Đõy là phương phỏp hoỏ bền bề mặt đầu tiờn ỏp dụng cho trục khuỷu , hiện vẫn cũn được dựng ở một số nước phương tõy ( như hóng : GENERAL MOTORE )
Thộp dựng là : SAE51( Mỹ) với : 0.40%C ; 1%Cr (tương đương với mỏc 40X của Nga ) được thấm cacbonitơ thể lỏng cũng như thể khớ , song với nhiệt độ khụng quỏ 600oC nờn về cơ bản cú thể coi là thấm Nitơ .
Thấm thể khớ cho tất cả cổ trục trong khớ quyển chứa 15 - 40% khớ thấm Nitơ , 1 - 15% khớ thấm cacbon cũn lại là Enđụga( khớ thu nhiệt do khớ thiờn nhiờn CH4 chỏy khụng hoàn toàn cú khoảng: 40% N2 , 40%H2 và 20%CO ) . Nhiệt độ thấm : 537 – 593oC , tốc độ khớ vào lũ là 4,2 – 28,3m3/h tuỳ thuộc vào thời gian gia cụng , điểm sương 1,1 – 18,3oC với thời gian thấm từ 1 – 5h cho chiều sõu là 0,025 – 0,254mm .Sau khi thấm trục khuỷu được tụi trong dầu , nước hoặc dung dịch muối ăn .
Thấm ở thể lỏng thỡ cho cỏc chỉ tiờu kinh tế và kĩ thuật tốt hơn . Ngươỡ ta sử dụng cỏc muối Xianua Kali , Natri , Liti và cacbonat natri , kali , canxi , bari , strongti và liti , với nhiệt độ chảy của hỗn hợp khoảng 454 – 593oC . Khi núng chảy cho thờm vào hỗn hợp một lượng Urờ tinh thể một cỏch từ từ .
Như vậy qua phõn tớch ba phương ỏn chọn vật liệu ở trờn chỳng ta nhận thấy phương ỏn : “ Thộp cacbon trung bỡnh + tụi cảm ứng” là phự hợp hơn cả về cỏc chỉ tiờu . Nếu chọn phương ỏn (c) : Thộp + thấm cacbonitơ ở nhiệt độ thấp thỡ sẽ rất tốt về yờu cầu kỹ thuật nhưng lại khụng kinh tế, bởi chỳng ta phải thực hiện nhiều khõu nhiệt luyện(đặc biệt là thấm nitơ phải đũi hỏi vấn đề thiết bị rất khắt khe) . Vả lại ở đõy ta chỉ cần hoỏ bền bề mặt cỏc cổ trục , trong khi đú thấm lại được thực hiện trờn toàn thể tớch của trục . Cũn nếu chọn vật liệu là gang cầu thỡ cú thể giải quyết được vấn đề về kinh tế và cũng đỏp ứng được cỏc yờu cầu kỹ thuật . Song cũn cú một yờu cầu về đặc tớnh làm việc của trục khuỷu là chịu mụmen xoắn thỡ gang cầu khụng đạt được như thộp . Ngoài ra như đó núi ở trờn trục khuỷu được chế tạo bằng gang cầu sau khi nhiệt luyện thường chỉ đạt được độ cứng khụng vượt quỏ 47HRC , trong khi đú yờu cầu về độ cứng của trục khuỷu là 52 – 54HRC . Mặt khỏc phương ỏn đỳc trục khuỷu bằng gang cầu ở nước ta hiện nay vẫn chưa được ứng dụng một cỏch rộng rói mà chủ yếu mới chỉ được đề cập đến trong nghiờn cứu là chớnh .
Vỡ vậy , chúng ta chọn vật liệu là thộp cacbon trung bỡnh . Cụ thể là thộp 45 (C45 ) +tụi cảm ứng . Mỏc thộp thay thế là : 40Cr(40X) .
Với mỏc thộp 45(C45) thỡ hàm lượng cacbon chỉ nờn dao động trong khoảng : 0,42 – 0,47% . Nếu hàm lượng cacbon lớn hơn 0,47% thỡ khi tụi cảm ứng bề mặt của chi tiết cú thể đạt được độ cứng khỏ cao nhưng lại dễ bị nứt nẻ và làm tăng biến dạng . Cũn nếu hàm lượng cacbon nhỏ hơn 0,42% thỡ khi tụi lớp bề mặt của chi tiết sẽ khụng đạt được độ cứng cũng như chiều sõu lớp tụi cần thiết .
Nguyờn tố Cr trong mỏc thộp hợp kim 40X cú tỏc dụng làm tăng độ thấm tụi của thộp .
Trục khuỷu thộp 45 (C45) được chế tạo từ phụi thộp cỏn cú đường kớnh thớch hợp và bằng phương phỏp dập núng định hỡnh sau đú nhiệt luyện theo ba bước :
+> Ủ hoàn toàn ở 850oC để đạt được độ cứng thấp nhất 180 – 200HB để tiến hành gia cụng thụ . Tuy nhiờn nguyờn cụng này thường được sử dụng để thực hiện cho mục đớch dập núng định hỡnh là chớnh. Do vậy chỳng ta sẽ khụng xột đến ở đõy.
+> Thường hoỏ hoặc tụi + ram cao để đạt được tổ chức xoocbit với cơ tớnh tổng hợp cao đảm bảo độ bền tĩnh và độ dai va đập khi làm việc . Đõy cũng chớnh là yờu cầu cơ tớnh của lừi trục khuỷu sau khi kết thỳc nhiệt luyện ở khõu cuối cựng . Sau nguyờn cụng này độ cứng đạt được 200 – 260HB , đem gia cụng tinh để được độ búng cao nhất . Nếu xột về cơ tớnh tổng hợp đạt được thỡ cả 2 dạng nhiệt luyện này đều cho độ bền cao hơn cả , song về tất cả cỏc chỉ tiờu thỡ tụi + ram cao là tốt nhất ( bảng 4.1 ) .Và như vậy, tỏc giả chọn tụi +ram cao cho bước nhiệt luyện này.
+> Hoỏ bền bề mặt cỏc cổ trục bằng tụi cảm ứng + ram thấp để nõng cao tớnh chống mài mũn , nõng cao độ bền mỏi cho cỏc mặt ma sỏt .
Như vậy quy trỡnh nhiệt luyện trục khuỷu cú thể túm tắt theo sơ đồ khối sau đõy : Gia công tinh(Xởng cơ khí) Chi tiết cần nhiệt luyện NL b ớc 1:Tôi+ ram cao Tôi tần số(X ởng nhiệt luyện) Hoá bền(X ởng nhiệt luyện) Công đoạn tiếp theo
Hỡnh 4.1:Sơ đồ khối quỏ trỡnh nhiệt luyện
CHÚ THÍCH :
1.Chi tiết cần nhiệt luyện ( được nhập về đó là loại chi tiết đó ở dạng bỏn thành phẩm, tức là đó qua khõu ủ hoàn toàn ở 8500C, đạt được độ cứng 180-
200.Trước khi chi tiết nhập về được kiểm tra thành phần bằng quang phổ, kiểm tra độ cứng bằng mỏy đo độ cứng cầm tay.
2.Tụi + ram cao: Chi tiết sau khi đó kiểm tra mẫu được làm sạch sau đú được xếp vào gỏ. Dựng cầu trục cho gỏ chi tiết vào lũ giếng để thực hiện nung tụi.Sau khi đạt nhiệt và đủ thời gian giữ nhiệt, cả gỏ chi tiết được tụi trong H20. Sau đú gỏ chi tiết tiếp tục được chuyển sang lũ ram để thực hiện ram cao ngay(cỏc số liệu tớnh toỏn cụ thể được trỡnh bày ở phần sau).
3.Gia cụng tinh:Sau khi gỏ chi tiết được ram cao đủ thời gian và nhiệt độ thỡ lấy ra để nguội trong khụng khớ( Cú thể dựng quạt để làm nguội cho nhanh ). Tiếp đú, số chi tiết này được chuyển sang xưởng cơ khớ để gia cụng tinh.
4.Tụi tần số: Cỏc chi tiết sau khi đó được gia cụng tinh ở xưởng cơ khớ được chuyển về xưởng nhiệt luyện để tiến hành tụi tần số. Chỳng ta sẽ tụi từng cổ trục một cho từng chi tiết(cỏc số liệu cho tụi tần số được trỡnh bày ở phần sau).
5.Hoỏ bền gúc lượn cổ trục : Chi tiết sau khi đợc tụi tần số xong sẽ thực hiờn khõu hoỏ bền cỏc gúc lượn của cổ bằng việc phun bi .
6.Cụng đoạn tiếp theo: Tuỳ vào yờu cầu và kế hoạch cụ thể chỳng ta sẽ cho tiếnh hành sau. Ở đõy ta sẽ khụng xột đến cụng đoạn này.
<II>. TÍNH TOÁN THễNG SỐ VÀ CHỌN THIẾT BỊ
Trong nhiệt luyện, thiết bị đúng vai trũ quan trọng, quyết định đến chất lượng sản phẩm nhiệt luyện và năng suất lao động. Do vậy, việc lựa chọn thiết bị cho xưởng nhiệt luyện trong khi thiết kế xưởng là nhiệm vụ quan trọng hàng đầu của mỗi nhà thiết kế. Cỏc thiết bị được lựa chọn cần phải đảm bảo chất lượng của sản phẩm, quy trỡnh sản xuất được thực hiện một cỏch đơn giản chớnh xỏc, phự hợp với kết cấu của xưởng.
Ngoài ra nó cũng cũn phải tớnh đến giỏ trị kinh tế trờn sản phẩm làm ra cũng như điều kiện kinh tế thực tế của nhà mỏy.
Căn cứ vào sản lượng hàng năm của sản phẩm trờn yờu cầu thiết kế, căn cứ vào yờu cầu kỹ thuật và cụng dụng của từng loại chi tiết cần nhiệt luyện kết hợp với cỏc thành viờn trong nhúm nhận nhiệm vụ thiết kế. Tỏc giả đó quyết định chọn thiết bị sơ bộ cho xưởng như sau :