Tìm hiểu khả năng dùng vật liệu XADO để khôi phục bề mặt cổ trục bằng phương pháp lăn miến

Tài liệu tham khảo Tìm hiểu khả năng dùng vật liệu XADO để khôi phục bề mặt cổ trục bằng phương pháp lăn miến

MỤC LỤC

Mục Trang

MỤC LỤC……… 1

LỜI NÓI ĐẦU……… … 5

LỜI CẢM ƠN……… … 6

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN……… … 7

I GIỚI THIỆU VỀ VẬT LIỆU GỐM……… 7

I.1 Khái niệm về vật liệu gốm……….……… 7

I.2 Cấu tạo và công dụng của vật liệu gốm……… 7

I.3 Những đặc tính và cấu trúc của gốm ………8

I.3.1 Sự xung nhiệt ……… ……… 12

I.3.2 Nhiệt cơ học không bền vững……… 14

I.3.3 Các hợp kim xử lý nhiệt……… 16

I.3.4 Các công dụng bằng hợp kim gốm ……… 18

I.4 Ứng dụng………20

I.5 Gốm kim loại……… 21

I.5.1 Khái niệm………21

I.5.2 Các thành phần của gốm kim loại……… 22

I.5.3 Ứng dụng gốm kim loại vào lĩnh vực hoá bền chi tiết……25

II TỔNG QUAN VỀ VẬT LIỆU XADO……… 26

II.1 Lịch sử ra đời của công nghệ XADO………26

II.2 Cơ sở lý thuyết của công nghệ XADO……… 26

II.2.1 Bản chất vật lý, nguyên tắc hoạt động của công nghệ XADO……….26

II.2.1.1 Ma sát và vấn đề chống mài mòn……….26

II.2.1.2 Công nghệ XADO………28

II.2.1.3 Chất hồi sinh XADO………29

II.2.1.4 Cơ chế tạo thành lớp gốm kim loại……… 30

II.2.1.5 Những đặc tính của lớp gốm kim loại………… 34

II.2.1.6 Hiệu quả của công nghệ……… 34

III ỨNG DỤNG CỦA CÔNG NGHỆ XADO………37

III.1 Lĩnh vực ứng dụng……… 37

III.2 Phạm vi ứng dụng………38

III.3 Tình hình ứng dụng của công nghệ XADO……….39

III.3.1 Trên thế giới……… 39

III.3.2 Ở Việt Nam……… 40

III.4 Các giai đoạn của quá trình phục hồi công nghệ XADO……….40

III.4.1 Giai đoạn xử lý làm sạch bề mặt……… 40

III.4.2 Giai đoạn bồi phủ tạo ra lớp gốm kim loại bù đắp hao mòn……… 40

III.5 Ứng dụng sản phẩm XADO……….41

III.5.1 Các chất Revitalizant XADO thông dụng ………41

III.5.2 Lựa chọn chất XADO để sử dụng………43

III.5.2.1 Chất XADO dùng cho hộp giảm tốc (XADO Gel)… 43 III.5.2.2 XADO dạng mơ……….45

CHƯƠNG II: LĂN MIẾT VÀ TÁC DỤNG CỦA LĂN MIẾT………49

I CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA PHƯƠNG PHÁP LĂN MIẾT……… 49

I.1 Sai lệch mạng tinh thể- bản chất của biến dạng dẻo………49

I.1.1 Sai lệch điểm………49

I.1.2 Sai lệch đường-Lệch………50

I.1.3 Sai lệch mặt……… 51

I.1.4 Sai lệch khối……….51

I.2 Biến dạng dẻo và hoá bền biến dạng………52

I.3 Các tính chất năng lượng bề mặt vật rắn……… 55

I.3.1 Các dạng bề mặt của vật rắn……….55

I.3.2 Tính chất bề mặt của vật rắn………57

I.4 Bôi trơn giới hạn với chất bôi trơn rắn……….58

I.4.1 Quá trình thấm và các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình thấm… 60

II TÁC DỤNG CỦA CÔNG NGHỆ LĂN MIẾT……….62

III MỘT SỐ VẤN ĐỀ VỀ MA SÁT ƯỚT VÀ BÔI TRƠN ƯỚT ……….63

III.1 Khái niệm và phân loại……….63

III.2 Bôi trơn trong điều kiện ma sát giới hạn R≤1……… 64

III.3 Bôi trơn ướt hoàn toàn 5≤ R ≤ 100……… 65

III.4 Bôi trơn trong trường hợp ma sát thủy động đàn hồi 1≤ R≤10………65

III.5 Bôi trơn thuỷ động tiếp xúc……… 67

III.6 Bôi trơn trong điều kiện ma sát hỗn hợp R≤5 ……….69

CHƯƠNG III: XÂY DỰNG CÔNG NGHỆ VÀ THỰC NGHIỆM……… 70

I XÂY DỰNG CÔNG NGHỆ LĂN MIẾT……….70

I.1 Mô tả phương pháp lăn miết……… 70

I.2 Mục đích của đề tài……….71

I.3 Xây dựng mô hình thí nghiệm……….72

I.3.1 Nguyên lý hoạt động của máy MS-TS1……… 73

I.3.2 Cách xác định mô men ma sát trên máy MS-TS1………74

1.3.3 Xác định thông số cường độ mòn……… 77

I.3.4 Công dụng của máy MS-TS1……… 77

II XÂY DỰNG THỰC NGHIỆM……….77

II.1 Quy trình thực nghiệm………77

II.1.1 Các bước tiến hành thí nghiệm……… 77

II.1.2 Chọn vật liệu chế tạo mẫu……… 78

II.1.3 Chọn số lượng mẫu thí nghiệm……… 79

II.1.4 Chọn vật liệu chế tạo mẫu và số lượng con lăn……… 79

II.1.5 Phương pháp chế tạo mẫu thử và con lăn……… 80

II.1.5.1 Cấu tạo của mẫu thử và con lăn……… 80

II.1.5.2 Đặc điểm và điều kiện làm việc……… 80

II.1.5.3 Phương pháp chế tạo phôi………84

II.1.5.4 Phương pháp gia công……… 85

II.2 Tiến hành thử nghiệm trên máy MS-TS1……… 85

II.2.1 Bước chuẩn bị……….85

II.2.2 Tính toán tải trọng tác dụng lên mẫu thử………87 II.2.3 Bước tiến hành thí nghiệm trên máy khảo nghiệm MS-TS1 …90

II.2.3.1 Thí nghiệm XADO trên mẫu thử ………90

I.2.3.2 Tiến hành thử nghiệm bạc lót trên mẫu thử ……… 91

II.2.4 Kết quả sơ bộ sau khi thí nghiệm ……… 93

II.2.5 Nhận Xét ……… 100

Chương IV : KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT………104

I KẾT LUẬN ………104

II ĐỀ XUẤT Ý KIẾN ……… 104

TÀI LIỆU THAM KHẢO 106

LỜI NÓI ĐẦU

Đất nước ta hiện nay đang đi vào thời kỳ phát triển vì vậy việc áp dụng các loại thiết bị máy móc vào trong các lĩnh vực sản xuất nhằm phục vụ đời sống của

xã hội là điều rất cần thiết hiện nay Xã hội càng phát triển thì nhu cầu về sinh hoạt, đi lại, mức sống của con người ngày càng tăng

Trong quá trình hoạt động của các loại máy móc cũng như các loại phương tiện giao thông bằng động cơ, có rất nhiều các tác động bên ngoài như nhiệt độ, hơi nước… và đối với chính bản thân của máy móc khi hoạt động rất dễ xảy ra các hiện tượng hao mòn, hỏng hóc bề mặt chủ yếu là do hiện tượng ma sát Chính vì vậy hàng tháng, hàng năm con người đều phải có một hình thức phục hồi máy là bảo trì hay trung tu, đại tu máy móc theo một định kỳ Để có thể làm được điều đó con người phải mất rất nhiều thời gian, cũng như tiền của để khôi phục lại sự hỏng hóc của hệ thống máy móc của mình bằng nhiều phương pháp Vấn đề đặt ra là liệu có một loại chất nào, hay một loại vật liệu nào có thể cải tiến được quá trình hư hỏng, phục hồi lại bề mặt của chi tiết bằng một phương pháp nào đó mà không phải tháo máy, có thể thực hiện khôi phục bề mặt chi tiết ngay trong quá trình làm việc

Chính vì lý do trên mà nhà trường đã giao cho em làm luận án tốt nghiệp với

đề tài “Tìm hiểu khả năng dùng vật liệu XADO để khôi phục bề mặt cổ trục bằng phương pháp lăn miết”

Nội dung của đề tài bao gồm 3 chương:

Chương I : Tổng quan

Chương II : Lăn miết và tác dụng của lăn miết

Chương III : Xây dựng công nghệ và thực nghiệm

Chương IV : Kết luận và đề xuất ý kiến

Do thời gian có hạn nên việc tìm hiểu kỹ hơn và thực hiện các thông số kỹ thuật

về vật liệu còn hạn chế vì vậy đề tài này còn phải tìm hiểu và phát triển tiếp về ở mức nâng cao hơn và rộng hơn

LỜI CẢM ƠN

Để hoàn thành được đồ án tốt nghiệp của mình trong thời gian qua:

Trước hết em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới thầy PGS.TS Quách Đình Liên đã nhiệt tình hướng dẫn em thực hiện đề tài này

Cảm ơn các thầy cô giáo trong bộ môn chế tạo máy đặc biệt là Thầy Ths Trần Ngọc Nhuần và Ths Nguyễn Hữu Thật đã tạo điều kiện cho em trong công việc đo các thông số kỹ thuật, bộ môn động lực tầu thuyền đặc biệt là Thầy TS

Lê Bá Khang đã tạo điều kiện cho em tiến hành thực nghiệm tại xưởng động lực, các thầy giáo và các anh công nhân trong xưởng cơ khí của trường Đại Học Nha Trang, các thầy cô giáo của phòng thí nghiệm thuộc bộ môn công nghệ thực phẩm khoa chế biến

Em xin chân thành cảm ơn các thầy, cô giáo đã dạy dỗ em trong suốt thời gian qua

Nhân đây em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới gia đình em đã nuôi, dạy bảo

em khôn lớn để có được ngày hôm nay

Nha Trang, tháng 6 năm 2007 Người thực hiện

Hoàng Mạnh Hùng

CHƯƠNG I:

TỔNG QUAN

I GIỚI THIỆU VỀ VẬT LIỆU GỐM (CERAMIC)

I.1 Khái niệm về vật liệu gốm ( Ceramic)

Từ Ceramic có nguồn gốc từ tiếng Hi Lạp- keramikes Là thuật ngữ chỉ chất

vô cơ phi kim loại có tính chất chịu nhiệt Từ lâu người ta đã biết sản xuất vật liệu và đồ gia dụng bằng gốm Gốm cũng là thước đo cho nền văn hoá của loài người từ thời cổ xưa Đồ gốm cổ hiện nay là món hàng đang được sưu tập Từ những năm 1950 trở lại đây người ta đã nghiên cứu và đa dạng hoá các loại vật liệu gốm (ceramic), và ứng dụng ngày càng rộng trong kỹ thuật nói chung trong ngành cơ khí nói riêng

Hiện nay vật liệu gốm được phát triển mạnh trong 4 lĩnh vực:

Xây dựng: Gạch, ngói, gạch nền, thủy tinh…

Vật liệu chịu lửa: Vật liệu lót lò lung, luyện, lò đốt khí ga, nồi nấu thép thủy tinh…

Gốm trắng (đồ sứ) liên quan đến đồ ăn uống trang trí nội thất và mỹ nghệ

Kỹ thuật (người đi tiên phong là Nhật Bản), đó là các sản phẩm chất lượng đặc biệt phục vụ cho mọi lĩnh vực công nghiệp và dân dụng, trong cơ khí là gốm kim loại, hợp kim chất lượng cao (ceramet), mà nguyên liệu của nó không chỉ là đất sét

I.2 Cấu tạo và công dụng của vật liệu gốm:

 Cấu tạo không tinh thể- vô định hình, điển hình là thủy tinh

 Cấu tạo tinh thể, sự kết tinh của vật liệu gốm tinh thể rất khó điều khiển trong quá trình công nghệ

Theo công dụng của vật liệu người ta thường phân ra:

 Đồ gốm (ceramic)

 Gốm kim loại (ceramet)

 Thủy tinh (glases)

 Kim loại chịu lửa (refractory)

 Hợp kim chất lượng cao (super alloys)

 Áo của hợp kim cứng

I.3 Những đặc tính và cấu trúc của gốm

Mối liên kết giữa các nguyên tử trong liên kết hóa trị của gốm ở các vật liệu bằng hợp kim rất bền vững và ở mức định hình cao Do đó, các mối liên kết bền vững và có các điểm nóng chảy khá cao

Ví dụ: Các bua Hafini có điểm nóng chảy cao nhất 4150 0C (7500 0F) Các vật liệu này cũng có các tỷ lệ độc hại rất thấp

Các mối liên kết của kim loại thì khó định hình được vì vậy, việc định hình sai có thể xảy ra do ứng suất dư thấp hơn nhiều Các tinh thể liên kết các ion lại với nhau nhờ sự hút của chuỗi ion dương và âm Trong các tinh thể đơn, lực cản trượt là tương đối thấp, do đó, tinh thể đơn MgO và NaCl có đặc tính cơ học tương tự như của kim loại Tuy nhiên, các hệ thống trượt trong các vật liệu chứa ion được giới hạn hơn trong các kim loại và khi các tinh thể ion được liên kết lại

để tạo ra các loại vật liệu đa tinh thể Sự biến dạng tồn tại là do các tinh thể đơn không thể ổn định được về những thay đổi ở các tinh thể kế cận Do vậy, sự phá

vỡ sẽ phát triển tạo ra các hạt nhỏ dọc theo đường biên Một số hợp kim, như nhôm chẳng hạn, có thể có hệ thống trượt phức tạp bởi vì các ion dương và âm được liên kết trên các chuỗi trượt tương đồng nên các vị trí chưa định hình phải

mở rộng đến các chuỗi để chuyển qua tinh thể mà không làm thay đổi trường lực trong mạng (tinh thể) Nó làm cho độ trượt trong nhôm đa tinh thể khác nhau và

do đó, làm tăng tính giòn cho vật liệu này

Phụ thuộc vào phương pháp chế tạo hợp kim nó hầu như không đạt được

tỷ trọng lí thuyết trong một chi tiết được tạo ra, do đó làm hợp kim rỗ Độ rỗ của chúng và có các vi xước nên hợp kim này giòn do đó rất khó khăn trong việc kiểm tra độ rỗ của khối hợp kim nên đôi khi người ta phải kiểm tra toàn diện các giá trị về độ bền

Một số thông số kỹ thuật, giá trị của vật liệu gốm

Hình 1-1: Khoảng phân bố giá trị mô đun đàn hồi của vật liệu gốm

Hình 1-2: Tỉ trọng lý thuyết (Theoretical Density), nhiệt độ nóng chảy và phân huỷ (Melting Point or Decomposition Temperature) của một số vật liệu gốm

Hình 1-3: Giá trị giãn nở nhiệt tuyến tính của một vài vật liệu gốm

Hình 1-4: Độ dẫn nhiệt của một số loại vật liệu gốm

Hình 1-5: Độ cứng vi mô của vật liêu gốm

I.3.1 Sự xung nhiệt

Nói chung, các hợp kim đều được sử dụng ở nhiệt độ cao hoặc trong những

vị trí nơi nhiệt do ma sát tạo ra trên bề mặt cao Do đó, việc ngăn ngừa sự xung nhiệt là cần thiết trong các ứng dụng này Việc làm nguội nhanh các hợp kim sẽ làm tổn hại nhiều hơn so với nhiệt tăng Nó làm cho bề mặt căng ra Do vậy, trong quá trình thiết kế phải giảm việc tôi vật liệu Các gradien nhiệt cao được tạo ra trong các hợp kim được xem là kết quả nhiệt dẫn của chúng thấp và hạn chế các vết xước, làm tăng độ bền của các hợp kim

Điều đáng chú ý là việc xung nhiệt được hạn chế chính là là hệ số giãn nở vì nhiệt, các mô đun đàn hồi và tính dẫn nhiệt Do đó:

Bảng 1-1: Độ bền xung nhiệt của các loại gốm

Từ bảng trên ta thấy độ bền giá trị ứng suất nhiệt của vật liệu Berili (BeO)

có mô đun đàn hồi cao, hệ số giãn nở vì nhiệt cao và độ bền kéo thấp Khi so sánh độ bền ứng suất nhiệt của Nitrit Silic với cácbua Silic ta thấy Nitrit Silic có

độ bền kéo cao hơn Cácbua Silic Mức dẫn nhiệt cao của than các bon chỉ ra trong bảng nêu rõ độ bền xung nhiệt cao Các giá trị mô đun đàn hồi quá thấp đối với than các bon chỉ ra giá trị bất thường này Ngay cả PSZ cũng có độ bền đứt gãy cao đối với các vật liệu bằng hợp kim, tính chịu xung nhiệt của nó thấp đáng

kể so với độ dẫn nhiệt kém và cao hơn so với hệ số giãn nở vì nhiệt Đây là yếu

tố có ý nghĩa quan trọng trong các đặc tính của nó ở các điều kiện trượt ở vận tốc cao đồng thời với các đặc tính về độ bền cơ-nhiệt thấp của nó được giải thích dưới đây Sự ảnh hưởng của sự xung nhiệt ở trên chỉ là dự báo, nó không thể sử dụng được như là độ đo chính xác thực về độ bền đứt gẫy

Các nghiên cứu khác cũng đề cập đến xu hướng này của các vật liệu đàn hồi tạo ra xung nhiệt được gợi mở đó là việc áp dụng các tiêu chuẩn đối với độ bền đứt

I.3.2 Nhiệt cơ học không bền vững

Trong suốt quá trình trượt với vận tốc cao trên bề mặt khô, các vật liệu có thể tạo ra các điểm nóng Quá trình này thuộc về hiện tượng đã được biết đến gọi

là nhiệt cơ học không bền (TMI) Nó còn được gọi là nhiệt đàn hồi không bền vững Khi TMI xuất hiện nóng đỏ đến sáng trắng có thể quan sát thấy trên mặt trượt Các vật này thường có xu hướng kéo về sau và tới trước bởi một đường ăn mòn đứt đoạn Một ví dụ của TMI đã chỉ ra ở (hình vẽ 1-6) Nó được phát triển thành dạng nút bấm để chống lại vết dạng tròn dạng đĩa, Đĩa này quay được ở vận tốc cao và các vệt này được ghi lại qua các mép của vệt dạng tròn

Hình 1-6: Vết nhiệt độ cao ứng với nút điều khiển đĩa tốc độ cao

của các loại gốm thử nghiệm 880 0 C

Nhiệt làm biến dạng bề mặt mặt trượt là phản ứng của sự phát triển của những vết nóng Quá trình này là quá trình tự hoạt động trong điều kiện khắc nghiệt đó mà ở đó một số điểm tiếp xúc không phẳng đã làm cho nhiệt cục bộ tăng nhanh Do vật liệu không có khả năng tản nhiệt nên nhiệt sẽ tăng lên theo chiều cao của bề mặt Điểm này sau đó phần lớn tiếp xúc với tải và làm cho nhiệt

đầu vào tăng lên Nhiệt độ và sự giãn nhiệt tăng lên theo tỷ lệ cho đến khi giảm

sự bay hơi và độ phẳng khác tạo ra sự tiếp xúc và quá trình này được lặp lại Các vùng có nhiệt độ thay đổi theo kết quả của bề mặt Biểu đồ quá trình này đã được nêu ở (hình vẽ 1-7) Đối với một số vật liệu, tồn tại các đặc tính xung nhiệt thấp nên TMI dễ bị phá hủy Các điểm nóng truyền sang toàn bộ bề mặt làm cho độ mài mòn tăng

Hình 1-7: Biểu đồ của quá trinh nhiệt cơ học không bền vững

Một mô hình toán học về TMI đã được đưa ra Việc bắt đầu của TMI có thể đươc xem như tốc độ tới hạn đối với một vật liệu cho trước và vận tốc trượt Tốc

độ tới hạn, tốc độ trượt tới hạn Vcr có thể được lấy từ phương trình sau đây:

Có sự khác nhau lớn giữa các giá trị của tốc độ tới hạn đối với các loại hợp kim, phụ thuộc vào đặc tính cơ - nhiệt của chúng và hệ số ma sát trên mặt trượt Một số vật liệu bằng hợp kim đã được so sánh ở (bảng 1-2.)

Những khác biệt lớn về tốc độ tới hạn đối với các vật liệu đã chỉ ra ở (bảng 1-2) có thể thấy rõ, được Dufrane chứng minh trong thực nghiệm động cơ

Bảng 1-2: Tốc độ tới hạn về nhiệt cơ học không bền vững của một số loại gốm

(ước lượng)

Tốc độ tới hạn cm/s(fpm)

I.3.3 Các hợp kim xử lý nhiệt

Sự biến đổi bền vững của các loại gốm đã được phát triển thành trong công nghệ Bằng cách bổ xung vào cấu trúc một lượng nhỏ chất phụ gia, độ bền rắn có thể đạt được nhờ gia tăng ứng suất dư có lợi Zicon làm bền nhờ alumin (ZIA) là hợp kim gốc alumin tốt có chứa từ 10 – 20% Zicon Việc điều chỉnh thêm alumin làm tăng độ bền và tính đàn hồi gấp 2-3 độ bền đứt gãy mà không làm tăng tỷ trọng của chúng ZIA không được sử dụng ở trên 900 0C vì khi đó sự dão vì nhiệt

sẽ tăng cao, các gốm khác cũng có độ bền tương tự như Siliccon Vỉtide – Zicon Bản thân Zicon cũng có thể bền vững nhờ bổ xung thêm các chất phụ gia và

xử lý nhiệt Oxit Canxi, Magiê và Ytri đã được sử dụng thành công trong quy trình này Rõ ràng là các chất phụ gia này được sử dụng để ổn định cấu trúc lập phương; Zicon sử dụng có hiệu quả khi nung Ở nhiệt độ đông kết khi Zicon kết

tụ và làm mát ở nhiệt độ thường pha khối chuyển sang pha nếp uốn thì có sự thay đổi lớn về khối lượng Kết quả các ứng suất kéo sẽ làm mở rộng các vết nứt trong khối vật rắn Zicon đã ổn định hoàn toàn giữ được hình khối nhưng có hệ số giãn

nở vì nhiệt cao, đồng thời cũng có tỷ lệ giãn nhiệt thấp, kết quả là độ bền xung nhiệt thấp

Nếu số lượng các chất ổn định giảm thì Zicon được ổn định từng phần (PSZ) sẽ được tạo ra biểu đồ của pha Zicon – Magiê được chỉ ra ở hình vẽ 1-8 điều này chứng tỏ việc bổ xung Magiê sẽ làm giảm nhiệt độ của khối cho đến khi thay đổi bằng tứ pha

Hình 1-8: Hệ thống biểu đồ pha của Zicon – Magiê ôxyt

Bằng việc sử dụng hàm lượng 8 – 11% MgO trong PSZ người ta có thể nung ở nhiệt độ thích hợp Do sự thay đổi các pha trong vật liệu này này tương đối chậm nên có thể giới hạn bằng vật liệu khối có chứa một lượng tứ pha nhất định Vật liệu này có hệ số giãn nở vì nhiệt thấp hơn Zicon do có độ giãn khối làm mát, vật liệu đã cho có độ bền thấp Tuy vậy, nếu vật liệu được nung trong khối và có độ hoá già tăng cộng với phạm vi của tứ pha thì pha này có thể chuyển

sang pha nếp uốn đơn khi tạo ra ứng suất cho các khu vực nén, do đó sẽ tạo sự phát triển của các khe nứt Độ bền đứt tăng gấp 2 lần so với Các bua Silic Độ cứng và tính chịu mòn vẫn giữ được

Toàn bộ Zicon ở TZP đều có qua công đoạn nung bột Zicon khác biệt, bởi vậy ngăn chặn được việc chuyển tiếp qua pha nếp uốn đơn ZTP có độ bền và độ cứng khá cao Những thuận lợi của gốm đang được sử dụng khá nhiều trong các chi tiết có hao mòn phức tạp Bao gồm: các ống nối, các vấu cam, các đệm kín chịu được nhiệt độ cao, các ổ trục chịu nhiệt độ cao của bơm nước

Các vật liệu PSZ đang được nghiên cứu sử dụng nhiều trong các động cơ điêzen.Thực nghiệm đã chỉ ra rằng ngay cả các vật liệu có độ bền đứt và độ bền cao, tốc độ tới hạn của nhiệt cơ học không bền vững thấp hơn vận tốc của pittông tiêu chuẩn được quy định trong đông cơ cấp tiến Kết quả là tạo ra độ va cham nhiệt (xung nhiệt) bởi các đỉnh nhiệt xuất hiện

I.3.4 Các công cụ bằng hợp kim gốm

Gốm đang được ứng dụng như các vật liệu công cụ có tốc độ cao nhất, tốc

độ di chuyển cao làm việc gia công cơ khí rất khó khăn do đó, tỷ lệ loại bỏ cao và khó khăn khi sử dụng đối với các vật liệu cơ học Đặc tính ưu điểm của gốm là mang đến độ bền tức thời, và tính chịu mài mòn cao

Hai loại hợp kim thường được sử dụng để cắt kim loại: Alimin và Silicon nitride Do có độ giòn, mà các vật liệu này được bổ sung thêm để tạo ra một công

cụ có thể chịu được các điều kiện gia công

 Alumin: là chất phụ gia kèm với Các bua Titan, Zinco và Các bua Silic.Một trong những chất phụ gia được sử dụng là “hợp kim đen” hoặc alumin

có 25 – 40% Tic Nó làm tăng độ cứng và nhiệt dẫn của Alumin Alumin rắn chuyển sang Zicon (ZTA) được tạo ra nhờ bổ sung thêm 10 – 20% Zicon Alumin với hàm lượng Zicon cao hơn cả lượng Các bua tungsten cũng được sử dụng cho các vật liệu gia công, cũng như Các bua Silic được tăng cứng bởi Alumin

SIALONS là một chuỗi các thành phần hợp nhất của Silicon nitride và Alumin Một ưu thế được lấy ra từ việc sử dụng Alumin chính là tính trơ của nó

Sự có mặt của Alumin đã hạn chế được sự tái tạo hao mòn do phản ứng hoá học giữa công cụ và chi tiết gia công mặc dù SIALONS không cứng như cácbua Titan có bổ xung thêm Alumin Tính chịu mòn của nó và độ bền nhiệt là rất tốt

Độ bền nhiệt của một số vật liệu gia công đã được nêu trong biểu đồ ở (hình vẽ 1-9.)

Hình 1-9: Độ bền nhiệt của một số hợp kim vật liệu công cụ

Chú ý rằng SIALONS vẫn duy trì được độ cứng tốt hơn các vật liệu khác từ

6000C – 10000C

Điều này chứng tỏ rằng Silicon nitride sẽ phản ứng với thép khi nhiệt độ tăng Bởi vậy SIALONS thường không sử dụng được để cắt thép Alumin-Tic thì thích hợp hơn để cắt các hợp kim cao cấp, SIALON và SIC được tăng cứng nhờ cho thêm Alumin đều có thể được sử dụng

I.4 Ứng dụng

Do gốm có những đặc tính như ở trên mà nó được ứng dụng rất rộng trong nhiều lĩnh vực Chủ yếu được sử dụng trong lĩnh vực ma sát trong môi trường có nhiệt độ cao, hoặc môi trường có tính ăn mòn cao

Ví dụ:

Các dụng cụ cắt có vận tốc cắt cao, các mũi khoan đá, các thiết bị khí đốt than đá, bơm nước với nhiệt độ cao, các kiểu van và bộ phận trao đổi nhiệt, các chi tiết của loại bơm có các đường ống dẫn chất lỏng, ổ lăn tiếp xúc có vận tốc cao, cũng như hệ thống băng tải có vận tốc cao

Gốm không chỉ có giá trị trong cấu trúc của chúng mà còn cả trong các chi tiết gia công từ chúng Các chi tiết bằng hợp kim được chế tạo ra theo mẫu hoặc nung cho đến chi tiết cuối cùng làm tốn nhiều thời gian và tiền bạc cho việc thực hiện mài bóng Các kỹ thuật đặc trưng đang được áp dụng để loại bỏ các mảnh vụn do mài mòn, có thể làm cho kết quả xấu đi, khi nó đang vận hành

Do những nguyên nhân trên mà chúng ta cần phối hợp chế tạo ra những chi tiết bằng gốm, mạ gốm một cách bình thường như chúng đã từng phát triển Theo phương pháp này chi phí của một chi tiết được chế tạo bằng hợp kim , kim loại tương đối thấp hơn và các bề mặt ma sát được phủ thêm lớp vật liệu bằng hợp kim thích hợp Phương pháp tương tự cũng đã được áp dụng cho các loại hợp kim đặc biệt

Các loại gốm đã được con người sử dụng hàng nghìn năm nay Đầu tiên chúng được tìm thấy trong các thành phố hoang tàn ở dạng gốm sứ, dạng gạch và

ốp lát trang trí Gần đây, người ta đã sử dụng trong ngành chế tạo máy Hợp kim này được sử dụng chống mòn và ma sát, tạo ra số phần trâm nhỏ nhất và ngày

nay được sử dụng rộng rãi Các vật liệu đó được áp dụng trong các vấn đề về ma sát, mài mòn và bôi trơn trong động cơ và đã được áp dụng một cách có hiệu quả Các vật liệu này nguyên chất hơn nhiều so với gạch và ngói

I.5 Gốm kim loại

I.5.1 Khái niệm

Gốm kim loại-metalceramic viết tắt là ceramet thuộc lớp vật liệu kết hợp

composit nền kim loại cốt gốm Nó là vật liệu nhiều pha, gồm các pha kim loại hoặc hợp kim với một hay nhiều pha gốm Kim loại có thể là đồng, nhôm, niken, sắt, thép, hợp kim

Gốm kim loại được coi là một trong số ít vật liệu đặc biệt tốt củangành cơ khí Thông thường gốm kim loại được chế tạo bằng công nghệ luyện kim bột khá phức tạp Vì có độ cứng cao nên khi gia công chúng cần có máy móc và công cụ chuyên dùng riêng

Ví dụ:

Độ cứng của gốm kim loại thường trong khoảng 60 - 75 HRC Giả sử ta có phôi gốm kim loại, cần cắt khoan, đánh bóng thì cần dụng cụ gì ? Dụng cụ thép gió đương nhiên không được Dụng cụ hợp kim cứng BK ( 2, 3,4 20, 25 ) hay TK hoặc TTK có độ cứng 70-75 HRC cũng chỉ tương đương Thực ra đây cũng là vật liệu gốm kim loại được chế tạo bằng phương pháp luyện kim bột Dụng cụ loại này giá cũng khá đắt Tất nhiên ta phải dùng loại siêu cứng dạng kim cương tổng hợp chẳng hạn, nhưng giá còn đắt hơn Sơ qua như vậy dễ thấy rằng giá thành chế tạo và gia công gốm kim loại rất cao Hiện nó mới chỉ được ứng dụng

ở phạm vi hẹp trong hàng không, vũ trụ, hạt nhân, tên lửa để chế tạo chi tiết động

cơ phản lực,các gối đỡ, cánh tuabin, miệng phụt của tên lửa vv Dù đã được phát minh ra từ khoảng trên 30 năm về trước nhưng chúng ta còn rất ít gặp gốm kim loại trong các máy móc thông dụng Hiện nay Nhật và Mỹ đang triển khai chương trình nghiên cứu ứng dụng rộng rãi gốm kim loại vào một số lĩnh vực công nghiệp

Các quá trình sản xuất trong việc chế tạo của các sản phẩm đó, và cả các tính chất lý học và hoá học của chúng, được tính tới cả hai thành phần gốm và kim loại, bởi vậy chúng có tên là Gốm kim loại

I.5.2 Các thành phần của gốm kim loại

Gốm kim loại chứa cả hai thành phần: một thành phần là gốm (chịu nhiệt và

có điểm nóng chảy cao) và một thành phần kim loại

Thành phần gốm luôn luôn bao gồm oxit, cacbua, Borides

Thành phần kim loại gồm một kim loại như : Sắt, Niken, Nhôm, Crôm hoặc Coban Gốm kim loại được chế tạo bởi việc kết dính, phân tán hoặc bởi các quá trình khác Gốm kim loại quan trọng nhất thu được từ:

 Một kim loại và một ôxit, ví dụ: Oxit Magie-sắt, ôxit Magie-Niken, ôxit- nhôm-Crôm, ôxit nhôm-nhôm

 Zirconium hoặc Borua crôm, các sản phẩm đó được biết dưới cái tên Borolites

 Zirconium, crôm, tungsten các cacbua với coban, niken hoặc niobium

 Cacbua Bo và nhôm: các sản phẩm mạ nhôm được biết dưới cái tên gốm kim loại boral

Gốm kim loại được sử dụng trong công nghiệp máy bay và công nghiệp hạt nhân và trong tên lửa, chúng cũng được sử dụng trong các lò đốt và các lò đúc kim loại (ví dụ: như các bình, vòi phun, các ống) trong việc sản xuất các ổ trục, các lớp lót phanh )

Gốm kim loại bao gồm các borít, cácbít, nitrít, oxít, silixít kim loại vv Như vậy có rất nhiều dạng loại gốm kim loại khác nhau tùy theo thành phần nguyên liệu

và phương pháp công nghệ chế tạo Gốm kim loại có những tính chất tốt của hai loại vật liệu cấu thành lên nó là kim loại và gốm Nó rất cứng, bền vững chống mài mòn

ma sát, chống ăn mòn, chịu nhiệt độ cao, chịu va đập mạnh vv

Các hình dạng cấu trúc của thành phần gốm kim loại

 Gốm ôxýt: như ôxýt nhôm (Al2O3), zircon dioxyt (ZrO2) (Hình 1-10)

 Wolfram carbit (WC, W2C): dùng chế tạo dụng cụ cắt gọt kim loại (mũi khoan)

 Cementit: Fe3C

 Borit có thể đơn bao gồm: lanthanum boride, có công thức hoá LaB6, và incorrectly có công thức hoá học LaB là vật liệu chống ăn mòn và chịu nhiệt, nhiệt độ nóng chảy trên 2200oC, magnesium diboride có công thức hoá học (MgB2), titanium diboride có công thức (TiB2)

Bảng1-4 các đặc tính của vật liệu gốm kỹ thuật

Mô đun đàn hồi (Mpa)

KIC

(MPa)

Max

OP TEMP (oC)

Tỉ trọng

Hệ số dẫn nhiệt (W/m/

o

K)

Hệ số giãn nở nhiệt ( /oC)

Tỉ nhiệ

t

(J/g

0

K) ALUMINA 1.500 262 3,72E+05 3,00 1760 3,88E+03 34,60 7,10E-06 0,13 BERYLLA 103 3,79E+05 2,21E+0,3 1,73 3,60E-05 2,09 BORON

CARBID 3.200 172 4,41E+05 6,00 6,64E+03 19,03 2,50-06 1,67 CHROMIUM

CARBIRD 2.600 262 3,72E+05 6,64E+03 19,03 9,80-06 0,84 GLASS,

QUARTZ 110 7,24E+04 0,68 1.649 2,49E+03 1,56 1,26 GLASS, SODA 6,89E+04 0,70 2,49E+03 1,00E-05 1,26

HP TIC 3.000 345 4,14E+05 5,54E+03 17,30 8,60E-06 1,05

K 1628 1.400 4,07E+05 6,09E+03 19’03 9,50E-06

PSZ 1027 276 2,00E+05 10,00 1.371 1,98E-05 0,67 PSZ 2016 172 1,72E+05 10,00 1.371

PSZ MS 1.600 689 2,00E+05 9,00 5,54E+03 1,73 1,00E-05

PSZ TZ3Y 1.158 1172 2,00E+05 6,50 6,09E=03 2.94 1,00E-05

PSZ Z191 286 1020 2,05E+05 8,50 1.482 5,81E+03 2,94 1,00E-06 0,50 SIAlON 1.780 450 2,88E+05 7,70 1.400 3.24E+03 21,30 3.04-06

SILICA 853 103 3,79E+05 0,50 2.399 3,04E+03 164,70 1,30E-05 0,84 SILICON

Mỗi loại vật liệu trên đều có những tính chất đặc biệt khác nhau và được ứng dụng trong kỹ thuật khác nhau Bảng 1-4 cho biết các đặc tính của một số vật liệu

gốm kỹ thuật

I.5.3 Ứng dụng gốm kim loại vào lĩnh vực hoá bền chi tiết

Có rất nhiều công nghệ, sản phẩm phục vụ cho mục đích bảo vệ chống mài mòn

ma sát, tăng độ bền mà chúng ta đã biết như :

 Lựa chọn vật liệu thích hợp cho cặp tiếp súc ma sát

 Tạo ra bề mặt có độ nhẵn cao

 Dùng vật liệu bôi trơn có phụ gia chống mòn cao cấp

 Áp dụng các phương pháp hóa bền bề mặt

 Sử dụng vật liệu cơ khí mới để chế tạo chi tiết

Gốm kim loại là một trong những vật liệu mới có triển vọng ứng dụng rộng rãi Để chế tạo cả một chi tiết, bộ phận bằng vật liệu gốm kim loại người ta dùng phương pháp luyện kim bột Chi phí sẽ rất cao Còn để tạo ra lớp bảo vệ bằng gốm kim loại trên bề mặt chi tiết có thể dùng công nghệ phun nổ, công nghệ phun ion-plasma, vv Các công nghệ này đều phải có thiết bị, vật liệu chuyên dùng và bí quyết công nghệ kèm theo Thường ứng dụng chúng khi chế tạo các chi tiết mới trước khi lắp ráp thành máy Nếu dùng cho các chi tiết bị hao mòn đang ở trong máy móc thì cần phải tháo các chi tiết này ra để xử lý phục hồi và vấn đề sẽ phức tạp hơn nhiều so với xử lý các chi tiết mới Những công nghệ vừa nêu cũng cần chi phí cao

Các nước công nghiệp tiên tiến họ đã áp dụng khá rộng các công nghệ này Vì

vậy công nghệ XADO ra đời với giải pháp là: Thực hiện gốm kim loại hoá bề mặt chi tiết kim loại bằng chính ngay quá trình ma sát trong khi máy móc đang vận hành ở chỗ cần thiết là vùng tiếp xúc ma sát chỗ bị hoặc sẽ bị mòn XADO

vừa thực hiện sửa chữa phục hồi hao mòn vừa hoá bền bề mặt chi tiết kim loại Không cần bất kỳ một thiết hay công cụ chuyên dụng nào, có thể thực hiện ở mọi nơi mọi người ai cũng có thể làm được

II TỔNG QUAN VỀ VẬT LIỆU XADO

II.1 Lịch sử ra đời của công nghệ XADO

Vật liệu XADO ra đời là một công nghệ kỹ thuật mới trong lĩnh vực sửa chữa máy móc thiết bị, là một sự phát triển riêng của tập đoàn “XADO” Nó đã được cấp bằng sáng chế tại Ucraina, Trung Quốc, Nga, Mỹ, Đức, SAR và Úc Hợp chất Revitalizan XADO trong công nghệ XADO được sản xuất theo tiêu chuẩn TYY25612000001.99 Ucraina, là tổ hợp nhiều khoáng chất tự nhiên, chất phụ gia và chất xúc tác (bí quyết Know-how) ở dạng hạt siêu nhỏ (khoảng 5÷10 m) Nhà máy sản xuất XADO được thành lập năm 1991, địa điểm đặt tại Kharkiv, Ucraina (Đây là một trong những trung tâm của khoa học công nghiệp Đông Âu), XADO tập trung về những lĩnh vực khoa học công nghệ tiên tiến Nhà máy có một phòng nghiên cứu thử nghiệm được cấp chứng chỉ và các thiết bị kĩ thuật tiên tiến được sử dụng trong các quá trình sản xuất Hiện có khoảng hơn 1500 những chuyên gia hàng đầu trong các lĩnh vực khác nhau như: Hóa học, Vật lý, công nghệ vật liệu…, đang làm việc tại nhà máy

Sự ra đời của công nghệ XADO là một phát minh lớn, một thành tựu đáng kể của khoa học thế giới- biến một điều phức tạp, khó thực hiện, đắt tiền thành một điều đơn giản, dễ thực hiện trong điều kiện bình thường Đây là một công nghệ còn non trẻ, ra đời vào khoảng những năm 1970-1972 và đã được sử dụng vào một số ngành trong kỹ thuật quân sự Mãi đến năm 1999 sản phẩm của công nghệ XADO mới được thương mại hoá trên thị trường thế giới Nhưng trong khoảng thời gian đó đến nay nó đã mang lại những hiệu quả rất lớn cho người sử dụng Hiện nay XADO có văn phòng đại diện và chi nhánh ở 32 nước trên thế giới và có mạng lưới cung cấp sản phẩm trên 70 quốc gia

II.2 Cơ sở lý thuyết của công nghệ XADO

II.2.1 Bản chất vật lý, nguyên tắc hoạt động của công nghệ XA DO

II.2.1.1 Ma sát và vấn đề chống mài mòn

Ma sát là hiện tượng tự nhiên và luôn gắn liền với chuyển động Ma sát có thể

có lợi hoặc có hại Chúng ta chỉ xét hiện tượng mài mòn có hại do ma sát trong máy móc cơ khí

Máy móc có thể xem là tổ hợp của nhiều chi tiết tiếp xúc Khi vận hành giữa các bề mặt tiếp xúc xuất hiện ma sát Nếu dùng kính hiển vi điện tử quan sát tổ chức tế vi lớp bề mặt chi tiết, thì thấy rằng nó không phải phẳng nhẵn như chúng

ta nhìn thấy bằng mắt thường, mà là một bề mặt gồ ghề gồm những vi đỉnh lồi và những chỗ vi lõm Trong kỹ thuật độ gồ ghề này được đặc trưng bằng thông số

Ra (Roughness) gọi là độ nhám ( hoặc độ bóng) Độ nhám cấp 12 theo TCVN

2511 1995 là Ra=0,04 micromét Độ nhám càng lớn thì ma sát càng cao Khi máy móc vận hành, các bề mặt tiếp xúc trượt lên nhau Các vi đỉnh lồi va đập vào nhau, một số bị gãy vỡ bong tróc văng ra khỏi bề mặt Các vi đỉnh lồi khác lại sinh ra, lại gãy, liên tục như vậy dẫn đến sự hao mòn và phá hủy dần lớp bề mặt

Ta gọi đây là quá trình mài mòn do ma sát Kết quả làm cho khe hở lắp ghép giữa hai bề mặt tiếp xúc rộng dần ra từ giá trị chuẩn đạt được sau giai đoạn chạy rốt đa đến giá trị giới hạn Từ thời điểm này cặp chi tiết bắt đầu làm việc không bình thường, có tải trọng va đập gây nên tiếng kêu gõ và tốc độ mòn tăng lên nhanh Máy móc không vận hành tiếp được lâu dài, dễ dẫn đến hư hỏng gẫy vỡ chi tiết

và các bộ phận, tổn hao nhiều năng lượng-nhiên liệu Đến lúc phải tháo rã sửa chữa đại tu máy, thay thế các chi tiết mòn đến giới hạn

Độ hao mòn ứng với thời điểm khi khe hở rộng đến giá trị giới hạn Sgh,

nghĩa là khi bề mặt chi tiết bị mòn đến giá trị giới hạn gọi là độ hao mòn

100% Các nhà sản suất chế tạo máy thường xác định mốc giới hạn này bằng độ rộng khe hở hoặc bằng thời gian vận hành kèm theo chỉ dẫn sửa chữa thay thế

Trong thực tế người ta có thể xác định độ hao mòn 100% thông qua các thông

số kỹ thuật vận hành Ví dụ, đối với động cơ đốt trong khi áp suất nén cuối kỳ trong xylanh giảm còn khoảng 70% so với áp suất danh định thì coi cụm hơi đã

bị hao mòn 100%, phải sửa chữa lớn cụm hơi

Tuổi thọ của chi tiết, nói rộng hơn là của máy móc thiết bị là khoảng thời gian từ lúc bắt đầu vận hành đến trạng thái giới hạn Tuổi thọ của máy móc phụ thuộc vào nhiều yếu tố như qui luật mài mòn tự nhiên, lão hóa, ăn mòn, sai sót do vận hành, sửa chữa vv Kết quả thống kê cho thấy nguyên nhân máy móc hư hỏng vì bị hao mòn do ma sát là chính, chiếm tới 70-80% Chi phí sửa chữa đảm bảo kỹ thuật máy móc cơ khí ở tầm quốc gia tính trung bình chiếm đến 1-3% thu nhập quốc dân / năm Nếu chúng ta có những công nghệ tiên tiến làm giảm hẳn được tác dụng mài mòn của ma sát, tăng được tuổi thọ của máy móc lên vài lần thì sẽ mang lại hiệu quả hết sức lớn lao cho nhân loại

Vì vậy vấn đề chống mài mòn ma sát trong lĩnh vực cơ khí là nội dung có tính chất toàn cầu và luôn là nội dụng gay cấn hàng đầu.Cần phải tìm ra những phương pháp mới đạt hiệu quả chống mài mòn tốt hơn, giá thành thấp và dễ ứng dụng Đặc biệt rất cần đối với đại đa số máy móc cơ khí hiện hữu vốn được chế tạo từ vật liệu cơ khí thông dụng Đó là xuất phát điểm sự ra đời của phương pháp sửa chữa phục hồi ngay trong khi đang vận hành máy là công nghệ XADO

ra đời

II.2.1.2 Công nghệ XADO

XADO là công nghệ đầu tiên đi theo hướng sửa chữa ngay trong quá trình

vận hành.Với sự lựa chọn vật liệu gốm kim loại (Metalceramic ) là một trong số

rất ít vật liệu mới có khả năng bền vững chống mài mòn ma sát rất cao để giải quyết bài toán tăng độ bền của máy móc thiết bị làm cho công nghệ XADO nổi tiếng toàn cầu, như là một trong những phương pháp bảo dưỡng, sửa chữa máy móc cơ khí hữu hiệu và tiên tiến nhất hiện nay

Giữa thập kỷ 70 thế kỷ trước, khi bắt đầu nghiên cứu phát triển công nghệ dùng hoá chất để sửa chữa phục hồi máy móc ngay khi đang vận hành, các nhà

khoa học Liên Xô đã đề xuất ra lập luận mới có tính cách mạng là " có thể

làm đảo ngược quá trình mài mòn ma sát, biến năng lượng phá hủy của ma sát chuyển thành năng lượng kiến tạo cái mới, biến quá trình mài mòn bề mặt thành quá trình bồi phủ bù đắp hao mòn bằng lớp bảo vệ gốm kim loại siêu

bền - metalceramic protective layer" Ý tưởng độc đáo đã được chứng minh sau

gần 20 năm nghiên cứu Kế thừa và tiếp tục phát triển đến năm 1996 công nghệ XADO được công bố Sản phẩm XADO chính thức ra đời và mau chóng trở thành sản phẩm có thị trường toàn cầu

Công nghệ XADO cho phép biến đổi cặp bề mặt tiếp xúc ma sát từ dạng kim loại - kim loại thông thường thành cặp tiếp xúc gốm kim loại - gốm kim loại

ngay trong lúc máy móc đang vận hành, làm bù đắp hao mòn và có hệ số ma

sát cực thấp 0.003, nên giảm được rất nhiều lần tốc độ mài mòn Do đó bảo vệ được vững chắc bề mặt và độ bền tăng lên đến 2-3 lần so với trước Các nhà khoa học Liên Xô đã giải quyết vấn đề hết sức thông minh là tạo ra lớp bảo vệ gốm kim loại bền vững bằng chính năng lượng sinh ra do ma sát khi máy móc đang vận hành, ở ngay chính chỗ cần thiết nhất trên bề mặt chi tiết - chỗ bị ma sát để chống lại mài mòn Công nghệ XADO đặt nền móng cho sự phát triển phương pháp sửa chữa máy móc cơ khí bằng hóa chất ngay khi đang vận hành, không phải tháo rã

Công nghệ XADO là sự ứng dụng vật liệu mới gốm kim loại thông quá các

quá trình luyện kim, nhiệt động học khuếch tán và ma sát Hóa chất Revitalizant XADO là nội dung chính của công nghệ và cũng là bí quyết của

Hãng

II.2.1.3 Chất hồi sinh XA DO (REVITALIZANT XADO)

Revitalizant XADO là tổ hợp rất nhiều chất thành phần gồm các khoáng chất

ở dạng hạt rất nhỏ 5 micromet, chất kích hoạt năng lượng đặc biệt - unique energy activator, các chất xúc tác và nhiều chất khác ( bí quyết know-how của

Hãng) Có thể xem chất Revitalizant XADO như là nguyên liệu chính cho quá

trình luyện kim trong môi trường ma sát tạo ra gốm kim loại

Ứng dụng công nghệ XADO là việc sử dụng các chất Revitalizant

XADO Thực hiện khá đơn giảm : ta cho chất hồi sinh XADO vào hệ thống

bôi trơn khi cần sửa chữa phục hồi máy móc, rồi tiếp tục vận hành sản xuất như bình thường Liều lượng dùng chất XADO rất nhỏ so với dung lượng nhớt,

khoảng 0,5% Chất XADO đi theo nhớt để đến được các chỗ tiếp xúc ma sát Nó tác động với các phần tử kim loại trên bề mặt và lớp sát ngay dưới, tại chỗ ma sát, trong lúc có ma sát khi máy móc đang vận hành Nó hoàn toàn không tác động với nhớt và không làm thay đổi tính chất của nhớt Do đó, nó không phải là chất phụ gia của nhớt mặc dù khi sử dụng ta cũng cho vào nhớt Nó chỉ nhờ đi theo nhớt đến mọi chỗ trong máy móc Sau khi cho chất XADO vào và vận hành vài chục phút hoặc vài trăm giờ tùy theo loại máy và loại chất XADO sử dụng sẽ hoàn tất việc tạo ra lớp gốm kim loại trên bề mặt chi tiết ma sát Lớp gốm kim loại hình thành ở ngay chỗ trước đây bị mài mòn làm bù đắp hao mòn và trở thành bản thể không thể tách rời của chi tiết Sau này trong suốt qúa trình vận hành nó đóng vai trò là lớp giáp bảo vệ vững chắc chống lại sự mài mòn ma sát

II.2.1.4 Cơ chế tạo thành lớp gốm kim loại

Khi máy móc đang vận hành và có chất Revitalizant XADO ở trong vùng giữa hai bề mặt kim loại tiếp xúc ma sát sẽ xảy ra một loạt các quá 4 trình cơ, lý,

hóa, điện, nhiệt phức tạp tạo ra lớp gốm kim lọai bồi phủ lên cả hai bề mặt chi

tiết tại chỗ có ma sát

1- Khi chưa vận hành:

 Bề mặt của cặp chi tiết xúc ma sát có các vi đỉnh lồi và các chỗ vi lõm, chúng được bôi trơn bằng nhớt Trong nhớt có các phần tử kim loại vốn bị bong tróc ra khỏi bề mặt chi tiết và cặn bẩn sinh ra do nhớt bị đốt cháy hoặc biến chất trong quá trình vận hành trước đó Ta cho chất Revitalizant XADO vào trong

hệ thống nhớt bôi trơn của máy móc cần phục hồi Các phần tử chất

XADO đi theo nhớt đến vùng giữa hai bề mặt tiếp súc ma sát Xem trên (hình 2 của 1-13)

 Nếu máy móc không vận hành, không có ma sát thì không có hiện tượng

gì xảy ra

Nhớt Cặn Các hạt kim lọai Các phần tử XADO

Hình 1-13: Các giai đoạn hình thành lớp bề mặt của vật liệu XADO

phần hợp chất XADO mà các cặn bẩn được tảy sạch khỏi bề mặt ma sát (Xem hình 5)

 Trong vùng ma sát sảy ra quá trình nèn chặt các phần tử XADO siêu nhỏ vào bề mặt chi tiết Nhờ có chất xúc tác kích hoạt năng lượng, cùng với năng lượng sinh ra khi các vi đỉnh lồi bị gãy vỡ và những quá trình cơ hóa lý khác đồng thời cùng sảy ra, tại vùng ma sát hội đủ điều kiện thực hiện phản ứng hóa học, khuếch tán nhiệt động học và các qúa trình khác để luyện kim tạo ra gốm kim loại Các nhà khoa học gọi đây là vi luyện kim tạo thành gốm kim loại Nó

tiếp diễn chậm và dần dần đến khi hình thành ổn định lớp gốm kim loại trên bề mặt chi tiết tại chỗ ma sát ở mức khe hở lắp ghép đạt tối ưu thì dừng Xem (

hình 7 )

 Mạng tinh thể gốm kim loại gồm các pha kim loại hoặc hợp kim với một hoặc nhiều pha gốm Nó kết nối với mạng tinh thể kim loại phía dưới thành một thể thống nhất Nó hình thành trên cả hai bề mặt kim loại, có độ nhẵn rất cao Ra

= 0,06 m và bóng giống như một lớp kính mờ Lớp gốm kim loại do XADO tạo ra có độ dày từ vài đến vài trăm micrômét tùy thuộc hệ ma sát và chất XADO sử dụng

3- Ví dụ minh hoạ :

Dưới đây là hình ảnh mô tả xilanh động cơ đốt trong và phục hồi bánh răng trước và sau phục hồi bằng chất XADO ( trích từ tài liệu của Tập Đoàn XADO ) Hình nhỏ bên trái là mặt cắt dọc cụm hơi Hình nhỏ ở dưới bên trái

là ảnh thật chụp cấu trúc tế vi bề mặt thành xilanh Hình nhỏ ở giữa là mặt cắt ngang của xilanh Phần hao mòn trước khi phục hồi biểu hiện bằng màu đỏ Sau phục hồi, lớp gốm kim loại được bồi phủ lên chỗ hao mòn cũ được biểu hịện bằng màu xanh lá cây Vùng đen là kim loại thành xilanh Vùng màu vàng ở giữa là vùng trống Kết quả sử dụng XADO khắc phục được độ mòn ôvan và mòn hình côn trong xilanh Ảnh chụp bề mặt thành xilanh sau XADO bóng như lớp kính mờ

Vấn đề trước khi xử lý : Sau khi xử lý bằng XADO

Hình 1-14

1

Ở (hình 1-14) mô tả quá trình trước và sau phục hồi của bánh răng màu xanh mô

tả chất XADO được lấp đầy khoảng trống bề mặt sau khi phục hồi

II.2.1.5 Những đặc tính của lớp gốm XADO

 Tính chịu nhiệt cao

 Hệ số dãn nở nhiệt như lớp kim loại bề mặt chi tiết

Nhờ những đặc tính trên và khe hở lắp ghép đạt tối ưu nên cặp tiếp xúc gốm kim loại rất bền vững chống lại mài mòn ma sát, máy móc làm việc ở chế độ tối ưu về năng lượng, làm tăng độ bền của máy móc lên 2 -3 lần

II.2.1.6 Hiệu quả của công nghệ

1 Hiệu quả

Công nghệ XADO là một phần của công nghệ bôi trơn hiện đại trên thế giới

sử dụng chất phục hồi XADO cho các máy móc thiết bị trong lúc vận hành sẽ biến đổi cặp tiếp xúc ma sát kim loại-kim loại thông thường thành cặp tiếp xúc gốm kim loại- gốm kim loại với tính năng ưu việt hơn

 Các đặc tính của lớp gốm kim loại được tạo trong quá trình phục hồi bằng XADO

 Sửa chữa phục hồi hao mòn các chi tiết kim loại, phục hồi tính năng kỹ thuật và nâng cấp chất lượng cho máy móc cơ khí, phương tiện giao thông vận tải.ngay trong khi đang vận hành

 Tăng độ bền sử dụng máy móc lên 2 - 3 lần

 Tăng hiệu suất lên 5 -25%

 Tiết kiệm nhiên liệu 5 -30 %, năng lượng điện 7 -34%

 Tiết kiệm chi phí sửa chữa, đảm bảo kỹ thuật từ 30% trở lên

 Giảm hẳn độ rung, tiếng ồn , máy chạy rất nhẹ và êm

 Giảm khí thải độc hại của các động cơ đốt trong 2-10 lần

 Tiết kiệm thời gian 3-10 lần

 Đơn giản, dễ sử dụng và giá thành thấp

2 Phân tích hiệu quả của công nghệ

Kết quả theo phương pháp sửa chữa thông thường

Theo cách làm truyền thống, khi sửa chữa máy ta phải dừng máy, tháo rã các

bộ phận nghi là hư hỏng, kiểm tra, phục chế lại hoặc thay thế, lắp ráp lại, chạy rà, kiểm tra thông số kỹ thuật và xuất xưởng Cần phải có nhà xưởng, nhiều nhân viên kỹ thuật, các máy móc công cụ phục vụ sửa chữa, vật tư sửa chữa thay thế, thời gian dài đủ để hoàn tất qui trình Kết quả sau sửa chữa về thông số kỹ thuật thường đạt 85-90 % mức danh định, về độ bền không thay đổi, thường thấp hơn

so với ban đầu Nghĩa là chu kỳ sửa chữa sau ngắn hơn chu kỳ sửa chữa trước Các chỉ tiêu khác như hiệu suất, mức tiêu hao nhiên liệu , năng lượng vv không khác, thường thấp hơn so với ban đầu Nếu các chi tiết phục chế lại mà bỏ qua công đoạn hóa bền hoặc hoá bền kém thì chu kỳ sử dụng sau sửa càng ngắn Việc

bổ máy ra sửa chữa là rất tốn kém và mất nhiều thời gian, ảnh hưởng đến sản xuất Đây là những lý do vì sao các nước công nghiệp tiên tiến họ thường dùng

máy móc đến mức độ nào đó là họ thanh lý Chu kỳ đổi mới máy móc của họ là 5 -10 năm Ở ta máy móc có tuổi đời đến 15-30 năm là chuyện thường gặp

Kết quả sửa chữa máy móc theo phương pháp XADO

Sử dụng XADO không cần nhà xưởng, không cần dừng máy, không phải tháo

rã máy.Thông số kỹ thuật có thể đạt đến danh định và trên danh định Tiêu thụ ít năng lượng nhiên liệu hơn vì khe hở lắp ghép có thể đạt đến tối ưu và hệ số ma sát đã giảm đến hàng trăm lần so với trước Độ bền tăng hơn trước đến 2-3 lần vì

những chỗ thường bị hao mòn đều được gốm kim loại hóa Chu kỳ sửa chữa sau XADO có thể kéo dài hơn trước đến 2 lần và hơn Hiệu suất máy móc trong đại

đa số trường hợp đều vượt hơn hoặc bằng trước Từ những phân tích này ta dễ

nhận thấy tính hiệu qủa vượt trội của công nghê XADO Nó mang lại hiệu qủa kép, vừa phục hồi thông số kỹ thuật đến chuẩn vừa tăng độ bền và giảm chi phí

Sử dụng đúng phạm vi và thời điểm ta dễ duy trì được trạng thái tốt ( giống như tuổi thanh xuân ở con người ) lâu dài hơn Độ bền là điều cần số 1 của người chủ

sở hữu máy.Tại những nước sớm áp dụng XADO như Ucraine, Nga người ta tính được độ sinh lợi trong công nghiệp đạt từ 2-7 lần

Ví dụ

Để sửa chữa lớn cụm hơi, bộ số, trục khuỷu, thanh truyền, các vòng bi, bạc đỡ trong động cơ xe máy 100cc bạn cần ít nhất 4-8 giờ giao xe cho thợ, tốn không ít hơn 300-500 ngàn đồng, không bền hơn và không tiết kiệm xăng so với ban đầu Bằng XADO bạn tự mình làm lấy, tốn khoảng nửa số tiền trên, tiết kiệm thêm trung bình 10% xăng, xe chạy ngọt và bền hơn hẳn trước, có thể chịu được trường hợp thiếu nhớt nghiêm trọng hoặc mất nhớt

Trong công nghiệp : ví dụ vòng bi quạt hút bụi nhà máy thép đã nêu trong sản phẩm mỡ XADO Chi phí dùng XADO bằng 30% so với mua mới và độ bền cao hơn

Thống kê tại một đơn vị lắp ráp xe máy ở Tp.HCM cho thấy sau khi dùng XADO chi phí sửa chữa bảo hành hậu mãi giảm trên 35%

Cần sử dụng XADO đúng trong phạm vi và thời điểm sẽ phát huy hiệu quả cao của nó

 Tính hiệu quả cao của XADO đạt được nếu chúng ta sử dụng XADO đúng trong phạm vi của nó và thực hiện đúng qui trình hướng dẫn Chúng ta dùng XADO khi máy còn đang hoạt động và có độ hao mòn chưa cao là kinh tế nhất

 Thực tế có những trường hợp vuợt qúa phạm vi ứng dụng XADO.Ví dụ máy móc hao mòn qúa nặng trên 100% , có hư hỏng cơ học, có hư hỏng hoăc hao mòn ở những bộ phận không thể phục hồi bằng XADO vv nếu chúng ta chỉ dùng XADO thì không giải quyết được mà phải kết hợp sửa chữa thông thường trước rồi dùng XADO

 Không có phương pháp nào tuyệt đối ưu thế, không có hạn chế Điều quan trọng là căn cứ vào tình trạng thực tế của máy móc mà lựa chọn phương pháp nào hay phải kết hợp nhiều phương pháp miễn là đạt hiệu qủa kinh tế kỹ thuật cao

Do XADO là một vật liệu mới và được sản xuất độc quyền vì vậy các thông tin về các thành phần có trong XADO một cách kỹ lưỡng vẫn còn được bảo mật Chính vì vậy việc tìm hiểu sâu về bản chất cấu trúc, thành phần cũng như công thức chế tạo ra nó còn hạn chế mà tài liệu chỉ có thể cung cấp thông tin về đặc tính và tình hình ứng dụng của nó mà thôi

III ỨNG DỤNG CỦA CÔNG NGHỆ XA DO

 Các máy móc phương tiện cơ khí phục vụ đời sống gia đình: Máy cắt cỏ, máy khoan, máy bơm…

 Máy móc thiết bị phục vụ công nghiệp: Máy công cụ, máy ép, máy dập, máy nén khí, bơm thủy lực, động cơ đốt trong, hộp giảm tốc, hệ thống truyền động, bơm nhiên liệu cao áp, vòng bi, hệ thống bánh răng, băng chuyền, trục quay…

II.2 Phạm vi ứng dụng

Để đạt hiệu quả khi sử dụng điều cốt yếu phải nắm chắc điều kiện cần đủ ứng dụng công nghệ và thực hiện đúng Qui trình nêu trong hướng dẫn của từng chất XADO

Mọi công nghệ đều có giới hạn ứng dụng có hiệu quả tốt và được khuyến cáo

dùng trong phạm vi đó Giới hạn này ta gọi là Điều kiện cần đủ để sử dụng hiệu quả công nghệ Công nghệ XADO cũng vậy Điều kiện này bao gồm những nội

 Máy móc có độ hao mòn ít hoặc mới đưa vào sử dụng

 Máy móc thiết bị vừa mới đưa vào đại tu bảo dưỡng kỹ thuật định kỳ xong

 Máy móc thiết bị cũ đang vận hành nhưng có độ hao mòn nhỏ hơn 100%

 Có đúng, đủ lượng chất XADO trong vùng tiếp xúc ma sát giữa hai bề mặt kim loại

 Vận hành đủ thời gian yêu cầu

Chú ý :

 XADO phục hồi tốt kích thước hình học và làm tăng độ bền của các chi tiết kim loại hợp kim đen (chứa sắt ) Đối với các chi tiết kim loại màu nó làm tăng độ bền và phục hồi về kích thước hình học ít Các chi tiết trong máy móc cơ khí đại đa số làm từ kim loại và hợp kim đen

 XADO không tác dụng lên các chi tiết phi kim loại

 Không dùng XADO cho các cơ cấu bôi trơn theo phương pháp thấm xốp, các cơ cấu dùng hiệu ứng ma sát để làm việc

 XADO tương thích với mọi loại dầu mỡ, không tác động và không làm thay đổi tính chất của dầu mỡ Có thể dùng XADO chung với mọi loại dầu mỡ Chúng ta cùng nhau thống nhất rằng, các máy móc thỏa mãn điều kiện cần đủ trên mới áp dụng XADO Khi đánh giá hiệu qủa công nghệ cũng phải trên cơ sở

áp dụng đúng trọng phạm vi đã nêu trên và thực hiện đúng Qui trình hướng dẫn

sử dụng chất XADO

Khi sử dụng XADO cho máy móc cơ khí luôn xảy ra đồng thời qúa

trình phục hồi ( nếu đã có hao mòn ), hóa bền và tối ưu hóa khe hở lắp ghép Đây

là đặc điểm vô cùng quan trọng và qúi của hợp chất này Nếu chúng ta hiểu và phân tích kỹ sẽ dễ dàng thấy nhờ đặc tính này mà lĩnh vực ứng dụng XADO vô cùng rộng lớn và nó cho phép ta sáng tạo ra nhiều phương án kỹ thuật trong lĩnh vực cơ khí

III.3 Tình hình ứng dụng của công nghệ XADO

III.3.1 Trên thế giới

Ở những nước công nghiệp phát triển họ tiếp cận và ứng dụng công nghệ XADO khá nhanh do tính chất đơn giản trong sử dụng và hiệu qủa kinh tế cao của nó Ứng dụng vật liệu gốm kim loại để chế tạo máy móc cơ khí cao cấp vốn

từ lâu là chương trình phát triển của nhiều tập đoàn công nghiệp lớn Nhưng ít có sản phẩm rộng rãi trên thị trường chỉ vì theo qui trình công nghệ luyện kim thông thường để chế tạo chi tiết gốm kim loại giá thành qúa đắt Nay XADO đưa

ra giải pháp độc đáo là hoá chất XADO cộng với qúa trình ma sát khi vận hành

tạo ra gốm kim loại ở chỗ cần phải có là lời giải rất đơn giản và kinh tế cho họ.Công nghệ nào mang lại hiệu qủa tốt là họ ứng dụng Đến nay ở hầu hết các nước công nghiệp hàng đầu đều đang sử dụng sản phẩm XADO

III.3.2 Ở Việt Nam

Để đưa được một công nghệ mới ứng dụng rộng rãi ở Việt Nam, phải trải qua một chặng đường rất khó khăn Thói quen trì trệ,chậm đổi mới níu kéo nhiều người , nhiều đơn vị Đường mòn sai lầm này không được khắc phục thì sự tụt hậu về kỹ thuật - công nghệ sẽ còn dãn ra xa hơn

Gần đây, nhiều đơn vị đã đánh giá đúng được hiệu qủa kinh tế cao của XADO

họ mạnh dạn sử dụng XADO ở phạm vi rộng hơn Khách hàng sử dụng chất XADO môtô tăng lên khá nhanh Qua thực tế người tiêu dùng dần dần sẽ hiểu được giá trị tốt của công nghệ Nhìn chung còn nhiều việc phải làm để công nghệ XADO được áp dụng phổ cập rông rãi ở VN

III.4 Các giai đoạn của quá trình phục hồi công nghệ XADO

Quá trình phục hồi bằng công nghệ XADO diễn ra trong điều kiện nhiệt độ cao và là một quá trình hết sức phức tạp, nhưng về cơ bản, quá trình phục hồi được chia làm 2 giai đoạn: giai đoạn xử lý làm sạch bề mặt và giai đoạn bồi phủ tạo ra lớp gốm kim loại để bù đắp tại chỗ hao mòn

III.4.1 Giai đoạn xử lý làm sạch bề mặt

Được tính từ lúc bắt đầu sử dụng chất XADO, khoảng vài giờ đến 10 giờ sau

đó Trong lúc này nếu quan sát máy móc đang vận hành, ta thấy có những đặc điểm như: Hiệu suất giảm hơn trước, nóng hơn và tiếng ồn cũng lớn hơn trước

III.4.2 Giai đoạn bồi phủ tạo ra lớp gốm kim loại bù đắp hao mòn

Giai đoạn này xảy ra ngay sau khi giai đoạn làm sạch kết thúc Lúc này tiếng

ồn giảm, hiệu suất của máy móc tăng lên rõ rệt, nhiên liệu giảm đáng kể và dần dần các thông số kỹ thuật phục hồi đến mức cân bằng

thời gian cần thiết để hoàn thành quá trình phục hồi bằng công nghệ XADO là khoảng 300-400 giờ