- Bù chiều dài dao
4. Biện pháp công nghệ bề mặt nâng cao tuổi bền của cam dẫn
Để nâng cao tính chống mài mòn trên các bề mặt làm việc của cam dẫn. Nhƣ đã phân tích về điều kiện làm việc, sau khi chế tạo cam cần đƣợc sử lý bằng các công nghệ bề mặt, ở đây tác giả sử dụng phƣơng pháp hoá nhiệt luyện và thấm N lớp bề mặt. Hóa - Nhiệt luyện là đƣa chi tiết vào trong môi trƣờng thấm có thành phần, nhiệt độ thích hợp trong thời gian đủ để nguyên tố cần thấm đi sâu vào trong chi tiết sau đó đem nhiệt luyện để cải thiện hơn nữa tính chất của lớp bề mặt.
4.1. Thấm N lớp bề mặt
Thấm Nitơ là quá trình khuếch tán Nitơ nguyên tử vào bề mặt kim loại. Lƣợng Nitơ trong tự nhiên khá lớn nhƣng chúng chủ yếu tồn tại ở dạng phân tử, trơ về mặt hóa học, ngoài ra, kích thƣớc của phân tử này quá lớn để có thể khuếch tán
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
qua bề mặt vật liệu. Do đó, kỹ thuật thấm Nitơ tập trung vào những nguồn cung cấp Nitơ nguyên tử.
Thấm nitơ không phụ thuộc vào phƣơng pháp thấm - là quá trình khuếch tán nitơ vào kim loại và quá trình khuếch tán này, sau khi nguyên tử nitơ đi qua bề mặt vật liệu, sẽ tiếp tục chừng nào nhiệt độ còn đủ cao và có sự cung cấp liên tục nitơ nguyên tử trên bề mặt. Nói cách khác, quá trình khuếch tán là giống nhau với mọi quá trình thấm nitơ, còn sự khác nhau là ở nguồn cung cấp nitơ. Yếu tố thứ hai này có ảnh hƣởng quyết định tới các tính chất nhận đƣợc của bề mặt sau thấm.
4.2. Các phương pháp thấm Nitơ truyền thống
Có 3 phƣơng pháp thấm Nitơ truyền thống thƣờng đƣợc áp dụng trong công nghiệp là: Thấm Nitơ bằng bể muối với nguồn cung cấp Nitơ (và cả carbon) là muối nóng chảy; Thấm Nitơ thể khí sử dụng NH3 và Thấm Nitơ plasma. Thấm Nitơ plasma sử dụng trƣờng điện từ để tách phân tử Nitơ thành dạng ion Nitrex không sử dụng các bể muối do các vấn đề về môi trƣờng và an toàn. Hơn nữa, phƣơng pháp này không nhiều ƣu điểm ngoài việc nung nóng nhanh chi tiết. Do đó, không cần thiết mô tả phƣơng pháp này thêm. Thấm Nitơ plasma đƣợc sử dụng bởi Nitrex trong một số ứng dụng nhất định, sẽ đƣợc đề cập trong một bài riêng. Trong quá trình thấm nitơ thể khí, nitơ nguyên tử đƣợc tạo ra từ a- mô- ni- ăc. Dạng cổ điển của phƣơng pháp này dựa trên việc phân hủy a- mô- ni- ăc thành các khí thành phần- nitơ và hyđrô. Một thiết bị đơn giản gọi là burette đƣợc sử dụng để kiểm tra tốc độ phân hủy sau những khoảng thời gian nhất định và điều chỉnh lƣợng a- mô- ni- ăc phù hợp.
4.3. Vật liệu thấm
Thông thƣờng các hợp kim hệ sắt, bao gồm thép không gỉ, gang, thậm chí hợp kim Titan đều có thể đƣợc thấm Nitơ. Tuy nhiên, các hợp kim khác nhau có các đặc tính khác nhau chẳng hạn trạng thái bề mặt, tốc độ khuếch tán tự nhiên và xu hƣớng hình thành Nitrit (ái lực với Nitơ). Cần hiểu rằng một quy trình thấm Nitơ sẽ tạo ra các kết quả khác nhau trên các vật liệu khác nhau. Do đó, nhiều ngƣời sử dụng gặp phải những khó khăn, đặc biệt nếu họ dùng phƣơng pháp cổ điển và không có đủ kiến thức và kinh nghiệm
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
4.4. Tính chất của lớp thấm nitơ
Khi một bề mặt tiếp xúc với môi trƣờng thấm, nó sẽ hình thành hai lớp riêng biệt. Lớp ngoài gọi là lớp hợp chất (hay lớp trắng, lớp liên kim) với chiều dày trong khoảng từ 0 -25 m. Dƣới lớp trắng là lớp khuếch tán hay vùng khuếch tán. Hai lớp này tạo thành lớp thấm (lớp vỏ). Tuy nhiên, nhƣ đã nói tới ở trên, tùy thuộc vào vật liệu và độ cứng ban đầu của nó, tính chất của các lớp này sẽ khác nhau rõ rệt nhƣ hình 3,25. Hình ảnh của hai vết đo độ cứng Vicke dƣới đây minh họa sự khác nhau giữa một quá trình đƣợc khống chế và không đƣợc khống chế. Mẫu bên trái đƣợc xử lý bằng phƣơng pháp cổ điển và trên bề mặt có các vết nứt do lớp bề mặt dòn. Mẫu bên phải đƣợc xử lý bằng quy trình Nitreg® cho độ cứng tƣơng đƣơng và không bị nứt. Mẫu đƣợc xử lý theo Nitreg®, do đó, cho độ dai của lớp cao hơn.
Hình 3.25 Tích chất của lớp thấm N
Kết quả này chỉ có đƣợc với sự khống chế nồng độ nitơ trên bề mặt thấm thông qua một cách thức mới là khống chế thế - nitơ (Kn). Hiểu biết và ứng dụng đúng các nguyên tắc trong mối quan hệ giữa thế - nitơ, nhiệt độ và thời gian là nền tảng của kỹ thuật Nitreg®. Hình 3.23 cho thấy khả năng tạo ra các lớp trắng và lớp khuếch tán khác nhau. Dần dần, khả năng khống chế thế nitơ trở thành 1 yêu cầu trong các tiêu chuẩn kỹ thuật.
Đặc điểm của lớp thấm N trên nền thép là có độ sít chặt rất cao, nhờ đó sẽ tạo ra độ cứng bề mặt khá lớn ( > 80 HRA) nhƣng lại làm giảm khả năng khuyếch tán sâu của N vào thép. Theo một số kết quả nghiên cứu thì chiều sâu thấm của lớp thấm N rất mỏng (0.1 max so với 1.2 mm của thấm C) nên lớp thấm N chủ yếu có
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
tác dụng trang trí, chống ăn mòn hóa học và một số dạng mài mòn cũng nhƣ khả năng chịu nhiệt. Có một phƣơng pháp khác để tăng chiều sâu thấm N là thấm hỗn hợp C - N, nhƣng phƣơng pháp này có một nhƣợc điểm là hỗn hợp khí C - N có thể tạo ra xyanua nên hiện nay không còn đƣợc sử dụng nhiều.
Đối với Cam dẫn đƣợc chế tạo bằng thép 9CrSi, để đảm bảo yêu cầu kỹ thuật đặt ra, quá trình gia công thƣờng gồm các bƣớc nhƣ sau:
- Gia công, chế tạo sản phẩm (có làm sạch via)
- Nhiệt luyện: Tôi thể tích + ram để đạt độ cứng ~ 58 - 62 HRC. - Đánh bóng bề mặt
- Thấm N thể khí (dùng khí NH3).