Bài giảng sửa chữa thiết bị năng lượng tàu thủy

Hình 1-25: Đồ thị mài mòn của chi tiết theo thời gian Chúng ta hiểu rằng đặc điểm trên các bề mặt ma sát của các vật liệu khi gia công sẽ không được hoàn chỉnh, hoặc xuất hiện biến dạng

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG

KHOA KỸ THUẬT GIAO THÔNG

Chương 1 KIEÁN THệÙC CHUNG VEÀ KYế THUAÄT SệÛA CHệếA

Bulông thông thường có đường kính lên tới 36 mm và chiều dài lên tới 150 mm Bulông

có kích thước lớn hơn thường là loại bulông chịu lực chuyên dùng cho kết cấu khung và máy móc đặc biệt

Các dạng đầu bulông

Đầu bulông rất đa dạng Thông dụng nhất là loại sáu cạnh Loại lục lăng đỉnh lõm cũng hay được dùng cho bulông chịu lực Loại đầu loe được dùng với chi tiết có độ cứng thấp giữ cho chi tiết không bị hỏng bề mặt tiếp xúc với đầu bulông

Hình 1-1: Các dạng bulông

a - Bulông đầu lục giác; b - Bulông đỉnh lõm lục lăng; c - Bulông đầu lục giác có loe;

d - Vít đầu chìm bốn cạnh; e -Vít đầu tròn bốn cạnh; f - Bulông vòng

Các dạng đai ốc

Hình 1-2: Các dạng đai ốc

a - Đai ốc lục giác thông thường; b - Đai ốc hoa; c - Đai ốc lục giác vát hai mặt;

d - Đai ốc mũ; e - Đai ốc vòng; f - Tai hồng

Đai ốc lục giác là phổ biến nhất Đai ốc hoa dùng với chốt chẻ để chống nới lỏng Mũ

đai ốc có tác dụng làm kín đầu ren Khi cần tháo nắp thường xuyên mà lực xiết không cần lớn lắm thì dùng đai ốc dạng tai hồng

Vít cấy (gudông)

Trong trường hợp lỗ ren được tiện trên chi tiết, nếu sử dụng bulông tháo lắp thường xuyên có khả năng làm hỏng lỗ ren Khi đó vít cấy được sử dụng và được bắt chặt vào chi tiết Vít cấy chỉ được tháo ra khỏi chi tiết khi nó bị hư hỏng hay vì nó gây cản trở cho công việc tháo, lắp các chi tiết khác

Vít cấy chìm thì có mục đích hoàn toàn khác, nó chủ yếu được dùng để định vị các chi tiết với nhau

Hình 1-3: Các dạng vít cấy a) Gudông; b) Vít cấy chìm đầu phẳng; c) Vít cấy chìm đầu côn

Bước ren được chia ra làm hai loại chính: ren bước thô và ren bước nhỏ Khi bulông

được bắt vào chi tiết làm bằng vật liệu mềm như hợp kim nhôm hay gang thì ren bước thô

được sử dụng

Ngoài ra còn có khái niêm ren một đầu mối, ren hai đầu mối và ren nhiều đầu mối Ren hệ Anh và ren hệ Mỹ

Trước đây người Anh sử dụng hệ ren bước thô BSW (British Standard Whitworth) và

hệ ren bước nhỏ BSF (British Standard Fine) Người Mỹ sử dụng hệ ren bước thô ANC (American National Coarse) và hệ ren bước nhỏ ANF (American National Fine)

Sau đó Anh và Mỹ kết hợp sử dụng hệ ren UNC (Unified National Coarse) và UNF (Unified National Fine)

Từ năm 1965, ngành công nghiệp Anh bắt đầu chuyển sang sử dụng ren hệ mét theo tiêu chuẩn của ISO (International Standard Organisation) Tuy nhiên sự thay đổi này diễn ra quá chậm chạp nên ren hệ Anh hiện vẫn đang được dùng

Bảng 1: Kích thước bulông hệ Anh - Mỹ tiêu chuẩn UNC và UNF

Cỡ cờ lê

(mm)

Số hiệu và đường kính bulông (insơ) Số ren trên 1 insơ kính bulông (insơ) Số hiệu và đường Số ren trên 1 insơ

10 No 1/4 - 20 UNC 20 No 1/4 - 28 UNF 28

Bulông thường và bulông chịu lực

Vật liệu chế tạo bulông xác định độ bền của nó Độ bền của bulông được ký hiệu trên

đầu bulông Bulông thông thường làm bằng thép trắng không có ký hiệu này Ký hiệu

về độ bền của bulông chịu lực hệ mét thường dùng nhất là 9,8 và 10,9, số lớn hơn chỉ

Chống nới lỏng tuyệt đối

Để chống nới lỏng tuyệt đối ta sử dụng vòng đệm khóa, chốt chẻ, hay sử dụng dây thép buộc xuyên qua lỗ trên bulông

Vòng đệm hãm

Vòng đệm hãm đặt dưới đầu bulông, đai ốc Sau khi xiết chặt bulông hay đai ốc, dùng tuốc lơ vít dẹt lậy phần tai vòng đệm ốp vào đai ốc hay bulông tránh cho bulông hay đai ốc bị nới lỏng trong lúc chi tiết làm việc

Hình 1-9: Sử dụng hai đai ốc chống nới lỏng

Đai ốc tự hãm

Một số đai ốc hay bulông có lực cản liên tục khi xoay, thậm chí không thể xiết thêm

đ−ợc nữa Đó là do ren lắp có độ dôi Chúng không cần các chốt hãm hay vòng đệm hãm để chống nới lỏng Một số đai ốc có ren đ−ợc làm biến dạng (cong vênh) để tạo độ dôi Một số

đai ốc có đệm nilông chèn trên đầu đai ốc tránh cho đai ốc không bị nới lỏng

Hình 1-10: Đai ốc tự hãm

a - Đai ốc có đệm nilông; b - Đai ốc 'Aerotight'; c - Đai ốc 'Philidas'; d - Đai ốc ôvan

1.1.3 Các lưu ý khi tháo lắp các chi tiết có ren

Thứ tự nới bulông và đai ốc

Luôn luôn phải tuân theo quy tắc tháo lắp đối xứng và phải xiết lần lượt các bulông cũng như nới lỏng lần lượt các bulông 1/4 hoặc 1/8 vòng Khi xiết bulông hay đai ốc kiểm tra khe hở giữa bề mặt của hai chi tiết xem có đều nhau không

Hình 1-11: Thứ tự tháo và xiết bulông hay đai ốc

Lực xiết bulông

Các bulông quan trọng được xiết tới mômen chỉ rõ trong hướng dẫn của nhà sản xuất Tốt nhất nên đánh dấu vị trí tương đối của bulông và đai ốc quan trọng trước khi tháo Đến khi xiết vào thì xiết tới dấu và kiểm tra lại lực xiết bằng cờ lê lực

Các bulông và đai ốc thông thường làm bằng thép trắng thì xiết với lực vừa phải Bulông

và đai ốc làm bằng thép đen chịu lực thì có thể xiết với lực xiết lớn hơn, có thể nói là xiết hết tay sử dụng cờ lê thông thường Đôi khi có thể nối thêm tay đòn kéo dài cờ lê gấp hai lần để xiết bulông chịu lực

Các bulông bắt vào các chi tiết có độ cứng thấp như nhôm hay gang thì tùy theo chiều sâu của lỗ ren mà xiết với lực nhỏ vừa phải Nếu giữa hai mặt lắp ghép sử dụng gioăng cao xu thì xiết vừa nhẹ tránh làm biến dạng gioăng

Hình 1-12: Một số loại cờ lê lực

Lắp vít cấy vào lỗ ren

Có nhiều cách để lắp vít cấy vào lỗ ren Cách đơn giản nhất là dùng hai đai ốc như hình dưới đây.Hai đai ốc được xiết chặt với nhau khiến cho nó không còn khả năng trượt trên ren của vít cấy, sau đó dùng cờlê xiết chặt vít cấy vào lỗ ren Nếu có thì dùng dụng cụ chuyên dụng để xiết vít cấy vào lỗ ren Để tháo vít cấy ra khỏi lỗ ren ta cũng làm tương tự

Cũng có thể sử dụng mỏ lết răng ngựa để tháo, lắp vít cấy Không cặp mỏ lết vào phần ren của vít cấy (gudông)

Lưu ý là phần ren của lỗ bao giờ cũng sâu hơn ren chân vít cấy

Hình 1-13: Xiết vít cấy vào lỗ ren

Tháo bulông bị đứt chìm

Trước hết thử dùng đột tâm đột lệch tâm theo chiều xoáy ra

Nếu không được dùng dụng cụ như hình 1-14 Khoan lỗ trên đoạn bulông bị đứt chìm sau đó đóng dụng cụ tháo vào và dùng mỏ lết vặn ra

Ngoài cách này ra, có thể dùng phương pháp hàn một đai ốc vào đoạn bulông bị đứt chìm, với bulông cỡ lớn bị đứt sâu có thể hàn thêm một đoạn ống

Để dễ dàng lấy đoạn bị đứt ra cần phun vào rãnh ren một loại dầu thẩm thấu tốt như dầu phanh, RP7, CRC…

Vòng đệm ren

Lắp vòng đệm ren thay cho ren hỏng hay bị mòn trong lỗ ren Để lắp đệm ren phải khoan hết phần ren cũ sau đó tarô lại lỗ ren với đường kính lỗ ren lớn hơn nhưng cùng bước ren Sau đó lắp đệm ren vào trong lỗ ren Trong một số trường hợp vòng đệm ren được nhà chế tạo sử dụng ngay từ đầu ở những vị trí hay phải tháo lắp và chịu nhiệt độ cao như lỗ ren

để lắp mặt bích ống xả

Hợp chất chống kẹt

Có nhiều loại hợp chất chống kẹt khác nhau Tác dụng của chúng là bôi trơn ren và tránh không cho ren trong và ngoài dính vào với nhau Hợp chất chống kẹt tồn tại ở hai dạng: dạng bột nhão và dạng lỏng Tùy theo đối tượng sử dụng mà ta dùng loại hợp chất chống kẹt khác nhau Phổ biến nhất là bột đồng chì chịu được nhiệt độ cao vừa phải Loại hợp chất của dầu bôi trơn đặc với molybđen (Molykote) cũng hay được sử dụng cho các ren ở nắp xylanh hay đường ống xả Loại bột Niken sử dụng cho các loại thép không gỉ chịu được nhiệt độ cao tới 1315oC Loại Loctite Silver Grade không bị bay hơi hay hóa cứng ở nhiệt độ cao hay thấp chịu được nhiệt độ tới 871oC

Hình 1- 16: Hợp chất chống kẹt

1.2 Công việc chuẩn bị trước khi tháo, bảo dưỡng máy móc và thiết

bị trao đổi nhiệt

Trước khi bảo dưỡng hay sửa chữa máy móc, phải làm sao để nó không thể tự động bật lên được

Thiết bị chạy bằng điện phải cắt nguồn điện

Thiết bị dùng hơi phải đóng cả van hơi vào lẫn van hơi ra Nếu có thể dùng khóa để khóa trạng thái của van lại và ghi biển báo cấm mở Làm tương tự với hệ thống dùng nước nóng

Động cơ diezel cần đóng van cấp gió khởi động và vào khớp máy via

Trong mọi trường hợp phải có biển báo gắn tại vị trí điều khiển thông báo rằng thiết bị

đang được bảo dưỡng không được sử dụng

Ghi các hạng mục cần thiết vào nhật ký máy

Phải nắm vững đặc tính của chất lỏng ở trong hệ thống

Xả hết áp suất tồn trong hệ thống

Xả hết chất lỏng còn lại trong hệ thống

Đường ống hơi hay các đoạn ống nước nóng tuần hoàn của nồi hơi, mặc dù đã đóng van chặn và mở van xả khí nhưng nước nóng bên trong vẫn tiếp tục bốc hơi Vậy phải tìm cách xả hết nước nóng hoặc phải đợi cho hệ thống nguội hẳn

Làm việc ở những vị trí cao phải có dây bảo hiểm và phải có người ở dưới quan sát giúp

đỡ

Những công việc liên quan đến hàn cắt phải chuẩn bị thiết bị chữa cháy, lưu ý đến nồng

độ hơi dầu, phải che chắn không để xỉ hàn bắn vào những chỗ có dầu tồn đọng

Khi cần sửa chữa một chi tiết nào đó mà không thể dừng máy, phải mặc bảo hộ áo liền quần và đội mũ che tóc Phải có người thứ hai đứng ngoài quan sát nhắc nhở khi cần thiết và

Chuẩn bị thiết bị bảo hộ lao động

Bảo vệ mắt: Thiết bị bảo vệ mắt tránh các hạt rắn, hóa chất bắn vào mắt, tránh bụi và

ánh sáng ngọn lửa hàn chiếu dọi trực tiếp vào mắt Khi làm việc với máy tiện hay máy mài nhất thiết phải đeo kính thợ Khi gõ gỉ hoặc làm việc ở nơi có nhiều bụi bẩn như trong buồng

đốt nồi hơi, ống xả động cơ diesel thì phải đeo kính bảo hộ kín hoàn toàn Khi hàn cắt thì phải đeo kính hàn tránh ngọn lửa hồ quang điện

Hình 1-17: Kính bảo vệ mắt

a - Kính hai tròng cho thợ hàn hơi; b - Kính gõ gỉ; c - Mặt nạ hàn

Bảo vệ đầu: Đội mũ mềm tránh cho tóc bị cuốn vào chi tiết chuyển động quay Đội mũ bảo hộ cứng khi làm việc ở những nơi nguy hiểm dễ ngã hay có khả năng bị vật nặng ở trên cao rơi xuống đầu

Bảo vệ chân: Luôn đi giầy bảo hộ để bảo vệ đôi chân Giầy bảo hộ phải có mũi cứng

đệm thép và phải là vật liệu cách điện Khi làm việc trên boong tàu vào mùa đông thì sử dụng ủng ống cao có lót bông vừa ấm lại chịu được ẩm ướt

Bảo vệ tay: Có rất nhiều loại găng tay khác nhau Khi bảo dưỡng máy móc thông thường thì dùng găng tay len Khi hàn cắt kim loại thì dùng găng tay da Khi tiếp xúc với hóa chất thì dùng găng tay cao su Đôi khi nên sử dụng kem chống nhiễm trùng da khi mà không thể sử dụng găng tay cho công việc

Chuẩn bị các biển báo an toàn

Sử dụng màu và ký hiệu theo chuẩn quốc tế để đưa ra những thông tin cảnh báo và phòng tránh tai nạn Màu đỏ với nền trắng và ký hiệu màu đen có nghĩa là dừng lại, không nên làm hay biển cấm Màu đỏ với ký hiệu và chữ trắng liên quan đến thiết bị phòng và chữa cháy Màu vàng với chữ và ký hiệu màu đen có nghĩa là nguy hiểm, hãy cẩn thận Màu xanh lá cây với ký hiệu và chữ màu trắng có nghĩa là an toàn, thường dùng cho biển báo lối thoát hiểm Màu xanh nước biển với ký hiệu và chữ màu trắng có nghĩa là bắt buộc

Lưu ý khi làm việc trong buồng máy

Khi làm việc trong buồng máy có độ ồn lớn phải mang nút bịt tai Khi thấy dầu chảy

ra sàn buồng máy phải lau ngay Các chi tiết tháo ra phải được đặt ở vị trí ổn định và phải buộc chặt tránh hiện tượng xô lắc khi gặp thời tiết xấu

Quy ước ra hiệu khi sử dụng thiết bị nâng hạ

Bắt đầu Dừng lại Kết thúc Dừng khẩn cấp

Di chuyển lại gần Ra xa Sang phải Sang trái

Kéo lên Hạ xuống Báo an toàn

Hình 1-18: Quy ước ra hiệu khi sử dụng thiết bị nâng hạ

1.3 Quy trình chung bảo dưỡng máy móc và thiết bị

1.3.1 Sử dụng dụng cụ cầm tay

Loại hai đầu chòng với kích thước hai đầu khác nhau sử dụng thuận tiện trong đa số các trường hợp

Loại một đầu chòng như thế này có ưu điểm là có thể nối thêm cánh tay đòn và có đầu cong để đưa vào những vị trí khó mà những loại cờ lê khác không đưa vào

được

Loại một đầu chòng có cán thon nhọn có thể nối thêm ống đển tăng cánh tay đòn đồng thời có thể dùng đầu cán thon xuyên qua lỗ bắt bulông để định tâm các chi tiết

Loại một đầu chòng một đầu mở cùng kích thước thuận tiện khi lực xiết bulông không lớn vì khi xoay hai đầu sẽ được thế góc khác nhau Đồng thời khi xiết ban

đầu thì dùng đầu mở còn đến khi xiết chặt thì dùng đầu chòng

Cờ lê cỡ lớn sẽ không có cán dài ra mãi mà chuyển sang dạng dùng búa để đánh Lỗ ở cuối cán để buộc dây giữ khỏi đánh búa vào tay

Hình 1-19: Các loại đầu cờ lê

Sử dụng chòng 12 giác tiện lợi nhất và tạo nên sự tiếp xúc tốt giữa cờ lê và bulông Chòng 6 cạnh sử dụng khi đầu bulông không còn nguyên vẹn hoặc khi lực xiết bulông là quá lớn Cờ lê đầu mở nếu xiết mạnh sẽ làm cho đầu bulông bị "tròn" Vì vậy chỉ nên dùng để xiết những bulông với lực xiết yêu cầu nhỏ, hoặc dùng để giữ một đầu bulông và dùng đầu chòng

để xiết đầu đai ốc phía bên kia

Mỏ lết

Mỏ lết có hàm di động để bạn có thể điều chỉnh cho khít với đầu bulông, đai ốc có kích

cỡ đa dạng Mỏ lết chỉ nên xiết theo một chiều như hình vẽ và chỉ nên sử dụng khi lực xiết tương đối nhẹ Mỏ lết không khỏe như các cờ lê có hàm cố định và có thể bị hỏng nếu như tác dụng một lực quá lớn

Hìn 1-20: Mỏ lết và chiều xiết

Chụp

Chụp có thể có 12 giác hay 6 giác Thông thường sử dụng loại 12 giác Các đầu chụp rời được nối với tay cầm có cóc quay hay còn gọi là tay pha côm Ngoài ra còn có khẩu nối sử dụng trong trường hợp bulông hay đai ốc ở sâu mà các loại cờ lê khác không với tới được

Hình 1-21: Chụp, tay cầm, khẩu nối và tay pha côm

Tuốc nơ vít

Tuốc nơ vít hai cạnh và tuốc nơ vít bốn cạnh có đủ các kích cỡ và hình dáng đặc biệt cho các mục đích khác nhau Phải chọn tuốc nơ vít có kích thước phù hợp với công việc Thông thường trên tàu sử dụng loại tuốc nơ vít có cán gỗ bịt sắt phía đuôi Loại này có thể dùng búa

để đóng Trong trường hợp vít lâu ngày két gỉ phải kết hợp vừa đóng vừa vặn thì mới tháo ra

Ta rô còn dùng để làm sạch hay tạo lại lỗ ren

Bàn ren dùng để tạo ren ngoài Có hai loại: loại thông thường hình tròn có cắt một bên

để có thể điều chỉnh đường kính, loại thứ hai hình lục giác không điều chỉnh được

Để việc cắt ren được dễ dàng thì người ta dùng thêm dầu nhờn hoặc một loại bột chuyên dùng cho việc cắt ren

Tay cầm Khẩu nối Chụp

Tay pha côm

Hình 1-23: Ta rô ren và bàn ren

Búa

Lựa chọn búa có trọng lượng phù hợp với công việc Mặt gõ của búa phải phẳng, nếu không phẳng thì phải mài cho phẳng Khi cầm búa thì cầm xa đầu búa mới tạo được lực gõ mạnh Gõ vuông góc với bề mặt của vật để búa không bị trượt

Khi dùng với vật liệu mền như nhôm hoặc với bề mặt tinh thì không nên dùng búa sắt

mà dùng búa mặt da, búa cao su, búa đồng, búa nhựa…

Kiểm tra cán búa và đầu búa xem có chắc chắn không trước khi dùng

ở trên tàu còn được trang bị búa gõ gỉ và búa kiểm tra Búa gõ gỉ có hai lưỡi dẹt theo hai hướng khác nhau còn búa kiểm tra thì nhỏ và có một đầu nhọn một đầu thon Sử dụng búa kiểm tra để kiểm tra xem chi tiết có được liên kết chặt với nhau hay không bằng cách gõ vào chi tiết và nghe tiếng phát ra có đanh và trong hay không Đầu nhọn để kiểm tra bề mặt chi tiết có đủ độ bền hay không

Hình 1-24: a) búa gõ gỉ; b) búa kiểm tra 1.3.2 Quy trình chung tháo máy móc và thiết bị

Việc tháo máy móc và thiết bị phải tuân theo hướng dẫn của nhà chế tạo Mỗi hãng chế tạo đều có những hướng dẫn cụ thể cho việc bảo dưỡng máy móc của họ Trong cùng một hãng chế tạo nhưng với các thế hệ máy móc khác nhau cũng có những hướng dẫn khác nhau Một số thiết bị đơn giản có thể không cần phải nghiên cứu hướng dẫn tháo, lắp nhưng tối thiểu phải đọc bản vẽ kết cấu trước khi tháo

Nói chung quy trình tháo máy móc và thiết bị bao gồm các bước sau:

Dừng thiết bị và đưa thiết bị về trạng thái bảo dưỡng Bao gồm việc ngắt các nguồn năng lượng và xả chất lỏng trong máy móc thiết bị

Chuẩn bị dụng cụ tháo: bao gồm dụng cụ phổ thông và dụng cụ chuyên dụng, chuẩn bị chỗ để các thiết bị tháo ra, chuẩn bị thiết bị nâng hạ…

Tháo dỡ thiết bị: lần lượt tháo từng chi tiết theo hướng dẫn của nhà chế tạo Trước khi tháo phải đánh dấu vị trí tương đối giữa các chi tiết quan trọng Chi tiết tháo ra phải được đặt ngăn nắp tránh nhầm lẫn khi lắp

Sau đó tiến hành rửa, vệ sinh thiết bị rồi kiểm tra, dò tìm hư hỏng

Việc tháo thành công có thể coi là hoàn thành được 60% công việc bảo dưỡng Trong khi tháo phải hết sức thận trọng tránh xẩy ra các hư hỏng đáng tiếc Vấn đề an toàn phải đặt lên hàng đầu An toàn cho bản thân, cho người xung quanh và an toàn cho máy móc thiết bị

1.3.3 Kiểm tra xác định tình trạng kỹ thuật của các chi tiết

1.3.3.1 Các dạng hư hỏng

Hư hỏng trong vật liệu và chi tiết máy có thể xuất hiện khi chế tạo cũng như trong quá trình khai thác Khi nấu chảy kim loại cũng như khi đúc sẽ tạo ra các khuyết tật như tạo ô xít, tạp chất xỉ, rỗ co ngót, rỗ, bọt, tro xốp và các vết nứt Trong quá trình gia công có thể xuất hiện các vết nứt, rạn, phân lớp, vết gấp, tạo ba via, điểm trắng,

Khi chế tạo thường kèm theo việc gia công nhiệt có thể xảy ra việc khử các bon trên bề mặt kim loại sẽ làm giảm độ cứng, sự quá nhiệt, sự quá nung, giòn, làm thay đổi kết cấu kim loại, tạo vết nứt khi tôi

Trong thời gian khai thác các chi tiết bị biến dạng, mài mòn, ăn mòn và xói mòn, tạo vết nứt ở chi tiết, thay đổi kết cấu và tính chất cơ học của kim loại Tất cả các khuyết tật đó có thể phân bố ở bề mặt trên, dưới hoặc bên trong chi tiết Khả năng không làm việc được của chi tiết máy và các cơ cấu có thể xảy ra nhanh hay chậm phụ thuộc vào chế độ làm việc, đặc tính mài mòn và sự hỏng hóc của nó Sau đây là phân loại các dạng khuyết tật và nguyên nhân gây khuyết tật ở chi tiết máy

Sau một thời gian làm việc có hiện tượng tạo gờ trên bề mặt công tác

Hư hỏng bề mặt ma sát (tạo vết xước,vết lõm) khi có các phần tử bột mài rơi trên bề mặt ma sát, khe hở dầu, khe hở nhiệt không đảm bảo, bộ đôi ma sát chọn không đúng, sự lắp ráp không đúng, dầu bôi trơn không đảm bảo

Mục tiêu để giảm độ mài mòn chi tiết của các máy móc cơ cấu là một trong những vấn

đề quan trọng để kéo dài thời gian khai thác tàu và giảm chi phí trong sửa chữa Hiện tượng mài mòn không chỉ xảy ra trong thời gian khai thác mà còn trong cả quá trình sửa chữa khi chọn vật liệu cặp ma sát Do vậy chất lượng của bề mặt ma sát là một trong những yếu tố nâng cao tính chống mài mòn của chi tiết

Ma sát

Người ta phân ma sát thành 3 dạng: Ma sát trượt, ma sát lăn và ma sát lăn có sự trượt 1- Ma sát trượt: Phát sinh trong các kiểu khớp động, bản lề như trục - ổ đỡ, xéc măng

- sơ mi xilanh, Véc tơ tốc độ của ma sát trượt theo thời gian liên tục là không thay đổi và gọi là ma sát trượt không thuận nghịch (không đảo chiều)

2- Ma sát lăn: Ví dụ: Đặc trưng nhất của ma sát lăn là ma sát trong ổ bi, con lăn và trong ổ đỡ

3- Ma sát lăn có trượt: Được thể hiện trong ăn khớp bánh răng

Ngoài ra người ta còn phân chia ma sát thành ma sát ướt và ma sát khô

Ma sát ướt là khi bề mặt làm việc được phân chia bởi 1 lớp dầu khoáng lỏng, dầu bôi trơn, nước, glixerin C3H5 (OH)3 hoặc các chất khác

Ma sát khô: Bề mặt ma sát không được phân chia bởi lớp bôi trơn

Hình 1-25: Đồ thị mài mòn của chi tiết theo thời gian

Chúng ta hiểu rằng đặc điểm trên các bề mặt ma sát của các vật liệu khi gia công sẽ không được hoàn chỉnh, hoặc xuất hiện biến dạng là những tác dụng phụ tăng cường sự mài mòn Do vậy khi chạy rà với mục đích tăng bề mặt tiếp xúc thực tế của chi tiết phải giảm áp suất, nhiệt độ, tạo điều kiện bôi trơn tốt

Độ mài mòn chi tiết tăng lên trong giai đoạn chạy rà là do lực ép của các lớp bề mặt khi gia công thô

Tiếp theo của đồ thị độ mài mòn được giảm, được thể hiện ở giai đoạn thứ hai (II) làm việc của bộ đôi ma sát là giai đoạn mài mòn bình thường (đoạn BC thời gian τmax)

Sự tăng mài mòn bề mặt của các chi tiết lắp ghép làm tăng khe hở giữa chúng

Khi độ mài mòn tăng, khe hở giữa các chi tiết lắp ghép lớn, điều kiện bôi trơn kém cộng với sự tác dụng của tải động lực học sẽ đưa tới giai đoạn thứ ba (III) làm việc của bộ đôi

ma sát gọi là giai đoạn mài mòn tăng tốc (đoạn CĐ) ở giai đoạn này cần thiết phải tiến hành sửa chữa bộ đôi ma sát và các cơ cấu Giai đoạn mài mòn bình thường được tạo ra giữa 2 lần sửa chữa các chi tiết lắp ghép Do vậy chu kỳ sửa chữa cần phải có kế hoạch làm việc cụ thể

Trên đồ thị trục tung biểu thị độ mài mòn, giá trị thời gian τmax có thể xác định như sau:

ư

Trong đó:

Smax - độ mài mòn lớn nhất cho phép (mm);

Sbd - độ mài mòn ban đầu của cặp chi tiết sau chạy rà (mm);

tgα - đại lượng đặc trưng cho cường độ mài mòn

Độ mài mòn giới hạn cho phép cho ở trong lý lịch phụ thuộc vào kích thước, số vòng quay của từng loại cơ cấu, máy móc khác nhau

Giá trị tgα có thể xác định bằng thực nghiệm Ví dụ ở nhà máy động cơ được thử 500 giờ Nếu τ0 là số giờ hoạt động sau khi chạy rà và S0 là độ mòn tương ứng trong thời gian đó, thì độ mài mòn trong thời gian τ0 được đặc trưng bằng độ tăng khe hở là:

i

ττ

ư

Thay thế tgα vào biều thức (1) ta xác định được τmax là đại lượng thời gian của chu kỳ sửa chữa

Để nâng cao tính chống mài mòn của chi tiết máy người ta đã tạo ra các điều kiện sau:

- Lựa chọn độ nhám và độ chính xác gia công bề mặt tiếp xúc của bộ đôi ma sát ở đây cần phải tính đến tính kinh tế khi nâng cao độ chính xác và độ nhẵn gia công Như vậy ở đây trong một vài trường hợp sẽ làm tăng giá thành của chi tiết

- Các chi tiết của bộ đôi ma sát cần phải có độ cứng cao, một trong 2 chi tiết cần phải

có độ cứng lớp bề mặt cao hơn Thực tế cho thấy rằng khi tăng độ cứng của một trong các chi tiết sẽ làm giảm độ mài mòn của chúng

- Dầu bôi trơn cần phải đảm bảo tính chất bôi trơn tốt cho các cơ cấu

- ở những cơ cấu chịu tải nặng phải sử dụng dầu bôi trơn riêng biệt với các chất phụ gia

2- Hư hỏng do ăn mòn

- Ăn mòn điện hóa bao gồm ăn mòn liên tục (ăn mòn đều, ăn mòn không đều) ăn mòn cục bộ (vết đốm, rỗ, ) do tác dụng của môi trường ngoài và độ ẩm

- Ăn mòn hóa học là tạo gỉ sắt, tạo bọt, tạo xốp (tơi) kim loại, tạo lớp, làm gãy đứt khi

ma sát, các vết nứt theo góc lượn hoặc mép biên, khử các bon (khuyếch tán các nguyên tử các bon chảy với tốc độ lớn hơn so với sự ô xi hóa bề mặt), tính giòn hydrô hóa sẽ tạo các vết nứt

và thay đổi cấu trúc kim loại Ăn mòn bề mặt dưới tác dụng của môi trường không có mặt của

độ ẩm

3- Hư hỏng do xói mòn và xâm thực

- Xói mòn khí: là mang đi các khối lượng vật chất tạo bởi các hình nổi vi mô, phá hủy lớp bề mặt mỏng, tạo tổ ong, tạo rãnh, tạo rỗ, các vết nứt, phá hủy cấu trúc kim loại, nguyên nhân phá hủy bề mặt là do tác dụng của dòng khí

- Xói mòn xâm thực: gây ăn mòn, sự tróc, tổ ong, tạo rỗ, tạo vết nứt do sự chảy vòng của dòng chất lỏng làm xuất hiện hiện tượng xâm thực

- Xói mòn mài mòn: tạo vết xước, vết nứt nhỏ, tróc, gây nên sự phá hủy bề mặt do tác dụng của chất lỏng hoặc dòng khí

4- Biến dạng dư của các chi tiết và kết cấu

Hiện tượng tạo gợn sóng, vết lõm (biến dạng tôn vỏ của thân tàu) Hiện tượng ép lún, võng, lồi của các phần tử kết cấu khi làm việc trong điều kiện nhiệt độ cao (buồng đốt nồi hơi, tua bin ) do các tồn tại trong khai thác, dẫn nhiệt kém, tác dụng nhiệt, ứng suất cơ và ứng suất nhiệt

Sự cong vênh các chi tiết dạng trục (trục chân vịt, trục khuỷu, trục rô to tua bin, ) là

do ứng suất cơ, ứng suất nhiệt, sự lắp ghép không đúng, tác dụng nhiệt

Sự uốn xoắn các chi tiết dạng trục do ứng suất cơ, điều kiện khai thác nặng nề

5- Khuyết tật hàn

Khuyết tật xảy ra do quá trình chuẩn bị và lắp ghép các chi tiết hàn, (chọn góc nghiêng khi tạo rãnh V, X không đúng, góc nghiêng ở các mối nối không đúng hoặc không cố định theo đường tuyến) làm cho mối hàn bị sai lệch về hình dạng, kích thước, tạo khuyết tật bên trong mối hàn, làm thay đổi thành phần, cấu trúc của mối hàn Các khuyết tật này thường xảy

ra do những thiếu sót khi chế tạo và sửa chữa

6- Khuyết tật do gia công nhiệt và nhiệt hóa học

- Ôxi hóa và khử các bon của lớp bề mặt: Do thừa không khí khi ủ, thường hóa, tôi trong lò khí, hút không khí ra ở các lò điện, không tuân thủ chế độ gia công nhiệt (nhiệt độ quá nóng, thời gian giữ nhiệt khi hóa cứng bề mặt), lò nhiệt kém, tốc độ làm mát thấp, nhiệt

độ nung nóng giảm

- Quá nhiệt: không tuân thủ chế độ gia công nhiệt

- Biến dạng: nguyên nhân của sự thay đổi thể tích khi nung nóng và khi làm mát, nung nóng và làm mát không đều, tồn tại ứng suất trong sản phẩm trước khi nung nóng

- Thay đổi tính chất cơ học (làm thay đổi độ cứng, làm giảm độ va đập, ) khi tăng hoặc giảm tốc độ làm mát, giảm nhiệt độ nung nóng, thời gian duy trì nhiệt không đúng, mất lớp các bon bề mặt

- Sự graphit hóa (trong cấu trúc của vật liệu bằng gang) do sự kết tinh của các bon khi thành phần hóa học của gang bị sai lệch

- Tróc lớp tôi: Sử dụng chất thấm các bon tác dụng mạnh, và nhiệt độ nung nóng tăng cao

- Giòn ram (giảm độ dai va đập) do tốc độ làm mát không cao khi ram

- Ăn mòn (vết lõm trên bề mặt chi tiết trong quá trình hóa cứng bề mặt, tôi trong bể muối và tôi hoặc ủ trong các lò có ngọn lửa) - do hàm lượng muối lưu huỳnh cao và bể không khử ô xy khi tôi trong bể muối

7- Khuyết tật do có tạp chất phi kim loại

Tạp chất nội sinh (ô xi, sunfua, silic, các bua) chất ngoại sinh hoặc tạp xỉ (các phần tử chịu lửa, xỉ cát và các chất phi kim loại khác), nguyên do không tuân thủ các chế độ khi nấu

và khi đúc rót, chế tạo bằng phương pháp áp lực, hàn

8- Phá hủy mối liên kết do tác dụng nhiệt khi khai thác

- Graphit hóa do kết tinh các bon khi nung nóng

- Quá nhiệt: do đốt nóng lâu ở nhiệt độ cao (thép 1000 ữ 13000C) các hạt kim loại nở

ra mạnh làm giảm tính chất cơ học

- Cháy: do tác dụng nhiệt trong quá trình khai thác

- Thay đổi cấu trúc tính chất cơ học kim loại: Do tác dụng nhiệt khi khai thác

9- Các vết nứt

- Vết nứt làm đứt gãy, phá vỡ tính chất kết tinh của kim loại do ứng suất nhiệt, ứng suất

co ngót kim loại ở nhiệt độ cao, tốc độ khi đúc rót quá cao, nhiệt độ khi rót kim loại cao

- Vết nứt được tạo ra khi gia công bằng áp lực, luyện kim (bọt khí, lẫn tạp chất xỉ) Vết nứt có thể tạo ra do ứng suất nhiệt khi chế độ nung nóng hoặc làm nguội không đúng

- Thay đổi kích thước lớp chống ma sát do bị mài mòn trong quá trình công tác 12- Phá hủy các chi tiết và các thiết bị

Sứt mẻ chi tiết, gãy nứt tôn vỏ, tạo lỗ thủng, do kết cấu, chế tạo và sửa chữa có những thiếu sót, không tuân thủ qui tắc khai thác kỹ thuật, hiện tượng mỏi kim loại, ăn mòn, tác dụng nhiệt điều kiện khai thác nặng nề

13- Khuyết tật có liên quan tới việc bảo quản và vận chuyển

- Ăn mòn, han rỉ: do tác dụng của môi trường ăn mòn, xâm thực, các lớp bảo vệ không

đảm bảo chống ăn mòn

- Hư hỏng bề mặt (lõm, xây xát, vết xước, hư hỏng lớp phủ bảo vệ, dập mép, )

- Nứt: do ứng suất dư (nhiệt và cơ)

1.3.3.2 Các phương pháp dò tìm khuyết tật trong sửa chữa tàu thủy

Quá trình dò tìm khuyết tật là tập hợp các phương pháp kiểm tra trạng thái vật liệu hoặc chi tiết để khắc phục các khuyết tật

Mục đích dò tìm khuyết tật để giải quyết các vấn đề sau:

- Phát hiện nghiên cứu quá trình mòn phá hoại bề mặt chi tiết do ma sát, ăn mòn, rỉ,

Để phát hiện các khuyết tật trên người ta thường dùng phương pháp quan sát, quá trình mài mòn do ma sát được xác định bằng phương pháp nhân tạo hoặc phương pháp đồng vị phóng xạ

- Phát hiện các sai lệch về kích thước và hình dáng các chi tiết so với bản vẽ, lý lịch của chi tiết được xác định bằng phương pháp đo lường kỹ thuật

- Phát hiện sự phá hủy, tính chất liên tục của vật liệu các chi tiết (rạn nứt, hàn không thấu, rỗ, xốp), các tạp chất lẫn trong kim loại chi tiết và sự phá hủy kết cấu kim loại Để phát hiện các khuyết tật trên người ta sử dụng phương pháp từ tính, siêu âm, thẩm thấu, cũng như phương pháp ánh sáng Để nghiên cứu kết cấu của kim loại người ta sử dụng phương pháp phân tích vi kết cấu và một loạt phương pháp thí nghiệm đặc biệt khác

- Để kiểm tra độ kín khít của các mối liên kết người ta tiến hành thử khí hoặc thử thủy lực

Quá trình dò tìm khuyết tật nhằm đánh giá chi tiết còn được sử dụng tiếp, hay cần phải sửa chữa, xác định phương pháp sửa chữa, dụng cụ cần thiết cho sửa chữa,

Sau đây ta nghiên cứu cụ thể các phương pháp dò tìm khuyết tật:

1 Phát hiện độ mòn, phá hủy bề mặt ngoài của chi tiết

- Phương pháp quan sát bằng mắt cho phép phát hiện khuyết tật trên bề mặt Việc dò tìm khuyết tật được thực hiện bằng mắt thường, kính phóng đại 6 ữ10 lần, thước đo prophin (do biên dạng), máy đo biên dạng, các dụng cụ kiểm tra các bề mặt của các lỗ sâu,

Kiểm tra bằng mắt thường là phương pháp đơn giản nhất, nhưng kết quả của nó là chủ quan, phụ thuộc vào tính chất bề mặt được đo, độ chiếu sáng, phương pháp soi sáng chi tiết, người đo

Các bề mặt phía trong của đường ống, các lỗ sâu và của các chi tiết tương ứng được xem xét bằng các dụng cụ có độ chiếu sáng tốt và phải xác định được toạ độ các khuyết tật

- Đo độ mòn bằng phương pháp nhân tạo: (áp dụng khi thiết kế chế tạo) phương pháp này thường được sử dụng để nghiên cứu độ mòn chi tiết của nhà máy chế tạo Bản chất của phương pháp này là: trên bề mặt của chi tiết được khắc vết có dạng hình học nhất định, thì sau một thời gian làm việc xác định của chi tiết, theo sự biến đổi các kích thước của vết khắc, người ta có thể tính toán được đại lượng mòn của chi tiết tại điểm này Các kích thước vết khắc cần phải nhỏ để không ảnh hưởng đến sự làm việc của bề mặt chi tiết

Việc theo dõi sự biến đổi các kích thước vết khắc được thực hiện nhờ các dụng cụ (đồng hồ) đo chính xác Ví dụ:

Trên hình 1-26a thể hiện một dụng cụ để khắc vết là một lăng trụ kim cương và hình chiếu của vết khắc

Độ mòn bề mặt được xác định là độ giảm (một đại lượng ∆h) của khoảng cách h từ bề mặt đến đỉnh của dụng cụ hình lăng trụ trong quá trình thử nghiệm

Giá trị ∆h được xác định bằng công thức:

7

d d 2 tg 2 2

d d

ư

R

1 r

1 l

1 l

l 1 2 2 2

Trong đó:

d1, d2- đường kính chéo của vết khắc trước và sau thử nghiệm

l1, l2- đường kính vết khắc tròn trước, sau thử nghiệm

- Đo độ mòn nhờ chất đồng vị phóng xạ: khi sử dụng chất đồng vị phóng xạ có thể nghiên cứu độ mòn của các cơ cấu đang hoạt động và tốc độ mòn của chúng, thu nhận được các số liệu về tính chất chạy rà và số lượng kim loại do dầu nhờn mang ra từ các bề mặt ma sát Phương pháp này chỉ thường dùng để kiểm nghiệm ở nhà máy chế tạo

Bản chất của phương pháp này là đưa vào vật liệu hoặc chi tiết chất phóng xạ bằng cách bức xạ toàn bộ chi tiết, tạo lớp vật liệu phóng xạ bằng cách kết tủa dòng điện hoặc đưa chất

đồng vị phóng xạ lên chi tiết ở dạng chi tiết ghép thêm, gọi là "chi tiết xác nhận"

Trên hình 1-27 trình bày các dạng đưa chất phóng xạ 2 vào chi tiết 1, chất phóng xạ

được phủ lớp vật liệu không hoạt tính 3 Chiều dày lớp 3 bằng đại lượng mòn giới hạn cho phép

Sau khi lớp 3 bị mòn, trong hệ thống dầu nhờn của cơ cấu bắt đầu có các sản phẩm mòn của lớp 2, các sản phẩm này chính là tín hiệu về độ mòn giới hạn cho phép, tín hiệu này

do bộ đếm và xác định trong một đơn vị thời gian

Ví dụ: Hình 1-28 trình bày sơ đồ thiết bị thử nghiệm để xác định độ mòn của cổ trục

và bạc trục bằng phương pháp sử dụng đồng vị phóng xạ Tia phóng xạ γ được đưa vào vật liệu

cổ trục 1 (chẳng hạn tia phóng xạ là kẽm phóng xạ) Tia phóng xạ β (chất Tali phóng xạ) đưa vào vật liệu của bạc trục 2

Hình 1-27: Các dạng đưa chất phóng xạ vào chi tiết

Các phần tử kim loại của trục và bạc trục khi bị mòn, được dầu nhờn mang đi theo ống dẫn dầu nhờn 3 Xung quanh ống dẫn dầu này có lắp đặt các bộ tính (bộ đếm) bằng thủy tinh

4 Các bộ đếm này chỉ thu nhận (hấp thụ) tia phóng xạ γ, còn tia phóng xạ β do thủy tinh hấp thụ Như vậy bộ đếm 4 ghi lại độ mòn bề mặt cổ trục Các bộ đếm 5 và 6 bằng nhôm, bộ đếm

5 có màn chắn nhôm 7 và vì vậy chỉ nhận tia phóng xạ β và cho kết quả quá trình mòn bạc trục, vì bộ đếm 6 không có màn chắn nó chỉ ghi lại tia phóng xạ γ là sản phẩm mòn của trục

Hình 1-28: Sơ đồ thiết bị để xác định độ mòn nhờ chất đồng vị phóng xạ

0 - Tia phóng xạ γγγγ ; O - Tia phóng xạ β β β

Xác định các sai lệch kích thước và hình dạng chi tiết nhờ các phép đo kỹ thuật

Các phép đo kỹ thuật khi sửa chữa cho phép xác lập được các sai lệch do kết quả mài mòn và biến dạng hình dạng, và kích thước của các chi tiết so với các số liệu đã cho trên bản

vẽ Khi đo khe hở giữa các bề mặt tiếp xúc người ta xác định được tình trạng kỹ thuật của cơ cấu và tốc độ mài mòn của các chi tiết

Các phép đo kỹ thuật được thực hiện nhờ các đồng hồ, thiết bị đo trong điều kiện khai thác, và nhờ các dụng cụ chuyên dùng trong khi sửa chữa

Kiểm tra độ phẳng của bề mặt: Độ phẳng của bề mặt được đặc trưng bằng đại lượng sai số so với bề mặt lý tưởng (bề mặt chuẩn) Độ phẳng có thể được xác định theo chất lượng

và số lượng

- Xác định theo chất lượng, độ phẳng được thực hiện trên các bàn kiểm tra (bàn rà) theo các vết bột màu: trên bàn kiểm tra bôi một lớp bột màu (sơn màu), sau đó ta cho bề mặt cần kiểm tra di trượt trên tấm phẳng một số lần theo các hướng khác nhau Căn cứ vào bề mặt được bám sơn màu người ta đánh giá độ phẳng của tấm Số lượng vết sơn màu càng nhiều thì chất lượng bề mặt càng cao

- Xác định theo số lượng: Để đánh giá độ không bằng phẳng người ta sử dụng thước thẳng kiểm tra và thước lá có độ chính xác đến 0,01mm để đo khe hở giữa thước kiểm tra và

Hình 1-29 Sự sai lệch của các bề mặt dạng ống a) Độ côn ; b) Độ phình giữa ; c) Độ lõm giữa; d) Độ ô van

- Độ côn K (hình 1-29a) trong mặt phẳng đứng:

L

D D K

' B ' B B

' r ' r r

ư

=

- Độ phình giữa B (hình 1-29b) được tính theo công thức:

Theo mặt phẳng đứng: BB = D"B - min (D'B ; D"'B) Theo mặt phẳng ngang: Br = D"r - min(D'r ; D"'r)

- Độ lõm giữa Kr (hình 1-29c) tính theo công thức:

Theo mặt phẳng đứng: KrB = max (D'B ; D"'B) - D"B

Theo mặt phẳng ngang: Krr = max (D'r ; D"'r) - D"r

- Độ ô van (hình 1-29d) được tính là hiệu số của các đường kính vuông góc với nhau

DB và Dr đối với một trong 3 tiết diện

Đo khe hở giữa các bề mặt tiếp xúc: Sử dụng phương pháp kẹp chì (được trình bày ở phần sau)

Độ võng của trục: Đo độ võng của trục được đo bằng đồng hồ so dò khi cặp trục, chỉnh tâm đúng trên máy tiện

2 Kiểm tra phát hiện sự phá hủy tính liên tục của kim loại

Để phát hiện sự phá hủy tính liên tục của kim loại người ta sử dụng các phương pháp

dò tìm khuyết tật sau: Phương pháp từ tính, phương pháp mao dẫn, phương pháp siêu âm và phương pháp ánh sáng

a) Phương pháp từ tính

Có 2 phương pháp kiểm tra: bột từ và cảm ứng từ

+ Phương pháp bột từ: Phương pháp này không phá hỏng chi tiết và dựa trên sự biến

đổi cách phân bố các đường sức từ trong chi tiết được từ hóa Khi trong chi tiết được từ hóa ở

d)

những vị trí có các lỗ hổng - Khuyết tật, thì sự phân bố các đường sức từ sẽ khác so với các vị trí nguyên vẹn của chi tiết Các đường sức đi vòng quanh các chỗ hư hỏng (các khoang, lỗ), lúc đó tại các mép biên sẽ hình thành các cực từ Nếu ở khu vực hư hỏng của các chi tiết được rắc bột sắt từ (phương pháp khô), hoặc tưới ở dạng huyền phù thì các hạt sắt từ sẽ tập trung vào những chỗ hư hỏng và cho ta biết hình dạng của khuyết tật Chỗ hư hỏng được quan sát

rõ nhất trong trường hợp khi nó phân bố vuông góc với các đường sức từ Những chỗ hư hỏng

ở dạng vết nứt hướng dọc với đường sức từ thì trường hợp này không phát hiện được Vì vậy khi từ hóa cần phải tính đến khả năng định hướng của các vết rạn nứt Khi vết nứt dọc với trục của chi tiết thì tốt nhất là áp dụng phương pháp từ hóa tuần hoàn (hình 1-30a) cho dòng điện trực tiếp đi qua chi tiết

Hình 1-30: Các phương pháp từ hóa chi tiết a- Từ hóa tuần hoàn ; b- Từ hóa cực (nhờ ống xoắn) c- Từ hóa điện từ (Nam châm); d- Từ hóa hỗn hợp 1- Nam châm ; 2- Chi tiết; 3- Chỉnh lưu;

4- Biến trở ; 5- Các cực để từ hóa tuần hoàn

Để phát hiện các vết nứt phân bố vuông góc với tâm trục người ta từ hóa bằng phương pháp dạng ống xoắn (hình 1-30b) hoặc nam châm điện (hình 1-30c) Nếu đồng thời áp dụng cả hai phương pháp từ hóa, ví dụ từ hóa tuần hoàn và nam châm điện thì sẽ tạo ra từ trường dạng xoắn ốc (hình 1-30d) và được gọi là phương pháp hỗn hợp

Độ nhạy cảm của phương pháp từ để dò tìm khuyết tật phụ thuộc vào loại dòng điện

được sử dụng Độ nhạy cảm lớn có được khi sử dụng dòng điện một chiều (hình 1-31)

Phương pháp từ để dò tìm khuyết tật có đặc điểm dễ nhìn thấy hư hỏng, đơn giản nhưng chúng không cho phép phát hiện các khuyết tật nằm sâu trong chi tiết

+ Phương pháp cảm ứng từ kiểm tra chi tiết dựa trên cơ sở khi chuyển dịch chi tiết đã

được từ hóa so với cuộn dây, lúc đó trong cuộn dây sẽ xuất hiện dòng điện cảm ứng Theo cường độ dòng điện cảm ứng xác định hư hỏng của chi tiết

IV

Hình 1-31: Độ nhạy cảm của các phương pháp dò tìm khuyết tật

I- Dùng dạng huyền phù và dòng điện xoay chiều II- Dùng dạng khô và dòng điện xoay chiều III- Dùng dạng huyền phù và dòng điện 1 chiều IV- Dùng dạng khô và dòng điện 1 chiều

b) Phương pháp mao dẫn để dò tìm khuyết tật

Phương pháp dò tìm khuyết tật này dựa vào đặc điểm thấm ướt của một vài loại chất lỏng Các phương pháp dò tìm khuyết tật bằng màu sắc và phát quang là các phương pháp mao dẫn

+ ở phương pháp dò tìm khuyết tật bằng màu sắc, chất lỏng thấm được dùng là hỗn hợp dầu hỏa 60% ; xăng 20%, và với dầu thông 20% hoặc hỗn hợp dầu hỏa 80%, dầu biến thế 10%, và dầu thông 10%, có thêm chất lỏng để hiện màu sắc Các chất lỏng hiện hình thành phần cơ bản là cao lanh trộn với nước hoặc cồn

Chi tiết được làm sạch, khử hết dầu mỡ trên bề mặt và tiến hành cho chất lỏng thẩm thấu (có thể dùng chổi lông, máy phun hoặc ngâm vào thùng chất lỏng thẩm thấu) Sau đó chi tiết được rửa sạch bằng dụng dịch Na2CO3 (Natricabonat) và nước thổi bằng không khí nén và dùng bút lông quét chất lỏng hiện hình lên bề mặt đã làm khô Sau 3 phút sẽ xuất hiện vết nứt

Chi tiết được vệ sinh làm sạch hết dầu, mỡ, bôi lên một lớp chất phát quang Sau

5 ữ10 phút rửa chi tiết bằng tia nước nóng và sấy khô bằng không khí nóng Để các khuyết tật xuất hiện tốt người ta dùng máy phun để phủ lên chi tiết một lớp chất hấp thụ (Silecagen SiO2; oxit manhê đã nung MgO, ) Bột này khi hấp thụ chất phát quang sẽ có tác dụng kéo căng chất phát quang ra khắp bề mặt

Trong công nghiệp, việc chiếu sáng thông thường được thực hiện bằng tia cực tím, bằng các đèn thủy ngân phát sáng Các chi tiết được xem xét, kiểm tra trong phòng tối Đèn được trang bị màn chắn không trong suốt đối với ánh sáng nhìn thấy được và màn trong suốt đối với các tia cực tím (hình 1-32)

khuyết tật của các chi tiết được chế tạo từ

bất kỳ vật liệu nào và có khả năng phát hiện

các khuyết tật ở các hướng khác nhau so

với đường tâm chi tiết Tuy nhiên nhược

điểm của nó chỉ phát hiện được các khuyết

tật trên bề mặt và phải có phòng tối để quan

sát chi tiết

Thông thường, khi phát hiện các

khuyết tật người ta phối hợp phương pháp

từ tính và phương pháp phát quang với

nhau Độ nhạy cảm của phương pháp hỗn

hợp này lớn, phát hiện được khuyết tật ở bề

mặt chi tiết với độ mở rộng đến 10-4mm và

ở độ sâu đến 10-2mm

+ Sử dụng chất dò tìm vết nứt:

Công dụng: Để phát hiện các vết nứt, các lỗ bên ngoài ở những vật liệu từ tính và không

từ tính Việc chỉ báo sẽ hiện ra ở t0 > 100C

Có nhiều hãng chế tạo chất dò tìm vết nứt Cách sử dụng tương đối giống nhau ở đây giới thiệu một loại có tên là "SIM" Thành phần sử dụng để phát hiện các vết nứt gồm 3 hộp chứa các chất:

- Chất làm sạch (SIM cleaner, hộp màu vàng)

- Chất chỉ báo (SIM indicator, hộp màu đỏ)

- Chất khuyếch trương (SIM developer, hộp màu trắng)

Lưu ý khi sử dụng:

- Chất làm sạch và chất khuyếch trương là các chất cực kỳ dễ cháy do đó nó chỉ được

sử dụng ở khu vực thông gió

~

1

2 3 4 5

6

Hình 1-32: Sơ đồ dò tìm khuyết tật bằng

phương pháp phát quang 1- Đèn thủy ngân- Thạch anh; 2- Bộ lọc ánh sáng; 3- Chùm tia cực tím; 4- Chi tiết; 5- Khuyết tật chứa đầy chất phát quang ;

6- Bộ tiết lưu (cuộn cảm)

- Là các chất đã được nén trong hộp do vậy phải tránh ánh sáng mặt trời và không để ở những nơi có t0 > 500C, không được đập vỡ hoặc đốt vỏ thậm chí sau khi đã sử dụng hết, không phun ở những nơi có ngọn lửa trần hoặc không được thông gió, không hút thuốc khi phun

- Chất chỉ báo rất nguy hiểm khi chúng ta hít hoặc nuốt vào

điện thuận Nếu các tinh thể bị giãn nở hay co lại dưới tác dụng của các điện tử ngoài gọi là

điện áp ngược) Người ta đặt các thành phần áp điện là máy phát các dao động đàn hồi của vật liệu chi tiết, thành phần kia là bộ thu dao động

Trong kỹ thuật người ta sử dụng tần số của giải siêu âm từ 0,8.106 đến 5,0 106Hz, đôi khi đến 109Hz Với chiều dài của sóng được phát vào chi tiết nghiên cứu là phù hợp với kích

cỡ khuyết tật nhỏ và cũng đồng thời phù hợp với cả kích thước của các thành phần kết cấu của các hợp kim

Các sóng siêu âm được lan tỏa bên trong vật liệu đàn hồi với tốc độ 4000ữ6000 m/s,

có qui luật của sóng quang học: chúng được phản xạ từ sự phân cách của 2 môi trường, bị gãy khúc khi chuyển từ một môi trường này sang môi trường khác,

Các phương pháp chủ yếu dò tìm khuyết tật bằng siêu âm gồm có: phương pháp bóng

âm, phương pháp xung lượng - tiếng ồn và phương pháp cộng hưởng để đo chiều dày các chi tiết

Trên bề mặt của chi tiết bố trí nguồn dao động siêu âm, nguồn làm việc ở chế độ hiệu ứng áp điện ngược Các sóng được tạo ra do nguồn dao động siêu âm đi qua chi tiết sẽ đến bộ thu (máy thu), bộ thu làm việc ở chế độ hiệu ứng điện áp thuận Điện tích do các thành phần

áp điện tạo ra sẽ đi vào thiết bị đo gọi là dao động điện ký, trong ống của máy xuất hiện tín hiệu Tín hiệu này chứng tỏ rằng, các sóng không gặp chướng ngại và sẽ đi đến máy thu Nếu trên đường đi của các sóng có gặp vật lạ thì các sóng sẽ phản xạ từ ranh giới của 2 môi trường

và không đến được bộ thu: Bộ thu sẽ ở trong vùng "bóng" âm thanh và trong ống của máy dao

động ký sẽ không có tín hiệu hoặc công suất của máy giảm đi

Trên hình 1-33a trình bày sơ đồ khối của phương pháp dò tìm khuyết tật bằng phương pháp siêu âm bóng

Phương pháp xung lượng hoạt động theo nguyên tắc cơ bản sau: Các bộ phận chính của máy này bao gồm máy phát xung cao tần, thành phần áp điện bức xạ, áp điện thu nhận, ống

điện tử, bộ phận khuyếch đại các xung phản xạ và máy phát nhanh của ống điện tử Máy phát xung kích thích thành phần áp điện bức xạ, áp điện bức xạ sẽ phóng vào chi tiết không có hư hỏng thì xung từ thành phần áp điện bức xạ sẽ đi qua hết chiều dày và phản xạ trở lại kích thích tín hiệu trong áp điện thu nhận Nếu trên đường đi các xung gặp những hư hỏng thì bộ phận thu sẽ nhận tín hiệu từ phần hỏng trước sau đó mới nhận tín hiệu cuối Các tín hiệu này thể hiện dưới dạng các đường cong trên màn ảnh của ống điện tử Khoảng cách giữa tín hiệu

đầu và tín hiệu cuối (hết chiều dày chi tiết) đặc trưng cho chiều dày chi tiết kiểm tra Còn các khoảng cách từ tín hiệu đầu đến các tín hiệu trung gian chỉ rõ vị trí phân bố của các khuyết tật Nếu ở một phần nào đó của chi tiết thu được một số tín hiệu trung gian thì có nghĩa là tại phần đó chi tiết bị hư hỏng ở một số chỗ tương ứng Sơ đố khối xem hình 1-33b

Để kiểm tra hết cả chi tiết cần dịch chuyển thành phần áp điện bức xạ theo bề mặt của

nó và theo dõi màn ảnh trong ống điện tử

Phương pháp cộng hưởng dựa trên cơ sở thay đổi tần số vật bức xạ áp lực trước khi xuất hiện cộng hưởng Nếu chi tiết không hư hỏng hiện tượng cộng hưởng sẽ xuất hiện ở 1 giá trị nhất định của tần số tương ứng với chiều dày chi tiết được kiểm tra Nếu có hư hỏng (chi tiết

có chiều dày nhỏ hơn) hiện tượng cộng hưởng sẽ xuất hiện ở tần số khác

Hình 1-33: Sơ đồ dò tìm khuyết tật bằng phương pháp siêu âm a- Phương pháp bóng âm ; b- Phương pháp xung lượng;

1- Máy phát tần số cao; 2- Thành phần áp điện bức xạ; 3- Chi tiết4- Thành phần áp điện nhận (thu); 5- Máy điện dao động (máy hiện sóng); 6- Bộ khuyếch đại; 7- Khuyết tật; 8- Cơ cấu triển khai; 9,10- Các tấm bản làm nghiêng lệch chùm điện tử trong ống điện tử theo chiều thẳng đứng và nằm ngang; 11- Xung lượng ban đầu; 12- Xung lượng khuyết tật; 13- Xung lượng đáy; 14- ống điện tử;

15- Khối nguồn điện

d) Phương pháp chiếu sáng: (tia α và γγγγ)

Thực chất của phương pháp này như sau: tia α (tia Rơn ghen) và tia γ là những dao

động điện từ có bước sóng ngắn chúng có khả năng xuyên qua các vật rắn đục Các tia này

được tạo ra từ trong các ống Rơn ghen (tia α) hoặc do phân hủy các nguyên tố phóng xạ không

ổn định (tia γ) Khi đi qua những chỗ hư hỏng của chi tiết (rạn nứt, rò khí, ) cường độ và tốc

độ của chúng sẽ lớn hơn khi đi qua những chỗ không bị hư hỏng Trên màn ảnh phim đặt sau chi tiết được kiểm tra sẽ xuất hiện các vết thẫm, đen thể hiện hình dạng kích thước của khuyết tật nằm sâu trong chi tiết dưới 500mm với nguồn bức xạ có năng lượng lớn, chẳng hạn như bêtatron

Dò tìm khuyết tật bằng phương pháp chiếu sáng được sử dụng rộng rãi trong sửa chữa tàu (dò tìm khuyết tật, đo độ dày chi tiết) Có ưu điểm là dễ nhìn và có khả năng sử dụng chúng mà không cần chuẩn bị chi tiết Song khi sử dụng phương pháp này yêu cầu phải tuân thủ các qui tắc đặc biệt của kỹ thuật an toàn

Hình 1-34: Sơ đồ dò tìm khuyết tật bằng phương pháp chiếu sáng 1- Chi tiết; 2- Nguồn bức xạ; 3- Khuyết tật (lỗ hổng, hốc) 4- Khuyết tật (lẫn tạp chất); 5- Phim Rơn ghen; 6- ảnh biểu diễn trên phim

3 Kiểm tra phát hiện khuyết tật bằng phương pháp thử thủy lực

Việc quan sát, đo đạc và nghe không thể phát hiện hết hư hỏng của chi tiết Đối với những chi tiết dùng để đựng chất lỏng cần có độ bền nhất định (như các chi tiết trong nôì hơi, khoang, két nước, ) người ta sử dụng phương pháp thử thủy lực để kiểm tra, hoặc dùng khí nén để thử bằng áp lực Việc thử chi tiết bằng áp lực (khí nén hay thủy lực) cần phải tuân thủ

đúng qui phạm về kiểm tra đối với từng chi tiết, bộ phận cụ thể do Đăng kiểm hoặc nhà máy chế tạo qui định phù hợp với từng áp suất công tác Nếu không thực hiện đúng các nguyên tắc qui định có thể dẫn tới làm hư hỏng chi tiết được kiểm tra và nghiêm trọng hơn có thể gây ra tai nạn khi tiến hành công việc

1.3.4 Sửa chữa và thay thế các chi tiết hư hỏng

Trong quá trình sửa chữa có nhiều phương pháp phục hồi và làm bền chi tiết như: gia công cơ khí, hàn các chi tiết bị gãy, nứt, mài mòn quá nhiều, mạ điện phân, thấm kim loại, rót lại các chi tiết đúc, làm bền các chi tiết bằng gia công nhiệt, Tuỳ theo điều kiện trang thiết

bị kỹ thuật của nhà máy, mức độ hư hỏng của chi tiết, yêu cầu chất lượng sau khi sửa chữa có thể áp dụng phương pháp này hay phương pháp khác hoặc kết hợp nhiều phương pháp Sau

đây ta sẽ lần lượt trình bày các nguyên lý cơ bản của các phương pháp nói trên

Hàn

Hàn kim loại được áp dụng rộng rãi khi sửa chữa tàu Hàn dùng để sửa chữa phục hồi chi tiết bị mài mòn rạn nứt, rỗ, gãy Có nhiều phương pháp hàn được áp dụng trong sửa chữa: hàn tay, hàn tự động và hàn bán tự động dưới lớp trợ dụng (lớp giúp nóng chảy), hàn trong môi trường khí bảo vệ, hàn xỉ điện hàn hồ quang rung, hàn hơi Quá trình công nghệ phục hồi chi tiết bằng phương pháp hàn bao gồm các công việc chuẩn bị chi tiết, tiến hành hàn, nhiệt luyện và gia công cơ khí, kiểm tra

Việc chuẩn bị chi tiết để hàn nó quyết định phần lớn về chất lượng hàn Nếu công việc chuẩn bị không tốt, trên bề mặt còn ẩm, còn dầu mỡ, sơn, rỉ sẽ làm cho kim loại hàn bão hòa (no) ô xy và hình thành các lỗ hổng Do vậy để làm khô sạch bề mặt có thể bằng cách nung nóng nhờ mỏ hàn hơi hoặc bằng đèn hàn, dùng bàn chải thép, giẻ lau để vệ sinh các muội than, cặn lắng

+ Hàn tay: thường được sử dụng khi hàn đắp để phục hồi các chi tiết bị mài mòn hay hư hỏng của nồi hơi, vỏ tàu, Trong một vài trường hợp áp dụng hàn tự dộng hay bán tự động

Cách hàn có thể dùng một loại que hàn, hai que hàn hay cả một chùm, đường hàn có thể dạng xoắn ốc hay dọc theo đường sinh

Tuỳ thuộc vào điều kiện làm việc cấu tạo của chi tiết hàn, ta có thể chọn các que hàn phù hợp Ví dụ: để nâng cao tính chống ăn mòn ta chọn các que hàn điện loại

ЭH-X20; ЭH -X30, Đối với thép chịu bền nhiệt cần phải đảm bảo lượng các bon tương

đương ở mối hàn trong giới hạn 0,35 ữ 0,40% ta chọn que hàn điện loại HX 45; ЭH

-1513-25 Các chi tiết làm việc trong điều kiện dễ bị mòn khi nhiệt độ cao ta chọn que loại ЭH Γ35,

ЭH -Γ40 và các loại que hàn có các thành phần tương đương khác

Khi hàn thép các bon và thép hợp kim để ngăn chặn hiện tượng tạo vết rạn nứt người ta tiến hành nung nóng sơ bộ trước Nhiệt độ đốt nóng trước được tính toán tuỳ thuộc vào lượng các bon tương đương Mặt khác thép các bon và thép hợp kim rất nhạy cảm với sự quá nóng,

do vậy để hàn các chi tiết trên cường độ dòng điện cần phải giảm 10 ữ15%, dùng các que hàn

điện có kích thước nhỏ hơn các que hàn dùng đối với các thép hợp kim thấp

Hàn bằng một bó que hàn cho phép tăng năng suất hàn do sử dụng hoàn toàn hơn nhiệt lượng của cung hồ quang điện, giảm thời gian thay que hàn Cung hồ quang điện được giữ chỉ bằng một que hàn, theo mức độ nóng chảy của que hàn đầu tiên, cung hồ quang điện tự động phóng cung điện sang que hàn thứ hai, Vì vậy nhiệt lượng của cung hồ quang điện được phân bố ở diện tích lớn dẫn đến giảm được nóng cục bộ và độ sâu nóng chảy Hàn bằng một

bó que hàn cần phải tăng cường độ dòng điện lên 20 ữ 30% Trên hình 1-35 biểu diễn sơ đồ hàn bằng một bó que hàn

Hình 1-35: Hàn bằng một bó que hàn a- Sơ đồ cháy trong bó que hàn b- Các phương pháp cố định bó que hàn và hình dạng hàn

Trong quá trình hàn, trong chi tiết xuất hiện các ứng suất và biến dạng lớn Do vậy, để khắc phục các hiện tượng này người ta thường đốt nóng sơ bộ trước chi tiết, lựa chọn hợp lý thứ tự đặt các đường hàn, các chi tiết lớn phải phân nhỏ thành từng phần (100 cm2) các chi tiết dài cần phân đoạn, chiều dài mỗi đoạn không quá 400mm

+ Hàn tự động và bán tự đọng: Việc hàn được thực hiện bằng dây hàn bình thường hoặc dây hàn dạng ống thép chứa đầy bột kim loaị có các thành phần cần thiết Trong trường hợp cần tạo lớp hàn mỏng, đều đặn trên các bề mặt phẳng của chi tiết (cánh chân vịt, các ống dẫn hướng, ) người ta sử dụng que hàn kiểu lá mỏng có chiều dày 0,4 ữ1,0mm và chiều rộng đến 100mm Chiều rộng đường hàn bằng chiều rộng lá hàn Cung hồ quang điện liên tục chuyển theo mép lá hàn, do đó xảy ra quá trình nóng chảy đều Chất trợ dung có thể sử dụng để hàn thép các bon thấp là AH-348A; thép hợp kim dùng AH-20; AH-60, đối với đồng dùng AH-

20

+ Hàn xỉ điện: cho phép nhận được lớp hàn nóng chảy đều, bằng phẳng Chất trợ dụng

có thể là dây, thanh hoặc tấm kim loại có độ dẫn điện tốt ở trạng thái nóng chảy, đảm bảo sự tạo hình tốt của lớp nóng chảy và không chảy ra ngoài kết cấu tạo hình

+ Hàn hồ quang rung: phương pháp hàn như sau: Dây kim loại để hàn được đưa tới chi tiết dạng ống, chi tiết được quay trên máy tiện Dây kim loại nhờ một thiết bị đặc biệt thực hiện chuyển động dao động, đồng thời tiếp xúc với chi tiết theo thời gian định kỳ Cung hồ quang điện bị dập tắt ở thời điểm que hàn bị ngắn mạch và lại được kích thích khi tách rời chi tiết tần số dao động 50Hz, đường kính dây kim loại 0,8 ữ 1,6mm, cường độ dòng điện 100

ữ200A Để giảm nóng cho chi tiết, người ta làm mát cho chi tiết và phần khe hở của cung hồ quang bằng nhũ tương (gồm 50 ữ60 gam Na2CO3 ; 10 ữ15 gam xà phòng cho 1 lít nước) Tốc

độ quay của máy tiện (chi tiết) từ 0,5 ữ20 v/ph Chiều hàn được thực hiện ngược với chiều quay của chi tiết để làm giảm sự tung toé của kim loại

Hình 1-36: Sơ đồ nguyên lý của thiết bị hàn hồ quang rung 1- Máy biến thế hàn; 2- Cấp chất nhũ tương; 3,5- Cơ cấu cấp chuyển dây hàn;

4- Dây hàn; 6,7- Bộ tạo rung; 8- Bơm nhũ tương; 9- Mỏ hàn; 10- Đầu cuối dây kim loại hàn;

11- Chi tiết; 12- Biến trở; 13- Đường hàn

+ Hàn hơi: hàn hơi có năng suất thấp hơn so với hàn hồ quang điện

Hàn hơi có ưu điểm: Có khả năng điều chỉnh được mức độ nóng của chi tiết trong quá trình hàn, có thể hàn các lớp có độ dày nhỏ (khoảng 0,5mm) trên các chi tiết có bề mặt cong

Trước khi hàn, bề mặt chi tiết được đốt nóng đến nhiệt độ gần bằng nhiệt độ nóng chảy của kim loại hàn Hàn hơi được sử dụng để phục hồi các bề mặt làm kín của thiết bị (hàn đồng thau và đồng thanh) và tạo các lớp chống ăn mòn trên các chi tiết thép

Khi hàn vá các vết nứt công nghệ hàn như sau: trước tiên xác định chiều dài vết rạn nứt, ở hai đầu mút vết rạn nứt khoan lỗ φ = 6 ữ 8mm để vết nứt không lan ra nữa và tiếp đến

đục rãnh theo vết nứt Rãnh đục theo dạng chữ V, chữ X hình chén tuỳ thuộc theo chiều dày kim loại và độ sâu vết nứt Góc vát của rãnh cũng phụ thuộc chiều sâu vét nứt và chiều dày tấm kim loại

* Những đặc điểm sửa chữa các chi tiết bằng gang:

- Khi hàn gang nếu tốc độ làm nguội quá nhanh, do thành phần các bon bị cháy và thời gian graphit hóa không đủ, nên xảy ra quá trình biến trắng đối với gang

- Sự khác nhau về hệ số dãn nở dài của gang trắng và xám làm xuất hiện ứng suất và các rạn nứt

- Sự tách các ô xít các bon khi hàn thúc đẩy sự hình thành các rạn nứt nhỏ và các lỗ rỗ nhỏ

Do vậy để thu được chất lượng hàn cần phải đảm bảo graphit hóa gang và bảo đảm sự tách tự do các chất khí ra khỏi hố hàn (vùng nóng chảy) Muốn vậy người ta sử dụng các vật liệu hàn giàu các thành phần tạo graphit: các bon silic, nhôm niken, đồng

Hàn gang có thể được tiến hành ở trạng thái nguội, nóng và nửa nóng Hàn ở trạng thái nguội thường kèm theo sự xuất hiện các vết nứt nhỏ ở vùng chuyển tiếp Có thể giảm được mức độ gây vết nứt và vùng biến trắng nên tiến hành công việc hàn với lượng nóng chảy nhỏ (cho nóng chảy ít) Để thực hiện được điều đó người ta sử dụng que hàn mỏng, dòng điện nhỏ

và khi hàn ngắt quãng nhiều lần để tạo làm mát

Để tăng độ bền cơ học của liên kết hàn nóng chảy, người ta đặt các vít cấy bằng thép, các vít cấy cách nhau mỗi đoạn bằng (3 ữ5) đường kính vít cấy

Khi hàn nóng chi tiết được nung nóng đến 650 ữ7000C ta nhận được kết quả của mối liên kết có độ cứng đồng đều Đối với các chi tiết không quan trọng thì chỉ cần thực hiện công nghệ hàn có đốt nóng đến 200 ữ3000C và tiến hành làm nguội chậm

Công nghệ hàn gang được thực hiện theo từng phần nhỏ có tính đến đảm bảo toàn bộ kim loại hàn phải nằm trong trạng thái lỏng cho đến khi kết thúc hàn nóng chảy, vì rằng khi giảm nhiệt độ của hố hàn thì quá trình nóng chảy lại xấu đi Việc hàn các chi tiết ở trạng thái nóng bảo đảm tính đồng nhất cao của kim loại cơ sở và kim loaị bị nóng chảy

Để sửa chữa các chi tiết lớn bằng gang người ta có thể tiến hành hàn hơi có đốt nóng trước chi tiết Gang cần được nóng chảy từ từ, điều đó ngăn ngừa được chất khí đẩy graphit ra ngoài, graphit không kịp nóng chảy trong khi hàn Hàn hơi có đốt nóng so với hàn hồ quang

điện bảo đảm sự liên kết tốt hơn song có hiện tượng biến dạng nhiệt lớn

Phun kim loại

Phun kim loại được sử dụng để phục hồi các kích thước của chi tiết bị mòn và nâng cao khả năng làm việc của chúng Thực chất của phương pháp này là phun kim loại nóng chảy (thép, đồng thau, đồng thanh, nhôm) lên chi tiết Các giọt kim loại bay ra từ các thiết bị phun (súng phun) với tốc độ 100 ữ300 m/giây sẽ được bẹp (dát mỏng) khi va đập vào chi tiết, làm

đầy những chỗ không bằng phẳng của bề mặt và bảo đảm sự liên kết cơ học của lớp kim loại phun với kim loại gốc Chiều dày lớp kim loại phun có thể đạt từ 5 ữ10mm Theo phương pháp làm nóng chảy kim loại người ta phân chia ra các phương pháp phun kim loại bằng hồ quang

điện, bằng dòng điện cao tần và bằng khí (ngọn lửa axêtylen)

Quá trình công nghệ phun kim loại gồm có: chuẩn bị chi tiết, làm nóng chảy dây kim loại, tạo lớp phun, gia công chi tiết sau khi phun và kiểm tra chất lượng

Chuẩn bị bề mặt để bảo đảm sự liên kết của lớp phun với kim loại gốc, bảo đảm có độ dính bám tốt Muốn vậy bề mặt chi tiết phải tạo có độ nhám, điều này thực hiện được bằng cách xử lý phun cát, bằng hạt vụn kim loại, bằng cách cắt thô, lăn chéo, tạo sự phóng tia lửa

điện giữa điện cực và bề mặt chi tiết (điện áp khoảng 20V, cường độ dòng 100 ữ150A) Đặc biệt, sự liên kết của lớp phun với kim loại gốc sẽ tốt hơn, nếu phủ một lớp mô líp đen, lúc này mối liên kết trở thành liên kết phân tử do ở trạng thái nóng chảy môlípđen làm khuyếch tán tốt tất cả kim loại

Quá trình phun được thực hiện bằng thiết bị điện hoặc khí (hơi) Phun kim loại bằng

điện hồ quang được phổ biến hơn cả

Hình 1-37: Sơ đồ đầu phun của máy phun kim loại điện hồ quang 1- Dây kim loại ; 2- Cơ cấu chuyển dây (con lăn); 3- Dây cáp điện;

4- Cơ cấu dẫn hướng; 5- Tia kim loại phun vào chi tiết

Các đầu của dây kim loại (là dây dẫn) xuất hiện cung hồ quang điện làm dây kim loại nóng chảy Dưới tác dụng của không khí nén (áp lực 5 ữ6KG/cm2) các phần tử kim loại nóng chảy được bắn vào bề mặt chi tiết cần phun

Trên hình 1-38 thể hiện sơ đồ đầu phun của máy phun kim loại cao tần Nhờ cơ cấu chuyển, dây kim loại được đưa tới máy phát tự cảm 1 Dây kim loại nóng chảy nhờ dòng điện cảm ứng cao tần (200 ữ500 Hz) được không khí nén phun vào bề mặt chi tiết

Hình 1-38: Sơ đồ đầu phun của máy phun cao tần 1- Máy phát tự cảm; 2- Tia kim loại; 3- Dây kim loại;

4- Cơ cấu chuyển; 5- ống nước làm mát vào và ra

Trên hình 1-39 là sơ đồ đầu phun của máy phun dùng axêtylen và ôxi

Dây kim loại được đưa vào phía trong ngọn lửa cháy axêtylen và ôxi theo đường tâm của thiết bị áp lực không khí nén 3 ữ4 KG/cm2

Khi phun kim loại bằng hồ quang điện, sự ion hóa mạnh của không khí làm kim loại nóng chảy bị ô xi hóa mạnh bởi các ô xi nguyên tử, các phần tử kim loại được bao phủ bởi

màng mỏng ô xít, làm giảm độ bền mối liên kết Mặt khác do sự ô xy hóa mạnh nên sự cháy các thành phần hợp kim cũng tương đối lớn (thí dụ các bon đến 40% mangan và silic đến 50%) Vì vậy khi phun kim loại bằng phương pháp điện hồ quang, người ta sử dụng dây có lượng chứa các thành phần hợp kim cao

Hình 1-39: Sơ đồ đầu phun của máy phun dùng axytylen và ôxi 1- Dây kim loại; 2- Rãnh cấp axetilen; 3- Rãnh cấp oxi; 4- Cơ cấu chuyển

Các lớp phun kim loại bằng thép có tính chống nén cao (80 ữ100 KG/cm2) và có giới hạn độ bền kéo thấp do kim loại được phun bị phá hủy theo biên giới các hạt Giới hạn bền kéo của thép được phun khi phun bằng điện hồ quang là 10KG/mm2, khi phun cao tần là 22KG/mm2, khi phun bằng axytylen và ô xi là 24 KG/mm2, khi phun kim loại bằng phương pháp cao tần và bằng khí các đặc tính lý - cơ học của lớp phun cao hơn

Sự kết hợp tối ưu các tính chất lý - cơ học sẽ đạt được khi áp lực không khí từ

3 ữ4 KG/cm2 và khoảng cách phun kim loại L = 75 ữ100mm ở các lớp phun bằng thép các bon trung bình (lượng các bon từ 0,45 ữ0,50%) thì sự kết hợp độ bền cơ học, mật độ và độ cứng là tốt nhất

Do lớp phun có độ cứng cao nên khả năng chống mài mòn tốt, mặt khác trên bề mặt phun có các lỗ nhỏ vi mao nên có khả năng giữ dầu bôi trơn trên bề mặt Song độ bền mỏi của các chi tiết được phục hồi bằng phương pháp phun kim loại giảm xuống một cách đáng kể, nguyên nhân do có một số lớn kết cấu vi mao dẫn là nguồn gốc hình thành các vết rạn nứt do mỏi, quá trình chuẩn bị chi tiết cũng có ảnh hưởng đến độ bền mỏi Người ta xác lập được rằng khi chuẩn bị chi tiết tạo vết cắt làm giảm giới hạn bền mỏi của thép 50%; gia công bằng tia lửa điện giảm 70%, khi xử lý bằng phun cát, phun bi giới hạn bền mỏi của chi tiết không giảm

Ưu điểm của phương pháp phun kim loại: Năng suất cao (12 kg/giờ), có khả năng phun bất kỳ kim loại nào, có thể thay đổi độ dày lớp phun trong giới hạn lớn, không tạo độ gợn sóng, gồ ghề của chi tiết

Nhược điểm: Độ bền liên kết với kim loại gốc thấp hơn so với các phương pháp khác

và một số lớn (%) các thành phần hợp kim bị cháy khi dùng phương pháp điện hồ quang Phục hồi chi tiết bằng mạ điện (mạ ganvanic)

Mạ điện được sử dụng trong trường hợp khi cần thiết phải có một lớp phủ mỏng và bám chắc Trong sửa chữa tàu thuỷ, người ta thường sử dụng các phương pháp phục hồi chi tiết bằng mạ điện sau đây: mạ thép, mạ crôm, mạ niken, mạ kẽm, mạ thiếc

Quá trình công nghệ để mạ điện lên chi tiết gồm có: Chuẩn bị bề mặt, cách li các bề mặt không cần mạ, phủ lớp mạ bằng điện phân, rửa trung hòa làm sạch và đôi khi đánh bóng

4

3

2

1

bề mặt Chuẩn bị bề mặt người tiến hành làm sạch bằng cát, mài nhẵn bóng Người ta sử dụng phương pháp điện hóa để làm sạch bề mặt, lúc này chi tiết đóng vai trò anốt (dương cực) để tạo dương cực tan khi cho dòng điện đi qua Dung dịch điện phân có thể sử dụng ốc tô phốt phát (M3PO3) 65% và axit sunfuaric (H2SO4) 15% hoặc anhydrit crômic CrO3 Mật độ dòng

điện ở anốt (ở cực dương) từ 30 ữ50 A/dm2, nhiệt độ từ 20 ữ400C Thời gian xử lý đánh bóng

bề mặt từ 1 ữ2 phút

Đánh bóng bằng điện hóa học đặc biệt thuận tiện đối với các chi tiết có hình dáng phức tạp song mức độ làm nhẵn bề mặt khi sử dụng phương pháp này không cao lắm, nó chỉ được

sử dụng để đánh bóng các chi tiết với độ bóng bề mặt cấp 8 ữ 9

Việc tẩy rửa chi tiết cũng có thể áp dụng phương pháp hóa học với dung dịch axit clohydric HCl 10% hoặc axit sunfuaric H2SO4 20 ữ40% trong thời gian 20 ữ30 phút

1 Mạ thép: đó là kết quả của sự kết tủa sắt vào chi tiết trong quá trình điện phân các muối của sắt (muối clorat và muối sun phát của sắt) Ví dụ chất điện phân clorat, khi lượng clorua sắt (FeCL2 4H2O) trong giới hạn 300 ữ400 g/l ở nhiệt độ 60 ữ700C Lúc này thép các bon thấp được dùng làm dương cực (anốt)

Thời gian mạ phụ thuộc vào mật độ dòng điện (hình 1-40) Nếu tăng dòng điện sẽ làm cho độ cứng của lớp mạ tăng lên đáng kể, song làm xấu sự liên kết giữa lớp mạ và kim loại gốc

Mật độ dòng điện giới hạn từ 10 ữ20 A/dm2 được coi là mật độ tối ưu (mật độ ban đầu của dòng điện trong thời gian 30 phút đầu tiên là 3A/dm2) Các bề mặt không cần mạ được phủ bằng các lớp cách điện chịu a xít

Sau khi kết thúc quá trình mạ thép, tiến hành rửa chi tiết bằng nước, trung hòa dung dịch kiềm, lại tiếp tục rửa bằng nước và thổi khô bằng không khí nén

Ưu điểm của phương pháp mạ thép là: tốc độ lắng đọng kim loại cao, có thể mạ lớp kim loại có chiều dày khác nhau, khả năng điều chỉnh các tính chất lý cơ của lớp mạ trong những giới hạn rộng, do biến đổi chế độ mạ thép Không phá hỏng hình dạng, kết cấu của chi tiết do nhiệt độ mạ không cao Giá thành mạ thấp

2 Mạ crôm: Crôm điện phân có độ cứng lớn (đến HB 1100), hệ số ma sát thấp và tính chống ăn mòn, chống rỉ cao vì vậy, mạ crôm được sử

dụng để phục hồi các chi tiết quan trọng có độ mòn nhỏ

để nhằm nâng cao độ chống mòn - rỉ, trang trí

Quá trình mạ crôm được thực hiện từ dung dịch

điện phân anhidrit crôm (150 ữ250g CrO3 trong 1 lít nước của axít crômic mạnh) sự điện phân

0

2 4 6 8

0,3 0,5 0,75 1,0

1, 5 2

Hình 1-40: Sự phụ thuộc của thời gian mạ vào mật độ dòng điện để mạ các chiều dày khác nhau

được thực hiện với các dương cực chì không hòa tan Chất lượng và tính chất của lớp mạ phụ thuộc vào nhiệt độ điện phân và mật độ dòng điện Quá trình mạ đạt tối ưu khi mật độ dòng

điện từ 10 ữ70 A/dm2 ở nhiệt độ 40 ữ600C và mật độ dòng điện 20 A/dm2 kết quả có lớp mạ sáng bóng,bề mặt có dạng mạng lưới rạn nứt Nếu tăng nhiệt độ chất điện phân tiếp sẽ hình thành lớp mạ crôm dạng nhũ, không có vết rạn nứt, có độ dẻo cao nhất Chiều dày lớp mạ crôm sau một giờ khi mật độ dòng điện bình thường là 15 ữ30 àK

Mạ crôm dùng cho các chi tiết bằng thép, đồng, chì, nhôm và hợp kim nhôm Mạ crôm

Sau khi mạ crôm ta rửa sạch, đốt nóng tới 120 ữ1500C trong dầu nhờn để khử sạch hydro và mài cho đúng hình dạng hình học

3 Mạ ni ken: Mạ niken được dùng để tạo lớp phủ chống ăn mòn, gỉ và để trang trí, chất

điện ly thường dùng để mạ niken là:

Sun phát niken ngậm nước (NiSO4.7H2O) 70 ữ100 g/l

Clorua natri (NaCl) 15 ữ 20 g/l

tăng thì cho thêm oxit niken hay dung dịch xút ăn da nồng độ 3% Khi nồng độ a xít giảm thì cho thêm a xít sunfuaric 3%

Để giảm độ tơi xốp của lớp mạ niken, trên các chi tiết bằng thép trước khi mạ niken người ta mạ một lớp đồng phủ

4 Mạ kẽm: Kẽm có điện thế âm rất cao nên có tác dụng bảo vệ cho kim loại gốc khỏi

bị ăn mòn điện hóa, lớp kẽm bị ăn mòn trước, kim loại gốc được bảo vệ Lớp mạ càng dày thời gian phục vụ của chi tiết càng dài Các chất điện phân xianua được sử dụng rộng rãi nhất, có thành phần sau:

40 g/l oxit natri (Na2O): 85 ữ120 g/l Natrixianua (NaCN), 40 ữ60 g/l NaOH Chế độ mạ với nhiệt độ dung dịch từ 18 ữ400C, mật độ dòng điện 1 ữ4 A/dm2

Mạ kẽm cũng có thể thực hiện bằng phương pháp nóng: nhúng chi tiết đã được chuẩn

bị trước vào kẽm nóng chảy Phương pháp này tiêu hao lượng kẽm lớn và lớp mạ không bằng phẳng

5 Tráng thiếc: Tráng thiếc nhằm mục đích bảo vệ chi tiết hoạt động trong môi trường

điện hóa khỏi bị ăn mòn, cũng như khi tráng babít cho các ổ đỡ người ta tiến hành tráng trước

1 lớp thiếc

Tráng thiếc có thể thực hiện bằng phương pháp nóng hay phương pháp mạ điện phân Mạ điện phân tốt hơn vì nó tiết kiệm được nguyên liệu, nhất là khi mạ những chi tiết phức tạp, Mặt khác lớp mạ không bị xốp

Chất điện phân dùng để tráng thiếc là điện phân a xít và điện phân kiềm Trong chất

điện phân kiềm, thiếc ở dạng liên kết hóa trị 4, còn trong chất điện phân a xít ở dạng liên kết hóa trị 2

Vì vậy, khi trong những điều kiện như nhau thì trong môi trường axit kim loại kết tủa nhanh hơn trong môi trường kiềm

Chất điện ly có các thành phần cơ bản sau:

Thiếc oxit 50 g/l Natri ôxit 50 g/l

A xít sunfuaric 50 ữ 80 g/l Phe non 2 ữ10 g/l

Keo dính 2 ữ3 g/l Chế độ tráng: Nhiệt độ chất điện ly 20 ữ30C, điện áp dòng điện 4 ữ6V, mật độ dòng

điện 1 - 2 A/dm2 Khi có xáo động nhẹ dung dịch thì mật độ dòng điện là 2 ữ4 A/dm2 Phục hồi các chi tiết bằng gia công biến dạng và biến dạng dẻo

1 Gia công biến dạng: Khi bị quá tải cục bộ tĩnh lực và động lực, các chi tiết của các thiết bị sẽ bị biến dạng quá giới hạn cho phép Các chi tiết hư hỏng như thế có thể được phục hồi sửa chữa bằng các phương pháp cơ học, nhiệt và cơ - nhiệt Việc lựa chọn phương pháp sửa chữa phụ thuộc vào đại lượng biến dạng, kích thước chi tiết và tính chất vật lý của kim loại chi tiết

- Sửa chữa bằng phương pháp cơ giới (uốn nguội): chẳng hạn chi tiết trục có độ võng

f0 được kiểm tra nhờ các dụng cụ, thiết bị đo, sẽ được uốn về phía ngược lại 1 lượng f1 nhờ

thiết bị nén ép Đại lượng f1 phải lớn hơn f0 vì rằng sau khi thôi các lực sẽ xuất hiện các lực biến dạng ngược lại do đàn hồi của trục Tuy nhiên các phương pháp tính toán hiện tại để xác

định đại lượng phải uốn f1 là rất khó khăn và không chính xác Vì vậy, quá trình nắn nên thực hiện nhiều lần để giảm dần độ võng của chi tiét

Sau khi sửa chữa uốn nguội cần phải ram chi tiết ở nhiệt độ cao đốt nóng đến nhiệt độ

từ 600 ữ 6500C để khử các ứng suất do nắn gây ra

- Phương pháp nắn nhiệt là đốt nóng các thành phần giới hạn của chi tiết (của trục) từ phía lồi Nhờ kết quả đốt nóng phần kim loại ở đó được giãn nở ra, nhưng sự tác động ngược lại (chống lại) của các phần nguội bên cạnh và nó bị nén đàn hồi Khi làm nguội các phần bị nung nóng co ngắn lại nhưng lại bị phần không nung ngăn cản vì vậy phần không nung sẽ chịu những ứng suất kéo, ứng suất này gây ra những lực dọc trục có mômen ngược chiều với chiều cong của trục làm cho trục thẳng ra Thực nghiệm cho thấy rằng hiệu quả của việc sửa chữa theo phương pháp này phụ thuộc vào mức độ cố định chặt các đầu trục; khi cố định cứng,

độ cong được khắc phục nhanh hơn so với khi các đầu của trục để tự do (nhanh hơn 5 ữ 10 lần)

Nhiệt độ tối ưu để đốt nóng đối với các chi tiết bằng thép là 750 ữ 8500C Tốc độ làm nguội nên lựa chọn theo đường cong phân tách đẳng nhiệt của Austenit quá lạnh để nhận được kết cấu mong muốn của kim loại

- Phương pháp nhiệt - cơ học là đốt nóng đều đặn chi tiết theo toàn bộ tiết diện bị biến dạng cùng với việc sửa chữa điều chỉnh tiếp theo do ngoại lực Việc đốt nóng có thể được thực hiện bằng mỏ hàn hơi (đèn xì) hay dòng điện cảm ứng đến nhiệt độ ủ (750 ữ8000C) Đốt nóng bằng dòng điện cảm ứng được tiến hành như sau: Chi tiết (trục) được bọc bằng vật liệu amiăng tấm và được quấn lại bằng dây cáp điện hàn có tiết diện 80 ữ100mm2 (theo tính toán, 16 ữ20 vòng cho 1m chiều dài vật đốt nóng) Bên ngoài dây cáp lại quấn một lớp amiăng thứ 2 Dòng

điện được cấp từ biến thế điện hàn (điện áp 50 ữ60v, cường độ dòng điện 800 ữ1000A) Sau khi nung dùng lực cơ giới (kích, dây kéo) để nắn thẳng trục

2 Biến dạng dẻo: Biến dạng dẻo và sự phân bố lại kim loại cho phép bổ sung kim loại

bị hao hụt ở các phần làm việc bị mòn của chi tiết Sự biến dạng này được thực hiện bằng các phương pháp sau: bằng chồn, ép nén, nong, ấn lún, lăn khía nhám và bằng kéo dãn

Chồn được thực hiện bằng ấn ép dẻo (hình 1-41) và được sử dụng để biến đổi kích thước của chi tiết trong mặt phẳng vuông góc với đường tác dụng của lực Bằng phương pháp chồn có thể tăng đường kính ngoài của chi tiết hình trụ đặc hoặc rỗng, hoặc giảm đường kính trong của chi tiết rỗng (hình 1-41a,b.c)

=

h

d 6

1 1

Trong đó: d0- đường kính; h- chiều cao chi tiết; σT- giới hạn chảy của kim loại

Như vậy để thực hiện được việc biến dạng dẻo q > σT

Phương pháp chồn, lún cho phép làm tăng đường kính ngoài lên một đại lượng:

1

0 0

∆