Đồ án chế tạo lục giác hexkey và lò xo

đồ án cũng cấp tri thức về tính toán quy trình nhiệt luyện chế tạo lò xo và chi tiết hexkey. với sản lượng ban đầu cố định được cho sẵn ,từ đó thiết kế quy trình sản xuất chi tiết sao cho phù hợp và hiệu quả

LỜI MỞ ĐẦU

Hiện nay nền công nghiệp Việt Nam đang đi theo xu hướng tự chủ trong côngnghệ và thiết bị, vì thế một kỹ sư không chỉ cần hiểu biết cách sử dụng, ứng cáccông nghệ hiên đại, máy móc vào sản xuất mà còn phải có khả năng thiết kế dâytruyền sản xuất, bố trí xưởng sản xuất sao cho hợp lí với nhu cầu sản xuất củacông ty Vì thế mà thiết kế xưởng nhiệt luyện là nội dung vô cùng quan trọng trongchương trình đào tạo kỹ sư nhằm giúp các sinh viên có kiến thức gần với thực tiễnsản xuất trong công nghiệp, là môn học để sinh viên vận dụng các kiến thức đãhọc vào trong một tổng thể

Công nghệ nhiệt luyện nhằm làm thay đổi tính chất vật liệu bằng cách thayđổi cấu trúc của vật liệu thông qua việc xử lý nhiệt Đăc biệt trong cơ khí chế tạomáy, nhiệt luyện đóng vai trò vô cùng quan trọng vì không những nó giúp cho cácchi tiết sau khi gia công có độ bền, độ cứng, độ dẻo, dộ dai … phù hợp với mongmuốn của người sử dụng mà nó còn tạo ra những chi tiết có tính công nghệ rấtcao Do đó có thể nói, nhiệt luyện đóng vai trò quan trọng quyết định đến chấtlượng sản phẩm cơ khí sau cùng Lựa chọn được công nghệ nhiệt luyện phù hợp

và tính toán sao cho quá trình xử lý hiệu quả và tiết kiệm nhất sẽ đảm bảo đượcchất lượng sản phẩm luôn ổn đinh, giúp cho nhà đầu tư tiết kiệm và thu được lợinhuận kinh tế cao

Đồ án môn học: “Thiết kế xưởng nhiệt luyện” gồm các bước phân tích lựa

chọn vật liệu, lập quy trình nhiệt luyện, tính toán lựa chọn thiết bị và thiết kếxưởng nhiệt luyện Để làm được tất cả những điều trên sinh viên phải vận dụngtoàn bộ các kiến thức đã được học và tìm tòi từ nhiều nguồn thông tin thực tế từcác công ty đã sản xuất các sản phẩm tương tự

Nhờ có sự giúp đỡ của thầy hướng dẫn và các bạn chúng em đã có thể hoànthành được đồ án môn học Vì đây là lần đầu tham gia thiết kế một xưởng nhiệtluyện nên trong quá trình làm không thể tránh khỏi sai sót, chúng em mong đượcthầy cô xem xét là chỉ bảo thêm để đồ án thiết kế xưởng này có thể hoàn thiệnhơn

Em xin gửi lời chân thành cảm ơn tới TS Nguyễn Anh Sơn là người trực tiếphướng dẫn chúng em trong quá trình thực hiện đồ án này, các thầy cô bộ môn vậtliệu học và xử lí nhiệt luyện đã truyền đạt kiến thức chuyên môn cho chúng em

Hà Nội, ngày 15 tháng 05 năm 2019 Sinh viên thực hiện

Nguyễn Văn Hữu, Phạm Tiến Đạt

Mục lục

2

CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU CHUNG SẢN PHẨM XƯỞNG NHIỆT LUYỆN

1.1 Lò xo giảm xóc xe máy.

1.1.1 Giới thiệu chung.

Giảm xóc xe máy là một thiết bị cơ khí được thiết kế để làm giảm nhữngrung động hoặc những va đập và làm biến đổi, tiêu tan năng lượng động lực

Hệ thống giảm xóc xe máy đóng một vai trò hết sức quan trọng trong việcgiảm lực tác động lên xe và người điều khiển Hệ thống giảm xóc bao gồm lò xo,

hệ thống giảm chấn và các chi tiết phụ tùng đi kèm.Lò xo trong giảm xóc là chitiết rất quan trọng, với sức đàn hồi lò xo biến dao động va đập ở bánh xe thànhgiao động điều hòa cho phần khung xe, đảm bảo cho sự êm ái của người ngồitrên xe khi đi các địa hình mấp mô hoặc có trướng ngại vật

Lò xo giảm xóc xe máy là loại lò xo xoắn nén vòng dây hình tròn Chứcnăng chính của lò xo là tiếp nhận dao động từ bánh xe và biến nó thành dao động

ổn định điều hòa cho phần khung xe Với mác thép nêu trên cùng chế độ chế tạo,nhiệt luyện theo đúng kỹ thuật tuổi thọ của một chiếc lò xo có thể trên 15 nămtrong các điều kiện làm việc khó khăn nhất, đảm bảo cho độ bền của càng xe nóiriêng và toàn bộ kết cấu xe nói chung

Với tiến bộ khoa học kỹ thuật trải nghiệm khi tham gia giao thông càngthuận tiện, an toàn và dễ dàng Lò xo trên bộ phận giảm xóc của xe máy là một

bộ phận hữu ích như vậy, để trên mọi nẻo đường chông chênh với ổ gà và mặtđường mấp mô ta đều có thể di chuyện một cách thuận tiện

1.2.1 Điều kiện làm việc, yêu cầu cơ tính và lựa chọn vật liệu chế tạo lò xo xe máy.

- Điều kiện làm việc

Đặc điểm làm việc của lò xo là chịu tải trọng tĩnh và va đập cao mà không

bị biến dạng dẻo, với điều kiện trên thì vật liệu làm lò xo phải có giới hạn đànhồi cao tỉ lệ giữa giới hạn đàn hồi và giới hạn bền càng gần tới 1 càng tốt, tronggiới hạn 0.85-0.95 Độ cứng phải khá cao trong khoảng 40-45 HRC, độ dẻo, độdai thấp để không xảy ra biến dạng dư trong quá trình làm việc, tuy nhiên khôngquá thấp tránh để bị phá hủy giòn Giới hạn mỏi cao thích ứng với điều kiện tảitrọng chu kỳ để đảm bảo tuổi thọ sản phẩm lâu dài

- Yêu cầu cơ tính.

4

L=24cm chiều dài lò xoD=4.8cmĐường kính trung bình củacuộn dây lò xo,

d=0.6cm Đường kính của dây lò xo

Độ dịch chuyển của lò xo

Ta có nội lực trên mặt cắt của lò xo:

+ Lực cắt Qy = P

+ Mômen xoắn Mx =

Ứng suất trong lò xo:

+ Lực cắt Qy gây nên ứng suất tiếp trong lò xo, coi như phân bố đều

+ Mômen xoắn Mx gây nên ứng suất có giá trị cực đại tai chu vi vòng tròn, có giá trị:

Biểu đồ phân bố ứng suất

Qua hình vẽ biểu đồ phân bố và nhận thấy điểm A là điểm nguy hiểm vì tại

đó ứng suất tiếp do lực cắt và mômen xoắn gây nên cùng chiều Khi đó ứng suấttổng là:

Vì << 1 nên có thể bỏ qua, nhưng khi đó ta đã bỏ qua ảnh hưởng của lựccắt Để kể đến ảnh hưởng của lực cắt và nặt cắt không tròn người ta sẽ nhânthêm hệ số k

Công thức được viết lại là:

Trong đó k được xác định bằng tra bảng theo tỷ số D/d hoặc theo công thức thực

nghiệm:

6

Đặc điểm về hình dạng và kích thước tuân theo tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 2019:1977 về Lò xo xoắn trụ nén và kéo bằng thép mặt cắt tròn.

Đường kính

của dây d,

(mm)

Đường kính ngoài của lò

xo D, (mm)

Lực lò xo khi biến dạng lớn nhất (P3 N)

Độ cứng của một vòng Z1, (N/mm)

Biến dạng lớnnhất của một vòng f3, (mm)

Với các yêu cầu làm việc nêu trên mác thép 55MnSi hoàn toàn đáp ứng tốtnhu cầu đặt ra

Giới hạnbền, sb,(kG/mm2)

Độ giãntươngđối d5, (%)

Độ thắttương đối y

Ý nghĩa các nguyên tố hợp kim:

-Mn có tác dụng tăng độ thấm tôi, tăng độ bền độ cứng nhưng quá nhiều

sẽ gây giòn

-Si là nguyên tố được xử dụng rộng rãi nhất vì có thể làm tăng độ bền, độthấm tôi, làm chậm quá trình ram vì vậy nên sau quá trình ram sẽ thu được tổ

chức Trotxit ram có giới hạn đàn hồi cao

-Cr có tác dụng nâng cao độ thấm tôi, đồng đều trên toàn thiết diện và ổnđịnh tính đàn hồi cho lò xo

1.2.1 Giới thiệu chung.

- Ngày nay nhu cầu sử dụng ốc vít bulon rất lớn đặc biệt là ốc vít có đầu là lỗ lục

giác Không chỉ trong máy công nghiệp mà chúng còn được sử dụng trong đồ gỗ

nội thất rất nhiều vì những ưu điểm nó mang lại Đi kèm với ốc vít lục giác

chính là bộ khóa lục giác

- Ưu điểm của ốc vít có đầu là lỗ lúc giác

+ mẫu mã đẹp, thiết kế đẹp mắt

+ đầu tròn không sắc cạnh

+ chìa khóa vặn đơn giản dễ sử dụng trong góc hẹp

+ có thể lắp âm đầu xuống khỏi bề mặt sản phẩm

+ Đặc biệt khóa lục giác key được sử dụng trong tháo lắp máy công nghiệp, oto,

hàng không vũ trụ rất nhiều

- Vì nhu cầu sử dụng ốc vít lục giác lớn nên bộ lục giác được sản xuất rộng rãi ở

nhiều quốc gia Các thương hiệu nổi tiếng như BONDHUS và BLACKHAND

của Mỹ, EIGHT của Nhật, WERA và WIHA của Đức, các thương hiệu tầm trung

8

như CROSSMAN hay TOP của Đài Loan cho đến BERRY LION của Trung

Quốc

- Khóa lục giác có nhiều kiểu dáng khác nhau, kích cỡ từ nhỏ tới to

+ Lục giác chữ L đuôi phẳng được xâu thành bộ từ nhỏ tới lớn: loại này khá

thông dụng và có giá rẻ, trục của chìa luôn trùng với trục của bulong

+ Lục giác chữ L đuôi bi loại này khá thông dụng nhưng có giá đắt hơn được sắp

thành bộ loại này trong lúc vặn có thể xoay đi một góc so với trục của bulong và

- Điều kiện làm việc

Mặc dù khóa lục giác được sử dụng trong nhiều lĩnh vực nhưng ở đây chỉ xét

khóa lục giác dùng trong công nghiệp để tháo lắp chi tiết máy

+ Không bị biến dạng khi chịu được lực tác động mạnh (lực xoắn-lực vặn)

không theo chu kì,

+ Sự cân bằng của độ cứng và độ chống trượt giúp chịu lực lớn mà không bị

- Kích thước và hình dạng của khóa lục giác

- Yêu cầu cơ tính

Để thỏamãn điềukiện làm

9 Sinh viên: Nguyễn Văn Hữu

: Phạm Tiến Đạt

S(mm)

A(mm) (mm)B torsionalshear

strengthmin(N-m)

torsionalyieldstrengthmin(N-m)

TorqueRating(Nm)

việc chi tiết cần có các yêu cầu cơ tính cơ bản sau (dựa trên tiêu chuẩn TCVN

7645:2007) :

-Độ cứng đạt từ 50-55 HRC

-lớp mạ Cr 20-50µm (theo tiêu chuẩn TCVN 4392:1986),

-Bền ăn mòn trong môi trường khí quyển,

-Có độ đàn hồi nhất định không quá giòn

- Lựa chọn vật liệu

Dựa trên điều kiện làm việc và yêu cầu cơ tính đã nêu ở trên lựa chọn được

những loại vật liệu phù hợp Nhưng còn tùy theo mục đích sử dụng và kinh tế

mà những doanh nghiệp có sự lựa chọn khác nhau Dưới đây là những mác thép

được sử dụng nhiều trên thế giới:

dụng nhiều Mo hơn lên tới 0,4% Có

độ cứng cao hơn thép 8650, nhưng độdẻo dai thấp hơn Giá thành sản xuấtcủa thép này cao hơn hẳn théo 8650

do đó mức độ phổ biến của nó khôngbằng

Thép cường độ cao Được hợp kim hóa bởi nhiều nguyên

tố như Cr, Ti, Mn, Mo, Si Giúp cảithiện đáng kể độ bề, độ cứng, khảnăng chống mài mòn và độ dẻo daicủa sản phẩm

Thép không gỉ Thép không gỉ là một hợp kim có chứa

10

ít nhất 10,5% crôm Crom giúp ngănthép khỏi bị gỉ bằng cách tạo thànhmột lớp oxit crom bảo vệ khi tiếp xúcvới độ ẩm và oxy Khóa lục giác bằngthép không gỉ được sử dụng để vặncác ốc vít bằng thép không gỉ Điều này

là do khi sử dụng các khóa lục giáckhác làm bằng kim loại màu bắt vítthép không gỉ để lại vết xước do độcứng kém hơn dễ gây hiện tượng ănmòn

Theo tiêu chuẩn cơ sở (VD: 72) Phát triển một loại thép cho một loạicông cụ có thể cho phép nhà sản xuất

CRM-điều chỉnh các thuộc tính của thép chomục đích của công cụ mà nó được sửdụng Các lĩnh vực mà nhà sản xuất cóthể muốn cải thiện là chống mài mòn

để tăng tuổi thọ công cụ hoặc độ dẻo

ví dụ như CRM-72 là thép hiệu suấtcao chuyên dùng cho sản xuất khóa lụcgiác

Sau khi đánh giá các ưu nhược điểm của từng loại thép được sử dụng để sản xuất

khóa lục giác ta chọn thép S2 theo tiêu chuẩn AISI là phù hợp với sử dụng Đây

là thép nhóm S theo hệ thống phân loại AISI Các loại thép này bao gồm các loạiS1, S2, S5, S6 và S7 Mặc dù không chứ Crom nhưng thép S2 lại chứa tới 0,5 %

V nhiều hơn bất cứ loại thép S nào khác Độ cứng của thép nhóm S có thể đượckiểm soát bằng cách thay đổi thành phần hóa học thay vì điều chỉnh các phươngpháp nóng chảy và kích thước hạt Họ có thể đạt được độ cứng tối ưu ở nhiệt độaustenit hóa cao hơn Khả năng chống ram của thép nhóm S có thể được cảithiện bằng cách bổ sung silic Mục đích sử dụng là tháo lắp các ốc vít bằng thépkhông gỉ trong máy móc cơ khí nên cần độ cứng cao chịu mài mòn tốt Cụ thểthành phần thép được nêu trong bảng trên

0,45-0,3-0,5 0,4-0,6 0,25 0,81,2

-Ý nghĩa các nguyên tố trong thành phần thép

+) Các nguyên tố Mn, Mo, Si, làm tăng độ thấm tôi

- +) Mangan: Còn làm tăng mạnh độ thấm tôi của thép với hệ số 3,8 Tuy nhiênlượng mangan trong thép chỉ trong khoảng 0,4% nên ảnh hưởng của nó đến cơtính là không đáng kể Chủ yếu là giảm lượng FeO và tác hại của lưu huỳnh khinấu luyện Chú ý khi nung mangan có thể gây lớn hạt, Mn tuy không tạo cacbitnhưng Mn3C nhưng lại hòa tan vào Fe3C làm tăng tính ổn định của cacbit nàygóp phần làm tăng độ bền Mn còn có tác dụng làm giảm nhẹ tác hại của lưuhuỳnh

- +) Cacbon: Trong thép cacbon là nguyên tố quan trọng nhất (không kể sắt) Tổchức và tính chất của thép chủ yếu do cacbon quyết định Cacbon tồn tại trongthép dưới hai dạng: dung dịch rắn xen kẽ trong mạng tinh thể sắt và dạng liên kếttrong hợp chất Fe3C (xementit) Các pha dung dịch rắn có độ dẻo cao, độ bềnthấp, pha xêmentit là pha cứng và giòn Sự kết hợp pha này sẽ cho các tổ chứckhác nhau của thép ứng với từng thành phần và trạng thái thép cụ thể

Khi hàm lượng cacbon tăng lên, độ bền, độ cứng tăng theo, độ dẻo, độ dai giảm

đi Độ bền tăng lên đến cực đại vào khoảng 0,8÷1,0% C và sau đó nếu tăng tiếphàm lượng cacbon thì độ bền sẽ giảm xuống Một cách định lượng, cứ tăng 0,1%

C, độ cứng tăng khoảng 20÷25 HB, độ bền tăng khoảng 60÷80 MPa, độ dãn dài

12

tương đối và độ co thắt tỷ đối giảm lần lượt là 2÷4% và 1÷5%, độ dai va đậpgiảm 200kJ/m2 Do đó thép AISI S2 có hàm lượng cacbon trong khoảng 0,5%sau khi áp dụng các công nghệ phù hợp sẽ đảm bảo được độ cứng, tính đàn hồithích hợp điều kiện làm việc.

+) Si làm tăng mạnh độ bền, tăng tính ổn định quá trình ram nên có thể ram ởkhoảng nhiệt độ theo ý muốn không tạo các bít Do hàm lượng không quá caonên cũng không lo thoát C trong quá trình nhiệt luyện Hàm lượng Si > 3,5%, Silàm tăng HB ít hơn Mn Hàm lượng Si >2% độ dai va đập gần như không đổi.Ngoài ra Si còn làm tăng độ thấm tôi, nâng cao tính cứng nóng trong thép Vớimác thép này hàm lượng Silic và Mangan có tác dụng chính là nâng cao giới hạnđàn hồi và giới hạn mỏi cho vật liệu

+) V tạo các bít mạnh làm tăng độ bền, độ cứng và tăng khả năng chịu mài mòncủa thép chống sốc

+) Mo làm tăng độ thấm tôi, có tác dụng làm cho hạt nhỏ Làm tăng độ cứng vàtăng khả năng chịu mài mòn của thép

+) Nguyên tố tạp chất có hại: P, S gây bở nóng và bở nguội cần hạn chế phần

trăm của chúng trong mác thép

1.3 Quy trình chế tạo và nhiệt luyện tổng quát.

1.3.1 Lò xo xe máy.

- Quy trình chế tạo

Uốn tạo hình

Nhiệt luyện Uốn tạo hình

Cắt phôi Phôi

- Quy trình nhiệt luyện tổng quát.

Sau khi tạo hình bằng thép 55MnSi lò xo sẽ được tôi ở nhiệt độ 820 độ C

và làm nguội trong môi trường dầu Lựa chọn nhiệt độ ram trong khoảng 480 độ

C để đảm bảo giớ hạn đàn hồi đạt được cao nhất

Cắt thanh nhỏ

và tiện 2 đầu Uốn tạo hình Nhiệt luyện Mạ Crom Đóng gói

Mục đích:

Tôi: Chuyển biến martensite, nâng cao độ cứng, tính chống mài mòn, nâng cao

độ bền và khả năng chịu tải của chi tiết

 Ram: Với giới hạn bền yêu cầu là 1000 MPa, thì nhiệt độ ram của lò xo là 480

oC

Sau ram tổ chức nhận được sẽ là Trotxit ram

1.3.2 Bộ khóa lục giác.

- Quy trình chế tạo

+) Gia công cơ khí

- Từ những đoạn thép đã được chuốt sao cho có tiết diện lục giác được cắt ngắn

theo yêu cầu bản vẽ đưa ra

-Tiện hai đầu của những đoạn thép đó theo yêu cầu bản vẽ

+) Nhiệt luyện: tôi+ ram thấp vì yêu cầu của thép S2 là chịu mài mòn và có độ

cứng cao

-Tôi: là phương pháp nung nóng thép lên cao quá nhiệt độ tới hạn để làm

xuất hiện tổ chức Austenit giữ nhiệt rồi làm nguội nhanh thích hợp để austenit

chuyển thành mactenxit hay các tổ chức không ổn định khác với độ cứng cao

-Ram: là phương pháp nhiệt luyện nung nóng thép đã tôi dưới các nhiệt độ

nhiệt độ tới hạn (AC1), giữ nhiệt độ ở một thời gian và làm nguội Nhằm để

mactenxit và austenit dư phân hóa thành các tổ chức thách hợp phù hợp với

điều kiện làm việc quy định Tổ chức nhận được là Mactenxit ram

+) Xử lí cơ học bề mặt: sau quá trình nhiệt luyện bề mặt thép khó tránh khỏi sự

oxi hòa nên cần xử lí về mặt bằng cơ học để loại bỏ lớp oxi hóa trước khi đem đi

làm các nguyên công tiếp theo

+) Mạ Crom: tạo cho bề mặt sáng đẹp ngoài ra còn tạo lớp mạ chống sự oxi hòa

và tăng thêm độ cứng bề mặt giúp chịu mài mòn tốt hơn

Thời gian (h)

+) Sơn phủ: lớp sơn tĩnh điện này có tác dụng trong việc lựa chọn nhanh dụng cụcần thiết trong quá trình sử dụng khóa lục giác key Vì các lò xo ốc vít sẽ đượcđánh dấu cùng màu sơn với màu của khóa lục giác.

+) Kiểm tra và đóng gói

-Kiểm tra độ cứng chi tiết

-Kiểm tra cong vênh và đo độ bền uốn

-Đóng gói vào khay có sẵn

* Lí do không chọn thép thấm

Độ cứng của thép S2 sau quá trình nhiệt luyện đạt được là từ 50-55HRC,trongkhi đó đối với thép thấm C-N sau quá trình nhiệt luyện độ cứng ngoài bề mặt cóthể lên tới >60HRC

- Quy trình nhiệt luyện tổng quát

• Nhiệt luyện sơ bộ (nếu có)

Ủ: Là phương pháp nung nóng thép đến nhiệt độ nhất định, giữ nhiệt lâu rồi làmnguội chậm cùng với lò để đạt được tổ chức ổn định Mục đích của ủ là

+ Làm giảm độ cứng để dễ tiến hành gia công cắt

+ Làm tăng độ dẻo để dễ tiến hành rập, cán và kéo thép ở trạng thái nguội

+ Làm giảm hay làm mất ứng suất bên trong sau các nguyên công gia công cơkhí và đúc, hàn

+ Làm nhỏ hạt thép nếu nguyên công trước làm hạt lớn

T 0 C

16

790 o CLàm nguội chậm

cùng lò

• Nhiệt luyện kết thúc

+) Tôi thép: là phương pháp nung nóng thép lên cao quá nhiệt độ tới hạn để làmxuất hiện tổ chức Austenit giữ nhiệt rồi làm nguội nhanh thích hợp để austenitchuyển thành mactenxit hay các tổ chức không ổn định khác với độ cứng cao.Mục đích của tôi thép là: Nâng cao độ cứng và tính chống mài mòn của thép.Thép S2 là thép trước cùng tích, do đó thép được tôi hoàn toàn:

T = Ac3 + (30 ÷ 50) oC → Ttôi = 860 oC

+) Ram thép: là phương pháp nhiệt luyện nung nóng thép đã tôi dưới các nhiệt

độ nhiệt độ tới hạn (AC1), giữ nhiệt độ ở một thời gian và làm nguội Nhằm đểmactenxit và austenit dư phân hóa thành các tổ chức thách hợp phù hợp với điềukiện làm việc quy định Do cần độ cứng cao và cơ tính chịu mài mòn nên ramthấp là phù hợp nhất Nhiệt độ ram là 250oC

Dựa vào kích thước chi tiết chọn lò nhiệt luyện như sau:

Thiết bị Tên Nhiệt độ Công suất Kích thước

860 o C

Làm nguội trong dung dịch muối

cao nhất (kW) (mm)

Đườngkính/chiềusâu

 Công suất hữu ích của lò tôi:

Nh = Ntk = = 70 (kW), trong đó

 Diện tích hấp thụ nhiệt của lò xo:

Floxo = = 2x3.14x0.003 (0.003+3)=0.0566 (m2)

 Thể tích lò xo:

Vloxo = = 3.14x0.003x0.003x3=8.478x10^-5(m2)

→ Khối lượng lò xo: Mloxo = 7810.4.239.10-5 = 0,66 (kg)

 Số chi tiết trong một mẻ để sử dụng hết công suất hữu ích là:

n = = = 112 chi tiết

 Cách xếp chi tiết trong lò:

• Gá được mô tả như hình vẽ

•

• Diện tích hấp thụ nhiệt của gá:

Fgá = Diện tích xungquanh đáy gá + Diện tíchxung quanh các trụ giữ lò xo+ Diện tích trụ móc gá

= 2x3.14x0.4x(0.4+0.01) +

120x(2x3.14x0.005x(0.005+0.25)) +

2x3.14x0.03x0.33=2.05 (m2)

 Khối lượng mẻ xếp: M chi tiết + M gá = 74 + 46 = 120 (kg)

 Diện tích hấp thụ nhiệt của một mẻ:

F =0.0566x112 + 2.05 = 2.1(m2)

 Kiểm tra điều kiện: Ntk ≥ Nkt

Nkt = (1,2 ÷ 1,5) = 1,3 = 353.808 (kW)

- Trong đó:

→ Ntk ≤ Nkt → Quá trình nung chi tiết được chia thành 2 giai đoạn

• Giai đoạn 1: Nhiệt độ lò thay đổi

- Khi kết thúc giai đoạn 1 nhiệt độ của chi tiết đạt

• Giai đoạn 2: Nhiệt độ lò không đổi

- Thời gian nung gia đoạn 2: τn2 = ln = ln =953 (s)

→ τn2 = 953 (s)

20

- Thời gian giữ nhiệt khi tôi (vì Lò xo là thép hợp kim thấp):

 Theo hình 1.3.1 ( Sách thiết bị nhiệt luyện – Thầy Nguyễn Văn Hiển) ta tra được

hệ số truyền nhiệt trung bình của lò ở 490 oC là α = 60 (Wm2/K)

 Hệ số BiO:

BiO = S = 0,003 = 0,0038 < 0,25 → Chi tiết là vật mỏng

 Tính công suất hữu ích:

Nh = = (43 kW)

 Tính số chi tiết cho một mẻ ram:

n = = = 148 chi tiết

trong đó: Nh công suất hữu ích, Nh = 43 (kW)

là hệ số truyền nhiệt trung bình của lò, = 60 (Wm2/K)

Fbulong là diện tích hấp thụ nhiệt của (m2)

T1 là nhiệt độ lò, T1 = 490 + 273 = 763 (K)

T2c là nhiệt độ của chi tiết, T2c = 480 + 273 = 753 (K)

 Kiểm tra điều kiện: Ntk ≥ Nkt

Nkt = (1,2 ÷ 1,5) = = 109 (kW)

→ Ntk < Nkt → Nhiệt độ môi trường lò thay đổi, chi tiết phải nung theo 2 giai đoạn

• Giai đoạn 1: Nhiệt độ lò thay đổi

- Khi kết thúc giai đoạn 1, nhiệt độ chi tiết đạt , theo công thức 1.5.6 ta có: = T1 - = 490 - = 150 oC

- Thời gian nung giai đoạn 1 theo công thức 1.5.7:

( Sách thiết bị nhiệt luyện – Thầy Nguyễn Văn Hiển)

τn1 = - = - = 325 (s)= 5 phút

Trong đó: c là nhiệt dung của chi tiết ở 490 oC (J/kg.K)

M là khối lượng mẻ nung (kg)

T1 là nhiệt độ cuối của chi tiết (oC)

T2đ là nhiệt độ ban đầu của chi tiết (oC)

α là hệ số truền nhiệt trung bình của lò (Wm2/K)

F là diện tích hấp thụ nhiệt của mẻ nung (m2)

• Giai đoạn 2: Nhiệt độ lò không đổi

2.2 Tính toán quy trình nhiệt luyện cho bộ khóa lục giác.

2.2.1 Tôi

Tính nhiệt độ trung bình của vật nung:

=>T2tb=953 KTrong đó: ;

Hệ số BiO:

BiO =S = 0,006 = 0,016 < 0,25 → vật mỏngTrong đó: S là chiều dày truyền nhiệt của vật nung

α: hệ số truyền nhiệt= 120 (W/m2K) môi trường không khí không có khíbảo vệ

λ: hệ số dẫn nhiệt =44 W/ (m.K)

Công suất hữu ích của lò tôi:

Nh = Ntk = = 70 (kW), trong đó

: Hệ số sử dụng hữu ích của lò , =0,7-0,8 , chọn =0,8

Công suất thiết kế lò , = 105 kW

Diện tích hấp thụ nhiệt chi tiết khóa lục giáckey:

Fkhóa lục giáckey = 42+4.(A+B)=0,0073(m2)

Thể tích chi tiết khóa lục giác key:

Vkhóa lục giáckey = 42.(A+B)=4,24.10-5(m3)

→ Khối lượng 1 chi tiết: Mkhóa lục giác = 7790.4,24.10-5 = 0,33 (kg)

Số chi tiết trong một mẻ để sử dụng hết công suất hữu ích là:

n = = = 648 chi tiết

Dựa vào kích thước buồng lò và số lượng chi tiết có thể nhiệt luyệnđược thiết kế gá với kích thước như sau: có 8 tấm gá hình tròn bán kính212,5mm dày 5mm trên đó khoét các lỗ nhỏ bán kính 7,5mm và xếp đượccác chi tiết lên 7 gá, gá còn lại cố định chi tiết Theo tính toán sẽ xếp được

84 chi tiết/gá tổng cộng sẽ có 588 chi tiết được nhiệt luyện