Đề tài Bánh răng và trục răng tầu hoả

n ứng suất nhiệt cũng rất lớn ,điều này cũng rất dễ dẫn đến cong ,vênh mất sản phẩm +Các tổ chức sau tôi đều đạt độ cứng cao. Do vậy nâng cao độ cứng và tính chống mài mòn, đồng thời kéo dài thời gian làm việc của chi tiết. +Cùng với ram, nó quyết định cơ tính của thép phù hợp với điều kiện làm việc, do đó quyết định được tuổi thọ của chi tiết. Cú cỏc phương pháp tôi thể tích khác sau như:tôi một môi trường; tôi hai môi trường; tôi đẳng nhiệt … 3-Ram Ram thép là phương pháp nhiệt luyện gồm nung nóng chi tiết đã tôi đến nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ tới hạn Ac1 sau đó giữ nhiệt một thời gian cần thiết để mactenxit và austenit phõn hoỏ thành tổ chức thích hợp rồi làm nguội. Trong đại đa số trường hợp sau khi ram chi tiết chỉ đươc nguội trong không khí. Cũng có trường hợp phải làm nguội trong nước hoặc dầu để trỏnh giũn ram. Thép sau tôi nhận được tổ chức mactenxit và austenit dư, cả hai thành phần tổ chức này đều không ổn định. Mặt khác sau tôi trong chi tiết bao giờ cũng cú ứng suất dư, vì vậy các chi tiết sau khi tôi bao giê cũng phải qua ram. Các mục đích của ram thép là: Làm giảm hoặc mất ứng suất bên trong. Biến đổi tổ chức maxtenxit và austenit dư sau khi tôi thành các tổ chức khỏc cú độ dẻo và độ dai cao hơn nhưng có độ cứng và độ bền phù hợp với yêu cầu làm việc của chi tiết, dụng cụ. Đối với thép cacbon và thép hợp kim thấp, theo nhiệt độ ram và tổ chức tạo thành người ta phân chia thành ba chế độ ram: ram thấp, ram trung bình và ram cao. Ram cao (500- 650oC). Ram cao là phương pháp nung nóng thép đã tôi trong khoảng 500 – 650oC, tổ chức đạt được là xoocbit ram. Khi ram cao độ cứng của thép đã tôi giảm mạnh, đạt khoảng 20 – 30HRC, ứng suất bên trong bị khử bỏ, độ bền giảm đi còn độ dẻo dai cũng tăng lên mạnh. Ram cao dùng cho chi tiết có yêu cầu cơ tính tổng hợp cao. Sau khi ram độ cứng đạt khoảng 180 –250 HB và tổ chức là xoocbit ram hay peclit. Ram trung bình (350 – 450oC). Ram trung bình là phương pháp nung nóng thép đã tôi trong khoảng nhiệt độ khoảng 300 – 450oC, tổ chức đạt được là trustit ram. Khi ram trung bình độ cứng của thộp tụi tuy có giảm nhưng vẫn còn khá cao, khoảng 40 – 45HRC, ứng suất bên trong giảm mạnh, giới hạn đàn hồi đạt được giá trị cao nhất, độ dẻo, độ dai tăng lên. Ram trung bình dùng cho các chi tiết có yêu cầu giới hạn đàm hồi cao như lò xo và nhíp hay độ dẻo dai như khuôn dập núng, khuụn rốn. Ram thấp: ram thấp là phương pháp nhiệt luyện gồm nung nóng thép đã tôi trong khoảng 150 – 250oC tổ chức đạt được là mactenxit ram. Khi ram thấp độ cứng hầu như không thay đổi hay có giảm rất Ýt (khoảng 1-3 HRC) ứng suất bên trong giảm đi chút Ýt. Các sản phẩm áp dụng ram thấp sau tôi là các dụng cụ cắt gọt và những chi tiết yêu cầu có độ cứng cao và khả năng chống mài mòn tốt. Sau khi ram thấp nhận được tổ chức mactenxit ram có độ cứng hầu như không thay đổi so với sau khi tôi, nhưng khử được ứng suất dư. Cỏc dông cụ cắt gọt, dụng cụ kiểm tra có thể ram trong khoảng 150 – 180oC độ cứng đạt trên 60HRC. Đối với bánh răng ễtụ, máy kéo, máy công cụ thường ram 180 – 200oC và độ cứng đạt trên 58HRC. 3.2 Lập quy trình nhiệt luyờn cho bánh răng Belaz Z38m12 và trục bánh răng Belaz Z12m12. Như đã trình bày ở phần lùa chọn vật liệu ta thấy đây là mỏc thộp cú hàm lượng cacbon thấp (0,1 – 0,2%) nên nếu tụi thỡ cũng không nâng cao độ cứng là bao nhiêu. Vì vậy muốn nâng cao được độ cứng bề mặt để đảm bảo đặc tính làm việc của chi tiết thì phải chọn công nghệ nhiệt luyện là: thấm cacbon thể khí ở 920oC sau đó thường hoá rồi tôi ở 820oC và ram thấp ở 180oC. Sở dĩ chọn phương pháp thấm cacbon thể khớ vỡ phương pháp này có khả năng khống chế tốt nồng độ cacbon của líp thấm. ở nước ta, thấm cacbon thể khí cho bánh răng thường dùng lò giếng điện trở do liờn Xụ và Tiệp Khắc sản xuất, với chất thấm đưa vào bằng cách nhỏ dầu hoả. Để khống chế líp thấm cacbon trong phạm vi nồng độ 0,8 –1%, không có lưới cacbit người ta áp dụng phổ biến cách nhỏ dâu 2 cấp trong thời gian thấm. Tuy nhiên với loại bánh răng này, yêu cầu líp thấm 1% C và chiều sâu líp thấm từ 1 –1,2mm, ta nên chọn cách nhỏ dầu thành 3 cấp là: Trong 1/4 thời gian đầu (chỉ tính từ lúc đạt nhiệt độ thấm, không kể thời gian nung) ta nên nhỏ Ýt cỡ 100 giọt /phót ( chưa đến mức tối đa) vì thời gian này cacbon khuếch tán chậm. Trong 2/4 thời gian tiếp theo tăng tốc độ nhỏ dầu nên tối đa cỡ 120 giọt / phút, vỡ thời gian này cacbon khuếch tán nhanh. Trong1/4 thời gian cuối ta lại giảm lượng nhỏ dâu xuống như lóc đầu (100 giọt/phỳt) vỡ đây là giai đoạn san bằng nồng độ và xít chặt của cacbon trên bề mặt. Sau khi thấm xong thì mang chi tiết ra thường hoá mà không được tôi ngay với mục đích là để giữ cho tổ chức hạt nhỏ trong lõi và làm phân bố lại lưới XeII ở líp bề mặt. XeII bị hoà tan tạo thành lưới rách XeII ở líp bề mặt, lưới này có tác dụng chống mài mòn rất cao. Sau khi thường hoá chi tiết lại được chất vào lò và nung tới nhiệt độ tôi là 820oC và giữ nhiệt khoảng 1,5 giê rồi tôi trong dầu. Trong quá trình tụi luụn phải sục dầu để đảm bảo tốc độ nguội và sự nguội đều tất cả các mặt của chi tiết. Một chu ý là trong quá trình nung tôi chi tiết luôn luôn được nhỏ dàu bảo vệ (80 giọt /phót ) để tránh thoát cacbon. Và trong quá trình tôi để tránh dầu nóng quá nhiệt độ cho phép thì thùng dõự được đặt trong bể nước có bơn nước tuần hoàn làm nguội. Đối với mỏc thộp thay thế 30 XGT ta có thể tôi ngay sau khi thấm mà không cần thường hoỏ, vỡ đây là thép di truyền hạt nhỏ. Sau khi tôi chi tiết được ram thấp ở nhiệt độ 180oC và thời gian giữ nhiệt khoảng 1,5 giê để khử ứng suất dư và chuyển biến nụt austenit dư thanh mactenxit. II.Tớnh toán cỏc thông số công nghệ cho bánh răng belaz 1.Tiêu chuẩn Bi a:hệ số truyền nhiệt,vỡ sử dụnglũ điện trở nên a = ab x. W/m2K; ehc: hệ số hiệu chỉnh do đối lưu tự nhiên. ehc:= 1,01 ®1,1 chọn ehc:= 1,1 eqd:hệ số độ đen qui đổi của chi tiết và bề mặt tường lò. e1:độ đen của bề mặt tường lò; e2:độ đen của chi tiết; F1:diện tích bề mặt trong buồng lò bức xạ nên chi tiết; F2:diện tích bề mặt nung nhận bức xạ; Do F2 << F1 nên eqd = e2 = o,4 T1:Nhiệt độ của lò = 930 +273 = 1203 K; T2tb: Nhiệt độ trung bình của chi tiết; T2d = 20 + 273 =293K:Nhiệt độ đầu của chi tiết; T2c = 920 + 273 = 1193K: Nhiệt độ cuối của chi tiết; l = 36,5 (W/mK); Tra bảng phụ lục XII [III]; Vì chi tiết có hình dáng phức tạp nên: Vậy chi tiết là vật mỏng; Nếu nhiệt độ lò không đổi khi công suất lò tương ứng với mức tiêu hao năng lượng để nung các chi tiết ;Công suất thiết kế của lò ở thời điểm bắt đầu nung phải thoả mãn yêu cầu sau: (1.11) [i]; Trong đó: Ntk=60kW : Công suất thiết kế của lò; Fm = 1,2(m2):bề mặt nung của các chi tiết trong mẻ xếp; h = 0,8 :hệ số hữu dụng của lò; t1 = 10000C:Nhiệt độ lò; t2d = 200C:Nhiệt độ đầu của chi tiết; >60; Vậy điều kiện trên không thoả mãn cho nên ta phải tính theo trường hợp nhiệt độ lò thay đổi. 2.Tính thời gian nung để thấm cho một mẻ bánh răng belaz. Công suất thiết kế của lò là 60 kW; Công suất hữu Ých của lò: (1.18), [i]; + Tính số lượng chi tiết cho một mẻ nung theo công thức 1.24 [i] Trong đó: Nh =36920 (w) là công suất hữu Ých. a =135W/m2K là hệ số truyền nhiệt . F = 0,15(m2) là diện tích bề mặt một chi tiết t1 =9300C : Nhiệt độ lò. t2c =9200C là nhiệt độ cuối của chi tiết. k=0,85-0,95, chọn k=0,85. Để thuận lợi cho xếp chi tiết vào gá chọn 8 chi tiết. +Thời gian nung chi tiết giai đoạn đầu được tính theo công thức 1.21 [i]: (s); c =686 J/kg K: Nhiệt dung riêng; Nh =36920 (W) : công suất hữu Ých của lò; t2d =200C : Nhiệt độ đầu của chi tiết; t1 = 9300C :Nhiệt độ làm việc của lò; M:Khối lượng mẻ nung: M = n*m + mgá; N:số lượng chi tiết của một mẻ nung =8; M: Khối lượng của một chi tiết nung =26 kg; mgá: khối lượng gá =20 kg; M = 8*26 + 20 = 228 kg; Fm = 1,2 m2: Diện tích bề mặt nung; Vậy: +Thời gian nung giai đoạn 2 được tính theo công thức 1.22 [II]; t2c = 9200C : Nhiệt độ cuối của chi tiết; a=135 W/m2.K: Hệ số truyền nhiệt Thời gian nung chi tiết tn =(0,8 + 0,84)*1,4 = 2,3(h); Thời gian thấm các bon thể khí ở 9200C để đạt chiều sâu líp thấm từ 1 đến 1,4 mm Là 5(h) .Tra sổ tay nhiệt luyện [3]; Thời gian thao tác 6 phót; Vậy tổng thời gian nung và thấm là: 2,3 +5 + 0,1 = 7,4(h); 3.Tính thời gian nung tôi cho một mẻ bánh răng belaz. +Thời gian nung chi tiết giai đoạn đầu được tính theo công thức 1.21 [I]: (s); c =690 J/kg K: Nhiệt dung riêng; Nh =36920 (W) : công suất hữu Ých của lò; T2d =250C : Nhiệt độ đầu của chi tiết; T1 = 8300C :Nhiệt độ làm việc của lò; M:Khối lượng mẻ nung: M = n*m + mgá; N:số lượng chi tiết của một mẻ nung =8; M: Khối lượng của một chi tiết nung =26 kg; mgá: khối lượng gá =20 kg; M = 8*26 + 20 = 228kg; Fm = 1,2 m2: Diện tích bề mặt nung; Vậy: +Thời gian nung giai đoạn 2 được tính theo công thức 1.22 [II]; t2c = 8200C : Nhiệt độ cuối của chi tiết; a=120 W/m2.K: Hệ số truyền nhiệt Thời gian nung chi tiết tn =(0,65 + 0,98)*1,4 = 2,1(h); Thời gian giữ nhiệt để tôi là 1,6(h) tra sổ tay nhiệt luyện [II]; Thời gian thao tác 6 phót; Vậy tổng thời gian nung và giữ nhiệt là: 1,6 +2,3 + 0,1 = 4(h); III.Tớnh toán cỏc thông số công nghệ cho trục răng belaz. 1.Tiêu chuẩn Bi ; ; Fmc:Diện tích mặt cắt ngang; Fmc = 3,14*r2 =3,14*0,042 =0,00785 (m2); P:chiều dài và chu vi mật cắt ngang; P = 3,14*0,1 = 0,314(m); Vậy chi tiết là vật mỏng; 2.Tính thời gian nung để thấm cho một mẻ trục răng Công suất thiết kế của lò là 60 kW; Công suất hữu Ých của lò: (1.18), [1]; + Tính số lượng chi tiết cho một mẻ nung theo công thức 1.24 [i] Trong đó: Nh =36920 (w) là công suất hữu Ých. a =135W/m2K là hệ số truyền nhiệt . F = 0,132(m2) là diện tích bề mặt một chi tiết t1 =9300C : Nhiệt độ lò. t2c =9200C là nhiệt độ cuối của chi tiết. k=0,85-0,95, chọn k=0,85. Để thuận lợi cho xếp chi tiết vào gá chọn 8 chi tiết. +Thời gian nung chi tiết giai đoạn đầu được tính theo công thức 1.21 [i]: (s); c =686 J/kg K: Nhiệt dung riêng; Nh =36920 (W) : công suất hữu Ých của lò; T2d =200C : Nhiệt độ đầu của chi tiết; T1 = 9300C :Nhiệt độ làm việc của lò; M:Khối lượng mẻ nung: M = n*m + mgá; N:số lượng chi tiết của một mẻ nung =8; M: Khối lượng của một chi tiết nung =28 kg; mgá: khối lượng gá =20 kg; M = 8*28 + 20 = 244 kg; Fm = 1,06 m2: Diện tích bề mặt nung; a=135 W/m2.K: Hệ số truyền nhiệt Vậy: +Thời gian nung giai đoạn 2 được tính theo công thức 1.22 [II]; t2c = 9200C : Nhiệt độ cuối của chi tiết; a=135 W/m2.K: Hệ số truyền nhiệt Thời gian nung chi tiết tn =(0,82 + 1)*1,4 = 2,55(h); Thời gian thấm các bon thể khí ở 9200C để đạt chiều sâu líp thấm từ 1 đến 1,4 mm Là 5(h) .Tra sổ tay nhiệt luyện [II]; Thời gian thao tác 6 phót; Vậy tổng thời gian nung và thấm là: 2,55 +5 + 0,1 = 7,65(h); 3.Tính thời gian nung tôi cho một mẻ trụcrăng belaz. +Thời gian nung chi tiết giai đoạn đầu được tính theo công thức 1.21 [i]: (s); c =690 J/kg K: Nhiệt dung riêng; Nh =36920 (W) : công suất hữu Ých của lò; T2d =250C : Nhiệt độ đầu của chi tiết; T1 = 8300C :Nhiệt độ làm việc của lò; M:Khối lượng mẻ nung: M = n*m + mgá; N:số lượng chi tiết của một mẻ nung =8; M: Khối lượng của một chi tiết nung =28kg; mgá: khối lượng gá =20 kg; M = 8*28 + 20 = 244 kg; Fm = 1,06 m2: Diện tích bề mặt nung; a=120 W/m2.K: Hệ số truyền nhiệt Vậy: +Thời gian nung giai đoạn 2 được tính theo công thức 1.22 [II]; t2c = 8200C : Nhiệt độ cuối của chi tiết; a=120W/m2.K: Hệ số truyền nhiệt Thời gian nung chi tiết tn =(0,65 + 1,2)*1,4 = 2,6(h); Thời gian giữ nhiệt để tôi là 1,6(h) tra sổ tay nhiệt luyện [II]; Thời gian thao tác 6 phót; Vậy tổng thời gian nung và giữ nhiệt là: 2,6 +1,6 + 0,1 = 4,3(h); IV Tính thời gian ram. Thiết bị dùng để ram là lò RSHOM 7.8/6,5 có công suất 25 kW; 1.Tính thời gian ram cho bánh răng belaz a.Thời gian nung được tính theo công thức : (II); c = 0,503 :Nhiệt dung riêng; g =228 kg : khối lượng mẻ nung; N =25kW :công suất lò; h=0,8 :Hệ số có lợi; Tt = 1800C : nhiệt độ ram; Tc = 250C :nhiệt độ đầu của chi tiết; b.Thời gian giữ nhiệt ta tra sổ tay nhiệt luyện (III) được 1,4 (h); c.Thời gian thao tác 0,1h; Vậy tổng thời gian ram T = 1,4+1,1+0,1 =2,6(h); 2.Tính thời gian ram cho trục răng belaz. a.Thời gian nung chi tiết +Thời gian nung được tính theo công thức : (II); c = 0,503 :Nhiệt dung riêng; g =244 kg : khối lượng mẻ nung; N =25kW :công suất lò; h=0,8 :Hệ số có lợi; Tt = 1800C : nhiệt độ ram; Tc = 250C :nhiệt độ đầu của chi tiết; b.Thời gian giữ nhiệt ta tra sổ tay nhiệt luyện (III) được 1,4 (h); c.Thời gian thao tác 0,1h; Vậy tổng thời gian ram T = 1,4+1+0,1 =2,5(h); CHƯƠNG IV : TRỤC KHUỶU Những số liệu ban đầu:Trục khuỷu động cơ (mỏy kộoT74 hoặc ô tô vận tải):3000 chiếc/năm. .ĐIỀU KIỆN LÀM VIỆC VÀ VẬT LIỆU CHẾ TẠO. Ngày nay, cùng với các ngành công nghiệp khác công nghiệp Cơ khớ-Luyện kim đang phát triển một cách mạnh mẽ.Đặc biệt là Công nghệ Vật liệu đang ngày một khẳng định được tầm quan trọng của mình trong khoa học kỹ thuật cũng như đời sống hàng ngày. Một trong những chi tiết thể hiện rõ nhất sự kết hợp hài hoà cũng như tầm quan trọng của Vật liờụ học-Cơ khớ-Nhiệt luyện đó là : Trục khuỷu của động cơ (máy kéo, ụtụ,..). Nếu nói rằng,chế tạo cơ khí trục khuỷu đó khú thỡ lựa chọn vật liệu để chế tạo trục khuỷu và nhiệt luyện nó lại còn khó khăn hơn rất nhiều. Trục khuỷu là một chi tiết lớn, nặng chiếm (7 - 15)% khối lượng động cơ), quan trọng (giá thành sản xuất chiếm (20-25)% giá thành động cơ). Trong quá trình làm việc, trục khuỷu chịu tải trọng lớn và thay đổi (lực quán tính, lực khí thể), sự ma sát và mài mòn lớn. Khi thiết kế, chế tạo trục khuỷu phải đảm bảo các yêu cầu sau : Có sức bền cao, cứng vững nhưng khối lượng nhá. Có độ chính xác gia công cao, độ cứng, độ bóng bề mặt cổ chốt, cổ khuỷu lớn. Đảm bảo cân bằng và tính đồng đều mô men quay cao nhưng đơn giản, dễ chế tạo. Không xẩy ra dao động cộng hưởng trong phạm vi số vòng quay sử dụng. Chịu được momen xoắn trong quá trình làm việc do chuyển động xoắn gây ra. Để đảm bảo được các yêu cầu trên người ta thường làm trục khuỷu bằng thép thường hoặc bằng gang cầu. Để nâng cao độ bền mỏi và độ cứng của cổ thường áp dụng cỏch hoỏ bền bề mặt bằng tôi cảm ứng hoặc thấm nitơ. Nói chung, đối với loại chi tiết có hình dạng phức tạp và tiết diện thay đổi đột ngột này nên tránh áp dụng cỏch tụi thể tích để nâng cao độ bền vì làm biến dạng rất mạnh. Trong một số động cơ quan trọng có công suất lớn, trục khuỷu thường làm bằng thép hợp kim trung bình (tới 6- 7% nguyên tố hợp kim) với lượng các bon thấp rồi qua thấm các bon, tôi thể tích và ram thấp. Do có độ thấm tôi cao, thép này được tôi phân cấp nên vẫn đảm bảo được độ biến dạng nhá. Dưới đây trình bày các phương án : Vật liệu + nhiệt luyện thường dùng cho trục khuỷu : Thép các bon trung bình + tôi cảm ứng: Thộp dùng ở đây có 2 loại : - Thép thường với cỏc mỏc : 35,40,45 (C35, C40, C45) - Thép hợp kim thấp với cỏc mỏc 50G và 40 X (C50 Mn và 40Cr) Tuy nhiên, thực tế thường dùng nhất là thép C45. Loại thép này thường dùng làm trục khuỷu của các động cơ ô tô du lịch, ô tô tải trung bình (£ 5tấn) và các loại máy kéo. Loại thép 45 (C45) mà chúng ta chọn ở đây không phải là thép 45 thông thường dùng trong chế tạo máy, mà là loại thộp cú thành phần cacbon được chọn lọc trong giới hạn hẹp : 0,42 - 0,47% hoặc 0,45 - 0,50%, với mục đích để ổn định các chỉ tiêu cơ tính cũng như chế độ tôi cảm ứng sau này. Thông thường người ta không dùng các loại thộp cú hàm lượng các bon cao hơn 0,5% vì làm tăng biến dạng và dễ xảy ra các vết nứt khi tôi. Trục khuỷu thép 45(C45) được chế tạo từ phụi thộp cỏn có đường kính thích hợp và bằng phương pháp dập nóng , định hình sau đó nhiệt luyện theo ba bước : Bước 1: Ủ hoàn toàn ở 850oC để đạt được độ cứng thấp nhất 180 – 200HB để dễ tiến hành gia công . Bước 2: Thường hoá hoặc tôi + ram cao để đạt được tổ chức xoocbớt với cơ tính tổng hợp cao bảo đảm độ bền tĩnh và độ dai va đập khi làm việc . Sau nguyờn cụng này độ cứng đạt khoảng 200 – 260HB , đem gia công tinh để đạt độ bóng cao nhất.Việc lùa chọn nguyờn cụng nào là tuỳ thuộc cơ tính yêu cầu và điều kiện cho phép của nơi sản xuất. Nếu xét về cơ tính tổng hợp đạt được thì cả hai dạng nhiệt luyện này đều cho độ bền cao hơn cả, song về tất cả các chỉ tiêu thỡ tụi + ram cao là tốt nhất. Các chỉ tiờu đó được thể hiện trong bảng 4.1 : Bảng4.1 : Cơ tính của thép 45 (C45) qua các dạng nhiệt luyện Dạng nhiệt luyện Tổ chức đạt được Cơ tính £sb kG/mm2 £s0+2 kG/mm2 d % f % ak kGm/cm2 ủ 8500C Ferit+ Peclit 53 28 32,5 50 9 Thường hoá 8500C Xoocbit 65 32 15 40 5 Tôi 8500C, nước + ram 6500C Xoocbit ram 72 45 22 55 14 Bước 3 : Hoá bền bề mặt các cổ trục bằng tôi cảm ứng + ram thấp để nâng cao tính chống mài mòn , nâng cao độ bền mỏi cho các mặt ma sát . b/ Gang cầu + tôi cảm ứng: Gang cầu là loại gang có độ bền cao ( grafit ở trong gang ở dạng hình cầu ) mới được phát hiện và áp dụng trong khoảng hơn 50 năm nay , song đã được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp cơ khí . Trục khuỷu của động cơ đốt trong là chi tiết máy đầu tiên được làm bằng gang cầu . Hiện nay trục khuỷu của nhiều xe ụtụ du lịch , xe tải nhẹ và trung bình ( <= 5T ) còng được làm bằng gang cầu với chất lượng tốt và ổn định . Nhà máy GA3 đó dựng gang cầu để đúc trục khuỷu các loại ụtụ với thành phần hoá học như sau : 3.4 – 3.6%C ; 1.15 – 1.3%Mn ; 0.1%P ; 2.0 – 2.25%Si ; 0.15 – 0.25%Cr ; < 0.02%S ; 0.02 – 0.04%Mg . Để biến tính cầu hoỏ đó áp dụng các biện pháp biến tính như sau : Nấu gang trong lò điện bazơ và tạo xỉ kiềm để khử triệt để lưu huỳnh (tới giới hạn < 0.02% ) và nâng cao nhiệt độ nước gang tới 1450oC . Biến tính cầu hoá gang lỏng bằng Magiờ(Mg) . Kim loại trong Autoclav với áp suất cao tới 5 – 7 at nhờ nén Nitơ . Dưới áp suất cao như vậy thì nhiệt độ sôi của Mg kim loại tăng lên quá nhiệt độ nước gang . Vớ dụ : ở p = 1at thì Mg sôi ở 1107oC ; p = 2.5at sôi ở 1250oC ; p = 10at sôi ở 1500oC . Do đó hiệu suất sử dụng Mg rất cao . Lượng Mg đưa vào chỉ cần khoảng 0,07% khối lượng gang láng . Tiếp theo biến tính là cho Criụlit( Na3AlF6 )vào gang lỏng để cỏc ụxyt và vật lẫn phi kim loại nổi lên dễ dàng , bảo đảm gang không có điểm đen . Sau khi biến tính phải rút khuụn ngay . Trục khuỷu được đúc trong khuụn vỏ mỏng và nhiệt luyện tiếp theo để đạt tổ chức peclớt hạt : ủ ở 950oC với thời gian giữ nhiệt 12 – 14giê nguội đến 720 – 730oC và giữ nhiệt ở nhiệt độ này trong 8 - 10h , cơ tính đạt được :sb = 50 – 65kg/mm2 , :su = 100 – 120kg/mm2 ; HB = 207 – 251kg/mm2 ; d = 3 –7% tương ứng với cỏc mỏc gang BЧ50-2 và BЧ60-2 theo GOCT7293-70[15] . Để đảm bảo độ biến dạng thấp nhất trong quá trình ủ lâu ở nhiệt độ cao , trục khuỷu phải được đặt trờn gỏ làm bằng thép chịu nhiệt Những điểm cần lưu ý về vật liệu và công nghệ nhiệt luyện trục khuỷu làm bằng gang cầu : - Tổ chức gang cầu phải đạt được nền kim loại là peclit tấm hoặc hạt ( hạt tốt hơn tấm ) . Vì như vậy sẽ bảo đảm được độ bền tốt nhất và tạo điều kiện thuận lợi cho việc tôi cảm ứng . -Tôi bề mặt trục chế tạo bằng gang phải cẩn thận hơn so với thộp vỡ nhiệt độ chảy của gang thấp , không cho phép quá nhiệt đặc biẹt là cỏc mộp lỗ thoát dầu . Vì có thể dẫn tới nguy cơ nóng chảy mép . Ngoài ra quá nhiệt trục gang còn làm tăng thêm biến dạng , điều này không thể chấp nhận được vỡ khụng nắn được trục . Do đó người ta thường có xu hướng hạ thấp nhiệt độ tôi trục gang . Vì vậy sau khi tôi độ cứng không vượt quá 45 - 47HRC . Nghiên cứu đúc trục khuỷu bằng gang cầu ở nước ta đã bắt đầu từ những năm 1959 - 1960 , song chưa thu được kết quả mong muốn . Điều đó thể hiện ở việc áp dụng vào sản xuất đã gặp phải những khó khăn về thiết bị cũng như phương tiện nghiên cứu . c/ Thép + thấm cacbonitơ ở nhiệt độ thấp : Đây là phương pháp hoá bền bề mặt đầu tiên áp dụng cho trục khuỷu , hiện vẫn còn được dùng ở một số nước phương tây ( như hãng : GENERAL MOTORE ) Thộp dùng là : SAE51( Mỹ) với : 0.40%C ; 1%Cr (tương đương với mác 40X của Nga ) được thấm cacbonitơ thể lỏng cũng như thể khí , song với nhiệt độ không quá 600oC nên về cơ bản có thể coi là thấm Nitơ . Thấm thể khí cho tất cả cổ trục trong khí quyển chứa 15 - 40% khí thấm Nitơ , 1 - 15% khí thấm cacbon còn lại là Enđụga( khớ thu nhiệt do khí thiên nhiên CH4 cháy không hoàn toàn có khoảng: 40% N2 , 40%H2 và 20%CO ) . Nhiệt độ thấm : 537 – 593oC , tốc độ khí vào lò là 4,2 – 28,3m3/h tuỳ thuộc vào thời gian gia công , điểm sương 1,1 – 18,3oC với thời gian thấm từ 1 – 5h cho chiều sâu là 0,025 – 0,254mm .Sau khi thấm trục khuỷu được tôi trong dầu , nước hoặc dung dịch muối ăn . Thấm ở thể lỏng thì cho các chỉ tiêu kinh tế và kĩ thuật tốt hơn . Ngươỡ ta sử dụng các muối Xianua Kali , Natri , Liti và cacbonat natri , kali , canxi , bari , strongti và liti , với nhiệt độ chảy của hỗn hợp khoảng 454 – 593oC . Khi nóng chảy cho thêm vào hỗn hợp một lượng Urờ tinh thể một cách từ từ . Như vậy qua phân tích ba phương án chọn vật liệu ở trên chúng ta nhận thấy phương án : “ Thép cacbon trung bình + tôi cảm ứng” là phù hợp hơn cả về các chỉ tiêu . Nếu chọn phương án (c) : Thép + thấm cacbonitơ ở nhiệt độ thấp thì sẽ rất tốt về yêu cầu kỹ thuật nhưng lại không kinh tế, bởi chúng ta phải thực hiện nhiều khâu nhiệt luyện(đặc biệt là thấm nitơ phải đòi hỏi vấn đề thiết bị rất khắt khe) . Vả lại ở đây ta chỉ cần hoá bền bề mặt các cổ trục , trong khi đó thấm lại được thực hiện trên toàn thể tích của trục . Còn nếu chọn vật liệu là gang cầu thì có thể giải quyết được vấn đề về kinh tế và cũng đáp ứng được các yêu cầu kỹ thuật . Song cũn cú một yêu cầu về đặc tính làm việc của trục khuỷu là chịu mụmen xoắn thì gang cầu không đạt được như thép . Ngoài ra như đã nói ở trên trục khuỷu được chế tạo bằng gang cầu sau khi nhiệt luyện thường chỉ đạt được độ cứng không vượt quá 47HRC , trong khi đó yêu cầu về độ cứng của trục khuỷu là 52 – 54HRC . Mặt khác phương án đúc trục khuỷu bằng gang cầu ở nước ta hiện nay vẫn chưa được ứng dụng một cách rộng rãi mà chủ yếu mới chỉ được đề cập đến trong nghiên cứu là chính . Vì vậy , chóng ta chọn vật liệu là thép cacbon trung bình . Cô thể là thép 45 (C45 ) +tôi cảm ứng . Mỏc thộp thay thế là : 40Cr(40X) . Với mỏc thộp 45(C45) thì hàm lượng cacbon chỉ nên dao động trong khoảng : 0,42 – 0,47% . Nếu hàm lượng cacbon lớn hơn 0,47% thì khi tôi cảm ứng bề mặt của chi tiết có thể đạt được độ cứng khá cao nhưng lại dễ bị nứt nẻ và làm tăng biến dạng . Còn nếu hàm lượng cacbon nhỏ hơn 0,42% thì khi tụi lớp bề mặt của chi tiết sẽ không đạt được độ cứng cũng như chiều sâu lớp tụi cần thiết . Nguyờn tè Cr trong mác thép hợp kim 40X có tác dụng làm tăng độ thấm tôi của thép . Trục khuỷu thép 45 (C45) được chế tạo từ phụi thộp cỏn có đường kính thích hợp và bằng phương pháp dập nóng định hình sau đó nhiệt luyện theo ba bước : +> Ủ hoàn toàn ở 850oC để đạt được độ cứng thấp nhất 180 – 200HB để tiến hành gia công thô . Tuy nhiên nguyờn cụng này thường được sử dụng để thực hiện cho mục đích dập nóng định hình là chính. Do vậy chúng ta sẽ không xét đến ở đây. +> Thường hoá hoặc tôi + ram cao để đạt được tổ chức xoocbit với cơ tính tổng hợp cao đảm bảo độ bền tĩnh và độ dai va đập khi làm việc . Đây cũng chính là yêu cầu cơ tính của lõi trục khuỷu sau khi kết thúc nhiệt luyện ở khâu cuối cùng . Sau nguyờn cụng này độ cứng đạt được 200 – 260HB , đem gia công tinh để được độ bóng cao nhất . Nếu xét về cơ tính tổng hợp đạt được thì cả 2 dạng nhiệt luyện này đều cho độ bền cao hơn cả , song về tất cả các chỉ tiêu thỡ tụi + ram cao là tốt nhất ( bảng 4.1 ) .Và như vậy, tác giả chọn tôi +ram cao cho bước nhiệt luyện này. +> Hoá bền bề mặt các cổ trục bằng tôi cảm ứng + ram thấp để nâng cao tính chống mài mòn , nâng cao độ bền mỏi cho các mặt ma sát . Chi tiÕt cÇn nhiÖt luyÖn NL b­íc 1:T«i+ ram cao T«i tÇn sè(X­ëng nhiÖt luyÖn) Ho¸ bÒn(X­ëng nhiÖt luyÖn) C«ng ®o¹n tiÕp theo Gia c«ng tinh(X­ëng c¬ khÝ) Như vậy quy trình nhiệt luyện trục khuỷu có thể tóm tắt theo sơ đồ khối sau đây : Hình 4.1:Sơ đồ khối quá trình nhiệt luyện CHÚ THÍCH : 1.Chi tiết cần nhiệt luyện ( được nhập về đã là loại chi tiết đã ở dạng bán thành phẩm, tức là đã qua khâu ủ hoàn toàn ở 8500C, đạt được độ cứng 180-200.Trước khi chi tiết nhập về được kiểm tra thành phần bằng quang phổ, kiểm tra độ cứng bằng máy đo độ cứng cầm tay. 2.Tôi + ram cao: Chi tiết sau khi đã kiểm tra mẫu được làm sạch sau đó được xếp vào gỏ. Dựng cầu trục cho gá chi tiết vào lò giếng để thực hiện nung tụi.Sau khi đạt nhiệt và đủ thời gian giữ nhiệt, cả gá chi tiết được tôi trong H20. Sau đó gá chi tiết tiếp tục được chuyển sang lò ram để thực hiện ram cao ngay(cỏc số liệu tính toán cụ thể được trình bày ở phần sau). 3.Gia công tinh:Sau khi gá chi tiết được ram cao đủ thời gian và nhiệt độ thì lấy ra để nguội trong không khí( Có thể dùng quạt để làm nguội cho nhanh ). Tiếp đó, số chi tiết này được chuyển sang xưởng cơ khí để gia công tinh. 4.Tôi t