Nghiên cứu nâng cao chất lượng sơ mi gang động cơ xe gắn máy bằng phương pháp tôi bề mặt

Từ những kết quả đã nhận được, đề xuất biện pháp nâng cao chất lượng sơ mi bằng phương pháp tôi bề mặt, bằng cách nung nóng bởi dòng điện cảm ứng có tần số cao hay còn gọi là tôi cao tần

LỜI CẢM ƠN

+ Tác giả xin chân thành cảm ơn Quý Thầy Cô:

- PGS.TS Hoàng Trọng Bá, Trưởng khoa Công Nghệ Trường Cao

đẳng công nghệ và quản trị doanh nghiệp – Giảng viên trường Đại học sư phạm kỹ thuật, Người đã hướng dẫn tác giả tìm hiểu, nghiên cứu tài liệu, quy trình sản xuất thực tế, cũng như thu thập mẫu so sánh, phân tính đề ra phương pháp khắc phục

- PGS.TS Đặng Vũ Ngoạn - Giám đốc Trung tâm nghiên cứu vật

liệu mới ĐHBK- TPHCM Người đã hướng dẫn tác giả trong quá trình thực nghiệm tôi trên lò cao tần và đo đạt các thông số chất lượng

+ Xin cảm ơn:

- Tập thể Thầy, Cô Khoa Cơ Khí chế tạo máy, phòng QLKH – QHQT- SĐH Trường ĐH Sư Phạm Kỹ Thuật -TPHCM

- Tập thể Thầy, Cô Trung tâm nghiên cứu vật liệu mới và Khoa công nghệ vật liệu trường ĐHBK- TPHCM

- Cán bộ, CNV Trung tâm kỹ thuật têu chuẩn đo lường chất lượng 3 – TPHCM

- Cán bộ, CNV phòng đảm bảo thông tin Sở Khoa Học công Nghệ – TPHCM

- Các anh chị trong lớp cao học CTM 2002- 2004

Đã chỉ dẫn, đóng góp ý kiến, giúp đỡ, tạo mọi điều kiện thuận lợi để luận văn này hoàn thành

+ Xin cảm ơn BGH, Quý đồng nghiệp Khoa Cơ Khí – Trường TH KT-

NV Nguyễn Hữu Cảnh đã tạo điều kiện và giúp đỡ cho tôi trong quá trình

đi học và thực hiện đề tài này

Tháng 8 năm 2005

LÝ LỊCH KHOA HỌC

Họ và tên: TRẦN THANH SƠN

Ngày, tháng, năm sinh: Ngày 24 tháng 7 năm 1975

Nơi sinh: Thành Phố Hồ Chí Minh

Địa chỉ liên lạc: 23/11Đ, Huỳnh Tấn Phát, Khu Phố 1, phường Tân Thuận Đông, Quận 7, TP Hồ Chí Minh.

Quá trình đào tạo:

1993 -1998: Sinh viên Khoa Cơ khí chế tạo máy, Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM

2002 – 2005: Học viên Cao học chuyên ngành Công nghệ chế tạo máy, Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM

Quá trình công tác:

1998 - đến nay: Giáo viên Trường Trung học Kỹ thuật và Nghiệp vụ Nguyễn Hữu Cảnh

TÓM TẮT LUẬN VĂN

Trước tình hình hội nhập kinh tế của đất nước, nhằm kích thích sản xuất trong nước, tăng tỉ lệ nội địa hoá các sản phẩm cơ khí, đặc biệt trong ngành sản xuất xe gắn máy và theo tình hình sản xuất cũng như việc sử dụng sơ mi sản xuất trong nước ngày càng hạn chế, nhiều nhà khoa học, nhà sản xuất đã có nhiều công trình nghiên cứu nhằm nâng cao chất lượng tối ưu hóa quá trình sản xuất, nhưng chưa triệt để (Chương I) Nhiệm vụ luận văn đặt ra là nghiên cứu nâng cao chất lượng sơ mi gang động cơ bằng phương pháp tôi bề mặt Muốn thực hiện được vấn đề này trước tiên cần phải tìm hiểu về đặc điểm, hình dạng, điều kiện làm việc, yêu cầu kỹ thuật của sơmi và kiểm tra đánh giá chất lượng một vài sơ mi do Việt Nam sản xuất hiện đang bán trên thị trường và sơ mi của nước ngoài để đối chứng (Chương II) Từ những kết quả đã nhận được, đề xuất biện pháp nâng cao chất lượng sơ mi bằng phương pháp tôi bề mặt, bằng cách nung nóng bởi dòng điện cảm ứng có tần số cao hay còn gọi là tôi cao tần, và tìm hiểu về quy trình công nghệ chế tạo sơ mi, đồng thời đề xuất quy trình công nghệ chế tạo mới (Chương III)

Để thực hiện được việc nâng cao chất lượng sơ mi bằng phương pháp tôi cao tần, phải tìm hiểu về đặc điểm, nguyên lý của phương pháp này và chọn chế độ nung, thiết kế - chế tạo vòng cảm ứng phù hợp với chi tiết, máy và chế tạo đồ gá để thực hiện tôi cao tần (Chương IV) Sau khi xác định các yêu cầu của chi tiết sau khi tôi, tiến hành thực nghiệm trên nhiều loại vòng cảm ứng để tìm ra kết quả nung tối ưu nhất, sau đó kiểm tra chất lượng của sơ mi sau khi tôi và so sánh với chất lượng của sơ mi trước khi tôi ( Chương V) Rút ra kết luận về quá trình nghiên cứu và một số ý kiến đề xuất (Chương VI) Chính nhờ sự nghiên cứu này hy vọng góp phần nâng cao chất lượng sơ mi để đáp ứng nhu cầu sử dụng thực tế

MỤC LỤC

QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI LUẬN VĂN

LỜI CẢM ƠN

LÝ LỊCH KHOA HỌC

Phần I: MỞ ĐẦU

Phần II: NỘI DUNG

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

1.1 Tình hình sản xuất, sử dụng sơ mi ở Việt Nam Trang 14 1.2 Giới thiệu sơ mi gang động cơ xe gắn máy Trang 16 1.3 Tình hình nghiên cứu nâng cao chất lượng sơmi ở Việt Nam Trang 20

CHƯƠNG 2: KIỂM TRA - PHÂN TÍCH CHẤT LƯỢNG SƠ MI

2.1 Chỉ tiêu đánh giá chất lượng sơ mi Trang 22 2.2 Thành phần hoá học của vật liệu Trang 23

VÀ QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ GIA CÔNG SƠ MI

3.1 Phân tích chọn phương pháp tôi bề mặt Trang 30 3.2 Quy trình công nghệ gia công sơmi Trang 31

CHƯƠNG 4: XÁC ĐỊNH CHẾ ĐỘ TÔI VÀ THIẾT BỊ TÔI BỀ MẶT BẰNG DÒNG ĐIỆN CẢM ỨNG CÓ TẦN SỐ CAO

4.2 Chọn chế độ tôi và thiết bị nung Trang 37

4.3.2 Chiều rộng của vòng cảm ứng Trang 40

4.3.4 Khe hở giữa vòng cảm ứng và chi tiết Trang 41 4.3.5 Tổng thời gian nung và vận tốc di chuyển

của chi tiết so với vòng cảm ứng Trang 42 4.3.6 Tính điện áp và dòng trên vòng cảm ứng Trang 42 4.3.7 Hệ số công suất của vòng cảm ứng Trang 44

CHƯƠNG 5: KIỂM TRA CHẤT LƯỢNG SƠ MI SAU KHI TÔI

5.1 Thực hiện tôi bề mặt trong sơ mi Trang 50 5.2 Đo các thông số về chất lượng sơ mi sau khi tôi Trang 53 5.3 So sánh chất lượng sơ mi sau khi tôi so với trước khi tôi Trang 56

DANH MỤC CÁC BẢNG

1 Bảng 2.1: Thành phần hoá học của sơ mi Việt Nam sản xuất 22

2 Bảng 2.2: Thành phần hoá học của sơ mi nứơc ngoài sản xuất 22

3 Bảng 2.3: Kết quả độ cứng của mẫu sơ mi trước khi tôi (Mẫu

6 Bảng 5.1: Thành phần hoá học của sơ mi sau khi tôi 52

7 Bảng 5.2: Kết quả độ cứng của mẫu sơ mi sau khi tôi ( Mẫu I) 53

8 Bảng 5.3: Kết quả độ cứng của mẫu sơ mi sau khi tôi ( Mẫu II) 54

9 Bảng 5.4: So sánh độ cứng của mẫu sơ mi trước khi tôi và sau

khi tôi ( Mẫu I)

55

10 Bảng 5.5: So sánh độ cứng của mẫu sơ mi trước khi tôi và sau

khi tôi ( Mẫu II)

55

11 Bảng 5.6: Trị số khối lượng và thời gian thử độ mài mòn tương

đối

59

DANH MỤC CÁC HÌNH – ẢNH

2 Hình 1.2: Độ nhám bề mặt, sai số vị trí, sai lệch hình dáng

hình học của sơ mi

18

4 Hình 2.2: Tổ chức Graphit của mẫu sơ mi trước khi tôi(mẫu I) 26

5 Hình 2.3: Tổ chức Graphit của mẫu sơ mi trước khi tôi(mẫu

II)

28

7 Hình 2.4: Tổ chức Graphit của mẫu sơ mi (mẫu III) 28

8 Hình 4.1: Sơ đồ nung nóng bằng dòng điện tần số cao 34

9 Hình 4.2: Sự phân bố dòng điện trong tiết diện chi tiết 35

10 Hình 4.3: Aûnh hưởng nhiệt độ nung đến độ cứng 35

11 Hình 4.4: Aûnh hưởng tốc độ nung đến độ cứng 36

12 Hình 4.5: Chế độ nung cho phép khi tôi tần số 38

14 Hình 4.7: Vị trí giữa vòng cảm ứng, chi tiết và vòng nước

làm nguội

46

16 Hình 5.1: Aûnh Graphít của mẫu sơ mi sau khi tôi 54

17 Hình 5.2: Aûnh nền kim loại của mẫu sơ mi sau khi tôi 54

18 Hình 5.3: Biểu đồ biểu diễn kết quả chiều sâu độ cứng của

sơ mi sau khi tôi

57

19 Hình 5.4: Aûnh tổ chức mactenxit của sơ mi sau khi tôi 58

20 Hình 5.5: Biểu đồ biểu diễn kết quả đo độ mài mòn của sơ

mi trước và sau khi tôi

60

22 PL 2.1: Bảng tra điện áp và dòng điện trên vòng cảm ứng 67

23 PL 3.1: Graphit mẫu sơmi trước khi tôi.(mẫu I) 68

24 PL 3.2: Graphit mẫu sơmi sau khi tôi.(mẫu I) 68

26 PL 3.4: Graphit mẫu sơmi sau khi tôi.(mẫu II) 70

27 PL 3.5: Graphit mẫu sơmi nước ngoài sản xuất.(mẫu III) 72

28 PL 3.6: Nền kim loại mẫu sơmi trước khi tôi.(mẫu I) 73

29 PL 3.6: Nền kim loại mẫu sơmi sau khi tôi.(mẫu I) 73

30 PL 3.6: Nền kim loại mẫu sơmi trước khi tôi.(mẫu II) 74

31 PL 3.6: Nền kim loại mẫu sơmi sau khi tôi.(mẫu II) 74

32 PL 3.6: Nền kim loại mẫu sơmi ngoài sản xuất.(mẫu III) 75

33 PL 4.1: Vòng cảm ứng có tiết diện hình chữ nhật quấn 1

vòng

76

34 PL 4.2: Vòng cảm ứng có tiết diện tròn quấn 1 vòng 76

35 PL 4.3: Vòng cảm ứng có tiết diện tròn quấn 2 vòng 77

36 PL4.4: Vòng cảm ứng có tiết diện tròn quấn 3 vòng 77

37 PL 4.5: Aûnh máy tôi cao tần và vòng cảm ứng 78

PHẦN THỨ I MỞ ĐẦU

1 BỐI CẢNH LỊCH SỬ

Công nghiệp là một trong những tiêu chuẩn quan trọng để đánh giá sự tiến bộ của một quốc gia, là nền tảng phát triển kinh tế Người ta thường dựa vào ngành Cơ Khí để đánh giá xem đất nước đó có phát triển hay không Vì thế ngành Cơ Khí bao giờ cũng đóng vai trò quan trọng trong bất kỳ một nước công nghiệp hiện đại Nó sản xuất ra thiết bị, máy móc,phương tiện phục vụ cho các ngành khác, cũng như phương tiện giao thông vận tải Sự phát triển của công nghiệp Cơ Khí được coi như biểu tượng của nền công nghiệp mỗi nước Ngành Cơ Khí nước ta đã sớm hình thành từ lâu nhưng vẫn còn phát triển chậm Hiện nay để thực hiện công nghiệp hóa – hiện đại hóa thì chúng ta phải dựa vào nền tảng của ngành Cơ Khí để phát triển

Mục tiêu của ngành Cơ Khí đã được Đại hội Đảng nhiệm kỳ khóa VII xác định: ‚Ngành Cơ Khí phải trở thành một ngành kinh tế chủ lực đủ sức trang bị phần lớn thiết biï máy móc cho các ngành trong nền kinh tế quốc dân nhằm cơ giới từng bước quá trình sản xuất, góp phần chuyển dịch cơ cấu kinh tế tạo công ăn, việc làm, tăng năng suất lao động,…‛

Mục tiêu lâu dài là phát triển toàn diện ngành cơ khí trong tất cả các loại hình công nghệ và loại hình sản phẩm – thỏa mãn hầu hết các nhu cầu cơ bản sản phẩm cơ khí trong nước mà trước hết là các thiết bị máy móc phục vụ nông nghiệp, công nghiệp chế biến và và công nghiệp hóa nông thôn, tư liệu sản xuất, máy móc thiết bị, cũng như các sản phẩm cơ khí tiêu dùng Mục tiêu phấn đấu đến năm 2010 là ngành cơ khí trong nước làm được 40% nhu cầu sản phẩm cơ khí của nền kinh tế (về giá trị) và xuất khẩu khoảng 30% tổng gía trị của ngành Phấn đấu để nâng cao tỷ lệ nội địa hóa khoảng 60 – 70% giá trị, phần còn lại nhập khẩu Trong đó sản phẩm mũi nhọn của ngành cơ khí Việt Nam là ô tô, tàu biển, bởi sự phát triển ngành công nghiệp ô tô, tàu biển sẽ lôi kéo theo sự phát triển của rất nhiều ngành công nghiệp phụ trợ khác như thép, điệ n, điện tử, hóa chất, nhiên liệu, cao su, chất dẻo,…đặc biệt là công nghiệp vật liệu mới và năng

Mục tiêu trước mắt là xúc tiến nhanh việc nội địa hóa các sản phẩm cơ khí như: xe máy, ô tô, …để phát triển sản xuất cơ khí và nâng cao tỷ lệ chế tạo trong nước lên tới 90% đối với xe gắn máy và 40% đối với ô tô vào các năm 2010 Đồng thời đáp ứng thị trường tiêu thụ 1,8 triệu chiếc/năm và nghiên cứu thị trường xuất khẩu từ nay đến năm 2020 Trước hết là tổ chức ngay việc nội địa hóa phụ tùng xe máy và ô tô phục vụ cho các công ty liên doanh đã có (riêng xe máy đạt tỷ lệ nội địa hóa đạt khoảng 70 - 80%)

2 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU:

Hiện nay tại Việt Nam lượng xe gắn máy sử dụng rất lớn nhưng đa số người tiêu dùng chỉ sử dụng các sản phẩm của công ty nước ngoài và công ty liên doanh sản xuất Họ không thích sử dụng xe gắn máy và phụ tùng trong nước vì chất lượng sản phẩm kém, tuổi thọ thấp, giá thành chưa hợp lý,… Xuất phát từ thực tế trên, chúng ta phải tìm hiểu, nghiên cứu nâng cao chất lượng sản phẩm, để tạo được thương hiệu Việt trên thị trường xe gắn máy

Khi nói đến chất lượng, năng suất, hiệu quả của xe gắn máy thì động cơ đốt trong là bộ phận quan trọng nhất, trong động cơ bộ ba pittông, xecmăng, sơ

mi là nhóm chi tiết quan trọng nhất, đem lại hiệu quả, tuổi thọ của xe gắn máy và cũng là nhóm chi tiết dễ hư hỏng nhất Như vậy sơ mi là một chi tiết rất quan trọng, nhưng chất lượng sơ mi sản xuất tại Việt Nam còn rất thấp, do các nguyên nhân sau:

* Thành phần hoá học không ổn định

* Công nghệ đúc chưa đạt yêu cầu

* Công nghệ nhiệt luyện chưa phù hợp

- Từ các vấn đề trên, mục tiêu của luận văn là: Đề xuất phương pháp nhiệt luyện để nâng cao chất lượng sơmi gang động cơ xe gắn máy sản xuất tại Việt Nam

- Điểm mới của luận văn: Ưùng dụng công nghệ nhiệt luyện nhằm nâng cao chất lượng sơ mi, góp phần đề xuất đưa công nghệ này vào thực tế sản xuất sơ mi động cơ xe gắn máy của đất nước, mà trong nước chưa có cơ sở nào áp dụng

3 NỘI DUNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU:

- Xuất phát từ thực tế và mục tiêu nghiên cứu, luận văn đã đặt ra nhiệm vụ: Tìm hiểu chất lượng của sơmi gang hiện đang sản xuất tại Việt Nam so sánh với yêu cầu kỹ thuật từ đó đề xuất biện pháp nâng cao chất lượng sản phẩm bằng phương pháp tôi bề mặt Trong quá trình nghiên cứu sẽ thực nghiệm trên các loại

sơ mi gang động cơ đốt trong 100cc hiện đang bán trên thị trường

- Tuy nhiên với khuôn khổ của luận văn cũng như hạn chế về thời gian, thiết bị, kinh phí,…nên luận văn chỉ giới hạn ở mức độ thực nghiệm, phân tích trên một vài loại sơ mi nhất định Từ đó so sánh, đối chứng về chất lượng của trước khi nhiệt luyện và sau khi nhiệt luyện để rút ra kết luận cần thiết cho việc nghiên cứu, sản xuất sơ mi trong thực tế

4 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU:

- Để đạt được mục tiêu nghiên cứu tác giả dựa trên việc nghiên cứu tài liệu chuyên ngành, các báo cáo nghiên cứu khoa học, cải tiến sản xuất từ các nhà máy, từ thực tế thực nghiệm….Bên cạnh đó, tác giả đã tiến hành phân tích, so sánh và thực nghiệm nâng cao chất lượng sản phẩm để lấy số liệu làm cơ sở phân tích nghiên cứu

- Phương pháp nghiên cứu ở đây chủ yếu là dựa trên tài liêu chuyên ngành và phân tích, so sánh, thực nghiệm trên một vài mẫu đối chứng mang tính xác xuất ngẫu nhiên và xác định chất lượng sơ mi qua các chỉ tiêu:

* Độ cứng ( đo bằng phương pháp độ cứng tế vi Vicker’s, trên máy Leitz

PHẦN THỨ 2: NỘI DUNG

1.1 TÌNH HÌNH SỬ DỤNG, SẢN XUẤT SƠ MI GANG ĐỘNG CƠ

XE GẮN MÁY Ở VIỆT NAM:

Sơ mi gang động cơ (ống lót xy lanh) là một chi tiết quan trọng đảm bảo chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật của nhóm bộ hơi động cơ đốt trong, làm việc trong điều kiện khắc nghiệt nhất Chu kỳ tuổi thọ của nó ảnh hưởng tới tuổi thọ của một loạt chi tiết quan trọng khác như piston, xec-măng, cổ trục động cơ…

Theo các báo cáo của Viện nghiên cứu chiến lược chính sách công nghiệp (Bộ Công nghiệp) cho thấy: dự báo thị trường xuất khẩu các loại xe dưới 175cc, giá thành thấp như sau: trong giai đoạn từ nay đến năm 2020, thị trường Lào, Campuchia, Châu Phi… là những thị trường tiềm năng do có những tương đồng về khí hậu, địa hình với Việt Nam, công nghệ xe máy chưa phát triển, thị hiếu tiêu dùng chưa khác biệt Một yếu tố hy vọng khác để công nghiệp xe máy của Việt Nam phát triển: tổng cung của sản xuất xe máy trong nước tương đối lớn Sản lượng sản xuất lắp ráp xe máy toàn ngành năm 2004 đạt khoảng 1.900.000 chiếc Theo các nhà chuyên gia phân tích thị trường: ‚ Việt Nam có 82 triệu dân, 19 triệu hộ gia đình, nhưng chỉ có 13 triệu xe gắn máy Bình quân tiêu thụ 1,8 triệu chiếc Cứ nhẩm tính số thanh niên sắp bước vào tuổi 18 trong những năm sắp tới (độ tuổi được sở hữu một xe theo quy định) Tổng dung lượng thị trường có thể lên đến 20 triệu chiếc trong vài năm tới‛

Với lượng xe đang lưu hành và sức mua ngày càng nhiều như vậy chắc chắn nhu cầu thay thế phụ tùng sẽ rất lớn trong tương lai Trong khi sản xuất phụ tùng thay thế của nước ta còn nhiều bất cập, nhất là đối với các phụ tùng thuộc nhóm động cơ như cụm piston, xecmăng, xy lanh Sản phẩm do các nhà máy, cơ sở sản xuất ra không đủ sức cạnh tranh với sản phẩm nước ngoài cùng loại chủ yếu vẫn là chất lượng, tuổi thọ sản phẩm Hiện nay ở nước ta còn tồn tại nhiều vấn đề về chất lượng sơ mi cần giải quyết Trong các vấn đề này, yêu cầu cấp

bách nhất là đảm bảo tuổi thọ của sơmi tương ứng với các chi tiết trong cụm pittông –xecmăng phù hợp với chu kỳ sử dụng và bảo dưỡng máy

 Thực tế sản xuất và sử dụng sơmi ở nước ta:

- Sản xuất sơmi ở nước ta đa số chỉ gia công cơ và sau đó đưa vào sử dụng

- Động cơ xe gắn máy hầu như không dùng sơmi do Việt Nam sản xuất, mà chỉ dùng do chính hãng sản xuất

- Phụ tùng sơmi Việt Nam chủ yếu dùng cho các loại động cơ đời cũ, kém chất lượng…

- Chất lượng sơmi thấp (tuổi thọ 1000 -> 1500 giờ, thậm chí nhỏ hơn

500 giờ) Giá thành cao hơn 1 số sơ mi cùng loại do Trung Quốc sản xuất

- Chất lượng và tuổi thọ thấp không đủ cạnh tranh nên phụ tùng sơ mi

ít có thương hiệu Việt trên thị trường

Vì vậy các cơ sở sản xuất lắp ráp xe máy ở nước ta hầu hết liên doanh với nước ngoài hoặc cung ứng sản phẩm cho các công ty liên doanh Hiện nay tỷ lệ nội địa hoá đã đạt đến 80% và tới đây sẽ là 90% Hãng Honda Việt Nam là nhà tiêu thụ 90% phụ tùng tại thị trường nội địa Rất nhiều doanh nghiệp Việt Nam đã sản xuất phụ tùng chất lượng cao như: Nhà máy công cụ số 1 là nhà cung ứng lớn về hệ thống bánh răng cho Honda Việt Nam, Nhà máy Diezen Sông Công đã sản xuất được hoàn toàn bộ hệ thống vòng bi cho Honda Việt Nam và bán ra thị trường

Trước tình hình sản xuất như vậy đã có nhiều công trình nghiên cứu của các chuyên gia, kỹ sư, kỹ thuật viên… nhằm tìm ra biện pháp hữu hiệu vực dậy nền sản xuất này

1.2 GIỚI THIỆU VỀ SƠ MI GANG ĐỘNG CƠ XE GẮN MÁY:

Sơ mi là một trong những chi tiết quan trọng của động cơ dùng để lắp vào thân máy, mục đích nhằm tăng tuổi thọ cho máy, trong quá trình làm việc nó trực tiếp tiếp xúc với xecmăng – pittông đang hoạt động với tốc độ vất lớn và

1.2.1 Cấu tạo:

Hình dạng và kích thước sơ mi:

 D: Đường kính ngoài của đai lắp ghép, có dung sai lắp ghép: h6

 D1: Đường kính ngoài của sơ mi, có dung

sai lắp ghép: h6

 D2: Đường kính trụ trong của sơ mi, có

dung sai lắp ghép: H7

 L: Chiều dài sơ

Độ nhám bề mặt và sai số vị trí, hình dáng hình học

Hình 1.2: Độ nhám bề mặt và sai số vị trí, hình dáng hình học

1.2.2 Điều kiện làm việc của sơ mi:

Trong qua trình làm việc sơ mi trực tiếp tiếp xúc với pittông-xecmăng đang hoạt động với một tốc độ rất lớn và tiếp xúc với các phản ứng biến đổi hoá năng thành cơ năng Do đó điều kiện làm việc của sơ mi luôn: Chịu nhiệt độ cao, áp suất lớn, chịu sự ăn mòn hoá học, chịu mài mòn liên tục

 Chịu nhiệt độ cao: Nhiệt độ sinh ra trong buồng đốt khá lớn, tại thời

điểm cháy nổ tức thời nhiệt độ lên đến 2200 -> 2500 0c Tại thời điểm công sinh

ra lớn nhất nhiệt độ khoảng 600 -> 8000c, còn ở quá trình nạp và xả nhiên liệu,

nhiệt độ từ 350 -> 4000c Với nhiệt độ cao như vậy, có thể xảy ra các trường hợp

- Lớp kim loại bị hoá mềm

- Nếu nhiệt độ tiếp tục tăng sẽ dẫn đến biến dạng dẻo hoặc biến đổi cấu trúc

 Chịu áp suất cao: Quá trình cháy và giãn nở nhiệt của nhiên liệu tạo áp

suất lớn Đối với động cơ xăng: Pmax= 10 – 15 KG/cm2

 Chịu ăn mòn hoá học: Do tiếp xúc với khí cháy nên có nhiều hơi axít

như: Axit cacbonic, axit sunfuaric… nên sơ mi dễ bị ăn mòn hoá học

 Chịu mài mòn: Khi làm việc sơ mi ma sát với xéc măng rất lớn Công

ma sát chiếm từ 50 -> 60% toàn bộ công tổn thất cơ học của động cơ đốt trong Sự mài mòn sơ mi phân bố không đều trên mặt trong của nó, mà tập trung vào vị trí tương ứng với vùng đặt sơ mi khi pittông ở điểm chết trên

1.2.3 Yêu cầu kỹ thuật của sơ mi: TCVN 1704-75

Để đáp ứng được các điều kiện làm việc trên, khi chế tạo sơ mi phải bảo đảm các yêu cầu sau:

- Sơ mi được chế tạo bằng gang xám peclít có cơ tính không thấp hơn gang xám GX 21-40

- Sơmi được chế tạo bằng gang xám cần tôi và ram, độ cứng bề mặt làm việc bên trong không được nhỏ hơn 42 HRC

- Độ nhám bề mặt của mặt trong sơ mi phải đạt Ra = 0,32 (cấp nhẵn bóng 9) TCVN1063-71

- Độ côn và độ ôvan của mặt làm việc không được vượt quá 0,015 mm

- Độ đảo mặt ngoài của đai lắp ghép trên và dưới so với mặt trong không vượt quá 0,08 mm

- Độ đảo mặt mút phần vai đỡ so với mặt mút trên và mặt trong không được vượt quá 0,02 mm

- Độ không phẳng của mặt mút vai đỡ của sơ mi không được vượt quá 0,01mm trên toàn bộ chiều rộng

- Dung sai các kích thước từ mặt mút đến mặt mút vai đỡ không được vượt quá 0,03 mm

- Sơmi phải kín Khi thử bằng không khí có áp suất không nhỏ hơn 40N/cm2 không được có hiện tượng dò khí

1.2.4 Vật liệu chế tạo:

- Sơ mi phần lớn làm bằng gang hợp kim, nhưng cũng có một số loại động

cơ có sơ mi bằng thép

- Tổ chức của gang hợp kim ở đây phải có nên là Peclit, có Graphít nhỏ và vừa phân phối đều ở dạng tấm thẳng hoặc sóng, không được có cacbit sắt tự do, lêđêburit…

- So với các vật liệu khác, gang hợp kim thường dùng hơn vì có những ưu điểm sau:

 Chịu được áp suất cao, chịu mài mòn tốt, Graphit gang có khả năng bôi trơn, giảm hệ số ma sát……

 Là nguyên liệu thông dụng rẻ tiền, tính công nghệ đúc và gia công cơ khá tốt, dể đạt được độ chính xác

Tuỳ theo điều kiện làm việc và chiều dày thành ống mà người ta chọn thành phần hoá học và mác gang như sau:

Ký hiệu

gang

Thành phần hoá học

GX 21-40 3.3-3.5 2.1-2.3 0.6-0.7 <0.2 < 0.2 < 0.2 < 0.3 0.75

GX 24-44 3.2-3.4 1.8-2.2 0.7-0.8 0.2 0.12 0.2 0.2 0.5

1.2.5 Quy trình công nghệ chế tạo sơ mi:

Quy trình công nghệ chế tạo sơmi tương đối đơn giản, tuỳ theo dạng sản xuất, điều kiện sản xuất mà lựa chọn phương án gia công phù hợp

- Quy trình công nghệ tạo phôi: Công nghệ hiện nay đa số đều sử dụng phương pháp đúc li tâm

- Quy trình công nghệ gia công: Ta có thể tham khảo các quy trình công nghệ gia công sơ mi của các nhà máy, cơ sở đang áp dụng:

* Quy trình thứ nhất:

2 Ủ khử nội lực 10 Mài tinh ngoài

4 Tiện bán tinh ngoài 12 Doa tinh lỗ

5 Tiện lỗ, xén vai

7 Khoét lỗ 13 Mài khôn bán tinh lỗ

8 Tiện tinh ngoài 14 Mài khôn tinh lỗ

9.Tiện tinh các đai lắp ghép ngoài 15 Tổng kiểm tra, bao gói

* Quy trình thứ hai

2 Tiện phá ngoài cắt 2 đầu 10 Doa tinh lỗ

4 Tiện đúng chiều dài 12 Tiện đúng vai

5 Tiện bán tinh ngoài 13 Mài tinh đai lắp ghép

7.Tiện tinh các đai lắp ghép 15 Lau rửa

1.3.TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG SƠMI Ở VIỆT NAM:

Xuất phát từ tình hình thực tế của nền công nghiệp nước nhà, các nhà khoa học, chuyên gia … đã có nhiều công trình nghiên cứu khoa học, sáng kiến kinh nghiệm nhằm nâng cao chất lượng như:

- Nâng cao tính chống mài mòn của sơmi xylanh bằng phương pháp lăn ép rung T.S Thái Thị Thu Hà, T.S Nguyễn Văn Thêm

- Khảo sát tính năng ma sát và mài mòn của vòng găng, bạc trượt –

Lê Văn Lai , Nguyễn Anh Tuấn – ĐHBK Hà nội 1995

- Nghiên cứu sản xuất chi tiết máy (bạc trượt, xécmăng) theo phương pháp luyện kim bột kết hợp nhiệt luyện T.S Trần Trí Luân – Viện Công Nghệ hoá

học – 2004

Vì vậy cần có cái nhìn tổng thể về tình hình sản xuất sơ mi hiện tại, chất lượng sơ mi hiện tại và từ đó đề xuất ra phương pháp nâng cao chất lượng Muốn vậy, trước hết ta phải tìm hiểu về yêu cầu kỹ thuật, điều kiện làm việc, chất lượng của một vài loại sơ mi hiện đang bán trên thị trường và từ đó mới có cơ sở thực nghiệm để đánh giá kết quả của phương pháp nâng cao chất lượng sơmi gang động cơ xe gắn máy sản xuất tại Việt Nam

CHƯƠNG 2: KIỂM TRA - ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG

SƠ MI

2.1 CHỈ TIÊU ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG SƠ MI:

Sơ mi là chi tiết rất quan trọng, yêu cầu kỹ thuật đòi hỏi cao Theo TCVN 1704-75 và TCVN 1722-75 quy định phương pháp thử sơ mi động cơ đốt trong cần phải xác định các thông số sau:

- Tổ chức kim loại và thành phần hoá học của gang để làm sơmi

- Kiểm tra tổ chức kim loại bằng mẫu mài để soi kim tương phải cắt từ vành trên của sơmi

- Kiểm tra độ cứng

- Kiểm tra độ kín của sơmi

- Kiểm tra các kích thước, độ nhám bề mặt, các sai lệch về hình dáng và vị trí

Trong phạm vi đề tài nghiên cứu chỉ tập trung vào các chỉ tiêu cơ bản sau:

 Thành phần hoá học

 Độ cứng

 Tổ chức tế vi

 Độ mài mòn

Riêng về kiểm tra độ mài mòn của sơ mi, do hiện nay ở thành phố Hồ Chí Minh không có thiết bị đo chuyên dùng và trong TCVN chưa đưa ra chỉ tiêu về độ mài mòn, nếu có kiểm tra về độ mài mòn thì có thể so sánh giá trị tương đối giữa

2 mẫu thử với nhau Do đó trong quá trình thực nghiệm tác giả chỉ so sánh kết quả tương đối giữa hai mẫu sơmi chưa tôi và đã tôi

Để có cơ sở nghiên cứu nâng cao chất lượng sơmi gang xe gắn máy bằng phương pháp tôi bề mặt, trước hết phải tiến hành kiểm tra trên chất lượng một số loại sơmi gang do Việt Nam sản xuất và sơ mi gang xe gắn máy do nước ngoài

sản xuất Ơû đây chỉ khảo sát trên một số loại cụ thể với số lượng có hạn mang tính chất xác suất ngẫu nhiên do không có đủ thời gian, thiết bị và kinh phí thực hiện Quá trình thực nghiệm được thực hiện trên một số loại sơmi như sau:

- Sơmi xe gắn máy 100cc –Mẫu I (do cơ sở Công Nghệ số 272 Nguyễn Tiểu

2.2 THÀNH PHẦN HOÁ HỌC CỦA VẬT LIỆU:

- Để có kết quả kiểm tra thành phần hoá học của sơmi gang, được thực hiện tại phòng thí nghiệm cơ tính, Khoa Công nghệ vật liệu, Trường Đại học Bách Khoa TPHCM do kỹ sư Trần Thị Tuyết Nga phụ trách phòng thí nghiệm trực tiếp thực hiện Quá trình kiểm tra được thực hiện trên máy đo qu ang phổ và thu được kết quả như sau:

Bảng 2.1: Kết quả kiểm tra thành phần hoá học trên mẩu sơ mi gang trước khi tôi (Mẫu I)

3.11 2.40 0.496 0.108 0.257 0.127 0.031 0.073 0.006 0.007

0.150 0.005 0.019 0.013 <0.013 <0.003 0.012 0.004 0.025 93.14 Để có cơ sở xác định phương pháp nâng cao chất lượng sơmi chúng ta phải

nghiên cứu 1 loại sơmi xe gắn máy do nước ngoài sản xuất, ở đây nghiên cứu trên sơmi xe Wave do nước ngoài sản xuất:

Bảng 2.2: Kết quả đo trên mẩu sơ mi gang (nước ngoài sản xuất )- Mẫu III

2.69 1.84 0.55 0.18 0.28 0.081 0.017 0.060 0.005 0.007

0.116 0.005 0.027 0.020 <0.013 <0.003 0.027 <0.004 0.030 94.00

Qua bảng kết quả, thành phần phần trăm nguyên tố cacbon và silic của mẫu gang nội địa cao hơn mẫu gang ngoại Điều đó dẫn đến độ bền không cao, mài mòn nhanh trong quá trình làm việc vì diện tích hạt lớn, tổ chức nền là peclit

2.3 KIỂM TRA, ĐÁNH GIÁ ĐỘ CỨNG CỦA VẬT LIỆU:

2.3.1 Mô tả phương pháp đo độ cứng của vật liệu:

Để đo độ cứng của vật liệu có nhiều phương pháp đo như: Brinell, Rockwell, Vicker’s Do bề mặt làm việc của sơ mi là bề mặt trong và trong quá trình thực nghiệm cần phải đo được chiều sâu độ cứng tính từ bề mặt làm việc của sơ mi, để làm cơ sở đánh giá chất lượng của sơ mi sau khi tôi Vì vậy tác giả chọn phương pháp đo độ cứng tế vi Vicker’s để kiểm tra đánh giá độ cứng của sơ

mi trước và sau khi tôi

Trình tự thực hiện như sau:

- Tạo kích thước mẫu và đồ gá phù hợp với máy

- Mài và đánh bóng mẫu đo

- Định vị và kẹp chặt mẫu đo vào bàn máy

- Nhìn qua ống kính hiển vi để xác định vị trí và tiêu cự của chi tiết so với máy, mũi đo

- Đặt lực thử và tiến hành đo độ cứng

- Xác định kích thươcù tế vi của vết lõm thông ống kính hiển vi

Độ cứng Vicker xác định theo công thức:

2 1854

d

F

Trong đó: F là lực thử

d là kích thước vết lõm

2

2

1 d d



d1 : Chiều dài đường chéo thứ 1 của vết lõm

d2 : Chiều dài đường chéo thứ 2 của vết lõm

Hình 2.1: Phương pháp Vicke’s

2.3.2 Kết quả đo:

Để có kết quả kiểm tra tổ chức tế vi của sơ mi gang trước khi tôi, được thực hiện tại phòng thí nghiệm Trung Tâm nghiên cứu Vật liệu mới, Trường Đại học Bách Khoa TPHCM do PGS.TS ĐẶNG VŨ NGOẠN Giám đốc Trung Tâm, trực tiếp hướng dẫn tác giả thực hiện đo độ cứng tế vi Vicker trên máy hiệu:

Leitz Wetzlar - Germany, và nhận được kết quả trên 3 mẫu thử như sau:

Mũi kim cương 1360

Lực thử Chitiết

Chi tiết

Vết lõm

Mũi kim cương 1360

Lực thử

Chi tiết

Vết lõm

Bảng 2.3: Kết quả đo trên mẩu sơ mi gang trước khi tôi – Mẫu I

Khoảng cách

giữa các mũi

đâm trên mẫu

thử X ( μm)

Kích thước mũi đâm trên mẫu thử d( μm)

Lực thử

P (G)

Độ cứng Vicker’s

Bảng 2.4: Kết quả đo trên mẫu sơ mi gang trước khi tôi 100cc – Mẫu II

Khoảng cách

giữa các mũi

đâm trên mẫu

thử X ( μm)

Kích thước mũi đâm trên mẫu thử

d( μm)

Lực thử

P (G)

Độ cứng Vicker’s

HV

Độ cứng

Bảng 2.5: Kết quả đo trên mẫu sơ mi gang do nước ngoài sản xuất – Mẫu III

Khoảng cách

giữa các mũi

đâm trên mẫu

thử X ( μm)

Kích thước mũi đâm trên mẫu thử d( μm)

Lực thử

P (G)

Độ cứng Vicke’s

HV

Độ cứng

HRC

Ghi Chú

trong đến vị trí đặt mũi thử

Qua kết quả đo độ cứng mẫu sơ mi gang nội địa rất thấp so với mẫu sơ mi gang ngoại và TCVN Vì vậy chúng ta cần phải nâng cao độ cứng để đạt tiêu chuẩn kỹ thuật

2.4 KIỂM TRA VÀ ĐÁNH GIÁ TỔ CHỨC TẾ VI:

2.4.1 Mô tả phương pháp chụp kim tương tổ chức tế vi:

Để xác định tổ chức tế vi của vật liệu, được thực hiện bằng cách chụp trên kính hiểm vi kim tương

Trình tự xác định tổ chức tế vi của vật liệu như sau:

Bước 1: Tạo mẫu thử phù hợp với máy đo

Bước 2: Mài và đánh bóng bề mặt cần chụp ảnh TCTV của mẫu thử

Bước 3: Đặt mẩu đo vào vị trí và điều chỉnh độ phóng đại

Bước 3: Chụp ảnh graphit

Bước 4: Tẩm thực lên bề mặt mẫu nhẵn bằng dung dịch axic nitríc

Bước 5: Chụp ảnh nền kim loại

2.4.2 Kết quả đo:

- Để có kết quả ảnh tổ chức tế vi của sơmi gang, được thực hiện tại phòng thí nghiệm Trung Tâm nghiên cứu Vật liệu mới, Trường Đại học Bách Khoa TPHCM do PGS.TS ĐẶNG VŨ NGOẠN trực tiếp hướng dẫn tác giả thực hiện

chụp ảnh trên máy kính hiển vi kim tương Với độ phóng đại 150 lần

Hình 2.2: Tổ chức Graphít sơ mi sản xuất tại Việt Nam (Mẩu I)- x150

Hình 2.3: Tổ chức Graphít sơ mi sản xuất tại Việt Nam (Mẫu II)-x150

Hình 2.4: Tổ chức Graphít sơ mi nước ngoài sản xuất (Mẫu III)- x150

Tổ chức Graphít của sơ mi do Việt Nam sản xuất có kích thước rất lớn và có hình dạng tấm thẳng không đều nên dễ bị mài mòn nhanh trong quá trình làm việc

2.5 ĐỘ MÀI MÒN:

Tác giả sẽ trình bày phương pháp và kết quả đo ở chương 5 – phần so sánh chất lượng sơ mi trước và sau khi tôi, vì đo độ mài mòn chỉ sử dụng cách xác định giá trị tương đối giữa 2 mẫu thử với nhau

CHƯƠNG 3: PHÂN TÍCH CHỌN PHƯƠNG PHÁP TÔI BỀ MẶT

3.1 PHÂN TÍCH CHỌN PHƯƠNG PHÁP TÔI BỀ MẶT:

3.1.1.Đặc điểm của phương pháp tôi bề mặt:

Tôi bề mặt là phương pháp tôi bộ phận, khi đó chỉ có lớp bề mặt chi

tiết được tôi còn lõi không được tôi Như vậy sau khi tôi, chỉ có lớp bề mặt có tổ

chức mactenxit, còn những lớp bên trong có tổ chức xoocbit – peclit Sự phân bố

tổ chức trên có thể đạt được bằng hai cách:

1 Chi tiết được nung nóng toàn bộ hoặc một lớp khá sâu, nhưng chọn

cách làm nguội sao cho chỉ austenit bề mặt bị quá nguội và tạo thành mactenxit

Austenit bên trong với tốc độ làm nguội nhỏ hơn nên tạo thành peclit hay tổ chức

trung gian khác

2 Chi tiết được nung nhanh để chỉ lớp bề mặt đạt nhiệt độ cao hơn nhiệt

độ tới hạn(Ac1 hoặc Ac3), khi làm nguội nhanh chỉ có những lớp này được tôi

Nhưng lớp bên trong do chỉ nung đến nhiệt độ Ac1 hoặc hầu như không bị nung

nóng, nên khi làm nguội những lớp này không được tôi

Chiều sâu của các lớp được tôi phụ thuộc vào sự phân bố nhiệt độ

nung Chiều sâu của những lớp này có thể điều chỉnh bằng cách sử dụng các

phương pháp nung khác nhau Tôi bề mặt trong công nghiệp thuộc nhóm thứ hai,

tức là khi tôi chỉ có lớp bề mặt được nung nóng đến nhiệt độ tôi và sau khi làm

nguội nhanh nhận được tổ chức mactenxit Phương pháp tôi bề mặt được chia làm

2 nhóm:

Nhóm 1: Nung nóng bằng nguồn nhiệt ngoài

- Nung nóng bằng lò muối nóng chảy

- Nung nóng bằng ngọn lửa của hổn hộp khí oxy-axetylen

- Nung nóng trong chất điện phân

Nhóm 2: Nung nóng bằng nguồn nhiệt tạo thành ngay trong bản thân

chi tiết kim loại

- Nung nóng bằng phương pháp tiết xúc giữa 2 phần kim loại tiếp nhau sinh nhiệt khi có dòng diện đi qua

- Nung nóng bằng dòng điện cảm ứng có tần số cao ( tôi cao tần) hoặc tần số công nghiệp

Nguyên lý chung của tôi bề mặt là nung nóng thật nhanh lớp ngoài bề mặt, tốc độ nung càng nhanh thì chất lượng bề mặt càng cao

Tôi bề mặt trong công nghiệp thuộc nhóm thứ hai, tức là khi tôi chỉ có lớp bề mặt được nung nóng đến nhiệt độ tôi và sau khi làm nguội nhanh nhận được tổ chức mactenxit

Vật liệu chế tạo sơ mi là gang (chiều dày chỉ có khoảng 2.5mm) nên rất dễ bị biến dạng sau khi tôi

3.1.2.Yêu cầu đối với chi tiết sau khi tôi:

- Chiều sâu lớp tôi phải đạt được 1mm (Vì sơ mi có 4 Code mỗi Code là 0,25mm)

- Độ cứng của chi tiết sau khi tôi phải đạt trên 42 HRC

- Tổ chức lớp bề mặt phải là mactenxit

- Không bị biến dạng trong quá trình tôi

3.1.3 Chọn phương pháp tôi bề mặt:

Từ những yêu cầu đối với chi tiết, đặc điểm của tôi bề mặt và qua nghiên

cứu tài liệu, thực tế thì phương pháp nung nóng bằng dòng điện cảm ứng có

tần số cao hay còn gọi là Tôi cao tần là phù hợp nhất Vì phương pháp này có

những ưu điểm sau:

Ưu điểm:

- Chất lượng sản phẩm cao, tốc độ nung nhanh, do nhiệt độ chuyển biến peclit thành austenit cao nên hạt austenit rất nhỏ, vì vậy tổ chức mactenxit sau khi tôi cũng nhỏ Nhờ tổ chức như vậy nên không những độ cứng, độ bền mà cả độ dẻo dai sau khi tôi cao tần bao giờ cũng cao hơn tôi bình thường

- Ít bị biến dạng: do lớp được tôi rất mỏng so với toàn bộ chi tiết nên biến dạng sau khi tôi rất nhỏ

- Hầu như không bị oxy hóa và thoát cacbon vì thời gian nung ngắn, lại không có thời gian giữ nhiệt

- Năng suất lao động cao, đặc biệt trong sản xuất hàng loạt

- Dễ cơ khí hoá và tự động hoá nên khâu nhiệt luyện có thể bố trí ngay trong dây chuyền gia công cơ

Nhược điểm:

-Thiết bị đắt tiền

- Không thích hợp cho sản xuất đơn chiếc

-Không tôi được các chi tiết có hình dáng phức tạp

- Khó đo và kiểm tra nhiệt độ cũng như tốc độ nung

3.2 QUI TRÌNH CÔNG NGHỆ GIA CÔNG SƠ MI:

3.2.1 Phương pháp chế tạo phôi:

Phương pháp chế tạo phôi truyền thống là phương pháp đúc li tâm Tuỳ theo điều kiện của cơ sở sản xuất có thể sử dụng 1 trong các phương pháp đúc li tâm như sau:

- Đúc li tâm khuôn kim loại

- Đúc li tâm khuôn kim loại có lớp sơn lót khuôn

- Đúc li tâm khuôn kim loại – vỏ mỏng

Ưu, nhược điểm của các phương pháp đúc:

 Đúc li tâm khuôn kim loại:

Ưu điểm:

+ Thiết bị nấu luyện và đúc rót đơn giản

+ Qui trình công nghệ đúc và thao tác đúc đơn giản

+ Năng suất đúc cao

+ vốn đầu tư cho công nghệ đúc thấp nhất

Nhược điểm:

+ Tồn tại nhiều graphít bụi và xêmentit tự do

+ Chất lượng gang thấp

+ Buộc phải thêm khâu nhiệt luyện nên khâu tạo phôi khá dài, khó quản lí chất lượng, số lượng

 Đúc li tâm khuôn kim loại có lớp sơn lót khuôn:

Ưu điểm:

+ Bỏ được khâu nhiệt luyện, tiết kiệm nhiều điện năng

+ Tạo ra graphit tấm, tố chức tế vi đồng điều ổn định hơn phương pháp Đúc li tâm khuôn kim loại

+Công nghệ tạo phôi ngắn nên dễ quản lý chất lượng và số lượng

Nhược điểm:

+ Trong công nghệ đúc phải thêm nguyên công tạo thêm lớp sơn lót trước khi rót khuôn

+ Qui trình công nghệ đúc phải chặt chẽ

+ Chất lượng gang tuy khá hơn phương pháp đúc li tâm khuôn kim loại nhưng chưa thật đồng điều

 Đúc li tâm khuôn kim loại – võ mỏng:

Ưu điểm:

Giống như phương pháp đúc li tâm khuôn kim loại có lớp sơn lót khuôn và thêm:

+ Chất lượng cao ổn định

+ Sự thay đổi cỡ hạt (to dần) từ ngoài vào trong không đáng kể và không cần độ côn để lấy vật đúc ra khỏi khuôn nên lượng dư gia công theo hướng kính nhỏ, tiết kiệm được kim loại so với 2 phương pháp trên

Nhược điểm:

+ Vốn đầu tư cao hơn vì phải chế tạo khuôn vỏ mỏng

+ Thêm bộ phận tái sinh vật làm khuôn

3.2.2 QUI TRÌNH CÔNG NGHỆ GIA CÔNG SƠMI

Quy trình công nghệ chế tạo sơmi tương đối đơn giản, tuỳ theo dạng sản xuất, điều kiện sản xuất mà lựa chọn phương án gia công phù hợp

Ở đây xin đề xuất quy trình công nghệ gia công sơ mi như sau:

1 Đúc phôi

2 Uû khử nội lực

3 Tiện thô mặt lỗ

4 Tiện bán tinh mặt lỗ

5 Tiện thô mặt ngoài

6 Tiện bán tinh mặt ngoài

7 Tiện đúng chiều dài

8 Tiện tinh lỗ

9 Tiện tinh ngoài

10 Kiểm tra

11 Tôi cao tần mặt lỗ và ram

12 Doa phá lỗ

13 Doa tinh

14 Mài ngoài, vai

15 Mài khôn bán tinh lỗ

16 Mài khôn tinh lỗ

17 Tổng kiểm tra, bao gói

CHƯƠNG 4: XÁC ĐỊNH CHẾ ĐỘ TÔI VÀ THIẾT BỊ TÔI

BỀ MẶT TRONG SƠ MI

4.1 ĐẶC ĐIỂM CỦA PHƯƠNG PHÁP TÔI BẰNG DÒNG ĐIỆN CẢM ỨNG CÓ TẦN SỐ CAO (TÔI CAO TẦN):

4.1.1 Nguyên lý nung nóng bằng dòng điện có tần số cao:

- Khi vật dẫn có dòng điện xoay chiều chạy qua xung quanh nó sẽ xuất hiện từ trường biến thiên Nếu đặt trong từ trường này một chi tiết bằng kim loại thì do sự biến thiên của từ trường sẽ gây ra sức điện động cảm ứng, trong khi chi tiết kim loại có dòng điện có cùng tần số cảm ứng Trong thực tế người ta dùng dòng điện có tần số cao tới hàng nghìn, hàng chục vạn hec Do vậy, dòng điện cảm ứng cũng có tần số cao như vậy Đặc tính nổi bật của dòng điện cảm ứng tần số cao là có mật độ lớn nhất ở lớp bề mặt và giảm nhanh về phía lõi vật dẫn, nhờ đó có khả năng nung nóng nhanh bề mặt chi tiết đến nhiệt độ tôi (Hình 4.1)

- Dòng điện cảm ứng cũng là dòng điện xoay chiều nên nó phân bố không đều trong tiết diện dây dẫn, tần số dòng điện càng cao thì dòng điện tập trung trong lớp bề mặt càng mỏng (Hình 4.2)

Hình 4.1 Sơ đồ nung nóng bằng dòng điện tần số cao

Nước làm nguội

Hình 4.2 Sự phân bố dòng điện trong tiết diện chi tiết

4.1.2 Aûnh hưởng của nhiệt độ nung và tốc độ nung đến độ cứng chi tiết khi tôi cao tần:

* Aûnh hưởng của nhiệt độ nung

Aûnh hưởng của nhiệt độ nung đến độ cứng được trình bày ờ hình 4.3

a

b

c 1 2

Qua hình vẽ thấy rằng tôi cao tần chỉ có ưu việt hơn tôi bình thường khi nhiệt độ nung vượt quá giới hạn nào đó, ví dụ t3 ở các nhiệt độ thấp t1 và t2 độ cứng sau khi tôi cao tần thấp hơn sau khi tôi bình thường, vì ở những nh iệt độ này khi nung nóng nhanh chuyển biến peclit thành austenit chưa hoàn thành Tăng nhiệt độ cao hơn t3 , số lượng austenit tạo thành càng nhiều, nên sau khi tôi độ cứng tăng Đối với tốc độ nung đã chọn, t4 là nhiệt độ tối ưu, vì sau khi tôi nhận được độ cứng cực đại Tiếp tục tăng nhiệt độ cao hơn t4 sẽ tạo điều kiện để san bằng thành phần hoá học của austenit, đồng thời hạt austenit lớn lên, kết quả làm cho độ cứng giảm xuống Ơû nhiệt độ t5 , austenit tạo thành khi nung nóng nhanh cũng giống như khi nung chậm, nên sau khi tôi độ cứng của 2 trường hợp giống có giá trị như nhau

Vùng ‘vùng abc’ nói lên sự ưu việt về độ cứng của tôi cao tần so với tôi bình thường, mức độ ưu việt còn phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác như: tốc độ nung, vòng cảm ứng, máy……

* Aûnh hưởng của tốc độ nung:

Tốc độ nung có ảnh hưởng đến vùng tối ưu về độ cứng sau khi tôi, ảnh hưởng này thể hiện rõ khi tốc độ nung bằng hoặc lớn hơn 50 độ /s Tăng tốc độ nung, cực đại của độ cứng cũng tăng và phạm vi nhiệt độ tôi tối ưu cũng mở rộng Hình 4.4

Chọn các thông số nhiệt khi tôi tần số không đúng sẽ làm xấu tính chất kim loại sau khi nhiệt luyện, ví dụ khi chọn nhiệt độ tôi là t1 thì việc tăng tốc độ nung không những không tăng mà còn làm giảm độ cứng Trong khi đó nếu chọn nhiệt độ tôi là t2 thì việc tăng tốc độ nung sẽ làm tăng độ cứng sau khi tôi Qua đó

ta thấy rằng ứng với tốc độ nung có một khoảng nhiệt độ tối ưu, tức là sau khi tôi chi tiết đạt được độ cứng cao

4.2 CHỌN NHIỆT ĐỘ TÔI VÀ THIẾT BỊ NUNG:

4.2.1 Chọn nhiệt độ tôi:

Nhiệt độ tôi là một trong những thông số quan trọng quyết định chất lượng

sản phẩm sau khi nhiệt luyện Sơmi được chế tạo bằng gang xám peclit nền là 0,8%C nên tương ứng với thép cùng tích Thép cùng tích (%C = 0,8) có điểm Ac1trùng với điểm Ac3 nên có thể chọn nhiệt độ tôi như thép trước hoặc sau cùng tích Ơû đây, chọn nhiệt độ tôi như tôi thép sau cùng tích ( %C >0,8) Nhiệ t độ tôi lấy cao hơn Ac1 nhưng thấp hơn Accm, tức là nung tới trạng thái không hoàn toàn là austenit+ XeII :

tôi = Ac1 + (30 -> 500 C) = 760 –>7800 C Đối với tôi cao tần nên lấy lớn hơn từ 100 -> 1500C, nhưng độ cứng của sơmi không cao nên chỉ lấy cao hơn 1000C Vậy nhiệt độ tôi sơmi gang trên lò cao tần chọn như sau:

t 0

tôi = 860 -> 880 0 C

Vùng nhiệt độ tôi thông thường

Vùng thiếu nung

Chế đoä nung

Tốc độ nung, độ/s

Hình 4.5: Chế độ nung cho phép khi tôi tần số

4.2.2 Chọn thiết bị nung:

Phụ thuộc vào máy hiện có của phòng thí nghiệm, trong quá trình thí nghiệm được thực hiện tại phòng thí nghiệm của Trung Tâm Vật Liệu Mới – Trường Đại Học Bách Khoa TPHCM Thực hiện trên máy : MOSFET-POWER

GE – 10M, Đài Loan sản xuất, công suất: 10 KW, tần số: 60 KHz, công suất riêng bề mặt: 1->3 kg/cm2, nguồn điện: 220V – 50 Hz

4.3 THIẾT KẾ VÒNG CẢM ỨNG:

Vòng cảm ứng là một bộ phận phát ra từ trường xoay chiều có tần số đúng bằng tần số của dòng điện đi qua vòng cảm ứng Nếu đặt một chi tiết máy hay một vật có tính sắt từ vào trong từ trường này thì trong chi tiết sẽ xuất hiện dòng điện được gọi là dòng điện cảm ứng, dòng điện cảm ứng này sẽ nung nóng chi tiết

Do đó khi thiết kế vòng cảm ứng cần phải tính đến kích thước và hình dáng bề mặt chi tiết kim loại cần nung, chiều sâu yêu cầu của lớp nung nóng và công suất của máy

Hình dáng và kích thước của vòng cảm ứng hoàn toàn phụ thuộc vào hình dáng bề mặt chi tiết cần tôi Giữa mặt đối diện của vòng cảm ứng phải có một

khe hở nhất định, khe hở càng nhỏ hiệu suất nhiệt của vòng cảm ứng càng cao nhưng thao tác càng khó Nếu trong quá trình thao tác chi tiết chạm vào vòng cảm ứng thì sẽ sinh ra hiện tượng ngắt mạch và chỗ tiếp xúc đó sẽ bị chảy ra có thể làm hỏng bề mặt chi tiết hoặc hỏng vòng cảm ứng Nếu khe hở quá rộng thì tổn thất từ trường càng lớn, thời gian nung càng lâu Như vậy khi chế tạo đến vòng cảm ứng chúng ta phải đặc biệt quan tâm đến vấn đề này nếu không nó sẽ ảnh hưởng đến thời gian nung, tốc độ nung, cũng như độ cứng bề mặt

Vòng cảm ứng thường chế tạo bằng những ống đồng đỏ kỹ thuật có tiết diện tròn, vuông hay hình chữ nhật Trong quá trình làm việc, vòng cảm ứng phải được làm nguội bằng nước

Khi thiết kế vòng cảm ứng còn cần phải phân biệt: vòng cảm ứng tôi đồng thời toàn bộ bề mặt chi tiết cần nung hay vòng cảm ứng tôi một phần bề mặt chi tiết cần nung

Trường hợp thứ nhất gọi là tôi đồng thời, trường hợp thứ hai cũng gọi là tôi đồng thời nếu các phần còn lại của chi tiết cạnh phần được nung không yêu cầu nung tiếp Trường hợp chi tiết cần nung quá lớn (như các trục dài), công suất của máy không đủ dùng để tôi đồng thời thì vòng cảm ứng chỉ thiết kế đ ể tôi một phần bề mặt cần nung, nhưng trong quá trình tôi chi tiết phải tịnh tiến dọc qua vòng cảm ứng đi toàn bộ bề mặt được tôi Phương pháp đó gọi là tôi liên tục liên tiếp

Trường hợp tôi liên tục liên tiếp thời gian nung dài, không thể nung toàn bộ và làm nguội toàn bộ chi tiết cần tôi cùng một lúc, nên phải chế tạo vòng cảm ứng gồm 2 vòng: Vòng thứ nhất là vòng cảm ứng không khoan lỗ thường xuyên có nước chảy bên trong để làm nguội trong quá trình nung nóng Vòng thứ hai có khoan lỗ để phun nước làm nguội chi tiết sau khi nung, các lỗ khoan sao cho nước phun ra làm nguội không ảnh hưởng đến quá trình nung phần chi tiết phía trên

Các số liệu ban đầu:

 Công suất máy: 10KW

 Chiều sâu lớp nung nóng bề mặt: 1 ->1.25 mm (vì thông thường sơmi

 Đường kính lỗ: 49 mm

 Hình dạng chi tiết: dạng ống trụ, chiều dài 100mm

 Tôi bề mặt trong của sơmi

Để thiết kế vòng cảm ứng tôi sơ mi gang động cơ xe gắn máy, phải xác định các thông số sau:

4.3.1 Thời gian nung: t k ( s )

- Thời gian nung phụ thuộc vào tần số dòng điện và chiều sâu lớp tôi

- Tần số dòng điện được tính theo công thức:

1

10 5 10 5

2 4

- Chiều sâu lớp tôi:  11.25mm

Dựa vào 2 thông số trên, tra bảng [11] được:

- Thời gian nung: tk = 6 giây

- Công suất riêng bề mặt: p0 = 0,60 KW/cm2

4.3.2.Chiều cao của vòng cảm ứng: a (mm)

- Thông thường chiều cao của vòng cảm ứng lấy bằng chiều dài của bề mặt chi tiết cần nung Trong trường hợp tôi liên tục liên tiếp chiều rộng vòng cảm ứng phụ thuộc vào công suất cho phép của máy và được tính theo công thức:

0 2

.

p D

 : hệ số sử dụng có ích của biến áp giảm áp

D2 : đường kính chi tiết cần nung

P0 : công suất riêng bề mặt