LUẬN VĂN GỒM CÓ CHƯƠNG Chương 1: Tổng quan Chương 2: Phương pháp nghiên cứu Chương 3: Nghiên cứu lý thuyết Chương 4: Thấm Nitơ Chương 5: Quy trình gia công bánh Chương 6: Thực nghiệm CHƯƠNG TỔNG QUAN ĐỀ TÀI Từ người bắt đầu biết sử dụng kim loại làm công cụ lao động phương tiện lao động khác vấn đề chống mòn cho kim loại đồng thời đặt Như vậy, cách thời đại khoảng 4,5 ngàn năm đề bảo vệ kim loại mối quan tâm Ngày nay, phát triển tất ngành kỹ thuật chế tạo khí, luyện kim, cơng nghệ hóa học, xây dựng, kỹ thuật điện tử, giao thông vận tải, công nghiệp thực phẩm, kỹ thuật hàng không đời sồng hàng ngày gắn với vật liệu cần đến vât liệu có tính đa dạng với chất lượng cao 1.1 Tình hình xu hướng phát triển cơng nghệ xử lý bề mặt kim loại Từ cuối kỉ 18 bắt đầu xuất công nghệ xử lý bề mặt như: Mạ, tráng men, bọc lót cao su Để chống ăn mòn phương pháp để cải thiện bề mặt kim loaị nhiệt luyện (Tơi, ram, ủ, thường hóa, thấm C, thấm N ) Ngồi người ta nhuộm đen thép ơxy hóa, nhuộm mầu nhơm, phốt phát hóa trước sơn Bước sang kỉ 20 với phát triển theo yêu cầu nghành công nghiệp công nghệ xử lý bề mặt phát triển nhanh, công nghệ ngày hồn thiện: Từ mạ thủ cơng, mạ hóa học chuyển sang khí hóa q trình mạ điện mạ quay, mạ chuyển dịch Anốt, khâu nâng, vận chuyển giới hóa, cải thiện bước chất lượng mạ điện điều kiện lao động Một số nước tiên tiến, công nghệ mạ trang trí đẵ chuyển sang bán tự động va tự động hóa dây chuyền thiết bị mạ, nâng cao sản lượng va chất lượng lớp mạ ổn định, bền, bóng, đẹp bên cạnh mạ điện cịn xuất mạ phun (Al-Zn hợp kim Al-Zn, tráng Sn, tráng Pb,), mạ xoa Do mạ chi tiết hình thù phức tạp, cấu kiện lớn cầu, cột điện cao thế, đường ống loại, tôn phục vụ cho việc chế tạo lợp phục vụ sinh hoạt, đáp ứng kịp thời nhu cầu sản xuất đời sống Hiện giới có nhiều hãng sản xuất thiết bị mạ đạt trình độ cơng nghệ cao: Hãng Canning Anh, Sumee Trung Quốc Trong sản xuất khí khơng thể thiếu cơng nghệ nhiệt luyện biện pháp hữu hiệu để nâng cao chất lượng sản phẩm kim loại nói chung sản phẩm thép nói riêng Do tất xí nghiệp sản xuất khí lớn hay nhỏ có phận nhiệt luyện Nhiệm vụ phận nhiệt luyện tham gia chế tạo dụng cụ cắt gọt nhiệt luyện loại dao tiện, phay, bào, chuốt, doa , nhiệt luyện cải thiện chất lượng sản phẩm trước, sau q trình gia cơng khí, ví dụ như: Ủ trước gia công tiện, phay, bào, ram q trình gia cơng khí tơi trước mài Có thể nói trình độ cơng nghệ nhiệt luyện ảnh hưởng nhiều đến chất lượng, tuổi thọ sản phẩm khí sản xuất Ở nước tiên tiến, khâu nhiệt luyện đặc biệt trọng, việc chế tạo thiết bị cơng nghệ lị nung cho tơi, ram ủ có hiệu suất nhiệt cao, điều khiển nhiệt độ tự động xác Ban đầu lị rèn thủ cơng tiến tới lị buồng Hiện sở sản xuất hàng loạt có dây truyền nhiệt luyện kiểu Tunel, sản phẩm tốt, ổn định suất cao Ngồi lị tơi lượng dòng điện cảm ứng cao tần sử dụng phổ biến Ở nước ta từ lâu nhiệt luyện áp dụng đời sống hàng ngày, ông cha ta biết dao, kéo, đục, dũa, thép mềm trở thành thép cứng để cắt gọt hay ngược lại Ngày công nghiệp nước ta phát triển không ngừng việc nghiên cứu nâng cao chất lượng cho chi tiết phương pháp nhiệt luyện ngày trở nên cấp thiết, mà việc đào tạo đội ngũ cán khoa học – kỹ thuật lĩnh vực 1.2 Những nét chung hố nhiệt luyện Hóa nhiệt luyện kim loại hợp kim trình nhiệt luyện bao gồm nung chi tiết giữ nhiệt độ định mơi trường hoạt tính nhằm thay đổi thành phần hóa học, tổ chức tính chất lớp bề mặt chi tiết Hóa nhiệt luyện phương pháp nhiệt luyện có kèm theo cải thiện thành phần hóa học lớp bề mặt làm thay đổi tổ chức tính chất lõi vật liệu Hóa nhiệt luyện bao gồm hai q trình: - Thay đổi thành phần lớp bề mặt cách bão hòa khuếch sâu bề mặt hay nhiều ngun tố khác theo mục đích định( cịn gọi tạo lớp thấm) - Nhiệt luyện tiếp theo( ủ, tôi, ram ) nhằm cải thiện tổ chức tính chất lớp bề mặt toàn chi tiết 1.3 Khái quát chung phương pháp hoá nhiệt luyện 1.3.1 Thấm cacbon (C) Thấm cacbon q trình bão hịa bề mặt chi tiết nguyên tố cacbon để sau thấm nhiệt luyện thu bề mặt chi tiết có độ cứng cao, độ chống mài mòn cao, độ chống xâm thực, độ bền mịn cao Các tính chất đạt giữ nguyên phần lõi 1.3.2 Thấm xyanua Thấm xyanua q trình làm bão hịa bề mặt chi tiết đồng thời hai nguyên tố cacbon (C) ni tơ (N) mơi trường muối nóng chảy có chứa xyanua nhằm tăng dộ cứng, độ chống mài mòn, độ chống ăn mịn độ bền nóng chi tiết Viện công nghệ nghiên cứu áp dụng thấm xyanua nhiệt độ thấp cho dụng cụ cắt thép gió Để tiến hành thấm xyanua cho dụng cụ cắt nhà máy dụng cụ số I xây lắp dây chuyền thấm xyanua Thấm xyanua nhiệt độ cao viện công nghệ nghiên cứu áp dụng cho chi tiết máy kéo Bông sen 12 Các chi tiết trục, xích, bạc trong, bạc ngồi, chế tạo thép 20X Nhược điểm trình thấm xyanua: Phải dùng muối gốc xyanua loại hóa chất độc phải có biện pháp giải triệt để vấn đề khí độc, xử lý chất thải trì việc bảo đảm vệ sinh công nghiệp 1.3.3 Thấm lưu huỳnh (S) Thấm lưu huỳnh q trình bão hịa bề mặt chi tiết nguyên tố lưu huỳnh nhằm nâng cao tính chống mài mịn tránh tạo vết xước bề mặt làm việc chi tiết Thấm lưu huỳnh tiến hành chân khơng, mơi trường lưu huỳnh nóng chảy sử dụng đĩa ma sát ô tô, cho dụng cụ cắt gọt 1.3.4 Thấm Bo (B) Thấm Bo trình làm bão hịa bề mặt chi tiết ngun tố Bo nhằm tăng độ cứng bề mặt, độ chống mài mòn độ chống ăn mòn chi tiết Các phương pháp thấm Bo: Thấm Bo thể rắn, thấm Bo thể lỏng điện phân, thấm Bo thể khí, thấm Bo dạng bột nhão 1.3.5 Thấm Crôm (Cr) Thấm Crơm qúa trình bão hịa bề mặt chi tiết nguyên tố Crôm nhằm tăng độ cứng, độ chống mài mòn bề mặt, độ chống ăn mòn, chống xâm thực chống gây ơxy hóa nhiệt độ cao Chi tiết chế tạo thép cacbon sau thấm Crơm thay chi tiết thép hợp kim kim loại màu tạo nên hiệu kinh tế Thấm Crơm có tác dụng tăng tuổi bền loại khuôn dập, chi tiết búa máy, ống dẫn nồi hơi, chi tiết máy gặt Các phương pháp thấm Crơm: Thấm Crơm thể rắn, thể lỏng, thể khí, dạng bột nhão, thấm chân không 1.3.6 Thấm nhôm (Al) Thấm nhơm qúa trình bão hịa bề mặt ngun tố nhơm nhằm tăng độ chống ăn mịn độ bền nhiệt chi tiết Lớp thấm nhôm có khả chống ăn mịn mơi trường muối ăn 5%, axitnitric 50% Độ bền nhiệt lớp nhôm thép cacbon đạt tới nhiệt độ 800 – 9000 C Thấm nhôm áp dụng cho chi tiết máy hóa chất, thiết bị nung nóng, chi tiết động máy bay phản lực làm việc môi trường khí nhiệt độ cao 1.3.7 Thấm Silic (Si) Thấm silic q trình bão hịa bề mặt chi tiết ngun tố silic nhằm tăng tính chống ăn mịn chi tiết môi trường axit nước biển, đồng thời tăng độ bền nóng chi tiết nhiệt độ 700 -750 C thấm silic áp dụng chế tạo máy, hóa chất, giấy dầu hỏa, phương pháp thấm silic thể rắn, thấm silic thể lỏng, thấm silic thể khí 1.3.8 Thấm kẽm (Zn) Thấm kẽm q trình bão hịa bề mặt chi tiết nguyên tố kẽm nhằm tăng độ chống ăn mịn chi tiết mơi trường khơng khí khí nóng (3005500C ) có chứa HCl Các phương pháp cơng nghệ thấm kẽm: Thấm kẽm nóng chảy, thấm kẽm thể rắn, thấm kẽm thể khí, phủ kẽm thấm kẽm điện phân 1.3.9 Thấm titan (Ti) Thấm titan q trình làm bão hịa bề mặt chi tiết nguyên tố titan nhằm nâng cao độ chống ăn mòn, độ chống xâm thực, độ cứng bề mặt độ chống mài mịn, độ bền nóng chi tiết Thấm titan áp dụng cho loại thép bon hợp kim gang , hợp kim mầu sở đồng (Cu) nhôm (Al) phương pháp thấm titan: thấm titan thể rắn, thấm titan thể khí , thấm titan thể lỏng 1.3.10 Thấm nitơ (N) Thấm nitơ q trình hóa nhiệt luyện nhằm bão hòa bề mặt chi tiết nguyên tố nitơ nhằm mục đích nâng cao độ cứng, chống mài mịn, độ bền nóng, độ chống ăn mịn chi tiết Thấm nitơ tạo nên lớp ứng suất nén dư bề mặt, làm tăng mạnh giới hạn mỏi Ngồi thấm nitơ có bề mặt bóng mờ, chống ăn mịn tốt trơng khí dùng để trang trí, lớp thấm có tính ổn định tới nhiệt độ 500 - 6000 C 1.4 Mục đích yêu cầu đề tài Nghiên cứu ứng dụng công nghệ thấm Nitơ vào việc nâng cao chất lượng bề mặt số vật liệu dụng chế tạo máy, mở rộng khả công nghệ thấm Nitơ nước Nghiên cứu ảnh hưởng số thông số công nghệ như: Vật liệu, nhiệt độ thấm thời gian thấm đến chất lượng thấm Nitơ Thực thấm nitơ thể khí thép 20XM, 20X, 18ΧΓΤ nhiệt luyện sơ ram, thấm cỏc bon, thực thấm Nitơ plasma thép 45X, xây dựng quy trình cơng nghệ thấm Nitơ Nitơ plasma với vật liệu chọn ` CHƯƠNG 2: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Phương pháp nghiên cứu lý thuyết Với mục đích nghiên cứu đề tài là: “ Nghiên cứu ứng dụng thấm nitơ nâng cao chất lượng bề mặt bánh răng”, ứng dụng số phương pháp nghiên cứu sau: Nghiên cứu sở trình thấm Nitơ, sơ lược nghiên cứu yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng lớp thấm Nghiên cứu, phân tích lý thuyết cơng nghệ thấm nitơ tài liệu nước để vận dụng xác định ảnh hưởng thông số đến chất lượng bề mặt bánh 2.2 Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm Từ sở lý thuyết cơng nghệ thấm Nitơ, chúng tơi tiến hành tìm hiểu thiết bị thấm nitơ, yếu tố công nghệ: Nhiệt độ, thời gian, độ phân giải khí NH3 để thấy ảnh hưởng chúng đến chất lượng lớp thấm từ xây dựng cơng nghệ thấm Nitơ sở lý thuyết thực nghiệm Tiến hành làm phôi chế tạo bánh phục vụ cho công tác thực nghiệm Tiến hành thí nghiệm thực Khoa Cơ khí trường Cao đẳng cơng nghiệp Phúc n, Trường đại học công nghiệp Hà Nội, công ty Việt Hồng- Phổ n, Thái Ngun Thiết lập quy trình cơng nghệ thấm có nói bước cụ thể cho trình thấm mẫu thực nghiệm Thơng qua mẫu thí nghiệm, tiến hành kiểm tra thông số bề mặt thấm độ cứng, độ chạy mịn từ phân tích đánh giávà rút quy trình cơng nghệ hợp lý cơng nghệ thấm Nitơ với loại thép thực nghiệm 2.3 Xác định xử lý số liệu thực nghiệm Các số liệu kiểm tra chất lượng lớp thấm bề mặt mẫu thấm độ cứng, độ chạy mòn kiểm tra theo tiêu chuẩn chung Tổng cục đo lường chất lượng Việt Nam phịng thí nghiệm trường Đại học công nghiệp Hà Nội trường Cao đẳng công nghiệp PhúcYên CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU LÝ THUYẾT 3.1 Cấu tạo kim loại chất mối liên kết kim loại 3.1.1 Cấu trúc tinh thể hình thành mạng tinh thể Trong tự nhiên vật chất tồn ba trạng thái rắn lỏng khí chúng hình thành từ phần tử nhỏ - Đó nguyên tử Nguyên tử thành phần nhỏ mang đầy đủ tính chất ngun tố hố học Tính chất ngun tố hố học hồn tồn phụ thuộc vào cấu trúc nguyên tử cách xếp điện tử nguyên tố Bởi vậy, nghiên cứu vật liệu kim loại, phải nghiên cứu từ cấu trúc nguyên tử liên quan yếu tố nguyên tử, cấu trúc nguyên tử bao gồm: Hạt nhân: Nếu ta quan niệm ngun tử có dạng hình cầu hạt nhân phần tử phần vật chất nằm tâm mang điện tích dương 3.1.2 Cấu tạo kim loại Q trình ăn mịn kim loại q trình tương tác kim loại với mơi trường Cấu tạo kim loại có ảnh hưởng định đến trình ăn mịn kim loại Tại điều kiện thường kim loại hợp kim trạng thái rắn, có ánh kim, dẫn điện, dẫn nhiệt tốt, có tính cơng nghệ Có tính chất cấu tạo kim loại Khi kim loại chuyển trạng thái rắn nguyên tử ion hay kim loại xếp theo thứ tự định tạo nên mạng không gian Cấu tạo nguyên tử (ion) tạo thành hay nhiều điện tử hoá trị nguyên tử ion kim loại chuyển rời từ nguyên tử sang nguyên tử khác Các nguyên tử bị điện tử hoá trị trở thành điện tử mang điện tích dương gọi ion dương hay cation kim loại Kết kim loại tồn nguyên tử điện tích tự Các nguyên tử kim loại khơng chuyển động hỗn loạn mà dao động quanh vị trí định, nguyên tử có khoảng cách Nếu nối tâm vị trí nguyên tử lại ta mạng không gian gọi mạng tinh thể Tuỳ thuộc xếp không gian nguyên tử mà tạo nên dạng mạng tinh thể khác Phần thể tích nhỏ mạng khơng gian đại diện cho ngun tố hố học gọi mạng (ô mạng sở) 3.1.3 Bản chất mối liên kết kim loại Mối liên kết kim loại chất giống mối liên kết cộng hóa trị có điểm khác điện tử hóa trị kim loại khơng dùng riêng cho cặp liên kết đứng gần nào, mà dùng chung cho toàn khối kim loại Các điện tử hóa trị sau tách khỏi hóa trị kim loại chuyển động từ quỹ đạo thuộc nguyên tử sang quỹ đạo thuộc ngun tử khác Nó khơng phụ thuộc vào nguyên tử định mạng lưới tinh thể Các điện tử tự chuyển động hỗn loạn tạo thành mây điện tử kim loại Tương tác lớp khí điện tử với nguyên tử kim loại tạo nên mối liên kết đặc biệt, gọi mối liên kết kim loại Từ cấu tạo chất mối liên kết kim loại mà kim loại có tính dẫn điện, dẫn nhiệt, tính cơng nghệ, Khi ta thiết lập hiệu điện hai đầu kim loại điện tử tự chuyển từ chuyển động hỗn loạn sang chuyển động có hưởng điện trường tạo thành dịng kim loại Khi ta nung nóng điểm kim loại; nhiệt làm nguyên tử dao động Dao động nhiệt nguyên tử lan truyền từ nguyên tử sang nguyên tử lân cận Kết tạo nên tính dẫn nhiệt kim loại Khi gia công áp lực, lớp kim loại trượt lên Các điện tử tự giữ nguyên mối liên kết nguyên tử - điều giải thích khả định hình chi tiết kim loại 3.2 Lý thuyết ăn mòn mài mòn kim loại Các thiết bị máy móc, kết cấu cơng trình vật liệu kim loại sau thời gian làm việc hay bảo quản khơng tốt thường xuyên bị han gỉ dẫn đến hỏng Sự hư hỏng nhiều nguyên nhân gây nên chẳng hạn: Các thiết bị lò đốt hay nồi sau thời gian làm việc bị hư hỏng Sự hư hỏng chi tiết tạo oxit kim loại làm cho chúng giảm dần kích thước kết cấu; thùng chứa axit, ống dẫn chất lỏng kim loại, chi tiết, vật liệu kim loại khác để khơng khí sau thời gian sử dụng bảo quản bị hư hỏng ăn mòn Vậy tượng mòn kim loại tượng phá hủy kim loại hay hợp kim gây nên tác dụng hóa học, điện hóa hay học xảy chúng với môi trường bên ngồi chúng với 3.4 Hố nhiệt luyện 3.4.1 Khái niệm chung Hóa nhiệt luyện phương pháp hóa bề mặt sử dụng phổ biến, khác với nhiệt luyện ngồi việc làm thay đổi cấu trúc bên làm thay đổi thành phần hóa học lớp bề mặt Hóa nhiệt luyện thực cách làm bão hòa lên bề mặt thép hay nhiều nguyên tố (C, N, CN, Al, Si, Cr) để làm thay đổi thành phần hóa học, làm thay đổi tổ chức tính chất lớp bề mặt theo mục đích định Hóa nhiệt luyện sử dụng rộng rãi cơng nghiệp cho phép thay đổi khoảng rộng thành phần, tổ chức tính chất lớp bề mặt chi tiết 3.4.2 Các trình hóa nhiệt luyện Dưới tác dụng mơi trường bên ngồi nhiệt độ, hóa nhiệt luyện thành phần hóa học lớp bề mặt kim loại bị thay đổi (cùng với thay đổi tổ chức tế vi) Hóa nhiệt luyện nhằm mục đích nâng cao giới hạn mỏi thép kết cấu chịu tải có chu kì, nâng cao độ chống mài mịn bề mặt làm việc chi tiết có khả chịu tác dụng mơi trường bên ngồi nhiệt độ thường nhiệt độ cao (ổn định chống ăn mòn ổn định nóng) Bất kỳ q trình nhiệt luyện thực tác dụng tương hỗ mơi trường lỏng khí bên ngồi với bề mặt kim loại nhờ hấp thụ khuếch tán nguyên tố hoạt tính trạng thái nguyên tử kim loại việc nghiên cứu cách tổng hợp tượng xảy môi trường bên ngoài, bề mặt 10 4.5 Các phương pháp thấm nitơ Thấm nitơ chia làm loại sau : 4.5.1 Thấm nitơ thể khí + Chuẩn bị chi tiết: Chi tiết trước thấm tẩy dầu mỡ Thông thường rửa chi tiết dầu mazút Những phần bề mặt khơng cần thấm chống thấm cách mạ thiếc Đơn giản dùng cách bôi lớp thuỷ tinh lỏng lên lớp bề mặt chi tiết tẩy rửa Sau tiến hành xấy chi tiết 100° C thời gian 1giờ, nhiệt độ 120° C thêm + Chế độ thấm nitơ: Kết thấm nitơ phụ thuộc vào yếu tố: Nhiệt độ thấm, độ phân giải amôniac thời gian thấm Người ta chia thành loại công nghệ thấm nitơ 4.5.2 Thấm nitơ thể lỏng Thấm nitơ trạng thái lỏng tiến hành bể muối có thành phần 40%KCNO + 60% NaCN, qua bể muối cho luồng khơng khí khơ qua Nhiệt độ thấm 570° C Sau thấm bề mặt tạo thành lớp cacbit – nitrit Fe 3(N,C) có khả chống mài mịn cao khơng bị phá huỷ dòn Tiếp theo lớp cabit – nitrit lớp dung dịch rắn α , toàn chiều dày lớp thấm vào khoảng 0,15 – 0,5 mm 4.5.3 Công dụng thấm nitơ Thấm nitơ áp dụng trường hợp sau đây: 4.5.3.1 Thấm nitơ để tăng cứng tính chống mài mịn 4.5.3.2 Thấm nitơ để tăng tính chống ăn mịn 4.5.4 Các dạng khuyết tật sai hỏng thấm nitơ biện pháp ngăn ngừa 4.5.4.1 Biến dạng thay đổi kích thước 4.5.4.2 Độ giịn cao bong lớp thấm Ngun nhân tượng giịn tượng q bão hồ nitơ, pha ε bề mặt dày Để khắc phục tượng thường phải mài bề mặt lớp mỏng 0,01 – 0,05 mm Như khử lớp giịn khơng làm giảm độ cứng chi tiết 15 Đối với loại thép có hạt lớn cịn có khả tạo lưới nitrit cà gây tượng bong lớp thấm Để khắc phục tượng cách giảm lương amôniac NH trước kết thúc thấm – 4.5.4.3 Độ cứng thấp không đồng Độ cứng thấp nhiệt độ thấm cao, hạt thép lớn thoát cacbon trình thấm Để khắc phục tượng cần đảm bảo nhiệt độ thấm xác, trì chế độ cấp amôniac đảm bảo liên tục Hiện tượng độ cứng không đồng chi tiết tẩy rửa không tổ chức tế vi chi tiết không Để khắc phục tượng cần tẩy rửa chi tiết, kiểm tra tổ chức tế vi phôi thép làm chi tiết trước chế tạo 4.5.4 Lớp thấm mỏng Hiện tượng giảm nhiệt độ thấm, tăng độ phân giải NH giảm thời gian thấm Để khắc phục tượng cần đảm bảo quy trình cơng nghệ thấm 4.6 Thấm nitơ - cácbon plasma 4.6.1 Thấm plasma 4.6.2 Nguyên tắc glow discharge 16 Hình 4.6 Sơ đồ nguyên lý tạo thành plasma 4.6.3 Thấm plasma Nitơ 4.6.3.1 Khái niệm Hình 4.7 Quá trình thấm Nitơ plasma 4.6.3.2 Cấu trúc tế vi 17 Hình 4.8 Tổ chức lớp thấm dự báo chiều sâu lớp thấm 4.6.3.3 Ưu điểm thấm plasma Nitơ CHƯƠNG 5: QUY TRÌNH GIA CÔNG BÁNH RĂNG 5.1 Chọn vật liệu bánh 5.2 Quy trình cơng nghệ gia cơng bánh thẳng * Thông số bánh răng: - Môdun: m =2,5 (mm) - Bước răng; t = 7,85 (mm) - Số Z = 27 - Đường kinh vòng chia: d = 67,5 (mm) - Đường kính đỉnh răng: De= 72,5 - Chiều cao răng: h = 5,625 (mm) - Chiều cao đầu răng: = 2,5 (mm) - Chiều cao chân răng: hf = 3,125 (mm) - Chiều dày theo cung đường chia: S = 3,927 - Chiều dày răng: B = 25 Quy trình cơng nghệ: Bánh gia công Nguyên công 1: Gia công lỗ Nguyên công 2: Gia cơng mặt ngồi Ngun cơng 3: Xọc rãnh then: Nguyên công 4: Cắt Nguyên công 5: Vê đầu Nguyên công 6: Nhiệt luyện 18 CHƯƠNG 6: NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM 6.1 Thiết bị thấm Nitơ 6.1.1 Một số hình ảnh lị thấm Nitơ Hình 6.1 Hình ảnh lị thấm Nitơ thể khí Hình 6.2 Hình ảnh lị thấm Nitơ thể lỏng 19 Hình 6.3 Hình ảnh lị thấm nitơ plasma Hình 6.5 Hình ảnh lị thấm nitơ plasma viện nghiên cứu khí Việt nam 20 Hình 6.6 Hình ảnh trình thấm nitơ plasma điều khiển máy tính Hình 6.7 Hình ảnh máy đo độ cứng AFFRI (Italy) 6.2 Mẫu thí nghiệm 6.2.1 Vật liệu chế tạo mẫu Tôi chọn thép chế tạo bánh để tiến hành làm thí nghiệm là: - Với thép thấm Nitơ thể khí: Thép 20X, 20XM, 20XΓT - Với thép thấm Nitơ plasma: Thép 45X 21 Hình 6.8 Mẫu bánh làm từ thép 20X, 20XM, 18XΓ T 6.2.2 Số lượng mẫu thí nghiệm - Thép 20X: mẫu - Thép 20XM: mẫu - Thép 18XΓT: mẫu - Thép 45X: mẫu 6.12 Hình ảnh bánh lị thấmplasma 6.3 Kết thực nghiệm: 6.3.1 Chuẩn bị thí nghiệm thấm Nitơ thể khí + Các mẫu bánh chế tạo đánh dấu sau mang thấm C 22 + Kiểm tra điện áp vào thiết bị đảm bảo an toàn thao tác sử dụng + Kiểm tra áp suất khí, đường dẫn khí vào, cảu hộp thấm + Kiểm tra hộp thấm đảm bảo kín khít + Trước thấm mẫu làm dầu Mazut Bảng 6.1 Độ cứng bánh thép 20X sau thấm C thể rắn (Z= 27) STT Ký hiệu mẫu Độ cứng (HRC) 001 54 002 57 003 55 Bảng 6.2 Độ cứng bánh thép 20X sau thấm C thể khí (Z= 27) STT Ký hiệu mẫu Độ cứng (HRC) 004 59 005 57 006 58 Bảng 6.3 Độ cứng bánh thép 20XM sau thấm C thể rắn (Z= 25) STT Ký hiệu mẫu Độ cứng (HRC) 007 59 008 60 009 60 Bảng 6.4 Độ cứng bánh thép 20XM sau thấm C thể khí (Z= 25) STT Ký hiệu mẫu Độ cứng (HRC) 010 60 011 57 012 58 Bảng 6.5 Độ cứng bánh thép 18XΓ T sau thấm C thể rắn (Z= 45) STT Ký hiệu mẫu 013 014 015 Độ cứng (HRC) 59 57 57 Bảng 6.6 Độ cứng bánh thép 18XΓ T sau thấm C thể khí (Z= 45) STT Ký hiệu mẫu Độ cứng (HRC) 016 56 017 58 018 58 Bảng 6.7 Độ cứng bánh thép 20X thấm C sau thấm N thể khí (Z= 27) 23 STT Ký hiệu mẫu Độ cứng (HRC) 001 45 004 47 Bảng 6.8 Độ cứng bánh thép 20XM thấm C sau thấm N thể khí (Z= 25) STT Ký hiệu mẫu Độ cứng (HRC) 007 43 010 46 Bảng 6.9 Độ cứng bánh thép 18XΓ T thấm C sau thấm N thể khí (Z= 45) STT Ký hiệu mẫu 013 016 Độ cứng (HRC) 45 48 Như sau thấm Nitơ mẫu thấm C độ cứng có xu hướng giảm nhiên việc giảm không ảnh hưởng đến khả làm việc bánh mà đồng thời tạo lớp bề mặt có khả chịu mài mòn ăn mòn tốt 6.3.2 Quy trình cơng nghệ thấm nitơ plasma a) Chi tiết vật liệu - Kiểm tra thành phần hoá học vật liệu thấm - Tiến trình cơng nghệ: + Làm sạch: Chi tiết đem thấm phải làm gỉ, sơn, dầu chất bẩn khác bề mặt Dùng giắy mềm lót tay khơng để tay tiếp xúc với bề mặt mẫu + Kiểm tra hệ thống trước thực trình thấm + Kiểm tra hệ thống điện, hệ thống dẫn khí (Đường dẫn khí vào – ra, đồng hồ áp suất khí) + Kiểm tra hệ thống làm mát, phải đảm bảo chắn hoạt động liên tục hệ thống làm mát, bơm nước khơng có cố xảy q trình hoạt động lị + Gá lắp vào thùng lò Tiến hành gá lắp chi tiết vào đồ gá cho vào thùng lò, phải đảm bảo chi tiết gá lắp chặt chẽ, không di chuyển trình thấm + Thấm chi tiết + Ra lị + Xử lý sau thấm (Nếu có) 24 b) Chương trình điều khiển q trình cơng nghệ thấm Nitơ - Xác định giới hạn thơng số lị thấm - Xác định tham số + Xác định thời gian thực bước công nghệ h, m (giờ, phút) + Xác định áp suất P (pascal) + Xác định nhiệt độ thấm chi tiết TL (0 C); + Xác định tốc độ tăng nhiệt độ chi tiết theo thời gian WG (0 C/min); + Xác định nhiệt độ tường lò TW (0 C) + Xác định điện áp V (V) + Xác định thời gian tồn xung PD (µs) + Xác định số lần lặp lại xung PR (µs) + Xác định lưu lượng khí G1 (l/h) + Xác định lưu lượng khí G2 (l/h) + Xác định lưu lượng khí G3 (l/h) + Xác định lưu lượng khí G4 (l/h) * Quy trình vận hành thiết bị Để vận hành thiết bị thấm Nitơ xung plasma phải tuân thủ đầy đủ bước sau: Bước 1: Bật nguồn, máy nén khí, hệ thống nước làm mát, hệ thống khí Ar, N 2, H2, CH4 Bước 2: Mở lò Bước 3: Xếp chi tiết thấm vào lò Bước 4: Đóng lị Bước 5: Gọi chương trình cần chạy Bước 6: Theo dõi hoạt động lò đến kết thúc q trình thấm Bước 7: Mở lị Bước 8: Lấy chi tiết vệ sinh lò Bước 9: Đóng lị Bước 10: Tắt nguồn, máy nén khí, hệ thống nước làm mát, hệ thống khí Ar, N 2, H2, CH4 25 Bảng 6.10: Bảng chơng trình điều khiển trình thấm Ps 10 … 99 h 0 0 0 m 2 2 30 2 2 Opt 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 144 … P 10 10 50 60 75 100 120 150 250 120 … TL 170 200 230 250 300 400 420 480 520 550 420 … 26 TG 50 50 50 50 50 10 50 40 30 10 … TW 350 400 400 400 400 450 500 500 530 550 200 … Ps 10 … 99 WG 80 80 50 0 10 20 20 10 10 … V 0 500 550 600 600 550 520 470 420 … PD 50 50 50 50 50 50 50 50 50 50 50 … 27 PR 100 100 100 150 100 120 120 100 100 100 250 … Ps 10 … 99 G1 10 10 10 15 10 10 … G2 0 0 10 16 18 10 … G3 0 0 0 0 0 … G4 0 0 0 0 … 6.3.3 Kết thấm Nitơ plasma mẫu - Độ cứng: Vật liệu sử dụng thí nghiệm thép 45X Kết kiểm tra thực chế độ thấm thời gian thấm nhiệt độ thấm 550 0C cho độ cứng 850HV 0.1 Hình 6.13 Quan hệ độ cứng, chiều sâu thấm thời gian thấm 28 - Tổ chức tế vi chiều sâu lớp thấm: Hình 6.14 Tổ chức tế vi mẫu thép 45X sau thấm (500x) Hình 6.15 Ảnh SEM mẫu 45X sau thấm (5000x) 29 ... liệu bánh 5.2 Quy trình cơng nghệ gia cơng bánh thẳng * Thông số bánh răng: - Môdun: m =2,5 (mm) - Bước răng; t = 7,85 (mm) - Số Z = 27 - Đường kinh vòng chia: d = 67,5 (mm) - Đường kính đỉnh răng: ... trình cơng nghệ: Bánh gia công Nguyên công 1: Gia công lỗ Nguyên công 2: Gia cơng mặt ngồi Ngun cơng 3: Xọc rãnh then: Nguyên công 4: Cắt Nguyên công 5: Vê đầu Nguyên công 6: Nhiệt luyện 18 CHƯƠNG... cao răng: h = 5,625 (mm) - Chiều cao đầu răng: = 2,5 (mm) - Chiều cao chân răng: hf = 3,125 (mm) - Chiều dày theo cung đường chia: S = 3,927 - Chiều dày răng: B = 25 Quy trình cơng nghệ: Bánh gia