B. Nội dung chính báo cáo
5.4.2. Kiểm tra kích thước hình học và hình thái bề mặt
- Kích thước hình học bạc biên và bạc paliê động co ô tô tải 3,5 tấn sau gia công đến thành phẩm được cho trong bảng 5.6. Chiều dày tổng cộng 2 lớp của bạc được gia công theo cốt sửa chữa lần 1 là: δ = 2,2 ÷2,4 mm.
- Hình thái bề mặt bạc trượt sau khi gia công tinh và có lớp mạ phủ bảo vệ khỏi ôxy hóa được thể hiện bởi ảnh chụp cho trên hình trên hình 5.11.
Bảng 5.6. Kết quả kiểm tra bạc trượt trimetal chế thử trước khi lắp ráp vào động cơ thử nghiệm trên xe tải 3,5 tấn
Kích thước hình học bạc biên Kích thước hình học bạc paliê TT D, mm B, mm H, mm Đánh giá: đạt/không D, mm B, mm H, mm Đánh giá: đạt/không 1 162,0 27,5 80,0 Đạt 126,0 33,0 62,0 Đạt 2 162,0 27,5 80,0 Đạt 126,0 33,0 62,0 Đạt 3 162,0 27,5 80,0 Đạt 126,0 33,0 62,0 Đạt
Ghi chú: 1 – lắp cho động cơ xe HUYNDAI 3,5 tấn, biển kiểm soát 14C.032.10;
2 – Lắp cho động cơ xe VINAXUKY 5 tấn, biển kiểm soát 14N.4237;
3 – Lắp cho động cơ xe ISUZU 5 tấn, biển kiểm soát 14N.4643;
D – Đường kính ngoài; B – Chiều rộng; H – Chiều cao ở trạng thái bung tự do của bạc.
a)
b)
Hình 5.11. Ảnh chụp bạc trượt động cơ ô tô tải HUYNDAI 3,5 tấn sau gia công tinh và mạ phủ
lớp bảo vệ bề mặt: a)Bạc biên; b) Bạc paliê.
5.4.3. Tổ chức tế vi và độ cứng lớp thép và lớp hợp kim nhôm chịu mòn
Vật liệu bimetal thép 08Kп – hợp kim nhôm (Al-1050 + AO9-2) sau khi cán đạt kích thước phù hợp để chế tạo bạc biên và paliê động cơ ô tô con (4 ÷ 9 chỗ) và xe tải (3,5 tấn và 5 tấn) được lấy mẫu kiểm tra tổ chức tế vi biên giới liên kết 2 lớp và xác định một số chỉ tiêu cơ học như độ cứng lớp thép và lớp hợp kim nhôm AO9-2.
Từ nghiên cứu lý thuyết, có thể cho rằng ở trạng thái ngay sau khi cán nguội đạt kích thước phôi chế tạo bạc của vật liệu bimetal thép – hợp kim nhôm là tốt nhất, vì nó vấn giữ được độ biến cứng vật liệu các lớp ở một mức độ nhất định nào đó, làm tăng khả năng chịu tải trọng của lớp hợp kim nhôm chịu mòn, còn lớp nền thép có độ đàn hồi tốt hơn so với trạng thái ủ (đảm bảo tầm đạp của bạc tốt hơn). Vì thế, sau lượt cán cuối cùng ở nguyên công cán phôi bimetal, vật liệu không phải qua nhiệt luyện.
Trên hình 5.12 là ảnh chụp tổ chức tế vi tại biên giới lớp thép 08Kп, lớp nhôm lót trung gian Al và lớp hợp kim nhôm AO9-2 với độ phóng đại x 200. Từ đó cho thấy:
a) Lớp thép 08Kn, x200 b) Lớp nhôm trung gian Al giữa các lớp thép 08Kn và hợp kim nhôm AO9-2, x200
c) Lớp hợp kim nhôm AO9-2, x 200 gid)ớ Si 2 lơđồớp bimetal thép 08Kn – hđo độ cứng tế vi vùng lân cợp kim nhôm ận biên (Al + AO9-2)
Hình 5.12. Ảnh chụp tổ chức tế vi vùng lân cận biên giới lớp thép 08Kп (a); lớp nhôm trung
gian Al nằm giữa 2 lớp thép và hợp kim nhôm chịu mòn AO9-2 (b); lớp trên mẫu vật liệu bimetal
thép – nhôm – hợp kim nhôm cán đạt chiều dày yêu cầu để chế tạo bạc trượt
- Các lớp vật liệu thép 08Kп, lớp nhôm lót trung gian Al và lớp hợp kim nhôm AO9-2 khi xem xét riêng biệt trên một số vị trí khảo sát điển hình trên biên giới giữa chúng đều có đặc tính bị biến dạng dẻo mạnh, cấu trúc hạt có tính dị hướng kéo dài dọc theo hướng cán rõ rệt và cấu trúc các lớp đó khá đồng đều;
- Trong miền khảo sát các lớp vật liệu đều không phát hiện thấy các khuyết tật đúc và tạp chất khác. Cấu trúc hạt tăng cứng (Cu, hoặc CuAl2) phân bố đều trong nền lớp hợp kim nhôm AO9-2. Điều đó đảm bảo lớp hợp kim chịu mòn chịu tải đều theo toàn bộ bề mặt tiếp xúc với chi tiết đối ứng trong bộ đôi ma sát khi làm việc tốt;
- Độ cứng tải trọng nhỏ (độ cứng tế vi) của các lớp thép và hợp kim nhôm ở vùng lân cận biên giới giữa chúng đạt yêu cầu kỹ thuật đề rạ
Nhận xét:
Bạc trượt chế thử áp dụng cho động cơ xe ô tô tải 3,5 tấn đạt yêu cầu kỹ thuật về: kích thước hình học; độ bền bám dính 2 lớp thép 08Kn và hợp kim AO9-2 (lấy theo số liệu băng bimetal); hình thái bề mặt; tổ chức tế vi lân cận vùng biên giới 2 lớp; độ cứng các lớp, đủ điều kiện để lắp ráp thử nghiệm trong động cơ (trên băng thử).
5.5. Kết quả lắp ráp thử nghiệm bạc trượt bimetal quy mô phòng thí nghiệm
a) Lắp rắp trên băng thửđộng cơ
- Kết quả lắp ráp và thử ở quy mô trong Phòng thí nghiệm trên băng thử của Xưởng sửa chữa ô tô phục vụ cho Trường Cao đẳng Công nghiệp và Xây dựng cho trong bảng 5.7 (xem Biên bản giám định được lập ở Tp. Uông Bí, tỉnh Quàng Ninh và cho trong phần Phụ lục).
Bảng 5.7. Kết quả giám định lắp ráp, thử nghiệm bạc trượt trimetal trong động cơ ô tô TT Chỉ tiêu giám định Động cơ xe
HUYNDAI
Động cơ xe VINASUKY
Động cơ xe
ISUZU Ghi chú 1 Khe hở quy ước giữa bề
mặt lớp hợp kim chịu mòn AO9-2 với cổ trục, mm
0,02 ÷ 0,03 0,02 ÷ 0,03 0,02 ÷ 0,03 Đạt: cốt sửa chữa
lần 1 2 Thời gian thử không tải
trên băng thử, giờ
02 02 02 Đạt yêu
cầu 3 Thời gian thử có tải nhẹ
(số nguội) sau khi lắp trên băng thử, giờ
03 03 03 Đạt yêu
cầu
4 Kết luận về tính khả dụng của bạc trượt chế thử
Đạt yêu cầu Đạt yêu cầu Đạt yêu cầu Có thể sử dụng
b)Đánh giá sơ bộ về tính khả dụng của bạc trượt chế thử
- Bạc trượt gồm có 02 loại là bạc biên và bạc paliê, chế thử đạt yêu cầu kỹ thuật về kích thước hình học, đảm bảo các tiêu chí vật liệu: độ cứng lớp hợp kim nhôm AO9-2 và lớp thép 08Kп, chất lượng bám dính giữa các lớp vật liệu trimetal tốt;
- Đã lắp ráp và chạy thử nghiệm ở quy mô phòng thí nghiệm trên băng thử của Xưởng sửa chữa ô tô đạt yêu cầu kỹ thuật theo các tiêu chí cơ bản trong sửa chữa động cơ ô tô, chạy rà thử nghiệm với thời gian quy định không tải, có tải số nguội đạt yêu cầu, không xẩy ra sự cố kỹ thuật hay hỏng hóc động cơ;
- Bạc trượt trimetal thép 08Kп – nhôm Al1050 – hợp kim nhôm AO9-2 có tính khả dụng cao, có thể cho phép tiếp tục theo dõi các xe ô tô thử nghiệm (nếu có kinh phí khảo nghiệm trong đề tài phát triển ở bước sau).
Như vậy, việc lắp ráp và thử nghiệm trong động cơ xe ô tô tải 3,5 tấn và 5 tấn các bộ bạc trượt bimetal thép 08Kп – hợp kim nhôm AO9-2 của đề tài trên quy mô băng thử ở phòng thí nghiệm đạt yêu cầu (xem phần Phụ lục).
Kết luận chương 5:
1) Xác định các yêu cầu kỹ thuật và quy định kiểm tra chất lượng của vật liệu bimetal thép 08Kп – hợp kim nhôm AO9-2 cần đạt để sử dụng làm bạc trượt độ cơ ô tô tải trọng đến 5 tấn. Đồng thời đã đề xuất phương pháp và mô hình thiết bị thử mòn nhanh vật liệu hợp kim nhôm AO9-2 trong phòng thí nghiệm nhằm phỏng đoán độ bền mòn của nó;
2) Đề xuất công nghệ chế tạo bạc trượt dạng 2 nửa từ băng bimetal thép 08Kп – hợp kim nhôm AO9-2 phù hợp với trang thiết bị gia công cơ khí hiện có ở Việt Nam. Nhờ đó đã chế thử thành công một số bạc biên và bạc paliê sử dụng để lắp ráp vào động cơ xe ô tô tải 3,5 ÷ 5 tấn đạt yêu cầu kỹ thuật;
3) Đã lắp ráp bạc trượt bimetal và thử nghiệm thành công trong quy mô phòng thí nghiệm, bước đầu có đánh giá tốt về tính khả dụng của sản phẩm đề tàị
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
Ạ Kết luận chung đề tài:
Qua các nội dung được đề cập trong báo cáo đề tài này ta có các kết luận như sau: 1) Đã nghiên cứu hệ thống hóa một số phương pháp chế tạo vật liệu bimetal nói chung và làm bạc trượt nói riêng từ tài liệu kỹ thuật công nghệ đã dăng tải trong và ngoài nước làm cơ sở khoa học cho việc lựa chọn phương án công nghệ phối hợp hàn nổ với cán và vật liệu sử dụng cho đề tài là thép 08Kп (lớp nền); hợp kim nhôm AO9-2 (lớp phủ chịu mài mòn);
2) Đã xác định các mô hình thực nghiệm đúc hợp kim nhôm AO9-2, hàn nổ và phương pháp thí nghiệm phù hợp với trang thiết bị thí nghiệm hiện có ở Việt Nam. Đồng thời đưa ra các phương pháp giám định để đánh giá chất lượng vật liệu bimetal thép – hợp kim nhôm tiên tiến, hiện đạị Chất lượng vật liệu bimetal được đánh giá thông qua tiêu chí tổng hợp: độ bền bám dính 2 lớp bimetal; đặc tính tổ chức các lớp vật liệu cấu thành; độ cứng tải trọng nhỏ các lớp. Đây cũng chính là một trong các xu hướng ứng dụng công nghệ tiên tiến trên thế giới hiện nay;
3) Đã tiến hành các thí nghiệm theo quy hoạch thực nghiệm để nghiên cứu, điều chỉnh và xác định chế độ công nghệ nấu luyện, đúc rót, cán, xử lý nhiệt đối với hợp kim nhôm AO9-2 và vật liệu bimetal thép 08Kп – hợp kim nhôm (Al-1050 + AO9-2) sau hàn nổ, cán nguội và lập thành bộ tài liệu công nghệ bao gồm các báo cáo chuyên đề theo đăng ký của đề tàị Kết quả đã nhận được các mẫu vật liệu bimetal đạt yêu cầu kỹ thuật tương tự như hợp kim nhôm chịu mòn của Nga, có thể sử dụng để gia công chế thử bạc trượt động cơ xe ô tô tải đến 5 tấn;
4) Đã thực nghiệm đánh giá chất lượng vật liệu bimetal thép 08Kп – hợp kim nhôm AO9-2 sau hàn nổ theo tiêu chí tổng hợp gồm: xác định độ bền bám dính 2 lớp vật liệu bimetal; khảo sát chụp ảnh tổ chức tế vi tại vùng lân cận biên giới 2 lớp; đo độ cứng tế vi gần vùng biên giới 2 lớp trên một số mẫu điển hình. Kết quả cho thấy chất lượng phôi bimetal thép 08Kп – hợp kim nhôm đạt yêu cầu kỹ thuật để tiến hành cán xuống kích thước chuẩn theo chiều dày làm phôi gia công bạc trượt đã chọn;
5) Đã đề xuất bộ thông số về yêu cầu kỹ thuật đối với băng bimetal làm bạc trượt; phương pháp đánh giá chất lượng phôi bimetal; công nghệ và thiết bị để gia công bạc trượt bimetal thép – hợp kim nhôm phù hợp với điều kiện thực tiễn ở Việt Nam; áp dụng công nghệ đề xuất và chế tạo thành công hai loại bạc trượt động cơ ô tô tải 3,5 tấn và 5 tấn. Các loại bạc trượt chế thử của đề tài đã được lắp ráp vào động cơ thử nghiệm trên xe ô tô tải Tạp lái tại một cơ sở đào tạo lái xe cho kết quả ban đầu khả quan;
6) Một số kết quả chính trong việc tối ưu hóa công nghệ đúc hợp kim nhôm, hàn nổ tạo phôi bimetal thép 08Kп – hợp kim nhôm AO9-2 đã được nhóm nghiên cứu đăng tải trên Tạp chí Cơ khí Việt Nam (số 11, tháng 11/2012, trang 98-107). Hoàn thành đúng các nội dung nhiệm vụ nghiên cứu và sản phẩm KHCN đăng ký theo Thuyết minh và Hợp đồng giao khoán, đầy đủ về số lượng, đảm bảo chất lượng các báo cáo chuyên đề và báo cáo tổng kết tốt. Chi tiêu tài chính đúng quy định của Viện.
B. Kiến nghị:
1) Do sản phẩm của đề tài có tiềm năng cung cấp cho thị trường thay thế hàng nhập khẩu lớn, nên nhóm nghiên cứu kiến nghị với Bộ chủ quản cho phép phát triển ở mức cao hơn (dự án sản xuất thử nghiệm hoặc đề tài NCKH cấp Nhà nước);
2) Kiến nghị được tăng cường năng lực thiết bị thí nghiệm dùng cho nghiên cứu sản xuất băng bimetal thép – hợp kim nhôm có công suất lớn hơn so với máy cán của Công ty TNHH MTV Cơ khí Ngô Gia Tự, mới đảm bảo tăng hiệu suất sử dụng phôi đúc cán và hàn nổ.
DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt:
[1]. Hà Minh Hùng (1998): “Một số thành tựu nghiên cứu khoa học của Chương trình
KHCN.05”, Tạp chí Công nghiệp Việt Nam, số 21/ 1998, trang 19+24-25;
[2]. Hà Minh Hùng (1999): “Một số công nghệ tiên tiến tạo vật liệu hợp kim nhiều lớp làm bạc trượt đã được nghiên cứu áp dụng thửở Việt Nam”, Tạp chí Công nghiệp Việt Nam, số 13/ 1999, trang 31 - 34;
[3]. Hà Minh Hùng (1999): “Nghiên cứu áp dụng công nghệ luyện kim bột tạo vật liệu hợp kim nhiều lớp làm bạc trượt ở Việt Nam”Tạp chí Công nghiệp Việt Nam, số 18/1999, trang 25 - 28;
[4]. Hà Minh Hùng và các tác giả (2002): “Tóm lược các sáng chế hàn nổ hợp kim nhiều lớp”, Tạp chí Cơ khí Việt Nam, số 66/T10/2002, trang 24-26;
[5]. Hà Minh Hùng (2003):“Hàn bằng năng lượng nổ”, Nhà xuất bản “Khoa học và Kỹ thuật”, Hà Nội, 282 trang;
[6]. Trần Anh Tuấn, Lê Trung Dũng, Hà Minh Hùng (2003): “Nghiên cứu đặc tính biến dạng của liên kết thép + hợp kim đồng của bimetal hàn nổ trong quá trình cán”, Tạp chí Cơ khí Việt nam, số 72, T3/2003, trang 29 - 31;
[7]. Hà Minh Hùng (2004):“Nghiên cứu tạo vật liệu bimetal chịu mòn bằng công nghệ luyện kim bột”, Tạp chí Cơ khí Việt nam, số 88, T7/2003, trang 43 - 46;
[8]. Hà Minh Hùng, Vũ Dương (2004): “Nghiên cứu ảnh hưởng biến dạng lớp phủ trên nền thép đến độ bền bimetal”, Tuyển tập công trình Hội nghị Khoa học toàn quốc Cơ học vật rắn biến dạng lần thứ 7 (CHVRBD-7), Tập 1, Đồ Sơn – Hải Phòng, trang 324-330;
[9]. Hà Minh Hùng, Lương Văn Tiến: “Vật liệu tổ hợp thép - nhôm - hợp kim nhôm dùng trong công nghiệp đóng tàu thuỷ”, Tạp chí KH&CN Đại học Thái Nguyên: Toàn văn báo cáo Hội thảo toàn quốc về Công nghệ vật liệu & bề mặt VIMATECH-2008, Số 48, Tập 2, trang 57-67;
[10]. Hà Minh Hùng, Phan Sỹ Dũng (2009): “Nghiên cứu tổ chức biên giới liên kết hai lớp vật liệu bimetal thép 08Kп – hợp kim nhôm ACM”, Tuyển tập báo cáo tại Hội thảo quốc tế Việt - Đức KH&CN vật liệu, Hà Nội, 27/3/2009, Toàn tập, trang 118-128;
[11]. Phan Sỹ Dũng (2009): “Nghiên cứu hàn tốc độ cao tạo vật liệu bimetal thép – hợp kim nhôm dùng trong ngành đóng tầu thủy”, Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật, Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội, 2009;
[12]. Nguyễn Hữu Bính (2009): “Nghiên cứu đặc tính cấu trúc vật liệu bimetal thép CT.3 + thép Y10 sau hàn nổ”, Báo cáo chuyên đề Tiến sĩ (3), Viện Nghiên cứu Cơ khí, Hà Nội, (Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS. Hà Minh Hùng);
[13]. Hà Minh Hùng (2009): “Tổng quan công nghệ hàn nổứng dụng làm dao cắt công nghiệp”, Viện Nghiên cứu Cơ khí, Hà Nội;
[14]. Lương Văn Tiến, Hà Minh Hùng và đồng nghiệp (2009):“Nghiên cứu chế tạo vật liệu tổ hợp thép 08s – hợp kim nhôm AMг6 dùng trong hàn kết cấu”, Trường Cao đẳng Công nghiệp và Xây dựng, Báo cáo tổng kết đề tài NCKH cấp Bộ Công Thương năm 2009;
[15]. Lương Văn Tiến và các tác giả (2010): “Nghiên cứu ứng dụng hàn nổđể chế tạo vật liệu bimetal đồng + thép 08s làm thanh cái dẫn điện”, Báo cáo khoa học Bộ Công Thương, Trường Cao đẳng công nghiệp và Xây dựng– Bộ Công Thương;
[16]. Lương Văn Tiến, Hà Minh Hùng (2011):“Nghiên cứu tính chất hợp kim nhôm dùng trong công nghiệp đóng tầu thủy”, Tạp chí Cơ khí Việt Nam, số 7 tháng 7/2011, trang 10-16;
[17]. Lương Văn Tiến, Hà Minh Hùng, Nguyễn Văn Nam (2011):“Nghiên cứu hàn áp
lực thép với nhôm và hợp kim nhôm”, Tạp chí Cơ khí Việt Nam, số 7 tháng
7/2011, trang 31-37;
[18]. Lương Văn Tiến, Hà Minh Hùng, Nguyễn Văn Nam (2011):“Nghiên cứu tương tác giữa nhôm và hợp kim nhôm với thép khi hàn”, Tạp chí Cơ khí Việt Nam, số 8 tháng 8/2011;
[19]. Hà Minh Hùng, Lương Văn Tiến (2011): “Ứng dụng năng lượng nổ để chế tạo vật liệu trimetal thép CT.3 – nhôm AA1050 - hợp kim nhôm AA5083”, Báo cáo khoa học tại Hội nghị Khoa học toàn quốc về Cơ khí, nhân kỷ niệm 55 năm ngày thành lập Trường Đại học Bách khoa Hà Nội, Toàn tập;
[20]. Hà Minh Hùng, Lương Văn Tiến (2011): “Nghiên cứu đặc điểm cấu trúc biên giới liên kết kim loại vật liệu trimetal thép CT.3 – nhôm AA1050 – hợp kim nhôm độ bền cao AA5083 sau hàn nổ”, Báo cáo khoa học tại Hội nghị Khoa học toàn quốc về Cơ khí, nhân kỷ niệm 55 năm ngày thành lập Trường Đại học Bách khoa Hà Nội, Toàn