Tăng tính chống mòn của vật liệu bằng phương pháp gia công điện cơ

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA NGUYỄN VĂN VŨ TĂNG TÍNH CHỐNG MÒN CỦA VẬT LIỆU BẰNG PHƯƠNG PHÁP GIA CÔNG ĐIỆN - CƠ CHUYÊN NGÀNH: CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY LUẬN VĂN THẠC SĨ TP HỒ CHÍ MINH, tháng 11 năm 2007 ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA NGUYỄN VĂN VŨ TĂNG TÍNH CHỐNG MÒN CỦA VẬT LIỆU BẰNG PHƯƠNG PHÁP GIA CÔNG ĐIỆN - CƠ CHUYÊN NGÀNH: CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY LUẬN VĂN THẠC SĨ Giáo viên hướng dẫn: PGS-TS Nguyễn Văn Thêm TP HỒ CHÍ MINH, tháng 11 năm 2007 ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HCM CỘNG HOÀ Xà HỘI CHỦ NGHIà VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Độc Lập - Tự Do - Hạnh Phúc oOo - Tp HCM, ngày 05 tháng 11 năm 2007 NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: NGUYỄN VĂN VŨ Giới tính: Nam Ngày, tháng, năm sinh: 03/08/1980 Nơi sinh: Tp.Hồ Chí Minh Chun ngành: CƠNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY MSHV:00405086 Khố: 2005 1- TÊN ĐỀ TÀI: TĂNG TÍNH CHỐNG MÒN CỦA VẬT LIỆU BẰNG PHƯƠNG PHÁP GIA CÔNG ĐIỆN - CƠ 2- NHIỆM VỤ LUẬN VĂN: − Thiết lập hoàn chỉnh hệ thống trang thiết bị để tiến hành thí nghiệm hoá bền bề mặt làm việc chi tiết trục phương pháp gia công điện-cơ − Tiến hành đo độ cứng độ nhám bề bặt chi tiết sau gia công điện-cơ − Xác lập vùng thông số tối ưu chế độ công nghệ ảnh hưởng đến độ cứng 3- NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 05/02/2007 4- NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 05/11/2007 5- HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: PGS-TS NGUYỄN VĂN THÊM Nội dung đề cương Luận văn thạc sĩ Hội Đồng Chuyên Ngành thông qua CÁN BỘ HƯỚNG DẪN (Họ tên chữ ký) PGS-TS NGUYỄN VĂN THÊM CHỦ NHIỆM BỘ MƠN QUẢN LÝ CHUN NGÀNH (Họ tên chữ ký) Chân thành cảm ơn LỜI CẢM ƠN ƒ Thầy PGS-TS Nguyễn Văn Thêm hướng dẫn giúp đỡ em tận tình suốt trình thực đề tài ƒ Quý thầy cô trình giảng dạy cao học truyền thụ nhiều kiến thức q giá ƒ Tập thể giáo viên khoa Cơ Khí trường CĐ Kỹ Thuật Cao Thắng tạo điều kiện thuận lợi cho thực đề tài ƒ Phòng kiểm tra chất lượng sản phẩm công ty TAKAKO nhiệt tình giúp đỡ trình đo đánh giá kết Tp HỒ CHÍ MINH, tháng 11 năm 20007 Nguyễn Văn Vũ TÓM TẮT Nội dung tiến hành đề tài gồm: Thiết lập hoàn chỉnh hệ thống trang thiết bị để tiến hành thí nghiệm hoá bền bề mặt làm việc chi tiết trục phương pháp gia công điện–cơ Tiến hành đo độ cứng độ nhám bề bặt chi tiết sau gia công điện–cơ Xác lập vùng thông số tối ưu chế độ công nghệ ảnh hưởng đến độ cứng Các kết đạt được: - Có thể ứng dụng phương pháp gia công điện – nhằm mục đích hoá bền bề mặt cho chi tiết máy sở sản xuất - Phương pháp có công nghệ đơn giản, trang thiết bị rẻ tiền có kết định không thua phương pháp hoá bền bề mặt khác - Chi tiết sau hoá bền bề mặt có độ cứng tăng lên 1.5 lần, độ nhẵn tăng lên cấp độ mài mòn tăng đáng kể Summary The thesis is included: To establish a complet set of connected equipments in order to carry out a trial test on roll surface which its finished area after treating process becomes harder by way of electric – mechanical method Processing mesure hardness and surface roughness After that reviewing a optimal range of technology parameters that affect hardness The results are: - It’s capable of applying the above method to local machine element manufacturers - The method has simple technology, low equipments but the result is quite acceptable quality - Increase the hardness 1.5 times, the surface roughness two ranks and wear resistance improvement MỤC LỤC Trang Lời nói đầu Phần 1: Tổng quan phương pháp công nghệ thường dùng để nâng cao tính chống mòn vật liệu 1.1 Phương pháp cao taàn 1.2 Phương pháp lửa axetilen 1.3 Phương pháp lăn ép lăn ép rung Phần 2: Tổng quan phương pháp gia công điện - 2.1 Mô tả công nghệ hoá bền gia công điện – 2.2 Các trang thiết bị cần thiết Phần 3: Bản chất vật lý công nghệ gia công điện – 3.1Bản chất phương pháp thông số đánh giá 3.2 Đặc điểm phương thức gia công hoá bền điện – 13 3.3 Các phương pháp xác định chiều sâu lớp bề mặt hoá bền 14 3.4 Tổ chức tế vi độ cứng đạt bề mặt hoá bền 16 3.5 Xác định áp lực tối ưu gia công điện – 20 3.6 nh hưởng thông số gia công tới độ bóng bề mặt sau hoá bền 24 Phần 4: Nội dung nghiên cứu đề taøi 26 4.1 Nghiên cứu số vấn đề lý thuyết 26 4.2 Nghiên cứu phụ thuộc độ cứng tế vi bề mặt theo thông số công nghệ phương pháp thực nghiệm 44 4.3 Mô hình thực nghiệm kết quy hoạch thực nghiệm 54 Kết luận kiến nghị 62 Tài liệu tham khảo 64 Phuï luïc 65 -1- LỜI NÓI ĐẦU Trong ngành khí chế tạo, chất lượng bề mặt làm việc chi tiết máy có vai trò đặc biệt quan trọng, ảnh hưởng lớn đến tiêu kinh tế kỹ thuật máy móc thiết bị Việc sâu nghiên cứu để tìm giải pháp công nghệ nhằm nâng cao chất lượng bề mặt làm việc chi tiết máy đặc biệt quan tâm có nhiều thành tựu ứng dụng sản xuất, đem lại hiệu kinh tế đáng kể Trong tiêu đánh giá chất lượng bề mặt chi tiết máy tiêu độ cứng tiêu hàng đầu, có vai trò định độ bền, độ tin cậy chi tiết máy trình làm việc Đặc biệt chi tiết máy làm việc điều kiện chịu mài mòn học tiêu độ cứng lớp kim loại bề mặt lại có ý nghóa quan trọng đa số trường hợp tiêu kỹ thuật quan trọng định đến độ bền mòn, tuổi thọ chi tiết máy Vấn đề nhà khoa học kỹ thuật đặt phải nâng cao chất lượng bề mặt, không ngừng đưa công nghệ, phương pháp gia công hoàn thiện Đối với chi tiết trục làm việc môi trường chịu mài mòn học cao việc nâng cao nâng cao chất lượng bề mặt làm việc thật cần thiết Có nhiều công trình nghiên cứu nhiều công nghệ khác cao tần, lăn ép lăn ép rung, mạ điện phân…vv nhằm đáp ứng nhu cầu Phương pháp hoá bền bề mặt gia công điện - phương pháp có khả mang lại hiệu kinh tế cao, đưa vào nghiên cứu có vài ứng dụng Việt Nam Điển chi tiết sơ mi xilanh gang đúc sau gia công điện- đạt kết đáng khích lệ: - Nâng cao độ cứng bề mặt làm việc xilanh lớn 40HRC (gấp lần) TĂNG TÍNH CHỐNG MÒN CỦA VẬT LIỆU BẰNG PHƯƠNG PHÁP GIA CÔNG ĐIỆN-CƠ -2- - Nâng cao độ nhẵn xilanh lên hai đến ba cấp - Độ bền mòn tăng gần gấp hai lần - Chi phí sản xuất giá thành thấp, thiết bị dụng cụ đơn giản, rẻ tiền, dễ dàng đưa vào ứng dụng sở sản xuất Trong phạm vi đề tài, tiến hành nghiên cứu ứng dụng phương pháp gia công điện – cho chi tiết trục thép sau nguyên công tiện tinh nhằm mục đích nâng cao tính chống mòn chi tiết đặc biệt hai tiêu mà quan tâm độ cứng tế vi bề mặt độ nhẵn bề mặt Dựa sở lý thuyết nghiên cứu tiến hành lập mô hình thí nghiệm, thực nghiệm, đo độâ cứng, độ nhẵn bề mặt đánh giá để xác lập mối liên hệ thông số công nghệ ảnh hưởng trực tiếp đến trình gia công, từ xác định vùng thông số công nghệ tối ưu Trong trình thực đề tài, có nhiều cố gắng không tránh khỏi nhược điểm chưa có điều kiện nghiên cứu sâu vấn đề liên quan, mong đóng góp quý thầy cô bạn đọc Tp Hồ Chí Minh, ngày 25 tháng 10 năm 2007 Người thực Nguyễn Văn Vũ TĂNG TÍNH CHỐNG MÒN CỦA VẬT LIỆU BẰNG PHƯƠNG PHÁP GIA CÔNG ĐIỆN-CƠ -3- PHẦN 1: TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP CÔNG NGHỆ THƯỜNG DÙNG HIỆN NAY ĐỂ NÂNG CAO TÍNH CHỐNG MÒN CỦA VẬT LIỆU 1.1 Phương pháp cao tần Tôi cao tần trình nung nóng bề mặt kim loại dòng điện cảm ứng có tần số cao khoảng 2500 – 250000Hz có số ưu nhược điểm sau: - Năng suất cao: Do thời gian nung ngắn cần lượng nhiệt nhỏ để nung nóng lớp mỏng bề mặt (Ví dụ trục khuỷu phải nung nóng bề mặt cổ trục chiếm khoảng 1%-2% tổng thể tích trục, nung lò lâu không kinh tế phải tốn nhiều nhiệt để nung nóng lò, khí lò, toàn thể tích chi tiết tổn hao nhiệt truyền xung quanh) - Chất lượng tốt: Do nhiệt tạo thành lớp kim loại bề mặt thời gian ngắn nên giảm nhiều khuyết tật xảy nung nóng biến dạng, nung, hạt lớn, ôxy hoá, thoát cacbon bề mặt Hơn điều chỉnh xác nhiệt độ nung, trình dễ ổn định tự động hoá, đảm bảo chất lượng đồng đều, lớp bề mặt không bị ôxy hoá, không bị thoát cacbon, có tổ chức mantenxit hình kim nhỏ mịn, làm nguội nhanh cách phun, tất điều nguyên nhân làm cho độ cứng bề mặt cao tần lớn thể tích 1-2HRC Do nguyên nhân tính chống mài mòn tăng lên, chi tiết sau cao tần chịu xoắn mỏi tốt - Giảm nhẹ sức lao động công nhân sẽ, khí độc, dễ khí hoá tự động hoá Do tính ưu việt kể cao tần ứng dụng rộng rãi chế tạo khí, đặc biệt dây chuyền sản xuất lớn, khí hoá, tự động hoá TĂNG TÍNH CHỐNG MÒN CỦA VẬT LIỆU BẰNG PHƯƠNG PHÁP GIA CÔNG ĐIỆN-CƠ -4- nhà máy chế tạo ôtô, máy kéo, máy công cụ…Trong nhà máy chế tạo ôtô chi tiết qua chiếm đến 30%-50% khối lượng chi tiết nhiệt luyện Nhược điểm: Không tiết hoá bền cao tần Các chi tiết có hình dạng phức tạp, không đặn, khó làm vòng cảm ứng thích hợp, chi tiết sản xuất với số lượng (đơn hay loạt nhỏ) cao tần không đạt hiệu kinh tế cao, tốn chế tạo vòng cảm ứng xác định chế độ nung nguội 1.2 Phương pháp lửa axetilen Tôi bề mặt chi tiết theo phương pháp thực cách dùng mỏ hàn đốt hỗn hợp khí axetilen –ôxy thiết bị hàn lửa hỗn hợp khí đạt 30000C có khả nung nóng bề mặt đến nhiệt độ cao, lõi nguội, sau làm nguội nhanh có lớp bề mặt cứng Ưu - nhược điểm: - Thiết bị đơn giản xưởng khí thực Tính động cao, dễ lắp đặt, di chuyển lắp đặt xưởng khí chi tiết lớn bé - Chất lượng khó đảm bảo tốt lửa axêtylen - ôxy có nhiệt độ cao bề mặt thép dễ bị nhiệt, hạt lớn (mantenxít hình kim lớn) gây ôxy hoá bề mặt bị chảy, chiều dày lớp dày (khoảng 5-10mm) khó điều chỉnh lớp nung nóng theo ý muốn - Năng suất thấp, thích hợp với sản xuất đơn chiếc, lửa axêtylen - ôxy áp dụng cho chi tiết lớn mà cao tần không thực TĂNG TÍNH CHỐNG MÒN CỦA VẬT LIỆU BẰNG PHƯƠNG PHÁP GIA CÔNG ĐIỆN-CƠ - 63 -  Dung dịch trơn nguội Tuy nhiều hạn chế cố gắng thực tốt mục tiêu đề luận văn Rất mong quý thầy cô, bạn đọc thông cảm đóng góp ý kiến để đề tài hoàn thiện Một lần xin chân thành cảm ơn thầy PGS-TS Nguyễn Văn Thêm nhiệt tình giúp đỡ để hoàn thiện đề tài Tp Hồ Chí Minh, ngày 25 tháng 10 năm 2007 Người thực Nguyễn Văn Vũ TĂNG TÍNH CHỐNG MÒN CỦA VẬT LIỆU BẰNG PHƯƠNG PHÁP GIA CÔNG ĐIỆN-CƠ - 64 - TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nghiêm Hùng - KIM LOẠI HỌC VÀ NHIỆT LUYỆN - Nhà xuất đại học trung học chuyên nghiệp Hà Nội 1979 [2] Lê Hồng Kỳ - NGHIÊN CỨU BIỆN PHÁP TĂNG ĐỘ BỀN SỐNG TRƯT BĂNG MÁY TIỆN BẰNG PHƯƠNG PHÁP GIA CÔNG ĐIỆN CƠ - Đề tài luận văn thạc só KT – 1996 [3] Thái Thị Thu Hà , Hồ Đắc Thọ, Nguyễn Văn Thêm - NÂNG CAO TÍNH CHỐNG MÀI MÒN CỦA SƠ MI XI LANH BẰNG PHƯƠNG PHÁP LĂN ÉP RUNG - Tạp chí khoa học công nghệ trường ĐHBK số 2/1992 [4] Nguyễn Cảnh - QUY HOẠCH THỰC NGHIỆM - Nhà xuất ĐH Quốc Gia TP Hồ Chí Minh – 2004 [5] Vương Anh Kiệt – NÂNG CAO ĐỘ BỀN MÒN CỦA XY LANH ĐỘNG CƠ DIESEL CHẾ TẠO TỪ GANG ĐÚC TRONG NƯỚC BẰNG PHƯƠNG PHÁP GIA CÔNG ĐIỆN CƠ – Đề tài luận văn thạc só KT – 1998 [6] Tuyển tập công trình nghiên cứu MA SÁT HỌC - Trường ĐH Kỹ Thuật TPHCM – năm 2000 TĂNG TÍNH CHỐNG MÒN CỦA VẬT LIỆU BẰNG PHƯƠNG PHÁP GIA CÔNG ĐIỆN-CƠ LÝ LỊCH TRÍCH NGANG: Họ tên: NGUYỄN VĂN VŨ Ngày, tháng, năm sinh: 03/08/1980 Nơi sinh: Tp Hồ Chí Minh Địa liên lạc: A2/33 ấp xã Bình Lợi, Huyện Bình Chánh, TPHCM Điện thoại: 0908662050 Email: Vanvu0308@yahoo.com Quá trình đào tạo: Từ năm 1998 đến 2003: Đi học trường ĐH Sư Phạm Kỹ Thuật TPHCM Từ năm 2005 đến nay: Đi học cao học trường ĐH Bách Khoa TPHCM Quá trình công tác: Từ năm 2003 đến nay: Là giáo viên trường CĐ Kỹ Thuật Cao Thắng ... TĂNG TÍNH CHỐNG MÒN CỦA VẬT LIỆU BẰNG PHƯƠNG PHÁP GIA CÔNG ĐIỆN-CƠ -3- PHẦN 1: TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP CÔNG NGHỆ THƯỜNG DÙNG HIỆN NAY ĐỂ NÂNG CAO TÍNH CHỐNG MÒN CỦA VẬT LIỆU 1.1 Phương pháp. .. đồ nguyên lí gia công điện – Chi tiết gia công Máy biến Đầu dụng cụ hoá bền Mâm cặp máy tiện TĂNG TÍNH CHỐNG MÒN CỦA VẬT LIỆU BẰNG PHƯƠNG PHÁP GIA CÔNG ĐIỆN-CƠ -7- Chi tiết cần gia công hoá bền... tự, gia công với chế độ tương tự có ứng dụng dòng điện I = 600A TĂNG TÍNH CHỐNG MÒN CỦA VẬT LIỆU BẰNG PHƯƠNG PHÁP GIA CÔNG ĐIỆN-CƠ - 17 - Hình 3.3: Cấu trúc lớp hoá bền thép 45 TĂNG TÍNH CHỐNG MÒN