Nhiệt Luyện

Giản đồ pha và giản đồ sắt cacbon

admin — Sun, 03 Mar 2024 16:05:57 +0000

Hợp kim có thể tồn tại ở các pha khác nhau. Pha là trạng thái vật lý đồng nhất của hợp kim. Một pha có thành phần hóa học và sắp xếp các nguyên tử chính xác. Cấu trúc các nguyên tử sẽ đặc trưng cho tính chất của các pha. Chúng ta có thể lựa chọn các tổ chức bao gồm các pha với các ứng dụng khác nhau.

Chỉ một số hợp kim đặc biệt mới tồn tại được ở dạng đa pha. Quá trình nhiệt luyện làm thay đổi đổi tổ chức pha trong vật liệu.

Giản đồ pha là gì?

Giản đồ pha là một hình vẽ cho biết mối quan hệ giữa các pha trong hợp kim trong mối quan hệ với nhiệt độ, áp suất và thành phần nguyên tố

Giản đồ pha mô tả điều kiện phù hợp để tồn tại hai hoặc nhiều pha hơn tồn tại cân bằng. Ví dụ, giản đồ pha của nước mô tả một điểm haowcj ba điểm mà nước có thể cùng tồn tại trong một khoảng thời gian. Tại đây xảy qua trên nhiệt độ kết tinh 0,01 0.01°C ở 0,006 atm.

Sử dụng giản đồ pha

Dưới đây là bốn cách sử dụng chính giản đồ pha:

Phát triển một hợp kim mới dựa trên những yêu cầu về ứng dụng
Sản xuất các hợp kim này
Phát triển và điều khiển quá trình nhiệt luyện để nâng cao tính chất hóa học, vật lý và cơ tính của hợp kim mới
Giải quyết sự cố phát sinh trong ứng dụng những hợp kim mới này, cuối cùng là giải quyết khả năng dự đoán sản phẩm

Khi phát triển các hợp kim mới, giản đồ pha giúp giới hạn và ngăn chặn những thiết kế sai và không cần thiết cho các ứng dụng. Điều này giữ giá và thời gian quá trình sản xuất thấp. Chúng đồng thời phát triển hợp kim thay thế hoặc hợp kim tương tự với các nguyên tố thay thế. Nó có thể giúp giảm sử dụng các nguyên tố hiếm, độc và đắt tiền.

Tuổi đời của sản phẩm đồng thời được cải thiện khi giản đồ pha cho biết các vấn đề liên quan tới ăn mòn tinh giới, ăn mòn nóng và nguy cơ nguy hại của hidro.

Giản đồ Sắt cacbon

Dưới đây là hình ảnh giản đồ pha sắt và cacbon:

Giản đồ pha sắt cacbon được sử dụng phổ biến và là kiến thức cơ bản nhất cùng cường cong chữ C trong nghiên cứu nhiệt luyện gang và thép. Cả gang và thép đều là hợp chất của sắt và cacbon. Tùy vào thành phần cacbon sẽ chia ra làm gang và thép. Ngoài ra cả gang và thép đều chứa một lượng nhỏ các nguyên tố vi lượng./

Theo lý thuyết, giản đồ trạng thái Fe – C phải được xây dựng từ 100% Fe đến 100%C song do không dùng các hợp kim Fe – C với lượng cacbon nhiều hơn 5% nên ta chỉ xây dựng giản đồ đến 6,67% cacbon tức là ứng với hợp chất hóa học Fe₃C. Giản đồ pha được vẽ với trục hoành (trục X) là thành phần của cacbon còn trục tung (trục Y) là trục nhiệt độ.

Cacbon tồn tại trong sắt dưới dạng xen kẽ. Hợp kim hình thành kiểu mạng lập phương tâm khối (FCC) và mạng lập phương tâm mặt BCC. Chúng sẽ hình thành nên dung dịch rắn α, γ, và δ.

Dưới đây là các đặc điểm chính của giản đồ Pha sắt- cacbon

Các tổ chức một pha

– Hợp kim lỏng (L): là dung dịch lỏng của cacbon trong sắt, tồn tại ở phía trên đường lỏng ABCD.

– Ferit (ký hiệu là F hay a): là dung dịch rắn xen kẽ của cacbon ở trong Fe(a), có mạng lập phương thể tâm nên khả năng hòa tan của cacbon ở trong Fe(a) là không đáng kể, lớn nhất ở 727⁰C là 0,02% và nhỏ nhất ở nhiệt độ thường là 0,006%.

– Austenit (kí hiệu là As hay g): là dung dịch rắn xen kẽ của cacbon trong Fe(g), có mạng lập phương diện tâm nên khả năng hòa tan cacbon của Fe(g) khá lớn, lớn nhất ở nhiệt độ 1147⁰C với 2,14% và nhỏ nhất ở 727⁰C với 0,8%C.

Austenit rất dẻo và dai khi các nguyên tố khác hòa tan vào không những làm độ cứng tăng lên và độ dẻo độ dai giảm đi đáng kể mà còn làm thay đổi động học chuyển biến do đó ảnh hưởng lớn tới nhiệt luyện.

– Xementit (ký hiệu là Xe hay Fe₃C): là hợp chất hóa học của sắt với cacbon – Fe₃C có 6,67%C, ứng với đường thẳng đứng DFK.

– Xementit thứ nhất (Xe_I): là loại kết tinh từ hợp kim lỏng, nó được tạo thành trong các hợp kim chứa nhiều hơn 4,3% và trong khoảng nhiệt độ (1147 ¸ 1600)⁰C. Do tạo nên từ pha lỏng và ở nhiệt độ cao nên Xe_I có tổ chức hạt to.

– Xementit thứ hai (Xe_II): là loại được tiết ra từ dung dịch rắn Austenit ở trong khoảng nhiệt độ (727 ¸ 1147)⁰C khi độ hòa tan của cacbon ở trong pha này giảm từ 2,14% xuống còn 0,8% do vậy Xe_II có trong hợp kim với thành phần cacbon lớn hơn 0,8%. Do tạo từ pha rắn và ở nhiệt độ không cao lắm nên Xe_II có tổ chức hạt nhỏ hơn, do được tiết ra từ Austenit nên thường ở dạng lưới bao quanh Austenit.

– Xemetit thứ ba (Xe_III): là loại được tiết ra từ dung dịch rắn Ferit ở trong khoảng nhiệt độ thấp hơn 727⁰C khi độ hòa tan giới hạn của cacbon trong Ferit giảm từ 0,02% xuống 0,006%. Xe_III có ở trong mọi hợp kim có thành phần cacbon lớn hơn 0,006% nhưng với lượng rất ít. Do tạo nên từ pha rắn và ở nhiệt độ thấp, khả năng khuếch tán của nguyên tử rất kém nên Xe_III thường ở dạng mạng lưới hay hạt rất nhỏ bên cạnh Ferit.

Các dạng Xementit không khác nhau về bản chất pha, chỉ khác nhau về kích thước hạt và sự phân bố do điều kiện tạo thành khác nhau.

Các tổ chức 2 pha

– Peclit (ký hiệu là P hay [a+Xe]): Peclit là hỗn hợp cơ học cùng tích của Ferit và Xementit ( tạo thành ở 727⁰C từ dung dịch rắn Austenit chứa 0,8%C. Trong Peclit có 88% Ferit và 12% Xementit. Từ giản đồ trạng thái Fe – C ta thấy trong quá trình làm nguội, thành phần cacbon của Austenit sẽ biến đổi và khi đến 727⁰C có 0,8%C sẽ chuyển biến thành hỗn hợp cùng tích của Ferit và Xementit:

Tùy theo hình dạng Xementit ở trong hỗn hợp, người ta chia ra 2 loại peclit là peclit tấm và peclit hạt (Peclit tấm Xementit ở dạng tấm phiến còn Peclit hạt thì Xementit ở dạng hạt). Peclit là hỗn hợp cơ học nên có tính chất trung gian. Kết hợp giữa tính dẻo, dai của Ferit và cứng, dòn của Xementit nên nói chung Peclit có độ cứng, độ bền cao, tính dẻo dai thấp. Tuy nhiên cơ tính của nó có thể thay đổi trong phạm vi khá rộng phụ thuộc vào độ hạt của Xementit.

– Ledeburit (ký hiệu là Le): Ledeburit là hỗn hợp cơ học cùng tinh, kết tính từ pha lỏng có nồng độ 4,3%C ở 1147⁰C.

Lúc đầu mới tạo thành nó gồm Austenit và Xementit (trong khoảng 727⁰C ¸ 1147⁰C). Khi làm nguội xuống dưới 727⁰C, g chuyển biến thành Peclit do vậy Ledeburit là hỗn hợp cơ học của Peclit và Xementit. Như vậy cuối cùng Ledeburit cũng có 2 pha là Ferit và Xementit trong đó Xementit chiếm tỉ lệ gần 2/3 nên Ledeburit rất cứng và dòn.

Quá trình kết tinh của hợp kim Fe-C

Phần phía trên đường đặc

– Khu vực có thành phần (0,1 ¸ 0,51) %C:

Khi làm nguội đến đường lỏng , hợp kim lỏng sẽ kết tinh ra dung dịch rắn d trước. Khi hạ nhiệt độ xuống tới 1499⁰C, hợp kim có 2 pha là dung dịch rắn d chứa 0,1%C và dung dịch lỏng chứa 0,51%C nên xảy ra phản ứng bao tinh tạo ra dung dịch rắn Austenit chứa 0,16%C.

d_0,1%C + L_0,51%C g_0,16%C

– Khu vực có thành phần (0,51 ¸ 4,3) %C:

Khi làm nguội hợp kim tới đường lỏng nó sẽ kết tinh ra Austenit. Các hợp kim có thành phần từ (0,51 ¸ 2,14) %C kết thúc kết tinh bằng sự tạo thành dung dịch rắn Austenit còn các hợp kim có thành phần từ (2,14¸ 4,3) %C kết thúc kết tinh bằng sự kết tinh của dung dịch lỏng có thành phần ứng với điểm C tạo ra 2 pha g có thành phần ứng với điểm E và Xementit ở 1147⁰C.

Lc (g_E + Xe_F)

Phần phía dưới đường đặc

Tại 727⁰C g có thành phần 0,8%C sẽ chuyển biến thành Peclit là hỗn hợp của 2 pha Ferit và Xementit gọi là hỗn hợp cơ học cùng tích.

g_s [a_R + Xe_K]

Như vậy trong bài này chúng tôi đã trình bày một kiến thức rất quan trọng liên quan tới vật liệu là giản đồ Pha. Tuy nhiên đây là những điểm chính, để hiểu nó bạn cần bỏ thời gian nghiên cứu và tìm tòi.

Kết nối với chúng tôi:

Facebook
Youtube
Intergram

Tags: Giản đồ PhaGiản đồ sắt cacbon

Lựa chon mác thép và chế độ nhiệt luyện nhíp oto

admin — Sun, 03 Mar 2024 16:05:11 +0000

Trong bài viết này sẽ trình bày về những kiến thức liên quan tới nhip oto. Đặc biệt lựa chọn và nhiệt luyện thép chế tạo nhíp oto. Bạn có thể quan tâm tới: nhiệt luyện thép lò xo

Liên hệ nhiệt luyện nhip oto: 0984892487 hoặc để lại bình luận dưới bài viết. Hotmail: nhietluyen.vn@gmail.com

1. Giới thiệu về nhip oto

Nhíp ôtô là bộ phận giảm xóc cho ô tô gồm các tấm thép được ghép lại. Toàn bộ tải trọng phần trên của xe được đặt lên khung nhờ các nhíp này. Bộ phận nhíp, nhờ có tính đàn hồi tốt nên giảm được chấn động lên phần trên của xe (nhất là khi đi trên đoạn đường gồ ghề). Đồng thời, nhíp cũng phải chịu ứng suất chu kì. Chốt nhíp có tác dụng trượt qua lại. Hai đầu chốt được gắn trên giá và xoay được.
Chức năng là cơ cấu dẫn hướng: truyền lực dọc, lực ngang và cả lực bên và một phần làm chức năng giảm chấn nhờ sự ma sát giữa các lá nhíp, ma sát trong các khớp cao su với nhau nghĩa là thực hiện toàn bộ chức năng của một hệ thống treo.

2. Điều kiện làm việc của nhip oto

– Toàn bộ tải trọng phần trên của xe được đặt lên khung nhờ các nhíp này.

– Nhờ có tính đàn hồi tốt nên giảm được chấn động lên phần trên của xe nhất là khi đi trên đoạn đường gồ ghề .

– Trong điều kiện làm việc nhíp chịu ứng suất nén và kéo thay đổi theo chu kì .

-Chịu tải trọng tĩnh của xe và chịu va đập mạnh nhưng không cho phép biến dạng dẻo

3. Yêu cầu về cơ tính nhip oto

Nếu không khống chế sự dao động của lò xo, nó không những làm cho xe chạy không êm mà còn có thể ảnh hưởng đến sự ổn định hoạt động. Để ngăn ngừa hiện tượng này cần phải sử dụng bộ giảm chấn

-Giới hạn đàn hồi cao.

-Độ dẻo , độ dai thấp dể không xảy ra biến dạng dư trong quá trình làm việc,nhưng nếu quá thấp thì chi tiết dễ bị phá hỏng do quá giòn.

– Giới hạn mỏi phải cao để thích ứng với điều kiện làm việc có tải trọng thay đổi theo chu kỳ

– Độ cứng đạt khoảng (40-50) HRC tùy loại

4. Lựa chọn mác thép chế tạo nhip oto

Mác thép sử dụng chế tạo nhíp là thép đàn hồi tuân theo tiêu chuẩn TCVN 1767-75 .Tiêu chuẩn này áp dụng cho thép đàn hồi cán nóng dưới dạng thanh tròn, vuông, định hình và băng. Về thành phần hóa học, tiêu chuẩn này cũng áp dụng cho thỏi đúc, phôi tấm, phôi cán thô, băng và dây. Mác thép và thành phần hóa học của thép khi phân tích mẫu ở thùng rót phải đáp ứng các chỉ tiêu ghi trong bảng 1.

Bảng 1 Thành phần mác thép đàn hồi theo TCVN 1767-75

Nhóm thép	Mác thép	Thành phần hóc học
Nhóm thép	Mác thép	cacbon	silic	mangan	crôm	vanadi	vonfram	Niken	bo
Thép cacbon	C65	0,62 – 0,70	0,17 – 0,37	0,50 – 0,80	≥ 0,25	–	–	–	–
	C70	0,67 – 0,75	0,17 – 0,37
	C75	0,72 – 0,80	0,17 – 0,37
	C85	0,82 – 0,90	0,17 – 0,37
Thép mangan	60Mn	0,57 – 0,65	0,17 – 0,37	0,70-1,00	≥ 0,25	–	–	–	–
	65Mn	0,62 – 0,70		0,90-1,20
	70Mn	0,67 – 0,75		0,90-1,20
	55MnSi	0,52 – 0,60	0,50 – 0,80	0,60-0,90	≥ 0,30
Thép silic	50Si2	0,47 – 0,55	1,50 – 2,00	0,60-0,90	≥ 0,30	–	–	–	–
	55Si2	0,52 – 0,60
	55Si2A	0,53 – 0,58
	60Si2	0,57 – 0,65
	60Si2A	0,58 – 0,63	1,60- 2,00
	70Si3A	0,66 – 0,74	2,40-2,80
Thép crôman	50CrMnA	0,46 – 0,54	0,17-0,37	0,70-1,00	0,90-1,20
	50CrMnA	0,47 – 0,52		0,80-1,00	0,95-1,20
	55CrMnB	0,52 – 0,60		0,90-1,20	0,90-1,20	0,01-0,03
Thép crôva	50CrVA	0,46 – 0,54	0,17-0,37	0,50-0,80	0,80-1,10	0,10-0,20	–	–	–
Thép crômanva	50CrMnVA	0,48-0,55	0,17-0,37	0,80-1,00	0,95-1,20	0,15-0,25	–	–	–
Thép sicrôva	60Si2CrVA	0,56-0,64	1,40-1,80	0,40-0,70	0,90-1,20	0,10-0,20	–	–	–
Thép crôsi	60Si2CrA	0,56-0,64	1,40-1,80	0,40-0,70	0,70-1,00	–	–	–	–
Thép crôsi	50CrSiA	0,45-0,55	0,80-1,20	0,30-0,50	0,90-1,20	–	–	–	–
Thép sivôn	65Si2WA	0,61-0,69	1,50-2,00	0,70-1,00	³0,30	–	0,80-1,20	–	–
Thép nisi	60Si2Ni2A	0,56-0,64	1,40-1,80	0,40-0,70	³0,30	–	–	1,40-0,70	–
Thép siman	60SiMnA	0,56-0,64	1,30-1,80	0,80-1,00	³0,30	–	–	–	–
Thép sicrô	70Si2CrA	0,65-0,75	0,40-1,70	0,40-0,60	0,20-0,40	–	–	–	–

Chú thích:
– Trong tất cả các mác thép, hàm lượng đồng dư không được vượt quá 0,20%; hàm lượng niken dư không được vượt quá 0,25%.
– Khi sản xuất thép theo phương pháp sắt vụn, hàm lượng đồng và niken dư không được phép lớn hơn 0,30% mỗi nguyên tố.
Trong đó các mác hay sử dụng là: 55Si2; 60Si2; 50CrMnA; 50CrMnVA

5. Chế độ nhiệt luyện mác thép tiêu biểu chế tạo nhíp oto

-Mác thép 60Si2 có nhiệt độ tôi khoảng (840-870) oC, môi trường tôi trong dầu. Ram ở (400-500) oC đạt độ cứng (40-48) HRC. Khi tôi nhíp bằng thép 60 C2 phải đặc biệt chú ý chống thoát cacbon, vì như đã biết, trong thép có silic là nguyên tố thúc đẩy quá trình thoát cacbon. Để khắc phục hiện tượng này, sử dụng khí bảo vệ khi nung.

-Quá trình tôi các thành nhíp ôtô bao giờ cũng đi kèm quá trình uấn cong chúng tới hình dạng và kích thước xác định. Sau khi đã đạt tới nhiệt độ tôi, các lá thép được ép vào gá định hình rồi nhúng vào bể dầu để làm nguội với tốc độ lớn để toàn bộ tiết diện lá thép có tổ chức mactenxit. Sau đó lá thép được lấy ra khỏi khuôn ép để nguội hoàn toàn trong bể dầu, còn gá ép lại nâng lên khỏi mặt dầu để tiếp tục tôi lá nhíp khác. Mỗi chu trình như vậy chỉ mất vài chục giây. Tuy nhiên với các nhíp lớn có tiết diện 102X14 hoặc 102X16, làm nguội trong dầu thường không đạt độ cứng quy định, lúc đó phải dùng thiết bị bơm phun dầu với áp suất p=20 at vào ngay chỗ đối diện với khuôn ép sẽ tăng được tốc độ nguội và nâng cao độ cứng khi tôi.
-Sau khi tôi, các lá nhíp được đem ram trong các gá đình hình để giữ cho nhíp không bị biến dạng tiếp theo, nhờ đó không cần đến nguyên công sửa chữa trước khi lắp ráp.
-Sau khi ram cần làm nguội trong nước để tránh ròn ram
-Ngoài cách tôi như trên trong công nghệ chế tạo nhíp otô còn áp dụng các biện pháp mới như sau:
+Tôi cảm ứng sẽ rút ngắn được thời gian nhiệt luyện và nâng cao được giới hạn mỏi
+Sau khi Austenit hóa, làm nguội đẳng nhiệt để có tổ chức bainit, làm tăng rất mạnh tính đàn hồi
+Công nghiệp chế tạo nhíp oto hiện nay sử dụng cơ nhiệt luyện, có thể dùng cơ nhiệt luyện luyện ở nhiệt độ thấp hoặc cơ nhiệt luyện ở nhiệt độ cao. Ví dụ dùng các lá thép 55CrMnB với kích thước 7.5×63 mm và 9.5×76 mm, cán sơ bộ trên máy cán với lượng ép 75% ở nhiệt độ cao hơn 950 oC rồi tôi ngay để không cho kết tinh lại và phân hóa trung gian, sau đó ram ở các nhiệt độ khác nhau, như vậy giới hạn bền và giới hạn đàn hồi tăng lên gấp đôi so với tôi bình thường không đi kèm biến dạng, nhờ đó có thể giảm số lượng lá nhíp trong mỗi bộ từ 16 xuống còn 9 mà vẫn tăng được thời gian sử dụng.
-Trong chế tạo nhíp người ta áp dụng biện pháp truyền thống là sau sau khi nhiệt luyện thì tiến hành biến cứng bề mặt bằng phương pháp phun bi có thể nâng cao rất mạnh giới hạn mỏi. Đối với nhíp oto và lò xo xupap người ta thường dùng loại bi có đường kính 0,3 mm. Do kết quả của va đập, trên bề mặt của bi có ứng suất nén dư cao tới hơn 100 kG/mm2 trên chiều dày 5 mm. Phun bi là công nghệ tốt nhất để làm chai bề mặt chi tiết, từ đó nâng cao được sức bền mỏi của nhíp.
-Để nâng cao giới hạn bền mỏi, ngoài biện pháp phun bi có thể dùng cách mài bóng, bởi vì mài bóng làm mất các vết nứt tế vi là nguồn gốc đầu tiên gây các vết nứt mỏi. Vì vậy trong một số trường hợp yêu cầu đặc biệt cao, nhíp oto cũng được mài bóng cấp 9-10 sau khi tôi. Song, làm như vậy sẽ làm tăng giá thành rõ rệt.
Các loại thép silic 55Si2 và 60Si2 đã dần không đáp ứng được yêu cầu cần thiết của oto hiện đại. các mác thép này tồn tại một vài nhược điểm như: độ bền không đủ cao, dễ bị quá nung. Trong thời gian gần đây người ta bắt đầu sử dụng các loại thép đàn hồi như 50CrMnA, 50CrMnVA và 60SiCrMnA. Các mác này có ưu điểm hơn thép silic ở chỗ có độ thấm tôi cao hơn và nhất là không bị quá nung khi tôi.

Tags: Nhiệt luyện cơ khíNhiệt luyện thép lò xo

Tìm hiểu về độ nhám bề mặt

admin — Sun, 03 Mar 2024 16:03:11 +0000

Vai trò của độ nhám bề mặt trong cơ khí ?

Độ nhám bề mặt, thông thường được gọi là nhám bề mặt, là một đặc tính của bề mặt vật liệu. Độ nhám bề mặt có ý nghĩa quan trọng trong chế tạo các chi tiết cơ khí từ kim loại. Trong quá trình chế tạo từ phôi thép, gia công thô (phay, tiện), nhiệt luyện, mài, hóa nhiệt luyện đề làm thay đổi độ nhám bề mặt. Thông thường khách hàng, người sử dụng chỉ quan tâm tới độ nhám của sản phẩm cuối cùng.

Độ nhám bề mặt có vai trò quan trọng, quyết định sự tươn tác của chi tiết với môi trường. Trong lĩnh vực ma sát, bề mặt nhám hơn có hệ số ma sát lớn và bị mòn nhanh hơn các bề mặt mịn. Độ nhám thôn thường là một dự đoán tốt cho hiệu quả sử dụng của các chi tiết cơ khí, bởi vì những bất thường trên bề mặt có thể hình thành các nứt tế vi hoặc ăn mòn. Mặc khác, độ nhám có thể hỗ trợ khả năng bám dính.

Mặc dù độ nhám cao thông thường không được mong muốn, nó có thể khó khăn và chi phí cao trong chế tạo. Ví dụ, để tạo độ nhám bề mặt thấp trong các khuôn nhựa thì chi phí đánh bóng khuôn rất lớn. Việc hiểu và lựa chọn độ nhám bề mặt phù hợp có vai trò quan trọng trong chế tạo cơ khí, mà các kỹ sư cơ khí cầ nằm được.

Độ nhám có thể được đo bằng cách so sánh thủ công với “máy so sánh độ nhám bề mặt” (một mẫu đo độ nhám bề mặt đã biết), nhưng nhìn chung, phép đo biên dạng bề mặt được thực hiện bằng máy đo độ nhám. Chúng có thể là loại tiếp xúc (thường là bút kim cương) hoặc quang học (ví dụ: giao thoa kế ánh sáng trắng hoặc kính hiển vi tiêu điểm quét laze).

Tuy nhiên, độ nhám được kiểm soát thường có thể được mong muốn. Ví dụ, bề mặt bóng có thể quá sáng bóng đối với mắt và quá trơn đối với ngón tay (bàn di chuột là một ví dụ điển hình) vì vậy cần phải có độ nhám có kiểm soát. Đây là một trường hợp mà cả biên độ và tần số đều rất quan trọng.

Khái niệm về các loại độ nhám?

Độ nhám được phân làm độ nhám theo đường và độ nhám theo mặt. Thông thường trong cơ khí thường đo độ nhám theo đường. Độ nhám theo đường được hiểu xác định theo các đường chuẩn. Gồm hai thông số là Sai lệch trung bình Ra và chiều cao nhấp nhô Rz. Tương tự độ nhám theo mặt là Sa và Sz.

Độ nhẵn bóng bề mặt (nhám): được đánh giá qua 2 chỉ tiêu: Sai lệch trung bình Ra và chiều cao nhấp nhô Rz+. Sai lệch trung bình số học của profile Ra, được đo bằng µm. Là trung bình số học các giá trị tuyệt đối của profile (hi) trong khoảng chiều dài chuẩn (L). Chỉ tiêu Ra thường dùng để đánh giá độ nhám bề mặt cấp 5 đến cấp 11.

+ Chiều cao trung bình của profile Rz, µm. Là trị số trung bình của tống các giá trị tuyệt đối của chiêu cao 5 đỉnh cao nhất (ti) và chiều sâu của 5 đáy thấp nhất (ki) của profile trong khoảng chiều dài chuẩn (L). Chỉ tiêu Rz thường dùng để đánh giá độ nhám bề mặt cấp 1 đến cấp 5 và cấp 13, 14.

Tùy vào độ nhám bề mặt chia gia công cơ khí thành gia công thô, gia công bán tinh, tinh và siêu tinh như bản dưới đây:

Xác định độ nhám bề mặt ?

Các phương pháp khác nhau được sử dụng để đánh giá độ nhám bề mặt. Chúng có thể được chia thành ba loại:

So sánh chủ quan với các bề mặt thử nghiệm tiêu chuẩn (Bề mặt chuẩn làm mẫu so sánh)
Dụng cụ đo điện tử gọi là stylus (thường gọi là đầu đo, đầu dò, bút đo, mũi đo, kim đo, chốt đo, chốt dò … )
kỹ thuật quang học (quan sát phóng đại dưới các thấu kính, kính hiển vi….)

Chúng tôi làm dịch vụ đo và xác định độ nhám bề mặt của chi tiết gia công. Liên hệ: 0984892487

Hoặc qua hot mail: nhietluyen.vn@gmail.com

Tags: Gia công cơ khíkhuôn nhựa

Giới thiệu về công nghệ tôi laser

admin — Sun, 03 Mar 2024 16:03:08 +0000

Trong quá trình sản xuất cơ khí, nhiệt luyện và xử lý bề mặt là những nguyên công quyết định đến chất lượng của sản phẩm. Cụ thể, thép (gang) sau khi gia công cơ khí được nhiệt luyện để đạt cơ tính mong muốn như độ cứng cao, khả năng chịu mài mòn, chịu tải…Nhiệt luyện là một quá trình nung nóng chi tiết được nung trong lò sau đó được tôi trong các môi trường khác nhau như nước, dầu, khí nén… Mục đích chung của quá trình này là thay đổi cấu trúc của gang thép để tạo ra cấu trúc mới có độ bền cao hơn. Hoặc phương pháp hóa nhiệt luyện (thấm C, thấm N, Thấn C-N…) được sử dụng để nâng cao độ cứng cho lớp hóa bền bề mặt. Mục đích của các phương pháp hóa nhiệt luyện là bổ sung các pha cứng thông qua quá trình khuếch tan các nguyên tố tấm như C, N vào bền trong nền thép, từ đó tạo thành một lớp thấm trên bề mặt có sự hiện diện của các pha cacbit và nitơrit có độ cứng cao. Một trong những nhược điểm của nhiệt luyện và hóa nhiệt luyện là có thể gây cong vênh, sai lệch kích thước, thời gian quá trình kéo dài.

Nhưng trong thực tế nhiều chi tiết chỉ yêu cầu hóa bền cụ bộ trên bề mặt (điểm, đường), nhưng đòi hỏi độ chính xác cao, không gây cong vênh. Ví dụ như đầu trục cam, bánh răng modun nhỏ, xylanh, khuôn…Một công nghệ xử lý bề mặt tiên tiến đang đáp ứng được yêu cầu trên là tôi laser.

1. Tôi laser là gì ?

Tôi Laser ( Laser hardening Laser quenching) là một phương pháp xử lý bề măt tiên tiến hiện nay, nhằm nâng cao độ bền cho bề mặt chi tiết. Công nghệ này sử dụng chùm tia laser ống hai cực có năng lượng cao cung cấp năng lượng cục bộ làm nóng bề mặt chi tiết. Khi các tia laser di chuyển dọc trên bề mặt, nó nung nóng bề mặt chi tiết đến nhiệt độ trên nhiệt độ austenite hóa và khi tia laser đi qua, bề mặt chi tiết xảy ra quá trình tự tôi với tốc độ nhanh, kết quả dẫn đến hình thành tổ chức mactenxit, dẫn đến mề mặt vật liệu được tôi cứng.

So sánh với các phương pháp tôi truyền thống, tôi bằng laser có một số ưu điểm nổi bật như không xảy ra hiện tượng cong vênh, độ chính xác cao hơn, và khả năng phù hợp với nhiều loại vật liệu hơn (thép tôi truyền thống). Những đặc điểm này làm cho nó phù hợp để gia công nhiều bộ phận và sản phẩm.

2. Quá trình tôi bằng Laser

Quá trình tôi laser xảy ra theo những bước cơ bản sau đây:

Bước 1: Định vị cho tiết phôi bên dưới chùm laser. Quá trình tôi laser phù hợp với hầu hết các loại thép hoặc gang chứa cacbon. Chi tiết tôi có thể thay đổi từ đơn giản tới phức tạp

Bước 2: Kích hoạt tia laser. Khi phôi ở đúng vị trí, chương trình điều khiển được lập trình sẽ kích hoạt tia laser làm nóng cục bộ bề mặt chi tiết, nhiệt độ nung nóng dưới nhiệt độ nóng chảy của kia loại và hợp kim (thông thường trong khoảng 900 đến 1400 ^oC). Dưới tác dụng của nhiệt độ xảy ra quá trình austenite hóa.

Bước 3: Di duyển chùm tia laser trên bề mặt chi tiết. Vùng dưới chùm laser lập tức đạt đến nhiệt độ mong muốn, chùm tia laser được lập trình để di chuyển trên bề mặt của phôi theo một đường lập trình trước. Năng lượng laser trên một đơn vị diện tích được xác định bởi công suất laser và chiều sâu lớp vật liệu (thép) mong muốn tôi cứng. Khi chùm tia laser di chuyển qua diện tích, vùng này lập tức được làm nguội nhanh, xảy ra quá trình tôi thép.

Chiều sâu lớp tôi laser có thể sâu từ 0,1 đến 2 mm tùy thuộc vào bản chất vật liệu và công suất (thông số) của quá trình laser. Ngoài ra, quá trình tôi laser có thể tôi trên toàn bộ bề mặt chi tiết, hoặc tôi cục bộ trên những vùng nhất định (quá trình tôi/hóa bền chọn lọc), tùy thuộc vào thiết kế và chức năng của sản phẩm cuối cùng.

3.Những ưu điểm của phương pháp tôi Laser

So sánh với các phương pháp hóa bền khác, quá trình tôi laser có những ứu điểm chính như:

Nguy cơ biến dạng thấp: So sánh với các phương hóa hóa bền thông thường (tôi thể tích), quá trình xử lý nhiệt xảy ra trong toàn bộ chi tiết và khi tôi cả chi tiết trong môi trường chất lỏng (nước, dầu…) có thể gây nứt vỡ, và hiện tượng cong vênh là không tránh khỏi. Tôi laser sử dụng năng lượng cao, tác động cục bộ trên bề mặt chi tiết, không cần làm nguội qua môi trường tôi, do đó hạn chế nguy cơ gây biến dạng cho chi tiết.
Khả năng tương thích với các bộ phận nhỏ: Việc sử dụng ống laser có thể tôi các chi tiết nhỏ, phù hợp trong công nghệ yêu cầu độ chính xác cao.
Độ chính xác cao: Trong quá trình tôi laser, công nghệ laser cho phép điều khiển nhiệt độ và quá trình dịch chuyển dòng laser với độ chính xác cao. Công nghệ này cho phép điều khiển quá trình nhiệt cẩn thận, điều này rất quan trọng đối với các hoạt động biến cứng (tôi) trong sản xuất hàng loạt
Chi phí quá trình thấp: So sánh với tôi cảm ứng, tôi bằng laser không yêu cầu chất lỏng khi tôi. Ngoài ra do không xảy ra quá trình tiếp xúc, ít biến dạng, nên không cần chỉnh, nắm cong vênh sau tôi.
Tính phù hợp với các hình dáng và bộ phận: Một số phương pháp biến cứng, vid dụ như tôi bằng ngọn lửa hoặc tôi cảm ứng, gặp khó khăn khi thực hiện trên các phôi có hình dạng hình học phức tạp. Phươn pháp tôi bằng laser cho phép xử lý phôi gia công bất kể hình dạng của chúng như thế nào.

4. Những ứng dụng chính quả công nghệ tôi laser

Làm cứng bằng laser rất linh hoạt, biến dạng nhỏ và không biến dạng, tốc độ xử lý nhanh hơn và chi phí xử lý thấp hơn cho một loạt các thành phần kim loại. Những phẩm chất này làm cho nó phù hợp để xử lý nhiều thành phần công nghiệp và thương mại khác nhau, bao gồm cả các ngành công nghiệp như hàng không vũ trụ, công nghiệp oto, hàng hải, khai thác mỏ, năng lượng hạt nhân…Một số ví dụ về chi tiết ứng dụng công nghệ tôi laser như các chi tiết, bánh răng, bánh răng nhông xích, trục cam, cánh tuabin, đầu pittong trong động cơ diezen cỡ lớn…

THT đang nghiên cứu về công nghệ này. Liên hệ: nhietluyen.vn@gmail.com

Tags: Tôi laser

Tôi bề mặt

admin — Sun, 03 Mar 2024 16:02:53 +0000

Trong nhiệt luyện thép, tôi bề mặt được sử dụng trong chế tạo động cơ , máy kéo, máy công cụ…Do bề mặt chi tiết luôn là nơi chịu mài mòn khi ma sát, tiếp xúc với môi trường và thậm chí ăn mòn. Nhưng trong khi tôi thể tích, cả lõi và bề mặt đều được hóa bền. Trong khi nhiều chi tiết yêu cầu giữ lõi giữ được tính dẻo, chỉ bề mặt được hóa bền có độ cứng cao. Ngoài các phương pháp hóa nhiệt luyện như thấm N thì tôi bề mặt (tôi cảm ứng) là một phương pháp phổ biến trong sản xuất cơ khí.

Lưu ý: các phương pháp sử dụng trong cơ khí như phun bi, lăn ép, dập làm biến dạng dẻo…không có hiệu quả cao và năng suất thấp.

a.Nguyên lý tôi cảm ứng ?

Chi tiết được nung nóng bằng cảm ứng của dòng điện đặt trong từ trường biến thiên. Để nung nóng, chi tiết được đặt trong vòng cảm ứng được uấn lại từ các ống (tròn, vuông, chữ nhật) bằng đồng đỏ có nước làm nguội bên trong. Dòng điện xoay chiều cảm ứng tạo nên từ trường biến thiên. Nhờ hiện tượng cảm ứng trên bề mặt chi tiết xuất hiện dòng điện xoáy (Fuco) có cùng tần số, nung nóng thép nhờ hiệu ứng Jun-Lenxo. Như đã biết, mật độ dòng điện xoay chiều phân bố không đồng đều trên tiết diện, chủ yếu tập trung trên bề mặt tới chiều sâu Δ tỷ lệ với tần số f(Hz) của dòng

b.Chọn tần số và thiết bị khi tôi cảm ứng

Tần số dòng điện quyết định chiều dày lớp nung nóng, do đó quyết định chiều sâu lớp tôi cứng. Thường người ta hay chọn diện tích lớp tôi cứng bằng khoảng 20% tiết diện. Đối với bánh răng chiều dày lớp tôi cứng bằng 0.2-0.28 m (m là modun răng). Các chi tiết lớn tôi dày 4-5 mm, cần dung thiết bị có tần số không quá cao 2500-8000 Hz nhưng có công suất lớn, thường 100 kW trở nên. Các chỉ tiết nhỏ chỉ cần lớp tôi mỏng 1-2 mm do vậy phải dùng các thiết bị phát dòng có tần số cao và rất cao cỡ hàng vạn đến hàng chục Hz: 66000 hay 250000 Hz, với công suất có thể nhỏ hơn, thường trong khoảng 50-100 kW. Ở nước ta phổ biến là loại sau này.

c. Phân loại cấc phương pháp tôi cảm ứng

Vòng cảm ứng được uấn có dạng bao, ôm lấy phần bề mặt cần nung để tôi song không tiếp xúc với chi tiết, có khe hở 1.5-5 mm, càng nhỏ càng đỡ tổn hao. Có ba kiểu tôi sau:

Nung nóng đến nhiệt độ tôi rồi làm nguội cả chi tiết bằng cách nhúng cả chi tiết xuống bể tôi. Cách này áp dụng cho các chi tiết nhỏ
Nung nóng rồi làm nguội tuần tự từng phần riêng biệt. Đây là cách tôi cho các bánh răng lớn (m>6) hay các cổ trục khuỷu. Riêng trục khuỷu người ta phải thiết kế, chế tạo các máy tôi chuyên dùng điều khiển chương trình.
Nung nóng và làm nguội liên tục, liên tiếp. Áp dụng cho trục dài, các bề mặt lớn. Trong kiểu tôi này, chi tiết được dịch chuyển tương đối trong các vòng cảm ứng và vòi phun (nung đến đâu làm nguội tới đó).

d.Tổ chức và cơ tính của thép tôi cảm ứng

Mác thép: Để đảm bảo đồng thời yêu cầu sau khi tôi bề mặt đủ cứng chống mài mòn song lõi vẫn phải đủ bền, dẻo và đặc biệt có độ dai cao để chịu va đập, thép đem tôi cảm ứng phải là mác thép cacbon trung bình, 0.35-0.55 % (thường chỉ 0.40-0.50 %) và là loại thép thường hay có độ thấm tôi không cao.

Tổ chức: Nung cảm ứng với tốc độ rất nhanh trong vùng chuyển biến pha (Ac1-Ac3), do vậy nhiệt độ tôi phải cao hơn tôi thể tích, thông thường 100-200 oC. Nhiệt độ cao nên tốc độ chuyển biến nhanh, thời gian chuyển biến ngắn nên hạt austenit nhỏ mịn, do đó tôi được kim mactenxit nhỏ. Để đảm bảo hạt nhỏ, tôi cảm ứng vừa phải đảm bảo giới hạn chảy và độ dẻo dai cao của lõi, trước đó thép phải được nhiệt luyện tôi + ram cao thành xoocbit ram. Vậy tổ chức cuối cùng của tôi cảm ứng: Bề mặt – mactenxit hình kim nhỏ mịn, Lõi -xoocbit ram.

Cơ tính: Bề mặt có độ cứng 58-60 HRC, lõi có độ cứng 30-40 HRC. Ngoài ra bề mặt tôi cảm ứng sẽ có ứng suất nén dư, có thể đạt 800 MPa, do đó nâng cao mạnh giới hạn mỏi.

Như vậy tôi cảm ứng thường được dùng cho các chi tiết:

+ Chịu tải trọng tĩnh và va đập cao, chịu mài mòn ở bề mặt như bánh răng, chốt…
+ Chịu mỏi cao.
+ Chịu uấnm xoắn dạng có ứng suất lớn phân bố trên bề mặt

e. Ưu điểm của tôi cảm ứng

Ưu điểm chính nư năng suất cao, chất lượng tốt, dễ tự động hóa và cơ khí hóa

Nhược điểm: khó áp dụng cho các chi tiết hình dạng phức tạp, chi tiết thay đổi đột ngột…do khó chế tạo vòng cảm ứng thích hợp. Không phù hợp sản xuất đơn chiếc.

Tài liệu tham khảo:

Nghiêm hùng, vật liệu học cơ sở, 2002
Heat treatment, vol 4

Tags: nhiệt luyệntôi cảm ứng