Thiết kế xưởng nhiệt luyện đĩa cắt kim loại, bi nghiền xi măng

Thiết kế xưởng nhiệt luyện đĩa cắt kim loại, bi nghiền xi măng. 2. Các số liệu ban đầu - Đĩa cắt: 150 tấn. - Bi nghiền: 300 tấn. 3. Nội dung thiết kế và tính toán. - Chương 1: Giới thiệu tổng quát chi tiết và vật liệu làm chi tiết. - Chương 2: Quy trình chế tạo. - Chương 3: Tính toán thời gian nhiệt luyện. - Chương 4: Tính toán và lựa chọn thiết bị. - Chương 5: Tính toán số công nhân và tiền lương cho công nhân tại xưởng nhiệt luyện. - Chương 6: Thiết kế nhà xưởng. - Chương 7: An toàn lao động. 4. Các bản vẽ và đồ thị (ghi rõ họ tên và kích thước bản vẽ). - Bản vẽ mặt bằng xưởng: A3 - Bản vẽ mặt cắt ngang xưởng: A3 - Bản vẽ bố trí đường điện, nước: A3

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN THIẾT KẾ XƯỞNG

HỌ VÀ TÊN: Nguyễn Văn Thành

Phan Minh Quyết

KHÓA : 60

VIỆN : VIỆN KHOA HỌC VÀ KỸ THUẬT VẬT LIỆU

NGÀNH : XỬ LÝ NHIỆT VÀ BỀ MẶT

1 Đầu đề thiết kế

Thiết kế xưởng nhiệt luyện đĩa cắt kim loại, bi nghiền xi măng

2 Các số liệu ban đầu

- Đĩa cắt: 150 tấn

- Bi nghiền: 300 tấn

3 Nội dung thiết kế và tính toán.

- Chương 1: Giới thiệu tổng quát chi tiết và vật liệu làm chi tiết

- Chương 2: Quy trình chế tạo

- Chương 3: Tính toán thời gian nhiệt luyện

- Chương 4: Tính toán và lựa chọn thiết bị

- Chương 5: Tính toán số công nhân và tiền lương cho công nhân tại xưởng

nhiệt luyện

- Chương 6: Thiết kế nhà xưởng

- Chương 7: An toàn lao động

4 Các bản vẽ và đồ thị (ghi rõ họ tên và kích thước bản vẽ).

- Bản vẽ mặt bằng xưởng: A3

- Bản vẽ mặt cắt ngang xưởng: A3

- Bản vẽ bố trí đường điện, nước: A3

5 Cán bộ hướng dẫn: TS Nguyễn Ngọc Minh

6 Ngày giao nhiệm vụ thiết kế: 01/2019

7 Ngày hoàn thành nhiệm vụ: 10/06/2019

Hà Nội, Ngày….tháng….năm 2019

CHỦ NHIỆM BỘ MÔN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

TS Nguyễn Ngọc Minh TS Nguyễn Ngọc Minh

Sinh viên đã hoàn thành và nộp thiết kế cho bộ môn

Ngày tháng năm 2019

LỜI NÓI ĐẦU

Ngày nay, sự phát triển của các ngành khoa học kỹ thuật như cơ khí chế tạomáy, công nghiệp hóa học, điện tử, tin học, công nghiệp ôtô xe máy… và đời sốnghàng ngày đều gắn bó và cần đến các vật liệu có tính đa dạng với chất lượng ngàycàng cao

Công nghệ nhiệt luyện là công nghệ làm thay đổi tính chất của vật liệu bằngcách thay đổi cấu trúc của vật liệu Đặc biệt là trong cơ khí chế tạo máy, nhiệt luyệnđóng vai trò quan trọng vì không những nó tạo cho chi tiết sau khi gia công có nhữngtính chất cần thiết như độ cứng, độ bền, độ dẻo, độ dai, khả năng chống mài mòn vàchống ăn mòn… Mà còn làm tăng tính công nghệ của vật liệu Do đó có thể nói nhiệtluyện là một trong những yếu tố quan trong quyết định đến chất lượng sản phẩm cơkhí

Hiện nay, nhà nước ta đang có chủ trương nội địa hóa các thiết bị sản xuất máymóc trong công nghiệp, đặc biệt là công nghệ sản xuất ô tô, xe máy, các loại động cơnông nghiệp… các chi tiết đều đòi hỏi yêu cầu về cơ tính và chất lượng Để nâng caochất lượng cho các chi tiết này thì nhiệt luyện là một quá trình không thể thiếu trongquy trình sản xuất

Nhiệt luyện quyết định đến tuổi thọ của các sản phẩm Thông qua nhiệt luyệncác chi tiết sẽ có tuổi thọ làm việc cao hơn, tiết kiệm kinh tế cho sản xuất

Vì trình độ và thời gian có hạn nên đồ án của chúng em có nhiều sai sót Rấtmong thầy cô và các bạn đóng góp ý kiến xây dựng bản đồ án này để chúng em nhậnđược thêm những kinh nghiệm khi làm việc thực tế Chúng em xin chân thành cảm ơn

sự giúp đỡ tận tình của các thầy, cô trong bộ môn Vật liệu học, Xử lý nhiệt và bề mặt

Hà Nội, Ngày tháng năm 2019 Nhóm sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Thành

Mục Lục

BÁO CÁO ĐỒ ÁN

THIẾT KẾ XƯỞNG NHIỆT LUYỆN

CHƯƠNG I GIỚI THIỆU TỔNG QUÁT.

1.1 Đĩa Cắt.

Trong các nhà máy cơ khí ,cắt gọt là nguyên công có khối lượng lớn hơn cả,tiêu phí nhiều năng lượng, máy móc,công nhân và chiếm tỷ lệ cao trong giá thành sảnphẩm Do đó tạo ra các dụng cụ cắt có tốc tộ cắt giọt cao là yêu cầu thường xuyên vàcần thiết

Đĩa cắt là chi tiết nằm trong các máy cắt, là dụng cụ cắt đặc trưng với tạo hìnhtạo ra phoi

1.1.1 Phân tích chi tiết:

- Đường kính trong của đĩa là r3 = 12,5 mm

- Đường kính ngoài của đĩa là r1 = 150 mm

- Đường kính ở chân răng của đĩa là r2 = 135 mm

- Độ dày của đĩa là 3mm

- Khối lượng chi tiết 1,65 Kg

- Diện tích 1 chi tiết: 0.127m2

1.1.2 Điều kiện làm việc.

Điều kiện làm việc :

- Để tạo ra phoi, lưỡi cắt phải chịu áp lực rất lướn để tạo ra công cơ học để phá hủy kimloại Vì vậy, chi tiết phải có độ cứng cao hơn hẳn phôi Trường hợp thông dụng (cắtthép, gang thông thường với HB trên dưới 200) đĩa cắt phải có độ cứng > 60 HRC

- Đĩa cắt bị mài sát : Mặt trước tiếp xúc với phoi, mặt sau tiếp xúc với phôi, nên khi cácrăng bị mài mòn mạnh, khoảng cách hẹp lại các răng sẽ bị gãy và trở nên cùn cần phảimài lại Do vậy đĩa cắt cần có tính chống mài mòn cao

- Công tách phoi và ma sát biến thành nhiệt và phần lớn tập trung ở phần răng cưa làmcho nó nóng lên rõ rệt, làm xấu tính cắt của đĩa cắt Đặc biệt là khi cắt ở tốc độ cao,nhiệt độ răng vượt qua 200 ÷ 300 oC , mactensit bị phân hóa, độ cứng sẽ giảm (<60HRC) và đĩa cắt không còn khả năng cắt gọt Do vậy, với đĩa cắt tốc độ cao thì vậtliệu làm cần đưa thêm một số nguyên tố tạo độ cứng nóng cho thép.

- Ngoài các yếu tố trên , thì đĩa cắt cũng cần các yêu cầu khác : độ bền , độ dai va đậpđảm bảo

Từ các điều kiện làm việc đã nêu trên thì các yêu cầu cơ tính cần thỏa mãn chochi tiết:

- Độ cứng cao 62 ÷ 65 HRC

- Tính cứng nóng cao (tại 600÷ 650oC)

- Tính chống mài mòn cao

- Độ thấm tôi cao

- Độ bền cao , độ dai va đập đảm bảo

- Tính mài tốt sau khi tôi

1.1.3 Vật liệu chế tạo chi tiết.

Dựa vào các điều kiện làm việc cùng yêu cầu cơ tính, những vật liệu có thể làmchi tiết đĩa cắt :

oC, do vậy chỉ làm đươc đĩa cắt có năng suất thấp, tốc độ thấp

→ Không nên sử dụng nhóm thép này làm đĩa cắt tốc độ cao

b, Nhóm thép hợp kim.

Nhóm thép này có thành phần cacbon cao trên dưới 1% và được hợp kim hóacác nguyên tố hợp kim

- Nhóm thép hợp kim thấp

Thành phần nguyên tố hợp kim được hợp kim hóa thấp để cải thiện độ thấm tôihay tính chống mài mòn cao.

Loại có tính thấm tôi tốt như mác 90CrSi có tác dụng sau:

• Cải thiện tính thấm tôi : môi trường tôi dầu vẫn đảm bảo độ cứng > 60HRC, nhưng chỉthích hợp làm đĩa cắt nhỏ, không có hình dạng phức tạp

• Nâng cao một chút tính cứng nóng do Si và Cr cản trở mạnh quá trình ram dưới 250 ÷

300 oC nên nâng cao tính cứng nóng nên tới 300oC → cải thiện được tốc độ cắt 10m/min

Nhưng một nhược điểm của loại này là dễ thoát cacbon khi nung nên cần chú ýbảo vệ khi tôi

Loại có tính chống mài mòn cao : 140CrW5 Lượng W lớn nên tạo được nhiềucacbit làm tăng mạnh tính chống mài mòn Thép có tính thấm tôi thấp ( do ít Cr vànhiều cacbit thúc đẩy chuyển biến thành hỗn hợp ferit + xementit) Sau khi tôi ( 800 ÷

820 oC) và ram (150 oC) thì độ cứng đạt 66 ÷ 68 HRC nhưng tốc độ cắt không cao dotính cứng nóng thấp

→ không nên sử dụng nhóm thép này

 % Cr = (3.8 ÷ 4.4) có trong mội loại thép gió làm tăng mạnh độ thấm tôi

 % W =(9 ÷ 18 ) là nguyên tố quan trọng nhất trong thép gió, quyết địnhtính cứng nóng cúng nhưng năng suất cho chi tiết

 % V = (1 ÷ 2) làm tăng tính chống mài mòn cho thép

 % Co không tạo cacbit, hòa tan vào trong ferit, với thành phần (5 ÷ 10

%) thì cải thiện tính cứng nóng cho thép

→ Vậy vật liệu chọn là thép gió 80W18Cr4V

 Thành phần hóa học của mác thép 80W18Cr4V

Bảng1.1.1: thành phần của mác thép 80W18Cr4V

Mác thép

C (%)

W (%)

Cr (%)

Co (%)

Mo(

%)

V (%)

Mn(

%)

Si(%) P,S(

%) 85W18Co5Cr4

V2( P18k5 )

0.85 18 4.0 5.0 1.0 2.0 0.3÷

0.5

0.2÷0 5

≤ 0.03 85W6Mo5Cr4

V2 ( P6M5)

0.85 6 4.0 - 5.0 2.0 0.3÷

0.5

0.2÷0 5

≤ 0.03

1.2 Bi Nghiền

1.2.1 Đặc điểm

Trong công cuộc công nghiệp hóa và hiện đại hóa đất nước, ngành xây dựngđóng vai trò hết sức quan trọng Nếu muốn có được những sản phẩm xây dựng đạthiệu quả kinh tế cao, chất lượng tốt thì vật liệu xây dựng đóng vai trò tất yếu

Bi nghiền xi măng là một trong những vật liệu thiết yếu của ngành công nghiệpxây dựng nói chung và ngành sản xuất xi măng nói riêng Trong những năm qua lĩnhvực sản xuất bi nghiền đã có nhiều sự mở rộng và cải tạo cơ sở vật chất cũ, làm tăngnăng suất sản xuất và sản lượng hàng năm

1.2.2 Điều kiện làm việc

Điều kiện làm việc:

Khi máy nghiền làm việc tiếp xúc trực tiếp với nguyên liệu và tang máy cũngnhư chúng va đập vào nhau làm cho bi bị mài mòn

- Để nghiền nhỏ các thành phần trong xi măng, để đảm bảo làm nhỏ đượcnguyên liệu thì cần đảm bảo độ cứng Do đó cần phải có độ cứng cao khoảng 55 HRC– 59 HRC để đảm bảo trong quá trình làm việc không bị mài mòn quá nhanh

- Trong quá trình làm việc bi bị va đập rất lớn vào nhau và vào tang của máynghiền do đó cần có đủ độ dai va đập để chi tiết không bị phá hủy trong quá trình làmviệc

- Ngoài các điều kiện làm việc trên thì bi nghiền cần phải có đủ độ bền.

Với điều kiện làm việc khắc nghiệt đã nêu trên, để quá trình sản xuất được diễn

ra hiệu quả thì quá trình sản xuất ra bi nghiền cần phải có các yêu cầu cơ tính thỏa mãncho chi tiết:

là peclit, mactenxit hoặc austenit) làm cho độ cứng của khối vật liệu rất cao và chịumài mòn tốt Bên cạnh đó, khả năng chịu mài mòn của hợp kim cũng được biết đếnnhư là một hàm tỉ lệ thuận với độ cứng và được quyết định bởi hàm lượng cácbít cótrong tổ chức

Dựa vào chức năng và điều kiện làm việc của bi nghiền cũng như tham khảocác tài liệu về sản xuất bi nghiền thì nhóm nghiên cứu đã chọn mác vật liệu như sau:

cứng Nhóm

tiêu

chuẩn

2,7

Nhận xét: Vì là vật liệu phân tích thuộc nhóm gang crom cao nên không có máctương đương theo tiêu chuẩn các nước

• Ảnh hưởng của các nguyên tố hợp kim

Với tổng hàm lượng các nguyên tố hợp kim cao Ngoài nguyên tố hợp kimchính là Crôm (Cr) còn có các nguyên tố khác Silic, Niken,… Bên cạnh đó, còn cómột số nguyên tố khác Các nguyên tố hợp kim tạo ra cácbít hợp kim giúp cho hợpkim nâng cao độ cứng và tính chống mài mòn Sau đây là ảnh hưởng của một sốnguyên tố chính:

- Ảnh hưởng của nguyên tố cacbon (C): là nguyên tố quan trọng nhất, quyếtđịnh chủ yếu đến tổ chức, tính chất của hợp kim Khi lượng cacbon trong hợpkim tăng lên, lượng cácbít cũng tăng lên tương ứng đồng thời làm thay đổi tổchức tế vi của hợp kim Với hàm lượng cacbon vào khoảng ≈ 2,4-2,7 %,cacbon kết hợp với Cr tạo thành cácbít cùng tinh cứng thường gặp ở dạng(Cr.Fe)7C3 hoặc M7C3, chính vì vậy nó có tác dụng nâng cao độ cứng và tínhchống mài mòn rất mạnh Ngoài ra với hàm lượng Cacbon đủ lớn có thể làmgiảm nhiệt độ Ms xuống dưới nhiệt độ thường như được thể hiện trên hình (a)

Hình a : ảnh hưởng của %C đến M s , M f

Hình b: ảnh hưởng của các nguyên tố đến chuyển biến mactensit.

- Ảnh hưởng của nguyên tố crom: là nguyên tố hợp kim thường được dùng đểhợp kim hóa và là nguyên tố tạo cácbít trung bình Crôm có thể hòa tan trongferit, mở rộng α, khi hàm lượng crôm cao nó sẽ kết hợp với cacbon để tạo raxementit hợp kim (Fe.Cr)3C và các loại cácbít Cr7C3 và Cr23C6 Hàm lượng Crcàng lớn thì lượng cácbít tạo ra càng nhiều làm tăng khả năng chống mài mòn

cho hợp kim Nhưng Cr càng lớn càng làm giảm nhiệt độ Ms , làm tăng lượngAustenit tồn tại ở nhiệt độ thường Ảnh hưởng của nguyên tố Cr đến điểmchuyển biến Ms được thể hiện ở hình (b).

- Ảnh hưởng của nguyên tố Silic: là nguyên tố không tạo cácbít, khi hòa tan vàotrong Fe tạo thành dung dịch rắn, làm xô lệch mạng do đó làm tăng độ cứng,

độ bền, đồng thời làm giảm độ dẻo dai của hợp kim

- Ảnh hưởng của Niken: là nguyên tố không tạo thành cácbít, chỉ hòa tan hoàntoàn vào sắt tạo thành dung dịch rắn, nâng cao độ cứng của hợp kim, đồng thời

Ni mở rộng (nhiệt độ tồn tại) khu vực austenite, làm giảm Ms dẫn đến làmtăng lượng austenite dư làm tăng độ dẻo dai của hợp kim

- Ngoài các nguyên tố chính trên thì các nguyên tố khác như: Mo, Ti,… vớilượng nhỏ, khi kết hợp với C tạo các loại cácbít làm tăng độ cứng cũng nhưkhả năng chống mài mòn cho hợp kim

CHƯƠNG II QUY TRÌNH CHẾ TẠO

2.1 Đĩa cắt kim loại

- Đĩa cắt kim loại được chế tạo từ phôi rèn Sơ đồ chế tạo được mô tả như sơ đồsau:

o

Hình 2.1: Quy trình chế tạo đĩa cắt

→ Do sử dụng thép gió để chế tạo nên việc chế tạo đĩa cắt tương đối phức tạp

do vậy cần phải qua nhiều công đoạn mới có thể đem gia công tạo hình sản phẩm , sau

đó đem đi nhiệt luyện kết thúc được

2.1.1 Rèn Nóng

- Vì đĩa cắt kim loại là 1 chi tiết có hình dạng đơn giản nên ta sử dụng phươngpháp này trong công nghiệp để tối ưu hóa

- Do thép có thành phần C cao, nguyên tố hợp kim lớn (> 10% ) nên sau khi đúc

tổ chức chứa rất nhiều cacbit cùng tinh lêđêburit dạng xương cá, mà tổ chứcnày rất giòn Để làm nhỏ mịn tổ chức này cần gia công biến dạng nóng (cánnóng, rèn nóng)

Sản Phẩm Phôi Thép

Nhiệt luyện KTRèn Nóng

Gia công TinhNhiệt Luyện Sơ

Bộ

2.1.2 Nhiệt luyện sơ bộ (Ủ)

- Ủ không hoàn toàn ở 850oC để đạt độ cứng (242 - 269) HB để tiến hành giacông cơ khí tiếp theo

- Nguyên công ủ là nguyên công trước khi gia công cơ nhằm mục đích làmmềm thép để tiến hành gia công tinh (cắt gọt) ở trạng thái nguội Khi ủ, chi tiếtđược nung đến nhiệt độ Tủ = 8500C Sau khi giữ nhiệt sẽ được làm nguội cùng

lò với tốc độ nguội là (120 ÷ 150)oC/h., nhiệt độ ủ Tủ = 850oC Chọn ủ để khử

bỏ được ứng suất và thép có tổ chức: P (dạng xoocbit) + cacbit nhỏ mịn phântán

2.1.3 Gia công cơ khí:

- Sau khi ủ để làm mềm thép, tiền hành gia công bề mặt chi tiết bao gồm: Cácrăng của đĩa, kích thước của đĩa theo đúng kích thước trên bản vẽ kĩ thuật

2.1.4 Nhiệt luyện kết thúc.

-Nhiệt luyện đĩa cắt bao gồm 2 quá trình: Tôi + Ram cao

-Tôi: đưa chi tiết đi nung đến nhiệt độ 12800C sau đó làm nguội ngoài không khí Do đây là mác thép P18 có tính thấm tôi cao lên nguội ngoài không khí

để tiết kiệm chi phí mà tổ chức vẫn là Mactenxit

-Ram: sau khi được tôi ngoài không khí, chi tiết sẽ được đưa đi ram 3 lần ở nhiệt độ 5700C để khử bỏ austenit và đạt độ cứng thứ 2

Hình 2.2 Quy trình chế tạo bi nghiền

Bi nghiền được tạo hình bằng phương pháp đúc, sau khi đúc thì bi sẽ đượcchuyển đến máy sóc bi để tách rời những viên còn gắn vào nhau sau khi đúc Sau đó biđược chuyển đến phân xưởng nhiệt luyện để tiến hành nhiệt luyện

2.2.1 Nhiệt luyện kết thúc

Sơ đồ nhiệt luyện tổng quát: tôi và ram thấp

Sóc bi, làm sạch

Bi nghiền

Sản phẩm Nhiệt luyện kết thúc

Bi nghiền

Kiểm tra sản phẩm ( lấy ngẫu nhiên)

- Tôi: Sau khi đưa đến xưởng nhiệt luyện, bi được đưa đi nung đến nhiệt độ 950– 9600C sau đó làm nguội trong dầu nóng để tạo ra tổ chức Mactenxit + cacbit

có đủ cơ tính làm việc

- Ram: Sau khi tôi trong dầu, bi được đưa đi ram để khử bỏ ứng suất trước khilàm việc

2.2.2 Sản phẩm.

- Chọn một vài sản phẩm trong một lô để tiến hành kiểm tra độ cứng, độ congvênh, vết nứt…

- Đóng gói sản phẩm, bảo quản

CHƯƠNG III TÍNH TOÁN THỜI GIAN NHIỆT LUYỆN

3.1 Đĩa cắt kim loại.

 Thiết bị: Lò buồng NW440 Nhiệt độ làm việc: 1300oC

 Công suất thiết kế lò: 30 KW

 Không gian làm việc của lò: 600 x 750 x 1000 (mm)

 Khối lượng 1 chi tiết: 1,65 kg

 Diện tích xung quanh 2 mặt của dao: 0.127 m2

 Khối lượng đồ gá: Mgá = 1,452 kg

 Diện tích xung quanh gá: 0.192 m2

 Kích thước gá: Chiều cao: 350 mm

* Tính toán thời gian nung chi tiết đến nhiệt độ ủ:

- Nhiệt độ trung bình của vật nung:

1 2d

1 2

ln

 t2d: Nhiệt độ ban đầu của vật nung, t2d = 25 oC

 t2c: Nhiệt độ cuối giai đoạn của vật nung, t2c = 845 oC

 t1: Nhiệt độ của lò nung, t1 = 8600C

 F: diện tích nung toàn bộ chi tiết trong lò (m2)

 m: khối lượng mẻ nung (kg).

 t1 : Nhiệt độ làm việc của bề muối t1 = 6500C

 t2d: Nhiệt độ của chi tiết ở ngoài không khí, t2d = 250C

 ∆t1: Nhiệt độ giảm cho phép của bể muối nóng chảy, ∆t1 = 10 - 300C

28( )

1, 65

ga ct

m

ct m

34, 716

1,5 10 2, 25 10 0, 2523,12

d n

 c: nhiệt dung riêng của kim loại ở 6500C, c = 0,12 Kcal/kg.độ

 α: hệ số truyền nhiệt, α = 34,716 Kcal/m2.h.độ

 F2: diện tích bề mặt hấp thụ nhiệt, F2 = 28×0,127 + 0,192 = 3,748 (m2)

 t1: Nhiệt độ trong lò, t1 = 680 0C

 t2đ: Nhiệt độ của chi tiết thời điểm ban đầu, t2d = 250C

 t2c: Nhiệt độ của chi tiết cần đạt nhiệt, t2c = 6500C

→ Thời gian nung đợt 1: τn1 = τn × k = 505 × 1,8 = 909(s)

→ Thời gian giữ nhiệt 1:

Chọn thời gian thao tác là 100 (s)

→ Tổng thời gian giai đoạn 1: τgd1 = 909 + 455 + 100 = 1464(s)

3.1.2.2 Nung giai đoạn 2 ( 650 – 850 0 C)

 Thiết bị: lò muối CBC – 100/8,5

 Công suất 100 KW

 Kích thước lò: Chiều dài: 850 mm

Chiều rộng: 500 mm Chiều cao: 370 mm

Trong đó :

 m: khối lượng mẻ nung (kg)

 t1 : Nhiệt độ làm việc của bề muối t1 = 8500C

 t2d: Nhiệt độ của chi tiết ở ngoài không khí, t2d = 6500C

 ∆t1: Nhiệt độ giảm cho phép của bể muối nóng chảy, ∆t1 = 10 - 300C →chọn ∆t1 = 200C

 c1: Nhiệt dụng riêng của bể muối nóng chảy ở 6500C, c1 = 0,2(Kcal/Kg.độ)

 c2: Nhiệt dung riêng của kim loại ở 8500C, c2 = 0,13 (Kcal/Kg.độ)

32( )

1, 65

ga ct

m

ct m

 c: nhiệt dung riêng của kim loại ở 8500C, c = 0,13 Kcal/kg.độ

 α: hệ số truyền nhiệt, α = 65,27 Kcal/m2.h.độ

 F2: diện tích bề mặt hấp thụ nhiệt, F2 = 28×0,127 + 0,192 = 3,748 (m2)

 t1: Nhiệt độ trong lò, t1 = 870 0C

 t2đ: Nhiệt độ của chi tiết thời điểm ban đầu, t2d = 6500C

 t2c: Nhiệt độ của chi tiết cần đạt nhiệt, t2c = 8500C.

→ Thời gian nung đợt 2: τn2 = τn × k = 225 × 1,8 = 405(s)

→ Thời gian giữ nhiệt 2:

Chọn thời gian thao tác: 100(s)

→ Tổng thời gian giai đoạn 2: τgd2 =405 + 203 + 100=708(s)

3.1.2.3 Nung giai đoạn 3: ( 850 – 1280 0 C)

 Thiết bị: lò muối CBC – 100 × 8/13

 Công suất 100 KW

 Kích thước lò: Chiều dài: 2300 mm

Chiều rộng: 500 mm Chiều cao: 500 mm

 m: khối lượng mẻ nung (kg)

 t1 : Nhiệt độ làm việc của bề muối t1 = 12800C

 t2d: Nhiệt độ của chi tiết ở ngoài không khí, t2d = 8500C

 ∆t1: Nhiệt độ giảm cho phép của bể muối nóng chảy, ∆t1 = 10 - 300C

33( )

1, 65

ga ct

m

ct m

 c: nhiệt dung riêng của kim loại ở 12800C, c = 0,135 Kcal/kg.độ

 α: hệ số truyền nhiệt, α = 198,74 Kcal/m2.h.độ

 F2: diện tích bề mặt hấp thụ nhiệt, F2 = 28×0,127 + 0,192 = 3,748 (m2)

 t1: Nhiệt độ trong lò, t1 = 1290 0C

 t2đ: Nhiệt độ của chi tiết thời điểm ban đầu, t2d = 8500C

 t2c: Nhiệt độ của chi tiết cần đạt nhiệt, t2c = 12800C

→ Thời gian nung đợt 3: τn3 = τn k = 122 1,8 = 220(s)

→ Thời gian giữ nhiệt 3:

Chọn thời gian thao tác: 200(s)

→ Tổng thời gian giai đoạn 3: τgd3 =220 + 110 + 200=530 (s)

→Tổng thời gian toàn bộ 1 mẻ tôi :

Số phađiện

Nhiệt độlàmviệc(℃)

Kích thước lòDài

(mm)

Rộng(mm)

Cao(mm)DM-

• Chọn muối: 50%NaNO2+50%NaNO3.

• Khối lượng nhúng vào lò của một gá:

 t1: nhiệt độ làm việc của bể muối lỏng, t1=560℃

 c1: nhiệt dung riêng của bể muối nóng chảy ở 560℃ ta có

c1=0,2(Kcal/kg.độ)

 ρ1: khối lượng riêng của bể muối nóng chảy ρ1=2,8(kg/dm3)

 V1: thể tích của bể muối nóng chảy (thể tích khoảng không làm việc của lòtrừ đi phần thể tích từ miệng lò xuống dưới 100mm),

V1=8×4× (6,5-1)=176(dm3)

 ∆t1: giá trị nhiệt độ giảm cho phép của bể muối lỏng ∆t1 =(10→30℃), tachọn ∆t1 =30℃

 t2d :nhiệt độ ban đầu của vật nung, t2d=25℃ (nhiệt độ phòng )

c2 : nhiệt dung riêng của kim loại, ở 560℃ c2=0.117(Kcal/kg.độ)

 k: là tỉ phần nhiệt lượng chi tiết nhận được do nhiệt độ bể muối lỏng giảm

đi so với tổng lượng nhiệt cần cung cấp cho chi tiết k=(0,6→0,9) chọnk=0,8

Thay các giá trị trên vào công thức ta có :

0, 2 2,8 176 30

59, 046( ) 0,8 0,117 (560 25)

59,046

35, 781,65

( chi tiết)Chọn số 28 chi tiết → Số gá chọn là 2 gá

• Khối lượng nung thực tế của một mẻ tôi

S=0.032(m)

Hệ số Bio theo 1.4.2[ ]1

:Bio=

65 0,032 0,052 39,5

 C: nhiệt dung riêng của kim loại ở 560℃, C=0,117(Kcal/kg.độ)

 t1: nhiệt độ làm việc của lò ;t1=t2c+30=560+30=590(℃)

 t2đ: là nhiệt độ ban đầu của chi tiết , t2đ=25℃(lấy theo nhiệt độ phòng)

 t2c: nhiệt độ cuối của chi tiết ,t2c=560℃

 α

: là hệ số tỏa nhiệt của kim loại, α =

25,805 (Kcal/m2.h.độ)

 Fm: là diện tích bề mặt hấp thụ nhiệt của chi tiết

Fm= Nchi tiết x F1 chi tiết + Fgá = 28 x 0,127 + 0,192 = 3,748 (m2)Thay các giá trị trên vào công thức ta tính được thời gian ram là

• Thời gian nung τn = 627 × 1,8 = 1128,6 (s)

• Thời gian giữ nhiệt

Sơ đồ quá trình nhiệt luyện

3.2 Bi nghiền

Sử dụng thiết bị lò tôi HKT 600 và lò ram W1000/H

Các thông số Lò tôi HKT 600 Lò ram W1000/H

3.2.1 Quy trình nhiệt luyện tổng quát

Sơ đồ nhiệt luyện tổng quát: tôi và ram

• Tính toán kích thước chi tiết

Bi nghiền

24

Diện tích xung quanh của gá

- Hình dạng gá tôi và ram

3.2.3 Tính thời gian tôi

Sơ đồ nung và giữ nhiệt trong lò tôi.

- Tính nhiệt độ trung bình của vật nung cho giai đoạn I từ 20 ᵒC – 650 ᵒC:

Thời gian 0

II

 λ là hệ số dẫn nhiệt (W/m.K).

 S là chiều dày vật nung, S = 0,05 (m)

Do chi tiết có hình dáng đơn giản nên chọn chế độ nung theo vật dày

- Công suất hữu ích của lò được tính theo công thức:

0,7 64000

34500(W)

tk h

: Công suất hữu ích của lò (W)

 Kiểm tra điều kiện biên:

Ntk ≤ Nkt =

1 2 3

 Ntk = 64kW công suất thiết kế của lò

 α = 65 (Wm2/K) hệ số truyền nhiệt trung bình của lò

 Fm bề mặt hấp thụ các chi tiết trong một mẻ

3.2.3.1 Thời gian nung và giữ nhiệt trong khoảng nhiệt độ từ 20-650.

Trong quá trình nung, nhiệt độ của lò và chi tiết cùng thay đổi cho đến khi nhiệt

độ lò đạt giá trị đặt trước, khi đó kết thúc giai đoạn nung thứ nhất 1

o

S a

×

- Thời gian nung giai đoạn 1 được tính theo công thức

( 2 ' 2 )1

3.2.3.2 Thời gian nung và giữ nhiệt trong khoảng nhiệt độ từ 650-960.

Trong quá trình nung, nhiệt độ của lò và chi tiết cùng thay đổi cho đến khi nhiệt

độ lò đạt giá trị đặt trước, khi đó kết thúc giai đoạn nung thứ nhất Giai đoạn nung thứhai xảy ra trong điều kiện nhiệt độ lò không đổi, chỉ có nhiệt độ chi tiết thay đổi Như

vậy quá trình nung được tính theo hai giai đoạn n1 1 2