+ Bộ nguồn tạo dòng điện tần số cao (hàng ngàn Hz).
+ Vòng cảm ứng làm bằng đồng đỏ, rỗng ruột dẫn nước đi qua để làm nguội.
+ Chi tiết cần nung được đặt giữa vịng cảm ứng, nhưng khơng tiếp xúc với vòng cảm ứng.
- Nguyên lý hoạt động: Khi cho dòng điện cao tần đi qua vòng cảm ứng sẽ tạo
từ trường biến thiên và sinh ra sức điện động cảm ứng trên bề mặt chi tiết tạo ra đòng điện Fuco nung nóng bề mặt chi tiết đến nhiệt độ tôi trong 1 thời gian rất nhanh (vài giây). Sau đó tắt nguồn điện và làm nguội nhanh chi tiết.
+ Ưu: Năng suất cao (thời gian nung rất ngắn). Độ biến dạng, cong vênh nhỏ.
Khơng bị ơxy hóa và thóat cacbon.
Điều chỉnh chiều sâu lớp tơi dễ dàng bằng cách thay đổi tần số dịng điện (tần số càng cao thì nhiệt độ nung càng cao, chiều sâu lớp kim loại nung càng mỏng).
+ Khuyết: Thiết bị đắt tiền.
Khó áp dụng cho chi tiết có hình dạng phức tạp.
Hình 5.8: Tơi bề mặt bánh răng bằng phương pháp tôi cao tần
Trang 64
b- Tôi bằng ngọn lửa hàn O2- C2H2 ( 3000oC)
. Nguyên lý
Dùng nguồn năng lượng của hỗn hợp khí cháy Oxy và axêtylen nung nóng nhanh chi tiết đến nhiệt độ tơi: C2H2 = O2→ CO2 + H2O + Q↑
Nhiệt độ ngọn lửa đạt (3000-3200)oC.
. Thiết bị
+ Bình chứa khí Oxy và Axêtylen (O2 và C2H2). + Van giảm áp (ổn áp).
+ Mỏ đốt được chế tạo theo nguyên lý chế tạo của mỏ hàn khí O2-C2H2. + Đồ gá.
. Phương pháp tôi
+ Nung toàn bộ và làm nguội toàn bộ nếu chi tiết bé. + Nung liên tục và làm nguội liên tục nếu chi tiết lớn.
Ưu: tôi được chi tiết rất lớn, rất cơ động.
Khuyết: xác định nhiệt độ tôi bằng mắt địi hỏi cơng nhân phải có kinh
nghiệm.
5.1.2.4. Ram
Là q trình:
- Nung thép đã tôi dưới nhiệt độ Ac1. - Giữ nhiệt 1 thời gian.
- Làm nguội chậm hoặc nhanh, nhằm mục đích làm giảm ứng suất trong thép sau khi tơi. Do đó giảm tính giịn và tăng độ bền cho thép.
+ Tốc độ ram phải chậm và đồng đều.
+ Lị ram thường là lị điện có quạt gió để tạo sự đồng đều nhiệt độ trong lị. Đối với chi tiết nhỏ có thể ram trong lị dầu
+ Thơng thường làm nguội ngồi khơng khí. Các hình thức ram sử dụng phổ biến là:
a- Ram thấp
- Nhiệt độ tiến hành ở 150 ÷ 270oC.
- Mục đích là khử ứng suất bên trong chi tiết. - Độ cứng sau khi ram không đổi.
- Thường áp dụng để ram dụng cụ cắt, các chi tiết thấm than, thấm nitơ.
Trang 65
b- Ram trung bình
- Tiến hành ở nhiệt độ 300 ÷ 450oC. - Độ cứng sau khi ram đạt 40 ÷ 50 HRC. - Đạt giới hạn đàn hồi cao.
- Thường áp dụng để ram các lò xo.
c- Ram cao
- Tiến hành ở nhiệt độ 500 ÷ 680oC.
- Thép sau khi tơi được ram cao cịn gọi là tơi cải thiện. - Độ cứng có giảm bớt nhưng độ bền và dai va đập cao. - Thường áp dụng cho chi tiết chịu va đập lớn.
5.1.3. Những thiếu sót trong q trình nhiệt luyện
5.1.3.1. Hiện tượng ơxy hóa và thốt cacbon
- Khi nung ở nhiệt độ cao, bề mặt chi tiết và ôxy tác dụng hóa học làm bề mặt thép bị ơxy hóa và thóat cacbon làm độ cứng khơng đạt và lượng dư gia công bị hụt.
- Khắc phục đơn giản bằng cách cho than hoa vào đáy lò hay cửa lị để khử bớt ơxy có trong lị.
5.1.3.2. Biến dạng và nứt
- Đây là hư hỏng thường gặp nhất do làm nguội q nhanh khi tơi làm thể tích chi tiết thay đồi đột ngột.
- Khắc phục bằng cách:
+ Bảo đảm tốc độ nguội thật đều.
+ Chọn mơi trường tơi thích hợp (nước, dầu, gió). + Ram ngay sau khi tơi để giảm ứng suất.
5.1.3.3. Độ cứng không đạt
- Nhiệt độ nung không đạt.
- Tốc độ làm nguội không đúng khi tơi.
Khắc phục: Ủ, thường hóa hay ram cao để khử ứng suất. Tôi lại đúng chế độ.
5.1.3.4. Chi tiết bị giòn
- Do quá nhiệt gây nên. - Khắc phục bằng cách tơi lại.
5.2. HĨA NHIỆT LUYỆN KIM LOẠI VÀ HỢP KIM 5.2.1. Khái niệm về hóa nhiệt luyện 5.2.1. Khái niệm về hóa nhiệt luyện
Là phương pháp nhiệt luyện được tiến hành sau khi thay đổi thành phần hoá học
của lớp bề mặt kim loại.
Hóa nhiệt luyện bao gồm 2 bước là thấm và nhiệt luyện (thường là tơi + ram) Hóa nhiệt luyện đáp ứng được nhu cầu tính năng bề mặt khác với tính năng trong lõi trên cùng một vật thể.
Trang 66
Ví dụ: Răng của bánh răng bảo đảm được độ cứng để chịu ma sát nhưng phần thân bánh răng bảo đảm độ dai để chịu va đập.
Muốn thay đổi thành phần hóa học ở lớp bề mặt, ta cho bề mặt chi tiết tiếp xúc với môi trường chứa nhiều nguyên tố cần bổ sung ở nhiệt độ cao sau một thời gian lâu tiếp xúc, các nguyên tố sẽ khuếch tán vào bề mặt sản phẩm.
5.1.2. Các phương pháp hóa nhiệt luyện
5.1.2.1. Thấm cacbon
Là quá trình tăng cường thêm cacbon vào bề mặt sản phẩm bằng thép bằng cách nung nóng sản phẩm ở nhiệt độ 850 950oC và giữ nhiệt lâu trong môi trường chứa nhiều cacbon, cacbon sẽ khuếch tán vào bề mặt kim loại có chiều sâu 0.5 2mm.
- Thép dùng để thấm là thép cacbon thấp ( 0,12 0,25%C).
- Sau khi thấm bề mặt chi tiết có hàm lượng cacbon cao (0.81,2%C). - Sau khi thấm sẽ tiến hành tôi và ram thấp.
- Sau khi tôi bề mặt sản phẩm có độ cứng rất cao, nhưng lõi vẫn bảo đảm dẻo, dai.
Thường dùng 1 trong 2 phương pháp:
a- Thấm C thể rắn
- Chuẩn bị chất thấm C thể rắn: gồm có than gỗ (hạt 2-3 mm) cho thêm dầu nặng.
- Chuẩn bị hộp thấm: được làm bằng thép tấm có chiều dày từ (5-8) mm và các chi tiết được xếp đều nhau a = (20-30) mm.
- Nguyên lý thấm:
2C +O2 2COCO2 + C
khuếch tán
Ưu:
- Đây là phương pháp đơn giản, dễ thực hiện, có thể nung trong lị điện hoặc nung trong lò đốt bằng than.
Khuyết:
- Chất lượng khơng cao vì không điều chỉnh được nồng độ chất thấm trong quá trình thấm.
- Điều kiện lao động rất nặng nhọc, rất bụi. - Không tôi trực tiếp sau khi thấm.
- Không cơ khí hóa, tự động hóa.
Trang 67
b- Thấm C thể khí