Nghiên cứu ứng dụng công nghệ phun phủ để phục hồi bề mặt bị mòn của trục cam xe ô tô komatsu hd 465 7 dùng ở công ty cổ phần than cao sơn tkv

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ ĐỊA CHẤT NGUYỄN MẠNH KHƯƠNG NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ PHUN PHỦ ĐỂ PHỤC HỒI BỀ MẶT BỊ MÒN CỦA TRỤC CAM XE Ô TÔ KOMATSU HD 465-7 DÙNG Ở CÔNG TY CỔ PHẦN THAN CAO SƠN – TKV LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT HÀ NỘI, NĂM 2010 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ ĐỊA CHẤT NGUYỄN MẠNH KHƯƠNG NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ PHUN PHỦ ĐỂ PHỤC HỒI BỀ MẶT BỊ MÒN CỦA TRỤC CAM XE Ô TÔ KOMATSU HD 465-7 DÙNG Ở CÔNG TY CỔ PHẦN THAN CAO SƠN – TKV Chuyên nghành: KỸ THUẬT MÁY VÀ THIẾT BỊ MỎ, DẦU KHÍ Mã số: 60.52.12 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC TS ĐINH VĂN CHIẾN HÀ NỘI, NĂM 2010 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tơi Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa công bố cơng trình Hà nội, ngày 10 tháng 11 năm 2010 Tác giả luận văn Nguyễn Mạnh Khương MỤC LỤC Trang Trang phụ bìa Lời cam đoan Mục lục Danh mục bảng Danh mục hình vẽ, đồ thị Mở đầu Chương – Tình hình khai thác, vận chuyển Công ty CP than Cao Sơn - TKV 1.1 Tình hình chung mỏ than Cao Sơn 1.1.1 Hệ thống giao thơng 1.1.2 Địa hình 1.1.3 Khí hậu 1.2 Tính chất lý hóa vỉa than 1.3 Điều kiện thủy văn địa chất thủy văn 1.3.1 Nước bề mặt 1.3.2 Nước ngầm 1.4 Điều kiện địa chất mỏ 1.4.1 Đặc điểm địa chất cơng trình 1.4.2 Đặc tính lý đất đá 1.5 Một số tiêu sản xuất, kinh doanh 1.5.1 Chỉ tiêu kế hoạch thực năm 2008 1.5.2 Chỉ tiêu kế hoạch thực năm 2009 1.5.3 Năm 2010 10 Chương Tổng quan thiết bị vận tải Công ty 11 2.1 Giới thiệu loại thiết bị sử dụng mỏ 11 2.1.1 Khâu vận tải 11 2.1.2 Thống kê thiết bị vận tải xe ô tô 11 2.1.3 Thống kê hệ thống tải sàng tuyển 12 2.2 Giới thiệu kết cấu, tình hình sử dụng xe ô tô Komatsu HD 465-7 12 2.2.1 Đặc tính kỹ thuật 13 2.2.2 Động 15 2.2.3 Hệ thống truyền động 16 2.3 Hiện tượng mòn trục cam xe ô tô Komatsu HD 465-7 20 Chương 3: Giới thiệu phương pháp xử lý bề mặt kim loại mòn 21 3.1 Giới thiệu phương pháp 21 3.1.1 Mục đích xử lý bề mặt kim loại 21 3.1.2 Công nghệ hàn đắp 22 3.1.3 Công nghệ mạ 22 3.1.4 Các phương pháp phủ kim loại 26 3.1.5 Ưu, nhược điểm phun phủ 36 3.1.6 Vật liệu phun phủ thông dụng 37 3.2 Lựa chọn phương pháp 51 3.2.1 Chọn phương pháp phun phủ theo yêu cầu độ bền nhiệt 51 3.2.2 Chọn phương pháp phun phủ theo tính lý 51 3.2.3 Chọn phương pháp phun theo phương pháp phun 52 Chương 4: Nghiên cứu áp dụng công nghệ phun phủ để phục hồi trục cam xe ô tô Komatsu HD 465-7 54 4.1 Giới thiệu thiết bị nguyên lý làm việc 54 4.1.1 Giới thiệu số thiết bị chuyên dùng sử dụng 54 công nghệ phun nổ 4.1.2 Mô trình phun 58 4.1.3 Một số u cầu cơng nghệ phun phủ chi tiết tròn xoay 59 4.1.4 Áp dụng công nghệ phun nổ phục hồi trục cam xe ô tô Komatsu HD 465-7 60 4.1.5 Yêu cầu xưởng phun nổ 62 4.2 Tính tốn lựa chọn số thông số ảnh hưởng đến chất lượng phun 63 4.2.1 Lựa chọn thông số để nghiên cứu 63 4.2.2 Ngun lý hình thành dịng phun 64 4.2.3 Tính tốn, lựa chọn thơng số vận tốc phun ảnh hưởng đến chất lượng phun phủ 65 Kết luận – Kiến nghị 74 Tài liệu tham khảo 76 Phụ lục: Tiến trình cơng nghệ phục hồi trục cam xe ô tô Komatsu HD 465-7 79-90 DANH MỤC CÁC BẢNG Số bảng Tiêu đề bảng Trang Bảng 1.1 Các tiêu chất lượng than Bảng 1.2 Bảng tổng hợp tính chất lý đá Bảng 3.1 Vật liệu phun phủ bột kim loại tổ hợp kim loại nhiều lớp ( nhóm 1) 39 Bảng 3.2 Vật liệu phun phủ hỗn hợp bột bít ( nhóm 2) 47 Bảng 3.3 So sánh số đặc trưng dạng phun nhiệt khí Plasma Bảng 4.1 Kết thí nghiệm ảnh hưởng khoảng cách phun đến độ xốp Bảng 4.2 52 66 Kết thí nghiệm ảnh hưởng khoảng cách phun đến độ bền bám dính 67 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Số hình Tên hình vẽ đồ thị Trang Hình 2.1 Hình ảnh xe tơ Komatsu HD 465-7 12 Hình 2.2 Kích thước tổng thể xe tơ Komatsu HD 465-7 13 Hình 2.3 Kết cấu xe Komatsu HD 465-7 14 Hình 2.4 Hình ảnh bề mặt ăn mịn trục cam xe tơ Komatsu HD 465-7 20 Hình 3.1 Mạ chân khơng 25 Hình 3.2 Hệ thống thiết bị phun plasma 27 Hình 3.3 Hệ thống thiết bị HVOF 27 Hình 3.4 Phun nhiệt khí – phun dây 28 Hình 3.5 Ngun tắc làm việc phun nhiệt khí - 28 Hình 3.6 Sơ đồ nguyên lý phun nhiệt khí – bột 29 Hình 3.7 Phun nhiệt khí – nổ 30 Hình 3.8 Súng phun nổ cấu điều khiển 32 Hình 3.9 Phun nhiệt khí cao tốc HVOF 35 Hình 3.10 Phun plasma 35 Hình 3.11 Quá trình bày hạt phun Plasma 36 Hình 3.12 Quá trình phát triển cơng nghệ phun phủ 51 Hình 3.13 Chọn phương pháp phun phủ chống ăn mịn 51 Hình 4.1 Hệ thống thiết bị phun 54 Hình 4.2 Một số kiểu súng phun nổ cầm tay 55 Hình 4.3 Súng phun nổ cầm tay phun chi tiết gá máy tiện 55 Hình 4.4 Đồ gá chi tiết đứng 56 Hình 4.5 Chi tiết gá máy tiện 56 Hình 4.6 Súng phun kẹp robot tự động điều chỉnh 57 thơng số phun Hình 4.7 Súng phun gá robot điều chỉnh tự động 57 Hình 4.8 Kết cấu đầu súng phun, bảo đảm độ chụm phun 58 Hình 4.9 Ngun lý hình thành dịng phun 64 Hình 4.10 Đầu phun dịng phun 65 Hình 4.11 Quan hệ tốc độ phun với lưu lượng khoảng cách phun 68 Hình 4.12 Quan hệ tốc độ phun với lưu lượng khoảng cách phun 68 Hình 4.13 Biểu đồ 3D quan hệ tốc độ phun với độ bền bám khoảng cách phun Hình 4.14 Bình đồ tốc độ phun phân bố tọa độ khoảng cách lưu lượng Hình 4.15 69 69 Bình đồ tốc độ phun phân bố tọa độ độ bền lưu lượng 70 Hình 4.16 Bình đồ tốc độ phun phân bố tọa độ xốp lưu lượng 70 Hình 4.17 Bình đồ phân bố tốc độ phun phân bố hệ tọa độ 71 xốp lưu lượng phun Hình 4.18 Bình đồ phân bố tốc độ phun phân bố hệ tọa 71 độ độ bền độ xốp Hình 4.19 Bình đồ lưu lượng phun quan hệ với khoảng cách phun tốc độ phun – Hàn hồi quy 72 MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Với phát triển ngành khai thác mỏ nhu cầu thiết bị ngày nhiều, xu nâng cao suất, tác động nhanh thiết bị làm cho điều kiện làm việc chúng thêm khắc nghiệt Việc phục hồi chi tiết máy sau thời gian làm việc bị mòn thay cho chế tạo nhập ngoại có ý nghĩa kinh tế lớn, giảm chi phí gia công chế tạo chủ động cung cấp phụ tùng thay kịp thời phục vụ sản xuất Để giải vấn đề phục chi tiết máy nói trên, tuỳ theo lượng mòn thực tế chi tiết máy mà người ta có nhiều giải pháp cơng nghệ như: hàn đắp, phun phủ, mạ điện, mạ hoá học, phủ hố học, mạ nhúng kim loại nóng chảy, thấm kim loại, thấm bon, thấm nitơ, nhiệt luyệt, mạ chân không, xử lý tia lửa điện… phương pháp phun phủ kim loại cơng nghệ phun nổ đời sau, tạo lớp phủ có nhiều ưu điểm trội: vật liệu lớp phủ có độ bám dính cao, độ xốp thấp, độ cứng cao; thành phần lớp phủ tương đối đồng số trường hợp phun tạo lớp phủ bảo vệ chi tiết khơng cần gia cơng lại; làm ảnh hưởng đến tính kim loại Trong khuôn khổ đề tài, tác giả thực nghiên cứu thực nghiệm công nghệ phun nổ mẫu quy mơ phịng thí nghiệm viện khí lượng mỏ - TKV Viện nghiên cứu khí - Bộ cơng thương Các nghiên cứu khảo sát cấu trúc tế vi lớp phủ vùng liên kết hai lớp thép lớp phủ hợp kim Trên sở kết thu nhận thí nghiệm với việc tạo lớp từ bột phủ hợp kim 25Cr5Ni lên thép 45Cr, đề tài triển khai áp dụng phun phục hồi chi tiết trục cam xe ô tô Komatsu HD 465-7 dùng Công ty cổ phần than Cao Sơn – TKV 78 TIẾN TRÌNH CƠNG NGHỆ PHUN PHỤC HỒI TRỤC CAM XE Ô TÔ KOMATSU HD 465-7 79 TIẾN TRÌNH CƠNG NGHỆ PHUN PHỤC HỒI TRỤC CAM XE Ô TÔ KOMATSU HD 465 - Năm 2010 79 TIẾN TRÌNH CƠNG NGHỆ Tên sản phẩm PHỤC HỒI TRỤC CAM XE HD 465-7 S.đ SL Số TL Chữ ký Ngày Định mức Bậc SL Giờ tỷ lệ thợ /ca /cái Nhóm Chi tiết Tờ số Tờ số NHỮNG QUY ĐỊNH CHUNG hỏng Phân xưởng NHỮNG QUY ĐỊNH CHUNG Tiến trình cơng nghệ áp dụng cho phun phục hồi trục cam xe KOMATSU HD 465-7 phương pháp phun nổ; Mọi người cần chấp hành đầy đủ quy định ghi quy trình; Người tham gia phun nổ, kể cơng nhân phụ phải tìm hiểu ký giao kéo thực nội quy an toàn theo quy định ghi phân xưởng quy định riêng thiết bị phun nổ 80 TIẾN TRÌNH CƠNG NGHỆ PHỤC HỒI TRỤC CAM XE KOMATSU HD 465-7 Tên sản phẩm: Trục cam xe HD 465-7 Phân xưởng TT Số chi tiết Tên chặng việc Tờ số Thiết bị Tên Kiểm tra chi tiết trước phun Tính tốn chế độ công nghệ Chuẩn bị bề mặt Chuẩn bị vật liệu phun Kiểm tra thiết bị phun nổ Gá chi tiết Phun nổ Xử lý nhiệt Gia cơng khí 10 Kiểm tra 81 Ký hiệu Tờ số Tờ số Bậc thợ Định mức TIẾN TRÌNH CƠNG NGHỆ Tên sản phẩm PHỤC HỒI TRỤC CAM XE HD 465-7 S.đ SL Số TL Chữ ký Ngày KIỂM TRA CHI TIẾT TRƯỚC Định mức Bậc SL Giờ tỷ lệ thợ /ca /cái Nhóm Chi tiết Tờ số Tờ số KHI PHUN hỏng Phân xưởng Kiểm tra vật liệu: sử dụng máy phân tích thành phần Kiểm tra bên ngồi: xác định mức độ mịn hỏng Kiểm tra siêu âm: khảo sát có vết nứt tế vi khơng, độ sâu sâu 20µm khơng phục hồi 82 TIẾN TRÌNH CƠNG NGHỆ Tên sản phẩm PHỤC HỒI TRỤC CAM XE HD 465-7 S.đ SL Số TL Chữ ký Ngày TÍNH TỐN CHẾ ĐỘ CƠNG Định mức Bậc SL Giờ tỷ lệ thợ /ca /cái Nhóm Chi tiết Tờ số Tờ số NGHỆ hỏng Phân xưởng Vật liệu phun: Chiều dày phun Tốc độ phun: Không 100m/s Lưu lượng phun: Không 500g/s Khoảng cách phụ : 300~400mm 83 TIẾN TRÌNH CƠNG NGHỆ Tên sản phẩm PHỤC HỒI TRỤC CAM XE HD 465-7 S.đ SL Số TL Chữ ký Ngày Định mức Bậc SL Giờ tỷ lệ thợ /ca /cái Nhóm Chi tiết Tờ số Tờ số CHUẨN BỊ BỀ MẶT hỏng Phân xưởng HÌNH VẼ ĐƠN GIẢN NỘI DUNG CÔNG VIỆC Tẩy dầu mỡ xăng Rửa nước nóng Rửa nước nguội Rửa dung dịch 3%NaOH Rửa lại nước lạnh sau nước nóng YÊU CẦU KỸ THUẬT Kiểm tra: 100% Bề mặt khơng cịn vết ơxyt Ngun liệu Dụng cụ Bề mặt khơng cịn lớp dầu mỡ Xăng A72 Khay tôn Nước Dẻ lau Sút 84 Tên sản phẩm TIẾN TRÌNH CƠNG NGHỆ PHỤC HỒI TRỤC CAM XE HD 465-7 S.đ SL Số TL Chữ ký Ngày Định mức Bậc SL Giờ tỷ lệ thợ /ca /cái Nhóm Chi tiết Tờ số Tờ số CHUẨN BỊ VẬT LIỆU PHUN hỏng Phân xưởng HÌNH VẼ ĐƠN GIẢN NỘI DUNG CÔNG VIỆC chọn nguyên liệu – cỡ hạt 40~100µm Sấy khơ ngun liệu phun Cân đong cho túi bảo quản YÊU CẦU KỸ THUẬT Kiểm tra: 100% Vật liệu phun chủng loại theo YCKT, cỡ hạt; Vật liệu có độ ẩm không 2% Dụng cụ Nguyên liệu Được bảo quản tốt, khơng bị xýt hóa bề mặt Cân Túi bảo quản 85 TIẾN TRÌNH CƠNG NGHỆ Tên sản phẩm PHỤC HỒI TRỤC CAM XE HD 465-7 S.đ SL Số TL Chữ ký Ngày Định mức Bậc thợ SL /ca Giờ tỷ lệ /cái hỏng Chi tiết Tờ số Tờ số KIỂM TRA HỆ THỐNG THIẾT BỊ Phân xưởng HÌNH VẼ ĐƠN GIẢN Nhóm NỘI DUNG CƠNG VIỆC Kiểm tra súng phun: đầu phun đường kính, phù hợp với kích thước hạt, tốc độ phun lưu lượng phun (tra bảng hướng dẫn) Kiểm tra bình khí (N2 argon) khí axetylen, kiểm tra áp xuất, lượng khí, van an tồn Kiểm tra dây dẫn Kiểm tra hệ thống điều khiển YÊU CẦU KỸ THUẬT Kiểm tra: 100% Vật liệu phun chủng loại theo YCKT, cỡ hạt; Vật liệu có độ ẩm khơng q 2% Được bảo quản tốt, khơng bị xýt hóa bề mặt 86 Dụng cụ Ngun liệu Cân Túi bảo quản TIẾN TRÌNH CƠNG NGHỆ Tên sản phẩm PHỤC HỒI TRỤC CAM XE HD 465-7 S.đ SL Số TL Chữ ký Ngày Định mức Bậc thợ SL /ca Giờ tỷ lệ /cái hỏng Chi tiết Tờ số Tờ số THỰC HIỆN PHUN NỔ Phân xưởng HÌNH VẼ ĐƠN GIẢN Nhóm NỘI DUNG CƠNG VIỆC Gá chi tiết lên đồ gá phun, Gá súng phun lên đồ gá súng Đổ vật liệu phun vào bình chứa Kiểm tra khơng tải súng phun Điều chỉnh tham số theo YCKT YÊU CẦU KỸ THUẬT Kiểm tra: Bảo đảm tốc độ quay đồ gá chi tiết; Bảo đảm tốc độ di trượt súng Bảo đảm thông số phun: tốc độ phun, khoảng cách phun lưu lượng phun theo YCKT Khu vực phun bảo vệ, tránh gió bụi ngồi vào, cáh ly an tồn Ngun liệu 87 Dụng cụ TIẾN TRÌNH CƠNG NGHỆ Tên sản phẩm PHỤC HỒI TRỤC CAM XE HD 465 -7 S.đ SL Số TL Chữ ký Ngày Định mức Bậc SL Giờ tỷ lệ thợ /ca /cái Chi tiết Tờ số Tờ số XỬ LÝ NHIỆT SAU PHUN PHỦ hỏng Phân xưởng HÌNH VẼ ĐƠN GIẢN Nhóm NỘI DUNG CƠNG VIỆC Gia nhiệt lò lên 600 0C Cho trục vào lò Nâng nhiệt đến 8700C Giữ nhiệt 30'~60' Nguội theo lò YÊU CẦU KỸ THUẬT Kiểm tra: 100% Lị nung có thiết bị đo xác nhiệt độ; Nguyên liệu Dụng cụ Thực quy trình nung trên; Lị điện trở Chú ý thao tác không va chạm để tránh nắt sứt mẻ lớp Các dụng cụ để vạn chuyển phủ chưa ổn định 88 TIẾN TRÌNH CƠNG NGHỆ Tên sản phẩm PHỤC HỒI TRỤC CAM XE HD 465-7 S.đ SL Số TL Chữ ký Ngày Định mức Bậc thợ SL /ca Giờ tỷ lệ /cái hỏng Chi tiết Tờ số Tờ số QUY TRÌNH CƠNG NGHỆ GIA CƠNG CƠ KHÍ Phân xưởng HÌNH VẼ ĐƠN GIẢN Nhóm NỘI DUNG CÔNG VIỆC YÊU CẦU KỸ THUẬT Máy mài trục cam bảo đảm chất lượng độ xác mài Đá mài đủ độ cứng; Đđảm bảo độ nhẵn bóng gia cơng thieo tiêu chuẩn thiết kế; Gia công xong kiểm tra chất lượng bề mặt hình dáng kích thước độ xác gia công theo yêu cầu kỹ thuật thiết kế 89 Sử dụng đồ gá gia công bề mặt cam; Tính tốn chế độ gia cơng; Thực hành gia công Làm dầu mỡ Kiểm tra hình dáng kích thước Kiểm tra: 100% Ngun liệu Dụng cụ Máy mài chuyên dùng Đá mài Các dụng cụ đo kiểm TIẾN TRÌNH CƠNG NGHỆ Tên sản phẩm PHỤC HỒI TRỤC CAM XE HD 465-7 S.đ SL Số TL Chữ ký Ngày Định mức Bậc SL Giờ tỷ lệ thợ /ca /cái hỏng Chi tiết Tờ số Tờ số KIỂM TRA CHẤT LƯỢNG LỚP PHỦ Phân xưởng HÌNH VẼ ĐƠN GIẢN Nhóm NỘI DUNG CƠNG VIỆC Kiểm tra độ xốp bề mặt Kiểm tra độ cứng bề mặt Kiểm tra siêu âm YÊU CẦU KỸ THUẬT Kiểm tra: 100% Yêu cầu vết độ xốp bề mặt theo tiêu chuẩn quy định Nguyên liệu Dụng cụ Độ cứng phạm vi tiêu chuẩn cho phép; Các hóa chất Khơng có vết nứt tế vi bề mặt Máy đo độ cứng Vicker Máy đo siêu âm 90 91 ... dụng phun phục hồi chi tiết trục cam xe ô tô Komatsu HD 465- 7 dùng Công ty cổ phần than Cao Sơn – TKV 2 Mục đích nghiên cứu luận văn - Nghiên cứu ứng dụng công nghệ phun phủ để phục hồi bề mặt. .. KHƯƠNG NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ PHUN PHỦ ĐỂ PHỤC HỒI BỀ MẶT BỊ MÒN CỦA TRỤC CAM XE Ô TÔ KOMATSU HD 465- 7 DÙNG Ở CÔNG TY CỔ PHẦN THAN CAO SƠN – TKV Chuyên nghành: KỸ THUẬT MÁY VÀ THIẾT BỊ MỎ,... bị mòn trục cam xe ô tô Komatsu HD 465- 7 dùng Công ty cổ phần than Cao Sơn - TKV Đối tượng phạm vi nghiên cứu luận văn - Đối tượng nghiên cứu: Nghiên cứu áp dụng công nghệ phun nổ vào việc phục