- 1 - Chương 6: Ứng dụng gốm kim loại vào lĩnh v ực hoá bền chi t i ết Có rất nhiều công nghệ, sản phẩm phục vụ cho mục đích bảo v ệ chống mài mòn ma sát, tăng độ bền mà chúng ta đã biết như :  Lựa chọn vật liệu thích hợp cho cặp tiếp súc ma sá t .  Tạo ra bề mặt có độ nhẵn cao.  Dùng vật liệu bôi trơn có phụ gia chống mòn cao cấp.  Áp dụng các phương pháp hóa bền bề mặ t .  Sử dụng vật liệu cơ khí mới để chế tạo chi ti ế t . Gốm kim loại là một trong những vật liệu mới có triển vọng ứng dụng rộng rãi. Để chế tạo cả một chi tiết, bộ phận bằng vật liệu gốm kim loại người ta dùng phương pháp luyện kim bột. Chi phí sẽ rất cao. Còn để tạo ra lớp bảo vệ bằng gốm kim loại trên bề mặt chi tiết có thể dùng công nghệ phun nổ, công nghệ phun ion-plasma, vv Các công nghệ này đều phải có thiết bị, vật liệu chuyên dùng và bí quyết công nghệ kèm theo. Thường ứng dụng chúng khi chế tạo các chi tiết mới trước khi lắp ráp thành máy. Nếu dùng cho các chi ti ết bị hao mòn đang ở trong máy móc thì cần phải tháo các chi tiết này ra để xử lý phục hồi và vấn đề sẽ phức tạp hơn nhiều so với xử lý các chi tiết mới. Những công nghệ - 2 - vừa nêu cũng cần chi phí cao. Các nước công nghiệp tiên tiến họ đã áp dụng khá rộng các công nghệ này. V ì vậy công nghệ XADO ra đời với giải pháp là: Thực hiện gốm kim loại hoá bề mặt chi tiết kim loại bằng chính ngay quá trình ma sát trong khi máy móc đang vận hành ở chỗ cần thiết là vùng tiếp xúc ma sát chỗ bị hoặc sẽ bị mòn. XADO vừa thực hiện sửa chữa phục hồi hao mòn vừa hoá bền bề mặt chi tiết kim l oạ i . Không cần bất kỳ một thiết hay công cụ chuyên dụng nào, có thể thực hiện ở mọ i nơi mọi người ai cũng có thể làm được. - 3 - II. TỔNG QUAN VỀ VẬT LI ỆU XADO II.1 Lịch sử ra đời của công nghệ XADO Vật liệu XADO ra đời là một công nghệ kỹ thuật mới trong l ĩnh vực sửa chữa máy móc thiết bị, là một sự phát triển riêng của tập đoàn “XADO”. Nó đã được cấp bằng sáng chế tại Ucraina, Trung Quốc, Nga, Mỹ, Đức, SAR và Úc. Hợp chất Revitalizan XADO trong công nghệ XADO được sản xuất theo tiêu chuẩn TYY25612000001.99 Ucraina, là tổ hợp nhiều khoáng chất tự nhiên, chất phụ gia và chất xúc tác (bí quyết Know-how) ở dạng hạt siêu nhỏ (khoảng 5÷10  m ). Nhà máy sản xuất XADO được thành lập năm 1991, địa điểm đặt tại Khark i v, Ucraina (Đây là một trong những trung tâm của khoa học công nghiệp Đông Âu), XADO tập trung về những lĩnh vực khoa học công nghệ tiên tiến. Nhà máy có một phòng nghiên cứu thử nghiệm được cấp chứng chỉ và các thiết bị kĩ t huậ t tiên tiến được sử dụng trong các quá trình sản xuất. Hiện có khoảng hơn 1500 những chuyên gia hàng đầu trong các lĩnh vực khác nhau như: Hóa học, Vật l ý, công nghệ vật liệu…, đang làm việc tại nhà máy. Sự ra đời của công nghệ XADO là một phát minh lớn, một thành tựu đáng kể của khoa học thế giới- biến một điều phức tạp, khó thực hiện, đắt tiền thành mộ t điều đơn giản, dễ thực hi ện trong điều kiện bình thường. Đây là một công nghệ còn - 4 - non trẻ, ra đời vào khoảng những năm 1970-1972 và đã được sử dụng vào một số ngành trong kỹ thuật quân sự. Mãi đến năm 1999 sản phẩm của công nghệ XADO mới được thương mại hoá trên thị trường thế giới. Nhưng t rong khoảng thời gian đó đến nay nó đã mang lại những hiệu quả rất lớn cho người sử dụng. Hiện nay XADO có văn phòng đại diện và chi nhánh ở 32 nước trên t hế giới và có mạng l ưới cung cấp sản phẩm trên 70 quốc g i a. II.2 Cơ sở lý thuyết của công ngh ệ XADO II.2.1 Bản chất vật lý, nguyên tắc hoạt động của công ngh ệ XA DO II.2.1.1 Ma sát và vấn đề chống mài mòn - 5 - Ma sát là hiện tượng tự nhiên và luôn gắn liền với chuyển động. Ma sát có t hể có lợi hoặc có hại. Chúng ta chỉ xét hiện t ượng mài mòn có hại do ma sát t rong máy móc cơ kh í . Máy móc có thể xem là tổ hợp của nhiều chi tiết tiếp xúc. Khi vận hành g i ữa các bề mặt tiếp xúc xuất hiện ma sát. Nếu dùng kính hiển vi điện tử quan sát t ổ chức tế vi lớp bề mặt chi tiết, thì thấy rằng nó không phải phẳng nhẵn như chúng ta nhìn th ấy bằng mắt thường, mà là một bề mặt gồ ghề gồm những vi đỉnh lồi và những chỗ vi lõm. Trong kỹ thuật độ gồ ghề này được đặc trưng bằng thông số Ra (Roughness) gọi là độ nhám ( hoặc độ bóng). Độ nhám cấp 12 theo TCVN 2511 1995 là Ra=0,04 micromét. Độ nhám càng lớn thì ma sát càng cao. Kh i máy móc vận hành, các bề mặt tiếp xúc trượt lên nhau. Các vi đỉnh lồi va đập vào nhau, một số bị gãy vỡ bong tróc văng ra khỏi bề mặt. Các vi đỉnh lồi khác l ạ i sinh ra, lại gãy, liên tục như vậy dẫn đến sự hao mòn và phá hủy dần lớp bề mặ t . Ta gọi đây là quá trình mài mòn do ma sát. Kết quả làm cho khe hở lắp ghép g i ữa hai bề mặt tiếp xúc rộng dần ra từ giá trị chuẩn đạt được sau giai đoạn chạy rốt đa đến giá trị giới hạn. Từ thời điểm này cặp chi tiết bắt đầu làm việc không b ì nh thường, có tải trọng va đập gây nên tiếng kêu gõ và tốc độ mòn tăng lên nhanh. Máy móc không vận hành tiếp được lâu dài, dễ dẫn đến hư hỏng gẫy vỡ chi ti ế t và các bộ phận, tổn hao nhiều năng lượng-nhiên - 6 - liệu. Đến lúc phải tháo rã sửa chữa đại tu máy, thay thế các chi ti ết mòn đến giới hạn. Độ hao mòn ứng với thời điểm khi khe hở rộng đến giá tr ị giới hạn Sgh, nghĩa là khi bề mặt chi tiết bị mòn đến giá trị giới hạn g ọi là độ hao mòn 100%. Các nhà sản suất chế tạo máy thường xác định mốc gi ới hạn này bằng độ rộng khe hở hoặc bằng thời gian vận hành kèm theo chỉ dẫn sửa chữa thay t hế. Trong thực tế người ta có thể xác định độ hao mòn 100% thông qua các t hông số kỹ thuật vận hành. Ví dụ, đối với động cơ đốt trong khi áp suất nén cuối kỳ trong xylanh giảm còn khoảng 70% so với áp suất danh định thì coi cụm hơi đã bị hao mòn 100%, phải sửa chữa lớn cụm hơ i . - 7 - Tuổi thọ của chi tiết, nó i rộng hơn là của máy móc thiết b ị là khoảng t hờ i gian từ lúc bắt đầu vận hành đến trạng thái giới hạn. Tuổi thọ của máy móc phụ thuộc vào nhiều y ếu tố như qui luật mài mòn tự nhiên, lão hóa, ăn mòn, sai sót do vận hành, sửa chữa vv Kết quả thống kê cho thấy nguyên nhân máy móc hư hỏng vì bị hao mòn do ma sát là chính, chiếm tới 70-80% . Chi ph í sửa chữa đảm bảo kỹ thuật máy móc cơ khí ở tầm quốc gia tính trung bình ch i ếm đến 1-3% thu nhập quốc dân / năm. Nếu chúng ta có nh ững công nghệ tiên ti ến làm giảm hẳn được tác dụng mài mòn của ma sát, tăng được tuổi thọ của máy móc lên vài lần thì sẽ mang lại hiệu quả hết sức lớn lao cho nhân l oạ i . Vì vậy vấn đề chống mài mòn ma sát trong lĩnh vực cơ khí là nội dung có tí nh chất toàn cầu và luôn là nội dụng gay cấn hàng đầu.Cần phải tìm ra những phương pháp mới đạt hiệu quả chống mài mòn tốt hơn, giá thành thấp và dễ ứng dụng. Đặc biệt rất cần đối với đại đa số máy móc cơ khí hiện hữu vốn được chế tạo từ vật liệu cơ khí thông dụng. Đó là xuất phát điểm sự ra đời của phương pháp sửa chữa phục hồi ngay trong khi đang vận hành máy là công nghệ XADO ra đờ i . . chọn vật liệu thích hợp cho cặp tiếp súc ma sá t .  Tạo ra bề mặt có độ nhẵn cao.  Dùng vật liệu bôi trơn có phụ gia chống mòn cao cấp.  Áp dụng các phương pháp hóa bền bề mặ t .  Sử dụng vật. bề mặ t .  Sử dụng vật liệu cơ khí mới để chế tạo chi ti ế t . Gốm kim loại là một trong những vật liệu mới có triển vọng ứng dụng rộng rãi. Để chế tạo cả một chi tiết, bộ phận bằng vật liệu gốm kim. phận bằng vật liệu gốm kim loại người ta dùng phương pháp luyện kim bột. Chi phí sẽ rất cao. Còn để tạo ra lớp bảo vệ bằng gốm kim loại trên bề mặt chi tiết có thể dùng công nghệ phun nổ, công nghệ