ắp đặt và sửa chữa máy phần 2

kia dạng sản suất nhỏ, sản lợng phơng pháp lắp chọn có hiệu kinh tế thấp, có lúc chấp nhận đợc Trong phơng pháp lắp theo nhóm, số nhóm đợc chia tuỳ thuộc vào yêu cầu kỹ thuật mối lắp điều kiện làm việc thiết bị vậy, tuỳ theo đặc tính chúng mà xác định số nhóm cho mối lắp cách hợp lý Ngoài việc phân nhóm theo kích thớc lắp, chi tiết có chuyển động tịnh tiến với tốc độ cao trợt biên cần phải phân nhóm theo trọng lợng nhằm tránh tợng cần trình làm việc, giảm rung động, đảm bảo chất lợng thiết bị Trong thực tế, để phân loại chi tiết thờng dùng loạt lớn, hàng khối thờng dùng dụng cụ đo chuyên dùng cho suất cao đạt độ xác tới 0,5 micromet Chơng : Các phơng pháp sửa chữa phục hồi 6.1 Khái niệm sửa chữa - phục hồi [6, 14, 24] Trong thực tế có nhiều loại thiết bị máy móc khác với nhiều chi tiết bị h hỏng, bị mài mòn trình vận hành Hình dạng, kích thớc bị thay đổi làm cho máy không hoạt động bình thờng, chất lợng suất máy suy giảm Việc sửa chữa thay lúc thuận lợi, mà phụ thuộc nhiỊu u tè vỊ ®iỊu kiƯn kinh tÕ, kü tht Chính lẽ mà công tác phục hồi chi tiÕt m¸y cã ý nghÜa thùc tÕ hÕt søc quan trọng, đặc biệt yêu cầu phục hồi kích thớc lắp ghép chi tiết máy, phục hồi khả làm việc chúng 6.1.1 Mục đích đặc điểm sửa chữa - phục hồi Mục đích : phục hồi lại khả làm việc, đảm bảo điều kiện làm việc bình thờng cho máy đà qua sử dụng Đặc điểm : Trong trình sản xuất thành phẩm - thứ phẩm - phế phẩm có yêu cầu sửa chữa phục hồi mức độ khác Trong trình sử dụng: chi tiết máy - cấu - cụm - nhóm chi tiết máy muốn trì kéo dài trình sử dụng cần bảo dỡng, sửa chữa, phục hồi mức độ khác Bảo dỡng, tiểu tu, trung tu, đại tu ®ãng vai trß rÊt quan träng NhiƯm vơ cđa sửa chữa phục hồi sửa chỉnh hình dáng, kích thớc, phục hồi lại bề mặt bị h hỏng, đảm bảo mối lắp ghép tốt, vận hành bình thờng Do yêu cầu kỹ thuật, thẩm mỹ, nâng cao khả chống mòn phải thay kim loại kim loại dễ tìm hay thoả mÃn yêu cầu vật lý - học, cần phải sửa chữa Sửa chữa- phục hồi công nghệ khoa học rộng phỉ biÕn: cã thĨ ë nhiỊu lÜnh vùc riªng biƯt có tính đặc thù riêng nh: Động - máy nổ, máy công cụ, tàu thuyền, hàng không, - điện, máy lạnh, sinh nhiệt, công nghệ đặc biệt Tuy nhiên lĩnh vực sản xuất khí có điền hình 67 chung: dạng chi tiết công tác, bề mặt tiếp xúc chịu mài mòn, bôi trơn, đặc điểm dạng h hỏng Muốn sửa chữa - phục hồi tốt, trớc tiên cần phải nắm trình sản xuất trình công nghệ chế tạo, biết phân tích tợng mài mòn h hỏng yêu cầu sản phẩm, từ lập nên phơng án chọn phơng pháp sửa chữa - phục hồi cho hợp lý Sửa chữa - phục hồi công nghệ phá làm lại mà công việc đòi hỏi phải có đầu óc chuyển đổi, sáng tạo, tìm chọn đợc phơng án tốt tối u tốt Phải đạt đợc hiệu kinh tế - kỹ thuật Tích luỹ kinh nghiệm, sáng tạo cho công nghệ khoa học chế tạo tiếp theo, biết thủ thuật biết cạnh tranh Dùng phơng pháp sửa chữa - phục hồi đại làm cho số chi tiết làm việc tốt chi tiết 10 Giá thành phục hồi thờng 15ữ46 % giá thành chi tiết 6.1.2 Chất lợng bề mặt tợng hao mòn h hỏng Hao mòn, h hỏng suy cho tợng xảy bề mặt tiếp xúc không tiếp xúc Chất lợng bề mặt: Theo POHKOB: Đánh giá chất lợng bề mặt có 42 tiêu khác nhau, phân thành nhóm: Hình dáng hình học Tính chất - lý - hoá - công nghệ Chất lợng lớp mỏng d−íi bỊ mỈt ( α ≤ 1mm) : øng st d, cứng nguội, thấm tôi, thiêu tích, dÃn nở Các loại bề mặt kỹ thuật: + Bề mặt hình học (danh nghĩa) + Bề mặt kỹ thuật (thực tế) 6.1.3 Nguyên tắc lựa chọn phơng án phục hồi sửa chữa ã Căn hình dáng ban đầu, tính chất chi tiết tầm quan trọng ã Khả cho phép phục hồi đợc nhiều lần ã Quy trình công nghệ phục hồi sửa chữa khả nhà máy sở vật chất kỹ thuật, khả tài chính, ã Yêu cầu thời hạn phục hồi sửa chữa; ã Yêu cầu chất lợng sửa chữa; ã Các tiêu hiệu kinh tế việc phục hồi sửa chữa.(giá cả, khả làm việc, mua bán, 6.2 Phân loại phơng pháp chung phục hồi, sửa chữa Phục håi, sưa ch÷a cã thĨ chia : - Phục hồi lại kích thức ban đầu; - Thay đổi kích thớc ban đầu; - Khắc phục sai lệch 6.2.1 Phơng pháp thay đổi kích thớc ban ®Çu cđa chi tiÕt 68 Thay ®ỉi kÝch th−íc ban đầu chi tiết sau sửa chữa xong , kÝch th−íc cđa chi tiÕt kh¸c víi kÝch th−íc ban đầu Thờng dùng phơng pháp sau : a Phơng pháp kích thớc sửa chữa Thực chất phơng pháp kích thớc sửa chữa đem gia công chi tiết số chi tiÕt l¾p ghÐp (th−êng chän chi tiÕt quan träng ) cho đạt kích thớc sửa chữa định Cod 1, cod 2, , đạt độ xác hình dạng yêu cầu kỹ thuật đề Các chi tiết lại phải thay có kích thớc tơng ứng với chi tiết đà đợc sửa chữa So với ban đầu kích thớc có thay đổi nhng đảm bảo đợc yêu cầu kỹ thuật yêu cầu lắp ghép (độ hở, độ dôi, ) nên khả làm việc cụm chi tiết lắp ghép đợc khôi phục Ví dụ : - Phục hồi lắp ghép cổ trục khuỷu với gối đỡ thờng mài cổ trục khuỷu theo kích thớc sửa chữa định ( cod 1, cod 2, ) để đạt yêu cầu lắp ghép, sau phải thay bạc lót gối đỡ chÝnh t−¬ng øng víi kÝch th−íc cỉ trơc míi sưa chữa Do hạn chế tính tính chất khác chi tiết số yếu tố khác tiết có vài kích thớc sửa chữa, chí có kích thớc sửa chữa Các chi tiết có kích thớc sửa chữa thờng đợc chia loại : + Các chi tiết hệ lỗ : có kích thớc sửa chữa thu nhỏ ( nh ổ trục ) + Các chi tiết hệ trục có kích thớc sửa chữa : Tăng lên nh xilanh, giảm nh cổ trục trục khuỷu Phơng pháp kích thớc sửa chữa dùng để sửa chữa chi tiết có mặt lắp ghép hình trụ, lắp ghép b»ng ren èc, l¾p ghÐp b»ng then HiƯn kÝch thớc sửa chữa đợc dùng rộng rÃi trình công nghệ sửa chữa tơng đối đơn giản, phục hồi đợc lắp ghép chi tiết mà phục hồi hình dạng ban đầu chi tiết, đạt chất lợng cao Nhợc điểm phơng pháp kích thớc sửa chữa Hạn chế khả lắp lẫn phụ tùng; Gây khó khăn cho việc cung cấp phụ tùng; b Phơng pháp phụ thêm chi tiết Thực chất phơng pháp phụ thêm chi tiết thêm chi tiết nh ống lót, vòng lót, đệm, vào cụm hay mối ghép phức tạp Các chi tiết lại thay có kích thớc tơng ứng gia công chi tiết củ cho đạt kích thớc tơng ứng Sau gia công xong kích thớc chi tiết đợc phụ thêm kích thớc sửa chữa kích thớc ban đầu Chi tiết phụ thêm thờng đợc ép với chi tiết với độ xác cấp - 3, lắp ghép ren vít Để dễ dàng lắp ghép, chi tiết phụ thêm nh ép ống lót vào lỗ thờng vát mép đầu ống lót góc 30 - 45 độ Hoặc thêm ống lót cho trục đầu cổ trục nên vát góc khoảng 30 - 45 độ 69 Đối với chi tiết phụ thêm làm việc điều kiện nhiệt độ cao nên chọn loại vật liệu có hệ số dÃn nở nhiệt để tránh loại ứng suất biến dạng không cần thiết Để tránh cho chi tiết phụ khỏi bị lỏng, rời dùng hàn tán để gắn chặt chúng lại với Thờng ngời ta dùng phơng pháp ép nóng Ví dụ : sau xi lanh loại động , ôtô máy kéo đà dùng phơng pháp sửa chữa đến hết cod (kích thớc giới hạn cho phép) ngời ta sử dụng phơng pháp phụ thêm chi tiết để tăng đờng kính lỗ xi lanh cách chế tạo sơ mi từ gang xám ép vào xi lanh 6.2.2 Phơng pháp thay đổi phần chi tiÕt Mét sè chi tiÕt «t« cã tíi mÊy bề mặt làm việc , bề mặt có mức độ mài mòn khác Có bề mặt hay phần chi tiết bị mài mòn nhiều, có phần mòn ta cắt bỏ phần hàn phần vào, 6.2.3 - Khắc phục sai lệch ã Điều chỉnh khe hở tiếp xúc ã Phục hồi lại trạng thái ban đầu tiếp xúc ã Hiệu chỉnh, điều chỉnh : nhờ vòng bi lắp vòng bi vào trục, lắp nắp, vặn ren 6.2.4 - Phơng pháp phục hồi kích thớc ban đầu ã Phục hồi cách gia công lại chi tiết cho đảm bảo kích thớc ã Phục hồi chế độ lắp ghép : phục hồi khe hở, độ căng lắp ghép ã Phục hồi phơng pháp sửa chữa : hình dạng bị biến đổi, bề mặt bị phá huỷ, tiếp xúc , liên kết bề mặt bị phá huỷ ã Phục hồi chất lợng liên kết bề mặt tiếp xúc gia công để đảm bảo hình dạng, 6.3 Một số dạng h hỏng phơng pháp phục hồi (xem bảng - ) Bảng - Dạng khuyết Thực chất phơng pháp Phơng pháp tật phục hồi khắc phục Mài mòn * Phục hồi hình dạng - Gia công - phục hồi độ bóng - Phục hồi vị trí lắp lẫn bề mặt * Phục hồi hình dạng kích - Hàn đắp thớc: - Đắp lớp kim loại chịu mài - Gia công áp lực, biến dạng mòn dẽo, - Các biện pháp khác Tính chất bị Phục hồi tính tính chất Nhiệt luyện, biến cứng thay đổi khác Chi tiết bị Tẩy xớc hay phơng pháp học, hoá, nhiệt, 70 dính bẩn Chi tiết bị Phục hồi hình dạng ban đầu Uốn, gia công biến dạng biến dạng Phục hồi tính khối lợng nóng, nguội phá huỷ riêng chi tiết Hàn phục hồi vết nứt, đặt vòng đệm, chốt, 6.4 Các phơng pháp sửa chữa phục hồi 6.4.1 Nguyên tắc chung Từ việc phân tích yếu tố chất lợng bề mặt, nguyên nhân ma sát, mài mòn, dạng h hỏng, rỉ kim loại Trên sở nắm vững công nghệ chế tạo chức kỹ thuật ta tìm giải pháp để sửa chữa phục hồi Đơng nhiên có nhiều phơng án, dựa vào điều kiện thực tế tiêu kinh tế để chọn phơng án tối u 6.4 Các phơng pháp ứng dụng để sửa chữa phục hồi Có nhiều phơng pháp thực sửa chữa phục hồi; thông thờng ngời ta phân loại theo lĩnh vực công nghệ thiết bị gia công: Các phơng pháp ứng dụng để sửa chữa phục hồi Sửa chữa phục hồi gia công cắt gọt Hàn phục hồi Hàn nối Hàn đắp Hàn khắc phục khuyết tật Mạ kim loại Đúc lại Gia công áp lực Phun đắp Nhiệt luyện Gia công đặc biệt Mạ phục hồi Mạ trang trí Mạ bảo vệ bề mặt Hình - Sơ đồ phân loại phơng pháp thực sửa chữa phục hồi 6.4.3 Đúc (đúc đúc lại) ã Đúc hợp kim chống mòn, đúc phận, đúc nhiều lớp ã Đúc hợp kim lót babít ã Đúc hợp kim chì 6.4.4 Gia công áp lực Sử dụng phơng pháp gia công áp lực để gia công Mục đích nhằm thay đổi tính, thay đổi kích thớc, thay đổi dạng thớ kim loại, ã Cán, kéo, ép, rèn khuôn, rèn tự do, dập thể tích hay dập 71 ã Gia công nguội, gia công tăng bền bề mặt ( làm biến cứng ) 6.4.5 Hàn Sử dụng phơng pháp hàn để hàn đắp phục hồi, hàn khắc phục chi tiết bị nứt, gÃy, hỏng, ã Hàn nóng chảy : Hồ quang, hàn khí, hàn đắp, ã Hàn áp lực : Tiếp xúc, cao tần, điểm ã Hản vảy 6.4.6 Phun kim loại : ã Phun b»ng ngän lưa khÝ, • Phun b»ng b»ng hå quang điện nguồn nhiệt khác ã Phun đắp dây kim loại, phun đắp bột kim loại, 6.4.7 Mạ kim loại ã Mạ điện: Cu, Ni, Cr, Zn, Cd, Fe, Pb, Sn, kim lo¹i quÝ, ã Mạ hoá học: Hữu : Bọc cao su, phủ nhựa, sơn Vô : Bêton, tráng men ã Mạ nhúng kim loại: Chì, nhôm, kẽm, thiếc 6.4.8 Nhiệt luyện xử lý nhiệt bề mặt ã Nhiệt luyện: ủ, thờng hoá, tôi, ram, nhiệt luyện, cải tiến, hoá già, ã Hoá nhiệt luyện: Thấm bon, thấm xianua , thấm kết hợp C N2, thấm N2, thÊm silic (si), thÊm bo, thÊm nh«m, S , Cr, phốt phát ã Cơ - nhiệt luyện 6.4.9 Gia công cắt gọt ã Chuyển chi tiết có kích thớc lớn thành chi tiết có kích thớc nhỏ ã Mở rộng lỗ, làm nhỏ trục, thêm chi tiết đệm, ống lót, ã Cạo sửa lắp chọn theo mối ghép, ã Công nghệ riêng biệt: thay ®ỉi kÝch th−íc, thªm bít chi tiÕt, thay thÕ bé phận, xoay-lật đổi đầu chi tiết lại, 6.4.10 Gia công đặc biệt Gia công tia lửa điện, tia laser, siêu âm, điện hoá Trong chơng tiÕp theo ta sÏ t×m hiĨu thĨ mét sè phơng pháp gia công kim loại đợc ứng dụng để gia công sửa chữa phục hồi 72 Chơng : mạ kim loại [5, 8, 12, 16,17,18] Mạ đợc ứng dụng để trang trí, bảo vệ bề mặt kim loại, tăng tính tiếp xúc mạch điện, công tắc điện mà đợc sử dụng để phục hồi chi tiết máy bị mài mòn Mục đích mạ phục hồi chủ yếu cải thiện bề mặt tiếp xúc chi tiết, khôi phục kích thớc lắp ghép, phục hồi kích thớc chi tiết bị mài mòn, tăng độ cứng, tăng độ chịu mài mòn; bảo vệ kim loại khỏi tác dụng môi trờng xung quanh 7.1 Các khái niệm chung trình mạ 7.1.1 Các số vật lý hoá học Nồng độ chất tan nớc đợc biểu diễn phơng pháp sau : ã Số đơng lợng gam chất tan lít dung dịch (nồng độ đơng lợng ) N ã Nồng ®é chÊt tan lµ sè gam chÊt tan ( C ) lít dung dịch gam/lít (g/l) ; ã Nồng độ phần trăm ( p ) số gam chÊt tan 100 gam dung dÞch , % ; C = p γ 10 Trong ®ã : C - nång ®é chÊt tan (g/l) p - Nång ®é % γ - Tû träng dung dÞch , g/cm3 Tính nồng độ đơng lợng N từ nồng độ C (g/l) theo công thức : Trong N= C.Z M C= M N z M - Phân tử lợng chất z - Hoá trị 7.1.2 Các thông số quy trình mạ Mật độ dòng điện catốt Dk anốt Da thông số chủ yếu trình điện phân Mật độ dòng điện tỷ số cờng độ dòng điện diện tích điện cực , thờng đợc biểu diễn theo đơn vị : ( A/ dm2 ) Quá trình điện phân tuân theo định luật Faraday : lợng kim loại kết tủa catốt hoà tan anốt tỷ lệ thuận với điện lợng qua dung dịch Điện lợng tính cu lông Lợng chất kết tủa hoà tan ampe đợc gọi đơng lợng điện hoá tính theo công thức [16]: 73 a= A Z 28,6 Trong : A - nguyên tử lợng kim loại; Z - hoá trị 28,6 - số điện lợng (28,6 ampe giờ= 96.500 cu lông ) Lợng kim loại kết tủa hoà tan đợc tính theo công thức : m = a.I.t. m - Lợng kim loại ( gam , g) I - Cờng độ dòng điện ( Ampe, A ) t - Thời gian ( , h) a - Đơng lợng ®iƯn ho¸ ( gam/ (A.h) ( Cr a = 0,323 ; Fe a = 1,043 ) η - HÖ sè hữu ích trình Hiệu suất dòng điện Trên catốt , ion kim loại kết tủa có ion hydro Vì kim loại bám catốt không lợng kim loại tính theo định luật Faraday Tỷ số lợng kim loại kết tủa lợng kim loại lý thuyết tính theo định luật Faraday gọi hiệu suất dòng điện = m 100.% a I t Tính độ dày lớp mạ [ 13] = m S m - lợng kim loại hoà tan điện hoá S - Diện tích, - tỷ trọng D η a t δ= k γ 1000 Trong ®ã : - Độ dày trung bình, - Tỷ trọng kim loại mạ - Hiệu suất dòng điện t - Thời gian mạ (giờ ) a - Đơng lợng điện hoá Từ công thức (*) ta tính đợc thời gian cần mạ 1000 t= mm g/cm3 % h g/(A.h) Dk S S - diÖn tÝch bề mặt kim loại mạ (mm2) I = Dk S KiĨm tra tÝnh chÊt cđa líp m¹ KiĨm tra độ dẻo độ bền xé rách: Xác định độ bền xé rách lực xé rách cực đại Fmax (kp) tiết diện vật mạ bị bị xé rách A (mm2) F σ B = max S σb lµ tû sè (kp/mm2) 74 §é cøng : [ 5] F HV = max S (kp/mm2) S - DiÖn tÝch lón (mm2) Fmax - Lùc Ðp (kp) • NÕu δ > 100 àm , độ cứng đợc đo mũi kim cơng, máy đo thông thờng ã Nếu < 100 àm , đo mũi kim cơng có góc mở 136 o ã Độ cứng Vicker đợc ®o b»ng c«ng thøc : HVm = 1854,4.F d2 d - độ sâu vết lún (àm) F - Lực tác dụng Bảng - Lớp mạ Niken nóng Lạnh Hoá học Crôm Mạ crôm sữa Mạ crôm cứng Từ dung dịch tetracromat Sắt Vàng Kẽm Cadimi Thiếc Độ cøng Vicker HV, Mpa 1400 - 1600 3000 - 5000 6500 - 9000 4500 - 6000 7500 - 11000 3500 - 4000 4500 - 7000 400 - 600 400 - 600 350 - 500 120 - 300 10 Độ bám - đợc thử phơng pháp bẻ gÃy mẫu, xoắn 11 Độ chịu mài mòn đợc kiểm tra cách cho thử ma sát 12 Độ bóng kiểm tra cách so sánh ánh sáng phản chiếu 13 Độ bền ăn mòn thử phơi mẫu tự nhiên phơi mẫu muối Kiểm tra dung dịch mạ Giá trị pH thấp dung dịch mang tính axit, pH cao dung dịch mang tính kiềm Khi muối tác dụng với nớc để tạo thành kiềm axit gọi phản ứng thuỷ phân Muối axit mạnh tác dụng với kiềm mạnh (NaCl) không thuỷ phân, ặ dung dịch điện ly trung tính Muối axit yếu+ kiềm mạnh thuỷ phân cho môi trờng kiềm Dung dịch đệm có khả làm giảm lợng đáng kể ion H+ (OH)- muối axit yếu + kiềm mạnh axit mạnh + kiềm yếu giữ cho giá 75 trị pH không thay đổi nhiều thêm axit kiềm vào dung dịch đệm axit boric - muối borat, axit axêtic - muối axêtat amôniac - muối amôn 14 Nồng độ pH TÝnh axit m¹nh axÝt yÕu Trung tÝnh 10 11 12 13 14 kiềm yếu Kiềm mạnh Hình - Liên hệ tính axit, tính bazơ nồng độ pH Độ pH dung dịch có ảnh hởng lớn đến : + độ dẫn điện dung dịch điện ly + độ hoà tan bền vững chất + độ hoà tan thụ động điện hoá anốt + trình giải phóng hydro + trình kết tủa kim loại tính chất lớp kim loại đợc kết tủa + thuỷ phân muối kim loại; + kết tủa hợp chất kiềm Khi trình mạ cần trì ổn định độ pH phạm vi định Nếu pH thay đổi làm xấu chất lợng mạ nh tăng dòn, gÃy, rỗ, bong, Để ổn định trì độ pH dung dịch phạm vi định, ngời ta thờng cho chất phụ gia gọi chất đệm Chất đệm có khả tạo ion H+ thiếu hay kết hợp để bớt ion thừa Khi mạ Ni, chất đệm thờng dùng axit boric (H3BO3 Điện cực kim loại bị hoà tan anốt (nối với cực dơng nguồn điện ) Kim loại tiêu chuẩn khác nên lớp mạ có điện dơng âm so với kim loại Nếu kim loại lớp mạ có điện âm so với kim loại : lớp mạ bị hoà tan anốt nên đợc gọi lớp mạ anốt Zn Fe Hình 7-2 Zn điện cực - 0,76 V Kẽm bị ăn mòn Fe điện cực - 0,44 V Kim loại - sắt đợc bảo vệ Sự ăn mòn lớp mạ anốt Nếu kim loại lớp mạ có điện dơng so với kim loại : kim loại bị tan lớp mạ có rổ, lớp mạ đợc gọi lớp mạ catốt 76 Phục hồi đầu phun đắp khí nén với dây kim loại nóng chảy Dây kim loại Đầu phun khí cháy Khí ép khí tạo lữa nung chảy kim loại dây hàn Hình - Sơ đồ phun đắp đầu phun khí với dây kim loại nóng chảy Hình - Hình dáng ngaòi đầu phun đắp lữa khÝ 9.2 øng dông : chèng gØ, phôc håi, trang trí bảo vệ [14, 19] Phục hồi chi tiết máy mòn Sửa chữa khuyết tật vật đúc Sửa chữa khuyết tật xuất gia công khí Bảo vệ chống gỉ môi trờng khí Bảo vệ chống gỉ nhiệt độ cao Thay kim loại màu kim loại phun 100 Trang trí 65 % bảo vệ chống gỉ 35 % phục hồi chi tiết máy bị mòn ã ứng dụng kỹ thuật phun phủ nhôm kẽm cho công trình cầu thép, cần cẩu lớn, bể chứa lớn, thiết bị cột truyền hình, cổng thép lớn, vỏ tàu, thiết bị tàu Biển báo đờng thuỷ kết cấu thép lớn [3] ã Phục hồi kích thớc phục hồi hình dáng hình học ã Phục hồi bề mặt bị mòn mà khó hàn đắp nh cổ trục khuỷu cam, chi tiết không yêu cầu chịu mài mòn cao, bề mặt lắp ghép cố định (lỗ lắp ổ lăn, 9-3 Đặc điểm phun phủ vật liệu u điểm Phun kim loại thích hợp cho viƯc phơc håi trơc khủu, ỉ bi, chèt, vµ sửa chữa khuyết tật đúc Phun phủ phủ lớp đợc kim loại nguyên chất, hợp kim phi kim lên bề mặt vật liệu nh kim loại, sứ, gỗ, vÃi, giấy, B»ng phun kim lo¹i cã thĨ t¹o lớp dẫn điện vật không dẫn điện; tạo lớp chịu nhiệt, Kim loại lớp phun b»ng hå quang hc b»ng ngän lưa khÝ cã thĨ cho tính chất không khác Ví dụ phun nhôm hồ quang điện cho khả chống gỉ tốt so với phơng pháp khác Khả ứng dụng phun kim loại không bị hạn chế kích thớc vật cần phủ Vì thiết bị phun di chuyển dễ dàng, xách tay Lớp kim loại đắp có tính chịu mài mòn, độ bền, độ cứng cao ( tuỳ theo vật liệu lớp kim loại đắp Đặc biệt vật liệu phủ thờng có khả chống mài mòn : Thép không gỷ, đồng thau, nhôm, hợp kim nhôm Ni, Phun plasma đợc ứng dụng để phun vật liệu có nhiệt độ nóng chảy cao : W, Mo, Cr, Phơc håi c¸c chi tiÕt m¸y phun biện pháp tích cực để sử dụng chi tiết máy, máy móc thiết bị đà bị hỏng xác Nguyên liệu dùng cho phục hồi nhỏ so với khối lợng toàn chi tiÕt; chi phÝ cho phơc håi cịng rÊt nhá Phơc hồi đợc trục, bề mặt cong, phẳng bị mài mòn Không phá hoại tính nguyên vẹn chi tiết Phun phục hồi đảm bảo chất lợng cao, số trờng hợp đảm bảo tính chất vật liệu tốt vật liệu 10 Không phá hoại kết cấu kim tơng kim loại gốc nhiệt độ phun lên chi tiết không cao 11 Chiều dày lớp phun đắp lớn, phục hồi bề mặt bị mòn nhiều 12 Lớp kim loại phun dày xốp nên có khả tích luỹ dầu bôi trơn, giảm ma sát, tăng khả chịu mài mòn 101 13 Công nghệ phun đơn giản, dễ thao tác, suất cao so với mạ khoảng tuỳ theo mức độ mài mòn độ phức tạp bề mặt cần phục hồi - 60% so với mạ 14 Có thể phun kim loại màu hợp kim bác bit nên tiết kiệm đợc kim loại màu 15 Khi phun cã sư dơng khÝ nÐn ThiÕt bÞ đơn giản 16 Năng suất cao 17 Chất lợng phun đắp phụ thuộc : chất lợng bề mặt kim loại, tốc độ phun, áp lực khí nén, lợng kim loại nóng chảy, kích thớc kim loại bột, Nhợc điểm [1, 14] ã Mối liên kết kim loại lớp phủ kim loại thấp; ã Không khí nén dùng để phun kim loại yêu cầu không lẫn dầu mỡ ẩm Vì ẩm qua vùng hồ quang bị phân huỷ ôxy hoá mạnh hạt kim loại nên làm giảm chất lợng lớp phun Hơi ẩm làm giảm nhiệt độ vùng hồ quang, làm giảm nhiệt độ hạt trình tạo sơng mù Do làm giảm mức độ biến dạng chung va đập vào bề mặt Dầu mỡ lẫn không khí ép tạo thành màng dầu ngăn cách lớp phun với chi tiết, hạt phun với làm giảm chất lợng độ bám lớp phun với kim loại Tổn thất kim loại nhiều; ã ảnh hởng đến sức bền chi tiết (giảm giới hạn mõi chi tiết) ã Bề mặt phun luôn yêu cầu phải làm tạo nhấp nhô; ã Đòi hỏi tay nghề cao; ã Điều kiện làm việc nặng nhọc; ã Lớp kim loại phun có độ cứng nhỏ dòn kim loại dây ã Lớp kim loại phun có sức bền kéo nhỏ ã Độ bám lên kim loại gốc yếu nên không dùng để phục hồi chi tiết chịu lực kéo, va đập, 9.4 Sự hình thành lớp phun phủ 9.4.1 Theo thuyết Pospisil -sehyl ã Lớp phun phủ đợc hình thành giọt kim loại lỏng bị phun dòng khí nén với tốc độ trung bình 200 m/s Các hạt bị phá vỡ thành nhiều hạt nhỏ : ã Các hạt mà ôxyt phun thể lỏng tạo thành hạt có dạng hình cầu (nh thép, ) ã Các hạt kim loại mà ôxyt phun thể rắn tạo thành hạt có dạng không đồng đều, đa cạnh Ví dụ nh nhôm, kẽm, ã Theo thuyết phần tử kim loại thời điểm va đập bề mặt thể lỏng 102 9.4.2 Theo thuyết Schoop Khí nén cung cấp lợng khí nén cho hạt kim loại Khi va đập vào bề mặt vật phun có xảy thay đổi nhiệt Khi khỏi miệng vòi phun chúng bị nguội dần đông đặc nhanh tác dụng dòng khí nén Trong thời điểm va đập chúng có biến dạng dẽo, chúng liên kết với thành lớp liên kết Nhiệt độ tia kim loại bị giảm xuông thấp (50-100oC) nên phủ lên nhứng vật liệu dể cháy mà không xảy cháy 9.4.3 Theo thuyết Karg, Kasch, Reininger Các tác giả cho hạt kim loại bị nguội đông đặc tác dụng nguồn lợng động khí nén Khi từ vòi phun hạt đà trạng thái nguội nên không xảy biến dạng dẻo 9.4.4 Theo thuyết Schenk : Nhiệt độ hạt phun phải nhiệt độ chảy lỏng để xảy hàn chặt với Điều không phù hợp với thực tế nh lớp kim loại sở nóng chảy để gắn phần tử lại với Sự hình thành lớp phun Xảy theo giai đoạn sau : Đầu dây phun nóng chảy; Thời gian nóng chảy phân tán hạt kim loại xảy nhanh : 1/10.000 - 1/100.000 giây sau giây có khoảng 7.000 giọt thép Các giọt kim loại đợc tách từ đầu dây; Sự bay va đập hạt kim loại lên bề mặt đà đợc chuẩn bị Thời gian khoảng 0,002 - 0,008 giây Quá trình liên kết phần tử để tạo nên lớp phun Qúa trình tạo thành lớp phủ phức tạp Kết nghiên cứu cho thấy phần tử kim loại thời thời điểm va đập lên bề mặt phun trạng thái lỏng bị biến dạng lớn Trong thời điểm va đập lớp ôxyt phải trạng thái lỏng nen biến dạng phụ thuộc vào dạng phần tử kim loại phun Khả biến dạng chủ yếu phụ thuộc lớp vỏ bọc phần tử phần tử sau phụ thuộc vào biến dạng phần tử trớc Khi phần tử sau va đập lên phần tử trớc phần tử trớc hÃy trạng thái lỏng sệt nên chúng dể dàng xảy liên kết kim loại với 9.5 Phân loại phơng pháp phun : Phun đắp lửa khí (oxy loại khí cháy (C2H2, ) Phun đắp hồ quang điện Phun đắp dòng điện cao tần (đạt 50.000 Hz) Phun đắp hồ quang plassma Phun đắp sóng nổ Phun đắp lợng chùm tia laser Phơng pháp phun đắp hồ quang điện : Cho dây hàn (một dây nối với điện cực âm đầu nối với điện cực dơng tiến sát vào cho ®Õn xt hiƯn hå quang Ngn nhiƯt hå 103 quang làm nóng chảy dây hàn Dòng khí có áp suất lớn thổi mạnh giọt kim loại lỏng làm chúng bay Lúc hồ quang tắt, nhng dây hàn tiếp tục tiến vào ngắn mạch, cờng độ dòng điện tăng lên đột ngột, khoảnh khắc dây hàn nóng chảy, giọt kim loại lỏng lại bị thổi Quá trình tiếp tục Nh trình phun hồ quang trình hồ quang ngắn mạch liên tục ã Thời gian chập mạch : 0,005 - 0,02 giây Thời gian tăng tốc độ dây hàn tăng ã Thời gian hồ quang cháy : 0,003 - 0,005 giây ã Quá trình phun xảy không liên tục; Kích thớc hạt kim loại thời ®iĨm kh¸c sÏ kh¸c so víi thêi ®iĨm chập mạch ã Khi phun phân tử ôxy bị phân huỷ thành nguyên tử ôxy, kim loại nóng chảy bị ôxy hoá mạnh * Các bon bị cháy 25 - 35 % * Silic 25 - 45 % * Mang gan 35 - 38 % 9.6 Các yếu tố ảnh hởng đến phun đắp ã Nâng cao tốc độ luồng khí nén nh kéo dài thời gian đốt cháy dây hàn tạo khả làm sơng hoá hạt kim loại phun ã Kích thớc hạt kim loại phun thay đổi phạm vi rộng từ 0,002 - (0,2-0,4) mm ã Tốc độ, khối lợng độ lớn hạt kim loại lớp phun ảnh hởng lớn đến kết cấu tính chất ã Do nhiệt độ không neencos trạng thái hạt kim loại : lỏng ã Tốc độ hạt kim loại lúc đầu khoảng 18 m/s sau tăng dần đạt 200 m/s, (theo Nguyễn Đức Hùng V = 50 - 250 m/s)sau lại giảm dần cự ly 250 mm vào khoảng 85 m/s ã Thời gian chuyển động hạt từ đầu phun đến bề mặt chi tiết khoảng 0,003 giây ã Do thời gian ngắn tốc độ di chuyển lớn nên hạt kim loại cha kịp nguội nên va đập vào bề mặt làm biến dạng dẻo bám chặt vào bề mặt gia công ã Nhiệt độ thay đổi phụ thuộc vào khoảng cách từ đầu súng phun nh sau : Khoảng c¸ch L mm 50 100 200 o 100 980 900 Nhiệt độ hạt kim loại C ã Cấu trúc bề mặt lớp phun đắp không đồng Thành phần hoá học lớp kim loại phun đắp khác nhiều so với kim loại số nguyên tố bị cháy ( Si = 25-45%, Mn = 35-38%, S 25-26 % ã Mức độ ôxy hoá hạt kim loại lớp phun ảnh hởng đến độ bền lớp đắp 104 ã Lớp kim loại phun đắp có nhiều lỗ xốp nên mật độ lớp kim loại nhỏ kim loại (lớp kim loại nền) trung bình 6,5 g/cm3 so với kim loại 7,7-7,8 g/cm3 Mật độ tơng đối lớp kim loại phun đắp 85 % độ xốp 15 % ã Trị số dẫn điện lớp kim loại phun đắp nhỏ thép từ 13 - 20 lần 9.7 Tính chất lý lớp kim loại phun đắp [1], [14] 9.7.1 Nhân tố ảnh hởng đến độ cứng lớp kim loại phun đắp Là ảnh hởng cự ly phun áp suất khí nén Trong trình phun, hạt kim loại bị không khí thổi nên nguội nhanh từ nhiệt độ nóng chảy xuống 100-150 oC số hạt bị tôi, số khác bị ôxy hoá nên độ cứng cao Nếu thép có %C đến 0,4 % độ cứng đạt HB 150-258 NÕu thÐp cã %C ®Õn 0,8 % ®é cøng đạt HB 400 Bảng 9-1 Phun hồ quang điện Phun khí cháy Phun điện cao tần %C HB %C HB %C HB 0,12-0,15 197-220 0,10 192 0,12-0,16 230 0,4 258 0,35 208 0,35 330 0,45 285-300 0,44 230 0,45 401-415 0,8 320 0,62 267 0,64-0,66 440-460 §é cøng HB 320 280 240 200 25 50 75 100 125 150 mm Hình 9-6 ảnh hởng cự ly phun đến độ cứng lớp kim loại phun Vật liƯu thÐp 0,45 %C [1](trang66) 1- §é cøng HB líp kim loại bề mặt 2- Độ cứng HB lớp kim loại cách bề mặt 1,5 mm 9.7.2 Tính chất lớp phun phủ a Độ bền học : ã Lớp kim loại phun đắp có độ bền chịu nén cao (80-120 KG/mm2) ã Trị số độ bền kéo phụ thuộc phơng pháp phun hàm lợng bon dây phun xem bảng [1] Bảng 9-2 Hàm lợng C Độ bền kéo (KG/mm ) ứng với phơng pháp phun % hồ quang điện Bằng lữa khí Điện cao tÇn 105 0,15 -0,20 10-12 18-20 11-12 0,25 24 14-19 0,4-0,46 11-18 22-24 0,6-0,8 14-19 19 18-19 ã Mặc dầu kim loại lớp phun có đồ bền kéo không cao nh−ng nã chØ bÞ h− háng øng suÊt đạt tới trị số biến dạng dẻo kim loại gốc ã Tính học lớp kim loại phun gang hạt kim loại phun đắp có nhiều màng ôxy hoá có tạp chất Phun điện cao tần cho lớp phun có tính cao : Dây hàn thép 45 Độ bền đạt 22,5 KG/mm2 Tơng đơng độ bền gang Độ cứng đạt 400-415 HB Độ bền mõi tăng thêm 9-13,5 % Phun hồ quang điện Dây hàn thép 45: Độ bền đạt 9,36 KG/mm2 Tơng đơng độ bền gang Độ cứng đạt 250-260 HB b Độ bám : Tính chất học chủ yếu độ bám, Độ bám thông số quan trọng định chất lợng lớp phun đắp Nó phụ thuộc phơng pháp phun đắp, nhiệt độ, tốc độ hạt, cự ly phun chiều dày lớp phun Sau chuẩn bị bề mặt xong phải tiến hành phun Thời gian kéo dài lâu bề mặt bị ôxy hoá làm cho khả dính bám giảm, lớp kim loại phun để bong Chất lợng mối liên kết chảy hàn bám học lớp phun (độ bám) phụ thuộc vào chất lợng chuẩn bị bề mặt (phụ thuộc độ bề mặt sản phẩm), vật liệu phun, vật liệu chất lợng bớc tiến hành phun Chiều dày lớp phun phủ lớn mm cần bề mặt có độ nhám lớn (Nguyễn Đức Hùng, P.166) c Độ chịu mài mòn Trong điều kiện ma sát khô độ chịu mài mòn kim loại phun xốp, dòn, Trong điều kiện bôi trơn đầy đủ khả chịu mài mòn tăng vi lỗ rổ xốp chiếm 5-11 % tạo nên hốc chứa dầu bôi trơn nên ma sát nhỏ (hệ số ma sát khoảng : f = 0,01-0,04 Nhê cã líp xèp nµy mµ cho phép chi tiết máy làm việc bình thờng 100-190 sau đờng dầu bôi trơn hết Tính chất bảo vệ chống ăn mòn lớp phun phủ nhôm kẽm (Nguyễn Đức Hùng, P.171) phụ thuộc vào chiều dày, độ bám, độ xốp chất kim loại lớp phủ Lớp phủ kẽm có độ bám tốt song lớp lớp nhôm có độ bền ăn mòn cao nên ngời ta thờng tổ hợp kẽm với nhôm Để đảm bảo thời gian lớp bảo vệ 15 năm chiều dày lớp phủ phải đạt giá trị định theo bảng [5] Phơng pháp Lớp phủ Zn Bảng 9-3 Chiều dày bảo vệ tối thiểu, àm Nông thôn Thành Công Biển phố nghiệp 120 160 200+sơn 200 106 Al ZnAl Al Zn ZnAl 120 200 120 - 160 40/200 300 160 40/200 200 40/250 300 200+s¬n 40/250 16 40/200 250 200 40/200 Khả bền ăn mòn lớp phủ Zn Al đợc trình bày bảng 9.4 thời hạn bảo vệ lớp phủ có chiều dày khác đợc trình bày bảng 9-5 [5] Bảng 9-4 Các tác nhân ảnh hởng có khÝ qun Cltrong kh«ng khÝ SO2 40 mg/m2 Líp phủ PH Độ cứng Nhiệt độ Cl- 50 mg/lít nớc Không bền