NGHIÊN CỨU PHƯƠNG PHÁP TÔI CẢM ỨNG TỪ CỤC BỘ CNC CHO MẶT PHẲNG

Phương pháp tôi cảm ứng từ bề mặt cho các chi tiết thép cacbon hàm lượng trung bình được sử dụng rộng rãi trong các lĩnh vực công nghiệp. Đây là một giải pháp nhiệt luyện hiệu quả nhằm nâng cao cơ tính bề mặt chi tiết trong các điều kiện làm việc chịu mài mòn cao. Đề tài nghiên cứu sử dụng các mẫu thí nghiệm C45 và SS400 nhằm kiểm chứng kết quả của các quá trình tôi cảm ứng từ. Kết quả thí nghiệm được mô phỏng bằng mô hình cảm ứng từ trường 3D trên phần mềm COMSOL Multiphysics 5.0 nhằm tối ưu quá trình gia nhiệt. Thiết bị chính của quá trình gia nhiệt là máy phát cao tần thông qua cuộn dây cảm ứng được thiết kế với ba vòng xoắn ốc phẳng nhằm tạo dòng điện Foucault để gia nhiệt bề mặt chi tiết......

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH ……… NGHIÊN CỨU PHƯƠNG PHÁP TÔI CẢM ỨNG TỪ CỤC BỘ CNC CHO MẶT PHẲNG NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ MÃ SỐ:… TĨM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT CƠ KHÍ Tp Hồ Chí Minh, tháng 10 năm 2017 MỤC LỤC MỤC LỤC i TÓM TẮT ii ABSTRACT iii Chương TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan hướng nghiên cứu 1.2 Tính cấp thiết đề tài .6 1.3 Mục đích đề tài 1.4 Ý nghĩa khoa học ý nghĩa thực tiễn 1.5 Nhiệm vụ giới hạn đề tài 1.6 Phương pháp nghiên cứu Chương CƠ SỞ LÝ THUYẾT .9 2.1 Cơ sở lý thuyết công nghệ vật liệu kim loại 2.2 Cơ sở lý thuyết công nghệ nhiệt luyện 12 Chương CƠ SỞ LÝ THUYẾT NHIỆT LUYỆN THÉP C45 VÀ SS400 BẰNG MÁY TÔI CNC CAO TẦN 20 3.1 Thông số nhiệt luyện thép C45 20 3.2 Thông số nhiệt luyện thép SS400 22 3.3 Lý thuyết cảm ứng từ CNC 23 Chương MÔ PHỎNG QUÁ TRÌNH GIA NHIỆT BẰNG PHẦN MỀM COMSOL MULTIPHYSICS .26 4.1 Mơ hình thí nghiệm 26 4.2 Kết mô 28 4.3 Lựa chọn phương án gia nhiệt dựa kết mô .32 Chương THÍ NGHIỆM TƠI CẢM ỨNG TỪ CỤC BỘ CNC CHO MẶT PHẲNG 33 5.1 Chuẩn bị mẫu thép 33 5.2 Kết cảm ứng từ mẫu thép 38 5.3 Nhận xét q trình thí nghiệm 63 Chương KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 64 6.1 Kết luận .64 6.2 Kiến nghị 65 TÀI LIỆU THAM KHẢO .66 TĨM TẮT Phương pháp tơi cảm ứng từ bề mặt cho chi tiết thép cacbon hàm lượng trung bình sử dụng rộng rãi lĩnh vực công nghiệp Đây giải pháp nhiệt luyện hiệu nhằm nâng cao tính bề mặt chi tiết điều kiện làm việc chịu mài mòn cao Đề tài nghiên cứu sử dụng mẫu thí nghiệm C45 SS400 nhằm kiểm chứng kết q trình tơi cảm ứng từ Kết thí nghiệm mơ mơ hình cảm ứng từ trường 3D phần mềm COMSOL Multiphysics 5.0 nhằm tối ưu q trình gia nhiệt Thiết bị q trình gia nhiệt máy phát cao tần thơng qua cuộn dây cảm ứng thiết kế với ba vòng xoắn ốc phẳng nhằm tạo dòng điện Foucault để gia nhiệt bề mặt chi tiết Các mẫu kiểm chứng đánh giá qua phương pháp đo độ cứng sau tơi hình ảnh kim tương vật liệu Kết cho thấy tổ chức Mactenxit đạt sau định đến độ cứng bề mặt chi tiết Biểu đồ phân bố độ cứng bề mặt chi tiết phụ thuộc vào hình dạng cuộn dây cảm ứng định nhiệt độ đạt q trình tơi Hình ảnh kim tương cho thấy tổ chức Mactenxit xuất hầu hết khu vực hình vành khăn nên độ cứng khu vực cải thiện rõ rệt; tâm cuộn dây tổ chức đạt Peclit nên độ cứng không đạt yêu cầu Để đạt độ cứng chi tiết đồng cần phải tiến hành gia nhiệt tồn bề mặt q trình tơi Có thể thực điều phương pháp di chuyển cuộn dây theo điểm gia nhiệt cục vị trí di chuyển liên tục theo phương X, Y để gia nhiệt phạm vi lớn thích hợp với máy cơng suất cao Q trình di chuyển cuộn dây thực dễ dàng máy phay CNC trục Do đề tài “Nghiên cứu phương pháp cảm ứng từ cục CNC cho mặt phẳng” thực nhằm đánh giá khả cảm ứng từ bề mặt cho chi tiết phẳng làm sở cảm ứng cho bề mặt phức tạp Kết cho thấy phương án di chuyển cuộn dây theo điểm kết hợp tơi cảm ứng từ cục vị trí giúp cải thiện phân bố độ cứng đồng toàn bề mặt chi tiết ABSTRACT Induction hardening process for flat surface carbon steel specimens can be applied in various fields of industry This is one kind of heat treatment process which can be used to increase the hardness on the surface of cacbon steel components In order to research the effect of this method, some specimens of C45 and SS400 steel were used Experiment data and results were simulated and set up by 3D electromagnetic model coupled temperature fields of COMSOL Multiphysics 5.0 software A three - turns copper coil created the Foucault current from power supply was used for heating the specimens during experiments The effect of process will be evaluated by measuring the hardness and metallographic techniques of material Results showed that the martensite affect the hardness of material The distribution of the hardness area will be depended on the result of achieved temperature located on the surface which is accordance to the shape of induction coil Results, martensite appears almost surface areas of the annular zone, while pearlite causes the lowest hardness of the central zone To upgrade hardness all surface, induction coil must effect over all areas of specimens For this purpose, we can move the coil to increase temperature point by point opposite face of specimens or continuous induction hardening by moving coil along X and Y axis An CNC machine is modified to this moving task Thus, I choose the subject: “Development of CNC induction hardening process for flat surface carbon steel specimens” In this work, we first conducted the induction hardening experiments for flat surface of workpieces Results showed that the method of moving coil point by point brings the best solution for induction hardening with flat surface Chương TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan hướng nghiên cứu 1.1.1 Các cơng trình nghiên cứu ngồi nước “Continual induction hardening of steel bodies” (Tôi cảm ứng từ cho chi tiết vật liệu thép phương pháp di chuyển liên tục) [1], tác giả Pavel Karban, Martina Donátová – Khoa điện tử Đại học West Bohemia – Cộng hịa Czech, xuất 2009 Elsevier Hình 1.1: Mơ hình tơi cảm ứng từ q trình thí nghiệm “Effect of spot continual induction hardening on the microstructure of steels: Comparison between AISI 1045 and 5140 steels” (Nghiên cứu ảnh hưởng phương pháp cảm ứng từ cục điểm đến cấu trúc vật liệu kim loại cở sở so sánh hai loại thép AISI 1045 5140) [2], tác giả Kai Gao, Xunpeng Qin, Zhou Wang, Shengxiao Zhu – Khoa Công nghệ cao Đại học Wuhan – Trung Quốc, xuất 2015 Elsevier Hình 1.2: Mơ hình thí nghiệm tổ chức tế vi đạt sau “Numerical and experimental analysis of 3D spot induction hardening of AISI 1045 steel” (Mô thực nghiệm cảm ứng từ cục bề mặt cho vật liệu thép AISI 1045) [3], tác giả Kai Gao, Xunpeng Qin, Zhou Wang, Hao Chen, Shengxiao Zhu, Yanxiong Liu, Yanli Song – Khoa công nghệ vật liệu – Đại học Vũ Hán – Trung Quốc, xuất 2014 Tạp chí khoa học vật liệu Hình 1.3: Mơ hình kết mơ trình gia nhiệt “Development of induction surface hardening process for small diameter carbon steel specimens” (Nghiên cứu phương pháp cảm ứng từ cục bề mặt cho chi tiết trụ nhỏ vật liệu thép) [4], tác giả Daisuke Suzuki, Koji Yatsushiro, Seiji Shimizu, Yoshio Sugita, Motoki Saito, Katsuhiko Kubota – Trung tâm Công nghiệp Yamanashi – Nhật Bản, xuất năm 2009 viện nghiên cứu JCPDS Hình 1.4: Mơ hình kết tơi cảm ứng chi tiết trụ nhỏ “3D modeling of induction hardening of gear wheels” (Mơ hình hóa 3D phương pháp tơi cảm ứng từ cho chi tiết bánh răng) [5], tác giả Jerzy Barglik, Albert Smalcerz, Roman Przylucki, Ivo Doležel – Khoa vật liệu - Đại học Katowice - Ba Lan Khoa điện tử Đại học Praha – Cộng hòa Czech, xuất năm 2014 Elsevier “Analysis and simulations of multifrequency induction hardening” (Phân tích mơ q trình tơi cảm ứng điện từ đa tần số) [6], tác giả Dietmar Hömberg, Thomas Petzold, Elisabetta Rocca Viện khoa học ứng dụng Mohrenstr - Đức Khoa khí - Đại học Milano - Italy, xuất năm 2014 Elsevier - “Numerical simulation and experimental investigation on the induction hardening of a ball screw” (Mô số phân tích q trình tơi cảm ứng điện từ cho chi tiết trục vít me bi) [7], tác giả Huiping Li, Lianfang He, Kang Gai, Rui Jiang, Chunzhi Zhang, Musen Li - Khoa công nghệ vật liệu ứng dụng - Đại học Sơn Đông – Trung Quốc, xuất Tạp chí Vật liệu Thiết kế năm 2015 Hình 1.5: Mơ q trình gia nhiệt cảm ứng từ trục vít me bi - “Simulation of multi – frequency – induction - hardening including phase transitions and mechanical effects” (Mơ q trình tơi cảm ứng điện từ đa tần số bao gồm khảo sát chuyển biến pha thay đổi tính) [8], tác giả Dietmar Hömberg, Qingzhe Liu, Jonathan Montalvo-Urquizo, Dawid Nadolski, Thomas Petzold, Alfred Schmidt, Alwin Schulz - Khoa công nghệ vật liệu - Đại học Berlin, Bremen, Greifswald – Đức, Đại học Nuevo Leon – Mexico, Đại học Trondheim – Na Uy, xuất Elsevier năm 2016 “Simulation of quenching involved in induction hardening including mechanical effects” (Mơ q trình cảm ứng điện từ nhằm khảo sát thay đổi tính vật liệu) [9], tác giả J Montalvo-Urquizo, Q Liu, A Schmidt - Viện nghiên cứu toán học - Đại học Bremen - Đức, xuất Elsevier năm 2013 “Spatially resolved temporal stress evolution during laser surface spot hardening of steel” (Khảo sát thay đổi ứng suất khối theo thời gian bên vật liệu q trình tơi cục bề mặt sử dụng chùm tia lazer) [10], tác giả V Kostov, J Gibmeier, A Wanner Viện vật liệu ứng dụng - Đại học công nghệ Karlsruhe - Đức, xuất Elsevier năm 2016 “Induction hardening of steel with restrained Joule heating and nonlinear law for magnetic induction field: Solvability” (Nghiên cứu cảm ứng từ cho chi tiết vật liệu thép với khả kiểm sốt cơng suất gia nhiệt điều khiển phi tuyến vùng ảnh hưởng từ trường: Giải pháp thực hiện) [11], tác giả Jaroslav Chovan, Marian Slodicka - Khoa tốn phân tích - Đại học Ghent – Đức, xuất Tạp chí tốn mơ ứng dụng năm 2015 “Analysis of the regimes in the scanner-based laser hardening process” (Nghiên cứu kiểm soát hoạt động chùm tia laser q trình tơi cứng bề mặt) [12], tác giả S Martínez, A Lamikiz, E Ukar, A Calleja, J.A Arrizubieta, L.N Lopez de Lacalle - Đại học Basque Country UPV/EHU - Tây Ban Nha, xuất Elsevier năm 2016 Hình 1.6: Phân bố nhiệt độ gia nhiệt chùm tia laser “Theoretical and experimental analysis of two - pass spot continual induction hardening of AISI 1045 steel” (Nghiên cứu thực nghiệm phương pháp cảm ứng từ theo hai đường liên tục vật liệu thép AISI 1045) [13], tác giả Shengxiao Zhu Zhou Wang Xunpeng Qin Huajie, Mao Kai Gao - Khoa công nghệ vật liệu – Đại học Vũ Hán – Trung Quốc, xuất năm 2015 - Tạp chí khoa học vật liệu Hình 1.7: Hình ảnh cấu trúc mặt cắt bề mặt thấm “Low-cycle fatigue behavior of pre-hardening Hadfield steel” (Nghiên cứu trạng thái bền mỏi chu trình thấp thép chịu mài mòn đặc biệt Hadfiled nhiệt luyện sơ bộ) [14], tác giả Chen Chen, Bo Lv, Fei Wang, Fucheng Zhang - Khoa công nghệ– Đại học Yanshan – Trung Quốc, xuất năm 2017 Tạp chí khoa học vật liệu “Enhancing the crashworthiness of high - manganese steel by strain – hardening engineering, and tailored folding by local heat - treatment” (Nghiên cứu cải thiện độ bền chống giòn vật liệu thép mangan hàm lượng cao phương pháp nâng cao độ bền học xếp cấu trúc lớp mạng với công đoạn gia nhiệt cục bộ) [15], tác giả Markus Bambach, Laura Conrads, Markus Daamen, Onur Guvenc, Gerhard Hirt - Khoa thiết kế chế tạo khí – Đại học kỹ thuật Brandenburg – Đức, xuất năm 2016 Tạp chí khoa học vật liệu Hình 1.8: Q trình cải thiện độ chống giịn vật liệu thép mangan hàm lượng cao: cán nguội, ram, gia nhiệt cục bộ, làm phẳng, uốn, hàn laser, thử nghiệm độ nén vật rơi Drop-tower test 1.1.2 Các kết nghiên cứu nước “Nghiên cứu công nghệ sản xuất thép công cụ hợp kim SKD12 để chế tạo khuôn ép tạo hình” [16], đề tài ThS Nguyễn Thị Hằng, Viện Luyện kim đen, Tổng Công ty Thép Việt Nam, xuất năm 2016 Cục Thông tin Khoa học Công nghệ Quốc gia “Nghiên cứu công nghệ chế tạo thép 9Cr18Mo để làm gối trục truyền máy cán thép” [17], đề tài nghiên cứu KS Nguyễn Hồng Phúc, Viện Luyện kim đen, Tổng Công ty Thép Việt Nam, xuất năm 2014 Cục Thông tin Khoa học Công nghệ Quốc gia “Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo chân vịt tàu thủy cho tàu 6000DWT - 7000DWT thép khơng rỉ chịu ăn mịn nước biển” [18], đề tài nghiên cứu nhóm KS Nguyễn Văn Dũng - Xí nghiệp Cơ khí Quang Trung - Bộ Cơng Thương, xuất năm 2014 Cục Thông tin Khoa học Cơng nghệ Quốc gia Hình 5.37: Hình ảnh sau làm nguội mẫu số 5.2.4.2 Kết đo độ cứng Chia lưới bề mặt mẫu thép thành có kích thước 20 x 20 mm để đo độ cứng nhiều vị trí Hình 5.38: Chia lưới mẫu thép số trình đo độ cứng Bảng 5.7: Kết đo độ cứng mẫu số MẪU SỐ VỊ TRÍ A 39,3 31,4 34,5 35,3 34,8 36,5 40,1 14,8 B 38,5 42,9 42,3 38,5 42,4 33,7 34,8 15,3 C 39,8 41,8 42,1 38,9 42,8 32,7 35,1 14,8 D 35,7 37,6 30,9 41,3 30,7 38,5 38,9 16,4 E 33,4 29,7 38,2 42,7 41,3 40,8 30,8 18,3 F 36,2 35,8 35,8 39,8 40,7 43,2 31,2 17,8 G 34,9 36,5 37,3 43,5 42,6 39,7 32,5 16,5 H 40,5 42,2 40,1 40,6 47,3 47,3 43,6 17,1 I 30,3 32,3 41,4 40,9 39,7 40,1 39,9 16,7 Kết đo độ cứng biểu diễn dạng biểu đồ sau: 59 Hình 5.39: Biểu đồ phân bố độ cứng mẫu số Nhận xét: - Giá trị độ cứng sau cải thiện rõ rệt so với mẫu thép ban đầu, nhiên thấp nhiều so với q trình tơi mẫu thép C45, điểm cao đạt 47,3 HRC (tương ứng ô H6) - Dựa vào giá trị độ cứng HRC đo biểu đồ ta nhận thấy phân bố giá trị độ cứng bề mặt phôi tương đối đồng Giá trị độ cứng lớn chủ yếu tập trung vùng gia nhiệt bên cuộn dây qua Vùng tiếp giáp vị trí gia nhiệt độ cứng thấp, điểm thấp vùng tiếp giáp E2 đạt 29,7 HRC - Độ cứng trung bình đạt khu vực bề mặt mẫu thép sau 38,2 HRC - Độ lệch chuẩn giá trị độ cứng 4,2 HRC Chứng tỏ trình gia nhiệt tương đối đồng toàn bề mặt mẫu thép - Kết phù hợp với lý thuyết nhiệt luyện cho thép cacbon hàm lượng thấp SS400 độ cứng trung bình đạt sau tơi khơng vượt q 50 HRC [4] 5.2.5 Mẫu số 5: Thép SS400 kích thước 280 x 170 x mm 5.2.5.1 Thông số q trình tơi cảm ứng - Đặc điểm: Tơi ba đường gồm vị trí mẫu thép - Khoảng cách hai vị trí: 45 mm 60 - Thời gian gia nhiệt vị trí: 30 giây - Nhiệt độ lớn nhất: 911oC - Tốc độ làm nguội: 200 - 250oC/giây Hình 5.40: Quá trình gia nhiệt mẫu số Hình 5.41: Hình ảnh sau làm nguội mẫu số 5.2.5.2 Kết đo độ cứng Việc xác định độ cứng thực cách chia lưới thành có kích thước 20 x 20 mm bề mặt mẫu thép Hình 5.42: Chia lưới mẫu thép số trình đo độ cứng 61 Bảng 5.8: Kết đo độ cứng mẫu số MẪU SỐ VỊ TR Í A B C D E F G H 10 11 12 32, 38, 32, 39, 39, 31, 44, 37, 41, 31, 38, 35, 44, 38, 43, 42, 42, 32, 40, 42, 40, 42, 45, 49, 42, 30, 41, 38, 39, 40, 40, 39, 27, 35, 25, 28, 36, 41, 39, 55, 42, 38, 30, 31, 30, 27, 38, 35, 44, 39, 42, 40, 42, 25, 41, 24, 29, 42, 40, 40, 42, 38, 25, 49, 37, 30, 30, 28, 33, 29, 34, 43, 44, 30, 42, 43, 44, 42, 45, 39, 44, 38, 48, 26, 39, 44, 49, 40, 41, 31, 42, 27, 29, 43, 43, 30, Kết đo độ cứng biểu diễn dạng biểu đồ sau: Hình 5.43: Biểu đồ phân bố độ cứng mẫu số Nhận xét: - Giá trị độ cứng sau cải thiện so với mẫu thép 62 ban đầu, điểm cao đạt 55,3 HRC (tương ứng H5), điểm cịn lại độ cứng thấp 50 HRC - Dựa vào bảng giá trị độ cứng HRC đo biểu đồ, ta thấy giá trị độ cứng toàn bề mặt phân bố tương đối đồng Điều trình gia nhiệt thực theo 03 đường với vị trí nên nhiệt độ phân bố đồng hạn chế vùng ranh giới cuộn dây khơng gia nhiệt - Độ cứng trung bình đạt mẫu thép sau 38,1 HRC Các vị trí mép ngồi mẫu thép gia nhiệt tương đối đồng toàn bề mặt nên kết độ cứng đo đạt giá trị tương đối - Độ lệch chuẩn giá trị 6,5 HRC Nhận xét giá trị độ lệch chuẩn thấp cho ta kết độ cứng sai lệch nhỏ độ tin cậy cao Kết đạt q trình tơi toàn bề mặt mẫu thép gia nhiệt tương đối đồng - Các vị trí biên cuộn dây gia nhiệt khơng đạt nhiệt độ tơi cần thiết nên giá trị độ cứng đo thấp không đạt so với yêu cầu (Các vị trí độ cứng thấp điển hình H7, C5 F7 với giá trị tương ứng 24,7 HRC; 25,4 HRC 25,4 HRC) 5.2.6 Mẫu số 6: Thép SS400 kích thước 280 x 170 x mm 5.2.6.1 Thơng số q trình tơi cảm ứng - Đặc điểm: Tơi ba đường gồm vị trí mẫu thép - Khoảng cách hai vị trí: 45 mm - Thời gian gia nhiệt vị trí: 30 giây - Nhiệt độ lớn nhất: 914oC - Tốc độ làm nguội: 200 - 250oC/giây 63 Hình 5.44: Quá trình gia nhiệt mẫu số Hình 5.45: Hình ảnh sau làm nguội mẫu số 5.2.6.2 Kết độ cứng Việc xác định độ cứng thực cách chia lưới thành có kích thước 20 x 20 mm bề mặt mẫu thép Hình 5.46: Chia lưới mẫu thép số trình đo độ cứng Bảng 5.9: Kết đo độ cứng mẫu số MẪU SỐ VỊ TR Í A 10 11 12 28, 40, 41, 43, 26, 40, 43, 28, 36, 42, 43, 42, 64 B C D E F G H 37, 32, 38, 41, 39, 32, 39, 31, 36, 38, 46, 38, 39, 41, 31, 40, 43, 42, 43, 48, 39, 31, 29, 40, 41, 42, 42, 41, 36, 30, 31, 39, 43, 39, 45, 36, 41, 31, 30, 51, 31, 35, 39, 40, 42, 47, 27, 43, 29, 32, 30, 41, 45, 39, 34, 35, 29, 31, 28, 33, 28, 22, 41, 32, 32, 45, 44, 42, 44, 39, 29, 42, 29, 31, 41, 43, 42, Kết đo độ cứng biểu diễn dạng biểu đồ sau: Hình 5.47: Biểu đồ phân bố độ cứng mẫu số Nhận xét: - Kết đo độ cứng mẫu số cho kết gần tương tự mẫu số giá trị phân bố độ cứng toàn bề mặt - Giá trị độ cứng sau cải thiện so với mẫu thép ban đầu, điểm cao đạt 51,2 HRC (tương ứng ô F6) Các điểm lại độ thấp 50 HRC - Độ cứng toàn bề mặt tương đối đồng trình gia nhiệt thực theo 03 đường với vị trí nên nhiệt độ phân bố đồng hạn chế vùng ranh giới cuộn dây không gia nhiệt 65 30, 41, 33, 29, 38, 41, 38, - Độ cứng trung bình đạt mẫu thép sau là: 37,6 HRC - Độ lệch chuẩn giá trị 5,9 HRC Nhận xét giá trị độ lệch chuẩn thấp cho ta kết độ cứng sai lệch nhỏ độ tin cậy cao Kết đạt trình tơi tồn bề mặt gia nhiệt tương đối đồng - Các vị trí biên cuộn dây gia nhiệt khơng đạt nhiệt độ cần thiết nên giá trị độ cứng đo thấp không đạt so với yêu cầu (Các vị trí độ cứng thấp điển hình G9, A5 với giá trị đo tương ứng 22,5 HRC 26,5 HRC) 5.3 Nhận xét q trình thí nghiệm - Kết thí nghiệm cho thấy độ cứng trung bình đạt toàn bề mặt mẫu thép SS400 sau thấp nhiều so với thép C45 - Kết phù hợp với lý thuyết công nghệ nhiệt luyện Theo C45 thép cacbon hàm lượng trung bình nên độ cứng sau tơi đạt trung bình 50 - 60 HRC, đáp ứng tính chống mài mịn đáng kể làm việc [4] - Thép hàm lượng cacbon thấp SS400 độ cứng trung bình đạt sau tơi khơng vượt q 50 HRC [4] - Giá trị độ cứng sau tơi thép C45 đáp ứng u cầu tính cao cho chi tiết khí cần độ bền mài mòn lớn - Độ cứng đạt hình thành tổ chức Mactenxit sau kiểm tra phương pháp phân tích thành phần kim tương 66 Chương KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 6.1 Kết luận Luận văn hoàn tất đạt yêu cầu đề ra, bao gồm: - Cải tiến thiết kế chế tạo máy cảm ứng từ cục CNC trục - Mơ q trình gia nhiệt cảm ứng từ bề mặt mẫu thép phần mềm Comsol Multiphysics - Tìm hiểu tính thơng số nhiệt độ, thời gian giữ nhiệt, tốc độ làm nguội cho q trình tơi thép C45 SS400 - Chế tạo mẫu thép C45 SS400 cho trình cảm ứng từ cục CNC mặt phẳng - Thí nghiệm tơi cảm ứng từ cục CNC với mẫu thép vật liệu C45 SS400 - Xác định độ cứng đạt sau cảm ứng từ cục thang đo HRC - Xác định thành phần kim tương mẫu thép C45 sau tơi kính hiển vi quang học - Trên sở đánh giá giá trị độ cứng đạt bề mặt mẫu thép vị trí khác cho thấy phương pháp cảm ứng từ cục CNC cho kết độ cứng tương đối đồng - Kết đạt được:  Với thép C45 sau cảm ứng từ đạt độ cứng bề mặt trung bình lên đến 50 - 60 HRC  Với thép SS400 sau cảm ứng từ độ cứng bề mặt trung bình đạt nhỏ 50 HRC 67  Phương pháp cảm ứng từ cách di chuyển cuộn dây cảm ứng điều khiển theo CNC cho kết đồng toàn bề mặt đạt sai số nhỏ bước di chuyển ngang cuộn dây đảm bảo nhiệt độ phân bố toàn bề mặt mẫu thép  Độ thấm đạt 3,5 mm 6.2 Kiến nghị Để tiếp tục hồn thiện phương pháp tơi cảm ứng từ cục CNC trục hồn chỉnh áp dụng cho bề mặt lịng khn phức tạp đề tài cần phát triển theo hướng sau: - Thiết kế cuộn dây cảm ứng với kích thước nhỏ để linh hoạt q trình tơi cho bề mặt cong phức tạp mà đảm bảo nhiệt độ cần thiết - Sử dụng phương pháp gia nhiệt khác với độ tập trung nguồn nhiệt lớn lượng lazer để áp dụng cho q trình tơi bề mặt lịng khn phức tạp - Sử dụng phương pháp làm nguội khác kết hợp làm nguội nhiều môi trường nhằm giảm độ cong vênh đảm bảo đạt độ cứng tốt - Khảo sát ảnh hưởng độ cong vênh với nhiệt độ khác nhằm giảm tối thiểu biến dạng bề mặt lịng khn 68 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Pavel Karban, Martina Donátová Continual induction hardening of steel bodies Mathematics and Computers in Simulation 80, 2010, pp 1771–1782, 21 December 2009 [2] Kai Gao, Xunpeng Qin, Zhou Wang, Shengxiao Zhu Effect of spot continual induction hardening on the microstructure of steels: Comparison between AISI 1045 and 5140 steels Materials Science & Engineering A 651, 2016, pp 535–547, 10 November 2015 [3] Kai Gao Xunpeng Qin Zhou Wang Hao Chen Shengxiao Zhu Yanxiong Liu Yanli Song Numerical and experimental analysis of 3D spot induction hardening of AISI 1045 steel Journal of Materials Processing Technology, 2014, pp 349–377, May 2014 [4] Daisuke Suzuki, Koji Yatsushiro, Seiji Shimizu, Yoshio Sugita, Motoki Saito, Katsuhiko Kubota Development of induction surface hardening process for small diameter carbon steel specimens International Centre for Diffraction Data 2009 ISSN 1097-0002, 2009, pp 569–576, 20 October 2009 [5] Jerzy Barglik, Albert Smalcerz, Roman Przylucki, Ivo Doležel 3D modeling of induction hardening of gear wheels Journal of Computational and Applied Mathematics 270, 2014, pp 231–240, 2014 [6] Dietmar Hömberg, Thomas Petzold, Elisabetta Rocca Analysis and simulations of multifrequency induction hardening Nonlinear Analysis: Real World Applications 22 (2015), pp 84–97, 2015 [7] Huiping Li, Lianfang He, Kang Gai, Rui Jiang, Chunzhi Zhang, Musen Li Numerical simulation and experimental investigation on the induction hardening of a ball screw Materials and design (2015), pp 63–91, 2015 [8] Dietmar Hömberg, Qingzhe Liu, Jonathan MontalvoUrquizo, Dawid Nadolski, Thomas Petzold, Alfred Schmidt, Alwin Schulz Simulation of multi – frequency – induction - hardening 69 including phase transitions and mechanical effects Finite Elements in Analysis and Design 121 (2016), pp 86–100, 2016 [9] J Montalvo-Urquizo, Q Liu, A Schmidt Simulation of quenching involved in induction hardening including mechanical effects Computational Materials Science 79 (2013), pp 639–649, 2013 [10] V Kostov,J Gibmeier, A Wanner Spatially resolved temporal stress evolution during laser surface spot hardening of steel Journal of Materials Processing Technology 239 (2017), pp 326–335, 2017 [11] Jaroslav Chovan, Marian Slodicka Induction hardening of steel with restrained Joule heating and nonlinear law for magnetic induction field: Solvability Journal of Computational and Applied Mathematics 00 (2016), pp 1–17, 2016 [12] S Martínez, A Lamikiz, E Ukar, A Calleja, J.A Arrizubieta, L.N Lopez de Lacalle Analysis of the regimes in the scanner-based laser hardening process Optics and Lasers in Engineering 90 (2017), pp 72–80, 2017 [13] Shengxiao Zhu Zhou Wang Xunpeng Qin Huajie, Mao Kai Gao Theoretical and experimental analysis of two - pass spot continual induction hardening of AISI 1045 steel Journal of Materials Processing Technology (2015), pp 1–37, 2015 [14] Chen Chen, Bo Lv, Fei Wang, Fucheng Zhang Low–cycle fatigue behavior of pre-hardening Hadfield steel Materials Science & Engineering A (2017), pp 1–18, 2017 [15] Markus Bambach, Laura Conrads, Markus Daamen, Onur Guvenc, Gerhard Hirt Enhancing the crashworthiness of high manganese steel by strain – hardening engineering, and tailored folding by local heat - treatment Materials & Design (2016), pp 1–23, 2016 [16] Nghiên cứu công nghệ sản xuất thép công cụ hợp kim SKD12 để chế tạo khn ép tạo hình Internet: http://www.vista.gov.vn/UserPages/News/detail/tabid/73/newsid /14670/seo/Nghien-cuu-cong-nghe-san-xuat-thep-cong-cu-hop-kim- 70 SKD12-de-che-tao-khuon-ep-tao-hinh/language/vi-VN/Default.aspx 20/4/2017 [17] Nghiên cứu công nghệ chế tạo thép 9Cr18Mo để làm gối trục truyền máy cán thép Internet: http://www.vista.gov.vn/UserPages/News/detail/tabid/73/newsid /14641/seo/Nghien-cuu-cong-nghe-che-tao-thep-9Cr18Mo-de-lam-goitruc-truyen-may-can-thep/language/vi-VN/Default.aspx 20/4/2017 [18] Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo chân vịt tàu thủy cho tàu 6000DWT - 7000DWT thép khơng rỉ chịu ăn mịn nước biển Internet: http://www.vista.gov.vn/UserPages/News/detail/tabid/73/newsid /14439/seo/Nghien-cuu-thiet-ke-che-tao-chan-vit-tau-thuy-cho-tau6000DWT 7000DWT-bang-thep-khong-ri-chiu-an-mon-nuocbien/language/vi-VN/Default.aspx 20/4/2017 [19] Đánh giá hiệu sản xuất phôi thép công nghệ luyện thép lò cảm ứng Internet: http://www.vista.gov.vn/UserPages/News/detail/tabid/73/newsid /14251/seo/Danh-gia-hieu-qua-san-xuat-phoi-thep-trong-cong-ngheluyen-thep-bang-lo-cam-ung/language/vi-VN/Default.aspx 20/4/2017 [20] Nghiên cứu công nghệ sản xuất thép mác SAE4161 dùng để sản xuất dụng cụ y tế Internet: http://www.vista.gov.vn/UserPages/News/detail/tabid/73/newsid /13443/seo/Nghien-cuu-cong-nghe-san-xuat-thep-mac-SAE4161-dungde-san-xuat-dung-cu-y-te/language/vi-VN/Default.aspx 20/4/2017 [21] Nghiên cứu công nghệ sản xuất thép vật liệu xây dựng không nung từ nguồn thải bùn đỏ trình sản xuất alumin Tây Nguyên Internet: http://www.vast.ac.vn/cac-de-tai-nghien-cuu-khoa-hoc-va-phattrien-cong-nghe?start=120?option=com_detai&view=detai&id=892 20/4/2017 [22] Nghiên cứu ứng dụng phương pháp phân cấp lị chân khơng để nhiệt luyện khn kích thước lớn Internet: 71 http://www.vista.gov.vn/UserPages/News/detail/tabid/73/newsid /14455/seo/Nghien-cuu-ung-dung-phuong-phap-toi-phan-cap-trong-lochan-khong-de-nhiet-luyen-khuon-kich-thuoc-lon/language/viVN/Default.aspx 20/4/2017 [23] Nghiên cứu ứng dụng, chuyển giao công nghệ thiết bị nhiệt luyện Internet: http://viencongnghe.com/nghien-cuu-ung-dung-chuyen-giaocong-nghe-va-thiet-bi-nhiet-luyen/ 20/4/2017 [24] Nguyên lý phân cấp, tơi phân cấp lị chân khơng đơn buồng Internet: http://viencongnghe.com/306-2/ 20/4/2017 [25] Nhiệt luyện thép làm khuôn bền nóng Internet: http://viencongnghe.com/nhiet-luyen-thep-lam-khuon-bennong/ 20/4/2017 [26] Nghiên cứu cơng nghệ nhiệt luyện Laser CO2 Internet: http://hiendaihoa.com/co-khi-may-moc/giai-phap-ung-dung-cokhi-may-moc/nghien-cuu-cong-nghe-nhiet-luyen-bang-laser-co2.html 20/4/2017 [27] Nghiêm Hùng Vật liệu học sở NXB Khoa học Tự nhiên Công nghệ, 2014 [28] Nguyễn Văn Đán, Nguyễn Ngọc Hà, Đặng Vũ Ngoạn, Trương Văn Trường Vật liệu kỹ thuật NXB Đại học Quốc gia Tp Hồ Chí Minh, 2006 [29] DIN EN 10083-2:2006, Steels for quenching and tempering – Part 2: Technical delivery conditions for non alloy steels Deutsches Institut für Normung, Germany, October 2006 [30] Material specification sheet C45 Internet: http://www.saarstahl.com/sag/downloads/download/12970, 16/5/2016 72 [31] A Kulawik, A Bokota Modelling of quenching process of mediumcarbon steel Archives of Foundry Engineering Volume 10, 2010, pp 83 – 88, January 2010 [32] J Winczek, A Kulawik Dilatometric and hardness analysis of c45 steel tempering with different heating-up rates Metalurgija 51 (2012) 1, pp 9-12, 2012 [33] Michael Kröning, Material Degradation of Nuclear Structures - Mitigation by Nondestructive Evaluation, TPU Lecture Course 2014 [34] Hu Zhizhong The Handbook of Steel and Its Heat Treatment Curve Defence Industry Press, Beijing, 2007 [35] JIS G 3101:2010, Rolled steels for general structure Japanese Industrial Standard, Japan, May 2010 [36] S K Patel Heat treatment of low carbon steel National Institute of Technology Rourkela, Septemper 2008 [37] ASTM E18 – 98, Standard Test Methods for Rockwell Hardness and Rockwell Superficial Hardness of Metallic Materials AMERICAN SOCIETY FOR TESTING AND MATERIALS, USA, 1998 [38] ASTM E112 – 96, Standard Test Methods for Determining Average Grain Size AMERICAN SOCIETY FOR TESTING AND MATERIALS, USA, 1996 73 ... phay CNC trục Do đề tài ? ?Nghiên cứu phương pháp cảm ứng từ cục CNC cho mặt phẳng? ?? thực nhằm đánh giá khả cảm ứng từ bề mặt cho chi tiết phẳng làm sở cảm ứng cho bề mặt phức tạp Kết cho thấy phương. .. 3.3 Lý thuyết cảm ứng từ CNC 3.3.1 Tổng quan phương pháp cảm ứng từ bề mặt Tôi bề mặt phương pháp phận chi tiết, có lớp bề mặt chi tiết tơi, cịn lõi bên khơng tơi Sau tơi có lớp bề mặt có tổ chức... COMSOL MULTIPHYSICS Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm: Cải tiến máy phay CNC trục thành máy cảm ứng từ CNC Thực nghiệm cảm ứng từ CNC cho mẫu vật liệu thép C45 SS400 Xác định độ cứng, cấu trúc tế