Chế tạo bào gỗ

 Điều kiện làm việc của chi tiếtTrong quá trình làm việc chi tiết cần có độ cứng nhất định để có thểbào được gỗ, đồng thời cũng phải chịu được mài mòn do tiếp xúc trựctiếp với bề mặt g

PHẦN I GIẢI MÃ CÔNG NGHỆ

1 Giới thiệu chi tiết

 Giới thiệu ngành công nghiệp gỗ

Trong lịch sử phát triển của loài người, gỗ đóng vai trò hết sứcquan trọng, không những giúp con người tự vệ, sản xuất mà còn gópphần tạo nen những tiện nghi cần thiết trong sinh hoạt Ngoài ra nóchiếm một vị trí không thể thiếu trong mọi lĩnh vực nghệ thuật và xâydựng Ngày nay, gỗ vẫn luôn hiện diện trong mọi lĩnh vực của đời sốngchúng ta và trong tương lai gỗ vẫn còn phát triển hơn nữa Do đó, ngàycàng có nhiều yêu cầu vầ sản phẩm, mẫu mã và chất lượng, nhất là trongnền kinh tế thị trường của nước ta hiện nay thì năng suất cao, giá thành

hạ, chất lượng cao là những yêu cầu tiên quyết Chính vì vậy, việc cơgiới hóa trong khâu gia công gỗ là hết sức cần thiết

 Giới thiệu bào gỗ cầm tay

Bào gỗ là công nghệ gia công mặt phẳng cso diện tích tương đốilớn so với chiều dày bằng cách cắt gọt một hay nhiều lớp gỗ mỏng đểtạo nên tấm với chiều dày, độ phẳng, độ nhẵn đạt yêu cầu cho phéptrước khi chuyển sang công đoạn khác

Tuy sản xuất công nghiệp đòi hỏi cơ giới hóa để mang lại hiệu quảkinh tế cao, song dụng cụ bào gỗ cầm tay vẫn là dụng cụ thiết yếukhông thể thiếu trong ngành công nghiệp gỗ

Lưỡi bào gỗ là một phần quan trọng trong dụng cụ bào gỗ, có thiết

kế nhỏ gọn giúp thao tác bào dễ dàng

KÍCH THƯỚC CHI TIẾT:

 Điều kiện làm việc của chi tiết

Trong quá trình làm việc chi tiết cần có độ cứng nhất định để có thểbào được gỗ, đồng thời cũng phải chịu được mài mòn do tiếp xúc trựctiếp với bề mặt gỗ, do vậy độ cứng chi tiết cần đạt 54-56HRC

Với độ cứng cao như vậy, chi tiết rất giòn dễ bị gãy do va đập mạnhtrong quá trình làm việc, do vậy mặt không công tác của chi tiết có độcứng thấp hơn: 40-42 HRC để đảm bảo độ dai va đập

2 Giải mã công nghệ

 Kết quả phân tích hóa học

Thực hiện trên máy phân tích quang phổ

Hình 2.1 Kết quả phân tích hóa học bằng XRD

- Phần giữa đo trên máy đo độ cứng tế vi với tải trọng 0.1 N

Kết quả thu được:

- Bề mặt công tác: 56 HRC (giá trị trung bình)

- Bề mặt không công tác: 40 HRC (giá trị trung bình)

- Phần giữa: 250HV ~ 23 HRC (giá trị trung bình)

Hình 2.3 Biểu đồ kết quả đo độ cứng mẫu nghiên cứu

 Tổ chức tế vi

Hình 2.4 Tổ chức phần đầu lưỡi bào (x100)

Hình 2.5 Tổ chức phần thân lưỡi bào (x200)

21

3

2

31

Phần không công tác

Phần công tác

Phần giữa

100 µm

50 µm

Lớp giữa

50µm

+ Vật liệu làm mặt không công tác của lưỡi là C45, đồng thời tổ chức tế

vi có ít Maxtensit kim nhưng thô, do vậy thép đã được tôi nhưng khônghoàn toàn Điều này phù hợp với độ cứng đo được là 40 HRC

+ Phần ghép nối của 2 thép có độ cứng thấp (23 HRC), là một dải trắngsáng, đồng thời xung quanh dải này về phía mặt không công tác (C45)các hạt trắng cũng nhiều hơn và giảm dần từ trong ra ngoài Do vậy khighép nối đã sử dụng nhiệt làm thoát Cacbon của mặt C45

3 Lựa chọn quy trình công nghệ

Quy trình công nghệ tổng quát chế tạo lưỡi bào

 Nung sơ bộ

• Mặt không công tác của lưỡi dùng thép C45

- Mục đích của nung sơ bộ là làm mềm thép trước khi gia công

- C45 là thép trước cùng tích, do vậy nhiệt độ nung được tính nhưsau:

(cán, cắt gọt)

Ghép nối

Kiểm tra

Kiểm traKiểm tra

• Mặt không công tác của lưỡi dùng thép C45

Mục đích của nung sơ bộ là làm mềm thép trước khi gia công

45Cr là thép hợp kim thấp, nhiệt độ nung

T= TC45+10=840+10=850oC

Do hàm lượng Cr thấp tổ chức sau nung sơ bộ là Ferit+Peclit+Xe hợpkim (Fe,Cr)3C

 Sau khi nung sơ bộ, kiểm tra vật liệu:

- Dùng kính hiển vi quang học: tổ chức nhận được giống phôi banđầu gồm các hạt ferrit và các tấm peclit

- Kiểm tra cơ tính đạt được:

Giới hạn bền(MPa)

Giới hạnchảy (MPa)

Độ dãn dàitương đối δ

để ghép vào với nhau rồi cùng mang ram thấp.

• Tôi

+ Mặt công tác dùng thép 45Cr

Thép 45Cr là thép hợp kim thấp, nhiệt độ tôi:

T=A3+10+(30-50)=807.5+10+(30-50)=860oCPha xementit hợp kim có nhiệt độ hòa tan vào austenit khoảng 830-

850oC do vậy sau khi nung lên nhiệt độ tôi, xementit hợp kim sẽ hòatan vào austenit do vậy tổ chức là austenit

Vì là thép hợp kim thấp, môi trường tôi là dầu nóng (nhiệt độ

60-80oC) để tránh ứng suất nhiệt gây cong vênh nứt vỡ

+ Mặt không công tác dùng thép C45

Mặt này được tôi không hoàn toàn ở nhiệt độ 800C.

Với chi tiết lưỡi bào, cơ tính của mặt công tác là phần quan trọng

do đó nhiệt độ ram được chọn theo mặt công tác (thép 45Cr)

Do thép có hàm lượng Cr<1% có thể sử dụng giản đồ bên dưới đểchọn nhiệt độ và thời gian ram:

Để đạt độ cứng (54-56) HRC nhiệt độ ram 200oC trong 1 giờ

Sau khi ram tổ chức đạt được là Maxtensite ram hình kim và cacbitcrom phân bố đều trên nền tăng độ cứng và chống mài mòn

- Kiểm tra:

+ Kiểm tra về kích thước chi tiết sau quá trình nhiệt luyện, có thểtiến hành gia công tinh để đạt được kích thước chính xác theo yêucầu

ToC

t(phút)

860oC

Dầu (70 o C)

200oC

+ Kiểm tra về cơ tính chi tiết:

•Độ cứng mặt không công tác: 40-42 HRC

•Độ cứng mặt công tác: 54-56 HRC

•Mối ghép phải chắc chắn đảm bảo không bị bong tách trong quátrình làm việc

PHẦN II THỰC HÀNH

Để nghiên cứu quy trình xử lý nhiệt của chi tiết lưỡi bào gỗ, ta cầnlàm thực nghiệm trên mẫu khảo sát Thu thập kết quả, số liệu và tổnghợp, so sánh với chi tiết thật Khi so sánh, nếu mẫu làm thực nghiệm đạtcác cơ tính, tổ chức tế vi như mẫu thật, tức là việc xử lý nhiệt diễn rachính xác

1 Ủ mẫu 45Cr

 Chuẩn bị mẫu thực nghiệm:

• Mẫu thực nghiệm được cắt ra từ chính chi tiết lưỡi dao bào banđầu ta có Vì lý do thời gian không cho phép nên bài báo cáo này củachúng em xin tập trung nghiên cứu phương pháp xử lý nhiệt cho phầnmặt lưỡi công tác, tức phần thép 45Cr

• Cắt mẫu: cắt thành 2 mẫu thực nghiệm có kích thước 35x20mm

 Tiến hành ủ mẫu:

• Nhiệt độ ủ: 45Cr là thép trước cùng tích, do đó ta tiến hành ủ hoàntoàn để đạt được tổ chức austenit rồi làm nguội cùng lò Nhiệt độ ủđược tính theo công thức sau:

Hình 1.1 Tổ chức phần thân lưỡi sau ủ (x100)

2 Nung tôi mẫu thực nghiệm 45Cr

 Nhiệt độ nung: nhiệt độ nung tôi thép 45Cr tương đương với

nhiệt độ ủ, ta có thể chọn nhiệt độ nung tôi dao động trong khoảng

880-900oC Nhiệt độ cao sẽ làm lớn hạt rất nhanh

 Thời gian giữ nhiệt: khoảng 15 phút do chi tiết khá mỏng,

khoảng 2mm, thời gian giữ nhiệt cần đủ lâu để hòa tan cacbit nhưngcũng cần đủ nhanh để tránh làm lớn hạt

 Môi trường tôi: môi trường tôi trong nước để đảm bảo có cơ tính

(độ cứng) đạt với yêu cầu làm việc

3

50 µm

Hình 2.2 Tổ chức mặt công tác sau tôi (x1000)

Hình 2.3 Tổ chức phần giữa sau tôi (x1000)

2

10 µm

3

10 µm

Hình 2.4 Tổ chức mặt không công tác sau tôi (x1000)

3 Ram mẫu thực nghiệm

 Nhiệt độ nung: do điều kiện làm việc cần độ cứng cao, chống

mài mòn tương đối nên ta tiến hành ram thấp mẫu Nhiệt độ ram là

200oC, với nhiệt độ này, ta sẽ thu được tổ chức hầu hết là mactensit, có

độ cứng cao, phù hợp với điều kiện làm việc của chi tiết

 Thời gian giữ nhiệt: khoảng 1h, ram thấp để khử ứng suất nhiệt,

ứng suất tổ chức, đặc biệt vai trò chính của ram thấp là thu đượcmactensite ram, austenit dư và cacbit crom phân tán nhỏ mịn trên nềnlàm tăng độ cứng và tính chống mài mòn nhưng gần như loại bỏ hoàntoàn được ứng suất Điều này có ý nghĩa quan trọng đối với cơ tính củavật liệu

 Tổ chức tế vi

Hình 3.1 Tổ chức lưỡi bào sau ram (x500)

Hình 3.2 Tổ chức mặt công tác sau ram (x1000)

Hình 3.3 Tổ chức phần giữa sau ram (x1000)

Hình 3.4 Tổ chức mặt không công tác sau ram (x1000)

2

10 µm

3

10 µm

4 So sánh mẫu thật và mẫu thực nghiệm

4.1 Về mặt cơ tính

Mặt công tác(45Cr)

Phần giữa Mặt không công

tác (C45)

Bảng 4.1 Bảng so sánh độ cứng của mẫu ban đầu và mẫu đã qua xử lí

Hình 4.2 Biểu đồ so sánh độ cứng của mẫu ban đầu và mẫu thực nghiệm

Sau khi xử lí lại mẫu ban đầu ta thấy:

- độ cứng của mặt công tác và phần giữa của chi tiết tương đương với mẫu ban đầu

- độ cứng của mặt không công tác có chênh lệch lớn so với mẫu ban đầu (40

và 50 HRC)

4.2 Về mặt tổ chức tế vi

 Mặt công tác

Tổ chức mặt công tác ban đầu (x500)

Tổ chức mặt công tác sau khi xử lí (x500)

20 µm

20 µm

 Phần giữa

Tổ chức phần giữa ban đầu (x500)

20 µm

Tổ chức phần giữa sau xử lí (x500)

 Mặt không công tác

20 µm

20 µm

Tổ chức mặt không công tác ban đầu (x500)

Tổ chức mặt không công tác sau xử lí (x500)

 Nhận xét:

- Mặt công tác: ảnh tổ chức ban đầu và sau xử lí tương đương nhau (có các kim Maxtensite), kết hợp với độ cứng thu được có thể nhận thấy quytrình nhiệt luyện (tôi+ram thấp)là phù hợp

- Phần giữa:

+ Tổ chức ban đầu gồm các hạt trắng (ferit) và peclit

+ Tổ chức sau xử lí gồm các kim Maxtensite thô to

Tuy nhiên do với lượng Cacbon nhỏ (do đã bị thoát Cacbon trong quá trình ghép nối) nên độ cứng sau xử lí cũng không cao hơn mẫu ban đầu nhiều (21 và 23 HRC)

→ phần giữa của chi tiết không được nhiệt luyện, đồng thời trong quá trình ghép nối 2 mặt chi tiết đã xảy ra quá trình thoát Cacbon

20 µm

- Mặt không công tác:

+ Ảnh tổ chức ban đầu và sau xử lí là khác nhau

ảnh ban đầu có lượng nhỏ Maxtensite bên trong các hạt, các hạt này rõ biên hạt

+ Độ cứng ban đầu và sau xử lí chênh lệch nhiều

→ mặt không công tác không được nhiệt luyện giống mặt công tác, mà được tôi không hoàn toàn (tức nhiệt độ tôi nằm giữa A1 và A3 ) Khi nung lên nhiệt độ này tổ chức không hoàn toàn là Austenit, vẫn còn hạt ferrit do vậy sau khi tôi Maxtensit sẽ hình thành trên nền pha mẹ (ferrit)

Do vậy kết thúc quá trình tôi + ram sẽ thu được Maxtensit kim trên nền hạt ferrit ban đầu

5 Kết luận

- Quy trình công nghệ:

+ mặt công tác (45Cr) được nung lên nhiệt độ hoàn toàn Austenit

(860oC), mặt không công tác sẽ được nung lên nhiệt độ giữa A1 và A3

(khoảng 800oC) sau đó được hàn rèn và tôi ngay sau đó Khi đó mặt công tác sẽ được tôi hoàn toàn còn mặt không công tác được tôi không hoàn toàn

+ sau khi chi tiết được ghép nối sẽ được mang đi ram ở 200oC

Kết thúc quá trình:

+ mặt công tác sẽ đạt độ cứng như khi làm thực nghiệm

+ mặt không công tác độ cứng sẽ thấp hơn thực hiện tiến hành do được tôi không hoàn toàn (lượng Maxtensite ít hơn thực nghiệm)

+ khi hàn rèn 2 mặt của chi tiết với nhau, do ở nhiệt độ cao cùng với việc rèn 2 chi tiết lại không có khí bảo vệ, phần ghép nối xảy ra hiện tượng thoát Cacbon