- Nhiệm vụ: Xupap là một bộ phận của ựộng cơ phục vụ cho việc mở ựịnh
2.2.2. Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm
- Nghiên cứu, tìm hiểu thiết bị hàn ựắp plasma
- Xây dựng chế ựộ hàn phù hợp cho vật liệu nền là thép 40X9C2 và vật liệu hàn là bột hợp kim Co 263-3. Tiến hành ựánh giá chất lượng sản phẩm qua các chỉ tiêu về ựộ cứng bề mặt, tổ chức tế vi, ựộ bền kéo, ựộ giãn dàị Từ ựó tìm ựược chế ựộ hàn plasma phù hợp nhất.
- Nghiên cứu, ựánh giá ựộ bền chịu nhiệt của sản phẩm trên mẫu thử
Trong các ựộng cơ ựốt trong, xupap xả là chi tiết làm việc trong các ựiều kiện nặng nhất: tải trọng cao, chịu nhiệt ựộ cao 650 - 7000C do khắ cháy thải ra và bị mài mòn ở ựuôi và cạnh vát khi va ựập. để chế tạo nó người ta dùng hai loại thép mactenxit và austenit với lượng cacbon khoảng 0,40 - 0,50% ựể bảo ựảm có tắnh chống mài mòn nhất ựịnh.
Học viện Nông nghiệp Việt Nam Ờ Luận văn Thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật Page 31 So với nhiệt ựộ thường, khi làm việc ở nhiệt ựộ cao thép có sự suy giảm rõ rệt cơ tắnh và tắnh chống ăn mòn.
Hình 2-1: Tắnh chất kim loại thay ựổi phụ thuộc vào nhiệt ựộ
Khi làm việc ở nhiệt ựộ cao, kim loại bị biến dạng dẻo chậm chạp theo thời gian ựược gọi là dãọ đánh giá ựộ bền của thép làm việc ở nhiệt ựộ cao bằng chỉ tiêu cơ tắnh riêng là giới hạn dão và ựộ bền dãọ độ bền dão là ứng suất gây ra phá hủy dão sau một thời gian ấn ựịnh hay giới hạn dão là ứng suất cần thiết ựể có ựộ biến dạng xác ựịnh sau một thời gian ấn ựịnh
Dão là hiện tượng ứng suất giảm theo thời gian chịu lực cần ựể giữ cố ựịnh một lượng biến dạng của mẫụ Khi lượng biến dạng tổng cố ựịnh, thời gian chất tải càng tăng, một phần biến dạng ựàn hồi chuyển thành biến dạng dẻọ đó là do trong hạt biến dạng, nhất là trên mặt biến dạng trượt thuận lợi, quan sát thấy sự chuyển ựộng ựịnh hướng của lệch, khiến phần biến dạng ựàn hồi trong toàn phần bến dạng của hạt giảm. Do ựó, làm giảm giá trị ứng suất cần thiết ựể giữ cố ựịnh lượng biến dạng, phụ thuộc lượng biến dạng ựàn hồị
Học viện Nông nghiệp Việt Nam Ờ Luận văn Thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật Page 32
Hình 2-2: đường cong dão
Như vậy, hiện tượng dão phụ thuộc tổ chức kim loại và nhiệt ựộ. Do ựó, biến dạng dão thực hiện theo cơ chế trượt và khuyếch tán nên nếu trong kim loại có các thành phần hạn chế quá trình trượt và khuyếch tán thì cũng làm giảm quá trình dãọ
Hình 2-3: Cơ chế chảy dẻo thông thường của hợp kim
1. Giới hạn ựàn hồi thực 2. Giới hạn tỷ lệ 3. Giới hạn ựàn hồi 4. độ bền dẻo tịnh tiến
Hình 2-4: Ảnh hưởng của nhiệt ựộ (a) và tốc ựộ biến dạng ε (b) ựến phá hủy giòn vỡ dẻọ (ε 1< ε 2< ε 3)
Học viện Nông nghiệp Việt Nam Ờ Luận văn Thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật Page 33 Phá hủy dẻo phát triển với tốc ựộ rất chậm, cần nhiều năng lượng, trong khi ựó phá hủy giòn phát triển với tốc ựộ rất lớn (khoảng 1000m/s), chỉ cần năng lượng nhỏ. Khi phá hủy sự tách rời các phần của vật thể có thể cắt ngang các hạt (mặt gãy nhẵn) hay theo biên hạt (mặt gãy nổi hạt), trong ựó mặt gãy nổi hạt luôn luôn ựi kèm với phá hủy giòn.
Phá hủy ở dạng nào chủ yếu là phụ thuộc loại vật liệu: vật liệu dẻo như thép thường bị phá hủy dẻo, còn vật liệu giòn như gang thường bị phá hủy giòn. Ngoài ra nó còn phụ thuộc vào nhiệt ựộ và tốc ựộ ựặt tải trọng: khi hạ thấp nhiệt ựộ cũng như tăng tốc ựộ ựặt tải trọng cũng có thể làm vật liệu dẻo bị phá hủy giòn.
Khi hạ thấp nhiệt ựộ, ở mọi vật liệu cơ tắnh ựều biến ựổi theo chiều hướng tăng ựộ bền và giảm ựộ dẻo (hình 2-4 a), tại nhiệt ựộ Tob.gi - ựược gọi là nhiệt ựộ biến giòn - giới hạn chảy σ0,2 bằng giới hạn bền σb và ựộ giãn dài δ gần như bằng không. Khi thử ở thấp hơn nhiệt ựộ này σb < σ0,2 nên tải trọng tác dụng ựạt ựến σb trước, gây nên phá hủy trước khi ựạt ựến σ0,2 tạo ra biến dạng dẻọ Trong thực tế luôn luôn mong mỏi vật liệu có nhiệt ựộ biến giòn càng thấp càng tốt, vật liệu ựược coi là giòn là loại có nhiệt ựộ biến giòn ở khoảng nhiệt ựộ thường, vật liệu ựược coi là dẻo là loại có nhiệt ựộ biến giòn ở nhiệt ựộ âm sâụ Nếu như vậy thì khái niệm giòn - dẻo chỉ là quy ước. Khi tăng tốc ựộ biến dạng hay ựặt tải trọng, vật liệu có khuynh hướng trở nên giòn tức làm nhiệt ựộ biến giòn tăng lên (hình 2-4 b). Như vậy ngay cả vật liệu dẻo vẫn có thể bị phá hủy giòn nếu làm việc ở nhiệt ựộ thấp (thông thường máy móc, kết cấu ở xứ lạnh dễ có nguy cơ phá hủy giòn hơn ở xứ nóng) và chịu tải trọng thay ựổi ựột ngột.
Ngoài ra các yếu tố tập trung ứng suất như vết khắa, nứt, tiết diện thay ựổi ựột ngột làm ứng suất cục bộ tăng vọt và σb giảm mạnh, làm vật liệu có xu hướng phá hủy giòn.
Vì vậy, ựể ựể ựánh giá tình trạng chịu lực của vật liệu khác nhau, ta dùng khái niệm ứng suất, ứng suất là tải trọng tác dụng lên một ựơn vị thể tắch của mẫu thử.
σb = Pmax/F0 (kG/mm2)
Do ựó, ựể ựánh giá một số các chỉ tiêu về ựộ bền chịu nhiệt của mẫu thử chúng ta phải thực hiện một số các thắ nghiệm sau:
Học viện Nông nghiệp Việt Nam Ờ Luận văn Thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật Page 34 -Thắ nghiệm thử kéo
Là quá trình thử quan trọng có thể xác ựịnh ựược ựộ bền, ựộ ựàn hồi, ựộ dẻo của kim loạị
độ bền: là khả năng của kim loại chống lại tác dụng của lực bên ngoài mà không bị phá hỏng. Dạng phá hỏng của kim loại thử kéo là bị ựứt
độ ựàn hồi: là khả năng thay ựổi hình dạng dưới tác dụng của lực bên ngoài rồi trở lại như cũ khi bỏ lực tác dụng. độ dàn hồi có thể xác ựịnh bằng lực kéọ độ dẻo: là khả năng biến dạng vĩnh cửu của kim loại dưới tác dụng của lực bên ngoài mà không bị phá hỏng.
Cơ tắnh của vật liệu ựược xác ựịnh bằng các phương pháp thử khác nhau, tùy thuộc vào bản chất tải (ựộ lớn, tốc ựộ Ầ) và môi trường ựặt tải (nhiệt ựộ, thời gian Ầ). Thực tế khi hoạt ựộng, chi tiết chịu tải trọng phức tạp với ứng suất ba chiềụ Tuy nhiên, phương pháp thử ựơn giản và thông dụng lại phản ánh ựược các ựặc trưng cơ tắnh của vật liệu là thử kéọ Trong ựó, mẫu thử ựược kéo một chiều, ựúng tâm với tải trọng tăng dần cho tới khi bị ựứt.
để thử, người ta tác ựộng lên mẫu thử có tiết diện Fo, chiều dài lo một lực kéo P, sau ựó lập quan hệ giữa lực kéo P và ựộ dãn dài (∆l = l Ờ lo). Ta ựược biểu ựồ kéo có dạng H1, chúng gồm ba giai ựoạn nối tiếp nhau như sau:
Ban ựầu, khi tải trọng tăng, ựộ dãn dài tăng theo quy luật ựường thẳng và chậm (ựoạn OA). Khi bỏ tải trọng, kắch thước mẫu lại trở về vị trắ ban ựầụ Giai ựoạn này gọi là biến dạng ựàn hồị
Khi tải trọng vượt quá giá trị nhất ựịnh (ựiểm A), biến dạng tăng nhanh, nếu bỏ tải trọng, kắch thước mẫu l dài hơn trị số ban ựầu lọ Giai ựoạn này gọi là biến dạng dẻo ựi kèm biến dạng ựàn hồi (vắ dụ: ựiểm K trên biểu ựồ).
Khi tải trong ựạt giá trị lớn nhất (ựiểm C), trên vùng nào ựó của mẫu xuất
hiện biến dạng tập trung, tiết diện mẫu giảm nhanh tại ựó vết nứt xuất hiện, kắch
thước vết nứt tăng nhanh và cuối cùng gây phá hủy mẫụ đó là giai ựoạn phá hủỵ
Học viện Nông nghiệp Việt Nam Ờ Luận văn Thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật Page 35
Hình 2-5: Biểu ựồ kéo vật liệu 2.2.3. Phương pháp kiểm tra
- Kiểm tra ựộ bền chịu mài mòn của xupap xả ựộng cơ ựiêzel:
+ đánh giá hao mòn trên mẫu thử (vật liệu mẫu thử tương ựương vật liệu của xupap xả) và chế ựộ hàn ựắp plasma với bột hợp kim nền cobalt trên mẫu thử (chế ựộ hàn trên mẫu thử tương ựương chế ựộ hàn trên xupap xả)
+ đánh giá ựộ bền chịu mài mòn của xupap xả ựộng cơ ựiêzel.
