Thường sử dụng các polime không tập trung, nó cho phép tăng độ nhớt, ngay cả ở nhiệt độ thấp và như vậy làm tăng chỉ số độ nhớt của dầu. Các sản phẩm sử dụng là các polymemethacrylates, polyacrylates và các polyme gốc olefins. Tuy nhiên các hợp chất này có liên kết phân tử yếu,vì vậy dưới tác động lớn về cơ học hay nhiệt độ cao có thể bị bẻ gãy mạch và gây ra hiệu ứng phi newton của dầu.
b, Phụ gia giảm nhi t độ đông đặc
Nhiều loại dầu có nhiệt độ đông đặc từ -25oC đên 3oC, khi đó mất khả năng bôi trơn vì vậy trong môi trường nhiệt độ thấp cần phải giảm nhiệt độ trên, các phụ gia ở đây nhằm mục đích giảm kích thước tinh thể paraffin hay biến đổi hình dạng của nó, các sản phẩm sư dụng là các ankin thơm các polyeste, polyamit và polyolefin.
c, Phụ gia tăng độ inh động
Phụ gia loại này nhằm tăng khả năng linh động và thẩm thấu của dầu trên các bề mặt ma sát các sản phẩm thường dùng là các muối như sunfonates, các thiophophates và các penates.
d,Phụ gia chống mòn và chịu áp
Phụ gia thuộc loại này nhằm bảo vệ màng dầu ngăn cách các bề mặt tiếp xúc từ nhiệt độ môi trường đến nhiệt độ trung bình khi làm việc
Người ta thường dùng các este photphoric, các dithriophotphat kim loại,các dẫn xuất este béo và axít béo.
c, Phụ gia chống oxyhoa dầu bôi trơn
Phụ gia chống oxyhoa hoạt động theo 3 cơ chế sau:
- Tạo huyền phù cho các chuỗi phân tử tự do,thường sư dụng các hợp chất phenol và các amin.
30
dithiophotphat và các dithriocarbarnat. ức chế hoạt động và hạn chế các xúc tác ion kim loại, thường sử dụng các phenol và phenat.
1.2. BẠC TRƯỢT VÀ KHẢO SÁT CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO HỢP KIM NHIỀU LỚP LÀM BẠC TRƯỢT
1.2.1.Các dạng bạc trượt ống lót
Bạc liền khối hay ống lót, Bạc ghép, Bạc chặn, bạc tự chỉnh thẳng
1.2.2.Các vật liệu làm bạc trượt
Bạc được chế tạo bằng nhiều loại vật liệu. Trong số này có: Gỗ, platic, gang, gang tôi, thép mềm, thép tôi, đồng, đồng thau, đồng thiếc, đồng pha chì, nhôm, ba bit, kim loại thiêu kết, sắt, graphic, vật liệu phê nôl và ni lông.
Vật liệu được dung trong bạc còn tùy thuộc không gian rộng rãi, tốc độ trục quay, tải trọng, loại dầu bôi trơn sử dụng, và trong nhiều trường hợp chỉ là chi phí lắp ráp.
1.2.3.Công nghệ làm bạc trượt 1.2.3.1.Công nghệ úc tru ền thống
Trước năm 1950 ở các nước công nghiệp phát triển để chế tạo đa số các loại bạc trượt người ta dùng phương pháp đúc hợp kim chịu mòn mà chủ yếu là hợp kim đồng – chì trong khuôn phi kim loại hoặc khuôn áo thép ở dạng sản phẩm đơn kim (mônôlit). Thông thường chiều dày ban đầu của phôi hợp kim chịu mòn phải đúc lớn hơn từ 3-5 lần kích thước của bạc trượt sau khi gia công cơ khí mới đảm bảo được chất lượng yêu cầu. Do vậy, các sản phẩm chế tạo theo công nghệ cổ điển này, đặc biệt là một số vật liệu chịu mòn không qua gia công biến dạng dẻo được thì không đáp ứng yêu cầu kỹ thuật cao của chi tiết máy dung trong máy móc thiết bị hiện đại, vì chúng có kích thước hình học tương đối lớn, khả năng chịu tải trọng và tốc độ trượt trong bộ đôi ma sát chưa cao, hệ số sử dụng nguyên vật liệu thấp. Bằng phương pháp công nghệ đúc hợp kim chịu mòn cổ điển này có từ 80-90% các kim loại màu quý hiếm bị loại bỏ ở dạng phoi tiện khi gia công tinh bạc. Để đáp ứng nhu cầu phát triển của kỹ nghệ chế tạo máy và tiết kiệm kim loại màu quý hiếm, sau năm 1950 các nhà công nghệ thế giới đã chuyển hướng sang sử dụng bạc trượt 2 lớp
31
thép + kim loại đồng, thép + hợp kim nhôm. Bạc trượt 2 lớp có thể chế tạo bằng công nghệ truyền thống đúc hợp kim chịu mòn, chủ yếu là hợp kim đồng – chì, đồng – chì – thiếc, đồng – thiếc – kẽm… ở trạng thái tĩnh hoặc động. Phôi ống thép phải được làm sạch bề mặt tiếp xúc với lớp hợp kim chịu mòn, nung nóng đến nhiệt độ từ 800-850oC, được nhúng vào dung dịch hàn the nóng chảy, sau đó mới rót hợp kim chịu mòn vào khe hở giữa ống thép và lõi khuôn (đúc ở trạng thái tĩnh) hoặc vào phía trong ống thép được quay trên đồ gá chuyên dùng (đúc ly tâm). Khi quan sát thấy bề mặt hợp kim chịu mòn đã đông đặc, phải làm nguội thật nhanh để tránh hiện tượng chì và các hợp kim hóa khác bị thất thoát trên bề mặt của phôi (hiện tượng thiên tích chì thiếc…). Từ đó có thể nhận xét rằng công nghệ đúc bạc đơn kim (monometal) cổ điển nhưng rất phức tạp, năng suất thấp, tiêu hao nguyên vật liệu cao, tính ổn định công nghệ thấp do nhiều yếu tố trong quy trình sản suất khó tự động hóa được.
Tuy nhiên, công nghệ này cho đến nay vẫn được áp dụng trong sản xuất tại đại đa số các doanh nghiệp sản xuất phụ tùng oto máy nổ ở Việt Nam để đáp ứng nhu cầu thay thế các chủng loại bạc trượt khi chưa có các dây chuyền thiết bị hiện đại khác.
1.2.3.2. Công nghệ cán dính các lớp kim loại
Từ những nhược điểm của công nghệ đúc cổ điển và đúc truyền thống, ở nước ngoài người ta đã triển khai nghiên cứu ứng dụng công nghệ cán dính tạo băng hợp kim 2 hoặc nhiều lớp để làm bạc trượt. Ưu điểm của các hợp kim chịu mòn trong băng hợp kim áp dụng công nghệ cán dính, mà chủ yếu là hợp kim nhôm và 1 số kim loại rẻ tiền dễ khai thác, lại có khả năng chịu tải trọng tương đối cao, hệ số ma sát thấp, khả năng dẫn nhiệt tốt và có tuổi thọ làm việc gần tương đương với tuối thọ hợp kim đồng chì. Công nghệ tạo băng hợp kim nhiều lớp ở các nước công nghiệp phát triển đã được áp dụng trên các dây chuyền thiết bị cán dính đồng bộ, liên tục và hiện đại (tự động hóa điều khiển các thiết bị chính và phụ trợ) cho năng suất cũng như chất lượng sản phẩm rất cao.
Bản chất của công nghệ cán dính là ở chỗ các bề mặt tiếp xúc 2 lớp kim loại khi đưa vào cán dính phải được xử lý rất sạch và hệ số biến dạng dẻo tương đối trong
32
lượt cán đầu tiên phải đạt ɛ1 ≥ 55-60%. Nếu đảm bảo được đồng thời 2 điều kiện đó thì lớp oxit nhôm trên bề mặt tiếp xúc với lớp thép các bon thấp mới bị phá hủy, tạo điều kiện cho các nguyên tử kim loại tinh khiết tiếp xúc gần nhau theo hướng đường trượt và khuếch tán vào với nhau, tạo ra mối liên kết sơ bộ 2 lớp kim loại. Tiếp theo đó băng 2 lớp qua lần cán thứ nhất cần phải được ủ khuếch tán và tiếp tục cán đến kích thước yêu cầu. Cuối cùng, băng hợp kim 2 lớp phải được xử lý qua gia công nhiệt để đảm bảo các chỉ tiêu cơ lý tính cần thiết đối với từng chủng loại bạc trượt.
1.2.3.3.Công nghệ hàn nổ tạo băng hai lớp kim loại.
Một trong những công nghệ tiên tiến khác để tạo băng hợp kim loại nhiều lớp đã được nghiên cứu áp dụng ở nước ngoài là công nghệ hàn nổ. Hàn nổ xét theo kiểu năng lượng đưa vào, có liên quan đến nhóm quá trình cơ học liên kết các kim loại. Khi đó năng lượng hóa học chuyển hóa của lượng thuốc nổ ở dạng sản phẩm khí nổ được chuyển thành năng lượng cơ, làm cho một phần của vùng hàn trong các tấm kim loại dịch chuyển với vận tốc rất lớn. Động năng va đập của phần chuyển động với bề mặt của phần cố định, được dùng làm công biến dạng mềm hỗn hợp của các lớp tiếp xúc của các kim loại (2 kim loại cần hàn), dẫn đến việc hình thành liên kết hàn hay mối hàn.Công biến dạng mềm chuyển thành nhiệt, nhiệt này do hậu quả tính đoạn nhiệt của quá trình, do vận tốc lớn có thể đốt nóng kim loại ở vùng liên kết cho đến khi đạt nhiệt độ khá cao (cho đến khi tạo những vùng nóng chảy cục bộ).
Sơ đồ nguyên lý hàn nổ có 2 dạng: dạng song song và dạng không song song (tạo góc).Với việc kích nổ thuốc, sẽ xuất hiện một mặt trước (mặt tiền) của sóng dẫn nổ và nó lan truyền với vận tốc D, phù hợp với việc chọn thuốc nổ, tính chất, khối lượng, trạng thái…, sẽ trong khoảng 2000-8000 (m/s). Ở mặt sau (mặt hậu) tạo thành những sản phẩm nổ dạng khí trong khoảng thời gian rất ngắn theo quán tính chúng sẽ bảo toàn thể tích trước kia của thuốc nổ nằm trên đó dưới áp suất 100-200 nghìn at, sau đó với vận tốc 0,5-0,7D chúng sẽ mở rộng ra theo hướng vuông góc với những mặt phẳng tự do của khối thuốc nổ. Việc này tạo ra vùng kim loại ở dưới xung lượng nào đó, xung lượng này sẽ cuốn lần lượt từng khoảng thể tích kim loại
33
thứ nhất vào sự chuyển động hướng tới bề mặt của tấm kim loại cố định và va đập với nó với vận tốc - vận tốc va đập. Trong quá trình này, tấm kim loại thứ nhất (tạm gọi là kim loại “bay”) sẽ bị bẻ cong hai lần. Phần nghiêng của nó chuyển động với vận tốc - (vận tốc tiếp điểm), chuyển động ngay sau “mặt tiền” của song dẫn nổ, còn phần phía trước nữa của sóng dẫn nổ chưa kịp nổ thì dưới quán tính sẽ tiếp tục chiếm trạng thái của trạng thái ban đầu. Sự va đập với vận tốc lớn của kim loại “bay” (KLB) và kim loại cố định (KLCD) phát triển ra trong phạm vi của đỉnh chuyển động với góc gama , các mặt phẳng KL gặp nhau với áp lực. Sự nén của nổ khắp các hướng tạo thuận lợi cho xu hướng mềm hóa ở khu vực tiếp xúc theo hướng hàn nhờ có sự hiện diện của mặt phẳng tự do phía trước góc gama và thành phần vận tốc, điều này bắt buộc những lớp bề mặt của cả 2 kim loại đồng thời biến dạng theo cùng hướng vận tốc. Kết quả dẫn đến sự kết dính hai bề mặt các kim loại và nhận được mối hàn. Đánh giá tổng quan về kết quả nghiên cứu áp dụng công nghệ hàn nổ tạo băng hớp kim 2 lớp làm bạc trượt cho thấy chất lượng sản phẩm ổn định, nhưng chỉ mới dừng lại ở quy mô nhỏ sản lượng thấp. Tuy nhiên, cần phải hiểu rõ rằng : công nghệ hàn nổ tương đối đơn giản về kỹ thuật để tạo ra mối liên kết 2 lớp kim loại, có thể ứng dụng để sản xuất các loại bạc trượt có khối lượng lớn, tải trọng cao từ vật liệu khó biến dạng dẻo ở áp lực thông thường.
1. .3.4. C ng nghệ lu ện kim bột
Ngày nay công nghệ luyện kim bột được ứng dụng ngày càng rộng rãi để chế tạo các chi tiết máy phức tạp, những chi tiết ghép từ các vật liệu khác biệt ( kim loại-chất dẻo; kim loại thủy tinh; vv... ) , những chi tiết có độ cứng cao và nhiệt độ làm việc siêu cao trong ngành công nghiệp hạt nhân, vũ trụ. Hiện người ta cũng đã ứng dụng rất nhiều những sản phẩm của phương pháp kim loại bột trong công nghiệp và đời sống. Tuy nhiên ngành kim loại bột của chúng ta phát triển ở mức còn thấp. Rất nhiều chi tiết, vật liệu được chế tạo theo phương pháp kim loại bột chúng ta buộc phải đặt mua từ nước ngoài.
Vật liệu, sản phẩm sản xuất theo phương pháp kim loại bột gồm 3 bước : a. Chế tạo bột kim loại, hợp kim hay phi kim có thành phần đúng với yêu cầu
34
b. ở dạng bột rắn và mịn. Thường sản xuất bột kim loại theo phương pháp nghiền, phun tia kim loại lỏng dưới áp lực cao vào môi trường nguội nhanh, điện phân, hoàn nguyên.
c. Tạo hình : theo thiết kế sản phẩm lấy các loại bột theo tỉ lệ xác định và trộn lẫn thật đều rồi đưa vào khuôn ép nén dưới áp lực 100- 1000 MPa. Muốn có khối lượng riêng lớn và đồng đều phải ép dưới áp lực cao đồng thời rung cơ học.
d. Thiêu kết : Ép xong đem nung nóng đến nhiệt độ và trong khoảng thời gian xác định trong chân không hoặc trong môi trường khí bảo vệ. Sẽ xảy ra qúa trình kết tinh lại tạo ra các hạt mới đa cạnh, các hạt liên kết bền vững với nhau làm tăng cơ lý tính của sản phẩm đến giá trị mong muốn. Có thể kết hợp ép tạo hình và thiêu kết đồng thời vào một bước để đạt được mật độ cao nhất.
Đặc điểm của phương pháp :
a. Nguyên liệu được sử dụng gần như triệt để (hư hao nguyên liệu ít). b. Sản phẩm ra có tình đồng nhất cao và ít phải gia công.
c. Cấu trúc tế vi : không xít chặt luôn có lỗ rỗng. Độ xốp thay đổi từ 2 đến vài chục % tùy theo phương pháp công nghệ và yêu cầu chế tạo sản phẩm.
Có nhiều sản phẩm chế tạo theo phương pháp kim loại bột sẽ rẻ hơn nhiều so với phương pháp truyền thống. Phương pháp ép nóng đồng thời với quá trình thiêu kết hỗn hợp kim loại bột để chế tạo 1 số loại bạc trượt có ưu điểm đặc biệt là có thể giảm thiểu tối đa kim loại màu quý hiếm, năng lượng dùng cho gia công sau tạo phôi đến thành phẩm nhờ không cần nhiều nguyên công gia công cơ. Nếu điều kiện thiết bị không cho phép, có thể tạo phôi làm bạc trượt theo công nghệ ép tạo hình, sau đó thiêu kết trong môi trường có khí bảo vệ hoặc chân không, tiếp theo là gia công tinh.
1.2.4. Giới thiệu s lược một số loại bạc sản xuất trong nước.
35
Bạc cơ bản có thể phân làm 3 loại theo 3 chức năng:
- Bạc chặn: loại này lắp trên các trục và góp phần chặn chuyển động dọc trục của các chi tiết
khác lắp trên trục. Ví dụ như chặn ổ bi, chặn bánh răng.... Khi đó một đầu bánh răng, ổ bi chặn bởi gờ trục, 1 đầu sẽ bị chặn bởi bạc này.
Hình 1.7. Bạc chặn ổ bi
- Bạc lót: loại bạc này được sử dụng như 1 chi tiết trung gian. Ví dụ như chi tiết A
lắp lên Trục B và giữa chúng có chuyển động tương đối. Lúc này để tránh mòn cho trục người ta lắp bạc lót vào giữa 2 chi tiết. Bạc lắp chặt vào trục và khi đó sẽ chỉ
còn chuyển động giữa A và bạc.
36
- Bạc đỡ: bạc này dùng để đỡ các trục trong trường hợp trục dài, cần tăng cường độ cứng vững, tránh cong võng trục. Bạc gồm 1 ống lắp trên đế, đế này bắt chặt bằng bulong lên các thành hộp, thành máy còn trục được lồng qua các ống đó.
Hình 1.9. Bạc Trƣợt dùng trong ổ thủy động
Ở Việt Nam có nhiều nhà máy cơ khí đã sản xuất được nhiều loại bạc cung cấp cho thị trường trong nước. Điển hình có nhà máy cơ khí Ngô Gia Tự chuyên sản xuất các loại bạc: Bạc nhíp ô tô, bạc cân bằng, bạc lót trong động cơ ô tô, máy công trình, khai khoáng… Trong khuôn khổ đồ án thì chỉ nghiên cứu về bạc trượt.
Babit (White Metal) là vật liệu phổ biến nhất để làm ổ bạc trượt.
Babit là tên chung của các hợp kim chịu ma sát, nền thiếc, chì có cho thêm
antimon, đồng và các nguyên tố khác. Babit được dùng để đúc các ổ trượt dạng thép – bimetan có hệ số ma sát nhỏ, chịu tải trọng và tốc độ trượt lớn. Được gọi theo tên nhà sáng chế Hoa Kì Babit (Babbitt; 1799 – 1862).
Đ c tính Có hệ số ma sát nhỏ với bề mặt trục thép, giữ dầu tốt, truyền nhiệt tốt,
mềm nên ít làm mòn cổ trục. Tùy thuộc hàm lượng kim loại chiếm tỷ lệ lớn trong babit mà ta có các loại: babit thiếc, babit chì, babit kẽm, babit nhôm.
Có 2 loại:
1. Babit chì: khoảng 85% chì, còn lại là thiếc,antimo và đồng đỏ. 2. Babit thiếc: 95% thiếc, còn lại là chì, đồng và antimo