Thạc Sĩ Sự thay đổi kích thước trong quá trình nhiệt luyện bánh răng, trục răng thấm

MỤC LỤC
Trang
GIỚI THIỆU 1
PHẦN I Cơ sở lý thuyết về sự thay đổi kích thước trong quá trình nhiệt
luyện
3
1.1. Ứng suất trong quá trình nhiệt luyện 3
1.2. Sự thay đổi kích thước trong quá trình tôi 3
1.2.1. Sự thay đổi kích thước do ứng suất nhiệt 4
1.2.2. Sự thay đổi kích thước do ứng suất chuyển biến pha 8
1.3. Sự thay đổi kích thước trong quá trình ram 13
1.3.1. Sự thay đổi thể tích 13
1.3.2. Thay đổi trong ứng suất 14
PHẦN II Tổng quan về sự thay đổi kích thước của một số sản phẩm
thấm C
16
2.1. Công nghệ thấm C, C-N 16
2.2. Sự thay đổi kích thước trong quá trình thấm tôi 20
2.3. Tổng quan sự thay đổi kích thước của một số sản phẩm thấm, tôi 20
PHẦN III Thực nghiệm thấm và đo kiểm biến dạng một số sản phẩm
(bạc, bánh răng)
28
3.1. Công nghệ thấm C-N tại Viện Công nghệ 28
3.2. Đánh giá sự thay đổi kích thước của một số sản phẩm 30
3.3. Đo kiểm và đánh giá kết quả 33
3.4. Phương án công nghệ hạn chế cong vênh cho bánh răng bella 34
3.5. Thiết kế chế tạo đồ gá 35
3.6. Thấm, tôi và đo kiểm bánh răng bella theo quy trình mới 37
PHẦN IV Kết luận 41
Tài liệu tham khảo 42
Phần phụ lục 1
GIỚI THIỆU
Chất lượng, tuổi thọ của sản phẩm cơ khí nói chung phụ thuộc nhiều vào quá trình nhiệt
luyện. Đây là công đoạn gần cuối cùng (sau khâu mài, đánh bóng - nếu cần) nên chất
lượng của nó ảnh hưởng rất lớn đến giá thành sản xuất. Nói đến nhiệt luyện người ta
thường nói "nung đỏ bỏ nước". Nung đỏ - bỏ nước (thực chất là nung nóng - làm nguội)
là 2 công đoạn hoàn toàn trái ngược, đối kháng nhau chính vì thế chúng sinh ra ứng suất
và gây thay đổi kích thước, biến dạng - một vấn đề hoàn toàn không có gì mới nhưng
hiểu biết về nó thì còn hạn chế.
Để hiểu rõ hơn quá trình biến dạng trong quá trình nhiệt luyện đặc biệt là sự biến dạng,
thay đổi kích thước của một số sản phẩm thấm, nhóm đề tài đưa vấn đề này vào nghiên
cứu. Mục đích là tổng quát lại những nguyên lý cơ bản của quá trình biến dạng để
khuyến cáo các người nhiệt luyện có những biện pháp nhằm hạn chế hiện tượng này.
Tình hình nghiên cứu ngoài nước
Biến dạng, thay đổi kích thước các sản phẩm cơ khí trong quá trình nhiệt luyện đã được
biết đến từ lâu, nhưng hiểu biết về nó còn khá nghèo nàn. Những năm gần đây, sức ép
cạnh tranh về chất lượng và giá thành sản phẩm đã thúc dục các nhà khoa học nghiên
cứu kỹ vấn đề này. Hội nghị quốc tế đầu tiên về vấn đề này được tổ chức tại Chicago
(Mỹ) năm 1992 và đến nay, hội nghị lần thứ 5 vừa được tổ chức tại Berlin (CHLB Đức)
năm 2007.
Các công trình nghiên cứu tập trung chủ yếu vào các vấn đề sau:
- Sử dụng phân tử hữu hạn và các tính chất nhiệt, mođul đàn hồi của vật liệu để tính
toán ứng suất nhiệt trong quá trình nung nóng và làm nguội.
- Xác định mối quan hệ giữa cấu trúc vật liệu và ứng suất nhiệt trên cơ sở chuyển
biến pha dựa vào đường cong làm nguội CCT.
- Xác định sự phụ thuộc các tính chất cơ-nhiệt vật liệu với nhiệt độ và quá trình
chuyển biến pha. 2
Các nhà khoa học và các nhà nghiên cứu ở Mỹ đã cho ra đời phần mềm tính toán biến
dạng DANTE (Distortion ANalysis for Thermal Engineering). Phần mềm này mô tả sự
thay đổi các tính chất về nhiệt, tính chất cơ học và tổ chức kim loại khi nung nóng và
làm nguội. Áp dụng phần mềm này cho phép chúng ta tính toán và từ đó có thể dự đoán
trước sự thay đổi kích thước và biến dạng của sản phẩm trong quá trình nhiệt luyện .
Tình hình nghiên cứu trong nước
Cong vênh luôn đồng hành với nhiệt luyện, rất nhiều phàn nàn về cong vênh, biến đổi
kích thước sau nhiệt luyện. Nhiều cán bộ nhiệt luyện của chúng ta chưa có được những
hiểu biết cần thiết về biến dạng và thay đổi kích thước. Gần đây (năm 2001, 2002) Viện
Công nghệ đã chủ trì thực hiện 2 đề tài [1, 2] liên quan đến vấn đề này. Các tác giả [1, 2]
đã đề cập một số phương pháp công nghệ nhiệt luyện ít biến dạng để giải quyết vấn đề
này. Phương pháp tôi cao tần được áp dụng cho các chi tiết mỏng và phương pháp tôi ép
được chọn để tôi bánh răng bella và đã thu được kết quả tốt. Tuy nhiên không phải lúc
nào cũng có thể thực hiện được các phương pháp vừa nêu.
Nội dung nghiên cứu
Biến dạng và thay đổi kích thước sản phẩm trong quá trình nhiệt luyện ảnh hưởng trực
tiếp đến chất lượng và giá thành sản phẩm. Khắc phục biến dạng là vấn đề nan giải từ
xưa đến nay, những kết quả đạt được của các nghiên cứu trong lĩnh vực này thường
mang tính tổng quát. Xuất phát từ thực tế sản xuất, nhóm đề tài đặt ra các nội dung sau:
- Nghiên cứu lý thuyết về biến dạng và thay đổi kích thước trong quá trình nhiệt
luyện (tôi, ram, thấm) bản chất, nguyên nhân của quá trình này.
- Thiết kế quy trình công nghệ để đảm bảo ổn định chất lượng bánh răng thấm
(bánh răng C14, bánh răng tàu hoả z24m14, bánh răng z28m8)
- Thiết kế quy trình công nghệ, đồ gá để hạn chế độ cong vênh của bánh răng bella
z38m12 với điều kiện hiện có tại Viện Công nghệ.