Đề số 5 sản phẩm dạng trục

Ít khi dùng trục trơn vì loại trục này không thích hợp với ứng suất thay đổi theo dọc chiều dài trục, lắp ráp – sửa chữa khó khăn, việc cố định các chi tiết máy trên trục cũng phức tạp …

Họ tên: Lê Đức Hiếu

MSSV: 20193787

Đề số 5: Sản phẩm dạng trục

Chương 1 : Giới thiệu về sản phẩm

Trục là gì?

-Trục là chi tiết máy có công dụng chung, được dùng để đỡ các chi tiết máy quay (như bánh răng, đĩa xích ), để truyền động, hoặc thực hiện cả hai nhiệm vụ trên -Trục được chế tạo có hình trục tròn gồm nhiều bậc Ít khi dùng trục trơn vì

loại trục này không thích hợp với ứng suất thay đổi theo dọc chiều dài trục,

lắp ráp – sửa chữa khó khăn, việc cố định các chi tiết máy trên trục cũng phức tạp …Tuy nhiên, trục trơn rất dễ trong chế tạo

- Như đã nêu trên, trục rỗng có giá thành cao do chế tạo khó khăn, nhưng có

khối lượng nhỏ và khả năng truyền moment xoắn tốt

Cấu tạo trục bao gồm các phần sau:

+ Tiết máy đỡ trục gọi gọi là ổ trục, phần trục tiếp với ổ trục được gọi là

ngõng trục

+ Phần trục để lắp ghép các tiết máy khác gọi là thân trục

Một điều hết sức lưu ý trong quá trình thiết kế trục là : đường kính ngõng trục

và thân trục phải lấy theo các trị số tiêu chuẩn để thuận tiện cho việc chế tạo

và lắp ghép

Ứng dụng của trục trong thực tế

Do trục có công dụng chung nên trục sẽ có nhiều ứng dụng theo nhiều loại trục khác nhau Sau đây sẽ là một số ứng dụng cả một số loại trục khác nhau:

-Trục truyền: Được chia thành trục truyền động (mang các chi tiết máy truyền động như bánh răng, xích, đai …), trục chính (ngoài việc mang các chi tiết máy còn mang thêm các bộ phận công tác như dụng cụ cắt, cánh khuấy) Ngoài ra, còn có

trục truyền chung (là loại chỉ chịu moment xoắn, không chịu moment uốn hoặc có nhưng rất ít, thường dung để truyền moment xoắn từ một máy phát động lực đến nhiều máy công tác khác)

-Trục khuỷu: Là loại tiết máy có công dụng riêng, chúng ta thường thấy ứng

dụng của loại trục này trong ngành ô tô, ngoài ra loại trục này còn ứng dụng

trong nhiều lĩnh vực khác như dột dập

-Trục láp: Đặt ở cầu sau ôtô, có nhiệm vụ làm quay bánh ôtô, làm ôtô chuyển động Trục láp ôtô tải khá dài (trên dưới 1m), tiết diện lớn (đường kính trên dưới 50mm), chịu tải trọng nặng, chịu mômen xoắn lớn, do vậy thường được làm bằng thép hợp kim hóa tốt

-Trục máy cắt: Trong các máy cắt gọt có nhiều loại trục khác nhau có nhiệm vụ truyền chuyển động quay và tịnh tiến đến các bộ phận của máy ở các máy cắt gọt nhỏ và trung bình (nặng 1 - 2 tấn) các trục máy không lớn, chịu tải trọng không lớn

và ít bị va đập

Chương 2: Vật liệu chế tạo và các đặc tính cơ bản của vật liệu

- Vật liệu dùng để chế tạo trục xác định theo những tiêu chuẩn về khả năng

làm việc của trục, ít nhạy với tập trung ứng suất, có thể nhiệt luyện, hoá luyện được và dễ gia công

- Phôi để chế tạo trục có đường kính <150mm thường dùng phôi cán, nếu

đường kính trục >150mm dùng phôi rèn Rất hiếm khi dùng phôi đúc

- Thép carbon và thép hợp kim là những vật liệu chủ yếu dùng để chế tạo trục

1.Thép Carbon

- Nếu không có yêu cầu cao và trục chịu ứng suất không lớn thì có thể dùng

thép CT5 không nhiệt luyện do CT5 chống bào mòn chống oxi hóa tốt, chịu tải trọng cao, chịu được va đập mạnh và có tính đàn hồi tốt nhờ độ bền kéo và giới hạn chảy cao

- Nếu khả năng tải của trục đòi hỏi cao hơn thì dùng thép C45 là gồm Fe và

C,trong đó nồng độ cacbon có trong thép là 0,45%, C45 được xếp vào loại vật liệu

có tính cacbon trung bình, thường được dùng thiết kế trục,bánh răng

Khái niệm lý hóa của thép cacbon như sau:

Thép cacbon là một hợp kim có hai thành phần cơ bản chính là sắt và cacbon, trong khi các nguyên tỗ khác có mặt trong thép cacbon là không đáng kể

Thành phần phụ trợ trong thép cacbon là mangan (tối đa 1,65%), silic (tối đa 0,6%)

và đồng (tối đa 0,6%) Lượng cacbon trong thép càng giảm thì độ dẻo của thép cacbon càng cao Hàm lượng cacbon trong thép tăng lên cũng làm cho thép tăng độ cứng, tăng thêm độ bền nhưng cũng làm giảm tính dễ uốn và giảm tính hàn Hàm lượng carbon trong thép tăng lên cũng kéo theo làm giảm nhiệt độ nóng chảy của thép

Và chúng được phân loại như sau:

Thép mềm (ít cacbon): Lượng cacbon trong khoảng 0,05–0,29% (Ví dụ theo tiêu chẩn AISI có thép 1018) Thép mềm có độ bền kéo vừa phải, nhưng lại khá rẻ tiền

và dễ cán, rèn; Thép mềm sử dụng nhiều trong xây dựng, cán tấm, rèn phôi Thép cacbon trung bình: Lượng cacbon trong khoảng 0,30–0,59% (Ví dụ theo tiêu chuẩn AISI có thép 1040) Có sự cân bằng giữa độ mềm và độ bền và có khả chống bào mòn tốt; phạm vi ứng dụng rộng rãi, là các thép định hình cũng như các chi tiết máy, cơ khí

Thép cacbon cao: Lượng cacbon trong khoảng 0,6–0,99% Rất bền vững, sử dụng

để sản xuất nhíp, lò xo, kéo thành sợi dây thép chịu cường độ lớn

Thép cacbon đặc biệt cao: Lượng cacbon trong khoảng 1,0–2,0% Thép này khi tôi

sẽ đạt được độ cứng rất cao Dùng trong các việc dân dụng: dao cắt, trục xe hoặc đầu búa Phần lớn thép này với hàm lượng 1,2%C được sử dụng trong công nghệ luyện kim bột và luôn được xếp loại vào với thép cacbon có hợp kim cao

2.Thép hợp kim

- Đối với các trục chịu ứng suất lớn và sử dụng trong các máy móc quan trọng

có thể dùng thép 40CrNi,40CrNi2MoA, 30CrMnTi, …

- Đối với trục có số vòng quay lớn và ổ trục là ổ trượt thì đòi hỏi ngõng trục

phải có đội rắn cao, thường được chết tạo từ thép 20, 20Cr thấm carbon rồi tôi

Nếu trục làm việc với vận tốc rất cao và chịu ứng suất lớn thì dùng thép

12CrNi3A, 18CrMnTi thấm carbon và tôi hay thép thấm nitơ như

38Cr2MoAlA

-Thép hợp kim là loại thép có chứa trong nó một hàm lượng các nguyên tố hợp kim thích hợp Hàm lượng của chúng phải đủ đến mức có thể làm thay đổi cơ tính thì mới được coi là chất cho thêm, nếu dưới mức đó thì chỉ là tạp chất

Các đặc tính cơ bản của thép hợp kim:

-Cải thiện cơ tính: Thép hợp kim có tính nhiệt luyện tốt hơn thép Carbon

-Giữ được độ bền cao: Hơn thép Carbon ở nhiệt độ cao nhờ sự tương tác của nguyên tố hợp kim trong các tổ chức của thép Carbon

-Tạo ra những tính chất lý hóa đặc biệt: Chống ăn mòn trong các môi trường ăn mòn, có thể tạo ra thép từ tính cao hay không có từ tính, độ giãn nở vì nhiệt rất nhỏ

Phân loại thép hợp kim:

-Theo thành phần hợp kim trong thép:

+Thép hợp kim thấp: có tổng lượng các nguyên tố hợp kim < 2,5%

+Thép hợp kim trung bình: có tổng lượng các nguyên tố hợp kim từ 2.5 ÷ 10% +Thép hợp kim cao: có tổng lượng các nguyên tố hợp kim < 10%

-Theo tên gọi các nguyên tố hợp kim chủ yếu: Thép Mn, thép Si, thép Cr, thép Ni, thép Cr-Ni,…

-Theo công dụng:

+Thép hợp kim kết cấu: là loại thép trên cơ sở thép Carbon kết cấu cho them các nguyên tố hợp kim(0,1 ÷ 0,85% C và lượng phần trăm nguyên tố hợp kim thấp) +Thép hợp kim dụng cụ: là thép cần có độ cứng cao sau khi nhiệt luyện, độ chịu nhiệt và mài mòn cao Hàm lượng Carbon trong thép trong thép hợp kim dụng cụ

từ 0,7 ÷ 1,4%, các nguyên tố hợp kim cho vào là Cr,W,Si và Mn

+Thép gió: là một dạng thép hợp kim đặc biệt để làm dụng cụ cắt và các chi tiết máy có yêu cầu cao

+Thép hợp kim đặc biệt:

· Thép không gỉ: là loại thép có khả năng chống lại môi trường ăn mòn (ăn mòn hóa học và ăn mòn điện hóa)

· Thép bền nóng: là loại thép hợp kim làm việc ở nhiệt độ cao mà độ bền không giảm, không bị oxy hóa bề mặt

· Thép từ tính: là loại thép có khả năng khử từ cao

Chương 3: Phương pháp chế tạo sản phẩm

1 Công đoạn chi tiết gia công trục.

1.1 Công đoạn và điều kiện làm việc.

- Bề mặt làm việc chủ yếu là rãnh 11 Ngoài ra, vì trục có một đầu có ren và là trục bậc nên trục phải đạt được độ cứng cần thiết để không bị gãy khi làm việc

1.2 Công đoạn kết cấu hình dáng chi tiết.

- Chi tiết đã cho dạng trục bậc được dung trong máy dệt Một đầu có được xẻ rãnh và có ren gắn cố định vào một chi tiết khác Đầu còn lại có lỗ và rãnh thông dung để liên kết với chi tiết khác

1.3 Công đoạn vật liệu chế tạo chi tiết.

- Ưu điểm: Trục được chế tạo bằng thép carbon nên có độ bền cao,rất bền trong điều kiện làm việc tải trọng tĩnh

- Nhược điểm: kém bền trong điều kiện làm việc tải trọng động,khả năng chịu

va đập giới hạn

2 Công đoạn chuẩn bị và phương pháp chế tạo phôi

2.1 Phương pháp chế tạo phôi.

Việc xác định phương pháp tạo phôi hợp lý sẽ đảm bảo yêu cầu kỹ thuật của chi tiết kích thước của phôi phải đảm bảo phân bố đủ lượng dư cho quá trình gia công hình dáng của phôi càng giống chi tiết càng tốt Yêu cầu này cho phép giảm số lần chạy dao, giảm thời gian gia công, giám sát sai số in dập dẫn đến tăng năng suất,

hạ giá thành sản phẩm

Căn cứ vào vật liệu, hình dáng kết cấu chi tiết ta có phương pháp tạo phôi sau:

- Phôi cán

- Phôi đúc

- Phôi dập

- Phôi rèn

Căn cứ vào vật liệu, hình dáng kết cấu chi tiết, dạng sản xuất, điều kiện sản xuất,

ta chọn phương pháp tạo phôi là phương pháp dập bởi nó cho một số ưu điểm đặc biệt quan trọng mà phương pháp khác không có được:

- Phôi dập có độ bóng và chinh xác cao

- Tổ chức kim loại đồng đều

- Có khả năng chế tạo các chi tiết phức tạp

- Năng suất cao, dễ cơ khí hóa, phù hợp sản xuất loạt lớn hàng khối

Bên cạnh đó, nó có một số nhược điểm:

- Máy có công suất lớn

- Thời gian chế tạo khuôn dài

Tuỳ thuộc vào loại khuôn, mẫu, ta có thể dùng nhiều phương pháp dập khác nhau và có các đặc điểm khác nhau Ta có thể xét các đặc điểm của chúng như sau

- Khối lượng phôi có thể không cần chính xác nhưng kích thước vâ †t dâ †p sẽ không giống nhau vì khối lượng phôi lớn hơn theo yêu cầu thì lượng kim loại thừa sẽ có thể chảy hết ra theo rãnh thoát biên

- Chiều chảy kim loại thoát ra khỏi lòng khuôn vào các rãnh thoát biên vuông góc với chiều lực tác dung Chiều dày vành biên giảm dần khi lực dâ †p tăng

- Thớ kim loại tại nơi cắt vành biên sẽ không liên tục

- Khối lượng kim loại ở trong lòng khuôn giảm dần đi trong quá trình tăng lực vì có mô †t lượng kim loại chảy ra khỏi khuôn qua rãnh thoát biên

- Thể tích phôi không được thay đổi nhiều vì không có rãnh thoát biên nên kích thước vâ †t dâ †p không đều nhau

- Mô †t phần nhỏ kim loại chảy vào các khe hở tạo thành ba via , chiều chảy của ba via cùng với hướng lực tác dụng, chiều dày lớp ba via này không đổi trong suốt quá trình dâ †p

- Thớ kim loại trong vâ †t dâ †p không bị đứt đoạn như dâ †p trên khuôn hở vì không phải cắt biên

Căn cứ vào những đă †c điểm trên của hai loại lòng khuôn, ta chọn dâ †p trên lòng khuôn kín vì cho ra sản phẩm chất lượng tốt, hê † số sử dụng vâ †t liê †u rất cao

so với dâ †p trên khuôn hở

2.2.Bản vẽ vật dập

a) Xc đnh lưng dư gia công cơ

Lượng dư phải có trên tất cả các bề mă †t cần gia công Lượng dư gia công phụ thuô †c vào kích thước, khối lượng, tính chất vâ †t liê †u, đô † chính xác của chi tiết và loại thiết bị sử dụng

- Lượng dư gia công theo đường kính D:

δ D = 0,06D + 0,0017L + 2,8 = 0,06.100 + 0,0017.400 + 2.8 = 9,48 (mm)

- Lượng dư gia công theo chiều dai L:

δ L = 0,06D + 0,002L + 1 = 0,06.100 + 0,002.400 + 1 = 7.8 (mm)

b) Xc đnh lưng dư k thuâ t

Lượng dư kỹ thuâ †t thêm vào để đơn giản kết cấu công nghê †

c) Xc đnh kch thư c danh ngh!a vâ t dâ p

- Kích thước danh nghĩa của vâ †t rèn được xác định theo công thức:

D = d + δ => d = D – δ = 100 – 9,48 = 90,52 (mm)

d) Xc đnh dung sai

Dung sai theo chiều cao:

ES = (0,7 – 1) δ = (6,64 – 9,48)

EL = (0,4 – 0,6) δ = (3,12 – 4,68)

e) Xc đnh đô  nghiêng th%nh khuôn

- Đô † nghiêng dốc thành khuôn phụ thuô †c vào những yếu tố:

- Loại khuôn: khuôn có chốt đẩy giảm đô † dốc, đô † dốc của khuôn trên cần lớn hơn đô † dốc của khuôn dưới

- Đô † sâu tương đối: chiều sâu càng lớn thì đô † dốc càng giảm

- Đô † dốc thành trong lớn hơn đô † dốc thành ngoài

- Nhiê †t đô † kết thúc càng cao, đô † dốc càng lớn

Căn cứ vào các yếu tố trên, ta chọn đô † nghiêng thành khuôn là 500

f) Xc đnh bn knh g'c lưn c(a th%nh khuôn

Bán kính góc lượn để kim loại dể di đô †ng trong khuôn, tránh nứt, gấp nếp, tăng đô † bền, tuổi thọ lòng khuôn

Chọn bán kính thành trong r = 2, bán kính thành ngoài là

R = 2,5r + 0,5 = 5,5

g) Xác định rãnh ba via

Chiều cao khe ba via: h=0.015√F vat dap

F : diện tích hình chiếu vật dập trên mặt phân khuân.

F = 100.80.2+200.100 = 36000 mm2

h = 2,85 mm Thể tích ba via: V = S.L∅ + Trong đó: φ hệ số điền đầy ( φ = 0,3 – 0,7)

+ S diện tích tiết diện ngang rãnh bavia

+ L chu vi theo trọng tâm tiết diện ngang rãnh bavia

3 Quy trình gia công trục

3.1 Chuẩn định vị

Các chi tiết trục sử dụng chuẩn tinh thống nhất là lỗ tâm ở 2 đầu

3.2 Trình tự gia công các bề mặt

- Gia công chuẩn bị: cắt phôi, khỏa mặt đầu, khoan tâm

- Gia công trước nhiệt luyện: gia công các đoạn trục có đường kính lớn trước, đoạn có đường kính nhỏ sau để đảm bảo cứng vững bao gồm:

 Tiện thô và bán tinh các mặt trụ

 Tiện tinh ( với trục rỗng cần gia công lỗ mới tiện tinh mặt ngoài)

 Mài thô cổ trục để đỡ chi tiết khi phay

 Nắn thẳng trục có chiều dài L/D >10 và D < 10mm

 Gia công mặt định hình (rang, rãnh then, then hoa…)

 Gia công các mặt còn lại (ren, mặt không quan trọng…)

- Nhiệt luyện

- Nắn thẳng sau nhiệt luyện

- Gia công sau nhiệt luyện

 Mài thô và tinh các cổ trục

 Mài thô và tinh các mặt định hình (nếu có)

 Đánh bóng

Nguyên công 1: Phay mặt đầu, khoan lỗ tâm

4.Thông số cắt gọn cho một số nguyên công cơ bản.

Chương 4: Phương pháp xử lý nhiệt.

Xử lý nhiệt ( Nhiệt luyện ) là một phương pháp tác động nhiệt độ lên vật chất nhằm làm thay đổi vị cấu trúc chất rắn, đôi khi tác động làm thay đổi thành phần hóa học, đặc tính của vật liệu Chủ yếu của ứng dụng nhiệt luyện là thuộc về ngành luyện kim Nhiệt luyện cũng được sử dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau, ví dụ như ngành sản xuất thủy tinh Quá trình nhiệt luyện bao gồm sự nung nóng hoặc làm nguội với mức độ chênh lệch đáng kể, hoặc xử lý nhiệt theo một thời gian biểu nhằm mục đích làm mềm hay làm cứng vật liệu, cũng như tạo ra sự cứng hay mềm khác nhau trên củng một vật liệu, ví dụ như tôi bề mặt, vật liệu chí cứng ở bề mặt ( chống mài mòn ) nhưng lại dẻo dai ở phần bên trong chịu va đập cũng như chịu uốn rất tốt ) Nhiệt luyện đòi hỏi một quy trình chặt chẽ và có kiểm soát thời gian

và tốc độ trao đổi nhiệt trên vật liệu Nhiều quốc gia tiên tiến chưa công bố và bí mật một số công nghệ nhiệt luyện - yếu tố tạo ra một vật liệu có giá thành hạ nhưng tính năng sử dụng rất cao Ví dụ, với một chi tiết trục động cơ, người ta sử dụng vật liệu thép hợp kim thấp ( giá thành rẻ ) Sau công đoạn nhiệt luyện ram, thâm vật liệu có bề mặt cứng chịu được bài mòn cao, nhưng thân trục lại chịu được chân động và chịu tốn khá lớn, chi tiết được bán với giá rất cao Bản chất của nhiệt luyện kim loại là làm thay đổi tính chất thông qua biến đổi tổ chức của vật liệu Một quy trình nhiệt luyện bao gồm 3 giai đoạn: Nung, giữ nhiệt, làm nguội Khi nung, tổ chức vật liệu sẽ thay đổi theo nhiệt độ, tuỳ thời điểm nâng, hạ nhiệt với các tốc độ khác nhau mà nhiệt luyện với các phương pháp khác nhau sẽ cho ra tính chất vật liệu mong muốn Để làm thay đổi mạnh hơn nữa các tính chất của kim loại

và hợp kim, người ta còn kết hợp đồng thời các tác dụng của biến đang deo và nhiệt luyện hay tác dụng hoá học và nhiệt luyện Như vậy, nhiệt luyện nói chung bao gồm ba loại: Nhiệt luyện đơn giản Cơ nhiệt luyện Hoả nhiệt luyện

Một số phương pháp nhiệt luyện :

- Tôi: là phương pháp nhiệt luyện nung thép đến nhiệt độ cao hơn nhiệt độ tới hạn (Ac1) để làm xuất hiện Austenit, giữ nhiệt rồi làm nguội nhanh để biến

nó thành Mactenxit hay các tổ chức không ổn định khác có độ cứng cao

- Thường hóa: là phương pháp nhiệt luyện bao gồm nung nóng thép đến trạng thái hoàn toàn là austenit (cao hơn Ac3 hay Acm), giữ nhiệt rồi làm nguội trong không khí tĩnh để austenit phân hóa thành tổ chức gần ổn định

- Ủ: là phương pháp nung nóng thép đến nhiệt độ nhất định, giữ nhiệt thời gian rồi làm nguội chậm( cùng lò) với tốc độ < 200độ/1h để đạt được tổ chức cân bằng, với độ cứng thấp nhất, độ dẻo cao nhất