có chênh lệch không lớn: lõi + ram cao ( độ cứng từ 30-40 HRC) , lõi thường hóa ( độ cứng từ 15-30 HRC) Vì vậy, thực tiễn, để giảm bớt công đoạn tiết kiệm lượng ( thường áp dụng cho chi tiết khơng đòi hỏi khắt khe tiêu tính) thường hóa thường sử dụng so với tơi+ram cao 13 * Tính nhiệt độ thường hóa : Khi thường hóa ,chi tiết nung đến nhiệt độ cao Ac3 ( Acm) , sau làm nguội khơng khí Ac3 (30 ÷ 50) C o + T= * Tôi bề mặt ram thp : = 911- 0, 45 ì 0,8 (911-727) + (30 ÷ 50) oC o = 840 C Tơi bề mặt : Nung nhanh bề mặt chi tiết đến nhiệt độ tơi nhờ dòng diện có tần số cao Do tốc độ nung nhanh nhiệt độ chuyển biến pha nâng cao lên nên nhiệt độ phải lấy cao so với th ể tích thơng th ường 100 -200 °C Vậy chọn nhiệt độ bề mặt 950°C Sau bề m ặt , t ổ ch ức nhận Mactensite hình kim nhỏ mịn tơc độ nung nhanh th ời gian chuyển biến ngắn Ram thấp : Sau tần số, tổ chức nhận không hồn tồn Mactensite tơi ( phận Mactensite bị ram ) ram nhiệt độ thấp thời gian ngắn tơi ram bình thường Chọn nhiệt độ ram T = 150 °C • * Sơ đồ nhiệt luyện: T(°C) 950°C 840°C Thường hóa Tơi bề mặt 150 -200 °C 14 Ram thấp t(h) Do phòng thí nghiệm mơn xử lý nhiệt bề mặt khơng có thiết bị tơi bề mặt Vì vậy, thay tiến hành tơi bề mặt, chi tiết tiến hành + ram thấp để so sánh tổ chức sau tôi+ ram thấp tổ chức sau bề mặt chi tiết thực trước Phần 2: Thực hành cơng nghệ Chi tiết ban đầu cắt thành mẫu nhỏ khác Các mẫu xếp vào một hộp nhỏ (có phủ than để tránh cacbon) sau tiến hành ủ nhiệt độ 900 °C, giữ nhiệt 30 phút làm nguội lò để đạt tổ chức ban đầu chưa qua xử lý nhiệt 15 Sau ủ, mẫu đem đo độ cứng chụp ảnh tổ chức tế vi Hai mẫu lại tiến hành thường hóa tơi+ ram Để thuận tiện cho q trình thao tác lấy mẫu ngồi tơi nước ,các mẫu buộc dây thép xếp vào hộp có phủ than Nhiệt độ tơi thường hóa giống nên hai mẫu nung lò nhiệt độ 860°C giữ nhiệt 30 phút Sau đó, mẫu lấy khỏi hộp làm nguội khơng khí, mẫu lại tơi nước Mẫu sau tơi sau đem ram nhiệt độ 160 °C , giữ nhiệt tiếng Sau tiến hành xử lý nhiệt, mẫu đo độ cứng chụp ảnh tổ chức tế vi để so sánh với chi tiết ban đầu 2.1 Ủ T (°C) 900°C 16 Nguội lò t (h) 30 phút a, Đo độ cứng sau ủ Sau ủ, mẫu có độ cứng thấp khơng thể đo máy đo HRC mẫu sau tôi, ram Vì vậy, phải dùng máy đo HRB để xác định độ cứng mẫu sau ủ Lần đo Độ cứng (HRB) 80,6 80,8 81,3 Độ cứng trung bình mẫu sau ủ là: 80,9 HRB~149HB b,Ảnh tổ chức tế vi sau ủ : 17 ux200 Nhận xét: ux1000 Khi nung nóng để ủ hồn tồn ta Austenit đồng nên làm nguội chậm lò , tổ chức nhận ferit ( màu sáng) +peclit( màu tối) peclit dạng thơ, to 18 2.2 Thường hóa T (°C) 860°C Khơng khí t(h) 30 phút a, Đo dộ cứng sau thường hóa Lần đo Độ cứng(HRB) 88,3 89,1 89,4 Độ cứng trung bình sau thường hóa : 88,93 HRB ~ 180 HB b, Ảnh tổ chức tế vi sau thường hóa: 19 thuonghoax500 thuonghoax100 00 20 Nhận xét: Sau thường hóa, tổ chức nhận ferit ( màu sáng)+ peclit( màu t ối) Thông thường , sau thường hóa peclit có dạng Tuy nhiên m ẫu có kich thước nhỏ, mỏng làm nguội khơng khí tĩnh peclit t ấm có dạng nhỏ mịn khó nhìn thấy kính hiển vi quang h ọc So sánh với ảnh tổ chức lõi ban đầu, thấy có giống tổ chức gồm pha ferit + peclit Tuy nhiên , ảnh tổ ch ức lõi ban đ ầu xu ất peclit rõ Độ cứng lõi ( ban đầu ) 92,83 HRB So với mẫu nghiên cứu 88.93 HRB, độ cứng có chênh lệch khơng q nhiều (≤4 HRB) Tuy ảnh tổ chức mẫu nghiên cứu không rõ peclit mẫu ban đầu, từ kết nghiên cứu xác định tổ chức lõi sau ngun cơng thường hóa 2.3 Tơi +ram thấp T(°C) 860°C Tôi (nước) 160 °C Ram thấp t(h) 30 phút 21 a, Đo độ cứng Sau + ram thấp , mẫu bị oxi hóa để xác định xác độ cứng sau tơi , cần phải mài hết lớp oxit bên bắt đầu đo độ cứng Đo vị trí khác mẫu, ta thu kết bảng sau : Lần Tôi Ram thấp 56HRC 53HRC 55HRC 54HRC 56HRC 54HRC 55HRC 52,5HRC 55HRC 53HRC Độ cứng trung bình lần đo sau tơi : 55,4HRC Độ cứng trung bình lần đo sau + ram thấp : 53,3HRC b, Ảnh tổ chức tế vi sau + ram thấp: Ramx500 22 Ramx1000 So sánh ảnh tổ chức tế vi mẫu nghiên cứu mẫu ban đầu 23 Nhận xét : Sau + ram , tổ chức nhận kim Mactensite nhỏ mịn Tuy nhiên nhìn thấy, so với tơi bề mặt kim Mactensite thơ to hơn, mật độ kim Mactensite dày đặc độ cứng sau + ram thấp nhỏ so với tơi bề mặt + ram thấp Ngồi , sau tơi+ ram thấp, Austenit dư ( màu sáng) xen kẽ kim Mactensite nhiên hàm lượng KẾT LUẬN: Dựa vào kết phân tích có được, cho thấy thực tế sản xuất không thiết nhiệt luyện hóa tốt : tơi + ram cao sau tơi bề mặt + ram thấp Tùy vào mục đích , yêu cầu điều kiện làm việc chi tiết để đưa quy trình nhiệt luyện hợp lý Từ làm giảm chi phí sản xuất , giảm giá thành sản phẩm tăng suất lao động Trên sở phân tích , đánh giá kết nhận được, cho thấy bề mặt + ram thấp cho tính cao so với + ram thấp thông thường đồng thời rút ngắn thời gian, tốn lượng Tuy nhiên , tùy vào mục đích sử dụng mà phương pháp có ưu điểm nhược điểm khác Do nhông xe máy yêu cầu bề mặt có độ cứng cao, chống mài mòn tốt lõi có độ dẻo dai cao tơi bề mặt phương pháp phù hợp hiệu Ngồi phương pháp tơi bề mặt , tiến hành thấm C , nhiên phương pháp phù hợp chi tiết yêu cầu tính cao làm việc điều kiện khắt khe 24 TÀI LIỆU THAM KHẢO Vật liệu học sở ( Nghiêm Hùng) Sách tra cứu thép giới ( tác giả Trần Văn Địch, Ngơ Chí Phúc) Cơng nghệ nhiệt luyện ( Phạm Thị Minh Phương, Tạ Văn Thất) 25 ... ứu , tìm hiểu vật liệu, quy trình chế tạo, công nghệ nhiệt luyện để sản xuất nhơng xích đáp ứng u cầu kỹ thuật quan trọng Vì vậy, báo cáo , chúng em chủ yếu tìm hiểu quy trình nhiệt luyện mà chi... truyền lực kéo từ động bánh sau cấu mắc xích bánh Thay đổi số nhông trước nhông sau thay đổi tỷ số truyền khiến sức kéo , vòng tua máy thay đổi tốc độ Với nhông sau nhỏ , người lái kéo dài... vào lõi 1.3 Quy trình gia cơng nhiệt luyện cho chi ti ết Phơi thép Dập nóng Ủ hồn tồn Gia cơng khí Mài Sản phẩm Kiểm tra Tôi bề m ặt Tôi+ram cao 12 Từ phơi thép hình trụ sau dập nóng tạo thành