Tôi bềmặt là phương pháp nung nhanh bề mặt tới nhiệt độ sau đó làm nguội để thu được bền mặt có tổchức mactenxit, phần lõi giữ nguyên cơ tính tổng hợp cao.
Có nhiều phương pháp tôi bề mặt song chúng đều dựa trên nguyên lý chung là nung nóng thật nhanh bềmặt với chiều sâu nhất định lên đến nhiệt độ tôi, trong khi đó phần lớn tiết diện không được nung nóng, khi làm nguội nhanh tiếp theo chỉ có bềmặt được tôi cứng còn lõi khôngđược tôi vẫn đảm bảo mềm, dẻo. Có thểnung nóng nhanh bềmặt đểtôi bằng các phương pháp sau:
- Nung nóng bằng dòngđiện cảmứng có tần sốcao - Nung nóng bằng ngọn lửa của hỗn hợp khí C2H2 + O2
- Nung nóng bằng tiếp xúc giữa 2 phần tiếp giáp nhau khi có dòngđiện chạy qua - Nung nóng trong chất điện phân
1.6.2.1. Tôi cao tần
a. Nguyên lý nung nóng bềmặt
Khi một chi tiết kim loại đặt trong từ trường biến thiên sẽ sinh ra sức điện động cảm ứng nên trong chi tiết sẽ có dòng điện cảm ứng cùng tần số. Nhờ tính chất này người ta dùng dòng điện có tần số cao hàng nghìn đến hàng chục vạn Hz nên dòng cảmứng cũng có tần số cao như vậy. Đặc tính nổi bật của dòngđiện cảmứng có tần số cao là nó có mật độ lớn nhất ở bề mặt và giảm nhanh về phía lõi vật dẫn, nhờ đó có khả năng nung nóng nhanh bềmặt lên đến nhiệt độtôi.
Trong đó ρ là điện trở
Hình a)Sơ đồnung nóng cảmứ b) Tôi khi nung nóng toàn b c) Tôi khi nung nóng và làm ngu 1. Chi tiết tôi, 2. Vòng cảm
Hình 1.2
Hình a. Nung mặt ngoài chi tiết hình tr
điện trởsuất (Ω.cm); µ là độtừthẩm; f là tần số
Hình 1.24. Nung nóng và tôi cảmứng mứng
àn bộbềmặt tôi à làm nguội liên tục
cảmứng, 3. Vòng phun nước, 4. Đường sức t
Hình 1.25. Nguyên lý làm việc của vòng cảmứng Hình 1.26. Một sốloại vòng cảmứng i chi tiết hình trụ ần số ức từ trường ứng
b, g. Nung mặt trong
c. Nung mặt ngoài chi tiết hình chóp d. Nung mặt phẳng
e. Nung mặt và cuối chi tiết hình trụ
h. Vòng cảmứng tháo được để nung cổtrục khuỷu i. Nung tấm và hình dạng phức tạp
k. Nung từng răng bánh răng môđun lớn b. Chọn tần sốthiết bị
Tần số của dòng điện quyết định chiều dày lớp nung nóng do đó quyết định chiều sâu lớp tôi cứng. Chiều sâu lớp tôi cứng đối với các chi tiết khác nhau cũng khác nhau, các chi tiết với tiết diện lớn cần chiều sâu lớp tôi cứng dày hơn so với các chi tiết với tiết diện bé hơn. Thông thường chiều sâu lớp tôi cứng được chọn theo 2 mức (4– 6) mm đối với các chi tiết lớn và (1-2)mm đối với chi tiết bé.
Bánh răng chiều dày lớp tôi bằng (0,2-0,28)M (M là mô đun răng). Khi cần lớp tôi dày (4-5mm) thiết bị 2500 hay 8000Hz, P=100kW trở lên. Với lớp tôi mỏng (1- 2mm) thiết bịcần tần sốcao (60000 hay 250000Hz), P= 50-100kW.
c. Các phương pháp tôi
Vòng cảm ứng được uốn sao cho có dạng bao, ôm lấy phần bềmặt cần nung để tôi song không được tiếp xúc với chi tiết, có khe hở 1,5-5,0mm càng nhỏ càng đỡ tổn hao. Có ba kiểu tôi sau.
- Nung nóng rồi làm nguội toàn bềmặt.
- Nung nóng rồi làm nguội tuần tự từng phần riêng biệt tôi từng răng cho các bánh răng lớn (m>6) hay các cổtrục khuỷu.
- Nung nóng và làm nguội liên tục trục dài, băng máy.
d. Ưu, nhược điểm Ưu điểm
Năng suất cao do thời gian nung ngắn vì chỉ nung lớp mỏng ở bề mặt và nhiệt được tạo ra ngay trong lớp kim loại.
Chất lượng tốt, tránh được các khuyết tật oxy hóa, thoát cacbon, chất lượng đồng đều, kết quả ổn định. Độ cứng cao hơn so với tôi thường.
Dễtự động hóa, cơ khí hóa, thích hợp cho sản xuất hàng loạt.
Nhược điểm
Khó áp dụng cho các chi tiết có hình dạng phức tạp, tiết diện thay đổi đột ngột...khó chếtạo vòng cảmứng thích hợp.[4]
1.6.2.2. Tôi bềmặt bằng nung nóng bởi ngọn lửa C2H2+ O2
Tôi bề mặt theo phương pháp này được thực hiện bằng cách dùng mỏ đót hỗn hợp khí C2H2+ O2của thiết bị hàn hơi.
Ngọn lửa của mỏ đốt hỗn hợp khí trên rất nóng, có chỗtới 30000C do vậy có khả năng nung nóng nhanh bề mặt đến nhiệt độ cao, trong khi đó lõi vẫn nguội. Sau khi làm nguội nhanh chỉcó lớp bềmặtđược tôi cứng.
Hình 1.27. Cấu tạo của ngọn lửa
Cấu tạo của ngọn lửa gồm ba vùng đó là vùng nhân, vùng làm việc (nhiệt độcao nhất) và vùng nung sơ bộ. Vùng có nhiệt độcao nhất chính là vùng được sử dụng để nung chi tiết đến nhiệt độtôi.
Đặc điểm củaphương pháp:
- Thiết bị đơn giản, dễthực hiện, tính cơ động cao (dễlắp đặt, di chuyển và có thể đặt ngayở trong xưởng cơ khí, có thể tôi được những chi tiết lớn hoặc bé.
- Chất lượng khó bảo đảm tốt ngọn lửa có nhiệt độ quá cao do vậy bề mặt thép dễ bị quá nhiệt, hạt lớn do vậy có thểgây ra oxy hóa và dễbịchảy bềmặt. Chiều dày lớp tôi khoảng 5-10mm và khó điều chỉnh lớp nung nóng.
-Năng suất thấp, chỉthích hợp với sản xuất đơn chiếc.[18]