quy trình chế tạo nhông sau

Đồ án cung cấp kiến thức về cấu tạo chi tiết,môi trường làm việc từ đó suy ra yêu cầu cơ tính. thiết kế quy trình sản xuất và quy trình nhiệt luyện cho chi tiết nhông sau . Với sản lượng được cho trước đề xuất quy trình sao cho phù hợp và năng suất cao

MỤC LỤC

L I NÓI Đ U Ờ Ầ

Phần 1: Giải mã công nghệ

1.1 Điều kiện làm việc và phân tích thành phần hóa học 3

1.2 Chụp ảnh tổ chức tế vi , xác định độ cứng 5

1.3 Nhận xét, đánh giá chất lượng 8

1.4 Đề xuất quy trình gia công và nhiệt luyện cho chi tiết cụ thể 12

Phần 2 : Thực hành công nghệ 2.1 Ủ 16

2.2 Thường hóa 18

2.3 Tôi + ram thấp 20

Trang

L I NÓI Đ U Ờ Ầ

Bên c nh ô tô, nh ng chi c xe máy cũng là m t trong nh ng phạ ữ ế ộ ữ ương ti nệ

di chuy n r t ph bi n hi n nay Th m chí , m t s qu c gia, s lể ấ ổ ế ệ ậ ở ộ ố ố ố ượng xe

g n máy còn vắ ươt tr i h n r t nhi u so v i các lo i xe ô tô và phộ ơ ấ ề ớ ạ ương ti nệcông c ng Vi t Nam cũng là m t trong s nh ng qu c gia nh v y Bênộ ệ ộ ố ữ ố ư ậ

c nh nh ng u đi m nh s d ng ti n l i , đi u khi n d dàng , phù h pạ ữ ử ể ư ử ụ ệ ợ ề ể ễ ợ

v i nhi u lo i đ a hình và đớ ề ạ ị ường xá, nh ng chi c xe máy còn có giá thànhữ ế

r h n , cũng nh m c tiêu th nhiên li u th p h n khá nhi u so v i ô tô.ẻ ơ ư ứ ụ ệ ấ ơ ề ớ

Nhông -xích xe máy là m t b ph n đóng vai trò quan tr ng và độ ộ ậ ọ ượ sửc dụng rất rộng rãi trong xe máy và các cơ chế khác để truyền lực quay của động

cơ , truyền chuyển động từ bánh trước qua bánh sau Chúng được sản xuất vớicác kích thước khác nhau và được làm bằng các vật liệu đa dạng khác nhau Saumột thời gian sử dụng , nhông bị mòn vì vậy nếu tiếp tục chạy tốc độ cao hoặc

đi trên đường gập ghềnh có thể dẫn đến tình trạng trượt xích hoặc nhảy xích rátnguy hi m Do v y , vi c đ m b o nhông -xích v n ho t đ ng t t cũng r tể ậ ệ ả ả ẫ ạ ộ ố ấ

là quan tr ng đ i v i ngọ ố ớ ườ ử ụi s d ng, có th giúp xe b n h n và an toàn choể ề ơtính m ng c a ngạ ủ ười tham gia giao thông

Chính vì vai trò c a nhông - xích xe máy và s ph bi n c a nó trong h uủ ự ổ ế ủ ầ

h t h th ng truy n chuy n đ ng c a xe máy nên vi c nghiên c u , tìmế ệ ố ề ể ộ ủ ệ ứ

hi u v v t li u, quy trình ch t o, công ngh nhi t luy n đ s n xu t raể ề ậ ệ ế ạ ệ ệ ệ ể ả ấ

m t b nhông xích đáp ng yêu c u kỹ thu t là r t quan tr ng ộ ộ ứ ầ ậ ấ ọ

Vì v y, trong bài báo cáo này , chúng em ch y u tìm hi u v quy trìnhậ ủ ế ể ềnhi t luy n mà chi ti t đã đệ ệ ế ược áp d ng Trên c s ki n th c đã h c ,ụ ơ ở ế ứ ọchúng em áp d ng quy trình do mình đ ra d a trên c s phân tích c aụ ề ự ơ ở ủchi ti t ban đ u T đó , đánh giá và so sánh v i k t qu mà chúng emế ầ ừ ớ ế ảnghiên c u ứ

M c dù v y, do ki n th c c a chúng em còn h n ch nên báo cáo nàyặ ậ ế ứ ủ ạ ếkhông th tránh kh i sai sót Vì v y, chúng em r t mong nh n để ỏ ậ ấ ậ ược nh ngữ

ý ki n nh n xét, đóng góp c a các th y , cô giáo và các b n đ b n báo cáoế ậ ủ ầ ạ ể ả

được hoàn thi n h n.ệ ơ

Đ ng th i, chúng em xin chân thành c m n cô Nguy n Th Vân Thanh đãồ ờ ả ơ ễ ịdành nhi u th i gian hề ờ ướng d n, gi ng gi i giúp chúng em trong quá trìnhẫ ả ả

vi t báo cáo Chúng em cũng xin chân thành c m n các th y, cô giáo trongế ả ơ ầ

b môn và các b n cùng l p đã trao đ i, góp ý ộ ạ ớ ổ

1.1 Điều kiện làm việc và phân tích thành phần hóa học.

Nhông xe máy là bộ phận trực tiếp truyền lực kéo từ động cơ ra bánh saubằng cơ cấu mắc xích và bánh răng Thay đổi số răng nhông trước hoặc nhôngsau sẽ thay đổi tỷ số truyền khiến sức kéo , vòng tua máy thay đổi ở mỗi tốc độ Với nhông sau nhỏ hơn , người lái có thể kéo dài vòng ga trước khi chuyển sang

số mới Trên những chiếc xe công suất thấp , thay nhông nhỏ sẽ làm cho việctăng tốc chậm chạp hơn

Nhông được sản xuất với rất nhiều kiểu dáng và mẫu mã khác nhau :

a, Điều kiện làm việc :

 Nhông thường làm việc trong môi trường chịu va đập do khi xíchchuyển động tác dụng lên nhông 1 lực thay đổi (tải trọng động ) vớitốc độ lớn , đột ngột khi xe gặp chướng ngại vật , bị xóc hay phanhđột ngột

 Chịu mài mòn tốt do sự tiếp xúc giữa xích và răng nhông hoặc khibôi trơn không tốt và môi trường làm việc bị ô nhiễm, nhiều bụi

b, Yêu cầu cơ tính :

 Độ bền cao, không bị phá hủy khi làm việc

 Độ cứng lớp bề mặt cao trên 50 HRC , chống mài mòn giữa nhông

và xích khi chuyển động

Tra s tay thép th gi i chúng ta có th bi t đổ ế ớ ể ế ược v t li u làm nhông sauậ ệ

xe máy là S45C ( tiêu chu n Nh t B n) và mác thép tẩ ậ ả ương đương v i tiêuớchu n Vi t Nam là C45.ẩ ệ

Mác

thép %C %Si %Mn %P, ≤ %S,≤ %Cr %Ni Nguyên t ố

khácS45C 0,42-

0,48 0,15-0,35 0,6-0,9 0,030 0,035 ≤0,20 ≤0,20 Cu≤0,3C45 0,42-

0,50 0,17-0.37 0,5-0,8 0,040 0,040 ≤0,25 ≤0,25

-Nh n xétậ :

D a vào k t qu phân tích thành ph n hóa h c , có th th y % các nguyênự ế ả ầ ọ ể ấ

t đ u n m trong gi i h n yêu c u M t khác, hàm lố ề ằ ớ ạ ầ ặ ượng P và S sau phântích r t nh < 0,02% cho bi t đây thu c lo i thép ch t lấ ỏ ế ộ ạ ấ ượng cao

Vai trò c a các nguyên t :ủ ố

 Cacbon là nguyên t có nh hố ả ưởng l n đ n c tính c a v t li u vìớ ế ơ ủ ậ ệ

v y mu n dùng thép vào vi c gì đi u c n xem xét trậ ố ệ ề ầ ước tiên là hàm

lượng cacbon sau đó m i t i các nguyên t h p kim.ớ ớ ố ợ Thông thường,khi hàm lượng cacbon càng cao thép càng c ng , càng kém d o dai vàứ ẻcàng giòn.Hàm lượng cacbon trong mác thép C45 là kho ng 0,ả 45% ,

thu c nhóm thép hóa t t , sau nhi t luy n hóa t t đ t độ ố ệ ệ ố ạ ược s k tự ế

h p t t nh t c a các ch tiêu c tính : đ b n, đ d o, đ daiợ ố ấ ủ ỉ ơ ộ ề ộ ẻ ộ

 Si , Mn có vai trò tăng gi i h n đàn h i và đ c ng Hai nguyên t Mn,ớ ạ ồ ộ ứ ố

Si làm tăng r t m nh đ c ng (đ b n) tuy nhiên khi thép ch aấ ạ ộ ứ ộ ề ứ2%Si ho c 3,5% Mn làm thép có đ dai r t th p d n đ n giòn vàặ ộ ấ ấ ẫ ếkhông s d ng đử ụ ược

 Cr có tác d ng tăng b n (do gây xô l ch m ng tinh th ) và tăng đ ụ ề ệ ạ ể ộ

th m tôi (h s th m tôi khi thép đấ ệ ố ấ ược h p kim hóa Crom là 3,2).ợ

 P là nguyên t có h i gây hi n tố ạ ệ ượng giòn ngu i Ch c n có 0,1% Pộ ỉ ầhòa tan, ferit đã tr nên giòn.Do photpho là nguyên t thiên tích r tở ố ấ

m nh nên đ tránh giòn, hàm lạ ể ượng phôtpho trong thép ph i ít h nả ơ0,05%

 Lưu huỳnh là tạp chất có hại, kết hợp với sắt tạo nên hợp chất FeS cónhiệt độ nóng chảy thấp (988ᵒC), kết tinh sau cùng nằm ở biên hạt; khinung nóng thép để cán, kéo thì biên giới bị chảy ra dẫn đến thép bị giònhay còn gọi là hiện tượng bở nóng

1.2 Ch p nh t ch c, đo đ c ng t vi ụ ả ổ ứ ộ ứ ế

1.2.1 Các bước chu n b m u cho hi n vi quang h c:ẩ ị ẫ ể ọ

Bước 1: C t m uắ ẫ

T chi ti t ban đ u, s d ng máy c t đ c t thành nh ng m u có kíchừ ế ầ ử ụ ắ ể ắ ữ ẫ

thước phù h p sao cho d c m tay khi mài ho c thu n ti n cho vi c gáợ ễ ầ ặ ậ ệ ệ

m u Do kích thẫ ướ ủc c a răng nhông nh nên không th c t b ng máy c tỏ ể ắ ằ ắthông thường mà ph i s d ng máy c t dây M t c t là m t c t d c theoả ử ụ ắ ặ ắ ặ ắ ọchi u t đ nh răng c a nhông xe máy.ề ừ ỉ ủ

Bước 2 : Đúc m uẫ

Do răng c a nhông xe máy có hình d ng ph c t p và có kích thủ ạ ứ ạ ước nh vì ỏ

v y không th dùng gá mà ph i đúc m u b ng epoxy.ậ ể ả ẫ ằ

Bước 3 : Mài c h cơ ọ

Sau khi đúc, b m t m u không hoàn to n ph ng vì v y ph i mài qua gi yề ặ ẫ ả ẳ ậ ả ấmài 100 cho đ n khi b m t m u ph ng , m c đích là đ m u không b vátế ề ặ ẫ ẳ ụ ể ẫ ịkhi ch p nh N u m u b vát, khi ch p nh trên kính hi n vi quang h c,ụ ả ế ẫ ị ụ ả ể ọhình nh sẽ không đả ược rõ nét

- S d ng gi y mài ph cacbit silic đ t trên t m kính ph ng.ử ụ ấ ủ ặ ấ ẳ

- S d ng các gi y mài t 100 , 240 , 400, 600, 800, 1000,1200/ 1500.ử ụ ấ ừCác v t xế ước sau m i l n mài ph i song song v i nhau.ỗ ầ ả ớ

- Sau m i l n mài ph i chuy n sang gi y m n h n và hỗ ầ ả ể ấ ị ơ ướng màivuông góc v i v t xớ ế ước cũ cho đ n khi v t xế ế ước cũ không còn thì

Dung d ch t m th c là axit loãng HNO3 n ng đ 5%.ị ẩ ự ồ ộ

Nh n xétậ :

Theo đ th phân b nhi t đ theo ti t di n khi tôi b m t, vùng chuy n ồ ị ố ệ ộ ế ệ ề ặ ể

ti p có th là vùng tôi không hoàn toàn Sau tôi b m t , t ch c là có th làế ể ề ặ ổ ứ ểMactensite v i hàm lớ ượng ít+ ferit ( h t sáng).ạ

c, nh t ch c t vi trong lõi.Ả ổ ứ ế

rangct×500

Nhận xét:

rang×500

rang×1000

Tổ chức của lõi là ferit ( sáng) + peclit màu tối

Trên ảnh tổ chức tế vi ở độ phóng đại ×1000 , có thể nhìn thấy rõ các tấmXementit trong peclit

Nếu chi tiết được tôi và ram cao trước khi tôi bề mặt , tổ chức nhận được sẽ làferit + xementit (dạng hạt) hay còn gọi là xoocbit ram Tuy nhiên dựa vào kếtquả phân tích trên, có thể thấy xementit ở dạng tấm

=> Vì vậy tổ chức trong lõi là sau nguyên công thường hóa

1.2.3 Đo đ c ngộ ứ

a, Đo đ c ng thô đ i ộ ứ ạ

Theo k t qu phân tích trên , t ch c c a lõi là sau thế ả ổ ứ ủ ường hóa Vì

v y, ti n hành đo d c ng b ng máy đo đ c ng HRB , mũi đâm là bi thépậ ế ộ ứ ằ ọ ứ

Đo 3 vị trí khác nhau bất kì trên mẫu, ta thu được kết quả như bảng sau :

m nh khi ti p t c đo vào trong lõi.ạ ế ụ

1.3 Quy trình gia công và nhi t luy n cho chi ti t ệ ệ ế

D p ậnóngPhôi thép

T phôi thép hình tr sau ừ ụ đó d p nóng t oậ ạ thành chi tiết có cùng chi u dàyề

v i chi ti t c n ch t o ớ ế ầ ế ạ Sau khi d pậ , các chi ti t đế ượ đem đi v ic ủ ớ m cụđích là gi m đ c ngả ộ ứ , tăng đ d oộ ẻ đ ể d gia công c khí ễ ơ

1.3.1 Nhiệt luyện sơ bộ : Ủ hoàn toàn

Làm giảm độ cứng và tăng độ dẻo để dễ cắt gọt với độ cứng đạt được trongkhoảng 160 – 200 HB

cơ tính) thì thường hóa thường được sử dụng hơn so với tôi+ram cao

911°C

Ac3

0,80,45

727°C

* Tính nhiệt độ thường hóa :

Khi thường hóa ,chi tiết được nung đến nhiệt độ cao hơn Ac3 ( hoặc Acm) , sau

đó làm nguội trong không khí

Nung nhanh b m t chi ti t đ n nhi t đ tôi nh dòng di n có t n s caoề ặ ế ế ệ ộ ờ ệ ầ ố

Do t c đố ộ nung r t nhanh ấ vì v yậ nhi t đ chuy n bi n pha nâng cao lênệ ộ ể ếnên nhi t đ tôi ph i l y cao h n so v i tôi th tích thông thệ ộ ả ấ ơ ớ ể ường là 100-200 °C V y ch n nhi t đ tôi b m t là 950°C Sau tôi b m t , t ch cậ ọ ệ ộ ề ặ ề ặ ổ ứ

nh n đậ ược là Mactensite hình kim nh m n vì tôc đ nung nhanh và th iỏ ị ộ ờgian chuy n bi n ng n ể ế ắ

• Ram thấp :

Sau tôi tần số, tổ chức nhận được không hoàn toàn là Mactensite tôi ( một bộphận Mactensite đã bị ram ) vì vậy có thể ram ở nhiệt độ thấp hơn và thời gianngắn hơn khi tôi và ram bình thường

Chọn nhiệt độ ram là T = 150 °C.

* Sơ đồ nhiệt luyện:

T(°C)

950°C 840°C

Thường

Do hiện tại trong phòng thí nghiệm của bộ môn xử lý nhiệt và bề mặt không cóthiết bị tôi bề mặt Vì vậy, thay vì tiến hành tôi bề mặt, chi tiết sẽ được tiến hànhtôi + ram thấp để so sánh tổ chức sau khi tôi+ ram thấp và tổ chức sau tôi bềmặt của chi tiết đã được thực hiện trước đó.

Phần 2: Thực hành công nghệ

Chi tiết ban đầu được cắt thành 3 mẫu nhỏ khác nhau Các mẫu đó đượcxếp vào trong một một hộp nhỏ (có phủ than để tránh thoát cacbon) sau đó tiếnhành ủ ở nhiệt độ 900 °C, giữ nhiệt trong 30 phút và làm nguội cùng lò để đạtđược tổ chức ban đầu khi chưa qua xử lý nhiệt

Ram

th pấ

t(h)

Sau khi ủ, 1 mẫu đem đi đo độ cứng và chụp ảnh tổ chức tế vi Hai mẫucòn lại tiến hành thường hóa và tôi+ ram Để thuận tiện cho quá trình thao táckhi lấy mẫu ra ngoài và tôi trong nước ,các mẫu được buộc bằng dây thép vàxếp vào trong hộp có phủ than Nhiệt độ tôi và thường hóa là giống nhau nênhai mẫu được nung trong cùng 1 lò ở nhiệt độ 860°C và giữ nhiệt 30 phút.

Sau đó, 1 mẫu được lấy ra khỏi hộp và làm nguội trong không khí, mẫucòn lại được tôi trong nước Mẫu sau tôi sau đó đem đi ram ở nhiệt độ 160 °C ,giữ nhiệt 1 tiếng

Sau khi tiến hành xử lý nhiệt, các mẫu được đo độ cứng và chụp ảnh tổchức tế vi để so sánh với chi tiết ban đầu

2.1 Ủ

T (°C)

900°C

a, Đo độ cứng sau ủ

Sau ủ, mẫu có độ cứng thấp vì vậy không thể đo bằng máy đo HRC như cácmẫu sau tôi, ram Vì vậy, phải dùng máy đo HRB để xác định độ cứng mẫu sauủ

t (h)

30 phút

Nhận xét:

Khi nung nóng để ủ hoàn toàn ta được Austenit đồng nhất nên khi làm nguộichậm cùng lò , tổ chức nhận được là ferit ( màu sáng) +peclit( màu tối) trong đópeclit ở dạng tấm nhưng thô, to

ux200

ux1000

2.2 Thường hóa

a, Đo dộ cứng sau thường hóa

Độ cứng trung bình sau thường hóa là : 88,93 HRB ~ 180 HB

b, Ảnh tổ chức tế vi sau thường hóa:

T (°C)

860°C

Không khí

t(h)

30 phút

thuonghoax100

00

Nh n xétậ :

Sau thường hóa, t ch c nh n đổ ứ ậ ược là ferit ( màu sáng)+ peclit( màu t i).ốThông thường , sau thường hóa peclit có d ng t m Tuy nhiên do m u cóạ ấ ẫkich thước nh , m ng vì v y khi làm ngu i trong không khí tĩnh peclit t mỏ ỏ ậ ộ ấ

có d ng nh m n và khó nhìn th y b ng kính hi n vi quang h c.ạ ỏ ị ấ ằ ể ọ

So sánh v i nh t ch c c a lõi ban đ u, có th th y có s gi ng nhau là tớ ả ổ ứ ủ ầ ể ấ ự ố ổ

ch c g m 2 pha là ferit + peclit Tuy nhiên , nh t ch c lõi ban đ u xu tứ ồ ả ổ ứ ầ ấ

2.3 Tôi +ram thấp

T(°C)

860°C

Tôi (nước)

160 °C

t(h)Ram th pấ

1 giờ

30 phút

a, Đo độ cứng

Sau tôi + ram thấp , mẫu bị oxi hóa vì vậy để xác định chính xác độ cứng sau tôi , cần phải mài hết lớp oxit bên ngoài đi rồi bắt đầu đo độ cứng Đo 5 vị trí khác nhau bất kì trên mẫu, ta thu được kết quả như bảng sau :

Độ cứng trung bình của 5 lần đo sau tôi là : 55,4HRC

Độ cứng trung bình của 5 lần đo sau tôi + ram thấp là : 53,3HRC

b, Ảnh tổ chức tế vi sau tôi + ram thấp:

Ramx500

 So sánh ảnh tổ chức tế vi của mẫu nghiên cứu và mẫu ban đầu

Ramx1000

Nhận xét :

Sau tôi + ram , tổ chức nhận được là các kim Mactensite nhỏ mịn Tuy nhiên cóthể nhìn thấy, so với tôi bề mặt thì kim Mactensite thô và to hơn, mật độ củakim Mactensite cũng ít dày đặc hơn vì vậy độ cứng sau tôi + ram thấp nhỏ hơn

so với tôi bề mặt + ram thấp Ngoài ra , sau tôi+ ram thấp, vẫn còn Austenit dư( màu sáng) xen kẽ giữa các kim Mactensite tuy nhiên hàm lượng rất ít

KẾT LUẬN:

Dựa vào những kết quả phân tích có được, cho thấy rằng trong thực tế sản xuấtkhông nhất thiết khi nào cũng là nhiệt luyện hóa tốt : tôi + ram cao sau đó mớitôi bề mặt + ram thấp Tùy vào mục đích , yêu cầu và điều kiện làm việc của chitiết để đưa ra quy trình nhiệt luyện hợp lý Từ đó có thể làm giảm chi phí sảnxuất , giảm giá thành sản phẩm và tăng năng suất lao động

Trên cơ sở phân tích , đánh giá kết quả nhận được, cho thấy tôi bề mặt + ramthấp cho cơ tính cao hơn so với tôi + ram thấp thông thường đồng thời rút ngắnthời gian, ít tốn năng lượng Tuy nhiên , tùy vào mục đích sử dụng mà mỗiphương pháp có ưu điểm và nhược điểm khác nhau Do nhông xe máy yêu cầu

bề mặt có độ cứng cao, chống mài mòn tốt và lõi có độ dẻo dai cao vì vậy tôi bềmặt là phương pháp phù hợp và hiệu quả hơn Ngoài phương pháp tôi bề mặt ,

có thể tiến hành thấm C , tuy nhiên phương pháp này chỉ phù hợp đối với cácchi tiết yêu cầu cơ tính cao và làm việc trong điều kiện khắt khe hơn

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1. Vật liệu học cơ sở ( Nghiêm Hùng)

2. Sách tra cứu thép thế giới ( tác giả Trần Văn Địch, Ngô Chí Phúc)

3. Công nghệ nhiệt luyện ( Phạm Thị Minh Phương, Tạ Văn Thất)