Giáo trình kỹ thuật cơ khí hoàng minh công

٧ ؛ dụ: quá trinh gia công cắt gọt là quá tiình hớt bO một phần kim loại khOi phôi dể thay dổi kích thtrOc hĩnh dạng cUa nó; quá trinh công nghệ nhiệt luyện là quá trinh làm thay dôi tin

LỜI NÓI ĐẦU

Sàn xual cơ khi ﺍ ﺓ ngành chu yẻu san xual vti cung ccip máy mốc ih ic t b ị cho nhtóu ngbnh sủn xuat khủc ١ dhng một vai trò tjuan trọng tro n g việc đỏi mới thiêt b ị và cOng nghệ sàn xuủt cUa nhièu nghnh Theo nghĩa rộng, sàn xuủt cơ

kh ﺍ Ici cjuà tr'inh xuyên suốt tỉt' san xuảt vột hệu - tcto phOí - gta cỏng cơ kh ﺍ - hohn thiện vCi nâng cao chat luợng sànphâm nhfing kien thUc về sùn xuất cơ kht là hẻt si'i ٠ c củn thlèt đôi vờt chn bộ nhlèu chuyCn ngbnh kỹ thuột vù đuợc câu trú c n h u một môn học chinh trong chuơng trinh đCto tc.to cho các ngUnh thuộc iTnh VI.I'C cơ khl nhu: chẻ tcu) inhy, dộng lụ'c ١ đủc nhiệt luvện ١ luyện cán thẻp ١

cong nghệ VỈI mCiy clệt ١ dồng thbl du'ợc glCing dctv cho sinh v؛ên nhiều ngdnh thuộc Knh VI.I.C khủc nhu: xủy dụ ٠ ng ١ đlện ١ diện tu, cOng nghệ thOng tin, nống luợng, hoá ١ kinh tế công nghiệp, Trong nhiều nam ejua, tUy theo yêu cảu và

th ờ i luợ n g đổl VỜI tUng ngdnh cCtc nộl dung cơ bdn cùa món học K ỹ thuột Cơ

k h l duợc truyền td l tờ l nguờl học thOng cjua nhiều mòn học khủc nhau nhu; cộng nghệ klm lo ạ l ١ công nghệ tạo phOl, kỹ thuột cơ khl, cơ khl d ạ i cuơng ١ cOng nghệ klm lo ạ i va thiết b ị nhiệt,

Đẻ dủp ủ ٠ ng nhu cầu tai liệu h(.)c tộp cho sinh vlCn củc tru ờ ng ky thuộl, glủo trin h K y thuột cơ k h l duợc biên socin gồm củc nộl tlung chinh:

Chuơng 1 : N h ٢ rng khai niệm chung:

ChiLong 2: Vộl liệ u dhng trong san xuat cơ k ill:

Chuomg ỉ : Tíio phOl bangphuorngphtip đUc:

Chuong 4: Tạo phOl bàngphu'ọ't ١ gphap gia cỏng áp lire;

C huong 5; Tạo phOl bangplim rngphủp him va cồt:

Chương 6٠- Gia cong cai gụi.

VỜI nhUng nộl dung trên, glàơ trinh cUng la tai liệu tham khủo bỏ Ich cho nhiều cán bộ ky thuột Idm việc trong củc lin h virc ΙΙέη quan đến sủn xud t cơ khl Trong quà trin h biên soan mặc dit da hết sUc cố gảng ٠ chảc chàn g iá o trinh ndy cOn cỏ nhiều khiếm khuyết Rủt mong vd trân trpng sự dOng gỏp ỷ kiến cUa cdc dồng nghiệp vd các bqn quan tủm dè nhũng lùn tủ l brln sau glUo trin h duợc hodn thiện hơn Cóc y kiến đỏng gOp xln gUl về BỌ mòn Cóng nghệ klm lo ạ l ١

Khoa Cơ khl, Truờng Đ a l học Bách khoa Đà Nằng.

ả

؛ Tác g

Chưong 1

CÁC KHÁI NIỆM Cơ BẢN

Sản xuất cơ khi !à ngành chti yếu chế tạo và cung cấp máy móc, thiêt bỊ cho nhiêu nghnh công nghiệp khác Cùng với sự phát Itiẻn nhanh chóng cUa khoa học và cOng nghệ, dặc biệt là trong lĩnh vục tin học, diện, diện tủ’, cQng nhu' sản xuất vật liệu, ngành sdn xuất co khi ds có nhữ’ng btiOc tiến nhảy vọt góp phần năng cao hiệu quả sản xuất trong nhicu lĩnh vực khác nhau Trong sán xuất, kỹ thuật co khi dă và dang dOng một vai tiO qttan trọng trong nhiều quá trinh sản xuất, do vậy trang bỊ những kiến thUc co bán về sàn xuất co khi là một nội dung quan ti-ọng trong chirong tiình dào tạo kỹ su các chuyên ngành kỹ thuật

c) Co' cấu máy: là n٦ột phần cUa máy hoặc bộ ptiận mảy có nliiện vụ nhất định trong اnáy ٧٠' dụ: dĩa, xích, llp ctia xe dạp tạo thdnli co cấu truyèn dộng xích trong xe dạp.d) P hối: còn gọi là bdn thành phấm là danh tír kỹ thuật duợc quv uOc để chl vật phẩm duợc tạo ra từ một qud trìnlt sản xLiất này chuyên sang một quá trinh sản xuất khdc V í dụ: sản phẩm đúc có thế 11، chi tiết dUc (nếu dem dùng ngay) có thể là phôi đúc nếu nó cần gia công thêm (cắt gọt, nhiệt luyộn, rèn dập ) iruOc khi dUng Các phân xuOng chế tạo pliôi là dUc, rèn, dập, hàn, gò, cắt kim loại

e) Sản phẩm: là một danh từ quy irdc dé chi một vật phẩm du'ợc tạo ra ở giai đoạn cuối cUng cUa một quá trinh sản xuất, tại một co sỏ' sản xuất Sản phấm có thê là máy móc hoàn chinh liay một bộ phận, cqm máy, chi tiết, máy dùng dế lắp ráp liay thay thế

١.2 QUÁ TRÌNH SẢN XUÁT ѴЛ QUẢ TRÍNH CÔNG NGHỆ

1.2.1 Quá trinh sản xuất

Dê lạo ra một sản phẩm nói chung và sản phấm co khi nói riêng, thuOng phải qua hai qudtrinh:

- Qud tilnh tliiết kế;

- Qud trinh sản xuất

Quá trinh tlìiết ké: đó là ٩٧۵ trình khơi thảo١ tínli toán, thiết kế ra một dạng stin phấm thể hiện trên bản vẽ kỹ thuật kèm ttieo thuyél minh tinh to۵ì , c۵c tài liệu hướng dẫn kỹ thuật Bản thiết kế 1ة òơ sở dể thực liiện ٩u۵ trinh sản xuất, 1ة cơ sở pháp ly dể kiếm tra, do lường, thực hiện c۵c hợp dồng

Quá trinh sán xitãl: là ٩u۵ trinh con người t۵c dộng vào tài nguyên thiên nhiên đê biến nó thành sản phấm phục vụ cho 1س ích của con người.

Trong môn học cơ khi đại cương chủ yếu nghiên cứu quá trinh sản xuất.

Theo nghĩa rộng, quá trinh sán xuất cơ khi bao gom nhiều giai đoạn, di từ khâu khai thác quặng; luyện kim; chế tạo phôi; gia công cắt gọt; gia công nhiệt, hóa; sơn phủ bề mặt; lắp ráp dể tạo ra một sản phẩm phục vụ x3 hội Sơ dồ tống quát quá tiình sản xuất cơ khi dược thể hiện trên sơ dồ hlnh 1.1.

Hình 1.1 Sơ đó quá trinh sàn xuất cơ khi

Từ sa đô có thê nhận thấy, quá trinh sản xuất bao gồm nhièu gia؛ đoạn, mỗi giai đoạn tương ứng ٧ớ؛ một công đoạn, một fرhئn xương hay một bộ phận sản xuất làm những nhiệm vụ chuyên môn khác nhau và tiến hành theo một quy trinh công nghệ nhất định.

Công đoạn sán xuat vật liệu: đẻ sản xuất một sản phấm cơ khi thường dùng nhiều loại vật liệu khác nhau (vật hệu kim loại, vật l؛ệu phi kim), trong dó vật liệu kim loại chiêm một tl trọng lớn Đôi VỚI vật liệu kim loại chri yêu sử dụng quy tiình luyện kim (hoa luyện hoặc thuý luyện) dế sản xuất ٧ dụ dể sán xuất gang, sử dụng quặng sắt, ؛than cốc, chất trợ dung dưa vào 10 cao luyện thành gang thOi dúc hoặc gang luyện thép Gang thOi dUc dược nấu lại trong các 10 đúc thành gang dUc Gang luyện thép (dạng thOi hoặc lOng) dược chuyền sang lò luyện thép dể luyện thành thép làm phôi cán hoặc dúc chi tiết

Đối với các vật l؛ệu phi kim (như cao su, gỗ ) thường qua chế bíến, xử lý dể nhận dược vật liệu phù hợp hoặc bằng các quy trinh gia công đặc biệt dể nhận dược các vật liệu mới (nhựa, polime, )

Công đoạn tạo phôi: dê tiết kiệm vật liệu và chi phi gia công, khi chế tạo một chi tiết người ta thường tiến hành qua công đoạn tạo phôi Phôi có thế chế tạo theo quy trinh tạo phôi bằng phương pháp dúc, bằng gia công áp lực (GCAL) hoặc bằng hàn và cắt

Công đoạn gia công cat gọt: phôi dUc, pliOi G CAL hoặc phôi hàn thirCmg có độ chinh xác, độ nhằn bề mặt thấp, do dó sau khi tạo phôi thường qua công đoạn gia công cắt gọt

dế nâng cao độ chinh xác và độ nhẵn bề mặt Tuỳ thuộc vật liệu chế tạo, hỉnh dáng, kích thước và yêu cầu kỹ thuật cùa chi tiết, người ta cỏ thể tiến hành gia công bằng các phương pháp khảc nhau, phổ biến là các phương pliáp: tiện, phay, bào, khoan, mài

Công đoạn xử /زرا beta vệ: sau khi gia công cắt gọt, nhỉèu chi tiết dược dưa di xử lý nhiệt (nhiệt luyện), xử ly nhiệt t١oá (ho;'i nhiệt luyện) đế cải thiện cơ ly tinh vật liệu nhăm nâng cao tinh năng sử dụng va tuô١ thọ, một sô chi tiet phải qua công đoạn xử ly

bè mặt như sơn, mạ, phU bảo vệ để chổng ăn mòn

Sau khi gia công ta nhận dược các chi tiết máy, dế tạo thành một cỗ máy hoặc kết cấu hoàn chinh phái tiến hành công đoạn lắp ráp Trong công đoạn này, các chi tiết máy dược lắp ghép, liên kết với nhau theo những nguyên lắc nhất định tùy thuộc chức năng làm việc cUa chUng

Trong phạm vi một nhà máy cơ khi, quá trinh sản xuất dược h؛ểu theo nghĩa hẹp la quá trinh bao gồm các hoạ,t động cri ícli dể biến nguyên liệu và bán thành phẩm thành sán phẩm cơ khi của nhà máy Trong dó các công đoạn chinh là: chế tạo phôi; gia công căt gọt; gia công nhiệt, hóa, sơn phu bề mặt; lắp ráp dể tạo ra một sản phẩm

1.2.2 Quá trinh công nghệ

a) Khái niệm

Như cliUng ta thấy ở trên, quá trinh sản xuất cơ khi bao gồm nhiều giai đoạn, mỗi siai doan tương ứng với một cô!ig đoạn sản xuất dược thực hiện tại một phân xưởng hay

một bộ phận sản xuất thto một công nghệ nhất dỊnh Bởi vậy, đế tÔĨhức và qưản اý sản xuất có hiệu quả, ngưửi ta chia quá ttình sản xu ؛ t thanh các tliUnh phần theo dặc trtmg ١

công nghệ gọi là quả tiình công nghệ.

Quá trình công nghệ là một phần của quá tiình sàn xuất trực tiếp làm thay dổi trạng thái và tinh chất của dối tuợng sản xuất theo một thtr tự cliặt chẽ, bằng một công nghệ nhất dinh Thay dổi trạng thái \-'à tinh chất bao hàm: tliay dổi hình dáng, kícli thtrOc, tinh chất ly hóa cUa vật liệu, vị tri ttrong quan giữa các phần ctia chi tiết ٧ ؛ dụ: quá trinh gia công cắt gọt là quá tiình hớt bO một phần kim loại khOi phôi dể thay dổi kích thtrOc hĩnh dạng cUa nó; quá trinh công nghệ nhiệt luyện là quá trinh làm thay dôi tinh chât vật ly

và hóa học của vật liệu chi tiết nhu' độ cUng, độ bền, khả năng chống mài mòn, .

Khi xây dựng một quá trinh công nghệ người ta thường ghi thành văn kiện công nghệ

và các văn kiện công nghệ dó dược gọi là quy trinli công nghệ.

b) Các thành phần của quá trinh công nghệ

- Nụiyên Công', là một phần của quá trinh công nghệ do một hoặc một nhOm công

nhân thụ'c hiện liên tục tại một chỗ làm việc để gia công một chi tiết (hay một nhOm chi tiết cùng gia công một lần) Khi thay dổi một trong cdc điêu kiện: tinh làm việc liên tục, hoặc chỗ làm việc thi ta đă chuyến sang một nguyên công khác.

V í dụ; gia công tiục bậc trên hình 1.2 Nếu ta

gia công một dầu rồi trở dầu dể gia công ngay

dầu kia thì vẫn thuộc một nguyên công Nhưng

nếu gia công một đầu cho cả loạt xong rồi gia

công dầu còn lại cũng clio cá loạt dó thl bao gồm Iiình 1.2 Tiện triíc bậc

hai nguyên cOng.

- Bước" là một phần của nguyên công dể l٢ực liếp làm thay dổi trạng thái hình dáng

kỹ thuật cUit sản phẩm bằng một hay một tập hcrir dụng cụ với chế độ làm việc cUa máy không dổi Khi thay dổi đụn؟ cụ, thay dổi bề mặt, thay đổi chế độ gia công ta da

chuyển sang một bước mới.

V í dụ: gia công chi tiết trên hính 1.2, gia công ba đoạn A, B và c la ba bước khác nhau.

٠ Động tác', la một hành động của công nhhn đế thực hiện nhiệm vụ cUa bước hoặc

nguyên công.

1.3 CÁC DẠNG SẢN XUẨT

Dạng sản xuất la CO sO dể xác định quy mô sản xuất, biện pháp công nghệ và hìnli thtrc tổ chức sản xuất dể chế tạo ra sản phẩm dạt các chỉ tiêu về kinh tế kỹ thuật Các yếu tố dặc tnmg cUa dạng sản xuất là:

t Sản lượng;

+ Tinh ổn định của sản phẩm;

+ Tính lặp lại của quá trình sản xuất;

+ Mức độ chuyên môn hóa trong sán xuất,

Tùy theo sản lượng hàng năm và mức ctộ ốn định của sản phâm mà người ta chia ra

ba dạng sán xuất sau:

+ San xuất đơn chiếc;

+ San xuất hàng loạt;

+ San xuất hàng khối

1.3.1 Sản xuất đoTi chiếc

Là dạng sản xuất mà sản phẩm được sản xuất ra với số lượng ít (từ một đến vài chục sán phâm); ít lặp lại hoặc lặp lại không theo một quy luật nào Chúng loại mặt hàng rất

da dạng, số lượng mồi loại rất ít vì thế thường chì sử dụn؛ĩ các trang thiết bị, dụng cụ công nghệ vạn năng Đây là dạng sán xuất thường dùng trong sửa chữa, thay thế

1.3.2 Sản xuất hàng loạt

Là dạng sản xuất mà sản phẩm được sản xuất tương đối nhiều (vài trăm đến hàng nghìn), sản phẩm được chế tạo theo từng loạt, theo chu kỳ xác định Tuỳ thuộc sản lượng và mức độ ốn định của sản phâm, người ta còn chia ra dạng sản xuất loạt nhỏ, loạt vừa và loạt lớn Trong sản xuất hàng loạt, các thiết bị, dụng cụ sử dụng là các loại chuyên môn hoá có thê có cả loại vạn năng hẹp

1.3.3 Sản xuất hàng khối

Là dạng sản xuất trong đó sản lượng ràt lớn; sản phấm ôn định; sản phấm được sản xuất licn tục trong một thời gian dài Trong sản xuất hàng khối, trình độ chuyên môn hóa sán xuất cao; trang thiết bị, dụng cụ công nghệ thường là loại chuyên dùng; máy móc, thiết bị thường được bố trí theo thư tự nguyên cỏng của quá trình công nghệ Dạng san xLiât này cho phép cơ khí hoá và tự dộng hoá quá trình sản xuất đem lại hiệu quả kinh tế, kỳ thuật cao

1.4 CHÁT LƯỢNG BÈ MẶT CHI TIÉT MÁY

Chất lượng sản phấm là một chỉ tiêu quan trọng trong sán xuất Chất lưọmg sản phẩm

cơ khí bao gôm chất lượng chế tạo các chi tiết máy và chất lượng lắp ráp chúng thành sản phâm Đối với chi tiêt máy thì chất lượng chế tạo chúng được đánh giá bằng các thông sô cơ bản sau đây;

Rm :.

1.4.1 Tính chất hình học của bề mặt gia còng

a) Độ nhấp nhô tế vỉ (độ nhám hề mặt)

Bề mặt chi tiết sau

khi gia công không

(hay là độ nhám bề Hình 1.3 Độ nhám bề mặt chi tiết

mặt), được đánh giá qua chiều cao nhấp nhô (Rz) và sai lệch prôfin trung bình cộng (Ra)của bề mặt

Chiều cao nhấp nhô (R-J: là trị số trung bình của 5 khoảng cách từ 5 đỉnh cao nhất đến 5 đáy thấp nhất của nhấp nhô bề mặt tế vi trong phạm vi chiều dài chuẩn /

(I h| I + 1 h3 1 + 1 h5 1 + 1 h^ I + 1 hg I) - (I h21 + 1 h4 1 + 1 hg I + 1 hg 1 + 1 h|٥ I)

5٤

Sai lệch prôýĩn trung bình số học (Ra): là trị số trung bình của các khoảng cách từ các điếm trên đường nhấp nhô tế vi đến đường trung bình ox (đường chia prôíin thành hai phần có diện tích phần lồi bằng diện tích phần lõm) trong phạm vi chiều dài chuẩn /

10

ỉ 2 3 4 5 6

10 (),164-0,08 - 0,25 mòng, nghiền dụng cụ đo, căn mẫu,

Hình 1.5 Độ sóng bề mặt

Trên bản vẽ kỳ thuật, yêu cầu về độ nhám

bề mặt được ghi theo giá trị của Ra hoặc Rz

Độ sóng bề mặt là độ không phang của bề

mặt gia công xét trên một chiều dài khảo sát

tưong đối lớn

1.4.2 Tính chất CO' lý của bề mặt gia công

Tính chất cơ lý của lóp bề mặt chi tiết được biểu thị bởi sự thay đổi cấu trúc tế vi lóp,

độ cứng bề mặt, trị số và dấu của ứng suất dư trong lóp bề mặt Tính chất cơ lý của lóp

bề mặt ảnh hưởng lớn đến tuổi thọ của chi tiết máy

a) Cấu trúc tế vi và hiện tượng biển cúng

Khảo sát sự biến đổi cấu trúc tế vi và tính chất cơ lý của lớp bề mặt chi tiết sau khi gia công cắt gọt, có thể phân thành các lóp sau (hỉnh r.6):

Lớp khí hấp phụ (ly. dày khoáng 2 ^ 3 A٥ ( lA " = 10'*cm), hình thành rất nhanh do tiếp xúc với không khí và mất đi khi bị nung nóng;

Lớp bị oxỵ hoá (2): có chiều dày khoảng 40 80 A٥ cấu trúc kim loại ở lớp này bịphá huỷ, độ cứng tăng cao;

Lớp hiến cứng (3): có chiều dày khoảng 50.000Ả., là lóp kim loại chịu sự biến dạng déo và bị biến cứng Do sự biến cúng khi biến dạng, độ cứng của lóp này khá cao và giảm dần theo chiều sâu của lớp Mặt khác, một số tính chất cơ lý khác cũng thay đổi,

như giới hạn'bền tăng lên, độ dẻo giảm Mức độ biến cứng và chiều sâu lớp biến cứng phụ thuộc vào tác dụng của lực cắt, mức độ biến dạng của kim loại và ảnh hường nhiệt trong vùng cắt Lực cẳt tăng, kéo theo mức độ biến dạng cùa kim loại tâng thì mức độ biến cứng và chiều sâu lớp biến cứng tăng, ngược lại nhiệt sinh ra trong vùng cắt làm giảm mức độ biến cứng và chiều sâu lớp biến cứng.

1) Lớp khí hấp phụ2) Lóp bị oxy hoá3) Lớp biến cứng4) Kim loại cơ bàn

h - Chiều sâu kim loại

HB - Độ cứng

Hình 1.6 Cấu trúc và tính chất cơ lý lớp bê mặt

b) ửng suất dư trong lớp bề mặt

Trong lớp bề mặt chi tiết sau khi gia công thường tồn tại ứng suất dư T rị số, dấu và chiều sâu phân bố của ứng suất dư phụ thuộc vào điều kiện gia công Nguyên nhân gây

ra ứng suất dư trong lóp bề mặt có thể là:

+ Do sự phân bố không đều của lực cẳt trong các lóp kim loại, dẫn đến mức độ biến dạng khác nhau làm phát sinh ứng suất dư;

+ Do sự nung nóng và làm nguội không đều giữa các lóp kim loại trong vùng cắt, dẫn đến giãn nở và co khác nhau làm phát sinh ứng suất dư;

+ Do sự chuyển biến pha làm tăng giảm thể tích cục bộ làm phát sinh ứng suất dư

1.4.3 Ảnh hưởng của chất lượng bề mặt tói khả năng làm việc của chi tiết

Chất lượng bề mặt của chi tiết ảnh hường nhiều đến khả năng làm việc của chi tiết Sau đây là một số ảnh hưởng chính đển khả năng làm việc của chi tiết

nhộn thây thời 2؛an mòn han đâu của cặp c nho hơn cac chp khác (tc < tb < ta), tuôl thọ CLia căp c cững ngắn hơn các cặp khhc (1ا.<٦'b < Ta).

/iìilì Ìnroìig cùa lớp bien C l i n g : !ớp biến cứng bề mặt cb tilc tlpng tăng tinh chông mòn cua chi tiẻt

b) AnVi iiuotig dến độ bề.i ١11 ỎÌ сйи clti, t)ết

Độ bèn mỏi cUa chi t؛ết tăng dáng kê khi giảm độ nhám cíia bề mặt V í dụ: khi t؛ện chi tiet bằng thép C45, nếu g؛ảm chiều cao nhấp nhô R/ tír 75pm xuống còn 2pm thì có thế Idng giới hạn mỏi khoảng - 0 ؟ % Lớp b؛ến cứng cdng có tác dụng tăng độ bền mỏi

c ا،a ch؛ tiết ú ’ng suất dtr bề mặt có tíic dụng nâng cao độ bền mOl nếu !à ứng suất dư nén, !àm giảm độ bền mỏ؛ nếu !à ứng suất dư kéo

c) Anh hưởng đến tinh chong ăn mòn hoá học của lóp hề mặt

T inh chống ăn mòn hoá học cUa bề mặt ch؛ t؛ết tăng khi g؛ảm độ nhám bề mặt và m(i'c độ b؛ến ctmg bề mặt

d) Ảnh hưỏng đến độ chinh xác và độ bền của các mối lắp ghép

Đ ộ chinh xác và độ bền ctia các mố؛ !ắp ghép giảm khi tăng độ nhám của các bề mặt

!ắp ghép V í dụ với mối lắp ghép lOng, sau giai đoạn mòn ban dầu chiều cao nhấp nhô tế

vi có thế giảm di 65 75 ب%, làm khe hơ mối ghép tăng lên và độ chinh xác lắp ghép giám ddng kế nếu chiều cao nhấp nhô tế vi ban dầu lớn Dồi với các mối ghép có độ dôi,

độ bền ctia mối ghép giảm dáng kế khi tăng chiều cao nhấp nhô tế vi

Tó,m lại, chất lượng bề mặt ảnh hưởng nhiều dến kha năng làm việc của chi tiết, do

đố an h hương lớn dến tuOi thọ cUa clii tiết khi sử dụng Để nẫng cao chất lượng của máy n١óc thiết bị, cần chọn phtrcmg pháp gia cftng sao cho vừa dam bảo dược chất lượng bề mặt y êu cầu vừa dảm bảo giá thành chế lạo hợp lý

1.5 Đ ộ CHÍNH ХЛС GIA c ONG

1.5.1 Kháỉ n؛ệm về độ chinh xác gia công

D'ộ chinh xác gia công của chi tiết máy la mức độ giống nliau về lilnh học (kích thước, Itlnh dạng hlnh học, vl tri tương quan giữa các bề mặt) và tinh chất cơ lý lớp bể mặt c ùa chi tiết máy dược gia công so vt'٢i chi tiết máy ly tưởng trên bản vẽ thiết kế

1.5.2 Độ chinh xác về kích thuOc

D'ộ chinh xác về kích thước dược đánh giá bằng sai số giữa kích thước thật và kích tliước ly tưCmg cần có trên bản vẽ thiết kế (còn gọi la kích thước dítnh nghĩa) Trong tliực 'tế không thể gia công dạt một kích thước chinh xác tuyệt dối mà có độ sai lệch nhất đỊnh, phụ thuộc độ chinh xác cUa máy sia công, độ chinh xác của dụng cụ do, trinh

độ tay nghề công nhân Do vậy, khi thiết kế người ta quy định một giới hạn kícti thước cho phdp mà khi kích thtrớc chi tiết nằm trong giới hạn này thi vẫn dảm bảo dược tinh năng làm việc cần thiết và yêu cầu về lắp ghép

a) Dung sai kích thước

Là hiệu đại số giữa kích thước giới hạn lớn nhất và kích thước giới hạn nhở nhất của kích thước cần gia Cống.

Đối với lỗ: Ô = D -D,„;., max hay IT = ES + EI

Đối với trục ỗ = dmax d

٦ 3

Đ ư ờ n g tâm k íc h thư ớc

- T ^

c 'Ẽ ٠٠

Hình 1.8 Sơ đồ biêu diên kích thước và dung sai

a) Đối với ỉẫ; b) Đối với trục

trong đó:

ỗ (hay IT ) - dung sai kích thước;

Dmax١ dmax - ؛ ích thước giới hạn lón nhất;

Dmin> dmin - kích thước giới hạn nhỏ nhất;

ES = Drnax - D١ es = d|١iax - d - sai lệch trên;

EI = D - Dmin, ei = d - dmin - sai lệch dưới;

D, d - kích thước danh nghĩa

Các chữ cái in hoa dùng cho lỗ, các chừ cái thường dùng cho trục

T rị số dung sai kích thước được chọn phụ thuộc vào kích thước danh nghĩa và cấp chính xác (bảng 1.2)

Bảng 1.2 Trị số dung sai kích thước (IT■ |j,ni)

> 6 10

> 10 18

> 18 30

>3050

>5080

>80120

> 120 180

>180250

I'CVN cung nhir tieu chuan ISO quy dinh 19 cap chinh xac theo do chinh xac giam dan: 01,0, 1 ,2 17, trong do:

- Cap 01 ^ cap 1: cac cap sieu chinh xac:

- Cap 1 cap 5: cac cap chinh xac cao, cho cac chi tiet chinh xac, diing cu do;

- Cap 6 ^ cap 11: cac cap chinh xac tlurdng, ap dung cho cac moi lap ghep;

- Cap 12 ^ cap 18: cac cap chinh xac thap, dung cho cac kich thuoc tir do

b) Mien dung sai

Mien dung sai xac dinh boi tri so cua dung sai va sai lech co ban Trong do, sai lech

CO ban la sai lech Iren hoac sai lech duoi gan voi duong khong (irng voi kich thuoc danh nghTa) Ticn hinli 1.9 bieu dien mien dung sai cua he true va he 16

L6 la ten goi duoc dung dc ky hicu cac be mat try trong cua cac chi tiet Theo ISO va

T C V N mien dung sai cua 16 duoc ky hieu bang mot chu in hoa A, B, C , Za١ Zb١ Zc

(ky hieu sai lech co ban) va mot s6 (ky hieu cap chinh xac), trong do 16 co ban c6 sai lech CO ban H voi E l = 0 (D ٢nin= ٥ ), cap chinh xac 1؟ co cac sai lech d6i xung (|ES|٥ |Elj)

٠ (

؛

K M N p r

١,,

Y z Z٠

؛١

■

٧ ٧

lW ¥ i' ra ti

H'lnlt 1.9 Vi tri cac mien dung sai cua he True vd he L6

Trục là tên gọi được dùng dê ký hiệu các bề mặt trụ ngoài của chi tiết M iền dung sai cúa trục được ký hiệu bàng chù' thường a, b, c ١ z٥, Zh١ Z،.; trong đó trạc co bản cócấp chính xác h với ei = 0 ( d | „ ax = ١ ( ٥ cấp chính xác j s có các sai lệch đối xứng(|es| = |ei|).

Trên bản vẽ thiết kế ghi kích thước danh nghĩa và miền dung sai, ví dụ 20H7,(ị)40g6, còn trên bản vẽ chế tạo ghi kích thước danh nghĩa và trị số sai lệch tưcmg ứng(tra bảng), ví dụ 20"^ ٥٥ “ ', (ị)40'

٣0,009

-(r025

1.5.3 Độ chính xác về hình dạng hình học, vị trí tương quan

Độ chính xác về hình dạng xác định mức độ phù hợp về hình dạng hình học c ủa chi tiết thực so với chi tiết lý tưởng trên bản vỗ thiết kế V í dụ: đối với chi tiết hình trụ thì

độ chính xác hình dạng hình học được đánh giá qua sai số hình dạng hình học của nó là

độ ô van, độ côn; đối với bề mặt phẳng là sai số về độ phẳng

Độ chính xác về vị trí tuơng quan giữa hai bề mặt xác định mức độ phù họp về vị trí tương quan giữa bề mặt này so với bề mặt khác (dùng làm bề mặt chuấn) V í dụ: độ không song song, độ không vuông góc giữa hai mặt phẳng; độ không đồng tâm của hai mặt trụ,

؛

ﺍ ١

هز lỉệ thống trục

Hệ thống trục là hệ thống lắp ghép lấy t!٦ic làm chuẩn, ta chọn lỗ dể thay dổi kích thước khi tạo các klếu lắp khác nhau; miền dung sai ký-.hiệu.hằng-ơhữ thưOng; miền dung sai trục co bản h có es = 0, còn ei < 0 إآ ؛1 ﻷ 'ذ1 إة ĐẠI HCC NhAlhANG Ị

T H i r V ấ M

17

a) Lắp lỏng

Lắp long là phương pháp lắp ghép mà kích thước trục luôn luôn nhở hơn kích thước của lỗ, giữa hai chi tiết lắp ghép có độ hở, chúng có thể chuyển động tương đc)i với nhau, dùng trong các mối lắp ghép có truyền chuyển động quay hay trượt, ở dạng lăp ghép này, theo TC V N lỗ có miền dung sai A, B, .G, H hoặc các trục có miền dung sai

a, b, .g, h

b) Lắp chặt

Lắp chặt là phương pháp lắp ghép mà kích thước trục luôn luôn lớn hơn kích thước

lồ Khi lắp ghép giữa hai chi tiết có độ dôi nên cần có lực ép hoặc gia công nhiệt cho lỗ (hoặc trục), thường dùng cho các mối lắp ghép có truyền lực ở dạng lắp ghép này„ theo

TC VN lỗ có miền dung sai p, R , , Zc hoặc trục có miền dung sai p, r, ١ Z c

-c) Lắp trung gian

Lắp trung gian là loại lắp ghép mà tuỳ theo

kích thước của lồ và kích thước trục mối lắp có

the có độ hở hoặc độ dôi rất nhỏ, khi lắp có thể

ép nhẹ đế có mối lắp ớ dạng lắp ghép này, theo

TCVN lồ có miền dung sai Js, K, M, N hoặc các

trục có miền dung sai js, k, m, n

1.6.2 Phu’OTig pháp lắp ghép

(ị)25H7e8

Hình 1.12 trình bày cách ghi ký hiệu lắp trên

b) Đo gián tiếp

Dùng đế xác định kích thước gián tiếp qua các kết quả đo các đại lưọng có liên quan đến đại lượng đo

c) Đo phân tích (tùng phần)

Dùng xác định các thông số của chi tiết một cách riêng biệt, không phụ thuộc vào nh.au

18

DLing cụ đo có nhiều !oại, tuỳ theo dại lurgn؟ do và độ chinh xác yêu cầu người tu chọn dựng cụ do phù hợp.

Cdc loại dụng cụ do thường gặp là các loạ؛i thước: thước thẳng, thước cuộn, thước dây, thاrớc lá, thước cặp, thước do góc, сотри, panme, đồng hO so, calíp, căn mẫu Các loại thiết bị do tiên tiến thường dune như: dầu do khi nén, dầu do bằng siêu âm hoặc laze, thiêt bỊ quang học, thiết bị do bang đ:iện hoặc diện tử

- Thư('ĩc lá; có vạch chia dến 0,5 hoặc Imm có độ chinh xác thấp, sai số khoảng

±0,5mm.

- ThưOc cặp: là dụng cụ do vạn năng đế do các kích thước có giới hạn và ngắn như chiều dài, chiều sâu, khoảng cách, dường kinh lỗ với độ chinh xác khoảng ± (0,02 ب 0,05)mm.

- Panme: thường dUng dế do dường kinh ngoài, lỗ, rãnh với độ chinh xác cao, có thể dạt ±(0,005 0,01 ب )mm Panme chi do dược kích thước có giới hạn nhất định ٧ ؛ dụ panme ghi 0 25 ؛ chỉ do dược kích thước < 25nim.

- Calíp - căn mẫu; là loại dụng cụ kiêm tra dùng trong sản xuất hàng loạt, hàng khối

dể kiểm tra kích thước giới hạn các sản phẩm d.ạt yêu cầu hay không.

- Dồng hồ so: có độ chinh xác dến ± 0,0Imm, dUng kiếm tra sai số do so với kích tliước chuẩn bàng bàn rà, bàn gá chuấn nên có thể kiểm tra dược nhiều dạng bề mặt DUng đồng hồ so có thể xác định dược độ khdng song song, độ không vuông góc, độ dồng tâm, độ tròn, độ phắng, độ thẳng, độ dảo

- Dưỡng: chi dUng kiểm tra một kích thước hoặc hlnh dáng.

1.7.2 Dụng cụ đo

Hình 2.1 Sơ đỏ phân loại vật liệu

Vật liệu kim loại là tên gọi chung cho kim loại và các họp kim mà thành phần cơ bản

là nguyên tố kim loại Vật liệu kim loại được chia thành hai phân nhóm: kim loại đen và kim loại màu Kim loại đen là kim loại và hợp kim mà thành phần cơ bản là sắt, kim loại màu là kim loại và hợp kim mà thành phần cơ bản là các kim loại không phải là sắt

20

Kim loại den dược chiíi ra: gang và thép Hiện níiy sans ν؛ι ihCp vẫn dược coi la vật liệu chri yếu ctia nsdnh co khi vì cơ tinh caơ và gid tliành sản xưấl thấp Kim loại màu du'(.rc chia ra: kim loại màu thông dụng (đồng, nliOm, thiếc, chi, kdm và hợp kim của chúng) và kim loại màu t!uý hiếm (platin, vàng, bạc ) Kim loại màu và các hợp kim cua chúng tuy có nhiêu tinh chất tôt nhu linh dẻo cao, tinh dẫn điện, tinh dẫn nhiệt tốt, tinh cliỊu mài mòn cao, tinh chống ăn ιηύη tốt nhung do gid thành sản xuất cao nên thulrng hạn chế sù' dụng Tiong sản xuất cơ khi, các kim loại màu thông dụng duợc dUng khi chi tiết cliế tạo dOi hỏi nhû'ns tinh chất lý liOa dặc biệt hoặc dòi hOi ti bền (ti lệ siCra độ bền và khối luợng) cao Căc kim loại màu quý hiếm hầu nliu rất ít sử dụng tiong chế tạo mdy.

Vật liệu phi kini là vật liệu ma thanh phần cơ bán la các nguyên tố phi kim ChUng có thê la vật liệu thiên nhiên (gỗ, da ) hoặc la vật liệu nhan tạo (cao su, chất dẻo, gốm s(!' ) Vật liệu phi kim, dặc biệt la chất dẻo ngày càng đuợc dUng nhiều tl'ong sản xuất

cơ khi vl uu điềm nhẹ, chống ăn mòn tốt, tinh mỹ thuật công nghiệp cao

Ngoài ra, theo thành phần hóa học, tổ chUc tế vi, công dụng các nhóm vật liệu lại du'ợc chia thành nhiều loại khác nhau CtiUng ta sẽ khảo sát các loại cụ thể khi di vào nghiên cr'i'u các nhóm vật liệu

2.2 ΤΪΝΗ CHẤT CHCNG CỦA VẬT L i f e

Tinh chất vật liệu la cơ sờ dể lụ'a chọn vật liệu khi thiết kế cũng ntiu xác định phuơng phap gia công khi sản xuất Chọn vật liệu chế tạo hợp lý vUa dảm bảo duợc yêu cầu làm việc cUa chi tiết vù'a giảm duợc chi phi vật liệu Tinh chất clia vật liệu duợc phân làm bốn nhOm sau:

Cơ tinh la nhũ٠ng tinh chất dặc tiamg cho khả năng chiu tdc dộng cơ học (tải trọng,

ma sát mài mòn ) cUa vật liệu Chúng đuợc đánh giá qua các cl١ỉ tiêu sau dây:

a) Độ bển

Là khả năng của vật liệu chịu tác dụng của ngoại Iqc mà không bị phá huỷ, duợc đánh giá qua giới hạn bền kéo (ơk), giới tiạn bền uốn (σ٧), giới hạn bền nén (.n ) Độ bền duợc xác định bằng mẫu thU tiêu chuẩn, sơ dồ do trinh bày trên hlnh 2.2

Công thUc xác định giá trị độ bền:

trong đó;

Pk١ Pn١ p ٧ - ،ực kéo, krc nén và lực uốn lớn nhất mà mẫu không bị phá hủy;

Fq - tiết diện ngang mẫu thử, F() = ;

Độ cứng Brinen: sử dụng tải trọng tiêu chuẩn p (đối vófi thép và gang p = 30D^) để

ấn viên bi bằng thép đã nhiệt luyện (đường kính D = 10; 5 hoặc 0,25 mm) lên bề mặt vật liệu cần thử (hình 2.3a)

22

Hình 2.3, Sơ đó do độ củiv^

a) Brinen; b) Rôcoen: c) Vicke

Độ cứri2 Brinen được tính theo công thức;

h b4

trong đó:

p - lực tác dụng, (kG);

F - diện tích mặt chỏm cầu của vết lõm, (mm^);

Độ cứng Brinen dùng đo vật liệu có độ cứn thấp (< 450 HB)

Độ cứng Rôcoen: (hình 2.3b) đuợc xác định bằne cách dùng tải trọng p ấn viên bi băng thép đã nhiệt luyện, có đường kính D = 1,587 mm tức là 1/16” (thang B) hoặc mũi hỉnh côn bằng kim cưong có góc ờ đỉnh 120 (thang c hoặc A ) lên bề mặt vật liệu thử Khi thử, trị số độ cứng được hiển thị trực tiép bàng kim trèn đồng hồ đo Độ cứng Rôcoen thang B ký hiệu HRB được dùng để đo vật liệu ít cứng; HRC và HR A (khi dùng mũi côn kim cương) được dùng đế đo vật liẹu có độ cứng cao (> 4500 N/mm؛ )

Bảng 2.1 Chọn thang đo độ cửng Brinen - Rôcoen

Độ cứng

Brinen HB

Thang đo Rôcoen màu)

Mũiđâm

Tẩi trọrỉg chính p íN)

Ky hiệu dộ cứng Rôcoen

Giới hạn cho phép thang đo Rôcoen

Độ cứng Vicke: dùng mũi đâm hình chóp có góc vát ờ đỉnh a = 136°, chế tạo bằng kim cương (hình 2.3c), dùng đo độ cứng trong phạm vi nhỏ Giá trị độ cứng Vicke (H V) xác định theo công thức sau:

HV = 1,8544

d^

trong đó:

p - tải trọng tiêu chuẩn, (kG);

D - đường chéo của vết lõm, (mm)

0 ﺝ 1

ة ى ١ ﺀ ٠ ﻻ

! 1

1 1

ﻻ ٧

ﺀ ﺎﻧﻻ ٧ ن

0

ح

0

آ ٧ ج

0

ل و ٦ ة؛ﺦ ﻟ

ج ا

0

ل ٦0 ل ٠

ا ا

ل د ا لﻵﻻ

0

ة ﻻﻻ

ل ةﻻchieد٧khi kéo

kh i kéo

ﻻﻻ

8

ة ٧

اا'قﺀ٢أ

ﻻ ة ٧

1 va

ﻻ ٧

gﻻtrọ

لﺪﻧ

ﺀ ة اﻻاذؤﻻ

ؤ ا ٧

ﺀﻻﻻgﻻăﻻkhả1đập

ﻻ ٧

لﻻا

0 6

أﺎﻏ أ د ٧ ﻻ

m ẫة٧

k h l p h

ﻻ ٢

ا ﻻ ة

51

أ ة ا ﺀﺀﻻﻻgﻻôﺀ50giữa

؛ 1gﻵbằ

٨

trong :0ل

ﻻ٢

اﻻ ة5

ﺆ ﻟ٧ﺀﻻﻻﺀﻻﻻﻻاﻻ٧لﻻالؤلﻻلﻻ50ةدؤ اا1

ل اﻻﻻﻻﻻﺀ

ﻻ ة3ﻻلﻵ

ﺀﻻﻻ

ة٧

آﻻ ﻵ ﺀ1ﺀﻻﻻلﻻ

„ ﺎﺟ 0 ﺀﺍﺍ

ة٧ﺀxúأ؛ةﻻứngﺀ

bề mặtﻵا

٧ؤﺀ٧1mةl

؛kh

ةﻻ ﺀﺀﻻلا5ا0ة؛

mﻻﻻا1hốngﺀkhả năng

ا د

ة؛m

ة إ

؛ﻻﻻ1ﻻا٧lượng

ة ﻻ اá

؛g0

ل ةلﻻﻻﺀ01011د؛

hổng mﺀ

ا'لاة7اﻻﻻ

11ﻻ٧mặt

ﺀ ة110ل؛ﻻإ٧لﻻااmộtﻵا٧ứng0ل؛

1لاةﻻgian

ا ة ﻵ اảngﻻmòn trong một kh

’7

؛/?،

«4/0

) 2

; trong

،ﺰﻤﻟ

’7ﻢﻟا

24

2.2.2 I.ý tinh

Lý tinh ا à những linh chất của vật !iệu thế h،؛ n qua các hiộn tượng vật lý khi thành ٢h؛in hoả học cUa kini loại dó không bị thay dỏi Nó dược đặc trưng bởi: khôi lượng I'!êng, nh!ệl độ nóng chày, tinh dẫn nở, tinh dẫìiì nhiệt, tínlì dẫn điện và từ tinh

2.2.3 Hóa tinh

Hoá tinh là nhUng tinh chất dặc trưng cho khả năng chống lại sự phá hủy bề mặt dưới tảc dộng hóa học cda môi trrrCmg tiếp xúc bac) quanh nhrr: tinh chỊu ăn mòn, tinh chiu nhiệt, tín li chỊu axit

a) Tinh chiu ăn mòn: là độ bền của vật liệu đối với sự ăn mòn của môi trường

'1'ính hòa tan khi là khả năng hòa tan khi cUa vật liệu khi t؛ếp xúc với môi trường trong quá trinh nấu luyện và rót khuôn Ktií hòa tan làm giảm chất lượng vật liệu và gây

ra rỗ khi irong sản phấm dUc Tinh hòa tan khi càng cao thỉ tinh đúc càng thấp

Tinh thiên tích là tinh không dồng dều về thành phần hóa học giữa các vUng hoặc các phần cda cUng một vật phẩm dUc Tinh thiên tích càng cao thi tinh dúc càng thấp

b) 1'ínìi rèn

Là khd năng tạo hình bằng biến dạng dẻo của vật liệu nhờ tác dụng của ngoại lực Tinh rèn dược xác dinh bOi độ dẻo cUa vật liệu, vật liệu càng dẻo (độ dãn dài tương dối càng lớn) thi tinh rèn càng cao

c) T ỈÍIỈĨ hàn

Là khả năng tạo mối liên kết giữa hai phần hoặc hai chi tiết bằng các phương pháp hàn

Là khả năng g؛a công vật !iệu bằng các phương pháp cắt gọt (khả năng hớt khỏi bề mặt vật liệu một lớp kim loại)

2.3 t h Ep

Thép là hợp kim của sắt với cacbon, trong dó hàm lưcmg cacbon không vượt quả

2 , 7 إ % Ngoài sắt và cacbon, trong thép thường chứa một số tạp chất như: silic, mangan, phOtpho, lưu huỳnh, trong dó silic và mangan là tạp chất có lợi, còn phOtpho và lưu huỳnh la tạp chất có hại

2.3.1 Phân loạỉ

a) Dựa vào thành phan hóa học

-Thép cacbon;

-Thép hợp kim

b) Dựa vào công dụng

- Thép thông dụng (thép chất lượng thường);

Cacbon là nguyên tố ảnh hưởng lớn dến tinh chất cUa thép, cUng với sự tăng hàm lưẹmg c, độ cứng và độ bền của thép tăng lên còn độ dẻo và độ dai lại giảm xuống Theo hàm lượng c trong thép người ta chia ra:

a) Thép cacbon chất lượng thường '(thép Cttcbon thông dụng)

Loại này cơ tinh không cao, chỉ dUng dể chế tạo các chi tiết máy, các kết cấu chịu tảỉ trọng nhỏ, dược dUng nhiều trong ngành xây dựng, giao thông Nhóm thép thông dụng này hiện chiếm tớl 80% khối lượng thép dUng trong thtrc tế, thường dược cung cấp ở dạng qua cán nOng (tẩm, thanh, dây, ống, thép hình; chữ u , I, thép g ó c , )

26

Theo T C V N 1765-75 nhóm thép này được ký hiệu bàng chữ C T với con số tiếp theo chi giới hạn bền kéo tối thiều V í dụ: thép CT31 là thép caicbon chất lượng thường có ơkmin = 31 k G /m m l

Bảng 2.2 giới thiệu các mác thép cacbon chất lưcyng thường theo T C V N và các ký hiệu lưong đưong theo tiêu chuẩn Nga

Bảng 2.2 Các mác thép cacbon chất lượng thường

c) Thép cacbon dụng cụ

Là loại thép có hàm lượng cacbon cao (0,70-^ 1,3%), có hàm lượng tạp chất p và s

thấp (< 0,025%) Thép cacbon dụng cụ có độ cứng sau khi nhiệt luyện cao (có thể đạt tới 60 HRC), chống mài mòn tốt, nhưng tính chịu nhiệt thấp Thép loại này thường được dùng làm dụng cụ cắt, dụng cụ đo và khuôn dập

Theo T C V N 1822-76, nhóm thép này được ký hiệu bằng chữ CD tiếp theo là con số chi lượng cacbon trung bình theo phần vạn Ví dụ: CD70 là thép cacbon dụng cụ có 0,70%c Loại thép này gồm các mác thép; CD70, CD80, CD90, ., CD130 tương đương với thép Nga là: Y7, Y8, Y 9 , , Y13

d) Thép cacbon có công dụng riêng

Là các loại thép chuyên dụng được sản xuất theo yêu cầu sử dụng

lliep đường ray: có độ bên và khà năng chl٧ mài mòn cao, độ dai va dập tôt, thưcVng dùng thép cacbon chất !ượng cao có hàm !ượng c và Mn cao (0,50 0,8 ب% c, 0,6 ب t,0 % M n ).

Dây thép cucrng độ cao: dược chế tạo từ thép cacbon cao và dược b؛ến dạng !ớn khi kéo nguội, giới hạn bền kéo có thể dạt dến 400^450 kG/mm^, dùng chế tạo cdc sọi cáp

Dây thép cacbon thap: dược mạ kẽm hoặc thiếc dùng làm dây diện thoại và trong sinh hoạt

Thép lá để dập nguội: có hàm lượng cacbon và Si thấp (0,05 0,2 ب%c và 0,07 ب

0,17% Si) Để tăng khả năng chống ăn mòn trong khi quyển, các tấm thép lá mOng có thế dược tráng Sn (gọi là sắt tây) hoặc tráng Zn (gọi là tôn tráng kẽ!n)

2.3.3 Thép họp kỉm

Thép hợp kim là loại thép mà ngoài sắt, cacbon và các tạp chất ra, người ta còn dưa vào thành phần cUa thép một hay một số các nguyẽn tố khác (gọi là nguyên tố hợp kim ) với một lượng nhất định dU làm thay dổi tổ chức và tinh chất cUa thép phù hợp với yêu cầu sử dụng Các nguyên tố hợp kim thường dUng là: Cr, N i, M n, Si, w ,

٧, Mo, T i,N b , Cu,

Tùy theo tổng lưẹmg các nguyên tố hợp kim trong thép, người ta chia ra:

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

+ Thép hợp kim trung binh; tổng lượng nguyên tố hợp kim 2,5 10 ب%;

+ Thép hợp kim cao: tống lưtạng nguyên tố hợp kim > 10%

Hợp kim hóa thép thường nhằm các mục dích;

+ Cải thiện co tinh; nâng cao độ bền, độ cLmg (dặc biệt là sau khi nhiệt luyện) nhưng vẫn dảm bảo dược độ dẻo và độ dai va dập cần thiết;

+ Nhận dược cảc tinh chất ly hoá dặc biệt: tinh bền nóng, tinh chịu nhiệt, tinh chống

ăn mòn, tinh chịu axit Thép cacbon thường bị gỉ trong không khi, bị ăn mòn mạnh trong các môi trường axit, bazo và muối Nhờ hợp kim hoá mà có thể tạo ra thép không gỉ, thép bền nOng (g؛ữ dược độ cứng cao và tinh chống dão tới 600.C, trong khi thép cacbon chỉ dến 200.C), thép chịu nhiệt (không bị ôxy hoá khi nhiệt độ làm việc lên tới 800-1000.С), thép chịu axlt (không bị ăn mòn ti'ong môi trường axit), thép có tinh giãn nở và dàn hồi dặc biệt, thép có từ tinh cao và thép không có từ tinh

a) Thép hợp kim kết cẩu

Trên cơ sở là thép cacbon kết cấu cho thêm các nguyên tố hợp kim Thép hợp kim kết cấu có hàm lượng cacbon khoảng 0,10 0,85 ب% và lượng phần trăm nguyên tố hợp kim thấp Với thép hàm lượng cacbon thấp, khi sừ dụng thường phải qua thấm than, thấm nitơ rồi nhiệt luyện cơ tinh mới cao

28

Thép hợp kim kết cấư được dùng dể chc tdo các chi tiết chiu tả:؛ trọng cao, các ch؛ t؛ết cân độ hền, độ cLmg, tinh chống mài hoặc tinh đàn hồi cao

Thép hợp kim kết cấu (và thép hợp kim !!(؛؛ chung) dượic ký hiệu, bắt dầu bằng con số chi phần vạn cacbon, tiếp theo là các chữ cái chi nguyên tố h(ọrp kim và con số d؛ kèm chi hàm lu'ợng trung binh cUa nguyên tố hợp kim tinh theo 0Jc (truOng hợp hàm lượng nguyên tố hợp kim xấp xỉ bàng ỉ % thỉ không ghi con số đi kem), chữ A cuố؛ cUng chỉ loại tốt V í dụ: thép 60S 2؛CrA là thép hợp kim kết cấu Ci'3 0,607ί١, 2% Si, 1% Cr và là thép tốt

Các măc thép hợp kim kết cấu thường gặp: 15Cr١ 20Cr١ TOCr, 2 0 C r N 1 2 ١؛ Cr2N,4؛

٠3 5 C rM n S 5 0 ,؛SI2, 60S 2؛CrA trong dó thép 5٥ Si2, 60S2؛CrA thưCmg dUng chế tạo 10

Ký h؛ệu mác thép biểu thỊ chữ số dầu là hàm lượng cacbon tinh theo phần vạn, các chữ số dặt sau nguyên tố hợp kim là hàm lượng cUa nguyên tố dó, chữ A là loại tốt

b) ĩhép họp kim dụng cụ

Hàm lượng cacbon trong thép cao (từ 0,7 1,4 ب%), các nguyên tố hợp kim cho vào là

Cr, w , Si và Mn Thép có độ cứng cao (sau khi nhiệt luyện độ cứng dạt 60 62 ب HRC), chông mài mòn và chịu nhiệt tốt Là loại thép dùng dể chế lạo các loại dụng cụ cắt, dụng cụ do và khuôn dập Sau dây là một số toại thường gặp:

Thép dao cắt: OOCrSi, ITOCrWS, lOOCrWMn, 80W18Cr4٧ Mo, 90W9٧ 2, 7.3W18V dUng chế tạo các loại dao cắt như dao tiện, dao bào, dao phay, mũi khoan các loại thép gió (90W9V2, 75W18V) có độ cứng, độ bền cao, chịu mài mòn và chiu nhiệt tốt (dến 660.C)

Thép làm khuôn dập: dối vớ؛ khuôn dập nguỌi dUng các mác thép lOOCrWMn, 160Сг12Мо, 40CrS؛ Dối với khuôn dập nóng hay dUng cảc mác thép: SOCrNiMo, 30Cr2W8V, 40Cr5W2٧ Si

Thép ổ lăn: la loạ؛ thép chuyên dùng đế chế tạp các Ịpạ؛ ổ b؛ hay ổ dúa như OL100Cr2, OL100Cr2S؛Mn Các ô lăn làm việc tr()ng mOi trường nước biên phả؛ dùng (hép không gí như 90C rl8 và làm việc trong điều kiện nhiệt độ cao phả؛ dùng thép gió

Thép từ tính: là thép có độ nhiễm từ cao, loại có lực khử từ lớn (thép hợp kim từ

cứng) như hệ Fe-N i-Al, Fe-Ni-AI-Co, dùng để chế tạo nam châm vĩnh cữu Thép và hợp kim từ mềm có lực khử từ nhỏ, độ từ thẩm lớn như thép Si (thép kỹ thuật điện) có 0,01 ^ 0,1% c và 2,0 - 4 , 4 -؛% Si dùng làm lõi máy biến áp, stato máy điện, nam châm điện các loại

Thép không từ tính: là loại vật liệu không nhiễm từ như 55Mn9Ni9Cr3.

2.4 G A N G

2.4.1 Khái niêmf

Gang là hợp kim của Fe với c, trong đó hàm lượng c lớn hom 2,14% c, các tạp chất thường có trong gang là Si, Mn, p, s Tăng hàm lượng Si thì độ bền, độ cứng của gang giám nhưng tính đúc và tính cắt gọt tăng, ngược lại tăng hàm lượng Mn thì độ bền, độ cứng gang tăng, tính cắt gọt giảm

Gang được phân loại dựa theo;

- Thành phần hoá học: gang thường và gang hợp kim ;

- Tổ chức tế vi: gang trắng, gang xám, gang dẻo, gang cầu;

- Theo giản đồ trạng thái: gang trước cùng tinh, gang cùng tinh và gang sau cùng tinh

khoảng 1,7%, độ co thể tích khoảng 5,4%)

Gang trắng được sử dụng để sản xuất gang dẻo

hoặc đúc chi tiết làm việc vói tải trọng bé, chịu

mài mòn hoặc chịu ăn mòn

Gang trắng không có ký hiệu riêng 2.6 Tô chức tế vi gang trắng

Fe ٩ c

30

ỉỉinh 2. 7 T(3 chicc té V؛ gang xám

và rẻ Gang xám có tinh dUc tốt vỉ nh؛ệt độ

chảy thấp, tinh chảy !oãng cao, độ co nhỏ (độ

co dúc khoảng 1,0%) Gang xám dược dùng nhiều dể chế t.ạo c.ác chi tiết máy không chịu !ực lớn như thân máy, bệ máy, vỏ hộp số, gối dỡ, bánh dai

Ký hiệu gang xám gồm tiai chữ cái (GX) chi loại gang và ha s.ố chỉ độ bền kéo và độ bền uốn V í dụ: G X 21-40 là gang xám có ơk = 21 kG/mm^; 40 = ﻻ٠ kG/mm؛

Bảng 2.3 giới thiệu ký hiệu và thành phần các mác gang xdmi thường dUng

Gang dẻo có độ bền, độ dẻo cao hơn gang xám, chiu va dập tốt, nhưng giá thành chế tạo cao hơn gang xám, chủ yếu dùng chế tạo

cảc chi tiêt chịu tải trọng tương dối lớn hoặc

tái trọng va dập.

Ký hiệư; GZ35-10, GZ60-3 Hai chữ số

dầu chỉ độ bền kéo [kG/mm2]١ chữ số sau chỉ

độ dãn dài [%].

Bảng 2.4 Các mác gang deo theo TCVN

Trong gang cầu hầu hết cacbon ở dạng

grafit hình cầu Gang được chế tạo bàng cách

biến tính gang xám ít s trước lúc rót bằng các

nguyên tố cầu hóa như Mg, Ce hoặc đất hiếm

Gang cầu có độ bền, độ dẻo cao, chịu nhiệt và

chịu va đập tốt, tính đúc tốt hcm thép nhưng

thua gang xám, khi nấu yêu cầu hàm lượng

lưu huỳnh trong gang thấp (< 0,03%) Gang cầu thường dùng chế tạo các chi tiết cần độ bền cao như cam, trục khuỷu, trục cán

Ký hiệu: GC40-10, GC60-2, Hai chữ số đầu chỉ độ bền kéo (kG/mm^), chữ số sau chỉ độ dãn dài [%]

Bảng 2.5 Các mác gang cầu theo TCVN

2.4.6 Gang hop k؛m

Trong thành phần của gang dược pha thêm các ngu yen :ố h ٣؟ p kim để nhận dược các tinh chất cần thlẻt như độ bền cao, chịu inhi lĩiòn, chống ăn mồm hoặc chỊu nOng dược

sứ dụng khi chế tạo các chi tiết có yêu cầu dặc biệt

2.5 KIM LOẠI VÀ HỌP KIM MÀL

Trír gang và thép là hợp kim trên co sớ sắt (kim loại đ.en ), các kim loại khác và hợp kim trên co sO chUng đu'ợc gọi là kim loại và hợp kim m:àu Các kim loại và hợp kim màu dược sử dụng nhiều trong công nghiệp là Cu, A l, ;؛Vlg, Zn, Sn và họp kim cuachUng

b) liflp kim ciia đồng

Ηςγρ kim cùa đồng dưọc chia thành liai nhdm: latông và brOng

ỈẨưông (đồng thau): latOng don giiin là hợp kiin của dồng với kem (Cu = 60 90 ب%,

Zn = 10 40 ؛ %) LatOng don giản có linh dúc, tinh cắt gọt tốt, chịư ân mòn tốt, nhưng

độ bền không cao, chủ yếu dùng trong kỹ thuật quân sự, cống nghiệp sản xuất dường, ít dUng chế tạo chi tiết máy

LatOng phUc tạp là họp kim của dồng vOi kẽm và một số các nguyên tố khác như Si,

Al, Fe, Ni, Pb LatOng phức tạp có độ bền, độ cứng cao hon (ơk = 25 í 35 кС /тщ 2, IIB = 70 150 ؛ δ ^ 5 15 ؛ %), chịu mài mòn và chịt! ăn mòn tốt, tinh dúc tốt (chdy loãng tốt, ít hoà tan khi, ít thiên tích) dược dUng dề dúc chân vịt tàu thuỷ, các chi tiết chịu ma sdt lớn như ổ trượt, bánh răng

Latông dược ký hiệu bằng các chữ cái (LCu) tiếp theo là ký hiệu của các nguyên tố họp kim và số di kèm chi hàm lưọng trung binh cUa nguyên tố dó theo phần trăm V I dụ: LCuZn30, LCuZndO, LCưZn29Sn, LCuZn27Nil8, Họp kim LCuZn30 là làtông

có 30%Zn, còn lại là Cu

Вгопч (đồiiẹ thanh)■. BrOng thiếc là hợp klm cUíi dồng với lh؛ếc tCư =80 7> 94 آ c,

Sn = 6 20 ؛ %) BrOng thiếc có tinh dúc tốt, chl ٧ ăn mòn và chỊu mài mòn cao, cơ tinh tốt (ơk = 1 5 30؛ kG/mm^, HB = 60 15 ؛ 90 5 = 3 ؛ %) nhưng dắt vl Sn dắt BiOng không thiếc là hợp kim của dồng với Al, Pb, Si, Be, Cd BiOng kliông thiếc

có độ bền, độ cứng cao ( ٠ k = 30 60 ؛ kG/mrn^, HB = 8() 20 ؛ 250 , 5 = 2 ؛ %), chịu mài mòn tốt và rẻ hơn brOng thiếc Dưới dây giới thiệu một số mác brông không thiêc thường gặp.

BrOng nhôm (ví dụ: BCuA110Fe4Ni4) chứa 5 - 10% AI có thể pha thêm Fe, Mn, Ni

có cơ tinh, tinh chống ăn mòn và tinh chịu mài mòn tốt, dUng chế tạo bảnh vit, trục vit, bánh I'ăng.

Brông chi (ví dụ: ВСиРЬЗО) chứa 25 - 33% Pb đôi khi pha thêm Sn, Zn, Ni chiu mài mòn tốt, thường dUng làm ố trượt Nhược điểm cUa dồng thanh chi là tinh dinh bám kém và dễ bị thiên tích khi đúc.

BiOng cadimi (Cd < 1%) dùng dể sản xuất các chi tiết trong thiết bị diện, phụ tUng nối ống dẫn hơi, dẫn nước trong máy hoá.

BrOng berill (ví dụ: BCuBc2): BrOng berili thường chứa khoảng 2% Be, là hợp kim mới có độ bền, khả năng chống mòn, chống mỏi, độ bền nOng cao, dặc biệt là giới hạn đàn hồi rất cao Nó dược sử dụng làm 10 xo, màng dàn hồi và các chi tiết dOi hOi chiu nhiệt, dàn hồi và dẫn diện cao.

Ký hiệu hợp kim brông: ВСиРЬЗО, BCuA110Fe4Ni4 Hợp kim ВСиРЬЗО là brOng chi có 30%Pb, còn lại là Cu.

2.5.2 Nhôm và họp kim của nhôm

a) Nhôm sạch

Nhôm là kim loại màu nhẹ p = 2,7 g/cm), có độ dẻo cao, nhiệt độ nOng chảy tnc =

tốt trong mOi trường không khi Độ bền và độ cứng nhôm sạch thấp ( ٠ k = 6 kG/mm؛,

HB = 25), tinh dUc kém.

Nhôm sạch dược chia thành 3 nhOm:

- Α199,999 là nhOm nhôm tinh khiết.

- ΑΙ99,995; ΑΙ99,97; Α199,95 là nhOm có độ sạch cao.

- Α199,85; Α199,80; Α199,70, Α199,00 là nhOm nhôm kỹ thuật.

Nhôm sạch đtrợc dUng chủ yếu trong kỹ thuật diện, thiết bị hoá học dể chế tạt) cáp tải diện trong khi quyển, các ống bức xạ nhiệt, các dường ống dẫn và bồn chửa xăng, dầu

34

b )ll( ٠ )pkim ﺍﺍﺍﺓﺍﺍﺃ

Hợp kim nhôm thường nhận dược trên cơ so n l i ô m VƠI clc ngtiyCn tố: Sl, Mg, Cu, Zn

V؛، Mn Uu đlẻm ctia hợp klm nhôm !à nhp (f) = 2 , 6 2 2 8 ب/ c i r : ١ ) độ bền khá (ơk = 5 ﺏ

có cdc tiệ sau:

t Hợp kim Α1-Μη: chỊư gia công biến dạng nOng và nguội tốt, có tinh hàn và chống

ăn mòn trong khi quyển cao Chúng dược sLr dụng thíiy ctio nhôm nguyên chất kỹ thuật khi có yêu cầu cao hơn về cơ tinh.

t Hợp kim Α1-Μ؟ : có tinh hàn tốt, khả năng cliống ăn mồn trong khi quvển cao, giới hạn bền mỏi cao, bề mặt sau khi gia công dẹp nên dược dUng nhiều trong công nghiệp chế tạo ôtô và công tiình xăy dựng.

+ H(.rp kim Al-Cu và Α Ι-Cu-Mg: chUng cO liiệu trng hoá bền cao dược gọi là duyra

V I dụ; AlCu4,5Mg0,5MnSi - dUng nhiều trong ngành ôtO và hàng không.

+ H،.rp kim Α Ι-Mg-Si; ví dụ AIMgSil,6Mn, du'ợc dting dế chế tạo các chi tiết chịu hàn, các cấu kiện tàu thuỷ.

+ Hợp kim hệ Α Ι-Zn-Mg và Al-Zn-Mg-6 ١ ti: ví dụ: AlZn6,5Mg2,5Cul,5Cr, dược sử dpng trong hdng không, chế tạo vũ khi, dụiig cự 1 ا ١ ة thao,

Исур kim nìi()m điìc: hợp kim nhôm đúc cần tinh dUc tốt dê dễ dàng tạo hỉnh các chi tiết, chUng chứa lượng nguyên tổ hợp klm lớn hơn co cdc dạng hợp kim nhôm dUc diến hlnh và thông dụns sau:

t H( ٢ p kim AI-S ì (ví dụ AIS112Đ); hàm lu'ợng Si từ 1 0 1 3 ؛ %, ngodi ra còn pha một lượng nhỏ Cu, Mg dược gọi là các hợp kim siltimin, cO tinh dUc tốt (dỌ chảy loăng cao,

co ngOt bé, ít nứt), tinh chống ăn mòn khá, hệ số dăn nở nhiột bé, chống mòn khá, dUng dUc cdc chi tiết máy và các chi tiết trong ôtô (pistOng, nắp dộng cơ), dụng cụ thi nghiệm

và dồ gia dụng Hợp kim AlSi 12CuMglMn0,6NiD thường dUng dể ddc pistOng trong các động cơ.

t Hợp kim Al-Cu (ví dụ AlCudD): hàm lượng Cu = 4 6 ؛ %, có thế pha thêm Mg, Si,

Mn và Ti (ví dụ AlCu5MglNi3MnO,2D) có kha năng nhiệt luyện tăng bền, độ dẻo lớn,

độ bền nOng cao và giới hạn mỏi kha lớn rất thlch hợp dế chế tạo các chi tiết nhẹ, hlnh dílng phức tạp làm việc ơ nhiệt độ cao.

t Hợp klm A!-Mg (ví dp A!Mg5Đ): hàm !ượng Mg tír 3 12 ب %: có tí bền cao nhưng tinh đúc kém (độ chảy loăng thấp, co ngOt nhiều, dễ nút, dễ bị oxy hoá), dùng chế tạo các chi tiết trong máy bay, ôtô.

Cảc ký hiệu của hợp kim nhôm dúc phía sau cUng có chữ Đ dể phân biệt với hợp kim nhôm biến dạng.

2.5.3 Thỉếc và họp kim của thỉếc

a) Thiếc

Thiếc là kim loại màu nặng p = 7,3 g/cm؟, tinh dẻocao, dễ dát mOng, tinh chống ăn mòn tốt, nhiệt độ nOng chảy thấp tnc = 231,9 ٠ c ١ dược dùng nhiều trong công nghiệp thực phâm.

b) Họp kim сйа thiếc

Hợp kim dược dUng nhiều trong công nghiệp là hợp kim của thiếc với Sb, (:u dược gọi là hợp kim ba-bit (ví dụ SnSbSCu, SnSbllCu) có hệ số ma sát nhỏ, tinh chịu mài mòn cao dUng dể chế tạo các loại bạc lót.

2.5.4 Manhê và họp kim của manhê

Manhê là kim loại màu nhẹ p = 1,7 g/cm3, nhiệt độ nOng chảy tnc = 650.C, độ bền và

độ dẻo thấp, dễ bỊ ăn mòn, khó dUc, do dó ít dUng ở dạng kim loại sạch.

Hợp kim manhê thông dụng là các nhOm M g-Al, Mg-Zn, Mg-Mn, có tỉ bền cao, tinh dUc kém, chủ yếu dUng chế tạo các chi tíết của máy bay, thiết bị quân sự.

2.6 H Ợ P K ÍM C Ủ ^ G

Hợp kim cUng dược chế tạo từ hỗn hợp bột các cacbit (cacbit vonfram, Cíicbit titan, cacbit tantíin) và chất dinh kết (Co) bằng phương pháp luyện kim bột Khi chế lạo, hỗn hợp bột cacbit và chất dinh dược nén định hình dưới áp suất cao (áp suất hàng nghln at)

và thiêu kết ở nhíệt độ -1500.C trong một thời gian thích hợp Hợp kim cửng có độ cứng nOng rất cao (độ cứng gíảm không dáng kể khi làm việc ở nhiệt độ tới 800 ب l ^ ٥ C), dặc biệt là không cần nhiệt luyện vật liệu ndy vẫn dạt độ cứng 85 92 ب HRC ٧ ì vậy hợp kim này dược dUng phổ biến làm các dụng cụ cắt gọt vật liệu có độ cứng cao.

2.6.1 Nhóm một cacbít

Thành phần gồm cacbit vonfram và chất dinh kết là Co, có các ký hiệu: WCCo2; WCCo4; WCcCô; WCCoS; WCColO; WCCo20; WCCo25 к у hiệu WCCoS là hợp kim cứng có 8% Co và 92% w c NhOm này có độ dẻo dáng kể, thích hợp với gia công vật liệu dòn, các loại khuôn kéo, ép.

36

2.6.2 Nhóm hai cacblt

Th؛i! ١ h phần gồm cacblt vonfram + cacbii tJtan và thất dín h két là Co, gồm Cíic ký hiệu: ١٧ CTiC' ٦ 0Co4; WCTiC14Co8; WCTiC- ٩ C o lO , dùng ché tạo dao tiện và các loạt dụngct cắt gọt khác.

2.6.ﻭ Nhóm ba cacbít

Thà!ih phần gồm cacbit vonfram t cacbit tilan t cacbit tant:an và chất dinh kết là Co,

có các ký hiệu W CTTC7Col2; WCTTClOCoS Ký hiệu W C TTC 7C ol2 là hợp kim citng cb 7%, (TiC t TaC) và 12 %Co, còn lại là wc Nhóm 3 cacbit dUng chế tạo dụng

cụ cắt gọt cdc loại vật liệu khó gia công nhu các họp kim bền nhiệt.

2.7 VẠT LIỆU PHI KIM٠ ٠

2.7.1 CỖ

Gỗ là vật liệu thiên nhiên, có ưu điểm là nhẹ (γ =0,35 0,75 ب g/cm^), ١ 'ẻ, dễ gia công, lắp ghép nhtmg độ bền, độ cUng không cao, dễ hút ấm, cong vênh và nứt, hiện nay ít sử dụng Gỗ dược dUng làm toa xe, thUng ôtô, chế tạo mẫu dúc, câc dệm lắp bệ máy

và chất déo không có chất dộn.

Chất dẻo có chất dộn thường dUng gồm Cííc ا0ﺬﻤﻟ ؛ sau:

T e c iô lií: chất dẻo có chất dộn bằng vải, có độ bền khá cao, chống mài mòn tốt, cách diện tốt, dược sử dụng chế tạo bánh răng, bạc lót trục.

G ĩê ỉin a c : chất dẻo có chất dộn bàng giấy, co tinh thấp hon tectôlit nhưng cách điện tốt và ré, dưọ'c dUng làm vật liệu cách diện.

L iíịn ô p h ô n : chất dẻo ép với chất dộn là gỗ dUng làm vOng dệm, bạc lót ổ trục.

Plêxiglcit ( tlìu y tin h h ữ u cơ); dUng làm kinh ôtô, mdy bay, nắp chắn máy

Chất dẻo không có chất dộn thirOng dUng gồm các loại sau:

N h ó m k liô n g c h iu n h iệ t:

PE (polyetylene): dUng làm bao bì trong công nghiệp thực phẩm, dược

PVC (polychlorue de nyl): chế tạo cdc loại ống dẫn nước.

PS (polystylene): chế tạo các dụng cụ gia đình

PA (poly amid): chế tạo bánh răng, bạc lót

N h ó m c h ịu n h iệ t: được dùng nhiều là PF (Bakelit), đó là chất dẻo nhiệt cứng, chế tạo bằng cách trùng hợp phenol với phoocmalldehyt, sau đó xử lý bằng chất đóng răn urôtrôpin Bakelit được dùng để chế tạo các chi tiết cần bền, cần cách nhiệt và chịu nhiệt tốt Trong sản xuất đúc, bakelit được dùng làm chất dính chế tạo khuôn vỏ mỏng.

2.8 NHIỆT LUYỆN VÀ HOÁ NHIỆT LUYỆN VẬT LIỆU

Xử lý nhiệt là một phưong pháp quan trọng trong việc cải thiện tính gia công cũng như nâng cao cơ lý tính kim loại và hợp kim, nhờ đó nâng cao khả năng làm việc và tuối thọ của chi tiết máy Phương pháp xử lí nhiệt được sử dụng phổ biến trong sản xuất cơ khí là nhiệt luyện và hóa nhiệt luyện.

2.8.1 Nhiệt luyện

a) Khái niệm

Nhiệt luyện là phương pháp xử lý vật liệu (chủ

yếu là kim loại và hợp kim) bằng nhiệt, trong đó

vật liệu được nung nóng tới một nhiệt độ thích

họp, giữ ở nhiệt độ đó trong một thời gian, sau đó

làm nguội với tốc độ thích họp làm cho cấu trúc

mạng tinh thể thay đổi để nhận được những tính

chất mong muốn.

Giản đồ nhiệt luyện điến hình trình bày trên

hình 2.10.

- Giai đoạn I: nung nóng;

- Giai đoạn II: giữ nhiệt để làm đồng đều nhiệt độ và chuyển biến tổ chức;

- Giai đoạn III: làm nguội với tốc độ thích hợp để nhận được tổ chức và tính chất yêu cầu.

b) Các phương pháp nhiệt luyện

ủ : là phương pháp nhiệt luyện trong đó kim loại được nung nóng đến nhiệt độ cao, giữ nhiệt, sau đó làm nguội chậm (nguội cùng với lò hoặc ủ trong cát, vôi ) Sau khi

ủ, thiên tích giảm, tổ chức kim loại đồng nhất hơn, độ cứng giảm, độ dẻo và độ dai va đập tăng, ứng suất dư giảm hoặc bị khử bỏ hoàn toàn, tính gia công của vật liệu được cải thiện.

T h ư ờ n g h o á : là phương pháp nhiệt luyện trong đó kim loại được nung nóng đến nhiệt độ cao, giữ nhiệt, sau đó làm nguội trong không khí Sau khi thường hoá, kim loại

có tổ chức đồng nhất và hạt nhỏ, độ bền, độ dẻo tăng So với ủ, thường hoá kinh tế hơn

vì không cần làm nguội cùng lò.

38

'Foi: là phương pháp nhiệ، luyện, trong đó kim loại dượt,' niurig nong dến nhiệt độ cao, giữ nhi؛ t, sau dó làm nguội nhanh trong môi trường tồi (nưiớc, tdung dịch xút, .) Sau khi lOi, vật liệu nhận dược tổ chUc không cỉín hằng có độ hền, độ cUng cao, độ dẻo và

độ dai va dập thấp, Lrng suất du lớn

Ram: là phương pháp nhiệt luyện trong đỏ kim loại dược nung nOng tới nhiệt độ thấp, giữ nhiệt sau dó làm nguội chậm Ram dược liến hành sau khi tôi nhằm giảm Ung suất du, nâng cao độ dai va dập cUa vật liệu Tuỳ thuộc nl١|,ệl độ nung khi ram chia ra: ram thấp, ram trung binh và ram cao Ví dự, với thép cacbor ram thấp dược tiến hành ở nhiệt độ 150 300 ب.C, ram trung bình ơ nhiệt độ 300 450 ؛ C, ram cao ở nhiệt độ 300 ب 450.C Khi ram thấp, ù'ng suất du giảm nhung độ cứng giảm không dáng kể Khi ram trung binh, Ung suất drr giảm ddng kể, co tinh dược cải thiện (độ cUng giảm, độ dẻo và

độ dai va dập tăng), thép ít dòn Khi ram cao, ứng suất du dược khử triệt dể, độ cUng giảm mạnh, độ dẻo, độ dai va dập tăng rõ rệt Ram thấp thưởng dUng khi nhiệt luyện dụng CỊI cắt, dùng cụ rèn dập; ram trung binh dUng khi nhiệt luyện 10 xo, còn ram cao dUng kill nhiệt luyện hầu hết các chi tiết mầy quan trọng nhu trục, bánh răng١

2.8.2 Hoá nhiệt luyện

a) Khái nìệm

Hoá nhiệt luyện là phương pháp kết h(yp χύ ly hoá học dể làm thay dổi thành phần hóa học lớp bề mặt cUa vật liệu và xU ly nhiệt dể nhận dược tồ chUc và tinh chất yêu cầu Khi hoá nhiệt lưyện, kim loại dược nung nOng và giữ nhiệt trong môi trường chUa nguyên tố cần tăng cường cho lớp bề mặt, dirới tác dộng của nhiệt độ cao nguyên tố crrờng hoá hấp thụ lên bề mặt chi tiết và khuếch tán vào 1اﻵ bồ mặt làm cho thành phần lớp này thay dổi Hàm lượng nguyên tố cا rờng hoả (chất tham) trong lớp bề mặt và chiều său lơp dược cường hoá (chiều sâu thẩm) phụ thuộc bản chât kim loại, bản chất chất thám, nhiệt độ thấm và thời gian thấm C;ỉc phương phíỉp hoá nhiệt luyện phổ biến gồm: thấm cacbon, thấm nito, thấm xyanua

b) Các phương pháp hoá nhiệt luyện

Thắm cacbon: tiến hành với thép cacbon thấp, bàng cách khuếch tán cacbon vào một lớp mOng bề mặt chi tiết, hàm lượng cacbon trong lớp thấm có thể dạt tới 0,9 1,0 ؛ %, chiều său lơp thấm dạt 0,5 2 ب mm Sau khi thấm, tiến liành tôi nhận dược chi tiết có lớp

bề mặt có độ cứng cao, tinh chống mài mòn tốt, còn phần trong chi tiết vẫn dẻo

Thấm cacbon có thể tiến hành ở thể rắn hoặc thể khi Khi tiến hành ở thể rắn, chi tiết dược xếp vào hộp kin, giữa các chi tiết điền dầy hỗn hợp thấm thể rắn gồm than củi hạt + cacbonat natri, sau dó dưa vào 10 nung nóng dến nhiệt độ khoảng 850 950 ب.C và giữ nhiệt Dưới tác dụng cUa nhiệt độ cao và chất xUc tác, cacbon nguyên tử dược giải phOng và khưếch tán vào lớp bề mặt cùa chi tiết Thấm cacbon thể khi dược tiến hành

trong 0ا kin có mô؛ trirờng khi chứa Cítcbon Chất thấm la cacbon thể khi nhận tĩược do phan huý dầu trons diều kiện nhiệt độ cao và thiếu oxy Khi thấm, chi tiết dược xếp vào

0 ١ا dưới tác dộng cíia nhiệt độ cao, cacbon nguyên tử trong môi trường khi khuếch tán vào lớp bề mặt của chi tiết tạo thành lớp thấm Thấm cacbon thể khi thời gian thâm ngắn hơn thấm ở thể rắn nhưng đòi hỏi dầu ttr 10 thấm có giá thành cao

T h a m n it a : cường hoá bề mặt chi tiết thép cacbon thấp bằng chất thấm n؛tơ Sau khi

thấm, hàm lư<yng nitơ trong lớp bề mặt có thể dạt tới 0,2% , chiều sâu lớp thấm từ 0,1 آ 0,5mm Thấm n؛tơ làm tăng dáng kể khả năng chống mài mòn, khả năng chỊu va dập và chống ăn mòn mặc dầu độ cứng tăng không dáng kể

Thấm n؛tơ tiến hành ở nhiệt độ khoảng 500 600 ب.C trong 10 kin chứa kh i amoniac

Thấm cacbon và Iiitơ: thấm dồng thời cacbon và n؛tơ, sau khi thấm lớp bề mặt dược bão hòa dồng thời cả cacbon và nitơ, nhờ dó sau khi tôi dạt dược độ cứng bề mặt cao, chống mài mòn tốt và nang cao độ bền mỏi Chiều sâu thấm cacbon và n؛tơ thường không lớn, từ 0 , 1 0 , 2 ؛ mm Khi thấm ở thể rắn thường dùng hỗn hợp chất thấm gồm: than cUi hạt ؛ xyanua (K ؛٦ Fe(CN)4]) + cacbonat natri (Na2C0 3) Ch؛ tiết thấm dược xếp vào hộp kin, giữa các chi tiết d؛ền dầy hỗn hợp chất thấm Khi thấm ở nhiệt độ cao, thường tiến hành nung va giữ nh؛ệt ở nhiệt độ 850 920 ؛ C

40

3.1.2 ٠ ặc dỉềm

Đúc là công nghệ tạo phôi dược ứng dựng phổ biến trong sản xuất cơ khi nhờ có những ưu điỗm nổi bật:

+ CO thể dUc với hầu hết kim loại và hợp kim;

+ Chế tạo dược vật đúc có hình ddng phLrc tạp hoặc có kích thước, khối lượng lớn; + CO thế chế tạo dược các vật dúc có cầc vUng !nà thành pliần và tinh chất khác nhau; + Vốn đầu tư thấp, giă thdnh chế tạo phôi hạ

Tuy nhiên cOng nghệ dUc có nhû'ng hạn chế nhất đỊnh:

+ Tốn hao kim loại lớn do cháy hao khi nấu luyện và tạo hệ thống rót, ngOt, dậu hơi;

+ Đúc trong khuôn cát là phương pháp dúc chù yếu và có giá thành thấp nhưng độ chinh xác, độ nhẵn bề mặt khOng cao;

+ Phôi dúc thường bị khuyết tật như rồ khi, rỗ xỉ, thiên tích;

+ Cơ khi hóa và tự động hóa khó khăn.

san xuất dUc đóng một vai trò quan trọng tiong việc cung cấp phô؛ cho ngành chế tạo máy, cũng như nh؛ều ngành công nghiệp khác như sản xuất thiết b؛ luyện kim, thiết bị xăy dựng, thiết b إ diện, ngành chế tạo ôtô, máy kéo, sản xuất hàng dân dụng và ngành hàng không Khối lượng vật dUc trung binh chiếm khoảng4 0 8 0 ب % tổng khối lượng cUa máy mOc Trong ngành cơ khi khối lượng vật dUc chiếm đến 90% mà giá thành chỉ chiếm 2 0 2 5 ب %.