6. Kế hoạch thực hiện
1.4.3. Đặc điểm của quá trình nhiệt luyện
a.Bất cứ một thao tác của quá trình nhiệt luyện nào cũng đặc trƣng bằng ba thông số: Nhiệt độ, thời gian và môi trƣờng trong khoảng không làm việc, ba thông số này liên hệ với nhau rất mật thiết, nếu ta thay đổi một trong ba thông số ấy thì thông số khác cũng thay đổi theo
- Nhiệt độ nung nóng T0
n
- Thời gian giữ nhiệt tgn
- Tốc độ nguội Vnguội sau khi giữ nhiệt.
Thời gian của các thao tác nhiệt luyện cũng rất khác nhau và có thể thay đổi trong phạm vi lớn, từ mấy giây đến mấy ngày.
Môi trƣờng nung nóng cũng rất khác nhau, chúng có thể là khí lỏng hay đặc. Môi trƣờng khí có thể là trung tính hay hoạt tính, môi trƣờng lỏng cũng nhƣ vậy. b. Thao tác nhiệt luyện: Bản chất các thao tác nhiệt luyện là dựa vào những đặc điểm cơ bản của nó, cho nên khi thao tác phải tiến hành một cách liên tục. Có rất nhiều thao tác nhiệt luyện liên quan với nhau một Cách chặt chẽ.
Mỗi thao tác gồm nhiều giai đoạn công nghệ. Những giai đoạn chính nhất là nung nóng, giữ nhiệt và làm nguội, trong bản thân mỗi giai đoạn lại chia
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/
thành những giai đoạn trung gian. VD : nung nóng nhiều lần, tôi đẳng nhiệt …Để thực hiện những giai đoạn công nghệ giống nhau có thể cùng dùng một loại thiết bị, còn để thực hiện những giai đoạn khác nhau ta phải tiến hành trong những thiết bị khác nhau.
c. Ngoài mục đích để tăng cơ lý tính và hóa tính của kim loại, ngƣời ta còn dùng nhiệt luyện để tăng tính công nghệ kim loại cho các quá trình công nghệ trung gian.
d. Sự thay đổi tính chất kim loại sau khi nhiệt luyện thƣờng khó phát hiện đƣợc một cách trực tiếp. Ngay trên vật phẩm gia công, ngƣời ta thƣờng dùng các phƣơng pháp gián tiếp để kiểm tra tổ chức tế vi, các vết nứt lớn hay nhỏ, sự thay đổi độ cứng vv…
* Các chỉ tiêu đánh giá kết quả:
+ Tổ chức tế vi bao gồm cấu tạo pha, kích thƣớc hạt, chiều sâu lớp hóa bền…là chỉ tiêu gốc, cơ bản nhất.
+ Độ cứng, độ bền, độ dẻo, độ dai + Độ cong vênh, biến dạng.
Hình 1.13: Sơ đồ của quá trình nhiệt luyện đơn giản nhất KẾT LUẬN CHƢƠNG I
Trong chƣơng này đã nghiên cứu khảo sát và đạt đƣợc kết quả nhƣ sau: Nghiên cứu tìm hiểu tổng quan lý thuyết về mòn, phân loại, các cơ chế mòn nhƣ: Mòn do dính, mòn do cào xƣớc bằng biến dạng dẻo, mòn do cào xƣớc bằng nứt tách, mòn do va chạm của hạt cứng (erosion), mòn do va chạm của các vật rắn (percussion), mòn do mỏi, mòn hóa học.
Nghiên cứu tìm hiểu về đặc điểm của quá trình nhiệt luyện, phân loại các thao tác nhiệt luyện, các yếu tố ảnh hƣởng đến quá trình nhiệt luyện.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/
CHƢƠNG II
NGHIÊN CỨU CƠ CHẾ MÕN CỦA CHÀY DẬP THUỐC VIÊN 2.1. Mòn chày cối dập thuốc viên
Sản phẩm chày và cối đƣợc lắp trên các loại máy dập viên nhƣ máy ZP 33 Dùng để ép viên dạng tròn, đa giác, ovan... từ những nguyen liệu dạng bột đa dạng với áp lực cực đại 40 (KN). Hình dạng và kích thƣớc các loại chày dập thuốc viên có nhiều loại khác nhau, phụ thuộc vào kiểu dáng loại thuốc nhƣ VitaminB, VitaminC, vv...
Hình 2.1: Máy dập viên ZP33
Trong quá trình làm việc thì bộ phận chày cối thƣờng xuyên bị mài mòn và hƣ hỏng phải thay thế thƣờng xuyên.
Hiện tƣợng mòn xảy ra do các tƣơng tác cơ, điện, hóa và nói chung chịu xúc tác của nhiệt ma sát. Do tƣơng tác cơ học các vết nứt có thể xuất hiện do hiện tƣợng bẻ gãy các liên kết phân tử trong chất dẻo, sự trƣợt trong kim loại, sự phá vỡ biên giới hạt trong ceramics hoặc sự phá hủy bề mặt của composite hoặc vật liệu nhiều pha. Các vết nứt này sẽ phát triển và tạo ra các hạt mòn.
Mòn bao gồm sáu hiện tƣợng chính tƣơng đối khác nhau và có chung một kết quả là sự tách vật liệu từ các bề mặt trƣợt đó là : Dính, cào xƣớc, mỏi bề mặt, va
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/
chạm, hóa, ăn mòn và điện. Các dạng mòn khác thƣờng gặp nhƣ fretting hay ăn mòn fretting là sự kết hợp của các dạng mòn dính, hạt cứng và va chạm.
Trong thực tế mòn xảy ra do một hoặc nhiều cơ chế. Trong nhiều trƣờng hợp mòn sinh ra do một cơ chế nhƣng có thể phát triển do sự kết hợp với các cơ chề khác làm phức tạp sự phân tích hỏng do mòn.
Trong nghành công nghiệp dƣợc phẩm, Mòn của chày cối dập thuốc viên chủ yếu là hiện tƣợng phá hủy bề mặt của quá trình tách vật liệu từ hai bề mặt trong chuyển động trƣợt tƣơng đối với nhau, xảy ra do sự tƣơng tác nhấp nhô bề mặt. Bề mặt làm việc của chày cối tiếp xúc trực tiếp với các hóa chất có độ ăn mòn cao. Hiện tƣợng xảy ra khi trƣợt xảy ra giữa hai bề mặt, lớp màng do ăn mòn hóa học bị cuốn đi vì thế các phản ứng hóa học lại tiếp tục xảy ra.Mòn hóa học vì vậy cần hai điều kiện để phát triển cả phản ứng hóa học và chuyển động trƣợt tƣơng đối để làm vỡ lớp màng hóa học.
2.1.1. Sơ đồ cấu tạo máy dập thuốc viên
Hiện nay ở nƣớc ta các công ty, xí nghiệp dƣợc phẩm sử dụng nhiều dây truyền máy dập thuốc dạng viên và hầu nhƣ đều đƣợc nhập ở nƣớc ngoài.
Hình 4.2 là cấu tạo các bộ phận chính của máy dập thuốc dạng viên nhà máy dƣợc phẩm số 2- Công ty cổ phần dƣợc Trung Ƣơng MEDIPLANTEX
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/
1- Phễu cấp liệu (bột thuốc); 2- Chày trên; 3- Chày dưới; 4- Mâm quay; 5- Cối liệu; 6- Máng dẫn viên; 7,7’- Bộ phận điều chỉnh lượng bột thuốc vào
khuôn; 8,8’- Bộ phận điều chỉnh lực ép của chày trên và chày dưới.
2.1.2. Nguyên lí làm việc.
Chày trên, chày dƣới và cối đƣợc định vị trên mâm quay. Cơ cấu cấp nhiên liệu sẽ điền bột thuốc vào trong lỗ cối qua cơ cấu điều khiển làm cho chày trên và chày dƣới cùng ép, tùy thuộc vào yêu cầu từng loại thuốc mà lực nén là khác nhau và có thể điều chỉnh đƣợc chày dƣới đi lên đẩy viên thuốc ra khỏi cối chày trên đi theo sau dẫn hƣớng cho thuốc đi ra qua máng dẫn viên
thuốc ra ngoài. Hiện nay có rất nhiều loại máy thuốc dạng viên đều hoạt dộng theo nguyên lí trên, song mỗi loại có số lƣợng chày, lực dập và năng suất khác nhau nhƣ máy dập thuốc dạng viên ZPD 25 có 25 cặp chày và cối dập viên, năng suất có thể đạt 25 viên/vòng quay, lực dập tối đa có thể đạt 80 KN. Máy dập thuốc dạng viên GZPK 3037, có 55 cặp chày và cối, năng suất có thể đạt tới 110 viên/vòng quay, lực dập tối đa 100 KN.
Từ nguyên lí làm việc trên cho thấy: một trong những bộ phận làm việc chính của máy dập thuốc dạng viên là các cặp chày và cối. Khi làm việc chày bị mòn nhiều ở đầu chày.
Khi chày, cối bị mòn sẽ làm tăng thể tích của viên thuốc, điều này không những ảnh hƣởng đến tiêu hao vật liệu làm thuốc mà còn ảnh hƣởng đến ngƣời sử dụng thuốc. Chính vì vậy đến một giá trị hao mòn nào đó cần phải thay chày, cối.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/
Hình 2.3: Vị trí hao mòn của chày dập thuốc GZPK-3037
2.1.3 Cơ chế mòn của chày, cối dập thuốc dạng viên
Cơ chế tác dụng lực lên bộ khuôn chày
* Trong dây chuyền của máy dập thuốc, chày và cối là một trong những cụm chi tiết có giá thành cao hay bị mài mòn, ăn mòn và thƣờng xuyên phải thay thế. Mòn bộ khuôn chày nói chung có thể liên quan đến các cơ chế mòn do ma sát, mòn do cào xƣớc và mòn hóa học gây ra bởi tƣơng tác hóa học của vật liệu
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/
ép giữa các bề mặt của chày, cối và sản phẩm của bột thuốc. Sau đây là một vài cơ chế mòn của chày cối dập thuốc dạng viên.
Phân tích các yếu tố tác động đến đầu của bộ chày nhƣ hình 2.4. Dƣới tác dụng của lực nén P ( thƣờng từ 12 100 KG/cm2 tùy loại viên) đầu chày chịu tác dụng của các thành phần và các yếu tố khác nhƣ :
Phản lực pháp tuyến phân bố đều trên bề mặt chày, tổng hợp các lực này ta đƣợc thành phần phản lực Q. Lực Q làm cho toàn bộ chày bị nén dọc trục và làm cho đầu chày bị biến dạng theo phƣơng ngang gây ra ma sát giữa đầu chày và cối gây ra mòn cơ học của phần mặt đầu của chày.
Phản lực pháp tuyến Np do biến dạng đầu chày và do sai số khi lắp ghép làm cho đầu chày chà sát vào bề mặt cối tạo ra lực ma sát Fms = Np.f (f- hệ số ma sát) Fms gây ra mòn cơ học phần mặt ngoài của đầu chày.
Hiện tƣợng ma sát xảy ra tại vị trí của chày trên và chày dƣới với cối chỗ tiếp xúc ở đỉnh các nhấp nhô dƣới tác dụng của tải trọng, khi sự trƣợt xảy ra vật liệu ở vùng này bị trƣợt (biến dạng dẻo) dính sang bề mặt đối tiếp hoặc tạo thành các mảnh mòn rời. Nếu biến dạng dẻo xảy ra trên diện rộng ở vùng tiếp xúc thì các mảnh mòn sinh ra dính sang bề mặt đối tiếp giữa chày trên và chày dƣới với cối, các mảnh này là nguyên nhân gây ra mòn giữa chày và cối.
Thành phần hóa chất trong bột thuốc gây ra ăn mòn hóa học trên bề mặt và mặt ngoài của chày. Quá trình ăn mòn này xảy ra rất mạnh đặc biệt là các loại hóa chất có tính axit. Ngoài ra trong thành phần còn có các thành phần gây ra độ mòn cơ học rất lớn ( Xenlulo trong các loại đông dƣợc )
Mòn hóa học xảy ra khi các bề mặt đối tiếp hoạt động trong môi trƣờng có hoạt tính hóa học cao. Bản thân chày và cối làm việc trong môi trƣờng có hoạt tính hóa học tuwng đối cao ( môi trƣờng axit, môi trƣờng muối, không khí, môi trƣờng ẩm, môi trƣờng bột liệu...) đây là môi trƣờng vật liệu dễ bị xâm thực và ăn mòn nó liên quan đến sự hình thành và phá hủy của lớp màng sản phẩm hóa học trong vùng tiếp xúc của chày và cối. Mòn hóa học xảy ra do sự tƣơng tác hóa học hoặc điện hóa của bề mặt chi tiết với môi trƣờng. Mòn hóa học xảy ra
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/
trong môi trƣờng ăn mòn, nhiệt độ và độ ẩm cao. Ăn mòn hóa học là nguyên nhân chính của mòn, một tƣơng tác phức tạp giữa các cơ chế mòn khác nhau luôn tồn tại. Đầu tiên mòn có thể là do ma sát hoặc do cào xƣớc sau đó là sự kết hợp của mòn hóa học và mòn do ma sát.
Chứng của mòn hóa học là sự tồn tại của các lỗ kim trên bề mặt chày. Sản phẩm tƣơng tác hóa học của bề mặt chày với cối làm yếu liên kết lớp mạ với nền thép, tạo điều kiện cho mòn do ma sát phát triển mạnh hơn.
Ngoài các yếu tố chính trên còn có nhiều yếu tố khách quan và chủ quan khác gây hƣ hỏng cho bộ khuôn chày.
Kết quả của sự tƣơng tác trên sẽ gây ra các dạng hƣ hỏng cơ bản của bộ khuôn chày nhƣ sau:
+ Chày bị chùn ( đặc biệt là phần đầu chày), hậu quả là giảm độ nén của viên,
gây ra độ không đồng đều về khối lƣợng viên.
+ Bị mài mòn và ăn mòn khốc liệt phần đƣờng kính ngoài của đầu chày, đặc biệt là phần giao tuyến giữa mặt đầu và mặt ngoài, làm cho viên thuốc có nhiều lơ via, làm tăng sự nhiễm của các thành phần kim loại vào thành phần của thuốc, làm thất thoát bột thuốc, làm giảm chất lƣợng, làm xấu viên thuốc, nghiêm trọng hơn là làm ảnh hƣởng đến liều dùng của ngƣời bệnh,....
Từ cơ chế mòn của bộ chày, cối và yêu cầu chất lƣợng (thể tích của viên thuốc) phải nằm trong giới hạn cho phép, có thể đƣa ra một số nhận xét sau:
- Hao mòn cho phép của chày sẽ rất nhỏ do yêu cầu thể tích của các viên thuốc không đƣợc khác biệt nhiều.
- Ngoài mài mòn (do ma sát), chày còn bị ăn mòn. Với chày dập thuốc, sản phẩm của ăn mòn có thể lẫn vào thuốc làm ảnh hƣởng đến chất lƣợng thuốc.
Xuất phát từ điều kiện làm việc, bộ khuôn chày dập thuốc dạng viên cần phải đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật nhƣ: Đảm bảo độ cứng, tính chống mài mòn, độ bền, độ dẻo, đảm bảo tính chống ăn mòn hóa học cao. Đảm bảo độ chính xác về kích thƣớc, hình dáng hình học, vị trí tƣơng quan, độ nhám bề mặt,...bộ khuôn
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/
chày cần phải có các yêu cầu kỹ thuật cơ bản và các giải pháp nâng cao chất lƣợng.
2.2.Cơ chế mòn của chầy dập thuốc viên
2.2.1. Cơ chế mòn của chày dập thuốc viên loại viên C
Thực nghiệm bằng các ảnh chụp mặt cắt ngang bề mặt làm việc từ máy SEM
Bề mặt làm việc của chày dập thuốc viên C có đƣờng kính Ф = 6mm, hình ảnh trên thấy đƣợc quá trình mòn theo cơ chế dính xảy ra tại chỗ tiếp xúc ở đỉnh nhấp nhô dƣới tác dụng của tải trọng pháp tuyến, khi sự trƣợt xảy ra vật liệu ở vùng này bị trƣợt dính sang bề mặt đối tiếp tạo thành các mảnh mòn rời.
Hình ảnh mòn tại vùng giữa bề mặt làm việc của chày đƣợc phóng to và quan sát thấy những dải trƣợt này tạo thành các mảnh mòn dạng lá mỏng. Biến dạng dẻo xảy ra trên diện rộng ở vùng tiếp xúc, mảnh mòn sinh ra có dạng hình chêm và dính sang bề mặt đối tiếp.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/
Hình 2.2.c. Mòn vùng biên bề mặt làm việc của chày dập thuốc viên C
vùng khác Hình ảnh mòn vùng biên của chày, là những lớp mảnh mòn dạng lá mỏng hình thành theo từng nhau.
2.2.2. Cơ chế mòn của chày dập thuốc viên Fe
Thực nghiệm bằng các ảnh chụp mặt cắt ngang bề mặt làm việc từ máy SEM
Bề mặt làm việc của chày dập thuốc viên Fe có đƣờng kính Ф = 8mm, hình ảnh trên thấy đƣợc quá trình mòn xảy ra theo cơ chế mòn hóa học và dính gây nên. Đầu tiên vùng mòn xuất hiện là do dính sau đó là sự kết hợp của mòn hóa học và mòn do cào xƣớc, ứng suất tiếp xúc cao có thể làm tăng ăn mòn cục bộ dẫn đến sự tạo thành các rãnh trên bề mặt, ứng suất dƣ trong lòng kim loại gây ra nứt do kết hợp với sự ăn mòn trong môi trƣờng hoạt tính cao. Hình ảnh phóng to tại điểm mòn dễ dàng nhận thấy mòn xảy ra theo từng mảnh tạo nên các điểm mòn dạng hình lỗ hổng lớn trên bề mặt làm việc của chày.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/
Tính chất đặc biệt của viên thuốc Fe ảnh hƣởng rất lớn đến vùng mòn, vùng mòn đƣợc phát triển và hình thành trên diện rộng lên bề mặt tiếp xúc của chày, hình ảnh trên cho ta thấy điều đó.
Hình ảnh (2.3.e và 2.3.f) mặt cắt ngang bề mặt làm việc vùng cận biên và vùng biên cho ta thấy bề mặt dần xuất hiện những lớp mỏng vật liệu bị mòn dần.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/
Fe là µ =6,2 mm. tƣợng
tạo rãnh , vật liệu bị biến dạng bị dồn