Chương 5: CHẤT LƯNG BỀ MẶT CHI TIẾT GIA CÔNG Chất lượng bề mặt chi tiết gia công ??? GV: TRƯƠNG QUỐC THANH CHẤT LƯNG BỀ MẶT Các yếu tố đặc trưng cho chất lượng bề mặt: Tính chất hình học lớp bề mặt (độ sóng, độ nhám,…) Trạng thái tính chất lý lớp bề mặt (độ cứng, chiều sâu lớp biến cứng, ứng suất dư,…) Phản ứng lớp bề mặt môi trường làm việc (tính chống mòn, xâm thực, độ bềm mõi,…) GV: TRƯƠNG QUỐC THANH Tính chất hình học lớp bề mặt (độ sóng, độ nhám,…) 1.1 Độ nhấp nhô tế vi: Nhấp nhô tế vi vết xước nhỏ hình thành trình gia công Đó độ nhám bề mặt, đo thông số: + Chiều cao nhấp nhô (Rz) + Sai lệch prôfin trung bình cộng (Ra) GV: TRƯƠNG QUỐC THANH Tính chất hình học lớp bề mặt (độ sóng, độ nhám,…) Chiều cao nhấp nhô (Rz): Là trung bình khoảng cách từ đỉnh cao đến đáy thấp nhấp nhô chiều dài chuẩn L (h1 + h3 + h5 + h7 + h9 ) − (h2 + h4 + h6 + h8 + h10 ) Rz = (h1 − h2 ) + (h3 − h4 ) + (h5 − h6 ) + (h7 − h8 ) + (h9 − h10 ) = GV: TRƯƠNG QUỐC THANH Tính chất hình học lớp bề mặt (độ sóng, độ nhám,…) Sai lệch prôfin trung bình cộng (Ra): Là trò số trung bình khoảng cách từ đỉnh nhấp nhô đến đường trục toạ độ OX Tính gần đúng: Tính xác: GV: TRƯƠNG QUỐC THANH n Ra ≈ ∑ y i n i=1 L Ra = ∫ y i dx L x =0 Tính chất hình học lớp bề mặt (độ sóng, độ nhám,…) Chất lượng bề mặt Theo TCVN, độ nhám chia làm 14 cấp, độ nhám thấp ứng với cấp 14 (tức độ nhẵn cao nhất) Thô (∇ ∇) Bán tinh (∇∇ ∇∇) ∇∇ Tinh (∇∇∇ ∇∇∇) ∇∇∇ Siêu tinh (∇∇∇∇ ∇∇∇∇) ∇∇∇∇ GV: TRƯƠNG QUỐC THANH Cấp độ nhám Ra (µ) Rz (µ) Chiều dài chuẩn L 80 40 20 10 320 160 80 40 2.5 20 0.8 2.5 1.25 10 6.3 10 11 0.63 3.2 0.16 0.08 3.2 1.6 0.8 0.4 0.25 12 13 14 0.04 0.2 0.08 0.02 0.01 0.08 0.05 Tính chất hình học lớp bề mặt (độ sóng, độ nhám,…) Độ nhám bề mặt độ xác kích thước có quan hệ chặc chẽ với Theo kinh nghiệm, người ta xác đònh độ nhám thông qua cấp xác kích thước Giá trò độ nhám lấy ÷ 20% dung sai kích thước cần đạt GV: TRƯƠNG QUỐC THANH Tính chất hình học lớp bề mặt (độ sóng, độ nhám,…) 1.2 Độ sóng bề mặt Độ sóng bề mặt chu kỳ không phẳng bề mặt chi tiết máy quan sát phạm vi lớn độ nhám (từ ÷ 10mm) Để phân biệt độ nhám độ sóng, người ta dựa vào tỉ lệ gần chiều cao nhấp nhô bước sóng Biên soạn: ThS TrầQUỐ n Anh Sơn GV: TRƯƠNG C THANH Tính chất hình học lớp bề mặt (độ sóng, độ nhám,…) Độ nhám: l/h = ÷ 50 Độ sóng: L/H = 50 ÷ 1000 h l H L GV: TRƯƠNG QUỐC THANH – – – – Chiều cao nhấp nhô tế vi Khoảng cách hai đỉnh nhấp nhô tế vi Chiều cao sóng Khoảng cách hai đỉnh sóng Tính chất lý lớp bề mặt gia công Tính chất lý lớp bề mặt gia công biểu thò qua thông số: Độ cứng bề mặt Sự biến đổi cấu trúc mạng tinh thể lớp bề mặt Độ lớn dấu ứng suất lớp bề mặt Chiều sâu lớp biến cứng GV: TRƯƠNG QUỐC THANH 10 Ảnh hưởng chất lượng bề mặt đến khả làm việc chi tiết máy Ở đây, ta đề cập đến giá trò độ nhấp nhô ban đầu tối ưu (Ratối ưu, Rztối ưu) phải xét đến điều kiện làm việc nặng hay nhẹ chi tiết máy Khi giảm Ra qua khỏi giá trò tối ưu Ra1, Ra2 bò mòn kòch liệt lực hút phân tử làm phân tử bề mặt tiếp xúc dễ bò khuếch tán GV: TRƯƠNG QUỐC THANH 22 Ảnh hưởng chất lượng bề mặt đến khả làm việc chi tiết máy Tóm lại: Độ nhấp nhô tế vi ban đầu phải đạt giá trò tối ưu để giảm độ mòn chúng nhỏ Nếu nhám nhấp nhô bò phá vỡ cắt đứt Nếu nhẵn phân tử bò khuếch tán trình mòn xảy nhanh chóng GV: TRƯƠNG QUỐC THANH 23 Ảnh hưởng chất lượng bề mặt đến khả làm việc chi tiết máy b Ảnh hưởng lớp biến cứng Làm nâng cao tính chống mòn Làm hạn chế tác động tương hỗ phân tử tác động tng hổ bề mặt tiếp xúc Hạn chế Oxy khuếch tán vào bề mặt chi tiết, hình thành oxýt kim loại, gây tượng ăn mòn hóa học Hạn chế trình biến dạng dẻo toàn phần, trình gây tượng chảy kim loại, có tác dụng chống mòn Chiều sâu lớp biến cứng t có ảnh hưởng đến tuổi thọ chi tiết GV: TRƯƠNG QUỐC THANH 24 Ảnh hưởng chất lượng bề mặt đến khả làm việc chi tiết máy c Ảnh hưởng ứng suất dư bề mặt: Ứng suất dư lớp bề mặt ảnh hưởng không đáng kể đến tính chống mòn chi tiết GV: TRƯƠNG QUỐC THANH 25 Ảnh hưởng chất lượng bề mặt đến khả làm việc chi tiết máy 3.2 Ảnh hưởng chất lượng bề mặt đến độ bền mõi chi tiết a GV: TRƯƠNG QUỐC THANH Ảnh hưởng độ nhám bề mặt Độ nhám bề mặt lớn vết nứt tế vi tăng 26 Ảnh hưởng chất lượng bề mặt đến khả làm việc chi tiết máy Nguyên nhân: ứng suất tập trung với trò số lớn đáy nhấp nhô, ứng suất hình thành vết nứt tế vi, làm giảm độ bền mõi chi tiết Đây nguồn gốc phá hỏng chi tiết Ví dụ: tiện thép C45 với Rzbđ khác nhau: Rz=75 µm giới hạn mỏi σ-1=195MN/mm2 Rz=2 µm giới hạn mỏi σ-1=282MN/mm2 µ GV: TRƯƠNG QUỐC THANH 27 Ảnh hưởng chất lượng bề mặt đến khả làm việc chi tiết máy b Ảnh hưởng lớp biến cứng Lớp biến cứng bề mặt tăng giúp tăng độ bền mỏi chi tiết (khoảng 20%) Nguyên nhân: Lớp biến cứng bề mặt hạn chế gây vết nứt tế vi, bề mặt có ứng suất dư nén Khi chi tiết làm việc môi trường có nhiệt độ cao, lớp biến cứng bề mặt giúp hạn chế trình khuếch tán phân tử lớp bề mặt chi tiết GV: TRƯƠNG QUỐC THANH 28 Ảnh hưởng chất lượng bề mặt đến khả làm việc chi tiết máy c Ảnh hưởng ứng suất dư bề mặt: Ứng suất dư nén làm tăng độ bền mõi Ứng suất dư kéo làm giảm độ bền mõi GV: TRƯƠNG QUỐC THANH 29 Ảnh hưởng chất lượng bề mặt đến khả làm việc chi tiết máy 3.3 Ảnh hưởng chất lượng bề mặt đến tính chống ăn mòn hóa học a Ảnh hưởng độ nhám bề mặt Bề mặt nhấp nhô tạo điều kiện chứa tạp chất muối, acid,… gây ăn mòn hóa học Chiều hướng ăn mòn xảy từ đỉnh đến đáy nhấp nhô Các đỉnh nhấp nhô cũ bò ăn mòn hình thành nhấp nhô Quá trình xảy liên tục GV: TRƯƠNG QUỐC THANH 30 Ảnh hưởng chất lượng bề mặt đến khả làm việc chi tiết máy Bề mặt chi tiết nhẵn bóng bò ăn mòn Bán kính đáy nhấp nhô lớn khả chống ăn mòn hóa học cao Khắc phục: mạ crôm, kẽm, làm bề mặt,… GV: TRƯƠNG QUỐC THANH 31 Ảnh hưởng chất lượng bề mặt đến khả làm việc chi tiết máy b Ảnh hưởng lớp biến cứng Biến dạng dẻo gây nên không đồng tế vi kim loại, đó, sinh nhiều phần tử ăn mòn Nhất mặt trượt, gây tượng hấp thụ mạnh, tăng cường trình ăn mòn khuếch tán lớp bề mặt Sau gia công, lớp bề mặt bò biến cứng Tăng lớp biến cứng bề mặt khả chống ăn mòn tăng lên Các phương pháp làm tăng lớp biến cứng bề mặt: nhiệt luyện, lăn ép,… GV: TRƯƠNG QUỐC THANH 32 Ảnh hưởng chất lượng bề mặt đến khả làm việc chi tiết máy c Ảnh hưởng ứng suất dư bề mặt: Ứng suất dư ảnh hưởng đến tính chống ăn mòn chi tiết GV: TRƯƠNG QUỐC THANH 33 Ảnh hưởng chất lượng bề mặt đến tính lắp ghép Độ bền mối lắp ghép phụ thuộc vào độ nhám bề mặt lắp ghép Chiều cao nhấp nhô Ra, Rz tham gia vào trường dung sai chế tạo chi tiết máy Đối với lỗ: dung sai kích thước đường kính lỗ giảm lượng 2Rz Đối với trục: dung sai kích thước đường kính trục tăng lên lượng 2Rz GV: TRƯƠNG QUỐC THANH 34 Ảnh hưởng chất lượng bề mặt đến tính lắp ghép Đối với mối lắp lỏng: chiều cao nhấp nhô Rz giảm 65 ÷ 75%, làm khe hở lắp ghép tăng lên giảm độ xác mối lắp Do đó, mối lắp lỏng cần giảm độ nhấp nhô tế vi (tăng độ nhẵn) GV: TRƯƠNG QUỐC THANH 35 Ảnh hưởng chất lượng bề mặt đến tính lắp ghép Đối với mối lắp chặt: chiều cao nhấp nhô tế vi Rz tăng độ bền lắp ghép giảm Vì lắp ghép, nhấp nhô bò san làm cho độ dôi thực tế mối lắp so với tính toán GV: TRƯƠNG QUỐC THANH 36 [...]... tiết GV: TRƯƠNG QUỐC THANH 24 3 Ảnh hưởng của chất lượng bề mặt đến khả năng làm việc của chi tiết máy c Ảnh hưởng do ứng suất dư bề mặt: Ứng suất dư lớp bề mặt ảnh hưởng không đáng kể đến tính chống mòn của chi tiết GV: TRƯƠNG QUỐC THANH 25 3 Ảnh hưởng của chất lượng bề mặt đến khả năng làm việc của chi tiết máy 3.2 Ảnh hưởng của chất lượng bề mặt đến độ bền mõi của chi tiết a GV: TRƯƠNG QUỐC THANH Ảnh... GV: TRƯƠNG QUỐC THANH 32 3 Ảnh hưởng của chất lượng bề mặt đến khả năng làm việc của chi tiết máy c Ảnh hưởng do ứng suất dư bề mặt: Ứng suất dư ít ảnh hưởng đến tính chống ăn mòn của chi tiết GV: TRƯƠNG QUỐC THANH 33 4 Ảnh hưởng của chất lượng bề mặt đến tính năng lắp ghép Độ bền các mối lắp ghép phụ thuộc vào độ nhám các bề mặt lắp ghép Chiều cao nhấp nhô Ra, Rz tham gia vào trường dung sai chế tạo. .. xảy ra liên tục GV: TRƯƠNG QUỐC THANH 30 3 Ảnh hưởng của chất lượng bề mặt đến khả năng làm việc của chi tiết máy Bề mặt chi tiết càng nhẵn bóng thì càng ít bò ăn mòn Bán kính các đáy nhấp nhô càng lớn thì khả năng chống ăn mòn hóa học càng cao Khắc phục: mạ crôm, kẽm, làm chắc bề mặt,… GV: TRƯƠNG QUỐC THANH 31 3 Ảnh hưởng của chất lượng bề mặt đến khả năng làm việc của chi tiết máy b Ảnh hưởng của... TrầQUỐ n Anh Sơn GV: TRƯƠNG C THANH 17 3 Ảnh hưởng của chất lượng bề mặt đến khả năng làm việc của chi tiết máy Chất lượng bề mặt Độ nhấp nhô tế vi Lớp biến cứng bề mặt Ứng suất dư lớp bề mặt GV: TRƯƠNG QUỐC THANH Khả năng làm việc Tính chống mòn Độ bền mỏi Tính chống ăn mòn hóa học Độ chính xác của các mối lắp ghép 18 3 Ảnh hưởng của chất lượng bề mặt đến khả năng làm việc của chi tiết máy 3.1 Ảnh hưởng... đến khả năng làm việc của chi tiết máy Nguyên nhân: do ứng suất tập trung với trò số lớn ở các đáy của các nhấp nhô, ứng suất này sẽ hình thành các vết nứt tế vi, làm giảm độ bền mõi của chi tiết Đây là nguồn gốc phá hỏng chi tiết Ví dụ: khi tiện thép C 45 với Rzbđ khác nhau: Rz= 75 µm giới hạn mỏi σ-1=195MN/mm2 Rz=2 µm giới hạn mỏi σ-1=282MN/mm2 µ GV: TRƯƠNG QUỐC THANH 27 3 Ảnh hưởng của chất lượng... việc của chi tiết máy Tuổi thọ của cặp chi tiết có độ nhấp nhô tế vi ban đầu cao nhất (đường c) tương ứng với giai đoạn mòn bình thường ngắn nhất nên tuổi thọ thấp nhất: T3 < T2 < T1 Như vậy, khi chế tạo chi tiết máy, cần giảm chiều cao nhấp nhô ban đầu (Ra, Rz) đến giá trò độ nhám tối ưu, ứng với điều kiện làm việc của chi tiết thì sẽ kéo dài tuổi thọ của chi tiết GV: TRƯƠNG QUỐC THANH 21 3 Ảnh hưởng... càng xảy ra nhanh chóng GV: TRƯƠNG QUỐC THANH quá 23 3 Ảnh hưởng của chất lượng bề mặt đến khả năng làm việc của chi tiết máy b Ảnh hưởng của lớp biến cứng Làm nâng cao tính chống mòn Làm hạn chế tác động tương hỗ giữa các phân tử và tác động tng hổ ở bề mặt tiếp xúc Hạn chế Oxy khuếch tán vào bề mặt chi tiết, hình thành các oxýt kim loại, gây ra hiện tượng ăn mòn hóa học Hạn chế quá trình biến dạng dẻo... với mối lắp lỏng cần giảm độ nhấp nhô tế vi (tăng độ nhẵn) GV: TRƯƠNG QUỐC THANH 35 4 Ảnh hưởng của chất lượng bề mặt đến tính năng lắp ghép Đối với mối lắp chặt: chiều cao nhấp nhô tế vi Rz tăng thì độ bền lắp ghép giảm Vì khi lắp ghép, các nhấp nhô bò san bằng làm cho độ dôi thực tế của mối lắp ít hơn so với trên tính toán GV: TRƯƠNG QUỐC THANH 36 ... suất dư kéo GV: TRƯƠNG QUỐC THANH 15 2 Tính chất cơ lý của lớp bề mặt gia công Các nguyên nhân sinh ra ứng suất dư: Nhiệt cắt sinh ra làm nung modul đàn hồi của vật liệu Sau nhanh và bò co lại gây nên ứng bên trong phải sinh ra ứng suất nóng cục bộ vùng cắt, làm giảm khi cắt, lớp bề mặt bò làm nguội suất dư kéo; để cân bằng thì lớp dư nén Biên soạn: ThS TrầQUỐ n Anh Sơn GV: TRƯƠNG C THANH 16 2 Tính... việc của chi tiết máy b Ảnh hưởng của lớp biến cứng Lớp biến cứng bề mặt tăng giúp tăng độ bền mỏi của chi tiết (khoảng 20%) Nguyên nhân: Lớp biến cứng bề mặt hạn chế gây ra các vết nứt tế vi, nhất là các bề mặt có ứng suất dư nén Khi chi tiết làm việc ở môi trường có nhiệt độ cao, lớp biến cứng bề mặt giúp hạn chế quá trình khuếch tán của các phân tử lớp bề mặt chi tiết GV: TRƯƠNG QUỐC THANH 28 3 Ảnh ... (∇∇∇∇ ∇∇∇∇) ∇∇∇∇ GV: TRƯƠNG QUỐC THANH Cấp độ nhám Ra (µ) Rz (µ) Chiều dài chuẩn L 80 40 20 10 320 160 80 40 2 .5 20 0.8 2 .5 1. 25 10 6.3 10 11 0.63 3.2 0.16 0.08 3.2 1.6 0.8 0.4 0. 25 12 13 14 0.04... soạn: ThS TrầQUỐ n Anh Sơn GV: TRƯƠNG C THANH Tính chất hình học lớp bề mặt (độ sóng, độ nhám,…) Độ nhám: l/h = ÷ 50 Độ sóng: L/H = 50 ÷ 1000 h l H L GV: TRƯƠNG QUỐC THANH – – – – Chiều cao nhấp... mòn chi tiết GV: TRƯƠNG QUỐC THANH 25 Ảnh hưởng chất lượng bề mặt đến khả làm việc chi tiết máy 3.2 Ảnh hưởng chất lượng bề mặt đến độ bền mõi chi tiết a GV: TRƯƠNG QUỐC THANH Ảnh hưởng độ nhám