Nghiên cứu phục hồi và xây dựng quy trình kiểm tra, bảo dưỡng, chẩn đoán, vận hành kỹ thuật động cơ KIA bằng hình ảnh dữ liệu tại xưởng thực tập bộ môn kỹ thuật ô tô

Ở giaiđoạn hao mòn ban đầu, sự ôxy hóa sẽ tạo ra trên bề mặt chi tiết công tác một lớpdung dịch ôxy, ở giai đoạn thứ hai sẽ tạo ra các hợp chất hóa học của ôxy với kimloại và nhờ đó mà c

Chương 1 GIỚI THIỆU ĐỘNG C Ơ KIA 1.1 Khái quát chung

Động cơ KIA tại xưởng thực tập bộ môn kỹ thuật ô tô là động cơ Diesel do hãngKIA MOTORS của Hàn Quốc sản xuất, nó dùng để lắp trên ô tô tải KIA 1,4 tấn

Hình 1.1 Ô tô tải KIA 1,4 tấn.

Bảng 1.1 Thông số kỹ thuật của ô tô tải KIA 1,4 tấn.

Đường kính xylanh x hành trình

9 Trang bị trên ô tô

Tay lái điều khiển được độ nghiêng,

cao thấp

Đèn sương mù

2 tấm che nắng cho tài xế và phụ lái

Radio cassetllte + 2 loa

Hệ thống điều hòa

Khóa cửa trung tâm

Hệ thống rửa kính toàn diện

Động cơ KIA được công ty trách nhiệm hữu hạn Quý Minh, nằm ở lô 56 N2khu công nghiệp An Xá thành phố Nam Định, giám đốc công ty ông Nguyễn Quý

Mỳ, tặng Khoa Cơ khí Trường Đại học Nha Trang nhân Ngày nhà giáo Việt nam

20 – 11 – 2005

1.2 Đặc điểm kỹ thuật của động cơ KIA

Hình 1.2 Động cơ KIA.

Bảng 1.2 Đặc điểm kỹ thuật của động cơ KIA.

18 Phương pháp làm mát Vòng trong làm mát bằng nước, vòng

ngoài được lấy nhiệt bằng quạt gió

20 Chiều quay của quạt làm mát Cùng chiều kim đồng hồ

1.3 Các bộ phận và hệ thống cơ bản của động cơ KIA

Trên động cơ KIA có các bộ phận và hệ thống cơ bản sau đây:

Hình 1.3 Bộ khung của động cơ.

1- Nắp xylanh; 2- Khối xylanh; 3- Các te trên; 4- Các te dưới.

1.3.2 Hệ thống truyền lực

Hệ thống truyền lực có chức năng tiếp nhận áp lực khí thể trong không giancông tác của xylanh rồi truyền cho hộ tiêu thụ, đồng thời biến chuyển động tịnh tiếncủa piston thành chuyển động quay của trục khuỷu Các bộ phận chính của hệ thốngtruyền lực cũng chính là các bộ phận chuyển động chín h của động cơ, bao gồm:nhóm piston, nhóm thanh truyền, trục khuỷu, bánh đ à

Trong động cơ hệ thống trao đổi khí phả i luôn đảm bảo yêu cầu nạp đầy (hệ sốnạp phải cao), xả sạch (hệ số khí sót phải thấp)

Các bộ phận cơ bản của hệ thống trao đổi khí bao gồm: bình lọc không khí,ống nạp, ống xả, bình giảm thanh và cơ cấu phân phối khí

Sơ đồ và nguyên lý làm việc của cơ cấu phân phối khí động cơ: trên động cơ

sử dụng cơ cấu phân phối khí kiểu xu páp treo

- Sơ đồ cấu tạo:

- Nguyên lý làm việc:

Khi động cơ làm việc trục khuỷu quay dẫn động trục cam quay theo Khi tr ụccam quay, mấu cam (1) truyền chuyển động tịnh tiến cho con đội (2) và đũa đẩy (3)làm cho đòn gánh (6) quay quanh trục đòn gánh (5) Đầu đòn gánh sẽ đè xu páp (8)xuống mở cửa nạp cho khí đi vào xylanh, hoặc mở cửa xả cho khí xả ra ngoàixylanh, khi vấu cam ở vị trí cao nhất th ì xu páp mở hoàn toàn Trục cam tiếp tụcquay làm vấu cam đi xuống, lúc này cam không còn đội con đội nữa, dưới tác dụngcủa lực lò xo (7) làm cho xu páp đậy kín bệ xu páp, đồng thời đũa đẩy đi xuốngtheo chiều ngược lại Khi động cơ còn nguội ở tư thế mấu cam không đội thì giữađầu đòn gánh và đuôi xu páp có khe hở gọi là khe hở nhiệt Nhờ nó mà khi làmviệc, động cơ nóng lên, xu páp giãn nở, buồng đốt không bị hở

1.3.4 Hệ thống nhiên liệu động cơ

1.3.4.1 Nhiệm vụ và yêu cầu đối với hệ thống nhiên liệu động cơ

- Yêu cầu:

+ Cung cấp vào buồng đốt những khối lượng dầu xác định, phù hợp với chế độlàm việc của động cơ và có thể điều chỉnh được, lượng nhiên liệu chu trình cungcấp cho các xylanh phải đồng đều

+ Thời điểm và thời gian cung cấp cần phả i chính xác (nhất là thời điểm bắtđầu) và có thể điều chỉnh được

+ Dầu phun vào buồng đốt phải ở dạng các hạt nhỏ, đồng đều v à phân bố đềutrong không gian buồng đốt

+ Số lượng dầu cung cấp theo thời gian cung cấp – quy luật cung cấp phải tạo

ra sự cấp nhiệt tốt nhất cho chu tr ình làm việc của động cơ (chất lượng phun tốt,quy luật phun phù hợp)

1.3.4.2 Sơ đồ và nguyên lý làm việc của hệ thống nhiên liệu động cơ

Trên động cơ sử dụng hệ thống nhiên liệu bơm cao áp phân phối

- Sơ đồ hệ thống:

- Nguyên lý hoạt động:

Khi động cơ làm việc, bơm thấp áp (2), hút dầu từ thùng chứa (1), qua bình lọc(3), rồi tới bơm cao áp (4) Bình lọc (3) có nhiệm vụ lọc sạch sạn bẩn lẫn trongnhiên liệu Bơm cao áp (4) đẩy dầu đi tiếp vào đường ống cao áp, tới dàn vòi phun(5) để phun vào buồng đốt động cơ

Hình 1.6 Hệ thống nhiên liệu bơm cao áp phân phối.

1- Thùng chứa nhiên liệu;

2- Bơm thấp áp;

3- Bình lọc nhiên liệu;

4- Bơm cao áp;

5- Dàn vòi phun.

1.3.5 Hệ thống bôi trơn động cơ

1.3.5.1 Chức năng, nhiệm vụ

- Chức năng:

Động cơ đốt trong được tạo ra bởi hệ thống, cơ cấu, mối ghép, v.v khi làmviệc, các bộ phận có chuyển động t ương đối với nhau Tại bề mặt li ên kết giữachúng sẽ nảy sinh ma sát và hao mòn Người ta đưa chất bôi trơn vào các bề mặtchịu ma sát ấy, tạo ra môi tr ường có lợi cho ma sát v à hao mòn Các chất bôi trơnthường dùng trong động cơ đốt trong là dầu, mỡ, graphit, v.v chúng đóng vai tròmôi trường Chúng cho phép thay đổi loại ma sát và dạng hao mòn Như vậy, chứcnăng của bôi trơn là điều khiển ma sát và hao mòn của động cơ

- Nhiệm vụ:

Hệ thống bôi trơn có nhiệm vụ đưa dầu bôi trơn đến các bề mặt ma sát giữa cácchi tiết của động cơ, với một lượng cần thiết, với áp suất và nhiệt độ nhất định phùhợp với các điều kiện l àm việc của động cơ, để làm giảm ma sát và hao mòn của nó

Do vậy, nó làm tăng hiệu suất, tuổi thọ và tính tin cậy của động cơ khi sử dụng.Ngoài ra, bôi trơn còn kết hợp làm thêm nhiệm vụ khác như: làm mát, làmsạch, làm kín, giảm tiếng ồn, giảm rung động , v.v

1.3.5.2 Sơ đồ và nguyên lý hoạt động của hệ thống bôi trơn động cơ

Trên động cơ sử dụng hệ thống bôi trơn các te ướt, phương pháp bôi trơn hỗnhợp gồm: bôi trơn áp lực và bôi trơn theo cách vung tóe

- Sơ đồ hệ thống:

.

Hình 1.7 Hệ thống bôi trơn các te ướt.

1- Các te dầu; 2- Bơm dầu; 3- Lọc thô; 4- Lọc tinh; 5- Đồng hồ áp suất; 6- Đường dầu chính; 7- Trục cam phân phối; 8- Xylanh; 9- Xu páp; 10- Trục đòn gánh; 11- Đuôi xu páp; 12- Đũa đẩy; 13- Mấu cam; 14- Bánh răng dẫn động trục cam; 15- Trục khuỷu; 16- Trục dẫn động bơm nhớt.

- Nguyên lý hoạt động:

Khi động cơ hoạt động dầu bôi trơn từ đáy các te (1) được bơm dầu (2) hút vào

và đưa đến bình lọc tinh (4) dưới áp suất cao Tại đây dầu được lọc sạch rồi đi vàođường dầu chính (6) Từ đây dầu đi dọc các lỗ trong khối thân đ ộng cơ đến bôi trơncác ổ đỡ chính trục khuỷu và các ổ đỡ trục cam phân phối

Tiếp tục theo các lỗ khoa n trong trục cam phân phối (7) và trục khuỷu (15) dầu

đi đến tất cả các cổ Theo lỗ khoan chéo trong trục khuỷu dầu rơi vào hốc của cổbiên ở đây dầu được làm sạch thêm và bôi trơn c ổ biên

Theo rãnh trong cổ sau của trục cam dầu đi vào rãnh đứng của khối thân động

cơ, theo rãnh trong nắp và ống ngoài vào trục rỗng của đòn gánh Qua lỗ trong củatrục đòn gánh (10) dầu đi vào bạc đòn gánh và khi chảy dọc thanh đẩy sẽ bôi tr ơncon đội và các vấu cam của trục cam phân phối Thành xylanh và piston, chốtpiston, bánh răng dẫn động trục cam (14) được bôi trơn bằng dầu vung toé Sau khi

đi bôi trơn các bộ phận và chi tiết trong động cơ dầu được đưa về các te (1)

1.3.6 Hệ thống làm mát động cơ

1.3.6.1 Chức năng của hệ thống làm mát:

Hệ thống làm mát có chức năng tản nhiệt từ các chi tiết của động cơ như piston,xylanh, nắp xylanh, xu páp, v.v… để chúng không bị quá tải nhiệt Ngo ài ra, làmmát động cơ còn có tác dụng duy trì nhiệt độ dầu bôi trơn trong một phạm vi nhấtđịnh để có thể bôi trơn tốt nhất

Chất có vai trò trung gian trong quá trình truy ền nhiệt từ các chi tiết nóng c ủađộng cơ ra ngoài được gọi là môi chất làm mát, đó có thể là nước, không khí, dầuhoặc một số loại dung dịch đặc biệt

Không khí được dùng làm môi chất làm mát chủ yếu cho động cơ có công suấtnhỏ, đại đa số động cơ đốt trong hiện nay được làm mát bằng nước vì có hiệu suấtnhiệt làm mát cao khoảng 2,5 lần so với làm mát bằng dầu

1.3.6.2 Sơ đồ và nguyên lý hoạt động của hệ thống làm mát động cơ:

Trên động cơ sử dụng hệ thống làm mát tuần hoàn một vòng kín

nhờ không khí do quạt làm mát (4) hút qua, trở thành nước mát và tiếp tục đượcbơm (6) đẩy đi qua van hằng nhiệt (5) làm mát cho động cơ.

Khi trời lạnh, lúc khởi động, nước còn lạnh, van hằng nhiệt đóng lại không chonước từ két nước làm mát đi qua, khi đó nước trong thân máy trở về bơm và tiếp tụcđược bơm đẩy đi làm mát cho động cơ mà không qua két nước làm mát (2) Nhiệt độnước vào ở hệ thống kín vào khoảng (60 ÷ 70)oC, nhiệt độ nước ra khoảng (85 ÷ 95)oC

1.3.7 Hệ thống khởi động động cơ.

1.3.7.1 Nhiệm vụ của hệ thống khởi động

Khởi động là quá trình chuyển động cơ từ trạng thái đứng yên sang trạng tháilàm việc Muốn tự làm việc, động cơ phải thực hiện được một chu trình làm việctrọn vẹn và công do chu trình ấy sinh ra phải đủ cung cấp năng l ượng để động cơ

có thể thực hiện được một chu trình tiếp theo Như vậy, cần cung cấp năng lượngban đầu để động cơ có thể hoạt động được, sao cho sự đốt cháy nhi ên liệu có thểthực hiện được một chu trình và công sinh ra phải đủ thực hiện được chu trình sau

Hệ thống khởi động làm nhiệm vụ quay trục khuỷu động c ơ đạt tới tốc độ nhấtđịnh để từ đó động cơ có thể làm việc độc lập được Tốc độ quay này phải đảm bảohoà trộn được nhiên liệu với không khí tạo th ành hỗn hợp cháy trong xylanh và hỗnhợp có thể bốc cháy dãn nở sinh công

Khi động cơ đã hoạt động thì hệ thống khởi động sẽ không làm việc nữa vàđược nghỉ trong suốt quá tr ình động cơ làm việc

1.3.7.2 Sơ đồ và nguyên lý làm việc của hệ thống khởi động động cơ.

Trên động cơ sử dụng hệ thống khởi động điện

- Sơ đồ hệ thống:

Hình 1.9 Sơ đồ hệ thống khởi động điện.

1- Khóa điện; 2, 3- Cuộn hút và cuộn giữ của sôlênoi; 4, 5- Stato và rôto của môtơ đề; 6- Ly hợp một chiều; 7- Bánh răng khởi động; 8- Bánh đà động cơ.

- Nguyên lý hoạt động:

Khi đóng khóa điện (1), hai cuộn dây (2, 3) của sôlênoi sẽ sinh ra lực từ hút lõithép qua trái Lực hút sẽ đẩy bánh răng khởi động (7) chuyển động qua ăn khớp vớivành răng của bánh đà động cơ (8) Đồng thời tiếp điểm được đóng môtơ đề sẽ cóđiện và làm quay bánh răng khởi động (7), do đó làm quay bánh đà động cơ (8),đồng thời làm quay trục khuỷu động cơ giúp động cơ khởi động, khi tiếp điểmđược đóng thì cuộn hút (2) bị cắt điện còn cuộn giữ (3) vẫn có điện để duy trì việc

ăn khớp đảm bảo quá trình khởi động ổn định

Khi động cơ đã nổ, nhờ lực lò xo sẽ đẩy lõi thép và bánh răng khởi động (7) về

vị trí ban đầu, quá trình khởi động kết thúc

Chương 2

CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ HAO MÒN, HƯ HỎNG, BIỆN PHÁP KHẮC

PHỤC VÀ CHẨN ĐOÁN KỸ THUẬT ĐỘNG CƠ

2.1 Lý thuyết về hư hỏng các chi tiết động cơ

Động cơ đốt trong là tổ hợp phức tạp của các chi tiết và cụm chi tiết, do đótrong quá trình vận hành, các chi tiết của động cơ có thể gặp nhiều loại hư hỏngkhác nhau, và nguyên nhân của các loại hư hỏng đó cũng hết sức đa dạng Tuynhiên các dạng hư hỏng đó có thể quy về 3 nhóm chính như sau:

- Nhóm thứ nhất: các hư hỏng do hao mòn;

- Nhóm thứ hai: các hư hỏng do tác động cơ giới;

- Nhóm thứ ba: các hư hỏng do tác dụng hóa nhiệt

2.1.1 Các dạng hư hỏng do hao mòn

Hao mòn là quá trình tất yếu xảy ra, là không thể tránh khỏi đối với các chi tiếtlàm việc ở chế độ ma sát kể cả trong trường hợp tuân thủ đầy đủ các quy định vềquy trình khai thác và bảo dưỡng sửa chữa

Trong hao mòn lại chia ra:

- Hao mòn bình thường (hao mòn dần dần): thông thường có quy luật và có thểxác định được quy luật đó

- Hao mòn không bình thường (hao mòn đột biến như xước, kẹt, xây sát,v.v…): thường xảy ra do không tuân thủ các quy tr ình kỹ thuật về khai thác, bảodưỡng, sửa chữa, do không đảm bảo chế độ bôi tr ơn, do quá tải về nhiệt và cácnguyên nhân khác như m òn vẹt, tróc, hao mòn với cường độ quá lớn Nói chungdạng hao mòn này không có quy lu ật hoặc rất khó xác định các quy luật đó

2.1.1.1 Mài mòn cơ học

Là kết quả của sự ma sát giữa các bề mặt lắp ghép của chi tiết (p ittông cùng xécmăng và ống lót xylanh, cổ trục khuỷu và các ổ đỡ của nó, v.v ) Do bị m òn nêncác kích thước ban đầu của các bề mặt lắp ghép của chi tiết bị thay đổi, c òn hìnhdạng hình học thì bị biến dạng nếu quá trình mài mòn xảy ra không đồng đều

Độ mòn của các chi tiết được xác định bởi các lực (tải trọng) tác dụng l ênchúng, trị số khe hở giữa các chi tiết đó v à điều kiện bôi trơn của chúng, số lượng

và chất lượng vật liệu bôi trơn Độ mòn còn phụ thuộc vào vật liệu chi tiết, độ bónggia công bề mặt, chế độ nhiệt luyện , v.v sự hao mòn của các chi tiết lắp ghép l àmgiảm chất lượng sử dụng của động cơ Thí dụ, do các xéc măng và rãnh piston bịmòn nên độ kín của buồng cháy giảm xuống v à áp suất nén cũng giảm xuống, do đócông suất của động cơ giảm và tiêu hao nhiên liệu tăng lên; hoặc khi cặp pistonxylanh bơm cao áp bị mòn, khe hở giữa xylanh và piston của nó tăng lên, do đólượng nhiên liệu cung cấp trong một chu tr ình và áp lực phun giảm xuống dẫn đếnchất lượng phun kém, cháy không tốt v à như vậy hiệu suất nhiệt của động cơ giảm.Quá trình hao mòn của chi tiết động cơ xảy ra kèm theo các hiện tượng lý - hóaphức tạp và chịu ảnh hưởng của nhiều yếu tố Nh ìn chung có thể chia ra những dạnghao mòn chủ yếu như: mòn dính (mòn tróc), mòn oxy hóa, mòn do nhi ệt, mòn dohạt mài, mòn rỗ (mòn đậu mùa)

2.1.1.2 Mòn dính (mòn tróc)

Mòn dính xuất hiện trong trường hợp không có dầu bôi trơn và không có màngôxy hóa bảo vệ khi các chi tiết ma sát với nhau với vận tốc nhỏ v = 1,0 m/s (đối vớithép) và tại chỗ tiếp xúc thực tải trọng đ ơn vị lớn hơn giới hạn chảy của chi tiết.Mòn dính hình thành do các b ề mặt kim loại bị biến dạng dẻo v à giữa các phần tiếpxúc của các bề mặt phát sinh các li ên kết kim loại Sự dịch chuyển của c ác bề mặttiếp xúc sau khi xuất hiện liên kết kim loại làm cho bề mặt tại các chỗ dính đượccường hóa và những phoi kim loại bị bứt ra khỏi những chỗ có độ bền kém hơnhoặc làm cho bề mặt đó lõm xuống bởi phần biến cứng M òn dính kèm theo hệ số

ma sát cao và cường độ mài mòn lớn nhất Mòn dính xuất hiện ở những chi tiếtđược phục hồi bởi các ph ương pháp như hàn đắp, phun kim loại, v.v

2.1.1.3 Mòn ôxy hóa

Mòn ôxy hóa đặc trưng bởi hai quá trình xảy ra đồng thời khi các chi tiết chịu

ma sát: quá trình biến dạng dẻo của các thể tích kim loại vi mô của các lớp bề mặt

và sự xâm nhập ôxy (ở không khí) v ào các lớp kim loại biến dạng đó Ở giai đoạn

đầu, sự ôxy hóa xảy ra ở những thể tích không lớn của kim loại nằm ở bề mặt trượtkhi ma sát Ở giai đoạn sau, sự ôxy hóa xâm nhập v ào những thể tích lớn hơn củacác lớp bề mặt Chiều sâu ôxy hóa tương ứng với chiều sâu biến dạng dẻo Ở giaiđoạn hao mòn ban đầu, sự ôxy hóa sẽ tạo ra trên bề mặt chi tiết công tác một lớpdung dịch ôxy, ở giai đoạn thứ hai sẽ tạo ra các hợp chất hóa học của ôxy với kimloại và nhờ đó mà cấu trúc của các lớp bề mặt bị thay đổi Quá tr ình khuếch tán(xâm nhập) của ôxy và quá trình biến dạng dẻo, tăng cường, hỗ trợ lẫn nhau Điều

đó có nghĩa rằng, khi có biến dạng th ì trên bề mặt ma sát của chi tiết sẽ tạo ra mộtkhối lượng các mặt phẳng trượt và nó tạo điều kiện cho ôxy xâm nhập v ào kim loại.Ngược lại, khi trên bề mặt trượt có một khối lượng lớn các nguyên tử ôxychuyển động làm tăng độ di động của cấu trúc lớp bề mặt th ì sự biến dạng dẻo lạiđược tăng cường Ở thời kỳ đầu của quá tr ình mài mòn ôxy hóa, xảy ra sự phá hủycác màng di động của dung dịch ôxy rắn đ ược tạo ra một cách li ên tục và biếnchúng thành các phần tử rất nhỏ Giai đoạn thứ hai đặc tr ưng bởi sự tạo thành mộtcách có chu kỳ của các màng ôxy ròn và không biến dạng và bởi sự tróc vỡ củachúng Độ chống mòn của chi tiết khi mòn ôxy hóa phụ thuộc vào độ dẻo của kimloại, tốc độ ôxy hóa và tính chất của các ôxyt Mòn ôxy hóa xuất hiện khi có ma sáttrượt và ma sát lăn Khi có ma sát trư ợt, nó là dạng hao mòn cơ bản, còn khi có masát lăn nó xảy ra đồng thời với mòn rỗ Khác với mòn nhiệt xảy ra ở tốc độ trượt lớn

và tải trọng đơn vị cao, mòn ôxy hóa xuất hiện ở những chi tiết l àm việc ở nhữngđiều kiện dễ dàng hơn Mòn ôxy hóa có thể xảy ra ở cổ trục khuỷu, xylanh, chốtpiston và các chi tiết khác

2.1.1.4 Mòn do hạt mài

Mòn do hạt mài (hay gọi tắt là mòn hạt mài) xuất hiện do có biến dạng dẻo tế vi

và do kim loại của những lớp bề mặt chi tiết bị cắt bởi những hạt m ài (hạt căn bản)nằm giữa các bề mặt ma sát Sự tiến triển của quá trình hao mòn không phụ thuộcvào sự xâm nhập của các hạt m ài lên bề mặt ma sát Dù các hạt mài đó từ bên ngoàixâm nhập vào, hoặc là chúng tồn tại ở một trong các vật làm việc, chẳng hạn như ởtrong các chi tiết bằng gang hoặc cuối c ùng có thể tạo ra ngay trong quá tr ình ma sát

như ở giai đoạn thứ hai của m òn ôxy hoá, thì đặc tính mài mòn vẫn không thay đổi.

Sự thay đổi kích thước của các chi tiết khi m ài mòn do hạt mài phụ thuộc vào nhiềuyếu tố như vật liệu và cơ tính của chi tiết, tính chất cắ t của các hạt mài, áp lực đơn

vị và vận tốc trượt khi ma sát

Về bản chất thì mòn hạt mài giống như các hiện tượng khi cắt kim loại và khác

ở chỗ là có những đặc điểm đặc biệt nh ư hình dạng hạt mài và mặt cắt của phoi nhỏ.Mòn hạt mài thường gặp ở các chi tiết làm việc ở chế độ ma sát, đặc biệt khi làmviệc ở môi trường bụi bẩn Mòn hạt mài có thể xuất hiện ở các chi tiết trên động cơkhi phục hồi bằng mạ crôm, mạ sắt, phun kim loại

2.1.1.5 Mòn rỗ (mòn đậu mùa)

Mòn rỗ xuất hiện khi có ma sát lăn và thể hiện khá rõ ràng trên các bề mặt làmviệc của các ổ lăn và bề mặt răng của bánh răng Khi các chi tiết động cơ bị mòn rỗthì xuất hiện biến dạng nén dẻo tế vi v à gia cường các lớp bề mặt kim loại Do bịgia cường nên xuất hiện ứng suất nén dư Các tải trọng thay đổi theo chu kỳ vượtquá giới hạn chảy của kim loại khi có ma sát lăn sẽ gây n ên hiện tượng mỏi phá huỷcác lớp bề mặt Việc phá hủy các lớp bề mặt xảy ra do các vết nứt tế vi v à vĩ mô đãxuất hiện từ trước, mà trong quá trình làm vi ệc chúng phát triển thành những vếtlõm đơn điệu hoặc thành những cụm vết rỗ Chiều sâu của các vết nứt v à vết lõmphụ thuộc vào cơ tính của vật liệu chi tiết, trị số áp lực đ ơn vị tại điểm tiếp xúc vàkích thước các bề mặt tiếp xúc

2.1.2 Các dạng hư hỏng do tác động cơ giới

Các hư hỏng do tác động cơ giới thường có các biểu hiện dưới dạng nứt, vỡ,bong, tróc, thủng, cong, xoắn, v.v

Trong quá trình làm việc của động cơ, rất nhiều chi tiết chịu tải trọng thay đổi

về trị số và về hướng Dưới tác dụng của các tải trọng đó, ở những vị trí tập trungứng suất, sau một thời gian vận dụng sẽ xuất hiện những vết nứt tế vi, những vết nứt

tế vi đó, tùy thuộc vào trị số và tần số của lực tác dụng, sẽ dần dần lan truyền thànhnhững vết nứt lớn và cuối cùng chi tiết bị phá hủy Các hiện tượng phá hủy nàyđược gọi là phá hủy do mỏi của chi tiết (hoặc kim loại) Các chi tiết trên động cơ

thường bị phá hủy do mỏi là trục khuỷu, thanh truyền, các trục dẫn động cơ cấuphối khí, các bánh răng, lò xo tròn, lò xo nhíp, ổ lăn, cũng như các bulông chịu lựccủa nắp xylanh, v.v ngoài ra khi chi tiết làm việc ở tải trọng lớn hơn tải trọng tínhtoán và khi độ cứng bề mặt và sự bố trí tương hỗ giữa chúng thay đổi th ì sẽ xuấthiện ứng suất dư, làm cho chi tiết bị cong, xoắn, dập, tróc, thủng, v.v bên cạnh đó,các loại hư hỏng này còn có thể xuất hiện do không tuân thủ quy tr ình công nghệsửa chữa, lắp ráp, do biến dạng v à ứng suất đột biến trong quá tr ình làm việc Hiệntượng mỏi của kim loại v à ảnh hưởng tương hỗ của sự hao mòn với độ mỏi, là mộttrong những nguyên nhân làm hư hỏng các chi tiết.

Độ mỏi của kim loại là quá trình phá hủy kim loại dần dần v à lâu dài trong điềukiện có ứng suất thay đổi theo chu kỳ Sự phá huỷ kim loại do tải trọng đổi hướngxảy ra không những ở những tải trọng có trị số nhỏ hơn giới hạn bền, mà cả ởnhững tải trọng có trị số nhỏ h ơn giới hạn chảy Sự xuất hiện các vết nứt mỏi có li ênquan tới các đặc điểm cấu trúc tinh thể của kim loại Những kim loại đa tinh thểđược cấu tạo bởi một khối l ượng lớn các tinh thể có hướng khác nhau, các tinh thể

đó phân cách với nhau bởi các đường biên, các lỗ nhỏ và các tạp chất không kimloại Các tinh thể này định hướng khác nhau do điều kiện kết tinh, điều kiện giacông gây nên do đó chúng không ph ải là đồng nhất Do tính không đồn g hướng đó,nên các tinh thể có độ chống tải trọng b ên ngoài khác nhau, hay nói khác có đ ộ bềnkhác nhau Trong các tinh th ể nằm không cùng hướng với tác dụng của tải trọng bênngoài sẽ xuất hiện các ứng suất lớn v à trong các tinh thể đó xuất hiện biến dạng dẻo

ở dạng trượt (cắt) Trong các tinh thể khác, biến dạng mang đặc tính đ àn hồi

Trong kim loại có tạp chất và các lỗ rỗng sẽ tạo ra tập trung ứng suất Khi bịbiến dạng đàn hồi, khoảng cách giữa các nguy ên tử và sự biến dạng không đáng kểcủa mạng tinh thể sẽ được hồi phục sau khi nhả tải Khi bị biến dạng dẻo, mối liên

hệ giữa các nguyên tử của mạng tinh thể bị phá hoại theo cá c mặt phẳng cắt hoặctheo các mặt phẳng trượt Ở những chu trình đầu tiên của ứng suất thay đổi, kết q uảbiến dạng dẻo là gia cường mặt phẳng trượt trong các phần tử khác nhau và làm chokim loại được bền hóa Tuy nhiên, khi các chu trình ứng suất thay đổi tăng lên thì

quá trình biến dạng dẻo của các phần tử yếu có thể mất đi, c òn mức độ biến dạngcủa mạng tinh thể có thể làm xuất hiện những vùng mà ở đó liên kết nguyên tử sẽ bịphá hủy và những liên kết mới không xuất hiện Do đó độ kín mịn của kim loại bịphá hủy và bắt đầu xuất hiện những vết nứt tế vi Giai đoạn bắt đầu phá hủy do mỏi

là kết quả tác dụng của các ứng suất tiếp tuyến gây n ên biến dạng dẻo lặp đi lặp lạinhiều lần Sự xuất hiện v à tiếp tục lớn lên của các vết nứt tế vi đ ã có và sự xuất hiệncác vết nứt tế vi mới có thể sẽ chấm dứt, nếu xảy ra trạng thái cân bằng Trạng tháicân bằng xảy ra trong trường hợp khi dưới tác dụng của các ứng suất tiếp tuyến sựyếu dần do phá huỷ các phần tử yếu h ơn sẽ được bù trừ bởi sự bền hóa của nhữngphần tử bền hơn Nhưng cũng có thể có hiện tượng ngược lại, khi các vết nứt tế vixuất hiện dưới ảnh hưởng của nguyên nhân này hoặc nguyên nhân khác tăng lên vàliên kết lại thành một vết nứt chung Trong trường hợp này ứng suất pháp đóng mộtvai trò quan trọng Sự tạo thành các vết nứt mỏi trong phần lớn các tr ường hợp xảy

ra theo hướng tác dụng của các ứng suất p háp tuyến lớn nhất Cơ cấu biến dạng dẻo

và phá huỷ kim loại ở tải trọng chu kỳ v à tải trọng tĩnh về bản chất và nguyên tắckhông có gì khác nhau Trong c ả hai trường hợp mạng tinh thể đều bị biến dạngtheo các mặt phẳng cắt Tuy nhiên, ở tải trọng tĩnh biến dạng dẻo tác dụng về mộthướng và lan truyền đều hơn lên tất cả các tinh thể, trong khi đó ở tải trọng chu kỳbiến dạng dẻo chỉ tập trung ở những phần tử gây ra cắt (tr ượt) thay đổi về hướng.Như vậy, độ bền của kim loại ở tại trọng tải tĩnh sẽ phụ thuộc vào sức chốngphá huỷ, tính trung bình cho tất cả các phần tử kim loại, c òn ở tải trọng chu kỳ thì

nó sẽ phụ thuộc vào những phần tử yếu hơn

Quá trình mỏi của kim loại có thể chia ra l àm 3 thời kỳ:

- Thời kỳ xuất hiện các vết nứt tế vi mỏi đầu tiên;

- Thời kỳ phát triển các vết nứt tế vi mỏi;

- Thời điểm phá hủy chi tiết do mỏi

Cơ cấu hình thành vết nứt rất phức tạp và có nhiều quan điểm không thống nhất

về nguyên nhân phát sinh của nó Sự hình thành vết nứt mỏi thường thấy ở bề mặtkim loại, ở những chỗ tập trung ứng suất lớn, nh ưng cũng có thể hình thành ở bên

trong kim loại Vết nứt không lan truyền theo to àn bộ thể tích của kim loại chi tiết

mà chỉ lan truyền theo một trong những mặt c ắt, theo những phần tử t ương đối yếu

có cấu trúc vật lý không đồng nhất v à như vậy, phá huỷ do mỏi mang đặc tính cục

bộ Sự hình thành vết nứt mỏi trên bề mặt chi tiết không chỉ do ứng suất uốn vàxoắn có chu kỳ gây nên, mà cả khi kéo - nén theo chu kỳ Vết nứt mỏi trong trườnghợp này thường sinh ra trên bề mặt chi tiết vì các lớp bề mặt này chịu ứng suất chu

kỳ kém hơn Mặt khác, khi các lớp bề mặt chi tiết được bền hóa bằng phương phápgia công đặc biệt thì các vùng vết nứt mỏi thường xuất hiện dưới lớp bền hóa đó.Qua đây ta thấy sự xuất hiện vết nứt ở những chi tiết phục hồi bằng phủ đắp kimloại có thể xảy ra trên bề mặt kim loại cơ bản do có các tập trung ứng suất do mònhoặc do phương pháp chuẩn bị bề mặt không kỹ l ưỡng, cũng như trên bề mặt củalớp kim loại do đặc tính không đồng nhất về cấu t rúc của chúng Nguyên nhân làmgiảm độ bền mỏi của các chi tiết phục hồi l à:

- Do trạng thái bề mặt chi tiết;

- Do phủ đắp kim loại hoặc lắp th êm chi tiết phụ;

- Do gia công cơ cho các chi ti ết phục hồi

Sở dĩ độ mỏi của kim loại giảm xuống khi trạng thái bề mặt thay đổi là vì lúc

đó lớp bề mặt đã mang những khuyết tật do chi tiết bị m òn như vết xước, xây sát,vết nứt tế vi hoặc do bề mặt chịu ảnh hưởng của các nguyên công chuẩn bị chi tiết

để phủ đắp như cắt bằng ren, gia công c ơ - dương cực, v.v

Nhóm nguyên nhân thứ hai có liên quan tới các hiện tượng xảy ra trong quátrình phủ đắp, tới đặc tính không đồng nhất về cấu trúc của chúng v à ứng suất dưbên trong

Nhóm nguyên nhân th ứ ba có liên quan tới lượng dư gia công, tới trị số và sựđồng đều của nó trong quá trình gia công c ơ cho các chi tiết phục hồi Việc cắt gọtlàm kim loại phủ đắp có chứa ôxy và các tạp chất khác một cách gián đoạn sẽ l àmcho bề mặt bị rạch, bị lõm sâu và nhiều khi mài cũng không hết, do đó độ bền mỏigiảm xuống Ở một mức độ n ào đó, các nguyên nhân k ể trên cộng thêm với ứngsuất dư bao giờ cũng là đặc trưng của các phương pháp phục hồi chi tiết bằng phủ

đắp kim loại Sự xuất hiện vết nứt l àm giảm độ bền mỏi của động cơ phụ thuộc vàobản chất của các liên kết lý - hóa của lớp phủ với kim loại cơ bản Các phương phápđiện phân và tất cả các phương pháp phủ bằng hàn đắp không đòi hỏi phải có bềmặt thô để phục hồi cho tốt, trong khi đó khi phun kim loại điều đó lại rất cần thiết

để tăng độ bền dán của lớp phủ với kim loại chi tiết Các lớp phủ điện phân và hànđắp đều làm việc đồng thời với kim loại c ơ bản ở mọi tải trọng Do đó các khuyếttật của lớp bề mặt chi tiết bị m òn, các đặc điểm của cấu trúc lớp phủ v à ứng suất dưtrong lớp bề mặt đó, ở mức độ n ào đó, đều ảnh hưởng tới độ bền mỏi của chi tiếtđược phục hồi

Các lớp phun kim loại thường có độ bền bám nhỏ (1,2 - 2,5) kG/cm2, do đódưới tác dụng của tải trọng chu kỳ, nh ư các nghiên cứu cho biết, lớp phun đó sẽkhông làm việc đồng thời với kim loại c ơ bản và tóm lại độ không đồng nhất về cấutrúc lớp kim loại phun, ứng suất dư bên trong của nó và việc gia công cơ khí của chitiết đều không ảnh hưởng tới sự giảm độ bền mỏi Ở đây ý nghĩa quyết định đối với

độ bền mỏi là các phương pháp chuẩn bị bề mặt của chi tiết để phun kim loại và sựảnh hưởng của quá trình phun kim loại tới sự xuất hiện những chỗ tập trung ứngsuất Do vậy, khi phục hồi chi tiết bằng những phương pháp khác nhau cần phải chú

ý ảnh hưởng của lớp phủ tới độ bền mới của chi tiết

2.1.3 Các dạng hư hỏng do tác động hóa – nhiệt

Các hư hỏng do tác dụng hóa nhiệt th ường biểu hiện dưới dạng cong vênh, ănmòn, già hóa lớp cách điện, cháy, rỗ, v.v

Mòn do nhiệt (hay mòn nhiệt) xuất hiện do tác dụng của l ượng nhiệt sinh ra khicác chi tiết bị ma sát ở tốc độ tr ượt lớn và tải trọng đơn vị cao Trong các điều kiện

đó, trên các bề mặt làm việc của chi tiết sản sinh ra một lượng nhiệt khá lớn khôngkịp tán sâu vào kim loại, do đó các lớp bề mặt chi tiết bị đốt nóng tới các nhiệt độrất cao Tuỳ thuộc vào vật liệu và chế độ gia công nhiệt luyện của chi tiết, nhiệt độcao sinh ra ma sát có th ể dẫn đến sự gia công nhiệt có đặc th ù riêng của các lớp bềmặt chi tiết kèm theo các hiện tượng như kết tinh lại, ram, tôi, tôi thứ cấp v à nóngchảy bề mặt trong một số tr ường hợp Do những hiện tượng đó, cấu trúc các lớp bề

mặt chi tiết bị thay đổi v à độ bền của kim loại giảm xuống nhanh chóng Ngoài ra,nhiệt độ cao của các lớp bề mặt c òn làm cho chúng bị mềm ra, bị dính tiếp xúc, bịdập và các thể tích nhỏ của các bề mặt tiếp xúc của chi tiết bị phá hủy Đối với chitiết, độ ổn định nhiệt có ý nghĩa quan trọng v à ảnh hưởng trực tiếp tới độ chốngmòn của nó Khi đốt nóng kim loại có độ ổn định nhiệt nhỏ th ì chi tiết bị mòn nhanh

và ngược lại Mòn nhiệt xuất hiện ở các cam của trục phối khí, các nấm con đội,xupáp, trên bề mặt làm việc của xylanh, cổ trục khuỷu, bánh răng và các chi tiếtkhác Hư hỏng do tác động hóa nhiệt có thể gặp ở các chi tiết như cổ trục khuỷu,thành xylanh, chốt piston, các cam của trục phối khí, các tán con đội, xu páp, v.v Các chi tiết này làm việc trong điều kiện nhiệt độ cao, do đó ngo ài sự mài mòn nhưtrên đã trình bày, chúng còn b ị tác dụng ăn mòn của chất khí và chịu ảnh hưởng tácđộng hóa học của nước làm mát và dầu bôi trơn Trên bề mặt của các chi tiết đó cóthể xuất hiện các vết rỗ, bị ăn mòn và nhiều chi tiết còn bị cong, vênh do nhiệt độquá cao Chẳng hạn như phần phía trên của xylanh bị mòn nhiều không những là do

sự cọ sát của xéc măng phía trên mà còn do ảnh hưởng của nhiệt độ cao tới điềukiện bôi trơn kém và của sự ăn mòn của chất khí với thành xylanh Để khắc phụchiện tượng ăn mòn phải sử dụng các chất phụ gia chống ăn m òn cho nước làm mát

và dùng các chất bôi trơn có chất lượng tốt

Nhìn chung, ta thấy phần lớn các hư hỏng của chi tiết trên động cơ đều xảy ra

do quá trình mài mòn tự nhiên của chúng Còn lại, các hư hỏng có tính chất đột xuấtthường xảy ra ít hơn và nguyên nhân c ủa chúng phần lớn là do hậu quả của việckhông tuân thủ đầy đủ và triệt để các quy trình, quy tắc Để ngăn ngừa những hưhỏng đột xuất, người ta thiết lập một hệ thống bảo d ưỡng và sửa chữa động cơ theo

kế hoạch định trước và hệ thống đó có một vai tr ò rất quan trọng

Hao mòn là kết quả không tránh khỏi của các chi tiết động cơ khi chúng làmviệc và nó là một trong những yếu tố làm giảm thời gian sử dụng hay tuổi thọ củađộng cơ Để tiến hành bảo dưỡng cũng như sửa chữa động cơ một cách khoa học vàđúng kỹ thuật phải tiến hành nghiên cứu và nắm được những yếu tố có ảnh hưởngtrực tiếp tới tuổi thọ của đ ộng cơ

Việc phân tích các nguyên nhân hư hỏng của các chi tiết tr ên động cơ cho thấyrằng, thời gian đầu tiên phát hiện ra các hư hỏng có liên quan tới chất lượng chế tạo

ở nhà máy, còn sau đó các hư hỏng sinh ra do sửa chữa không kịp thời, chất lượngsửa chữa kém và do bảo dưỡng không chu đáo Từ kinh nghiệm sử dụng động cơ và

tổ chức sửa chữa có thể thấy rằng, tay nghề của ban lái máy không chỉ đánh giá ởchỗ sử dụng hết công suất động cơ mà còn ở chỗ biết phát hiện một cách nhanhchóng các trục trặc và khắc phục chúng một cách có hiệu quả Do đó phải thườngxuyên kiểm tra và bồi dưỡng kiến thức về nguy ên lý, đặc tính của các cụm máy, sựtác động tương hỗ của chúng và về vấn đề công nghệ sửa chữa Đ ồng thời để ngănngừa sự hao mòn quá lớn làm giảm tuổi thọ của động cơ cần phải hiểu rõ sự diễnbiến của nó theo thời gian v à các hiện tượng xuất hiện trên lớp bề mặt chi tiết trongquá trình đó

2.2 Các phương pháp xác định tình trạng hư hỏng của các chi tiết động cơ

Công việc xác định tình trạng hư hỏng của các chi tiết động cơ được tiến hànhbằng các phương pháp kiểm tra sau khi các chi tiết đã được tháo rời và tẩy rửa sạchcác cặn bẩn bám trên nó

Các phương pháp kiểm tra để xác định hư hỏng các chi tiết động cơ gồm có:

- Kiểm tra lượng mài mòn của các chi tiết bằng các dụng cụ đo như thước cặp,pan me, đồng hồ đo lỗ, v.v…

- Kiểm tra sự biến dạng của các chi tiết thông qua việc đo độ đồng tâm, độ songsong, độ vuông góc, độ không bằng phẳng của các mặt phẳng trên chi tiết

- Kiểm tra các hư hỏng ngầm bằng các thiết bị, dụng cụ đo dò khuyết tật, pháthiện ra các chỗ nứt, thủng, rỗ ngầm

- Kiểm tra các đặc tính cơ bản của các chi tiết như: độ đàn hồi của lò xo, độ mấtcân bằng tĩnh, cân bằng động, độ sai lệch về khối lượng, độ biến dạng của cam, v.v Tùy từng chi tiết mà ta áp dụng các phương pháp kiểm tra thích hợp với độchính xác cần thiết

2.3 Một số phương pháp sửa chữa hư hỏng các chi tiết trên động cơ

2.3.1 Ý nghĩa kinh tế kỹ thuật của việc sửa chữa chi tiết

Trong quá trình sử dụng các chi tiết động cơ bị hao mòn làm cho hình dạnghình học, kích thước nguyên thủy và đặc tính lắp ghép của chúng thay đổi dẫn đếncác bộ phận của động cơ mất khả năng làm việc hoặc không đảm bảo an to àn khi sửdụng Mục đích của việc sửa chữa l à để phục hồi lại hình dáng, kích thước, đặc tínhlắp ghép của các chi tiết v à các cụm máy hay nói cách khác là phục hồi khả nănglàm việc của chúng Khi sửa chữa, thời hạn làm việc (tuổi thọ) của chi tiết đ ượctăng lên và như vậy có thể tận dụng hết khả năng l àm việc ban đầu của nó Giáthành sử dụng cuả chi tiết sửa chữa được xác định bởi tuổi thọ của nó v ì vậy giá trị

sử dụng càng cao nếu tuổi thọ của chi tiết sửa chữa c àng lớn

2.3.2 Phục hồi chi tiết bằng các phương pháp nguội

Quá trình cạo được tiến hành như sau: Bề mặt cổ trục hoặc một chi tiết côngnghệ nào đó được bôi một lớp bột màu mỏng, sau đó chi tiết cần cạo đ ược đặt lên

bề mặt của chi tiết công nghệ, hay ngược lại chi tiết công nghệ được đặt vào lỗ củachi tiết cần gia công, sau đó quay đi v ài vòng Như vậy trên bề mặt của chi tiết giacông sẽ xuất hiện những vết tiếp xúc bột màu và khi cạo sẽ cạo vào chỗ những vếttiếp xúc đó Cứ như thế tiến hành lặp đi lặp lại nhiều lần cho tới khi các vết tiếp xúclấm chấm hoa dâu phân bố đều tr ên bề mặt chi tiết cần gia công th ì thôi Đối với các

bề mặt có độ chính xác trung b ình thì trên diện tích (25 x 25) mm cần phải cókhoảng (10 ÷ 15) vết tiếp xúc và đối với các bề mặt có độ chính xác cao phải có (20

÷ 25) vết tiếp xúc

Nhược điểm của phương pháp này là năng su ất lao động thấp, giá th ành cao

Trong sửa chữa động cơ khi rà khít các bạc lót của cổ trục treo động c ơ điện kéo vớicác cổ trục và các gối đỡ trong thân máy ng ười ta dùng phương pháp cạo, hoặc đểkhắc phục những hư hỏng nhỏ của lớp hợp kim ba bít của các bạc lót cổ trục khuỷu

và trục cam, v.v cũng dùng phương pháp này

2.3.2.2 Phương pháp doa

Gia công bằng dao doa (hay dao khoét) đ ược sử dụng cơ bản để gia công lầncuối cho các lỗ của các ổ tr ượt không tháo rời được sau khi ép chúng vào thân má yhoặc để khắc phục độ ô van của các lỗ của một số chi tiết bị m òn Khi doa hai lỗ trởlên cùng một lúc, muốn đạt được độ đồng tâm của chúng phả i dùng các mũi dao cóthể điều chỉnh được, có nghĩa là các mũi dao có phần dẫn hướng lắp trong trục daohoặc lắp trên vành điều chỉnh gắn với trục dao

Phương pháp này chỉ được sử dụng trong những trường hợp khi các ổ trượt đãlắp vào thân máy mà việc gia công các lỗ của chúng trên máy gặp khó khăn

2.3.2.3 Phương pháp dũa

Phương pháp gia công b ằng đũa dùng để khắc phục độ ô van không lớn hoặccác khuyết tật cục bộ như vết xước, vết dập hoặc vết nứt nhỏ của các trục

2.3.3 Phục hồi chi tiết bằng các phương pháp gia công cơ khí

2.3.3.1 Phục hồi chi tiết bằng phương pháp lắp thêm chi tiết phụ

Phục hồi các bề mặt bị mòn của chi tiết bằng phương pháp lắp thêm chi tiết phụđược sử dụng rộng rãi để phục hồi chi tiết theo kích th ước sửa chữa và đặc biệt là đểphục hồi kích thước danh nghĩa Bằng ph ương pháp này còn có thể phục hồi cácmặt làm việc của chi tiết phẳng bằng cách sử dụng các tấm có kích th ước khác nhautáp lên chi tiết đó

Việc gia công các lỗ bị mòn của chi tiết để lắp ống lót đ ược tiến hành bằngnhiều phương pháp khác nhau, thư ờng là tiện trong sau đó mài hoặc không mài,khoan rộng lỗ và doa hoặc chỉ khoan rộng ra, chẳng hạn nh ư khi phục hồi lỗ có ren.Các cổ trục có độ cứng không cao th ường được tiện láng và sau đó mài, trong một

số trường hợp chỉ tiện láng mà thôi

Việc chọn vật liệu để làm chi tiết phụ phải dựa vào vật liệu của chi tiết cầnphục hồi Ngoài ra đối với các chi tiết bằng gang thì có thể chế tạo chi tiết phụ

không những bằng gang mà còn cho phép bằng thép (thường là thép 20) Bề mặtlàm việc của chi tiết phụ cần phải thỏa m ãn tất cả các yêu cầu về độ cứng như bềmặt làm việc của chi tiết được phục hồi Vì vậy nếu cần thiết thì chi tiết phụ phảiđược gia công nhiệt luyện để đạt đ ược các yêu cầu tương ứng.

Phương pháp lắp ghép chi tiết phụ thường là lắp ghép có độ dôi Trong một sốtrường hợp nếu dùng lắp trung gian thì có thể hàn chấm ở một vài điểm hoặc hàntheo toàn bộ chu vi hoặc dùng vít, bu lông để kẹp chặt Việc kẹp chặt các tấm chitiết phụ tiến hành nhờ các vít, đinh tán hoặc hàn theo chu vi Khi sửa chữa khunggiá thường dùng phương pháp hàn đ ể ghép các tấm chi tiết phụ

Phục hồi các chi tiết chính nh ư blốc xylanh, các te, thân các loại bơm bằngphương pháp lắp chi tiết phụ có thể đạt chất l ượng cao nếu đảm bảo các y êu cầucông nghệ và chọn vật liệu của chi tiết phụ, đảm bảo độ bóng của các bề mặt lắpghép và bề mặt làm việc của chi tiết phụ sau khi gia công c ơ hoàn chỉnh và đảm bảotrị số độ dôi của mối ghép Trong thực tế sửa chữa có rất nhiều những tr ường hợp

do chọn độ dôi không đúng nên ống lót (chi tiết phụ) chóng bị xoay v à bị lỏng hoặc

cả hai chi tiết đều bị phá hoại, thậm chí ngay trong quá t rình ép do độ dôi quá lớn.Vật liệu ống lót kém chất lượng cũng như khi không gia công nhiệt luyện đều dẫnđến hư hỏng nhanh chóng

Chúng ta đều biết rằng độ dôi thực tế bao giờ cũng nhỏ h ơn độ dôi quy chuẩn(cho loại mối ghép đã định), còn bề mặt tiếp xúc thực tế của các chi tiết lắp ghép th ìnhỏ hơn bề mặt hình học do trên bề mặt chi tiết sau khi gia công c ơ khí để lại cácvết lõm, nhấp nhô Từ đó thấy rằng để đảm bảo lắp ghép chắc chắn ống lót v ào lỗhoặc lên cổ trục cần phải gia công thật bóng bề mặt chi tiết v à ống lót, còn trị sốnhấp nhô thì phải được chú ý tới khi tính toán độ dôi thực tế Thực nghiệm chứngminh rằng khi độ bóng bề mặt chi tiết tăng lên thì hệ số ma sát tăng lên và do đólàm cho mối ghép càng chắc chắn hơn Tuy nhiên, không cần cố gắng để đạt được

độ bóng lớn hơn ( 8   10) bởi vì các bề mặt quá bóng sẽ khô ng đem lại kết quảmong muốn đối với độ bền của mối ghép Có lợi nhất n ên gia công chi tiết và ốnglót theo dung sai lắp chặt có độ chính xác cấp 2 hoặc cấp 3

2.3.3.2 Phục hồi chi tiết bằng phương pháp kích thước sửa chữa.

Đây là phương pháp s ửa chữa nhằm phục hồi h ình dạng hình học đúng đắn và

độ bóng bề mặt chi tiết m à không cần phải đảm bảo kích th ước ban đầu, hay nóikhác kích thước danh nghĩa của nó Nhờ gia công cơ khí, lớp bề mặt bị mòn của chitiết được phá bỏ và chi tiết nhận được một kích thước mới, lớn hơn, hoặc nhỏ hơnkích thước danh nghĩa Khi gia công cơ khí, kích thước danh nghĩa bị thay đổi (vềphía thịt của chi tiết) do đó không thể lắp ghép chúng với những chi tiế t mới có kíchthước danh nghĩa Vì vậy, khi lắp ráp phải d ùng những chi tiết phụ tùng có kíchthước sửa chữa tương ứng đã được chế tạo sẵn hoặc phải phục hồi chi tiết lắp ghépsao cho chúng có kích thư ớc tương ứng với những chi tiết c ơ bản

Trong sửa chữa thường dùng hai loại kích thước sửa chữa: kích thước sửa chữaquy chuẩn (định trước) và kích thước sửa chữa tự do (không định tr ước) Kíchthước sửa chữa quy chuẩn sử dụng rộng rãi đối với các chi tiết như piston, xécmăng, chốt piston, con đội, các bạc lót Những chi tiết có kích thước sửa chữa nhưtrên được chế tạo hàng loạt ở các nhà máy chế tạo phụ tùng và được sử dụng rộngrãi trong các xí nghiệp sửa chữa

Ngoài ra, các nhà máy còn ti ến hành phục hồi theo kích thước sửa chữa các chitiết khác như blốc xylanh (sơ mi xylanh), trục khuỷu, lỗ dẫn hướng trục cam và bạclót, xu páp và ống dẫn hướng của chúng, v.v

Ưu điểm của phương pháp phục hồi theo kích thước sửa chữa quy chuẩn so vớikích thước sửa chữa tự do là nó cho phép chế tạo sẵn các chi tiết v à tiến hành sửachữa bằng phương pháp lắp lẫn, do đó giảm thời gian sửa chữa một cách đáng kể.Khi gia công chi tiết theo kích thước sửa chữa quy chuẩn, không những chỉ phải phá

bỏ lớp bề mặt bị hao mòn của chi tiết để phục hồi h ình dạng hình học đúng đắn, màcòn phải tiếp tục gia công cho tới khi nào đạt được kích thước sửa chữa mới thôi.Đối với loại kích thước sửa chữa không quy chuẩn (tự do) việc gia công đ ược tiếnhành cho tới khi đạt được hình dạng hình học đúng đắn và độ bóng cần thiết của bềmặt làm việc của chi tiết; tùy thuộc vào đặc tính và trị số hao mòn của chúng mà chitiết có thể nhận những kích thước khác nhau Chi tiết lắp ráp với chi tiế t được phục

hồi cũng phải có kích th ước tương ứng Như vậy, lắp ráp các mối ghép có kíchthước sửa chữa tự do có li ên quan tới phương pháp sửa lắp và sử dụng trong sảnxuất sửa chữa nhỏ và đơn chiếc Trong phương pháp này không th ể chế tạo trướcnhững chi tiết có kích thước nhất định, tuy nhiên, có thể chế tạo chúng ở dạng bánthành phẩm với độ dư gia công nhất định để sửa lắp.

Trị số kích thước sửa chữa mới của chi tiết phụ thuộc v ào độ hao mòn của nó

và lượng dư gia công Trị số hao mòn có thể đo trực tiếp Lượng dư gia công lắpdựa theo đặc tính gia công, kiểu loại trang thiết bị, kích th ước và vật liệu chi tiết.Khi lấy lượng dư gia công phải chú ý tới trị số biến dạng của h ình dạng hình học,tới độ ô van và độ côn Lượng dư gia công cần phải đảm bảo để nhận đ ược hìnhdạng hình học đúng đắn của chi tiết bị m òn sau khi gia công cơ và không để lại dấuvết mòn nào trên bề mặt làm việc của nó

Nếu ký hiệu:

dn– đường kính danh nghĩa của cổ trục;

dsc1, dsc2…,dscn– kích thước sửa chữa cổ trục;

imax– trị số độ mòn lớn nhất về một phía của cổ trục

a – lượng dư gia công về một phía của cổ trục;

Khi đó kích thước sửa chữa sẽ là:

dsc1 = dn– 2 (imax + a) [3 Trang 120]

dsc2 = d1– 2 (imax + a) = dn– 4 (imax + a) [3 Trang 120]

dscn = dscn-1– 2 (imax + a) = dn– 2.n (imax + a) [3 Trang 120]Kích thước sửa chữa cuối cùng xác định bởi kích thước cho phép nhỏ nhất của

cổ trục, nếu nhỏ hơn kích thước đó điều kiện độ bền sẽ không đảm bảo Các kíchthước giới hạn cho phép của các chi tiết khác nhau xác định bởi độ bền của chi tiết,chiều dày của lớp thấm các bon hoặc lớp tôi v à kích thước của chi tiết lắp ghép

Số kích thước sửa chữa của trục (hay số lần sửa chữa):

 scn

n d d

[3 Trang 121]

Ở đây, hiệu của đường kính danh nghĩa v à đường kính giới hạn dn– dscn chỉ độ

giảm kích thước cổ trục mà không phá hoại độ bền của nó trong các lần sửa chữa.

Độ giảm đường kính cổ trục sau một lần sửa chữa do mài mòn và do lượng dư giacông được ký hiệu là  và gọi là khoảng sửa chữa:

i a

 [3 Trang 121]Hoàn toàn tương tự như trên có thể xác định các kích th ước sửa chữa đối với lỗ,chỉ có điều trong các công thức cần thay dấu trừ th ành dấu cộng, còn số lượng cáckích thước sửa chữa sẽ là:

D D

n max

[3 Trang 121]

Trong đó: Dmax– đường kính lớn nhất cho phép của lỗ

Việc chọn phương pháp gia công chi ti ết theo kích thước sửa chữa phụ thuộcvào vật liệu và gia công nhiệt luyện của chi tiết, vào trị số hao mòn, lượng dư giacông và thiết bị cắt gọt

Phục hồi chi tiết theo kích th ước sửa chữa là phương pháp thông d ụng và phổbiến và tương đối rẻ tiền so với các ph ương pháp khác Tuy nhiên nó c òn có một sốnhược điểm chẳng hạn như nó phá vỡ tính lắp lẫn của các chi tiết v à tính lắp lẫn đóchỉ còn tồn tại đối với một kích th ước sửa chữa nhất định m à thôi

Hình 2.1 Sơ đồ tính toán kích thước sửa chữa của trục và lỗ

a) Trục; b) Lỗ.

2.3.4 Hàn và hàn đắp các chi tiết bằng gang v à hợp kim nhôm

Hàn và hàn đắp chiếm một vị trí quan trọng không thể thiếu ở các xí nghiệp sửachữa như hàn đắp bề mặt bị mòn của các chi tiết, hàn các đường nứt, các chi tiết bị

hư hỏng, v.v hàn là quá trình liên kết các phần kim loại với nhau thông qua sựchảy lỏng của kim loại bằng nhiệt độ C òn hàn đắp là lớp kim loại hàn phủ lên bềmặt chi tiết nhằm làm tăng kích thước, tăng chất lượng bề mặt (độ cứng, khả năngchống mòn, v.v ) Hàn đắp thường dùng để phục hồi các bề mặt chi tiết bị m òn củađộng cơ

Hiện nay công nghệ h àn đã phát triển đến mức độ cao, hoàn thiện về thể loạicũng như chất lượng Nhiều công việc cũng như toàn bộ quá trình công nghệ đã tiếntới bán tự động và tự động Tuy vậy, hàn tay vẫn còn được sử dụng rộng rãi, trongnhững điều kiện cụ thể nhất định nó vẫn tỏ ra vạn năng, linh hoạt Bên cạnh đó hàncòn một số nhược điểm như: vi phạm nhiệt luyện và cấu trúc kim loại, giảm độ bềnmỏi, khó hàn cho thép chứa nhiều các bon, thép hợp kim và kim loại màu, gây raứng suất tập trung, gây ra nứt v à cong vênh chi tiết, cháy cục bộ các thành phần vậtliệu kim loại

Dựa vào nguồn nhiệt cung cấp người ta chia ra hàn hơi và hàn điện hồ quang.Ngoài ra tuỳ theo tính chất đặc tr ưng của quá trình hàn còn chia ra các loại như: hàntiếp xúc, hàn điểm, hàn với tần số cao, hàn ma sát, hàn dùng siêu âm, v.v trongthực tế sửa chữa, người ta thường dùng hàn điện và hàn hơi để phục hồi các chi tiếtchế tạo bằng gang và thép

2.3.5 Phục hồi chi tiết bằng phương pháp phun kim loại

Phun kim loại là quá trình tạo ra lớp phủ bằng cách phun các hạt kim loại nóngchảy nhờ luồng khí nén hoặc khí tr ơ lên bề mặt chi tiết đã được chuẩn bị trước Việclàm nóng chảy và phun kim loại được tiến hành nhờ các máy phun kim loại Tùythuộc vào phương pháp làm nóng chảy kim loại, việc phun kim loại đ ược chia ra:phun kim loại điện hồ quang, phun kim loại h ơi, phun kim loại cao tần, phun kimloại hồ quang platma, v.v

Phun kim loại điện hồ quang dựa tr ên cơ sở sử dụng nguồn nhiệt của tia hồ

quang làm nóng chảy kim loại cần phun Trên sơ đồ (hình 2.2) ta thấy các dây kimloại (1) cách ly với nhau và được đẩy đi trong rãnh của vỏ máy phun nhờ các conlăn Trong đầu phun của máy phun, giữa các dây kim loại có ch ênh lệch điện áp vìvậy xuất hiện tia hồ quang v à dưới tác dụng của nó chúng bị n óng chảy Các phần

tử kim loại nóng chảy nhờ luồng khí nén ( 2) được thổi lên bề mặt đã chuẩn bị sẵncủa chi tiết (3)

Hình 2.2 Sơ đồ làm việc của máy phun kim loại.

1- Dây phun; 2- Luồng khí nén; 3- Chi tiết được phun; 4- Dây dẫn từ nguồn điện.

Khi phun kim loại có thể phủ một lớp kim loại bất kỳ có chiều dày từ 0,03 mmtới vài milimet lên bất kỳ vật liệu nào như kim loại, gỗ, thủy tinh, thạch cao, giấy,v.v mà không làm những vật liệu đó bị nóng chảy

Hình 2.3 Sơ đồ quá trình phun kim loại.

1- Bề mặt được phun; 2- Dây kim loại phun; 3- Đường cong thay đổi vận tốc khí nén;

4- Đường cong thay đổi tốc độ hạt kim loại

1 2

4

Quá trình phun kim lo ại có thể chia ra làm 3 giai đoạn: Giai đoạn làm nóngchảy kim loại dây phun, giai đoạn phun kim loại nóng chảy đó nhờ luồng khí v àgiai đoạn hình thành lớp phủ (Hình 2.3) miêu tả sơ đồ quá trình phun kim loại.Theo nghiên cứu A.Ph.Trô-it-xki, khi đốt chảy dây kim loại trong máy phun xảy ranhững chu trình như sau đây:

- Xuất hiện hồ quang giữa các điện cực v à đốt chảy chúng;

- Ngắt mạch đầu tiên của mạch điện các điện cực ;

- Ngắn mạch và làm nóng chảy điện cực;

- Phóng tia lửa điện và tiếp tục tia hồ quang mới

Sự nóng chảy kim loại xảy ra ở thời điểm chảy v à ngắn mạch của tia hồ quang,

ở những thời điểm ngắt mạch điện của các điện cực kim loại không bị nóng chảy.Nhiệt độ nóng chảy của kim loại ở những giai đoạn khác nhau đều khác nhau Khi

hồ quang cháy thì nhiệt độ của kim loại phun t ương đối lớn, lúc đó sẽ tạo ra sốlượng các hạt kim loại có kích th ước nhỏ, còn khi đoản mạch nhiệt độ giảm xuống

và lúc này tạo ra các hạt kim loại có kích th ước lớn hơn Khi các phần tử va vào bềmặt phun thì chúng bị làm lạnh bởi dòng không khí nén hoặc khí trơ và do truyềnnhiệt từ các phần tử đã bám tới kim loại của chi tiết Từ đó thấy được rằng, nhiệt độđốt nóng của chi tiết khi phun kim loại không cao lắm, vào khoảng trên dưới

2000oC Người ta cho rằng liên kết bên trong của lớp kim loại phun với kim loại chitiết có được là do lực bám tương hỗ cơ giới và tác động của các lực phân từ Độbám của lớp kim loại phủ với kim loại c ơ bản phụ thuộc vào trạng thái bề mặt sửachữa của các chi tiết, vào nhiệt độ và vận tốc của các hạt phun vào, kim loại phun

và chế độ phun kim loại

Khi phun kim loại có thể tạo ra những hạt kim loại có kích th ước khác nhau từ(2 ÷ 100)  m Tốc độ bay của các hạt kim loại có thể đạt tới khoảng (85 ÷ 190) m/scòn thời gian chuyển động tới chi tiết th ì không tới 0,003 giây Ở vận tốc lớn v àthời gian chuyển động nhỏ như vậy các phần tử không kịp làm lạnh một cáchnhanh chóng được và khi chạm vào bề mặt chi tiết chúng vẫn nằm ở trạng thái dẻo

Vì bị va đập mạnh cho nên những phần tử này bị đàn hồi (biến dạng đi) và dính vào

nhau, kết quả là nhờ tác dụng của các lực bám giữa các phân tử v à nguyên tử tại chỗtiếp xúc, các phân tử kim loại được liên kết với kim loại của chi tiết v à với nhữngphần tử kim loại phun lên trước nó.

Vận tốc đưa dây và áp suất luồng khí cũng làm ảnh hưởng tới các quá trìnhtrên Khi vận tốc đưa dây lớn thì cường độ cực đại của d òng điện tăng lên và kéodài thời gian ngắn mạch của điện cực v à như vậy sẽ làm tăng khối lượng các hạtkim loại có kích thước lớn Khi tăng áp suất luồng khí sẽ l àm tăng chu kỳ cháy củatia hồ quang và như vậy chất lượng phun tốt hơn vì sẽ làm tăng khối lượng của cáchạt có kích thước nhỏ Tuy nhiên, cần chú ý rằng áp suất cao của luồng khí v à sựtăng đột ngột vận tốc đưa dây tới một trị số lớn hơn trị số cực đại nào có thể dẫnđến là ở chu kỳ ngắn mạch kim loại không kịp nóng chảy hết Những hạt kim loạilớn thậm chí những cục kim loại có thể bị bứt ra, va vào chi tiết làm ảnh hưởngkhông tốt tới chất lượng phun Cấu trúc và tính chất của lớp phủ chịu ảnh h ưởng lớncủa các yếu tố như vận tốc của các hạt, khối l ượng và kích thước của chúng, nhiệt

độ của các hạt trong thời gian chúng di chuyển, các hiện tượng xảy ra trong quátrình phun cũng như trạng thái bề mặt chi tiết v à vật liệu dây kim loại Đại bộ phậncác yếu tố đó phụ thuộc vào chế độ phun Cấu trúc của lớp kim loại phun rất khácbiệt so với cấu trúc của kim loại đúc hoặc cán Lớp phủ thường là xốp, trị số độ xốpphụ thuộc vào hàng loạt yếu tố, trong đó quan trọng nhất là phương pháp làm nóngchảy kim loại và chế độ làm việc của máy phun kim loại Th ành phần hóa học củalớp phủ cũng khác so với th ành phần hóa học của dây phun bởi v ì trong khi phunmột số thành phần của nó như các bon, silic, mangan, v.v… đã bị đốt cháy

Sự tồn tại các màng ôxy hóa trên bề mặt các phần tử kim loại phun cản trở sựtạo thành cấu trúc đồng nhất bình thường cuả lớp phủ và là nguyên nhân làm giảm

độ dẻo của nó, đồng thời so với kim loại của chi tiết th ì sức cản va đập, sức cản đứt ,sức cản xoắn, sức cản uốn của nó nhỏ h ơn rất nhiều Lớp phủ chịu nén tốt nhưngchịu kéo tồi

Độ cứng của lớp phủ lớn h ơn độ cứng của dây phun l à do khi bị làm lạnh thìcác phần tử đã được tôi (đối với dây các bon cao) Cấu trúc xốp v à độ cứng cao của

lớp phủ đảm bảo cho nó có độ chống m òn cao khi làm việc có bôi trơn Tại điểmtiếp xúc giữa hai điện cực nhiệt độ sinh ra lớn, lớn h ơn khá nhiều so với nhiệt độnóng chảy của kim loại, do đó tại đây xuất hiện hai trạng thái của kim loại: kim loạilỏng và hơi kim loại Kim loại nóng chảy đ ược luồng khí cuốn đi và được phun rathành những hạt nhỏ với vận tốc lớn của luồng khí Kim loại cũng nh ư nhiệt độ củacác hạt thay đổi từ điểm nóng chảy tớ i bề mặt của chi tiết và theo tiết diện của luồngkhí từ đường tâm luồng khí ra tới lớp biên Vận tốc của các hạt tăng dần từ vận tốcban đầu khoảng 18 m/s cho tới trị số cực đại v à sau đó càng xa vùng ch ảy thì cànggiảm xuống Trị số cực đại khi phun th ép có thể đạt tới 190 m/s.

Vận tốc cuối cùng của các hạt ở khoảng cách 250 mm cách đầu máy phun vàokhoảng 85 m/s, thời gian bay của hạt v ào khoảng 0,003 giây Do đó hạt không bịlàm lạnh đột ngột khi chạm tới bề mặt chi tiết và nó vẫn còn ở trạng thái dẻo Sauđây là một số số liệu

- Nhiệt độ của các hạt kim loại tr ên đường

Như trên đã nói, vận tốc nhiệt độ của các hạt kim loại giảm xuống theo tiết diệncủa luồng khí thổi từ đường tâm ra tới chu vi Nếu cho rằng trong quá tr ình bay, cáchạt kim loại được làm mát không đồng đều và bị ôxy hóa một phần ở những mức độkhác nhau, thì thấy rõ ràng rằng, khi đạt tới bề mặt chi tiết, các hạt kim l oại sẽ có kíchthước, khối lượng, vận tốc và nhiệt độ khác nhau Khi va đập v ào bề mặt chi tiết, donhững nguyên nhân trên, các hạt kim loại sẽ bị biến dạng, biến cứng v à bị làm lạnh

do bề mặt nguội của chi tiết ở những mức độ khác nhau v à do vậy cấu trúc lớp phủ sẽkhông đồng nhất và sẽ khác biệt rất nhiều so với cấu trúc của kim loại phun Độ bềnbám giữa các hạt kim loại với nhau có thể xem nh ư độ bền tiếp xúc tạo bởi sự tácdụng của các lực bám giữa các nguy ên tử, phân tử của các phần tiếp xúc

Thành phần của lớp phủ rất khác so với thành phần hóa học của dây phun vì khi

bị nóng chảy, dây phun bị cháy mất một số các thành phần: C 25- 35%, Si 25- 45%,

Mn 35- 38%, S 25- 26% Lớp phủ nhận được bằng cách phun dây kim loại có thànhphần 0,7- 0,8%C có cấu trúc gồm xoocbiit, trôxit, mactenxit.

2.3.6 Phục hồi chi tiết bằng phương pháp mạ điện phân

2.3.6.1 Khái niệm chung về mạ điện phân

Phục hồi chi tiết bằng các phương pháp mạ điện phân có nghĩa là phủ một lớpkim loại lên bề mặt chi tiết bằng cách điện phân

Ta đã biết, các kim loại thường được gọi là các chất dẫn điện bậc nhất, còn cácdung dịch nước của kiềm, axít và muối là các chất dẫn điện bậc hai hay c òn gọi làchất điện phân Khi hòa tan các kiềm, axít và muối trong nước, các phân tử củachúng được phân ly thành các nguyên tử hoặc các nhóm nguy ên tử (ion) mang điệntích dương (kation) và mang đi ện tích âm (anion) Quá tr ình phân tích các hợp chấthóa học thành các ion dưới tác dụng của chất hòa tan (của nước) được gọi là quátrình phân ly Khi phân ly, các ion của kim loại và nước nhận điện tích dương, còncác ion của các chất kết tủa của axít và hyđrôxit thì nhận điện tích âm Để mạ điệnphân kim loại, người ta đưa vào chất điện phân các thanh kim loại và nối chúng vớinguồn điện Thanh kim loại nối với cực d ương gọi là anốt và thanh nối với cực âmgọi là katốt Khi đóng mạch dòng điện, các ion mang điện tích dương bắt đầuchuyển động về phía katốt, còn các ion mang điện tích âm chuyển động về phíaanốt Các ion dương (kation) sau khi v ề tới mặt katốt sẽ nhận th êm điện tử còn thiếu

và trở thành các nguyên tử trung tính Khi đó hyđrô biến th ành khí, còn kim loạitrong những điều kiện thuận lợi có thể kết tủa xuống katốt v à tạo thành lớp mạ điệnphân Các ion âm (anion) sau khi về tới bề mặt của anốt sẽ phóng điện và cho đinhững điện tử thừa, tức l à bị oxy hóa và trở thành các nguyên tử trung tính tham giavào các phản ứng hóa học hoặc đ ược thoát ra ở trạng thái tự do Quá tr ình ôxy hóakhử đó gọi là quá trình điện phân

Trong khi điện phân để tạo ra lớp mạ kim loại, chi tiết cầ n mạ được dùng làmkatốt, con anốt thường là các tấm hoặc thanh kim loại Anốt có thể hòa tan trongdung dịch hoặc không hòa tan, tuỳ từng trường hợp cụ thể Chất hòa tan được làm

từ chính kim loại cần phủ lên chi tiết Hiện tượng điện phân hoàn toàn tuân theo

định luật của Pha-ra-đây.

Định luật Pha-ra-đây phát biểu như sau:

- Khối lượng chất kết tủa khi điện phân tỷ lệ với khối l ượng điện tích thông quachất điện phân, có nghĩa là tỷ lệ với cường độ dòng điện nhân với thời gian

- Khối lượng chất kết tủa khi dòng điện chạy qua chất điện phân tỷ lệ thuận vớiđương lượng điện hóa của nó Đ ương lượng điện hóa là khối lượng kim loại tínhbằng gam được kết tủa trong thời gian 1 giờ khi dòng điện chạy qua là 1 ampe.Định luật Pha-ra-đây được biểu thị bằng công thức:

m = C.I.t [3 Trang 149]Trong đó: C- đương lượng điện hóa, (g/A.h);

I- cường độ dòng điện, (A);

t- thời gian điện phân, (h)

Thực tế trong phần lớn các tr ường hợp, khối lượng kim loại kết tủa ở katốt íthơn so với khối lượng tính toán theo định luật Pha -ra-đây Để làm sáng tỏ vấn đề đóngười ta đưa ra các khái niệm:

- Hiệu suất dòng điện

Hiệu suất dòng điện là tỷ số giữa khối lượng kim loại kết tủa thực tế trong khi

mạ với khối lượng tính toán theo lý thuyết (theo định luật Pha-ra-đây), tính bằngphần trăm

% 100





lt

tt m

D [3 Trang 150]

 - điện trở của chất điện phân;

L- khoảng cách giữa các điện cực, (cm);

s- diện tích mặt cắt ngang của chất điện phân nằm giữa hai điện cực, (cm2);

- độ dẫn điện đơn vị của chất điện phân (điện trở suất), (

cm ôm.

1)

Một trong những yêu cầu cơ bản đối với chất lượng mạ điện phân là độ phân bốđồng đều lớp kết tủa kim loại, có nghĩ a là chiều dày lớp mạ phải như nhau trên toàn

bộ bề mặt chi tiết Thực tế th ì chiều dày của lớp mạ ở các rìa và các góc của chi tiếtlớn hơn rất nhiều so với phần giữa của bề mặt chi tiết Độ không đồng đều đó phụthuộc vào nhiều yếu tố trong đó có thành phần của chất điện phân, mật độ d òngđiện, khoảng cách giữa các điện cực, sự bố trí t ương hỗ giữa các điện cực

Độ không đồng đều bề d ày của lớp kim loại tăng lên khi mạ các chi tiết có hìnhdạng phức tạp Trong tr ường hợp này, ở những phần chi tiết nằm gần anốt h ơn cómật độ dòng điện lớn, còn ở những phần xa hơn thì ngược lại mật độ dòng điện sẽnhỏ hơn Qua đó rút ra định nghĩa:

- Năng lực mạ đều

Năng lực mạ đều (hay năng lực khuếch tán) của bể là khả năng của chất điệnphân có thể làm cho lớp mạ đồng đều theo chiều dày trên các katốt có hình dạngphức tạp

Điện áp của bể mạ có thể tính:

U = Ed + Ir - Ea [3 Trang 150]Trong đó:

U- điện áp mạ, (V);

Ed- điện thế của dương cực, (V);

Ea- điện thế của âm cực, (V);

I và r- dòng điện và điện trở của dung dịch, (A v à )

2.3.6.2 Phục hồi chi tiết bằng phương pháp mạ crôm

Mạ crôm dùng để phục hồi các chi tiết bị hao m òn như các thân dẫn hướng củaxupáp con đội, các cổ trục của trục phối khí, các loại chốt, ắc, các loại xéc măng,xylanh, v.v… và dùng để mạ bảo vệ trang trí cho các chi tiết như các tay vịn, cácnút điện và một số chi tiết khác Crôm có các tính chất cơ bản là độ cứng cao (HB700÷800), chịu được nhiệt độ tới 5000oC, tính chống ăn mòn và chống mài mòncao Không bị axít tác dụng cùng với tính chịu nhiệt và tính chống mòn cao đó làtính chất cơ bản của crôm cho phép mạ các chi tiết làm việc ở môi trường khí nhưxéc măng, xylanh Ngoài ra l ớp mạ crôm có độ ròn cao và bôi trơn kém

- Sơ đồ nguyên lý thiết bị mạ crôm:

Thiết bị mạ crôm được thể hiện trên (hình 2.4) Thân bể là một thùng hình chữnhật được hàn từ thép tấm dầy (4÷6) mm Thân bể được đặt trong một thùng hànkhác dùng làm vỏ Khoảng không gian giữa thân bể v à vỏ có chứa nước dùng đểhâm nóng đều đặn chất điện phân v à duy trì nhiệt độ của nó ở những giới hạn nhấtđịnh Nước trong vỏ bể được hâm nóng bằng hơi nước hoặc bằng điện Để bảo vệ

bề mặt bên trong của thành bể khỏi bị tác dụng phá hoại của chất điện phân ng ười talót bể bằng một loại vật liệu có độ bền hóa học cao so với chất điện phân v à có độbền cơ khí cao như chì, viniplát, hoặc các tấm ma tít Trên thành bể có đặt miệngquạt hút để thải các chất bay hơi độc hại ra ngoài Kích thước của các bể được chọntùy thuộc vào kích thước giới hạn và số lượng các chi tiết mạ trong bể

Trong quá trình mạ crôm người ta thường dùng các anốt không tan bằng chìhoặc hợp kim của chì với 6% ăng-timoan (Sb) Sở dĩ không sử dụng các anốt tanbởi vì khi tan trong chất điện phân, do hiệu suất d òng điện thấp nên sẽ sinh ra một

lượng dư crôm và như vậy bể sẽ không làm việc bình thường được Như vậy, việckết tủa crôm trên katốt gây ra sự giảm nồng độ crôm trong chất điện phân, v ì vậychất điện phân phải được bổ sung ôxýt crôm một cách liên tục Katốt trong bể mạchính là các chi tiết cần mạ.

Để cấp dòng điện một chiều cho bể mạ người ta sử dụng các cầu nắn dòng hoặccác máy phát một chiều

Đặc điểm của mạ crôm l à dung dịch mạ không phải là dung dịch muối crôm mà

là dung dịch ôxút crôm, cực dương không phải là thanh crôm nguyên ch ất mà làmột tấm chì (Pb), trong quá trình điện phân chì không tham gia phản ứng hóa học.Trong quá trình mạ, ngoài lượng kim loại crôm bám l ên cực âm ra còn mộtlượng khí rất lớn cũng đ ược thoát ra ở âm cực âm do đó sẽ giảm thấp hiệu suất d òngđiện Do khí hyđrô bám ở âm cực nhiều nên điện trở lớn lại cần da lớn cho nên hiệuđiện áp cũng càng lớn, vì vậy quá trình mạ crôm là một quá trình tương đối phứctạp Cho đến nay chưa có một kết luận nào hoàn hảo về vấn đề này cho nên ta tạmxét quá trình mạ crôm như sau:

a) Ở katốt

CrO3+ H20 = H2CrO4, (axitcrômic), [3 Trang 153]

- Crôm được trung hòa ở katốt và bám lên anốt

ưu thế, do đó bọt ôxy sủi lên ở cực dương rất mãnh liệt Trong chất điện phân cóthành phần của H2SO4 tham gia Sở dĩ làm như vậy là vì khi dung dịch mà không

có H2SO4 thì ở cực âm không có crôm nguy ên chất xuất hiện, mà sẽ xuất hiện muốicrôm hóa trị 2 hoặc hóa trị 3 màu nâu Khi có H2SO4và Cr+++sẽ hóa hợp với nhau

và tạo thành muối Cr2 (SO4)3có thể hòa tan trong nước Do đó trên cực âm xuấthiện crôm nguyên chất Đối với loại dung dịch có nồng độ loãng thì năng lực mạđều lớn, độ cứng của lớp mạ cao, lượng điện tích ở dạng khí bay ra ít n ên hiệu suấtdòng điện lớn và lượng CrO3 hao tổn cũng ít Song vì dung dịch loãng nên lượngion ít, điện trở của dung dịch lớn n ên đòi hỏi điện áp mạ phải cao, mặt khác do dungdịch loãng nên tỷ lệ giữa ôxýt crôm CrO3 và axít sunfuric H2SO4 luôn luôn thay đổi

do đó phải thường xuyên điều chỉnh chất điện phân Ngược lại, đối với loại dungdịch nồng độ đậm đặc th ì khả năng mạ sâu lớn lượng ion trong dung dịch nhiều, do

đó điện trở nhỏ và như vậy điện áp mạ yêu cầu cũng nhỏ Tỷ lệ giữa ô xýt crômCrO3và axít sunfuric H2SO4thay đổi tương đối chậm, do đó thời gian cần thiết đểđiều chỉnh dung dịch cũng kéo d ài hơn Song, lượng điện tích ở dạng khí thoát racũng lớn do vậy hiệu suất d òng điện sẽ nhỏ và tóm lại lượng CrO3 hao tổn do hơimang theo khi bốc ra cũng nhiều hơn.

2.3.7 Phục hồi chi tiết bằng các ph ương pháp gia công áp lực

Phục hồi chi tiết bằng gia công áp lực dựa tr ên cơ sở lợi dụng tính chất dẻo củakim loại Tính dẻo của kim loại l à khả năng của nó, ở những điều kiện nhất định,dưới tác dụng của tải trọng sẽ nhận đ ược những biến dạng dẻo m à không bị pháhủy

Biến dạng dẻo của chi tiết khi phục hồi đ ược thực hiện nhờ cách nắn, nong,chồn, ép, v.v

Gia công áp lực (biến dạng dẻo) tiến h ành ở nhiệt độ thấp hơn quá trình kết tinhlại và gây ra biến cứng cho chi tiết được gọi là gia công nguội

Gia công áp lực tiến hành ở nhiệt độ lớn hơn nhiệt độ kết tinh lại mà ở đó kimloại có cấu trúc không bị gia c ường gọi là gia công nóng

Việc nắn chi tiết khi sửa chữa bằng áp lực đ ược tiến hành ở trạng thái nguộihoặc đốt nóng cục bộ hoặc đốt nóng to àn bộ

Các bạc lót làm từ các hợp kim, kim loại m àu khi có các bề mặt trong hoặcngoài bị mòn được phục hồi bằng phương pháp chồn trên máy ép nhờ đồ gá (hình2.6) ở trạng thái nguội Công việc chốt được tiến hành như sau: Người ta đặt mộtchốt chuyên dùng 2 vào bạc bị mòn, chốt này có đường kính nhỏ hơn so với đường