B. Nội dung chính báo cáo
3.3.2. Chế độ cán và xử lý nhiệt bimetal thép 08Kn – hợp kim nhôm AO9-2 hàn nổ
Kết quả thí nghiêm hàn nổ tạo phôi vật liệu bimetal thép 08Kn – hợp kim nhôm AO9-2 đã trình bày trong mục 3.2 trên đâỵ Dưới đây đề cập đến một số kết quả thực nghiệm cán vật liệu bimetal thép 08Kn – hợp kim nhôm AO9-2 nhận được của đề tàị
- Về nguyên lý, do va đập mạnh dưới tác dụng của áp suất cao và nhiệt độ cao trong qúa trình hàn nổ và nguội nhanh sau đó, trong vật liệu bimetal thép 08Kп – hợp kim nhôm (Al-1050 + AO9-2) luôn có ứng suất dư. Để tăng tính dẻo của vật liệu lớp hợp kim nhôm và khử ứng suất dư trong biên giới 2 lớp mẫu bimetal thép – hợp kim nhôm, ngay sau khi hàn nổ các tấm bimetal cần được ủ ở chế độ lựa chọn hợp lý, sử dụng lò điện trở công nghiệp cho trên hình 2.4 (chương 2). Ngoài ra, nguyên công ủ còn cho phép hạn chế hiện tương bong tróc do quá trình biến dạng dẻo tiếp theo sau khâu hàn nổ. Yêu cầu của nguyên công này cũng phải đảm bảo sao cho nguyên tố hợp kim hóa Sn không bị thiên tích nhiều lên bề mặt lớp hợp kim nhôm AO9-2. Do vậy, đề tài đã chọn chế độ ủ ở nhiệt độ Tủ = 390 ÷ 400 OC, tủ = 1,0 ÷ 1,5 giờ;
- Do bản chất hai lớp vật liệu nền thép 08Kn và lớp hợp kim nhôm chịu mòn AO9-2 có cơ lý tính khác nhau, nên vật liệu bimetal khi bị biến dạng dẻo trong quá trình cán nguội luôn có xu hướng uốn cong như ảnh chụp trên hình 3.10. Lớp hợp kim nhôm bị uốn lồi ra do biến dạng dẻo mạnh hơn lớp thép. Như vậy, qua mỗi một lượt cán nguội, ngoài hiệu ứng biến cứng của cả hai lớp vật liệu bimetal còn có tác động của ứng suất kéo trên bề mặt tiếp xúc giữa 2 lớp thép và hợp kim nhôm. Nếu tiếp tục cán gnuooij thì đến một thời điểm nào đó sẽ xẩy ra hiện tượng bong trượt lớp hợp kim nhôm khỏi lớp nền thép. Vì vậy cần xác định mức độ biến dạng dẻo tổng cộng của băng bimetal đạt đến giá trị tới hạn thì phải tiến hành ủ khử ứng suất cán.
- Kết quả thực nghiệm cán mẫu vật liệu bimetal thép 08Kп – hợp kim nhôm (Al- 1050 + AO9-2) theo chế độ ủ nói trên, đã cho phép có thể tiến hành cán nguội từ kích
thước tổng chiều dày 2 lớp bimetal từ (1,0 + 9,0) mm xuống tới tổng chiều dày 2 lớp 6,0 ÷ 6,5 mm, tức mức độ biến dạng tổng tương đối của 2 lớp khoảng ε∑ = 35 ÷ 40 %, trong đó mỗi một lượt cán chỉ nên cho ở mức ε = 5 % mà không cần phải xử lý nhiệt trung giạ Mẫu cán nguội nhận được sau khi đạt mức độ biến dạng dẻo tổng cộng ε∑ = 35 % nên được xử lý nhiệt để khử ứng suất cán;
- Chế độ ủ khử ứng suất trong quá trình cán nên chọn trên cơ sở chiều dày tổng của băng bimetal và chiều dày lớp hợp kim nhôm còn lại trên băng. Thông thường chỉ nên chọn ở chế độ: Nhiệt độ ủ Tu = 390 OC; Thời gian giữ đẳng nhiệt t = 0,5 ÷ 1,0 giờ; làm nguội cùng lò đến 100 OC; Làm nguội tiếp trong không khí (xem chuyên đề 5 [57]); - Các mẫu thí nghiệm băng bimetal thép 08Kn – hợp kim nhôm AO9-2 sau ủ khử ứng suất được tiếp tục vẫn nguội đến kích thước yêu cầu làm phôi một số loại bạc trượt δ∑ = (δ1 + δ2) = 3,0 ÷ 3,5 mm (ở đây: δ1, δ2 – chiều dày lớp AO9-2 và lớp thép 08Kп tương ứng) mà lớp hợp kim nhôm vẫn không bị bong trượt khỏi lớp nền thép. Điều đó chứng tỏ rằng chế độ xử lý nhiệt đối với vật liệu bimetal thép 08Kп – hợp kim nhôm (Al-1050 + AO9-2) sau cán nguội lựa chọn là phù hợp.
- Đặc tính biến dạng vật liệu bimetal thép – hợp kim nhôm được thể hiện qua ảnh chụp cho trên hình 3.11 dưới đây:
a)
b)
Hình 3.11. Ảnh chụp bề mặt lớp hợp kim nhôm AO9-2 sau khi cán nguội (a) và bề mặt bên
- Từ hình 3.11 cho thấy: lớp hợp kim AO9-2 do có cơ tính thấp hơn lớp thép 08Kп, nên khi bị biến dạng dẻo bằng phương pháp cán nguội, sử dụng máy cán hai trục có đường kính trục cán công tác bằng nhau tại Công ty TNHH MTV Ngô Gia Tự (hình 3.10) đạt mức độ biến dạng dẻo tổng cộng ε∑= 35 ÷ 40 %, đều có xu hướng bị uốn cong với chiều lồi hướng ra phía lớp hợp kim nhôm. Nếu tiếp tục quá trình cán nguội sẽ có nguy cơ lớp hợp kim nhôm AO9-2 bị bong trượt so với lớp nền thép. Do vậy, cần tiến hành nguyên công ủ khử ứng suất cán và làm tăng tính dẻo của vật liệu, đảm bảo cho quá trình cán tiếp theo không bị bong tróc. Chế độ ủ khử ứng suất trong trường hợp này do kích thước chiều dày tổng cộng 2 lớp bimetal nhỏ nên chọn tương tự như đối với mẫu vật liệu bimetal thép 08Kп – hợp kim nhôm (Al-1050 + AO9-2) ngay sau khi hàn nổ ở nhiệt độ ủ Tủ= 390 ÷ 400 OC, nhưng thời gian giữ nhiệt ngắn hơn (tủ= 0,5 ÷ 1,0 giờ). Kết quả nhận đươc khá tốt.
Kết luận chương 3
1) Đã tiến hành thí nghiệm và xác định miền điều chỉnh thích hợp của các thông số chủ yếu trong công đoạn nấu luyện, đúc rót, cán và xử lý nhiệt sau đúc, cán hợp kim nhôm chịu mòn AO9-2, sử dụng làm phôi hàn nổ tạo vật liệu bimetal thép 08Kn – hợp kim nhôm AO9-2 làm bạc trượt động cơ ô tô vận tải cỡ vừa và nhỏ (tải trọng dưới 5 tấn); 2) Đã tiến hành thí nghiệm và xác định miền điều chỉnh thích hợp của các thông số hàn nổ phù hợp, đảm bảo tao ra liên kết kim loại tốt giữa hai lớp thép 08Kn và hợp kim nhôm AO9-2. Chất lượng các mẫu vật liệu bimetal nhận được theo quy hoạch thực nghiệm qua đánh giá kiểm tra sơ bộ đều đảm bảo yêu cầu để tiếp tục tiến hành công đoạn cán đến kích thước yêu cầu làm phôi chế tạo bạc trượt;
3) Đã tiến hành thí nghiệm và xác định miền điều chỉnh thích hợp của các thông số cán và xử lý nhiệt trong quá trình cán vật liệu băng bimetal thép 08Kn – hợp kim nhôm AO9-2 đạt kết quả tốt. các mẫu vật liệu sau hàn nổ không có khuyết tật đều đảm bảo trong quá trình biến dạng dẻo bằng phương pháp cán ở trạng thái nguội đều không bị bong tróc, đảm bảo chất lượng cần thiết để chế tạo bạc trượt động cơ ô tô như mục tiêu đề rạ
Chương 4.
NGHIÊN CỨU TÍNH CHẤT VẬT LIỆU BIMETAL THÉP 08Kn – HỢP KIM NHÔM AO9-2