9. Bố cục luận án
3.4.3.Phương pháp xác định độ bền kéo đứt liên kết lớp phủ (σk )
a, Mẫu đo: Mẫu đo độ bền kéo đứt liên kết lớp phủ (độ bền liên kết giữa các phần tử phủ với nhau) được lựa chọn chế tạo theo tiêu chuẩn JIS-H-8664 với kết cấu và kích thước như (hình 3.19). Mẫu thử kéo gồm hai nửa, nửa mẫu bên trái và nửa mẫu bên phải được lắp ghép với nhau thành một khối có cùng kích thước Ø40mm và có tổng chiều dài là 65mm.
Hình 3.19. Mẫu thử đo độ bền kéo đứt liên kết lớp phủ theo JIS-H-8664 [1, 92]
Mẫu khi ghép hai nửa với nhau tạo ra mặt cắt tách rời để khi kéo lớp phủ bị phá hủy tại vị trí đó, ở hai đầu phía ngoài của mẫu có gia công ren M24x2 để lắp ghép bulông trục kéo. Độ không đồng tâm của hai nửa mẫu không được vượt quá 0,02mm, sau khi gia công mẫu được lồng vào trục gá để tạo nhám bề mặt phủ có độ nhám Rz = 71±2µm. Tiếp theo mẫu được phủ có lớp phủ đạt chiều dày (1 ÷ 1,2)mm, các bước thực hiện cơ bản được mô tả như (hình 3.20).
a, Lắp ghép hai nửa mẫu thử
c, Gá kẹp mẫu trên đồ gá phun
b, Lắp mẫu vào trục gá
d, Mẫu sau khi phủ và được thiêu kết Hình 3.20. Hình ảnh các bước thực hiện tạo lớp phủ trên mẫu
Trước khi đo, mẫu được mài trên máy mài tròn ngoài đạt kích thước Ø42+0.2mm (hình 3.21).
a, Ảnh mẫu đang mài trên máy b, Ảnh mẫu sau khi mài xong Hình 3.21. Ảnh mẫu được gia công mài trên máy mài tròn ngoài
b, Chế tạo trục gá kéo mẫu: Căn cứ vào kích thước và kết cấu của mẫu đo cũng như khoảng mở má kẹp của máy đo, ta tiến hành thiết kế và chế tạo 2 trục kéo với một đầu có ren M24x2 để lắp vào 2 đầu mẫu thử như (hình 3.22).
a, Sơ đồ nguyên lý b, Ảnh chụp trục gá lắp vào mẫu thử Hình 3.22. Sơ đồ lắp ráp mẫu thử kéo
c, Quy trình đo độ bền kéo đứt lớp phủ: Để đo ta tiến hành lắp bulông trục gá vào hai đầu của mẫu thử như (hình 3.22b), tiếp theo bulông trục gá kéo được kẹp chặt trên má kẹp của hai đầu máy kéo như (hình 3.23). Điều khiển cho đầu máy kéo tự động dịch chuyển cho tới khi lớp phủ bị đứt rời hai nửa với nhau như (hình 3.24), lực máy đo được chính là lực kéo đứt của lớp phủ được biểu diễn trong (hình 3.25).
Hình 3.23. Ảnh mẫu gá kẹp trên máy kéo Hình 3.24. Ảnh mẫu sau khi kéo đứt
Hình 3.25. Biểu đồ lực kéo khi đo độ bền kéo đứt lớp phủ
Quan sát biểu đồ (hình 3.25) cho thấy đường đặc tính về cơ bản được chia ra thành 3 giai đoạn, giai đoạn ban đầu (I) lực tăng dần theo quy luật đường
thẳng nhưng chậm, theo quy luật thì giai đoạn này gọi là biến dạng đàn hồi. Ở giai đoạn (II) đường đặc tính là một đường ngang gần như song song với trục hoành, giai đoạn này gọi là giai đoạn biến dạng dẻo kèm biến dạng đàn hồi. Giai đoạn (III) đường đặc tính bắt đầu tăng nhanh đến một giá trị lớn nhất sau đó giảm về 0, có nghĩa tại thời điểm này lớp phủ đã bị đứt lìa và giai đoạn này gọi là giai đoạn phá hủy.
Độ bền kéo đứt (�� ) của lớp phủ được xác định theo công thức (3.4) sau: σ k = Pk
F ; (MPa) (3.4)
Trong đó: σk – Độ bền kéo (MPa/mm2) Pk – Lực kéo (N)
F – Tiết diện lớp phủ (mm2)
Mặt khác diện tích lớp phủ được xác đinh theo công thức (3.5) sau:
F =
4 (3.5)
Trong đó: d1 – Đường kính ngoài lớp phủ (mm) d2 – Đường kính ngoài mẫu (mm) Diện lớp phủ ở trong nghiên cứu này là:
F = 3,14(1764 − 1600)
4
2