5. Nội dung luận văn
1.5.5.Hiện tượng mũn khuụn ộp gạch ceramics
Núi chung mũn khuụn ộp gạch ceramics cú hai dạng cơ bản đú là mũn do cào xước và mũn húa học gõy ra bởi tương tỏc húa học của vật liệu ộp với cỏc bề mặt của khuụn. Cỏc cơ chế mũn này được trỡnh bày túm tắt như sau:
Hỡnh 1.19
Hỡnh 1.21 Hỡnh 1.22
Hỡnh 1.21 –Ảnh nền kim loại (ì200) của vật liệu mộp Chày sau tẩm thực Hỡnh 1.22 –Ảnh nền kim loại (ì400) của vật liệu mộp Chày sau tẩm thực Hỡnh 1.19 –Ảnh nền kim loại (ì 40) của vật liệu mộp Chày sau tẩm thực Hỡnh 1.20 –Ảnh nền lim loại (ì100) của vật liệu mộp Chày sau tẩm thực
1.5.5.1. Mũn do cào xước.
Mũn do cào xước do cỏc hạt cứng gắn vào một bề mặt hoặc do cỏc hạt cứng tự do giữa hai bề mặt gõy ra khi giữa hai bề mặt tồn tại chuyển động tương đối. Mũn do cào xước xảy ra theo hai cơ chế biến dạng dẻo (vật liệu dẻo), nứt tỏch Hec (vật liệu dũn).
- Mũn do biến dạng dẻo:
Vật liệu tỏch khỏi bề mặt thụng qua biến dạng dẻo trong quỏ trỡnh mũn do cào xước cú thể xảy ra theo vài chế độ biến dạng bao gồm cày, dồn ộp vật liệu và cắt. Trong quỏ trỡnh cày, vật liệu bị biến dạng bị dồn sang hai bờn của rónh mà khụng bị tỏch ra. Sự hỡnh thành lượng vật liệu dồn ộp ở phớa trước của nú. Điều này thường xảy ra khi tỷ số giữa sức bền cắt của bề mặt tiếp xỳc chung đối với sức bền cắt trong lũng vật liệu cao. Dạng cắt của mũn do cào xước xảy ra khi hạt cứng với gúc tiếp xỳc lớn di chuyển tạo nờn rónh và tỏch vật liệu ra khỏi rónh dưới dạng mảnh mũn cú dạng giống như phoi dõy hoặc vụn.
- Mũn do nứt tỏch Hec:
Khảo sỏt một hạt cứng trượt trờn mặt phẳng của vật liệu dũn. Khi tải trọng phỏp tuyến cũn nhỏ, hạt cứng sắc sẽ chỉ gõy ra biến dạng dẻo trờn mặt vật rắn và mũn xảy ra do biến dạng dẻo. Khi tải trọng phỏp tuyến vượt qua một giỏ trị nào đú mũn do nứt ngang làm tăng đột ngột tốc độ mũn. Tốc độ mũn do nứt ngang tăng nhanh hơn tuyến tớnh theo tải trọng phỏp tuyến như trong biến dạng dẻo.
1.5.5.2. Mũn hoỏ học
Mũn húa học xảy ra khi cỏc bề mặt đối tiếp hoạt động trong mụi trường cú hoạt tớnh hoỏ học. Trong khụng khớ mũn húa học đụi khi gọi là mũn do ụxy húa. Mũn hoỏ học liờn quan đến sự hỡnh thành và phỏ huỷ của lớp màng sản phẩm húa học trong vựng tiếp xỳc.
Mũn húa học xảy ra do sự tương tỏc húa học hoặc điện húa của bề mặt chi tiết với mụi trường. Mũn húa học xảy ra trong mụi trường ăn mũn, nhiệt độ và độ ẩm cao. Mũn điện húa xảy ra khi phản ứng húa học đi kốm với tỏc dụng của dũng điện chảy ra trong quỏ trỡnh điện phõn.
Khi ăn mũn húa học là nguyờn nhõn chớnh của mũn, một tương tỏc phức tạp giữa cỏc cơ chế mũn khỏc nhau luụn tồn tại. Đầu tiờn mũn là do cào xước sau đú là sự kết hợp của mũn hoỏ học và mũn cào xước. Ứng suất tiếp xỳc cao cú thể làm tăng ăn mũn cục bộ dẫn đến sự tạo thành cỏc lỗ chõm kim trờn bề mặt. Ứng suất dư trong lũng kim loại cú thể gõy ra nứt do kết hợp với sự ăn mũn trong mụi trường hoạt tớnh cao. Hiện tượng này kết hợp với sự trượt bề mặt cú thể gõy ra mũn mạnh.
Một bộ khuụn ộp gạch ceramics bao gồm Chày trờn, Chày dưới và bốn Vanh khuụn, khi làm việc Chày trờn chịu ỏp lực và ma sỏt rất lớn gõy mũn mạnh. Cường độ mũn lớn nhất là tại cỏc bề mặt thành bờn, nơi tiếp xỳc với nguyờn liệu khi ộp và đặc biệt là tại cỏc vị trớ lõn cận cỏc gúc của Chày.
Túm lại mũn khuụn ộp gạch ceramics cỡ 200 x 250 là do mũn cào xước kết hợp với mũn hoỏ học. Tỏc động hoỏ học của vật liệu ộp ở độ ẩm khoảng 7% tạo điều kiện cho sự hỡnh thành của lớp màng sản phẩm hoỏ học làm giảm sức bền vật liệu vựng bề mặt thỳc đẩy mũn do cào xước.
1.5.6- Khỏi quỏt tỡnh hỡnh nghiờn cứu về độ tin cậy của khuụn ộp gạch ceramics
Khuụn ộp gạch lỏt nền ceramics thường xuyờn phải làm việc trong mụi trường ăn mũn, ỏp lực cao, ma sỏt lớn vỡ vậy tốc độ hư mũn khuụn khỏ nhanh, điều đú ảnh hưởng trực tiếp đến năng suất, chất lượng sản phẩm và lợi nhuận của nhà sản xuất. Trước đõy khuụn ộp gạch ceramics thường được nhập từ cỏc nước cú cụng nghệ phỏt triển như : ITALIA, Trung Quốc,… mặc dự chất lượng khuụn tốt, đảm bảo độ tin cậy trong sản xuất song giỏ thành và thời gian đỏp ứng yờu cầu sửa chữa, thay thế là những yếu tố mà nguồn cung cấp này rất khú thỏa món được. Vỡ vậy để chủ động trong sản xuất và giảm giỏ thành của sản phẩm, tăng sức cạnh tranh trờn thị trường, cỏc nhà sản xuất gạch đó cú xu hướng sử dụng nguồn khuụn ộp được chế tạo trong nước.
Tuy nhiờn chất lượng của khuụn sản xuất trong nước cũn nhiều hạn chế, tuổi thọ thường rất thấp so với khuụn nhập ngoại. Đến nay cỏc cơ sở sản xuất khuụn ộp đó khụng ngừng cải tiến kỹ thuật và cụng nghệ nhằm cải thiện chất lượng khuụn ộp. Bờn cạnh đú đó cú một số nghiờn cứu của cỏc nhà khoa học trong nước đưa ra cỏc giải phỏp cụng nghệ nhằm khắc phục tỡnh trạng trờn và đó cú những thành cụng nhất định. Cú thể kể ra đõy một số cụng trỡnh nghiờn cứu về độ tin cậy như:
- Xỏc định độ tin cậy trờn cơ sở mũn của Chày dưới khuụn ộp gạch ceramics là đề tài thạc sỹ cú giỏ trị thực tiễn cao bởi tỏc giả Lương Anh Dõn chuyờn ngành Cụng nghệ chế tạo mỏy [4]
- Nghiờn cứu độ tin cậy trờn cơ sở mũn của động cơ Điờzen D165 Sụng Cụng Thỏi Nguyờn lần đầu tiờn được giới thiệu bởi TS. Nguyễn Đỡnh Món [10] là một bước đột phỏ về lĩnh vực nghiờn cứu độ tin cậy của mỏy, cơ cấu mỏy, chi tiết mỏy. - Năm 2005 cỏc tỏc giả: PGS. TS Phan Quang Thế, PGS. TS Nguyễn Đăng Bỡnh đó khảo sỏt cơ chế mũn Vanh khuụn ộp và đưa ra một số giải phỏp thiết kế và chế tạo Vanh khuụn nhằm tăng độ cứng và khả năng chống mũn hoỏ học ở vựng bề mặt vanh khuụn là những giải phỏp cụng nghệ khả thi nhằm nõng cao tuổi thọ của Vanh[14].
Tuy nhiờn cho đến thời điểm này vẫn chưa cú nghiờn cứu nào về độ tin cậy trờn cơ sở mũn của Chày trờn.
Trước thực tế đú, tỏc giả nghiờn cứu xỏc định độ tin cậy trờn cơ sở mũn của Chày trờn khuụn ộp gạch ceramics và đưa ra một số đề xuất nõng cao độ tin cậy và tuổi thọ của chỳng.
1.6- Kết luận chƣơng 1
1 - Độ tin cậy cú ý nghĩa là yếu tố quyết định đến chất lượng và thương hiệu của một sản phẩm. Đặc biệt trong trong xu thế hội nhập Quốc tế, sản phẩm của cỏc doanh nghiệp phải chịu sự cạnh tranh rất gay gắt thỡ độ tin cậy của sản phẩm ngày càng được đặt ra như một điều kiện tất yếu cho sự tồn tại, phỏt triển. Nõng cao độ tin cậy của sản phẩm đang là vấn đề số một, khụng chỉ mang ý nghĩa lớn với cỏc nhà mỏy, cụng ty mà cũn là nhiệm vụ quan trọng đối với cả quốc gia và quốc tế.
2- Mũn là nguyờn nhõn chủ yếu dẫn đến hư hỏng Chày trờn làm cho khuụn ộp khụng làm việc được nữa. Vỡ vậy, việc đưa ra một phương phỏp để xỏc định độ tin cậy trờn cơ sở mũn của Chày trờn và giải phỏp nõng cao độ tin cậy của Chày trờn khuụn ộp gạch ceramics là hết sức cần thiết và cấp bỏch.
3 - Cho đến nay ở Việt Nam chưa thấy cú cụng trỡnh nào nghiờn cứu về độ tin cậy và biện phỏp để nõng cao độ tin cậy của Chày trờn khuụn ộp gạch ceramics theo cỏc thể hiện mũn. Chớnh vỡ vậy nội dung của đề tài là một vấn đề mới, cú ý nghĩa khoa học và thực tiễn.
Chƣơng 2
XÁC ĐỊNH ĐỘ TIN CẬY TRấN CƠ SỞ MềN CỦA CHÀY TRấN KHUễN ẫP GẠCH CERAMICS TẠI CƠ SỞ SẢN XUẤT 2.1- Nội dung và phƣơng phỏp nghiờn cứu
Để xỏc định được độ tin cậy trờn cơ sở mũn của Chày trờn khuụn ộp gạch ceramics trong điều kiện sử dụng thực tế tại hiện trường, cần tiến hành khảo sỏt quỏ trỡnh mũn của chỳng thụng qua việc theo dừi, đo đạc, thu thập và thống kờ cỏc số liệu về mũn.
Cú thể đo lượng mũn một cỏch trực tiếp hoặc giỏn tiếp bằng nhiều cụng cụ khỏc nhau như cỏch đo hiện đại nhất là gắn chất phúng xạ lờn bề mặt ma sỏt, dựng mỏy đo tớn hiệu õm thanh của đụi bề mặt ma sỏt khi làm việc và ghi lại trờn màn huỳnh quang... Nhưng thực tế cỏc phương phỏp đo giỏn tiếp đú hiện nay khú cú điều kiện ỏp dụng ở nước ta, do vậy để khảo sỏt quỏ trỡnh mũn của Chày trờn ta dựng phương phỏp xỏc định trực tiếp lượng mũn của cỏc chi tiết đú bằng cỏc dụng cụ đo cú độ chớnh xỏc phự hợp.
2.2- Đo mũn Chày trờn khuụn ộp tại cơ sở sản xuất
Qua khảo sỏt thực tế nhiều Chày trờn khuụn ộp đó hỏng do mũn tại cỏc nhà mỏy sản xuất gạch ceramics, như Nhà mỏy gạch men Mikado (Thỏi Bỡnh), Cụng ty Cổ phần Prime (Thỏi Nguyờn), Nhà mỏy Gạch ốp lỏt Việt – í (Thỏi Nguyờn), nhà mỏy gạch Việt Mỹ (Hưng Yờn) thấy rằng vựng mũn nhiều nhất là trờn bề mặt thành bờn tại vị trớ lõn cận cỏc gúc của Chày. Cú thể giải thớch điều này như sau:
Một là: Mặc dự nguyờn liệu được xe cấp liệu rải đều, nhưng khi ộp do lực ộp lớn làm cho nguyờn liệu xụ về cỏc gúc nhiều hơn, hơn nữa khi thực hiện hành trỡnh ộp thỡ Chày trờn là chi tiết chuyển động nờn chịu lực ma sỏt lớn đối với Vanh khuụn và vật liệu. Chày trờn phải chịu ma sỏt rất lớn do nguyờn liệu bị ộp trong cỏc khe hở giữa Chày và Vanh khuụn, tại cỏc gúc do nguyờn liệu bị ộp chặt hơn nờn ma sỏt lớn hơn cỏc vị trớ khỏc.
Hai là: Do tổ chức vật liệu tại cỏc vị trớ lõn cận cỏc gúc kộm bền vững hơn cỏc vị trớ khỏc, đõy là nguyờn nhõn chớnh làm cho khuụn mũn nhiều tại cỏc vị trớ lõn cận cỏc gúc.
Ba là: Do Chày trờn được ộp xuống với lực ộp rất lớn (1.800 tấn) nờn khi thực hiện hành trỡnh ộp Chày trờn cú thể bị ộp xụ về một phớa hoặc một gúc nào đú do ảnh hưởng của độ cứng vững hệ thống và độ chớnh xỏc lắp ghộp của cỏc cơ cấu mỏy.
Bốn là: Do rónh thoỏt khớ trong hành trỡnh ộp được bố trớ ở cỏc gúc Chày trờn nờn khi khớ thoỏt ra mang theo nguyờn liệu ộp dưới dạng bụi chuyển động với tốc độ cao là một tỏc nhõn dẫn đến cỏc gúc của Chày bị mũn mạnh hơn.
Năm là: Do sai số lắp đặt, Chày được liờn kết với piston bị lệch so với Chày dưới và lũng khuụn, khe hở ban đầu giữa Chày và cỏc Vanh khuụn khụng thống nhất, khi làm việc tại những vị trớ cú khe hở nhỏ sẽ mũn nhanh hơn. Mặc dự đõy chỉ là nguyờn nhõn chủ quan nhưng qua khảo sỏt thực tế cú rất nhiều Chày trờn hỏng bởi nguyờn nhõn này (nghĩa là trong bốn gúc Chày sẽ cú một gúc nào đú cú lượng mũn lớn nhất)
2.2.1- Xỏc định vị trớ đo
Qua nghiờn cứu kết cấu của Chày trờn như đó trỡnh bày ở mục 1.5 và khảo sỏt thực tế hiện tượng mũn Chày trờn ở nhiều cơ sở sản xuất gạch ceramics như đó trỡnh bày ở trờn, tỏc giả lựa chọn phương ỏn đo mũn tại điểm “M” như hỡnh 2.1: “M” cỏch gúc Chày 5 mm và cỏch mộp dưới của Chày 1mm.
2.2.2- Sơ đồ đo
Để đo lượng mũn Chày trờn tại vị trớ như đó xỏc định, chọn sơ đồ đo mũn như hỡnh 2.3.
Hỡnh 2.2 – Hỡnh ảnh vựng mũn nhiều nhất trờn bề mặt Chày trờn và vị trớ đo “M”.
M
2.2.3- Dụng cụ đo
Đồng hồ so: Mitutoyo. Độ chớnh xỏc: 0,01 mm, như hỡnh 2.4.
Hỡnh 2.4 – Đồng hồ so Mitutoyo
2.2.4- Đồ gỏ dụng cụ đo
Về nguyờn tắc, cú thể đo mũn bề mặt Chày trờn khuụn ộp ở bất kỳ vị trớ nào xảy ra mũn, nhưng phải đảm bảo điều kiện là phải đo lượng mũn của một điểm theo thời gian, nghĩa là vị trớ của đầu so khụng thay đổi trờn bề mặt Chày trờn trong suốt một chu kỳ đo (5 lần đo/ 10 đối tượng). Tuy nhiờn theo phõn tớch
ở trờn, để cú được vị trớ đo thuận lợi và cú thể hiện mũn rừ nhất tỏc giả đó chọn vị trớ đo tại điểm “M” như đó trỡnh bày ở mục 2.2.1.
Để đảm bảo điều kiện về vị trớ của đầu đo khụng đổi tỏc giả đó xõy dựng sơ đồ gỏ đặt như hỡnh 2.5 và chế tạo bộ đồ gỏ đồng hồ so như sau:
Từ kết cấu bậc của Chày trờn như đó trỡnh bày ở phần 1.5.3, gia cụng đế đồ gỏ như hỡnh 2.6: Cỏc mặt định vị của đồ gỏ là A, B và C. Tương ứng cú cỏc mặt định vị của Chày trờn lần lượt là A’, B’và C’.
Trong đú:
Mặt A –A’, khống chế 3 bậc tự do; Mặt B - B’, khống chế 2 bậc tự do; Vấu C - C’ khống chế 1 bậc tự do.
Cỏc mặt định vị của Chày phẳng và khụng mũn.
Cỏc mặt phẳng định vị của đồ gỏ được gia cụng chớnh xỏc, diện tớch tiếp xỳc phự hợp để đảm bảo định vị tốt.
Để kẹp chặt đồ gỏ khi đo tỏc giả chọn phương ỏn kẹp chặt bằng lực từ (dựng nam chõm vĩnh cửu). Phương ỏn này đơn giản, kẹp chặt, chắc chắn, tiết kiệm thời gian và dễ thao tỏc.
Ghi chỳ:
Hỡnh 2.5 - Sơ đồ gỏ đặt đồ gỏ dụng cụ đo
2.2.5- Xỏc định lượng mũn giới hạn (Ugh)
Qua đo mũn của Chày trờn khuụn ộp với 110 chiếc đó hỏng do mũn của nhà mỏy tại điểm đo như đó xỏc định ở mục 2.2.1, thấy rằng lượng mũn của cỏc Chày trờn dao động trong khoảng từ 0,26 ữ 0,32 mm. Do vậy cú thể xỏc định được lượng mũn giới hạn của Chày trờn là: Ugh = 0,26mm.
2.2.6- Cỏc bước đo
Với tớnh năng ưu việt của loại đồng hồ so do Mitutoyo sản xuất cú thể đặt Zero ở mọi thời điểm, để đạt được kết quả đo như mong muốn thỡ trỡnh tự được thực hiện như sau:
Bước 1: Làm sạch cỏc bề mặt định vị, bề mặt đo trờn Chày và đồ gỏ.
Bước 2: Đỏnh dấu vị trớ đo trờn Chày.
Bước 3: Áp đồ gỏ lờn mặt định vị của Chày và kẹp chặt đồ gỏ bằng lực từ (ở đõy chọn phương ỏn kẹp chặt đồ gỏ bằng nam chõm vĩnh cửu).
Bước 4: Lắp đồng hồ so lờn đồ gỏ và tiến hành điều chỉnh đồng hồ so (theo quy định về hướng dẫn sử dụng), sau đú tiến hành kẹp chặt đồng hồ so vào đồ gỏ một cỏch thật chắc chắn.
Bước 5: Ghi số liệu và xỏc định kết quả đo từ cỏc số liệu trung gian.
Trờn đõy là cỏc bước tiến hành của một quỏ trỡnh đo mũn Chày trờn khuụn ộp. Tuy nhiờn bước 4 chỉ thực hiện ở đầu của mỗi chu kỳ đo khi đo Chày đầu tiờn trong một loạt 10 chiếc. Tất cả những Chày đo từ chiếc thứ hai và từ lần đo thứ hai trở đi chỉ tồn tại cỏc bước 1,2,3 và 5. Bởi lẽ ta chỉ sử dụng một bộ thiết bị đo để đo cả loạt 10 Chày, nờn cần giả thiết rằng cỏc Chày này được chế tạo đảm bảo yờu cầu kỹ