V = s.t L (mm3)
4. Thụng số đo trờn mặt cắt
3.3.1. Chất lượng bề mặt ảnh hưởng đến tớnh chống mũn
3.3.1.1. Ảnh hưởng của độ nhỏm bề mặt
Do bề mặt hai chi tiết tiếp xỳc với nhau cú nhấp nhụ tế vi nờn ở giai đoạn đầu hai bề mặt này chỉ tiếp xỳc với nhau trờn một số đỉnh nhấp nhụ cao, diện tớch tiếp xỳc chỉ bằng một phần diện tớch tớnh toỏn và tại đú cú ỏp suất rất lớn, thường
vượt quỏ giới hạn chảy, cú khi vượt cả giới hạn bền của vật liệu, làm cho cỏc điểm tiếp xỳc bị nộn đàn hồi và biến dạng dẻo cỏc nhấp nhụ, đú là biến dạng tiếp xỳc. Biến dạng tiếp xỳc được xỏc định theo cụng thức kinh nghiệm sau :
( )
x
Cp m
Với: C,x là hệ số và số mũ phụ thuộc vào điều kiện thực nghiệm (dạng tiếp xỳc, vật liệu…); p- Áp suất tiếp xỳc (KG/cm2 hoặc N/mm2
).
Khi hai bề mặt chuyển động tương đối với nhau xảy ra trượt dẻo ở cỏc đỉnh nhấp nhụ dẫn đến hiện tượng mũn nhanh chúng ban đầu, khe hở tăng lờn. Đú là hiện tượng mũn ban đầu; trong điều kiện làm việc nhẹ và trung bỡnh mũn ban đầu cú thể làm cho chiều cao nhấp nhụ giảm 65 ữ 75%, lỳc đú diện tớch tiếp xỳc thực tăng lờn
Trang 68
và ỏp xuất giảm xuống. Sau giai đoạn này mũn trở nờn bỡnh thường và chậm, giai đoạn này gọi là mũn làm việc. Sau mũn làm việc bề mặt làm việc bị trúc ra, kết cấu bề mặt bị phỏ hủy, phỏ hỏng, giai đoạn này gọi là mũn phỏ hủy. Đối với chi tiết mỏy trước khi bị mũn phỏ hủy xảy ra, bề mặt làm việc cũn cú thể phục hồi, cũn sau khi mũn phỏ hủy xảy ra chi tiết khụng thể phục hồi được khả năng làm việc.
Quỏ trỡnh mài mũn của một cặp chi tiết ma sỏt với nhau thường qua 3 giai đoạn. Quy luật mũn như sau:
- Giai đoạn I là giai đoạn mũn khốc liệt (mũn nhanh) - Giai đoạn II là giai đoạn mũn ổn định (mũn chậm)
- Giai đoạn III là giai đoạn mũn phỏ hủy, mũn rất nhanh dẫn đến sự phỏ hủy.
Trờn hỡnh 3.3 biểu thị mối quan hệ giữa lượng mũn và thời gian sử dụng của ba cặp chi tiết cú độ nhỏm khỏc nhau. Cặp c cú độ nhỏm lớn nhất, thời gian mũn ban đầu xảy ra nhanh nhất, thời gian sử dụng ngắn nhất. Nghĩa là
( ) ( ) ( )
z c z b z a
R R R thỡ Tc < Tb < Ta. Như vậy giỏ trị độ nhỏm bề mặt ảnh hưởng
đến tuổi thọ của chi tiết mỏy. Độ nhẵn búng cao thỡ thời gian làm việc càng dài. Tuy vậy tựy theo điều kiện làm việc cụ thể để chọn độ nhẵn búng bề mặt tối ưu.
Qua thực nghiệm người ta chứng tỏ rằng, với mỗi chế độ làm việc nhất định sẽ tối ưu với một trị số chiều cao nhấp nhụ tối ưu Ra để cho độ mũn ban đầu là nhỏ nhất và do đú làmh co tuổi thọ của chi tiết là dài nhất.
Hỡnh 3.4 biểu thị mối quan hệ giữa độ mũn ban đầu (u)và trị số Ra, tựy theo điều kiện làm việc nặng (1) hay nhẹ (2).
Hỡnh 3.3. Quỏ trỡnh mài mũn của một cặp chi tiết ma sỏt với nhau
Trang 69
Lượng mũn ban đầu ớt nhất ứng với giỏ trị tại cỏc điểm Ra1 và Ra2; đú là giỏ trị tối ưu của Ra. Nếu giỏ trị của Ranhỏ hơn trị số tối ứu Ra1, Ra2thỡ sẽ bị mũn kịch liệt vifcacs phần tử kim loại dễ bị khuếch tỏn. Ngược lại, giỏ trị Ra lớn hơn trị số tối ưu Ra1, Ra2 thỡ lượng mũn sẽ tăng lờn vỡ cỏc nhấp nhụ bề mặt bị phỏ vỡ và cắt đứt.
3.3.1.2. Ảnh hưởng của lớp biến cứng
Lớp biến cứng của bề mặt kim loại ngăn cản sự phỏt triển biến dạng dẻo, giảm tỏc động tương hổ giữa cỏc phần tử và tỏc động cơ học chỗ tiếp xỳc, làm tăng sự khuếch tỏn ụxy lờn bề mặt kim loại dẫn đến sự ăn mũn lớp bề mặt và chỳng dễ bị phỏ huỷ.
3.3.1.3. Ảnh hưởng của ứng suất dư
Ứng suất dư trờn bề mặt sinh ra trong quỏ trỡnh gia cụng khụng cú ảnh hưởng gỡ đến tớnh chống mũn của bề mặt chi tiết nhưng ứng suất dư bờn trong thỡ ảnh hưởng đến tớnh chất làm việc và cường độ mũn của chỳng.
3.3.2. Ảnh hưởng của CLBM đến độ bền mỏi của chi tiết
3.3.2.1. Ảnh hưởng của độ nhỏm bề mặt
Độ nhẵn bề mặt ảnh hưởng nhiều đến độ bền mỏi của chi tiết nhất là khi chỳng chịu tải trọng chu kỳ dấu thay đổi vỡ ở đỏy cỏc nhấp nhụ cú ứng suất tập trung với trị số lớn, cú khi vượt quỏ giới hạn mỏi của vật liệu. Đú là nguồn gốc cỏc vết nứt phỏ hỏng chi tiết.
Hỡnh 3.4. Quan hệ giữa lượng mũn ban
Trang 70
Vớ dụ, tiện vật liệu C45 với chiều cao nhấp nhụ 75μm sẽ cú giới hạn mỏi
-1 = 195N/mm2, nếu chiều cao nhấp nhụ giảm xuống cũn 2μm thỡ giới hạn
mỏi là -1 = 287N/mm2, nghĩa là tăng 47%.
Độ nhẵn bề mặt tăng cũng làm cho độ bền khi chịu tải trọng va đập tăng lờn. Nếu tăng độ nhẵn bề mặt từ cấp 1 đến cấp 11 thỡ độ bền va đập tăng 17%.
3.3.2.2. Ảnh hưởng của biến cứng trờn lớp bề mặt
Tăng độ biến cứng bề mặt cú thể làm tăng độ bền mỏi lờn 15ữ20%. Chiều và mức độ biến cứng đều cú ảnh hưởng đến độ bền mỏi vỡ nú làm cho vết nứt tế vi phỏ hoại chi tiết khú hỡnh thành nhất là khi bề mặt cú ứng suất dư nộn do đú cú thể tạo lớp biến cứng bề mặt tăng bằng cỏc phương phỏp gia cụng như phun bi, lăn ộp, nong ộp, đỏnh búng… Biến cứng cú hại khi chi tiết làm việc ở nhiệt độ cao vỡ nú thỳc đẩy quỏ trỡnh khuếch tỏn lờn lớp bề mặt.
3.3.2.3. Ảnh hưởng ứng suất dư trờn lớp bề mặt
Ứng suất dư nộn trờn lớp bề mặt nõng cao độ bền mỏi, cũn ứng suất dư kộo trờn lớp bề mặt làm giảm độ bền mỏi. Ứng suất dư thay đổi trong khoảng từ +500 đến –500 N/mm2 thỡ giới hạn mỏi thay đổi gần gấp đụi. Chi tiết làm việc lõu ở nhiệt độ cao thỡ ảnh hưởng của ứng suất dư giảm.
3.3.3. Ảnh hưởng của CLBM đến tớnh chống ăn mũn húa học
3.3.3.1. Ảnh hưởng của độ nhấp nhụ bề mặt
Chỗ lừm của lớp bề mặt là nơi chứa axớt, muối và tạp chất, làm cho lớp kim loại bị ăn mũn dần theo cỏc lớp từ ngoài vào trong theo chiều mũi tờn (nhấp nhụ cũ- nột liền, nhấp nhụ mới- nột đứt)
Vỡ vậy bề mặt kim loại càng nhẵn thỡ càng ớt bị ăn mũn. Bỏn kớnh đỏy lừm càng lớn thỡ mức độ chống ăn mũn càng cao do đú để chống ăn mũn ta thường phủ lờn bề mặt một lớp bảo vệ như mạ crụm hay niken.
3.3.3.2. Ảnh hưởng của biến cứng lớp bề mặt
Sau gia cụng cơ, lớp bề mặt kim loại bị biến cứng và làm xụ lệch mạng nguyờn tử. Hỡnh dạng, tớnh chất, tổ chức, độ hạt lớp bề mặt làm co biến dạng dẻo và biến cứng khỏc nhau. pherit biến dạng và biến cứng nhiều hơn peclit. Khi pherit
Trang 71
biến dạng nhiều trở thành catụt, peclit biến dạng ớt trở thành anốt, làm cho quỏ trỡnh ăn mũn và khuếch tỏn nhanh.
3.3.3.3. Ảnh hưởng của ứng suất dư
Ứng suất dư hầu như khụng ảnh hưởng đến tớnh ăn mũn.