Luận án tiến sĩ nâng cao tính năng ma sát của lớp mạ xoa đồng và niken

Bộ giáo dục v đo tạo Trờng đại học bách khoa hμ néi *** đo khánh d nâng cao tính ma sát lớp mạ xoa đồng v niken Chuyên ngnh : Công nghệ chế tạo máy Mà số : 62.52.04.01 luận án tiÕn sÜ kü thuËt Ng−êi h−íng dÉn khoa häc : GS.TSKH Nguyễn Anh Tuấn PGS.TS Phạm Văn Hùng H Nội : 2007 Lời cảm ơn Xin chân thnh cám ơn : Cố GS.TSKH Nguyễn Anh Tuấn PGS.TS Phạm Văn Hùng Bộ môn máy ma sát ĐH Bách Khoa H Nội Trung tâm Đo tạo v Bồi dỡng Sau Đai học, ĐHBK H Nội Trờng CĐKT Cao Thắng Các đơn vị bạn Các nh khoa học có liên quan Các bạn đồng nghiệp v ngoi quan v gia đình đà giúp đỡ hon thnh luận án ny Trân trọng cám ơn! Lời cam đoan Tôi xin cam đoan l công trình nghiên cứu riêng Các số liệu, kết luận án l trung thực Những kết luận án cha đợc công bố công trình no khác Tác giả luận án Đo Khánh D Mục lôc Môc lôc Danh mơc c¸c ký hiƯu chÝnh Danh s¸ch hình vẽ v đồ thị Danh mục bảng Mở đầu 10 Chơng 1: Tổng quan công nghệ mạ xoA 13 1.1 Tỉng quan vỊ sù ph¸t triĨn công nghệ mạ xoa 13 1.1.1 Tổng quan phát triển công nghệ mạ xoa giới 13 1.1.1.1 Sự phát triển công nghệ mạ xoa 13 1.1.1.2 Những ứng dụng công nghệ mạ xoa 15 1.1.2 Nghiên cứu ứng dụng công nghệ mạ xoa ë ViƯt Nam 28 1.1.2.1 Sù ph¸t triĨn công nghệ mạ xoa Việt Nam .28 1.1.2.2 Những vấn đề cần nghiên cứu phát triển công nghệ mạ xoa Việt Nam 29 1.2 C¬ së lý thuyÕt m¹ xoa 30 1.2.1 Cơ sở lý thuyết mạ ®iÖn .30 1.2.1.1 Điều kiện tạo thnh lớp mạ điện 30 1.2.1.2 Cơ chế tạo thnh lớp mạ .34 1.2.1.3 Dung dÞch chất điện phân 38 1.2.1.4 Kim lo¹i nỊn 40 1.2.2 Đặc trng công nghệ m¹ xoa 41 1.2.2.1 Nguyên lý công nghệ mạ xoa 41 1.2.2.2 Các thông số công nghệ công nghệ mạ xoa 42 1.2.2.3 Đặc điểm dung dịch mạ xoa .43 1.2.2.4 Đặc điểm lớp kim loại mạ 43 Chơng 2: ảnh hởng thông số công nghệ đến lớp mạ xoa đồng v niken 45 2.1 Dung dÞch v thiết bị mạ xoa 45 2.1.1 Dung dịch mạ xoa 45 2.1.1.1 Dung dịch xử lý ban đầu bề mặt 46 2.1.1.2 Dung dịch mạ kim loại ®¬n 53 2.1.1.3 Lùa chọn dung dịch mạ 58 2.1.2 Nguồn điện mạ xoa 64 2.1.2.1 Nguyên lý hoạt ®éng 64 2.1.2.2 Chế độ lm việc nguồn mạ xoa 69 2.1.2.3 Quy tr×nh vËn hμnh thiÕt bị 69 2.1.2.4 Ưu v nhợc điểm loại nguồn mạ xoa 70 2.1.2.5 Các thông số nguồn mạ xoa 72 2.2 ảnh hởng thông số công nghệ đến lớp mạ xoa Cu v Ni .73 2.2.1 ảnh hởng kim loại đến cấu trúc lớp mạ .74 2.2.1.1 Trình tự mạ đồng 78 2.2.1.2 Trình tự mạ niken 80 2.2.2 ¶nh h−ëng cđa điện áp mạ xoa 82 2.2.3 ảnh hởng mật độ dòng điện mạ xoa 93 2.2.4 ¶nh h−ëng cđa nhiƯt ®é .98 2.2.5 ảnh hởng tốc độ tơng đối bút xoa v chi tiết 100 2.3 Quá trình công nghƯ m¹ xoa 103 2.3.1 Trình tự công nghệ mạ xoa 103 2.3.1.1 Gia công 104 2.3.1.2 Khử dầu phơng pháp điện phân .104 2.3.1.3 Lm gỉ dung dịch hoạt hoá 105 2.3.1.4 Mạ lót 105 2.3.1.5 M¹ kim lo¹i .106 2.3.1.6 KiĨm tra s¶n phÈm 106 2.3.2 Quy trình Công nghệ mạ xoa đồng v niken .106 2.3.2.1 Công nghệ mạ đồng 106 2.3.2.2 Công nghệ mạ niken 108 Chơng 3: Nghiên cứu thực nghiệm tính ma sát lớp mạ xoa đồng vμ niken 113 3.1 c¬ së lý thuyÕt 113 3.1.1 §é cøng 113 3.1.2 Độ gắn bám 114 3.1.3 §é dμy 116 3.1.4 Tính chịu mòn 116 3.2 Nghiên cứu thực nghiệm tính ma sát lớp mạ xoa Cu v Ni 120 3.2.1 Mơc ®Ých thư nghiƯm: 120 3.2.2 Thiết bị thí nghiệm xác định lợng mòn: 120 3.2.3 Trình tự thÝ nghiÖm : 122 3.2.4 Kết thử nghiệm mẫu thí nghiƯm 124 3.3 nghiªn cøu triĨn khai công nghệ mạ xoa nâng cao tính ma sát để phục hồi chi tiết máy: 136 3.3.1 Nghiªn cøu triển khai công nghệ mạ xoa để phục hồi chi tiÕt m¸y: 136 3.3.2 Đánh giá hiệu chi phí phục hồi công nghệ mạ xoa: 141 KÕt ln vμ ®Ị xt 144 Danh mục công trình khoa học có liên quan 146 Ti liệu tham khảo 147 Phô Lôc 152 Danh mục ký hiệu Ký hiệu Tên gọi Đơn vị d; D Đờng kính mm e Điện tư f HƯ sè ma s¸t l ChiỊu dμi n Hoá trị N Tốc độ vòng quay vg/ph p áp st Bar; MPa t NhiƯt ®é o v Tèc ®é dịch chuyển m/s ; m/ph DC Mật độ dòng catốt A/dm2 P Lùc N F TiÕt diÖn mm2; cm2 G Trọng lợng KG I Cờng độ dòng điện mA; A Ih Cờng độ mòn J Mật độ dòng điện mA/cm2;A/dm2 Q Lu lợng l/ph R Điện trở ; K Ra, Rz Độ nhám bề mặt m Rh Độ ẩm tơng đối % U Điện áp V Uh Lợng mòn m, mm V Thể tích l; dm3 Tốc độ mòn theo thời gian Hiệu suất Khối lợng riêng mm C g/cm3; kg/m3 σ øng suÊt Pa; Mpa H Độ cứng HV, HRC kt Umax Quá khuếch tán Lợng mòn giới hạn m, mm k Hệ số đặc trng tính chống mòn T Tuổi thọ L QuÃng đờng ma sát m Danh sách hình vẽ v đồ thị Hình 1.1: Pitông thuỷ lực máy công trình 18 Hình 1.2: Trục khuỷu động diesel máy xúc 18 Hình 1.3: Hình vẽ thân hộp bánh liên kết 20 Hình 1.4: Trục cán in ép 21 H×nh 1.5: Ngâng trơc cđa m¸y ph¸t 23 Hình 1.6: Kết cấu lỗ ổ đỡ trục giá hình chữ U 24 Hình 1.7: Sơ đồ nguyên lý hệ thống thiết bị mạ xoạ 42 Hình 2.1: Sơ đồ mạch động lực nguồn pha không nghịch lu 66 Hình 2.2: Sơ đồ khối mạch điều khiển nguồn pha không nghÞch l−u 67 Hình 2.3: Sơ đồ khối nguồn mạ xoa có nghịch lu pha 72 Hình 2.4: ảnh chụp lớp mạ xoa trªn nỊn thÐp 76 Hình 2.5: Mẫu mạ xoa niken 84 H×nh 2.6: KiĨm tra độ gắn bám phơng pháp uốn 84 Hình 2.7: Mẫu Ni bị bẻ gÃy 88 H×nh 2.8: Mẫu Cu bị bẻ gÃy 89 Hình 2.9: Mẫu mạ xoa Cu, Ni 90 H×nh 2.10: MÉu sau mμi 91 H×nh 2.11: Kiểm tra độ gắn bám phơng pháp dũa 91 Hình 2.12: Mẫu trụ mạ xoa Cu vμ Ni 95 Hình 2.13: Sơ đồ nguyên lý thiết bị ổn nhiệt dung dịch mạ xoa 99 Hình 3.1: Máy thư mßn BKM 121 Hình 3.2: Sơ đồ thử mòn 123 H×nh 3.3: Sơ đồ đo mòn 123 Hình 3.4: ảnh hởng độ ẩm đến lợng mòn nhiệt độ 300C 129 Hình 3.5: ảnh hởng độ ẩm đến lợng mòn nhiệt độ 450C 129 Hình 3.6: ảnh hởng độ ẩm đến lợng mòn nhiệt độ 600C 129 Hình 3.7: ảnh hởng độ ẩm đến lợng mòn nhiệt độ 300C 130 Hình 3.8: ảnh hởng độ ẩm đến lợng mòn nhiệt độ 450C 130 Hình 3.9: ảnh hởng độ ẩm đến lợng mòn nhiệt độ 600C 130 Hình 3.10: Lợng mòn Uh (mm) Cu theo nhiệt độ (0C) vμ ®é Èm (Rh%) 131 Hình 3.11: Lợng mòn Uh (mm) Ni theo nhiệt độ (0C) v ®é Èm (Rh%) 132 Hình 3.12: Cờng độ mòn Ih cđa Cu theo nhiƯt ®é (0C) vμ ®é Èm (Rh%) 134 Hình 3.13: Cờng độ mòn Ih cđa Ni theo nhiƯt ®é (0C) vμ ®é Èm (Rh%) 135 MéT VμI HìNH ảNH Về CÔNG NGHệ Mạ XOA Nguồn mạ xoa 100A-25V Bót xoa Bót xoa M¹ xoa phơc håi trơc (260) hộp giảm tốc AC4000 (Công ty xi măng Bỉm Sơn) Mạ xoa phục hồi cổ trục máy bơm (Viện nghiên cứu khí) Mạ xoa phục hồi cổ trục (3000) máy nghiền bi 38.000 lít (Công ty gạch ốp lát H Nội) Mạ xoa phục hồi cổ trục khuỷu (75) động D50 (Viện nghiên cứu khí) Mạ xoa phục hồi bạc đầu trục bánh xe lửa đờng kính 150 (Công ty vận tải hng hoá đờng sắt) Đo mòn máy BKM Mẫu thử độ cứng ®ång vμ niken ... nghệ mạ xoa Trong luận án ny giới hạn vo nghiên cứu phục hồi chi tiết máy nâng cao tính ma sát lớp mạ xoa đồng v niken để lm sở cho nghiên cứu Mục đích luận án Nghiên cứu công nghệ mạ xoa để nâng. .. bám, độ dy lớp mạ xoa, quy luật mòn lớp mạ xoa đồng v niken - Thực nghiệm phục hồi chi tiết máy, bớc đầu đánh giá hiệu công nghệ mạ xoa Đối tợng nghiên cứu - Tính ma sát lớp mạ xoa đồng v niken bề... kín Mạ xoa Ni đặc biệt + Ni nhanh Mạ xoa Ni đặc biệt + Ni nhanh Mạ xoa Ni Mạ xoa Ni v sửa hình dáng Mạ xoa Ag v sửa hình dáng Mạ xoa phân lớp Cu, Ni Mạ xoa khu vực tiếp xúc điểm Cd, sau mạ xoa