Giáo trình Kim loại thiết bị nhiệt

μ n½ng, 2003 1 Ch−¬ng 1: vËt liÖu kim lo¹i 1.1. TÝnh chÊt cña kim lo¹i 1.1.1 TÝnh chÊt ho¸ häc • Kim lo¹i lµ c¸c nguyªn tè ho¸ häc ë phÝa tr¸i b¶ng tuÇn hoµn Men®eleÐp. • Kim lo¹i tham gia c¸c ph¶n øng víi ¸ kim; • CÊu t¹o nguyªn tö: líp ®iÖn tö ngoµi cïng dÔ t¸ch khái h¹t nh©n trë thµnh ®iÖn tö tù do vµ nguyªn tö trë thµnh ion d−¬ng. • Ngoµi ra trong thùc tÕ chÕ t¹o c¸c chi tiÕt m¸y ta cÇn kÓ ®Õn tÝnh chÞu ¨n mßn, tÝnh chÞu nhiÖt , tÝnh chÞu a xÝt, . . . cña kim lo¹i vµ hîp kim cña chóng. 1.1. 2 TÝnh chÊt vËt lý • Kim lo¹i lµ vËt liÖu cã ¸nh kim; • HÖ sè gi·n në nhiÖt kh¸c nhau; • Cã tÝnh dÉn ®iÖn, dÉn nhiÖt tèt; • Khèi l−îng riªng (γ) vµ nhiÖt ®é nãng ch¶y ( Tonc ) kh¸c nhau; • Kim lo¹i cã cÊu tróc m¹ng tinh thÓ ; 1.1. 3 TÝnh c«ng nghÖ Kim lo¹i cã ®é bÒn, ®é dÎo cao, cã kh¶ n¨ng gia c«ng nãng hoÆc gia c«ng nguéi,... §Æc tr−ng cho tÝnh c«ng nghÖ cña vËt liÖu lµ : tÝnh ®óc, tÝnh rÌn, tÝnh hµn vµ tÝnh gia c«ng c¾t gät vµ nhiÖt luyÖn (gia c«ng xö lý nhiÖt). a. TÝnh ®óc • TÝnh ch¶y lo·ng cao (nªn kh¶ n¨ng ®iÒn ®Çy lßng khu«n tèt); • Cã tÝnh co ngãt khi kÕt tinh (®«ng ®Æc). • TÝnh thiªn tÝch: Sù kh«ng ®ång nhÊt vÒ thµnh phÇn ho¸ häc cña kim lo¹i trong vËt ®óc. • TÝnh hoµ tan khÝ b. TÝnh rÌn Kh¶ n¨ng biÕn d¹ng vÜnh cöu cña kim lo¹i khi chÞu t¸c dông cña ngo¹i lùc ®Ó t¹o nªn h×nh d¸ng nhÊt ®Þnh mµ kh«ng bÞ ph¸ huû. c. TÝnh hµn Kh¶ n¨ng t¹o nªn mèi liªn kÕt kh«ng thÓ th¸o rêi ®−îc gäi lµ mèi hµn. d. TÝnh c¾t gät Kh¶ n¨ng cho phÐp gia c«ng trªn c¸c m¸y c¾t gät nh−: tiÖn, phay, bµo, khoan, mµi ... TÝnh c¾t gät phô thuéc vµo nhiÒu yÕu tè . VÝ dô : ThÐp Ýt c¸c bon dÔ c¾t gät h¬n thÐp c¸c bon cao; Gang x¸m dÔ gia c«ng c¾t gät h¬n gang tr¾ng). e. TÝnh NhiÖt luyÖn : Kh¶ n¨ng cho phÐp thay ®æi c¬ tÝnh vµ mét sè tÝnh chÊt cña vËt liÖu nhê qu¸ tr×nh xö lý nhiÖt. 1. 2 Ph©n lo¹i vËt liÖu kim lo¹i (®¬n chÊt) Theo mµu s¾c Kim lo¹i ®en : Fe; theo [12] cßn cã Co, Ni, Mn,... ( mµu ®en x¸m) Kim lo¹i mµu : Al, Cu, Pt, Au, .... 2 Theo nhiÖt ®é nãng ch¶y NhiÖt ®é Khèi l−îng riªng nãng ch¶y oC g/cm3 Cu : 1083 8,93 Ni : 1450 8,90 Kim lo¹i khã ch¶y T nc Fe : 1539 7,87 Ti : 1668 4,51 Pt : 1769 21,45 Zr : 1855 6,51 Cr : 1875 7,19 V : 1950 6,02 Nb : 2468 8,57 Mo : 2620 10,2 Ta : 2996 16,65 W : 3395 19,35 Kim lo¹i dÔ ch¶y Zn : 419 7,11 Sn : 232 7,29 Bi : 271,3 9,80 Pb : 327 11,34 Kim lo¹i nhÑ Be : 1284 1,85 Mg : 650 1,74 Al : 660 2,72 Kim lo¹i quý Au : 1063 19,32 Ag : 960 10,5 Pt : 1769 21,45 Kim lo¹i phãng x¹ U : 1133 19,0 Ra (radi), Th (th«ry) Pu (plutoni), Co,... Kim lo¹i hiÕm La, Cs (Xªzi), Nd (Nª«dim), Pr (Prasc«®im) ... 1.3 kim lo¹i mμu : Kim lo¹i mµu vµ hîp kim mµu lµ kim lo¹i mµ hÇu nh− kh«ng cã chøa s¾t. Kim lo¹i mµu th−êng cã c¸c tÝnh chÊt ®Æc biÖt vµ −u viÖt h¬n kim lo¹i ®en : tÝnh dÎo cao, c¬ tÝnh kh¸ cao, cã kh¶ n¨ng chèng ¨n mßn, chèng mµi mßn, cã tÝnh dÉn ®iÖn, dÉn nhiÖt tèt. C¸c kim lo¹i mµu th«ng dông lµ nh«m, ®ång, titan, manhª, thiÕc, vµng b¹c vµ c¸c hîp kim cña chóng. Kim lo¹i mµu cã thÓ ph©n lo¹i theo mét sè ®Æc ®iÓm sau : 1.3.1 Kim lo¹i nÆng (cã khèi l−îng riªng γ >= 5 g/ cm3) VÝ dô : γ W = 19,35 g/ cm3 γ cu = 8,94 g/ cm3 γ Ni = 8,92 g/ cm3 γ Sn = 7,30 g/ cm3 γ Zn = 7,14 g/ cm3 1.3.2 Nhãm kim lo¹i nhÑ γ <= 5 g/ cm3) VÝ dô : γ Ti = 4,51 g/ cm3 3 γ Al = 2,70 g/ cm3 γ Be = 1,85 g/ cm3 γ Mg = 1,74 g/ cm3 1.3.3 Nhãm kim lo¹i quý : Au, Ag, Pt vµ kim lo¹i thuéc nhãm platin 1.3.4 Kim lo¹i hiÕm : Titan (Ti), Ga, W, Li, Mo, 1.3.5 Kim lo¹i b¸n dÉn : Se len (Se), As, Si, Ge , ... 1.3.6 Nh«m vμ hîp kim nh«m Nh«m thuéc nhãm kim lo¹i nhÑ (kim lo¹i bay) cã khèi l−îng riªng nhá (2,7 g/cm3), cã tÝnh dÉn ®iÖn dÉn nhiÖt tèt, cã kh¶ n¨ng chèng ¨n mßn cao vµ cã tû bÒn cao vµ tÝnh dÎo cao. Nh«m nguyªn chÊt : TCVN 1859-75 ký hiÖu : TCVN TC Liªn x« Al 99,60 (99,60%Al) A999 (99,999%Al) . . . Al 99,00 (99%Al) A0 (99,00%Al) Hîp kim cña nh«m : Al - Mg Al - Cu, Al - Cu - Mg (§ua - ra dïng lµm vµnh xe ®¹p,...) Al - Cu - Li; Al - Mg - Li (RÊt nhÑ dïng trong ngµnh hµng kh«ng) Hîp kim nh«m cã 2 lo¹i : nh«m biÕn d¹ng vµ nh«m ®óc. 1.3.7 §ång vμ hîp kim cña ®ång §ång nguyªn chÊt : TCVN 1659-75 ký hiÖu : VN Liªn x« Cu99,99 ( 99,99%Cu) M00 (99,99%Cu) Cu99,90 (99,90%Cu) M1 (99,90%Cu) Hîp kim cña ®ång cã : Br«ng (®ång thanh lµ hîp kim cña Cu víi Sn hoÆc c¸c nguyªn tè kh¸c trõ kÏm (Zn) : TCVN TCLX BCuSn5P0,5 БpA5 5%Al Lat«ng (®ång thau lµ hîp kim cña Cu + Zn) LCuZn30 (Zn=30%) л70 70%Cu cßn l¹i lµ Zn Trªn ®©y lµ b¶ng ph©n lo¹i cã tÝnh t−¬ng ®èi. VÝ dô Li cã thÓ lµ kim lo¹i nhÑ nh−ng còng cã thÓ lµ kim lo¹i b¸n dÉn. Nãi chung c¸c kim lo¹i b¸n dÉn lµ kim lo¹i hiÕm. Gi¸ c¶ so s¸nh t−¬ng ®èi : Fe = 1 W = 75 lÇn Au = 11.000 lÇn Ni = 17 lÇn Pt = 27.000 lÇn Ag = 290 lÇn Rh = 45.000 lÇn ( R« ®i) 1 . 4 C¬ tÝnh cña kim lo¹i 1. 4.1 §é bÒn 4 Lµ kh¶ n¨ng cña vËt liÖu chÞu t¸c dông cña ngo¹i lùc mµ kh«ng bÞ ph¸ huû. §ã lµ tËp hîp c¸c ®Æc tr−ng c¬ häc ph¶n ¸nh søc chÞu ®ùng t¶i träng c¬ häc tÜnh cña vËt liÖu. Chóng ®−îc x¸c ®Þnh b»ng øng suÊt cña t¶i träng g©y ra. øng suÊt ®−îc ký hiÖu lµ σ; Giíi h¹n bÒn lµ øng suÊt cao nhÊt mµ mÉu chÞu ®ùng ®−îc tr−íc khi ph¸ huû vµ ®−îc ký hiÖu σB . Tuú theo d¹ng lùc t¸c dông mµ ta cã Cã c¸c kh¸i niÖm : ®é bÒn kÐo (σk) ; ®é bÒn uèn (σu) ; ®é bÒn nÐn (σn) ... Giíi h¹n bÒn kÐo ®−îc tÝnh theo c«ng thøc : σB = Pmax/ Fo; T−¬ng tù ta cã thÓ tÝnh giíi h¹n bÒn uèn, giíi h¹n bÒn nÐn. §¬n vÞ tÝnh lµ : N/mm2; KN/m2; MN/m2. 1 KG/mm2 = 9,8 . 106 Pa BiÕn d¹ng ®µn håi lµ biÕn d¹ng mµ khi khö bá lùc t¸c dông nã vÉn trë vÒ tr¹ng th¸i ban ®Çu víi h×nh d¹ng, kÝch th−íc kh«ng bÞ thay ®æi (tøc lµ ch−a x¶y ra biÕn d¹ng dÎo hay l−îng biÕn d¹ng kh«ng ®¸ng kÓ kho¶ng 0,001 - 0,005 % ). Giíi h¹n ch¶y quy −íc lµ σ0,2 - lµ øng suÊt t¹i thêi ®iÓm mµ mÉu bÞ biÕn d¹ng d− lµ 0,2 % so víi chiÒu dµi ban ®Çu. 1. 4. 2 §Æc tr−ng cho tÝnh dÎo cña vËt liÖu : • §é gi¶n dµi t−¬ng ®èi δ = [(l1 - lo) / lo] . 100 % • §é co th¾t mÈu ψk = [(Fo - F1) / Fo] . 100 % Trong ®ã : lo, l1 - ®é dµi cña mÉu thö tr−íc vµ sau khi kÐo (mm) Fo, F1 - DiÖn tÝch tiÕt diÖn cña mÉu tr−íc vµ sau khi kÐo (mm2) 1. 4. 3 §é dai va ®Ëp Lµ c«ng tiªu phÝ ®Ó ph¸ huû mét ®¬n vÞ diÖn tÝch tiÕt diÖn ngang khi cã lùc t¸c dông ®ét ngét víi gia tèc lín. ak = A / F ; KG.m/cm 2 hay KJ/m2. F - DiÖn tÝch tiÕt diÖn ngang t¹i vÞ trÝ c¾t r·nh; A - C«ng sinh ra ®Ó ph¸ huû mÈu thö; ( KG.m) S¬ ®å thö mÈu va ®Ëp nh− h×nh 1-1 H×nh 1-1 S¬ ®å x¸c ®Þnh ®é dai va ®Ëp A1 = m ho A2 = m h1 Ak = A1 - A2 = m (ho - h1) ho = lo - l1 l1 = lo.Cosβ m - Khèi l−îng con l¾c kg 1. 4. 4 §é cøng : L1 ho Lo h1 5 Lµ kh¶ n¨ng chèng l¹i biÕn d¹ng dÎo côc bé cña kim lo¹i vµ hîp kim d−íi t¸c dông cña t¶i träng ngoµi. §é cøng ®Æc tr−ng cho tÝnh chÞu mµi mßn, kh¶ n¨ng gia c«ng c¾t, kh¶ n¨ng mµi bãng cña vËt liÖu. a. §é cøng Brinen ( HB) §Çu ®o lµ mét viªn bi thÐp ®· nhiÖt luyÖn. DiÖn tÝch vÕt lâm cña bÒ mÆt viªn bi t¸c dông lªn bÒ mÆt vËt liÖu ®Æc tr−ng cho ®é cøng cña vËt liÖu. DiÖn tÝch nµy cµng nhá th× vËt liÖu cµng cøng vµ ng−îc l¹i. HB ∼ P/S;(KG/mm2) S - DiÖn tÝch bÒ mÆt chám cÇu (mm2) cã ®−êng kÝnh d (mm); H×nh 1-2 H×nh d¸ng mòi ®©m khi ®o ®é cøng Brinel P - Lùc t¸c dông lªn viªn bi KG; D - §−êng kÝnh viªn bi (mm) ; d ®−êng kÝnh vÕt lâm (mm) §−êng kÝnh viªn bi cã thÓ lµ: D = 10mm; 5mm; 2,5 mm; 2 mm vµ 1 mm §é cøng Brinel ®−îc tÝnh theo c«ng thøc : HB = P/F F - diÖn tÝch mÆt chám cÇu cña vÕt lâm viªn bi khi ®o (mm2) 22 2 22 dDDDF −−= ππ §é bÒn cña vËt liÖu cã thÓ tÝnh gÇn ®óng theo c«ng thøc [12] σB = a . HB §èi víi thÐp : a = 0,33 - 0,36;( HB ≈ 3σB ) ®ång : a = 0,48 - 0,53; ®ua ra : a = 0,37; ).( 2 22 dDDD P S PHB −− == π §èi víi thÐp vµ gang th× th−êng dïng : P = 3000 KG, D = 10mm §¬n vÞ tÝnh : KG/mm2. b . §é cøng Rokwell (Rèc ven) ( HRA, HRB, HRC) H×nh 1-3 H×nh d¸ng mòi ®©m khi ®o ®é cøng Roocwell Mòi ®©m ®−îc lµm b»ng kim c−¬ng cã d¹ng h×nh nãn, gãc ë ®Ønh lµ 120o, Khi ®o HRA, HRC b¸n kÝnh r = 0,2 mm, Khi ®o HRB b¸n kÝnh r ≈ 1,588 mm. §é cøng tû lÖ víi chiÒu s©u lón cña mòi ®©m ( 1/h ); Tuú thuéc vµo lùc t¸c dông P ta cã 3 thang ®o ®é cøng øng víi c¸c t¶i träng P nh− sau : P d D H×nh nãn 6 HRA: khi P = 60 KG HRB: khi P = 100 KG HRC: khi P = 150 KG c . §é cøng VÝc - Ker (HV) Mòi ®o b»ng kim c−¬ng d¹ng h×nh th¸p cã gãc ë gi÷a 2 mÆt ®èi xøng lµ 136o, ®¸y vu«ng, ®é cøng ®−îc ký hiÖu lµ HV = P/F = (2 P.Sin α/2)/d2 ≈ 1,8544 (P/d2) Trong ®ã P - Lùc t¸c dông lªn mòi ®o (KG) ; d - ChiÒu dµi ®−êng chÐo vÕt lâm (mm) H×nh 1-4 H×nh d¸ng mòi ®©m khi ®o ®é cøng Viker Ghi chó: §é cøng HRC - Th−êng dïng ®Ó ®o vËt cøng HB vµ HRB - Th−êng dïng ®Ó ®o vËt mÒm HV - Th−êng dïng ®Ó ®o vËt máng d. §é cøng KNOOP (®o vËt liÖu dßn nh− gèm sø) [2] T606) HK P F P L = = 14 2 2, . H×nh 1-4 H×nh d¸ng mòi ®©m khi ®o ®é cøng Knoop 1 . 5 gang vμ c¸c øng dông cña nã H×nh th¸p L B 7 S¶n phÈm chñ yÕu cña luyÖn kim ®en lµ gang vµ thÐp . ThÐp chiÕm kho¶ng 90% vµ gang kho¶ng 10%. Trong c¸c lo¹i thÐp cã kho¶ng 90 % thÐp c¸c bon vµ 10 % thÐp hîp kim . Gang Lµ hîp kim cña s¾t víi c¸c bon vµ 1 sè nguyªn tè kh¸c trong ®ã thµnh phÇn c¸c bon : 2,14% < C < 6,67 %. Thùc tÕ trong gang th−êng cã c¸c nguyªn tè kh¸c nh− : Si, Mn, ... P, S lµ c¸c t¹p chÊt . 1.5.1 §Æc ®iÓm chung cña gang • Gang cã tÝnh ®óc tèt ( tÝnh ch¶y lo·ng cao, kh¶ n¨ng ®iÒn ®Çy khu«n tèt); • Gang cã kh¶ n¨ng gi¶m chÊn tèt, chÞu xung nhiÖt tèt, chÞu mµi mßn trong ®iÒu kiÖn kh«ng b«i tr¬n ®Çy ®ñ. • Gi¸ thµnh rÎ h¬n thÐp; v× thÕ gang ®−îc sö dông nhiÒu trong viÖc chÕ t¹o m¸y vµ trong c«ng nghiÖp nãi chung. • Gang cã tÝnh dßn nªn hÇu nh− kh«ng cã kh¶ n¨ng biÕn d¹ng, tÝnh bÒn thÊp . 1.5.2 Ph©n lo¹i gang Dùa vµo tr¹ng th¸i c¸c bon ë trong gang ng−êi ta chia ra: a- Gang tr¾ng C¸c bon ë tr¹ng th¸i liªn kÕt ë d¹ng Fe3C, mÆt g·y cã mµu s¸ng tr¾ng lµ mÇu cña Fe3C. Gang tr¾ng th−êng chøa Ýt Si. Gang tr¾ng cã ®é cøng lín (450 - 650 HB). §Ó t¨ng tÝnh chÞu mµi mßn cã va ®Ëp, tÝnh chÞu nhiÖt, gang tr¾ng ®−îc cho thªm c¸c nguyªn tè hîp kim : Cr, Mo, Ni V× gang tr¾ng khã gia c«ng c¾t gät nªn nã Ýt ®−îc sö dông ®Ó chÕ t¹o c¸c chi tiÕt m¸y, mµ phÇn lín dïng ®Ó luyÖn thÐp, hoÆc dïng nã ®Ó ñ ra gang dÏo dïng trong ®óc c¸c chi tiÕt chÞu mµi mßn nh− bi nghiÒn xi m¨ng, ... b- Gang x¸m PhÇn lín hoÆc toµn bé c¸cbon ë tr¹ng th¸i tù do (grafit d¹ng tÊm); mÆt gÉy cã mµu x¸m (mµu cña grafit). Gang x¸m cã ®é bÒn thÊp, tÝnh dÎo kÐm, nh−ng cã ®é bÒn nÐn tèt, cã kh¶ n¨ng tù b«i tr¬n khi lµm viÖc trong ®iÒu kiÖn chÞu mµi mßn kh«, cã tÝnh chÞu xung nhiÖt vµ tÝnh gi¶m chÊn tèt, gi¸ thµnh rÎ nªn ®−îc sö dông rÊt réng r·i trong viÖc chÕ t¹o th©n m¸y, bÖ m¸y, c¸c chi tiÕt chÞu lùc kh«ng lín, c¸c chi tiÕt cã tÝnh nghÖ thuËt,... Gang x¸m ®−îc ký hiÖu lµ GX xx - yy víi 2 chØ sè gåm : xx Gi¸ trÞ tèi thiÓu cña ®é bÒn kÐo yy ®é bÒn uèn tèi thiÓu cña gang ( KG / mm2 ). VÝ dô : GX 12-28, GX15-32, GX 18-36, GX 21-40, GX 24-44, GX 28-48, GX 32-52, GX 36-56,... ) Trong thùc tÕ ta hay dïng c¸c ký hiÖu theo tiªu chuÈn cña Liªn x« (ΓOCT : Cч) vµ theo TCVN ®−îc ký hiÖu lµ : GX Trong thùc tÕ do c¸c ®iÒu kiÖn nÊu luyÖn kh¸c nhau cã thÓ cã d¹ng gang x¸m biÕn tr¾ng. Lo¹i gang nµy cã tæ chøc thay ®æi tõ ngoµi vµo trong: líp ngoµi cïng lµ gang tr¾ng, líp trung gian lµ gang hoa r©m ( chøa ledeburÝt vµ grafÝt tù do) vµ líp trong cïng lµ gang x¸m. Gang x¸m biÕn tr¾ng th−êng ®−îc dïng ®Ó ®óc trôc c¸n, b¸nh xe gßng, c¸c chi tiÕt cam, m¸ nghiÒn, ®Çu phun c¸t, ®Çu phun bi, ... 8 σ kÐo σ uèn δ HB [12] trang 217 Theo TCVN KG/mm2 KG/mm2 % GX 12 - 28 12 (120 Mpa)28 143 - 229 GX 15 - 32 15 32 163 - 229 GX 18 - 36 18 36 170 - 229 GX 21 - 40 21 40 170 - 241 GX 24 - 44 24 44 170 - 241 GX 28 - 48 28 48 170 - 241 GX 32 - 52 32 52 187 - 255 GX 35 - 56 35 56 197 - 269 GX 38 - 60 38 60 207 - 269 c . Gang bÒn cao (hay cßn gäi lµ gang cÇu) PhÇn lín hoÆc toµn bé c¸c - bon ë tr¹ng th¸i tù do grafit cã d¹ng h×nh cÇu; hîp kim lµm biÕn tÝnh gang lµ Mg hoÆc Ce (xezy) vµ c¸c nguyªn tè ®Êt hiÕm. Ký hiÖu theo Liªn x« : Bч Ký hiÖu theo ViÖt nam :GC vµ 2 chØ sè giíi h¹n bÒn kÐo vµ ®é d·n dµi t−¬ng ®èi cña gang δ5 (%) . VÝ dô GC 40-10 : cã σK ≥ 400 MPa , δ5 ≥ 10 % σ K σ Ch δ HB KG/mm2 KG/mm2 % GC 45 - 0 45 36 187 - 225 GC 50 - 1,5 50 38 1,5 187 - 255 GC 60 - 2 60 42 2,0 197 - 269 GC 45 - 5 45 33 5,0 170 - 207 GC 40 -10 40 30 10,0 156 - 197 d. Gang dÎo (cßn gäi lµ gang rÌn) §−îc chÕ t¹o tõ gang tr¾ng ( b»ng c¸ch ®em ñ gang tr¾ng, lóc ®ã c¸cbon trong gang tr¾ng sÏ chuyÔn sang d¹ng b«ng ) cã ®é bÒn cao vµ cã tÝnh chÞu mµi mßn tèt, cã tÝnh dÎo t−¬ng ®èi tèt nªn cã thÓ gia c«ng b»ng ¸p lùc. Ký hiÖu theo Liªn x« : Kч Ký hiÖu ViÖt nam: GZ + chØ sè giíi h¹n bÒn tèi thiÓu + ®é d·n dµi t−¬ng ®èi ( %) Do gi¸ thµnh ®¾t nªn gang dÏo th−êng ®−îc dïng ®Ó chÕ t¹o c¸c chi tiÕt nhá, thµnh máng, chÞu va ®Ëp trong c«ng nghiÖp ( guèc h·m xe löa, «t«, m¸y kÐo, m¸y dÖt, m¸y n«ng nghiÖp, ... Thµnh phÇn gang rÌn : C 2,4 - 2,8 Mn ≤ 1 % S ≤ 0,2 % Si 0,8 - 1,4 P ≤ 0,2% C¬ tÝnh cña gang rÌn : σ kÐo KG/mm2 δ % HB GZ 30 - 6 30 6.0 163 GZ 38 - 8 38 8.0 149 GZ 35 - 10 35 10.0 GZ 37 - 12 37 12.0 GZ 45 - 6 45 6 241 9 GZ 50 - 4 50 4 241 GZ 60 - 3 60 3 269 GZ 60 - 2 60 2 e. Gang biÕn tÝnh §−îc chÕ t¹o tõ gang x¸m b»ng c¸ch cho c¸c chÊt biÕn tÝnh vµo nh−: Si, Al, Ca, Fe-Si, Ca-Si,... øng dông gang biÕn tÝnh: ®óc c¸c chi tiÕt cã thµnh máng vµ phøc t¹p. f. Gang giun Lµ gang cã grafÝt d¹ng giun,. §©y lµ d¹ng trung gian gi÷a grafÝt d¹ng tÊm vµ d¹ng cÇu. Lo¹i gang nµy ®−îc chÕ t¹o b»ng c¸ch biÕn tÝnh gang láng b»ng phèi hîp c¸c nguyªn tè cÇu ho¸ grafÝt nh− Mg, Ce vµ c¸c nguyªn tè ®Êt hiÕm víi c¸c nguyªn tè khö cÇu nh− Ti, Al. §Ó chèng khuynh h−íng t¹o xªmentÝt tù do khi kÕt tinh, gang láng ®−îc biÕn tÝnh lÇn 2 b»ng c¸c chÊt grafÝt ho¸ nh− FeSi, CaSi, ... TÝnh chÊt cña gang giun n»m gi÷a gang x¸m vµ gang cÇu, nh−ng c¬ tÝnh gÇn gièng gang cÇu, cßn lý tÝnh vµ tÝnh ®óc th× gÇn gièng gang x¸m. g . C¸c lo¹i gang ®Æc biÖt kh¸c Gang chÞu ¨n mßn Lµ mét lo¹i gang hîp kim cao. C¸c nguyªn tè hîp kim cã thÓ lµ : Si, Cr, Ni . Chóng cã c¸c lo¹i gang sau : Gang silic cao ( Si = 12 - 17 % cã thÓ chÞu ®−îc m«i tr−êng HNO3, H2SO4, H3PO4 . Khi cho thªm Si ≈ 17 %, Mo ≈ 3,5 - 4 % th× gang cã thÓ lµm viÖc ®−îc trong HCl víi mäi nång ®é. Gang Cr«m cao (1,0 - 2,2 % C; 0,5 - 2,5 % Si, 0,3 - 1,0 % Mn, 20 - 26 % Cr ) Cã c¬ tÝnh kh¸ cao, ®é cøng cao nªn khã gia c«ng c¬; lµm viÖc tèt trong HNO3, H3PO4, trong dung dÞch muèi vµ trong chÊt h÷u c¬ kh«ng hoµn nguyªn. Gang ni ken cao (1,8 - 3,0)%C; (1,0 - 2,75)%Si; (0,4 - 1,5)% Mn; 14 - 30% Ni) Cã c¬ tÝnh kh¸, dÔ gia c«ng c¾t gät. Chóng lµm viÖc tèt trong H2SO4, HCl, trong a xÝt cã tÝnh « xy ho¸ yÕu, vµ kiÒm ë ®iÒu kiÖn chÞu ¨n mßn, mµi mßn vµ chÞu nãng. Gang chÞu nhiÖt Trong thµnh phÇn gang cã c¸c nguyªn tè hîp kim : Si, Cr, Al víi mét hµm l−îng x¸c ®Þnh , ®ñ ®Ó t¹o ra trªn bÒ mÆt gang mét líp «xÝd bÒn sÝt chÆt , lµm cho gang kh«ng bÞ « xy ho¸. C¸c lo¹i gang chÞu nhiÖt sau : * Gang hîp kim silic Thµnh phÇn :1,6 - 2,5%C, 4-6% Si, 0,4 - 0,8% Mn ) Cã thÓ lµm viÖc ë nhiÖt ®é 600 oC nÕu lµ gang x¸m; Cã thÓ lµm viÖc ë nhiÖt ®é 950 - 1000 oC nÕu lµ gang cÇu; * Gang Cr«m cao ( 2,4-3,6% C, 12-18% Cr). Lµm viÖc ë ®iÒu kiÖn chÞu mµi mßn vµ chÞu nhiÖt. Gang chøa: (2,5-2,9)%C, (25-29)% Cr lµm viÖc ®−îc ë nhiÖt ®é 900 oC. * Gang c¸c bon thÊp (1-2%C, 25-29%Cr) Lµm viÖc trong ®iÒu kiÖn ¨n mßn vµ mµi mßn ®Õn nhiÖt ®é 1100 oC. 10 * Gang nh«m cao chøa l−îng nh«m kho¶ng > 7 %Al ( 1,3 -1,7 %C, 1,3-1,6 %Si, 0,4-1,0 %Mn, 18-25 %Al) . Lµm viÖc ®Õn nhiÖt ®é 900 oC. 1.6 ThÐp vμ c¸c øng dông cña nã ThÐp lµ hîp kim cña s¾t víi c¸c bon vµ 1 sè nguyªn tè kh¸c trong ®ã thµnh phÇn c¸c bon : C < 2,14%. Ngoµi ra cßn cã mét sè nguyªn tè kh¸c : Mn, Si,... c¸c t¹p chÊt: S, P, O2, N2, H2 1.6.1 ThÐp c¸c bon th«ng dông (hay cßn cã tªn gäi lµ thÐp c¸c bon chÊt l−îng th−êng). Chóng ®−îc chia thµnh 3 nhãm ( theo TCVN vµ tiªu chuÈn cña Liªn x« ) Nhãm A - §¶m b¶o vÒ c¬ tÝnh cña thÐp; Nhãm B - §¶m b¶o vÒ thµnh phÇn ho¸ häc (cho phÐp hµn) Nhãm C - §¶m b¶o c¬ tÝnh & thµnh phÇn ho¸ häc, dïng cho c¸c kÕt cÊu yªu cÇu vÒ chÊt l−îng cao nh− kÕt cÊu hµn;... Ký hiÖu theo TCVN 1765 - 75 ThÐp c¸c bon : ( ý nghÜa cña ký hiÖu : CT - C c¸c bon, T- thÐp ) 3 nhãm A, B, C Ký hiÖu theo %C %Mn T¹p chÊt TCVN 1675-75 S P TCLX Nhãm A CT31 <0,23 <0,07 <0,06 CT0 CT33 0,06-0,12 <0,045 <0,55 CT1 CT34 0,09-0,15 22 <0,45 <0,55 CT2 CT38 0,14-0,22 24 -/- -/- CT3 CT42 0,18-0,27 26 -/- -/- CT4 CT51 0,28-0,37 28 -/- -/- CT5 CT61 0,38-49 31 -/- -/- CT6 C¬ tÝnh cña thÐp nhãm A: Ký hiÖu theo σb σ ch δ5 Ký hiÖu theo TCLX TCVN 1675-75 KG/mm2 KG/mm2 % CT31 32 22 CT0 CT33 32 - 40 33 CT1 CT34 34 - 42 22 31 CT2 CT38 38 - 47 24 21 - 27 CT3 CT42 42 - 52 26 25 CT4 CT51 50 - 62 28 15 - 21 CT5 CT61 60 - 72 31 11 - 16 CT6 11 Nhãm B Cã thªm c¸c ch÷ c¸i B ®Ó chØ nhãm thÐp vµ c¸c ch÷ c¸i sau ®Ó chØ ph−¬ng ph¸p s¶n xuÊt ra lo¹i thÐp ®ã : M: S¶n xuÊt thÐp b»ng lß M¸c-Tanh VÝ dô : MCT0, MCT1, K: Lß chuyÓn , Б: Lß Besme VÝ dô : MCT33, MCT38, KCT34, KCT38 KΠ - ThÐp s«i ( thÐp kh«ng ®−îc khö « xy triÖt ®Ó) ký hiÖu ViÖt nam ( s) ΠC - ThÐp nöa l¾ng, ký hiÖu ViÖt nam (n) «xy ch−a ®−îc khö mét c¸ch triÖt ®Ó. C - ThÐp l¾ng ( l ) «xy ®−îc khö mét c¸ch triÖt ®Ó. ThÐp nhãm C th× cã ch÷ C tr−íc : CCT31, CCT38,... ThÐp c¸c bon cßn ®−îc ph©n lo¹i theo thµnh phÇn c¸c bon : • C¸c bon thÊp %C < 0,25; • C¸c bon trung b×nh %C = 0,26-0,45 % • C¸c bon cao %C > (0,46-0,75%). 1.6.2 ThÐp c¸c bon kÕt cÊu Dïng ®Ó chÕ t¹o c¸c chi tiÕt m¸y. C¸c lo¹i thÐp nµy cã ®é bÒn cao h¬n. Ký hiÖu t−¬ng tù Liªn x«, chØ thªm phÝa tr−íc ch÷ “ C ” ®Ó ph©n biÖt lµ thÐp c¸c bon : C10, C20... C80, C85 M¸c thÐp C Mn Si VN Ký hiÖu theo Liªn x« C10 10 0,07 - 0,13 0,35-0,65 0,17-0,37 C20 20 0,17 - 0,24 0,35-0,65 0,17-0,37 C40 40 0,37 - 0,44 0,50-0,80 0,17-0,37 C45 45 0,20 - 0,49 0,50-0,80 0,17-0,37 C¬ tÝnh cña mét sè thÐp trªn nh− sau : M¸c thÐp σ KG/mm2 δ (% ) αo (Gãc uèn) 10 40 35 70 15 43 32 65 20 47 30 60 40 58 19 45 61 16 1.6.3 ThÐp x©y dùng ( ΓOCT 380-71 ) Dïng ®Ó chÕ t¹o c¸c kÕt cÊu x©y dùng, cÇu, èng dÉn dÇu, dÇm , nåi h¬i, c¸c kÕt cÊu nµy th−êng chÕ t¹o b»ng ph−¬ng ph¸p hµn. Thµnh phÇn : C < 0,22 - 0,25 nguyªn tè hîp kim gåm cã: Mn, Si ... VÝ dô: C¸c lo¹i thÐp th−êng sö dông [12] (trang 401) C Si Mn σb σch δ% CT38 0,2 0,2 0,5 45 25 30 12 CT38 c 0,2 0,1 0,5 45 25 30 CT38 s 0,2 0,05 0,5 45 25 30 17MnSi 0,2 0,5 1,2 55 35 25 ThÐp x©y dùng dïng trong bª t«ng cèt thÐp: thÐp tr¬n, thÐp cã khÝa ( hay thÐp r»n). TCVN 5709 - 93 ThÐp kÕt cÊu trong x©y dùng : XCT34, XCT38, XCT52, ... C¸c ch÷ sè kÌm theo lµ giíi h¹n bÒn kÐo tèi thiÓu ( KG/mm2 ). CT38, CT42 Dïng cho kÕt cÊu kh«ng yªu cÇu cao vÒ lùc; CT51,CT61, Dïng cho kÕt cÊu cã yªu cÇu cao vÒ lùc; cïng víi c¸c thÐp: 25Γ2C (25Mn2Si), 35ΓC (35MnSi), 45 C(45Si), ... [12](trang 403) 1.6.4 ThÐp c¸c bon dông cô Yªu cÇu s¾c, chÞu mµi mßn cã ®é cøng > 60 HRC. øng dông ®Ó chÕ t¹o dông cô c¾t gät, dông cô ®o, khu«n dËp vµ c¸c ®å nghÒ kh¸c ... Thµnh phÇn ho¸ häc : Ký hiÖu theo TCVN vµ ΓOCT Liªn x« Theo VN LX C Mn Cr CD70 Y7 0,65-0,74 0,2 - 0,4 <0,15 CD80 Y8 0,75-0,84 0,15- 0,4 -/- CD90 Y9 0,85-0,94 0,15- 0,35 -/- CD100 Y10 0,95-1,04 -/- -/- CD110 Y11 1,05-1,14 -/- -/- CD120 Y12 1,15-1,24 -/- -/- CD130 Y13 1,25 - 1,35 -/- Dông cô lÊy dÊu : CD100 - CD120 Cã ®é cøng 60 - 62 HRC Dông cô c¾t : CD100 - CD120 §ôc s¾t : CD70 56 - 58 Bµn ren : CD10 59 - 61 Khu«n dËp nguéi: : CD80-CD100 60 - 62 1.6.5 ThÐp c¸c bon lß xo: Yªu cÇu ph¶i cã tÝnh ®µn håi Thµnh phÇn thÐp vµ ký hiÖu theo TCVN vµ LX VN LX C Mn Si ThÐp C65 65 0,62 - 0,70 0,5 - 0,8 0,17 - 0,37 C70 70 0,67 - 0,75 0,5 - 0,8 0,17 - 0,37 C75 75 0,72 - 0,80 0,5 - 0,8 0,17 - 0,37 65Mn 65Γ 0,62 - 0,80 0,9 - 1,2 (ThÐp lß xo hîp kim) ¶nh h−ëng cña t¹p chÊt ®Õn thÐp Hµm l−îng c¸c nguyªn tè kho¶ng : Mn - 0,80 % , P - 0,05 %, Si - 0,50 %, S - 0,05 % 13 Mn Cã t¸c dông khö «xy, khö FeO ( FeO lµ chÊt cã h¹i) Mn + FeO ----> MnO + Fe Mn t¨ng ®é bÒn cña thÐp Si Cã t¸c dông khö «xy Si + FeO ---> SiO2 + Fe NÕu SiO2 kh«ng tho¸t kÞp vµo xû th× thÐp sÏ ngËm xû lµm ¶nh h−ëng xÊu ®Õn c¬ tÝnh cña thÐp . P: Hµm l−îng P trong lß Besme : %P 0,07 - 0,12 ≈ %P trong gang. Trong lß M¸cTanh : %P 0,02 - 0,04 trong lß baz¬ Trong lß ®iÖn : %P 0,02 % NÕu hµm l−îng P t¨ng sÏ t¨ng sù dßn nguéi cho thÐp; S: Hµm l−îng l−u huúnh S trong lß Besme %S <= 0,06 % Trong lß bad¬ M¸c-Tanh, hoÆc thÐp chÊt l−îng cao th× l−îng l−u huúnh cho phÐp lµ : S <= 0,02 - 0,03 % Trong thÐp th−êng chøa : S = 0,03 - 0,04 % - L−u huúnh kh«ng tan trong thÐp mµ nã cã thÓ kÕt hîp víi s¾t ®Ó t¹o nªn : FeS (theo ph¶n øng S + Fe ==> FeS) ; cïng tinh [Fe - FeS] n»m ë biªn giíi h¹t cã nhiÖt ®é nãng ch¶y 988 oC nªn sinh dßn nãng. 1.7 ThÐp hîp kim ThÐp hîp kim lµ lo¹i thÐp cã chøa trong ®ã mét l−îng thµnh phÇn c¸c nguyªn tè hîp kim thÝch hîp. C¸c nguyªn tè hîp kim cã thÓ lµ : Mn, Si, Cr. Ni, Ti, Mo,... Hµm l−îng cña chóng ph¶i ®ñ ®Õn møc cã thÓ lµm thay ®æi c¬ tÝnh hoÆc mét sè tÝnh chÊt kh¸c. D−íi c¸c møc yªu cÇu ®ã ng−êi ta chØ coi chóng nh− nh÷ng t¹p chÊt cã trong thÐp. ThÐp hîp kim cã c¬ tÝnh tèt, cã kh¶ n¨ng nhiÖt luyÖn tèt h¬n; cã thÓ cã c¸c ®Æc tÝnh ®Æc biÖt nh− chÞu ¨n mßn, chÞu mµi mßn, bÒn nhiÖt,... 1.7.1 Ký hiÖu c¸c nguyªn tè trong thÐp (theo tiªu chuÈn Liªn x«) a. Ký hiÖu Tªn nguyªn tè Ký hiÖu theo LX« VN theo LX« VN H Ni Γ Mn ц Ziconi T Ti X Cr д Cu Б Nb C Si B W P Bor ю Al M Mo K Co A N2 Φ V П P Ký hiÖu trong hîp kim mµu : Ký hiÖu Tªn nguyªn tè Ký hiÖu theo LX« VN theo LX« VN A Al ц Zn Mг Mg Б Be C Sb (¨ngtimoan) O Sn 14 H Ni Φ P C Pb K Si Mц Mn X Cr Ж Fe ¶nh h−ëng cña mét sè nguyªn tè hîp kim . 1. Cr«m : Cã t¸c dông t¨ng ®é cøng vµ t¨ng ®é bÒn cho thÐp; Cr cã lµm t¨ng tÝnh dÎo chót Ýt nh−ng cã kh¶ n¨ng chèng ¨n mßn cao. 2. Niken t¨ng ®é chÞu ¨n mßn, t¨ng ®é bÒn, ®é dÎo vµ ®é dai va ®Ëp. 3. V«nfram (W) t¹o nªn c¸c bÝt cøng , lµm viÖc ë nhiÖt ®é cao. 4. M¨ng gan (Mn) t¨ng ®é cøng, ®é chÞu mµi mßn. 5. Silic (>1-1,5% ) sÏ lµm t¨ng ®é bÒn nh−ng tÝnh dÎo gi¶m,... 6. Molip®en (Mo) t¨ng tÝnh chÞu nhiÖt, bÒn nhiÖt, tÝnh ®µn håi 7. Coban t¨ng tÝnh chÞu nhiÖt, tõ tÝnh vµ ®é dai va ®Ëp. §å thÞ biÓu diÔn c¸c ¶nh h−ëng hµm l−îng cña c¸c nguyªn tè hîp kim ®Õn ®é dai va ®Ëp ®−îc thÓ hiÖn trªn h×nh H 1-6 H×nh 1-6 ¶nh h−ëng cña nguyªn tè hîp kim ®Õn ®é cøng cña hîp kim ferrit [12] trang 350 0 1 2 3 4 5 6 Thµnh phÇn nguyªn tè hîp kim 5 10 15 20 25 §é dai va ®Ëp Ni Cr Mn Mo WSi 15 H×nh 1-7 ¶nh h−ëng cña nguyªn tè hîp kim ®Õn ®é dai va ®Ëp cña ferrit [12] trang 350 1.7.2 Ph©n lo¹i thÐp hîp kim Ph©n lo¹i theo thµnh phÇn hîp kim : • ThÐp hîp kim thÊp cã tæng hµm l−îng c¸c nguyªn tè <2,5% • ThÐp hîp kim trung b×nh cã tæng hµm l−îng c¸c nguyªn tè : (2,5 - 10 )% • ThÐp hîp kim cao cã tæng hµm l−îng c¸c nguyªn tè > 10%% Ph©n lo¹i theo thµnh phÇn ho¸ häc: ThÐp mangan, thÐp Ni ken, thÐp cr«m, ; thÐp Ni - Cr;.. Ph©n lo¹i theo c«ng dông: a . ThÐp vßng bi (thÐp æ l¨n) : Yªu cÇu ph¶i cøng vµ chÞu mµi mßn. C Mn Si Cr IIIX6 (LX) 1,05 - 1,15 0,2 - 0,4 0,17 - 0,37 0,4 - 0,7 (TCVN -OL100Cr0,6) IIIX9 1,05 - 1,10 0,2 - 0,4 0,90 - 1,2 (TCVN -OL100Cr0,9) IIIX15 0,95 - 1,05 -/- -/- 1,3 - 1,65 (TCVN -OL100Cr1,5) IIIX15CΓ 0,95 - 1,05 0,9 - 1,2 0,4 - 0,65 1,3 - 1,65 (TCVN -OL100Cr2SiMn) b. ThÐp hîp kim dông cô Cã c¸c lo¹i thÐp lµm dao c¾t, thÐp lµm khu«n dËp, thÐp æ l¨n,... Trong ®ã ng−êi ta cßn chia ra dùa vµo tÝnh t«i cña chóng. ThÐp dông cô cã tÝnh t«i thÊp: Dïng lµm ®ôc s¾t, bµn ren, khu«n ,... X05 1,25 - 1,4 0,2 - 0,4 0,4 - 0,6 0 1 2 3 4 5 6 Thµnh phÇn nguyªn tè hîp kim 5 10 15 20 25 §é dai va ®Ëp Ni Cr Mn Mo WSi 16 X06 1,05 - 1,14 0,4 - 0,7 0,4 - 0,6 65XΦ 0,6 - 0,7 0,3 - 0,6 0,45 - 0,7 85XΦ 0,8 - 0,9 0,3 - 0,6 0,45 - 0,7 ThÐp dông cô cã tÝnh t«i cao: Nhãm 1 2 3 X 62HRC XΓ B1 62HRC 9XC 62HRC XBΓ XB5 XΓCBΦ ThÐp giã : Dïng ®Ó chÕ t¹o dao trong gia c«ng c¾t gät. C Cr W V Mo P9 0,85- 0,95 3,5 - 4,4 8,5 - 10 2,0 - 2,6 1,0 Theo TCVN : 90W9Cr3V2 P12 0,80- 0,90 3,4 - 3,6 12,0 - 13 1,5 - 1,9 0,5 Theo TCVN : 85W12Cr3V2Mo P18 0,7 - 0,8 3,8 - 4,4 17,0 - 18,5 1,0 - 1,4 1,0 Theo TCVN : 80W18Cr4VMo 1.8 hîp kim cøng C¸c hîp kim cã thÓ ®−îc chÕ t¹o tõ bét kim lo¹i b»ng ph−¬ng ph¸p nÊu ch¶y th«ng th−êng hoÆc kÕt hîp Ðp bét kim lo¹i víi thµnh phÇn c¸c nguyªn tè kh¸c : C, Al2O3, C¸c bÝt kim lo¹i, Ni trit, borit, ... Hîp kim cøng ®−îc chÕ t¹o b»ng ph−¬ng ph¸p Ðp vµ thiªu kÕt víi ¸p lùc vµ nhiÖt ®é thÝch hîp. Hîp kim cøng cã hai lo¹i : ®Æc vµ xèp ( cã læ rçng). Chóng th−êng ®−îc øng dông ®Ó chÕ t¹o dông cô c¾t gät, vËt liÖu mò ®Ëy, vá bäc, ... NhiÖt ®é lµm viÖc cã thÓ ®¹t 1000 - 2000 oC trong lóc thÐp c¸c bon dông cô, thÐp giã, ... chØ cã thÓ lµm viÖc ®Õn nhiÖt ®é : 700 oC ... Hîp kim cøng cã nhiÒu lo¹i : ) • Hîp kim cøng mét c¸c bÝt WC • Hîp kim cøng 2 c¸c bÝt WC + TiC + Co • Hîp kim cøng 3 c¸c bÝt WC + TiC + TaC + Co B¶ng 1-1 [2,12,16] M¸c hîp kim Thµnh phÇn % Ký hiÖu theo LX vµ theo TCVN K¸c bÝt W C¸c bÝt Tantan C¸cbÝt Titan Co Coban σ KG/mm2 γ ( g/cm3) HRA >= Nhãm WC BK3M (WCCo3) 97 3 110 15-15,3 91,0 17 BK4 (WCCo4) 96 4 130 14,9-15,1 89,5 BK60M 91,9 6 120 >=14,75 91,5 BK6M (WCCo6) 94 6 130 14,8-15,1 90 BK8 (WCCo8) 92 8 140 14,4-15,8 87,5 BK100M 90 10 140 >=14,3 - BL10M (WCCo10) 90 10 140 >=14,3 88,5 BK15M (WCCo15) 85 15 155 >=13,8 87,0 BK150M (WCCo15) 82,9 15 150 >=13,8 - BK25 (WCCo25) 75 25 220 12,9-13,2 82 Nhãm TiC-WC T15K6 (WCTi15Co6) 79 15 6 110 11-11,7 90 T5K10 (WCTiCo10) 85 6 9 130 12,3-13,2 88,5 Nhãm TiC-TaC-WC TT7K12 (WCTTC7Co12) 81 3 4 12 170 13-13,3 87 TT10K8 (WCTTC10Co8) 82 7 3 8 140 13,5-13,8 89 TT20K9 (WCTTC20Co9) 71 12 8 9 150 12-13 89 Ngoµi ra cßn cã mét sè nhãm vËt liÖu cøng nh− sau : Nhãm vËt liÖu C¸cbon - Nitrit - titan [16](trang 208 ) Khèi l−îng riªng 5,6 - 6,2 g/cm3 §é cøng 88 - 93 HRC Giíi h¹n bÒn uèn 120 - 180 KG/mm2. Nhãm vËt liÖu C¸cbÝt - cr«m + hîp kim cøng [16](trang 208 ) Khèi l−îng riªng 6,6 - 7,0 g/cm3 §é cøng 80 - 90 HRC Giíi h¹n bÒn uèn 40 - 70 KG/mm2. Nhãm vËt liÖu kh«ng cã v«nfram [16](trang 208 ) TIC% TiN% 4Ni1Mo Khèi l−îng riªng HRA Giíi h¹n bÒn uèn THM-20 79% - 21% 5,5 g/cm3. 91 115 KG/mm2. THM-25 74 26 5,7 90 130 THM30 70 30 5,9 89 140 KTHM30A 26 42 32 5,8 88 150 VËt liÖu bét mµi vµ dông cô c¾t Tøc lµ sö dông vËt liÖu cã ®é cøng h¬n ®Ó gia c«ng vËt liÖu mÒm h¬n. B¶ng 1-2 Lo¹i vËt liÖu §é cøng Knoop Giíi h¹n bÒn Mpa = N/mm2 T nc oC HRA Kim c−¬ng 8000 7000 3500 Nitrit Bo ( BN) 5000 7000 1540 TiC 3100 2800 3100 93 SiC 3000 1000 2400 WC 2700 5000 2780 82 - 90 Al2O3 2100 3000 2050 SiO2 1000 1200 ThÐp ®· t«i ®Ó so s¸nh 800 1200 18 VËt liÖu siªu cøng.[2] (trang 469) B¶ng 1-3 VËt liÖu KL riªng g/cm3 §é cøng HV Giíi h¹n bÒn MPa NhiÖt ®é giíi h¹n cña ®é bÒn Kim c−¬ng tù nhiªn 3,01-3,56 10.000 1900-2100 600-850 Kim c−¬ng nh©n t¹o • Lo¹i ®¬n tinh thÓ • Lo¹i ®a tinh thÓ 3,48-3,54 3,30-4,00 8.600 -10.000 8.000 -10.000 2000 200-800 850 700 Nitri Bo (BN) • Lo¹i ®¬n tinh thÓ • Lo¹i ®a tinh thÓ 3,44-3,49 3,30-3,40 9.000-9500 7.000-8.000 500 2000-3000 1200 1400 VËt liÖu kim c−¬ng tuy cã ®é cøng cao nh−ng bÞ giíi h¹n bëi ®é bÒn nhiÖt (Cã nhiÖt ®é giíi h¹n cña ®é bÒn thÊp ) VËt liÖu nitrit bo ( BN ) cã ®é cøng cao vµ cã tÝnh bÒn nhiÖt cao nªn thÝch hîp víi gia c«ng c¬ nh− khoan tiÖn, phay, phay, ... 1.9 C¸c lo¹i thÐp kh¸c 1.9.1 ThÐp lµm viÖc ë nhiÖt ®é thÊp [12, 16] trang 498) Chøc n¨ng ®Ó chøa vµ vËn chuyÓn c¸c lo¹i khÝ láng, hay vËn hµnh trong c¸c ®iÒu kiÖn cã nhiÖt ®é thÊp : «xy láng : - 183 oC Ni t¬ láng : - 196 oC Neon láng : - 247 oC Hydr« láng : - 253 oC Hely : - 269 oC C¸c chÊt khÝ c¸c bua hydr« ho¸ h¬i : Metyl ( - 80 oC) Butan (-180 oC) Nãi chung khi nhiÖt ®é cµng thÊp th× ®é bÒn cµng t¨ng nh−ng tÝnh dÎo vµ ®é nhít gi¶m. (B¶ng 89 page 502 ) ThÐp 10Cr14Mn14Ni4Ti dßn ë nhiÖt ®é : (<-196 ) §é bÒn gi¶m tõ 65 KG/mm2 Æ 20 KG/mm2. ThÐp 0Ni9 Giíi h¹n bÒn lµ 65 KG/mm2 (ë 20 oC) Æ 12 KG/mm2 (ë nhiÖt ®é -196oC) Khi sö dông vËt liÖu ë nhiÖt ®é thÊp cÇn thiÕt ph¶i chän vËt liÖu phï hîp víi ®é dÏo va ®Ëp kh«ng nhá h¬n 30 N.m/cm2. H×nh 1-8 §é bÒn (σB), ®é dai va ®Ëp (ak) cña mét sè thÐp (P186. VLKTnhiÖt) 1 2 3 T oC σB ak Dßn BiÕn d¹ng dÎo 19 1 - Nhãm thÐp cã ®é bÒn dai va ®Ëp cao; Nhãm thÐp cã c¬ tÝnh thay ®æi khi thay ®æi nhiÖt ®é; 3- Cã ®é bÒn vµ ®é dai va ®Ëp thÊp. 1.9.2 ThÐp nåi h¬i : [16] (trang 37-38) Lµ lo¹i thÐp dïng cho chÕ t¹o nåi h¬i. NhiÖt ®é lµm viÖc tho¶ m·n nhiÖt ®é < 650oC, chÞu t¶i träng va ®Ëp, dïng ®Ó chøa ho¸ chÊt hay s¶n phÈm cña ngµnh ho¸ dÇu. Yªu cÇu cã giíi h¹n ch¶y cao, ®é bÒn nhiÖt cao, cã tÝnh hµn tèt, ... lµm viÖc ë ®iÒu kiÖn nhiÖt ®é cao hay nhiÖt ®é thÊp,... nh− thÐp c¸c bon BCT34, BCT38. B¶ng 1-4 Mac thÐp C Si Mn P,S 12K 0,08 - 0,16 0,17 - 0,37 0,4 - 0,7 < 0,04 % 15K 0,12 - 0,20 0,15 - 0,30 0,35 - 0,65 < 0,04 % 16K 0,12 - 0,20 0,15 - 0,30 0,35 - 0,65 < 0,04 % 18K 0,14 - 0,22 0,17 - 0,37 0,55 - 0,85 < 0,04 % 20K 0,16 - 0,24 0,15 - 0,30 0,35 - 0,65 < 0,04 % C¬ tÝnh cña mét sè thÐp chÕ t¹o nåi h¬i [16](trang ...h¸p quyÕt ®Þnh ®Õn c¬ tÝnh cña thÐp. 3. 5 S¬ ®å tæng hîp qu¸ tr×nh nhiÖt luyÖn H×nh 3-6 S¬ ®å tæng qu¸t mét sè ph−¬ng ph¸p nhiÖt luyÖn chñ yÕu 3. 6 Ho¸ nhiÖt luyÖn 3.6.1 Kh¸i niÖm §©y lµ mét ph−¬ng ph¸p nhiÖt luyÖn ®Æc biÖt mµ thùc chÊt cña nã lµ nung thÐp ®Õn nhiÖt ®é cao ( ®Õn vïng tån t¹i O stenit ) råi cho mét sè nguyªn tè ( c¸cbon, ni t¬,... ) x©m nhËp vµo bÒ mÆt cña vËt liÖu, kÕt qu¶ lµm thay ®æi thµnh phÇn ho¸ häc líp bªn ngoµi cña vËt liÖu. Sau ®ã tiÕn hµnh nhiÖt luyÖn ®Ó nhËn ®−îc nh÷ng tÝnh chÊt theo yªu cÇu. So víi ph−¬ng ph¸p nhiÖt luyÖn th«ng th−êng th× ®©y lµ ph−¬ng ph¸p cã lµm thay ®æi thµnh phÇn ho¸ häc trªn nh÷ng bÒ mÆt cÇn thiÕt cña thÐp, do vËy lµm thay ®æi c¬ tÝnh trªn bÒ mÆt so víi c¬ tÝnh bªn trong cña chi tiÕt. C¸c giai ®o¹n cña ho¸ nhiÖt luyÖn 1. Giai ®o¹n ph©n ho¸ : lµ qu¸ tr×nh ph©n huû c¸c ph©n tö ®Ó t¹o nªn c¸c nguyªn tö cã ho¹t tÝnh ho¸ häc m¹nh vµ cã kh¶ n¨ng khuyÕch t¸n vµo bÒ mÆt cña chi tiÕt cÇn thÊm. 2. Qu¸ tr×nh hÊp thô vµo bÒ mÆt kim lo¹i ®Ó t¹o nªn sù chªnh lÖch vÒ nång ®é trªn bÒ mÆt vµ bªn trong vËt thÓ. %C t (thêi i ) Acm Ac1 Ac3 Th-êng ho¸ T«i T oC 1100 1000 ñ khuÕch t n (®ång ñ kh«ng hoµn ñ thÊp 1147 oC 37 3. Qu¸ tr×nh khuyÕch t¸n - c¸c nguyªn tö ho¹t tÝnh ë líp hÊp thô sÏ ®i s©u vµo bªn trong chi tiÕt theo c¬ chÕ khuyÕch t¸n, t¹o nªn chiÒu dµy líp thÊm cÇn thiÕt. Qu¸ tr×nh thÊm phô thuéc : nhiÖt ®é thÊm, thêi gian vµ mét sè yÕu tè kh¸c nh− chÊt l−îng bÒ mÆt, vËt liÖu thÊm, chÊt xóc t¸c,... NhiÖt ®é thÊm cµng cao th× chuyÓn ®éng nhiÖt cña c¸c nguyªn tö cµng m¹nh, tèc ®é khuyÕch t¸n cµng lín, lµm cho qu¸ tr×nh thÊm nhanh chãng ®¹t ®−îc chiÒu dµy thÊm. T−¬ng tù, thêi gian thÊm cµng l©u chiÒu dµy líp thÊm cµng t¨ng. C¸c ph−¬ng ph¸p thÊm Tuú theo lo¹i nguyªn tè x©m nhËp vµo vËt liÖu mµ ta cã c¸c ph−¬ng ph¸p thÊm hay nhuém mµu nh− : + ThÊm c¸c bon; thÊm nit¬; thÊm c¸cbon - Nit¬ + ThÊm kim lo¹i : ThÊm nh«m, thÊm Si, ... §Æc ®iÓm : + Kh«ng phô thuéc h×nh d¸ng cña ph«i; + Cã sù kh¸c nhau c¶ vÒ cÊu tróc vµ thµnh phÇn kim lo¹i ë vïng bªn trong vËt thÓ vµ trªn bÒ mÆt cu¶ nã. ThÊm c¸c bon lµ ph−¬ng ph¸p ®−îc sö dông kh¸ réng r·i ë n−íc ta. Sau ®©y ta lµm quen chñ yÕu víi ph−¬ng ph¸p nµy . ThÊm c¸cbon cã thÓ thùc hiÖn ë thÓ r¾n hay thÓ khÝ, thÓ láng. 3.6.2 ThÊm c¸c bon ë thÓ r¾n ChÊt thÊm ®−îc dïng lµ c¸c bon ë thÓ r¾n nh− than hoa, than gç, ... trén lÉn víi mét sè chÊt kÝch thÝch nh− BaCO3, Na2CO3, K2CO3, ... HiÖn nay ng−êi ta cßn dïng axªt¸t natri ( CH3COONa.3H2O) th× hiÖu qu¶ thÊm cao h¬n c¸c chÊt kÝch thÝch trªn nh−ng gi¸ thµnh cßn cao. Yªu cÇu ®èi víi chÊt thÊm c¸c bon 1. Cã t¸c dông thÊm c¸cbon m¹nh ë mét nhiÖt ®é nhÊt ®Þnh. c¸c bon ®−îc thÊm vµo chi tiÕt theo mét tèc ®é ®Òu, ®¶m b¶o sau khi thÊm xong chi tiÕt ®¹t ®−îc hµm l−îng c¸c bon vµ chiÒu s©u theo yªu cÇu. 2. Sö dông ®−îc nhiÒu lÇn, vÉn duy tr× ®−îc ho¹t tÝnh cña c¸c bon. 3. Tû träng cÇn nhá, gi¶m ®−îc träng l−îng; 4. TÝnh dÉn nhiÖt tèt ®Ó cã thÓ rót ng¾n thêi gian t¨ng nhiÖt ®é, thÊu nhiÖt , gi÷ nhiÖt ®é trong hép ®ång ®Òu. 5. ë nhiÖt ®é thÊm cã tÝnh co Ýt, ®é bÒn cao; 6. Kh«ng chøa c¸c t¹p chÊt cã h¹i nh− : S, P, ... Thùc chÊt qu¸ tr×nh thÊm c¸c bon lµ t¹o ra mét líp c¸c bon ho¹t tÝnh n»m trong hép kÝn gi÷a c¸c khe hë cña c¸c chÊt thÊm ë trong hép. ë nhiÖt ®é thÊm kho¶ng 900 - 950 oC «xy t¸c dông víi c¸c bon t¹o thµnh khÝ CO, nh−ng ë nhiÖt ®é nµy kh«ng æn ®Þnh vµ tiÕp tôc « xy ho¸ ®Ó trë thµnh CO2 vµ gi¶i phãng c¸c bon ho¹t tÝnh theo ph¶n øng : 2C + O2 ---> 2 CO 2CO ---> CO2 + C ( Ho¹t tÝnh ) C¸c chÊt muèi , chÊt kÝch thÝch thÊm c¸c bon còng sinh c¸c ph¶n øng t¹o ra c¸c bon ho¹t tÝnh : Na2CO3 ---> Na2O + CO2 CO2 + C ---> 2 CO BaCO3 ---> BaO + CO2 C¸c ph¶n øng trªn x¶y ra liªn tôc , t¹o nªn CO vµ liªn tiÕp sinh ra c¸c bon " C " ho¹t tÝnh ®Ó ®i vµo bÒ mÆt chi tiÕt cÇn thÊm. 38 §Æc ®iÓm cña thÊm c¸c bon ë thÓ r¾n lµ * Thao t¸c dÔ dµng, quy tr×nh kh«ng yªu cÇu chÆt chÏ; * ChÊt thÊm dÔ t×m; * Kh«ng ®ßi hái thiÕt bÞ ®Æc biÖt; * Ph¹m vi sö dông réng r·i; Nh−îc ®iÓm * Khã khèng chÕ chÊt l−îng thÊm; * C−êng ®é lao ®éng cao, ®iÒu kiÖn lao ®éng nÆng nhäc : bôi nhiÒu, nhiÖt ®é cao, ... lµm ¶nh h−ëng ®Õn søc khoÎ cña c«ng nh©n. * Thêi gian thÊm dµi, chi phÝ cho s¶n xuÊt sÏ lín; * Cã kh¶ n¨ng lµm cho thÐp cã tæ chøc h¹t to g©y khã kh¨n cho qu¸ tr×nh t«i. 3.6.3 ThÊm c¸c bon ë thÓ khÝ Ng−êi ta dïng trùc tiÕp c¸c chÊt khÝ CO, CH4 ®Ó thÊm. CH4 Æ 2H2 + C ( d¹ng nguyªn tö) Khi thÊm chØ cÇn 3 - 5 % CH4 ë trong kh«ng khÝ (nång ®é kho¶ng 0,8 - 1 % . §ã lµ −u ®iÓm næi bËt cña thÊm c¸c bon ë thÓ khÝ. Khi thÊm b»ng khÝ CO th× yªu cÇu ®é tinh khiÕt cña CO lµ > 90% ¦u ®iÓm cña thÊm c¸c bon ë thÓ khÝ : • N¨ng suÊt cao, thêi gian thÊm t−¬ng ®èi ng¾n; • ChÊt l−îng tèt, ®¶m b¶o nång ®é c¸c bon quy ®Þnh cho líp thÊm; • DÔ c¬ khÝ ho¸ vµ tù ®éng ho¸ nªn c¶i thiÖn ®−îc ®iÒu kiÖn lµm viÖc trong m«i tr−êng ®éc h¹i. 3.6.4 ThÊm c¸c bon ë thÓ láng ChØ ¸p dông cho nh÷ng chi tiÕt bÐ v× n¨ng suÊt thÊp, ®iÒu kiÖn lao ®éng nÆng nhäc. C¸c chi tiÕt m¸y sau khi thÊm ®−îc tiÕn hµnh t«i 1 hoÆc 2 lÇn sau ®ã ram. §é cøng trªn bÒ mÆt ®¹t pho¶ng 60-63 HRC trong lâi cã ®é cøng 30-40 HRC. 3.7 ThiÕt bÞ nhiÖt luyÖn ThiÕt bÞ nhiÖt luyÖn bao gåm c¸c lo¹i thiÕt bÞ nung giö vµ kh«ng chÕ nhiÖt ®é, dông cô phôc vô cho qu¸ tr×nh cÊp ph«i liÖu lÊy ph«i liÖu sau khi nung, ... ë ®©y chóng ta chØ quan t©m ®Õn c¸c lo¹i thiÕt bÞ nung hay c¸c lo¹i lß nung ph«i khi nhiÖt luyÖn. Yªu cÇu ®èi víi thiÕt bÞ nung • Khèng chÕ nhiÖt ®é chÝnh x¸c ; ( sai lÖch cho phÐp trong kho¶ng tõ 5 - 10 oC). • NhiÖt ®é nung ph¶i ®ång ®Òu trong ph¹m vi lµm viÖc. • M«i tr−êng khÝ lß ph¶i Ýt bÞ « xy ho¸ vµ Ýt tho¸t c¸c bon. • Ýt ®éc h¹i, ®¶m b¶o an toµn khi lµm viÖc; • VËn hµnh dÔ dµng, dÔ c¬ khÝ ho¸ vµ tù ®éng ho¸ ; Ph©n lo¹i lß nhiÖt luyÖn : • Theo c«ng dông : Lß ®Ó ñ , t«i, ram, th−êng ho¸ kim lo¹i,... • Dùa vµo kho¶ng nhiÖt ®é cña lß mµ mçi lo¹i lß cã thÓ cã nhiÒu chøc n¨ng nh− lß ®Ó t«i, th−êng ho¸, ... §a sè c¸c lo¹i lß buång cã nhiÖt ®é cao trªn 950oC cho nªn cã thÓ sö dông ®Ó t«i, ñ, ram, ... • Theo ph−¬ng thøc lµm viÖc th× cã lß lµm viÖc gi¸n ®o¹n vµ lß liªn tôc. • Theo nguån nhiÖt th× cã : 39 • Lß ®iÖn : Lß ®iÖn trë, lß c¶m øng hay lß cao tÇn, • Lß nhiÖt luyÖn trong chÊt ®iÖn ph©n : nh− lß muèi hai cùc, lß muèi ba cùc,... • Lß ®èt : lß ®èt than ( nhiªn liÖu r¾n ), lß ®èt dÇu ( nhiªn liÖu láng ) lß ®èt b»ng nhiªn liÖu khÝ nh− c¸c lo¹i khÝ ®èt. • Theo h×nh thøc bè trÝ lß cã lo¹i lß ®èt trùc tiÕp, lß ph¶n x¹, ... • Theo m«i tr−êng truyÒn nhiÖt : cã lß truyÒn nhiÖt lµ kh«ng khÝ, lß truyÒn nhiÖt b»ng khÝ b¶o vÖ, khÝ ch¸y, lß dÇu, lß muèi ®iÖn ph©n, ... §Æc tÝnh kü thuËt mét sè lß nhiÖt luyÖn B¶ng 3-1 Tªn lß Ký hiÖu U P T max oC C«ng dông M«i tr−êng nung nãng V KW/h 650 Lß giÕng H31T LX 380 24 650 Ram thÊp, ram cao,... Lß buång ®iÖn trë H15T 380 15 1200 T«i ram, ñ , thÊm c¸c bon Kh«ng khÝ Lß buång ®iÖn trë H60 380 60 1200 T«i ram, ñ , thÊm c¸c bon Kh«ng khÝ Lß muèi hai cùc C25T 380 25 850 Lß muèi ba cùc CBC - 35/13 380 35 1300 T«i thÐp hîp kim, thÐp giã, dông cô c¾t 100 % BaCl2 S¬ ®å nguyªn lý cÊu t¹o mét sè lß th«ng dông trong nhiÖt luyÖn. Lß buång ®iÖn trë H×nh 3-8 S¬ ®å nguyªn lý lß buång ®iÖn trë 1 - G¹ch chÞu löa; 2 - D©y ®iÖn trë; 3 - Chi tiÕt cÇn nung; 4 - TÊm lãt kim lo¹i ®¸y b»ng thÐp chÞu nhiÖt; Lß muèi hai cùc 40 H×nh 3-9 S¬ ®å nguyªn lý lß muèi hai cùc . 1 - §iÖn cùc; 2 - Buång nung; 3 - G¹ch chÞu löa; 4 - Bét c¸ch nhiÖt; 5 - G¹ch c¸ch nhiÖt; 6 - Vá thÐp b¶o vÖ Lß muèi ba cùc H×nh 3-10 S¬ ®å nguyªn lý lß muèi ba cùc 1 - §iÖn cùc; 2 - Buång nung; 3 - G¹ch chÞu löa; 4 - Bét c¸ch nhiÖt; 5 - G¹ch c¸ch nhiÖt; 6 - Vá thÐp b¶o vÖ 41 H×nh 3-7 S¬ ®å nguyªn lý cÊu t¹o t−êng lß 1 - Buång nung; 2 - G¹ch chÞu nhiÖt; 3 - Bét c¸ch nhiÖt; 4 - G¹ch c¸ch nhiÖt; 5 - Vá thÐp b¶o vÖ 43 ch−¬ng 4 kh¸i niÖm chung vÒ qu¸ tr×nh s¶n xuÊt ®óc 4.1. Thùc chÊt, ®Æc ®iÓm vμ c«ng dông cña s¶n xuÊt ®óc 4.1.1. Thùc chÊt qu¸ tr×nh ®óc: §óc kim lo¹i lµ ph−¬ng ph¸p chÕ t¹o c¸c chi tiÕt b»ng c¸ch rãt kim lo¹i láng vµo khu«n cã h×nh d¹ng, kÝch th−íc ®· ®−îc ®Þnh h×nh tr−íc theo yªu cÇu, sau khi ®«ng ®Æc ta ®−îc vËt ®óc. 4.1.2 S¬ ®å qóa tr×nh c«ng nghÖ chÕ t¹o vËt ®óc : H×nh 4-1 S¬ ®å qu¸ tr×nh chÕ t¹o vËt ®óc Gang håi liÖu §Ì khu«n - Rãt kim lo¹i láng vµo khu«n Th¸o dì khu«n, lâi Lµm s¹ch vËt ®óc KiÓm tra chÊt l−îng vËt ®óc VËt ®óc háng ®em nÊu l¹i L¸p r¸p khu«n lâi S Êy khu«n S Êy lâi NÊu ch¶y Kim lo¹i Pha chÕ hæn hîp lµm khu«n ChÕ t¹o bé mÉu Pha chÕ hçn hîp lµm lâi ChÕ t¹o hép lâi Lµm khu«n Lµm lâi Bé phËn kü thuËt Giao hµng Bé phËn kü thuËt 44 4.1.3 §Æc ®iÓm : • Ph−¬ng ph¸p ®óc cã thÓ chÕ t¹o s¶n phÈm tõ c¸c lo¹i vËt liÖu kh¸c nhau : kim lo¹i ®en ( ®óc gang, ®óc thÐp, ... §óc kim lo¹i mµu : ®óc nh«m, ®óc ®ång, ®óc vËt liÖu phi kim lo¹i : ®óc c¸c t−îng tõ th¸ch cao,... VËt ®óc cã thÓ tõ vµi gam ®Õn hµng tÊn nh− c¸c th©n m¸y bóa, c¸c bÖ m¸y,... ChÕ t¹o ®−îc vËt ®óc cã h×nh d¹ng, kÕt cÊu phøc t¹p nh− th©n m¸y c«ng cô, vá ®éng c¬ v.v...mµ c¸c ph−¬ng ph¸p kh¸c khã gia c«ng hoÆc kh«ng chÕ t¹o ®−îc (vÝ dô : vá ®éng c¬, c¸c bÖ m¸y, th©n m¸y...) • §é chÝnh x¸c vÒ h×nh d¸ng, kÝch th−íc vµ ®é bãng kh«ng cao (cã thÓ ®¹t cao nÕu ®óc ®Æc biÖt nh− ®óc ¸p lùc). • Cã thÓ ®óc ®−îc nhiÒu líp kim lo¹i kh¸c nhau trong mét vËt ®óc. • Gi¸ thµnh chÕ t¹o vËt ®óc rÎ v× vèn ®Çu t− Ýt, tÝnh chÊt s¶n xuÊt linh ho¹t, n¨ng suÊt t−¬ng ®èi cao. Cã kh¶ n¨ng c¬ khÝ ho¸ vµ tù ®éng ho¸. • §óc còng ®−îc sö dông trong viÖc chÕ t¹o c¸c s¶n phÈm mang tÝnh nghÖ thuËt, trang trÝ : ch©n èp trô ®iÖn, chu«ng nhµ thê, ®óc t−îng ®µi... Nh−îc ®iÓm : • Tèn kim lo¹i cho hÖ thèng rãt, ®Ëu ngãt, ®Ëu h¬i vµ do chiÒu dµy thµnh vËt ®óc lín. • DÔ g©y ra nh÷ng khuyÕt tËt nh−: thiÕu hôt, rç khÝ, ngËm xû, thiªn tÝch, ch¸y c¸t v.v... • §iÒu kiÖn lµm viÖc nÆng nhäc, n¨ng suÊt kh«ng cao. • KiÓm tra khuyÕt tËt bªn trong vËt ®óc khã kh¨n, ®ßi hái thiÕt bÞ hiÖn ®¹i. 1.1.4 øng dông : §óc ®−îc øng dông kh¸ réng r·i trong thùc tÕ ®Ó: • S¶n xuÊt hµng tiªu dïng : soong, ch¶o, th×a... • ChÕ t¹o c¸c bÖ m¸y : nh− th©n m¸y bóa h¬i, th©n m¸y tiÖn, vá hoÆp gi¶m tèc, vá m«t¬, ghi lß,... • ChÕ t¹o c¸c chi tiÕt m¸y : Piston, Xylanh, b¸nh r¨ng, b¸nh ®µ, b¸nh l¸i,... 4.1.5 Ph©n lo¹i c¸c ph−¬ng ph¸p ®óc : a. §óc trong khu«n c¸t : • Theo lo¹i mÉu : §óc b»ng mÉu gç, b»ng mÉu kim lo¹i, b»ng d−ìng quay, b»ng mÉu nhùa,... • Theo vËt liÖu lµm khu«n : Hæn hîp c¸t - sÐt , hçn hîp c¸t xi m¨ng, hçn hîp lµm khu«n víi n−íc thuû tinh. • Khu«n b»ng g¹ch sa mèt (khu«n ®óc 1 lÇn vµ khu«n b¸n vÜnh cöu) b. C¸c ph−¬ng ph¸p ®óc ®Æc biÖt : • §óc trong khu«n kim lo¹i, ®óc d−íi ¸p lùc, ®óc li t©m, ®óc trong khu«n mÉu ch¶y, ®óc trong khu«n vá máng, ®óc liªn tôc v.v... Tuú theo c¸c d¹ng s¶n xuÊt mµ cã c¸c ph−¬ng ph¸p phï hîp. nh−ng 45 nh×n chung ph−¬ng ph¸p ®óc trong khu«n c¸t vÉn rÊt phæ biÕn. 4.2 C¸c bé phËn chÝnh cña mét khu«n ®óc b»ng c¸t: 1.2.1. Khu«n ®óc : Lµ hÖ thèng c¸c bé phËn t¹o ra lç rçng ( gäi lµ lßng khu«n ) ®Ó khi rãt kim lo¹i láng vµo sÏ ®iÒu ®Çy, ®«ng ®Æc vµ t¹o nªn nh÷ng chi tiÕt cã h×nh d¹ng vµ kÝch th−íc theo yªu cÇu. Khu«n ®óc lµ mét bé phËn quan träng ®Ó t¹o nªn lßng khu«n. Th«ng th−êng khu«n ®óc ®−îc t¹o bëi hai nöa hßm khu«n : nöa hßm khu«n trªn vµ nöa hßm khu«n d−íi. Nöa hßm khu«n d−íi th−êng ®−îc lµm ngay trªn nÒn x−ëng. Hai nöa hßm khu«n ®−îc liªn kÕt víi nhau b»ng c¸c chèt ®Þnh vÞ. Ngoµi ra khu«n ®óc cßn cã c¸c bé phËn chÝnh nh− : HÖ thèng rãt, ®Ëu h¬i, ®Ëu ngãt, lç xiªn h¬i,... H×nh 1-1 S¬ ®å cÊu t¹o mét khu«n ®óc 2 n÷a ( khu«n c¸t ) 1 - Hßm khu«n trªn; 2,6 - Hæn hîp lµm khu«n; 3- §Ëu h¬i vµ ®Ëu ngãt; 4 - Chèt ®Þnh vÞ hai nöa hßm khu«n; 5 -Nöa hßm khu«n d−íi; 7 - Lç xiªn h¬i; 8- HÖ thèng rãt; 9 - Lâi; 10- Lßng khu«n. HÖ thèng rãt lµ hÖ thèng c¸c bé phËn ®Ó rãt kim lo¹i láng vµo lßng khu«n. hÖ thèng rãt gåm cã : cèc rãt (cèc rãt th−êng, cèc rãt cã mµng ng¨n, cèc rãt cã mµng läc xû,...) , èng rãt, r·nh dÉn kim lo¹i láng, r·nh läc xû. H×nh d¹ng vµ kÝch th−íc cña chóng ®−îc lùa chän vµ bè trÝ hîp lÝ khi lµm khu«n. §Ëu h¬i ®Ëu ngãt : §Ëu h¬i th−êng ®−îc bè trÝ ë n¬i cao nhÊt cña khu«n ®Ó t¹o ®iÒu kiÖn cho qóa tr×nh tho¸t khÝ tõ lßng khu«n ra ngoµi dÔ dµng. §Ëu ngãt th−êng ®−îc bè trÝ ë nh÷ng n¬i tËp trung kim lo¹i ®Ó bï ®Êp kim lo¹i bÞ thiÕu hôt do co ngãt. Lç xiªn h¬i t¹o ®iÒu kiÖn tho¸t khÝ dÔ dµng. Bé mÉu : bao gåm tÊm mÉu, mÉu vËt ®óc (mÉu chÝnh), mÉu ®Ëu h¬i, mÉu ®Ëu ngãt, mÉu hÖ thèng rãt (Cèc rãt, èng rãt, r·nh läc xû, r·nh dÉn). MÉu vËt ®óc t¹o nªn h×nh d¹ng bªn ngoµi vËt ®óc (Tuú theo lo¹i vËt ®óc mµ cã thÓ g¾n thªm gèi lâi,..) 1 2 3 10 4 5 6 7 9 8 46 Lâi : lµ bé phËn t¹o nªn lç rçng bªn trong vËt ®óc. H×nh d¹ng bªn ngoµi cña lâi lµ h×nh d¹ng bªn trong cña vËt ®óc. Lâi th−êng cã r·nh tho¸t khÝ, x−¬ng cøng v÷ng, gèi lâi. Lâi th−êng ®−îc chÕ t¹o trong hép lâi. Hép lâi : dïng ®Ó chÕ t¹o lâi, h×nh d¹ng bªn trong cña hép lâi lµ h×nh d¹ng bªn ngoµi cña lâi. MÉu vµ hép lâi : cã thÓ dïng ®−îc mét lÇn, nhiÒu lÇn. Khi chÕ t¹o mÉu, hép lâi ph¶i tÝnh ®Õn ®é co ngãt cña kim lo¹i, tÝnh ®Õn l−îng d− cÇn gia c«ng c¬ hay c¸c yªu cÇu kh¸c vÒ ®é chÝnh x¸c , ®é bãng,... ChÝnh v× thÕ, kÝch th−íc cña mÉu vµ hép lâi ph¶i ®−îc thiÕt lËp dùa trªn kÝch th−íc cña chi tiÕt. Bé mÉu vµ hép lâi ®−îc chÕ t¹o tõ c¸c lo¹i vËt liÖu gç, kim lo¹i, chÊt dÎo hoÆc c¸c chÊt phi kim lo¹i kh¸c (xi m¨ng, th¹ch cao...) Gèi mÉu dïng ®Ó t¹o nªn chç tùa cña gèi lâi, gi÷ cho lâi ®øng v÷ng trong lßng khu«n. TÊm mÉu : dïng ®Ó kÑp mÉu khi lµm khu«n . Khu«n vµ lâi ®−îc chÕ t¹o b»ng tay hoÆc b»ng m¸y. Khu«n ®−îc lµm trong hai hßm khu«n, trªn nÒn x−ëng hay b»ng c¸c lo¹i khu«n ®Æc biÖt kh¸c nh− khu«n kim lo¹i,... Ngoµi ra khi lµm khu«n ng−êi ta cßn cã thÓ ®Æt vËt lµm nguéi, g©n cøng v÷ng cho khu«n, lâi,.. §Ó lµm khu«n cÇn cã mÉu, hép lâi, hßm khu«n vµ c¸c dông cô kh¸c... Lâi : lµ bé phËn t¹o nªn lç rçng bªn trong vËt ®óc. H×nh d¹ng bªn ngoµi cña lâi lµ h×nh d¹ng bªn trong cña vËt ®óc. Lâi th−êng cã r·nh tho¸t khÝ, x−¬ng cøng v÷ng, gèi lâi. Lâi th−êng ®−îc chÕ t¹o trong hép lâi. Hép lâi : dïng ®Ó chÕ t¹o lâi, h×nh d¹ng bªn trong cña hép lâi lµ h×nh d¹ng bªn ngoµi cña lâi. MÉu vµ hép lâi : cã thÓ dïng ®−îc mét lÇn, nhiÒu lÇn. Khi chÕ t¹o mÉu, hép lâi ph¶i tÝnh ®Õn ®é co ngãt cña kim lo¹i, tÝnh ®Õn l−îng d− cÇn gia c«ng c¬ hay c¸c yªu cÇu kh¸c vÒ ®é chÝnh x¸c , ®é bãng,... ChÝnh v× thÕ, kÝch th−íc cña mÉu vµ hép lâi ph¶i ®−îc thiÕt lËp dùa trªn kÝch th−íc cña chi tiÕt. Bé mÉu vµ hép lâi ®−îc chÕ t¹o tõ c¸c lo¹i vËt liÖu gç, kim lo¹i, chÊt dÎo hoÆc c¸c chÊt phi kim lo¹i kh¸c ( xi m¨ng, th¹ch cao...) Gèi mÉu dïng ®Ó t¹o nªn chç tùa cña gèi lâi, gi÷ cho lâi ®øng v÷ng trong lßng khu«n. TÊm mÉu : dïng ®Ó kÑp mÉu khi lµm khu«n . Khu«n vµ lâi ®−îc chÕ t¹o b»ng tay hoÆc b»ng m¸y. Khu«n ®−îc lµm trong hai hßm khu«n, trªn nÒn x−ëng hay b»ng c¸c lo¹i khu«n ®Æc biÖt kh¸c nh− khu«n kim lo¹i,... Ngoµi ra khi lµm khu«n ng−êi ta cßn cã thÓ ®Æt vËt lµm nguéi, g©n cøng v÷ng cho khu«n, lâi,.. §Ó lµm khu«n cÇn cã mÉu, hép lâi, hßm khu«n vµ c¸c dông cô kh¸c... 4.3 Hçn hîp lμm khu«n vμ lμm lâi 47 Hçn hîp lµm khu«n vµ lµm lâi gåm: c¸t, ®Êt sÐt, chÊt kÕt dÝnh, chÊt phô gia, n−íc v.v... Cã 2 lo¹i: lo¹i cò (®· dïng) vµ lo¹i míi chÕ t¹o. C¸t chiÕm tû lÖ cao nhÊt trong hæn hîp lµm khu«n lâi (90% cã khi ®Õn 97-98%). 4.3.1: Yªu cÇu ®èi víi hçn hîp lµm khu«n vµ lµm lâi Hçn hîp lµm khu«n lâi cÇn cã nh÷ng tÝnh chÊt sau: a - TÝnh dÎo: Lµ kh¶ n¨ng biÕn d¹ng vÜnh cöu cña nã sau khi bá t¸c dông cña ngo¹i lùc. TÝnh dÎo t¨ng khi n−íc trong hçn hîp t¨ng ®Õn 8%, ®Êt sÐt vµ chÊt dÝnh t¨ng, c¸t cã kÝch th−íc h¹t nhá. b - §é bÒn: Lµ kh¶ n¨ng chÞu t¸c dông cña ngo¹i lùc mµ kh«ng bÞ ph¸ huû. §é bÒn t¨ng khi h¹t c¸t nhá, kh«ng ®ång ®Òu vµ s¾c c¹nh, ®é mÞn chÆt cña hçn hîp t¨ng, l−îng ®Êt sÐt t¨ng, l−îng n−íc t¨ng ®Õn 8 %. • Khu«n t−¬i cã søc bÒn nÐn ≤ (6÷8) N/ cm2. • Khu«n kh« cã søc bÒn nÐn ≤ (8÷30) N/ cm2. • Khi nhiÖt ®é t¨ng ®Õn 9000C th× søc bÒn nÐn t¨ng 2÷3 lÇn §Ó ®¸nh gi¸ ®é bÒn ta dïng giíi h¹n bÒn nÐn, ®−îc tÝnh theo c«ng thøc sau : σ = P F (N/ cm2) víi : P - lùc nÐn; F- diÖn tÝch tiÕt diÖn ngang cña mÉu ®em thö c - TÝnh lón: lµ kh¶ n¨ng gi¶m thÓ tÝch cña nã khi chÞu t¸c dông cña ngo¹i lùc. TÝnh lón cÇn thiÕt ®Ó vËt ®óc kh«ng bÞ c¶n trë khi ®«ng ®Æc, tr¸nh ®−îc hiÖn t−îng nøt nÎ, c«ng vªnh. TÝnh lón t¨ng khi dïng c¸t s«ng h¹t to, l−îng ®Êt sÐt Ýt, chÊt kÕt dÝnh Ýt vµ khi t¨ng c¸c chÊt phô nh− mïn c−a, r¬m vôn, ph©n tr©u bß kh«,... d - TÝnh th«ng khÝ: lµ kh¶ n¨ng cho phÐp khÝ tho¸t ra ngoµi qua c¸c kÎ hë nhá gi÷a nh÷ng h¹t c¸t cña hçn hîp. TÝnh th«ng khÝ cÇn cã ®Ó vËt ®óc kh«ng bÞ ræ khÝ. TÝnh th«ng khÝ t¨ng khi h¹t c¸t to vµ ®Òu, l−îng ®Êt sÐt vµ chÊt kÕt dÝnh Ýt, ®é dÇm chÆt cña hçn hîp gi¶m, chÊt phô nhiÒu vµ l−îng n−íc < 4 %. §Ó ®¸nh gi¸ kh¶ n¨ng tho¸t khÝ cña hçn hîp lµm khu«n, ng−êi ta dïng ®é th«ng khÝ K: K = Q L F P t . . . .100 = tp. 5,509 víi: Q : l−îng th«ng khÝ thæi qua mÉu (cm3). L : chiÒu cao cña mÉu (cm). F : diÖn tÝch tiÕt diÖn ngang cña mÈu (cm2 ) P : ¸p suÊt cña khÝ tr−íc khi qua mÉu (N/ cm2 ) t : thêi gian kh«ng khÝ tho¸t qua mÉu (phót ) Trong thùc nghiÖm, ng−êi ta lÊy: Q = 2000 cm3; L = 50 mm; D = 50 mm, do ®ã khi thÝ nghiÖm chØ cÇn x¸c ®Þnh thêi gian kh«ng khÝ tho¸t qua mÉu. G - TÝnh bÒn nhiÖt: 48 Lµ kh¶ n¨ng vËt liÖu ®¶m b¶o ®é bÒn hay kh¶ n¨ng lµm viÖc b×nh th−êng khi ë nhiÖt ®é cao, (kh«ng bÞ ch¸y, kh«ng bØ ch¶y hoÆc mÒm ra ë nhiÖt ®é cao). TÝnh bÒn nhiÖt t¨ng khi l−îng c¸t th¹ch anh Si02 t¨ng, h¹t c¸t to vµ trßn, c¸c t¹p chÊt dÔ ch¶y (Na2O, K2O, CaO, Fe2O3) trong hçn hîp Ýt. e - §é Èm: Lµ l−îng n−íc chøa trong hçn hîp ®ã, ®−îc x¸c ®Þnh b»ng c«ng thøc sau: X = g g g − 1 100% . víi: g- khèi l−îng hçn hîp t−¬i; g1- khèi l−îng hçn hîp kh« (ë nhiÖt ®é 105 - 110 oC). §é Èm t¨ng khi l−îng n−íc trong hçn hîp t¨ng, nh−ng ®é Èm ph¶i ≤ 6- 8% v× nÕu nhiÒu h¬n sÏ lµm cho søc bÒn, tÝnh tho¸t khÝ gi¶m. F - TÝnh bÒn l©u: Lµ kh¶ n¨ng lµm viÖc ®−îc l©u vµ nhiÒu lÇn cña hçn hîp, ®−îc x¸c ®Þnh: C = R R 2 1 100% . víi : R1- søc bÒn s½n cã cña hçn hîp, R2- søc bÒn sau mét thêi gian sö dông. Ngoµi ra hçn hîp lµm khu«n lâi cßn cÇn ph¶i tho¶ m¶n mét sè yªu cÇu kh¸c nh− kh«ng dÝnh mÉu, ®é bÒn bÒ mÆt ®Ó ®¶m b¶o kh«ng bÞ bµo mßn khi ®óc, ®é cøng, kh«ng yªu cÇu chÊt dÝnh cao, kh«ng ®éc h¹i, gi¶n në nhiÖt thÊp,... Ngoµi ra cßn yªu cÇu thµnh phÇn c¸t, kÝch cì h¹t c¸t, thµnh phÇn ho¸ häc cña c¸t,... Trong thùc tÕ kh«ng thÓ tho¶ m¶n hÕt c¸c yªu cÇu ®· nªu trªn. V× vËy tuú lo¹i vËt ®óc mµ ta chän −u tiªn c¸c yªu cÇu phï hîp. 4.3.2: c¸c lo¹i vËt liÖu lµm khu«n vµ lµm lâi Chñ yÕu lµ c¸t, ®Êt sÐt, chÊt dÝnh kÕt, chÊt phô v.v... a. C¸t: Thµnh phÇn chñ yÕu cña c¸t lµ SiO2, ngoµi ra cßn cã Al2O3, CaCO3, Fe2O3... Ph©n lo¹i c¸t • Theo n¬i lÊy c¸t: gåm c¸t s«ng c¸t nói. C¸t s«ng h¹t trßn ®Òu, tÝnh lón tÝnh th«ng khÝ tèt nh−ng kh¶ n¨ng kÕt dÝnh kÐm. C¸t nói h¹t s¾c c¹nh, dÓ dÝnh b¸m vµo nhau nh−ng tÝnh th«ng khÝ kÐm. • Theo ®é h¹t: Ng−êi ta x¸c ®Þnh ®é h¹t cña c¸t theo kÝch th−íc lç r©y. Sè hiÖu r©y gäi theo kÝch th−íc lç r©y. Bé r©y chuÈn cã 11 r©y: B¶ng 4-1 Tªn c¸t Nhãm Sè hiÖu r©y liÒn kÒ KÝch th−íc h¹t (mm ) c¸t th« rÊt to to võa nhá rÊt nhá 063 04 0315 02 016 01 1 - 063 - 04 063 - 04 - 0315 04 - 0315 - 02 0315 - 02 - 016 02 - 016 - 01 016 - 01 - 0063 0,4 ÷ 1 0,315 ÷ 0,63 0,2 ÷ 0,4 0,16 ÷ 0,315 0,1 ÷ 0,2 49 mÞn bét 0063 005 01 - 0063 - 005 0063 - 005 - nhá 0,063 ÷ 0,16 0,05 ÷ 0,1(< 0,05) Theo thµnh phÇn th¹ch anh ( SiO2): B¶ng 4-2 Lo¹i c¸t theo Liªn X« 1K 2K 3k 4K Lo¹i c¸t ký hiÖu theo VN 1C 2C 3C 4C L−îng chøa SiO2 (%) 97 96 94 90 Theo thµnh phÇn ®Êt sÐt: B¶ng 4 - 3 Tªn c¸t Ký hiÖu Theo Liªn x« VN Sè l−îng ®Êt sÐt chøa trong c¸t (%) C¸t th¹ch anh K C < 2 C¸t gÇy T G 2÷10 C¸t n÷a bÐo ΠЖ NM 10÷20 C¸t bÐo Ж M (më) 20÷30 C¸t rÊt bÐo OЖ RM 30÷50 b. §Êt sÐt (ChÊt dÝnh v« c¬) (ký hiÖu S - sÐt lµm khu«n, B - Ben t« nit lµm khu«n) Thµnh phÇn chñ yÕu: cao lanh mAl2O3, nSiO2, qH2O, ngoµi ra cßn cã t¹p chÊt: CaCO3, Fe2O3, Na2CO3. §Æc ®iÓm: DÎo, dÝnh khi cã l−îng n−íc thÝch hîp, khi sÊy th× ®é bÒn t¨ng nh−ng dßn, dÔ vì, kh«ng bÞ ch¸y khi rãt kim lo¹i vµo. c. ChÊt kÕt dÝnh Lµ nh÷ng chÊt ®−a vµo hçn hîp lµm khu«n, lâi ®Ó t¨ng tÝnh dÎo vµ ®é bÒn cña hçn hîp lµm khu«n lâi. Yªu cÇu: • Khi trén vµo hçn hîp, chÊt dÝnh kÕt ph¶i ph©n bè ®Òu. • Kh«ng lµm dÝnh hçn hîp vµo mÉu, hép lâi vµ dÔ ph¸ khu«n lâi. • Kh« nhanh khi sÊy vµ kh«ng sinh nhiÒu khÝ khi rãt kim lo¹i . • T¨ng ®é dÎo, ®é bÒn vµ tÝnh bÒn nhiÖt cho khu«n vµ lâi. • DÔ kiÕm, dÔ chÕ t¹o, gi¸ thµnh thÊp. • Kh«ng ®éc h¹i ¶nh h−ëng ®Õn søc khoÎ c«ng nh©n. Cã 3 nhãm chÊt dÝnh kÕt : Cã thÓ ph©n lo¹i theo thµnh phÇn (chÊt dÝnh v« c¬ nh− sÐt, cao lanh, ben t« nÝt... , chÊt dÝnh h÷u c¬ cã dÇu nh− dÇu thùc vËt, dÇu ®éng vËt, dÇu kho¸ng vËt,...; ChÊt dÝnh cã bét nh− tinh bét, dextrin,... chÊt dÝnh nhùa, n−íc b¶ giÊy, mËt mÝa, ... HiÖn nay ng−êi ta ph©n lo¹i theo 3 nhãm chÝnh sau ®©y: Lo¹i A : Lo¹i chÊt dÝnh kÕt kh«ng cÇn pha thªm n−íc : dÇu, dÇu s¬n, nhùa ®−êng, nhùa th«ng,... Lo¹i B :ChÊt dÝnh hoµ tan trong n−íc c¸c lo¹i bét hå, dextrin, n−íc b¶ giÊy, ... Lo¹i C : ChÊt dÝnh v« c¬ nhùa, xi m¨ng, thuû tinh n−íc,... Lo¹i nµy khi dïng ph¶i pha thªm n−íc. 50 Nh÷ng chÊt dÝnh kÕt th−êng dïng: • DÇu: dÇu lanh, dÇu b«ng, dÇu trÈu... ®em trén víi c¸t vµ sÊy ë T0=200÷2500C , dÇu sÏ bÞ oxy ho¸ vµ t¹o thµnh mµng oxyt h÷u c¬ bao quanh c¸c h¹t c¸t lµm chóng dÝnh kÕt ch¾c víi nhau. Khi rãt kim lo¹i nãng ch¶y (nhiÖt ®é cao) dÇu bÞ ch¸y lµm m¸t tÝnh liªn kÕt, khu«n trë nªn xèp, t¨ng tÝnh lón, tÝnh th«ng khÝ, dÔ ph¸ khu«n lâi. • C¸c chÊt dÔ hoµ tan trong n−íc : N−íc ®−êng, mËt mÝa, bét hå... N−íc ®−êng, mËt mÝa dïng ®Ó lµm khu«n, lâi khi ®óc thÐp. Lo¹i nµy bÞ sÊy bÒ mÆt khu«n sÏ bÒn nh−ng bªn trong rÊt dÎo nªn vÉn ®¶m b¶o ®é tho¸t khÝ vµ tÝnh lón tèt. Khi rãt kim lo¹i nã bÞ ch¸y, do ®ã t¨ng tÝnh xèp, tÝnh lón, tho¸t khÝ vµ dÔ ph¸ khu«n nh−ng hót Èm nªn sÊy xong ph¶i dïng ngay. Bét hå: (nång ®é 2,5÷3%) hót n−íc nhiÒu, tÝnh chÊt nh− n−íc ®−êng, dïng lµm khu«n t−¬i rÊt tèt. • C¸c chÊt dÝnh kÕt ho¸ cøng: Nhùa th«ng, xim¨ng, h¾c Ýn, nhùa ®−êng. Khi sÊy chóng ch¶y láng ra vµ bao quanh c¸c h¹t c¸t. Khi kh« chóng tù ho¸ cøng lµm t¨ng ®é bÒn, tÝnh dÝnh kÕt cho khu«n. Th−êng th−êng dïng lo¹i xim¨ng pha vµo hçn hîp kho¶ng 12%, ®é Èm cña hçn hîp 6÷8%, ®Ó trong kh«ng khÝ 24÷27 giê cã kh¶ n¨ng tù kh«, lo¹i nµy rÊt bÒn. • N−íc thuû tinh: chÝnh lµ c¸c lo¹i dung dÞch silicat Na2O.nSiO2.mH2O hoÆc K2O.nSiO2.mH2O sÊy ë 200÷2500C, nã tù ph©n huû thµnh nSiO2.(m-p)H2O lµ lo¹i keo rÊt dÝnh. Khi thæi CO2 vµo khu«n ®· lµm xong, n−íc thuû tinh tù ph©n huû thµnh chÊt keo trªn, hçn hîp sÏ cøng l¹i sau 15÷30 phót. N−íc thuû tinh lµ chÊt dÝnh kÕt cã chÊt l−îng tèt, ®é bÒn t¨ng, cã kh¶ n¨ng kh« nhanh, gi¸ thµnh thÊp nªn ®−îc dïng kh¸ réng r·i. d.C¸c chÊt phô : Lµ c¸c chÊt ®−a vµo hçn hîp ®Ó khu«n vµ lâi cã mét sè tÝnh chÊt ®Æc biÖt nh− n©ng cao tÝnh lón, tÝnh th«ng khÝ (r¬m r¹, mïn c−a), lµm nh½n mÆt khu«n, lâi vµ t¨ng kh¶ n¨ng chÞu nhiÖt cho bÒ mÆt khu«n lâi (bét grafit, bét than,...) • Trong hçn hîp th−êng cho thªm mïn c−a, r¬m vôn, ph©n tr©u bß kh«, bét than... Khi rãt kim lo¹i láng vµo khu«n, nh÷ng chÊt nµy ch¸y ®Ó l¹i trong khu«n nh÷ng lç rçng lµm t¨ng tÝnh xèp, th«ng khÝ, tÝnh lón cho khu«n lâi. TØ lÖ kho¶ng 3% cho vËt ®óc thµnh máng vµ 8% cho vËt ®óc thµnh dµy. • ChÊt s¬n khu«n: §Ó mÆt khu«n nh½n bãng vµ chÞu nãng tèt, ng−êi ta th−êng quÐt lªn bÒ mÆt lßng khu«n, lâi mét líp s¬n, cã thÓ lµ bét than, bét gratit, bét th¹ch anh hoÆc dung dÞch cña chóng víi ®Êt sÐt. Bét than vµ gratit quÐt vµo thµnh khu«n, khi rãt kim lo¹i vµo nã sÏ ch¸y t¹o thµnh CO, CO2 lµm thµnh m«i tr−êng hoµn nguyªn rÊt tèt, ®ång thêi t¹o ra mét líp khÝ ng¨n c¸ch gi÷a kim lo¹i láng víi bÒ mÆt lßng khu«n lµm cho vËt ®óc kh«ng bÞ ch¸y c¸t vµ t¹o cho viÖc ph¸ khu«n dÔ dµng, gia c«ng vËt ®óc thuËn lîi. 2.3. hçn hîp lμm khu«n, lâi 51 2.3.1-Hçn hîp lµm khu«n : cã hai lo¹i a - C¸t ¸o: Lµ hçn hîp phñ s¸t mÉu khi chÕ t¹o khu«n nªn cÇn cã ®é bÒn, ®é dÎo cao, ®ång thêi nã tiÕp xóc trùc tiÕp víi kim lo¹i láng nªn cÇn ph¶i cã kh¶ n¨ng chÞu nhiÖt cao v× vËy c¸t cÇn cã ®é h¹t nhá ®Ó bÒ mÆt vËt ®óc nh½n bãng, th«ng th−êng c¸t ¸o lµm b»ng vËt liÖu míi, nã chiÕm kho¶ng 10÷15% tæng l−îng c¸t khu«n. b - C¸t ®Öm: Dïng ®Ó ®iÒn ®Çy phÇn hßm khu«n cßn l¹i. C¸t ®Öm kh«ng tiÕp xóc víi kim lo¹i láng nªn kh«ng yªu cÇu hçn hîp ph¶i cã tÝnh chÞu nhiÖt, ®é bÒn cao l¾m. Tuy nhiªn tÝnh th«ng khÝ ph¶i tèt ®Ó t¹o ®iÒu kiÖn cho kh«ng khÝ tho¸t ra ngoµi dÔ dµng. VËt ®óc cµng lín yªu cÇu ®é h¹t cña hçn hîp lµm khu«n cµng lín ®Ó t¨ng tÝnh th«ng khÝ. 2.3.2-Hçn hîp lµm lâi §iÒu kiÖn lµm viÖc cña lâi kh¸ bÊt lîi nªn hçn hîp cÇn ®é bÒn, tÝnh lón, ®é th«ng khÝ cao h¬n khi lµm khu«n nhiÒu. §Ó t¨ng ®é bÒn cÇn gi¶m l−îng ®Êt sÐt, ®Ó t¨ng tÝnh chÞu nhiÖt P, l−îng th¹ch anh ®¹t tíi 100%, Ýt dïng hçn hîp cò, ®é th«ng khÝ yªu cÇu cao, dïng h¹t c¸t cã ®é h¹t 02 vµ nhiÒu chÊt phô. HÇu hÕt c¸c lâi ®Òu ph¶i sÊy tr−íc khi l¾p vµo khu«n. 4.4 ChÕ t¹o bé mÉu vμ hép lâi Bé mÉu lµ c«ng cô chÝnh dïng t¹o h×nh khu«n ®óc. Bé mÉu bao gåm : MÉu vËt ®óc, mÉu cña hÖ thèng rãt, mÉu cña ®Ëu h¬i vµ ®Ëu ngãt , tÊm mÉu ®Ó kÑp mÉu khi lµm khu«n, d−ìng ®Ó kiÓm tra. MÉu cña vËt ®óc cã h×nh d¸ng bªn ngoµi cña vËt ®óc. Cã khi cã g¾n thªm phÇn gèi mÉu ®Ó t¹o nªn chæ tùa cña gèi lâi ®Ó lâi ®øng v÷ng ®−îc trong lßng khu«n. Hép lâi ®−îc dïng ®Ó chÕ t¹o lâi. H×nh d¸ng bªn trong hép lâi lµ h×nh d¸ng bªn ngoµi cña lâi. Lâi lµ bé phËn t¹o nªn lç rçng bªn trong vËt ®óc. 4.4.1 VËt liÖu lµm bé mÉu vµ hép lâi Yªu cÇu • B¶o ®¶m ®é bãng, chÝnh x¸c khi gia c«ng c¾t gät. • BÒn, cøng cã thÓ dïng ®−îc nhiÒu lÇn • NhÑ ®Ó dÔ dµng thao t¸c khi lµm khu«n lâi, • Kh«ng bÞ co khi nãng, kh«ng bÞ tr−¬ng lªn khi tiÕp xóc Èm, kh«ng bÞ nøt, c«ng vªnh trong khi lµm viÖc. • ChÞu ®−îc t¸c dông c¬, ho¸ cña hçn hîp lµm khu«n, Ýt bÞ mßn do ma s¸t, kh«ng bÞ rØ vµ ¨n mßn ho¸ häc. • DÔ kiÕm , dÔ dµng gia c«ng vµ gi¸ thµnh rÎ. C¸c lo¹i vËt liÖu lµm bé mÉu vµ hép lâi VËt liÖu th−êng dïng: kim lo¹i, phi kim lo¹i : gç, th¹ch cao, xim¨ng, chÊt dÎo. Chñ yÕu lµ gç vµ kim lo¹i. 52 a- Kim lo¹i: cã ®é bÒn cao, cøng, ®é nh½n bãng, ®é chÝnh x¸c bÒ mÆt cao; chÞu ®−îc nhiÖt ®é cao; kh«ng bÞ thÊm n−íc, Ýt bÞ c«ng vªnh; thêi gian sö dông l©u h¬n. Tuy nhiªn bé mÉu vµ hép lâi ®−îc lµm tõ kim lo¹i cã gi¸ thµnh ®¾t, khã gia c«ng nªn chØ sö dông trong s¶n xuÊt hµng khèi vµ hµng lo¹t. b- Phi kim lo¹i : Gç : −u ®iÓm lµ rÎ, nhÑ, dÔ gia c«ng, nh−ng cã nh−îc ®iÓm lµ ®é bÒn, cøng kÐm; dÔ tr−¬ng, nøt, c«ng vªnh nªn gç chØ dïng trong s¶n xuÊt ®¬n chiÕc, lo¹i nhá, trung b×nh vµ lµm mÉu lín. Gç cã nhiÒu lo¹i: nh− lim, gô, dÎ, gç t¹p,... Th¹ch cao: BÒn h¬n gç (lµm ®−îc 1000 lÇn) nhÑ, dÔ chÕ t¹o, dÔ c¾t gät nh−ng gißn, dÔ vì, dÔ thÊm n−íc nªn ®−îc sö dông ®Ó lµm nh÷ng mÉu nhá khi lµm b»ng tay; tiÖn lîi khi lµm mÉu ghÐp vµ dïng trong ®óc ®å mü nghÖ (v× dÔ söa). Xim¨ng: BÒn, cøng h¬n th¹ch cao, chÞu va ch¹m tèt h¬n th¹ch cao, rÎ, dÔ chÕ t¹o, kh«ng hót n−íc nh−ng nÆng, khã gät söa v× nã dßn nªn chØ dïng lµm nh÷ng mÉu, lâi phøc t¹p, mÉu lín, mÉu lµm khu«n b»ng m¸y. Cã thÓ sö dông ®Ó lµm khu«n kho¶ng 10.000 lÇn 4.4.2 Nguyªn lý thiÕt kÕ mÉu vµ hép lâi Muèn chÕ t¹o vËt ®óc ph¶i c¨n cø vµo b¶n vÏ chi tiÕt ®Ó thiÕt kÕ b¶n vÏ vËt ®óc. VÒ h×nh d¸ng b¶n vÏ vËt ®óc gièng chi tiÕt nh−ng vÒ kÝch th−íc ng−êi ta ph¶i tÝnh ®Õn l−îng d− cÇn gia c«ng c¬ ®Ó ®¶m b¶o ®é bãng vµ ®é chÝnh x¸c, dung sai ®óc. §èi víi chi tiÕt cã lç rçng th× b¶n vÏ vËt ®óc cã thÓ ®Æc sau ®ã gia c«ng lç hoÆc ph¶i thiÕt kÕ phÇn lâi ®Ó t¹o rçng. Tõ b¶n vÏ vËt ®óc vÏ nªn b¶n vÏ mÉu vµ hép lâi. B¶n vÏ mÉu cã tÝnh ®Õn l−îng co ngãt kim lo¹i. C¨n cø vµo ®ã ng−êi thî méc mÉu sÏ chÕ t¹o mÉu, gèi mÉu vµ hép lâi. B¶n vÏ vËt ®óc: Trªn b¶n vÏ vËt ®óc cÇn biÓu thÞ ®−îc: MÆt ph©n khu«n, kÝch th−íc vËt ®óc (tÝnh ®Õn l−îng d− gia c«ng c¬ vµ dung sai ®óc), cÇn ph¶i biÓu diÔn ®−îc lâi vµ gèi lâi, ®é dèc ®óc vµ gãc ®óc. a- MÆt ph©n khu«n • Lµ mÆt tiÕp xóc gi÷a khu«n trªn vµ khu«n d−íi. Nã x¸c ®Þnh vÞ trÝ chi tiÕt trong khu«n b»ng g¹ch xanh. Mòi tªn T chØ khu«n trªn vµ D chØ khu«n d−íi. • MÆt ph©n khu«n b¶o ®¶m dÔ lµm khu«n vµ rót mÉu.Ph¶i ®¬n gi¶n nhÊt (nªn chän mÆt ph¼ng, tr¸nh mÆt cong, mÆt bËc hoÆc cã nhiÒu mÆt ph©n khu«n); sè mÆt ph©n khu«n ph¶i Ýt nhÊt • Ph¶i ®¶m b¶o nhËn ®−îc vËt ®óc cã chÊt l−îng tèt nhÊt (th−êng ng−êi ta bè trÝ phÇn vËt ®óc quan träng cÇn c¬ tÝnh cao ë khu«n d−íi v× ë phÝa trªn dÔ bÞ ræ khÝ, ræ xü vµ lâm co). b - §é co cña kim lo¹i khi ®óc Khi hîp kim ®óc ®«ng ®Æc vµ nguéi l¹nh vËt ®óc co l¹i do vËy kÝch th−íc lßng khu«n ph¶i lín h¬n kÝch th−íc vËt ®óc, kÝch th−íc lâi ph¶i nhá h¬n kÝch th−íc bªn trong vËt ®óc. L−îng co ngãt phô thuéc vµo c¸c lo¹i vËt liÖu : 53 • Gang x¸m: 1,0 %; • Gang tr¾ng 1,5 % • ThÐp: 2,0 %; • Hîp kim ®ång vµ nh«m: 1,5%. §Ó thuËn tiÖn cho viÖc gia c«ng ng−êi ta chÕ t¹o ra c¸c lo¹i th−íc mÉu cho tõng lo¹i vËt liÖu mµ c¸c v¹ch chia ®· ®−îc t¨ng lªn tuú thuéc vµo hÖ sè co ngãt cña vËt liÖu t−¬ng øng c- L−îng d− gia c«ng c¬ khÝ: Lµ l−îng kim lo¹i cÇn c¾t gät b»ng qu¸ tr×nh gia c«ng c¬ ®Ó ®¶m b¶o ®é chÝnh x¸c, ®é bãng, ... Trªn b¶n vÏ ký hiÖu b»ng mµu ®á. Tuú theo yªu cÇu vÒ ®é bãng, ®é chÝnh x¸c cña chi tiÕt, chÊt l−îng cña bÒ mÆt chi tiÕt ®óc ®iÒu kiÖn s¶n xuÊt (®¬n chiÕc hay hµng lo¹t), møc ®é phøc t¹p cña chi tiÕt.v.v... mµ ta cã l−... t¥o ra tó thàng chÕnh cía m¤y do cuån d¿y kÕch tó. PhÀn öng l¡ phÀn quay cÜ måt lÛi thÉp hÒnh trñ bºt ch»t v¡o trñc, trËn bÌ m»t lÛi thÉp cÜ xÈ r£nh ÅÍ Å»t day quÃn phÀn öng.Th¿n m¤y, cøc tó(phÀn c¢m),lÛi thÉp hëp th¡nh m¥ch tó cía m¤y ÅiÑn måt chiÌu. V¡nh Åâi chiÌu gám c¤c l¤ Åáng gÉp th¡nh måt hÒnh trñ trØn, giõa c¤c l¤ Åáng cÜ c¤ch ÅiÑn vêi nhauv¡ c¤ch ÅiÑn vêi trñc bªng måt lêp mica mÚng. TrËn v¡nh Åâi chiÌu cÜ hai châi than Åòëc gi÷ cä ÅÖnh t¥i måt vÖ trÕ v¡ näi d¿y ra m¥ch ngo¡i. 4 1 2 3 110 M¤y ph¤t ÅiÑn måt chiÌu cÜ c¤c lo¥i kÕch tó Ååc lÄp, kÕch tó song song, kÕch tó näi tiÏp v¡ kÕch tó hân hëp. M¤y h¡n måt chiÌu cÜ cuån kÕch tó Ååc lÄp v¡ cuån d¿y khô tó mºc näi tiÏp. H×nh 3 - 28 S¬ ®å nguyªn lý mét m¸y hµn mét chiÒu kiÓu kÝch tõ ®éc lËp Cuån c¢n t¥o ra tó thàng c¢n ( khô tó ) nËn gßi l¡ cuån c¢n Šòçng Å»c tÕnh ngo¡i cía m¤y cÜ d¥ng nhò sau: H×nh 3 - 29 §−êng ®Æc tÝnh ngoµi ë c¤c chÏ Åå l¡m viÑc cía m¤y. C é kÝ h C é Thay ®æi nhê c¸i chuyÓn m¹ch Thay ®æi nhê biÕn trë Ih Uh 111 Tó thàng sinh ra trong cuån c¢n cÜ hòêng chäng l¥i tó thàng chÕnh do cuén kÝch tõ sinh ra (ΦchÝnh). Tâng hëp tó thàng cía m¤y khi l¡m viÑc sÈ l¡ Φtæng = ΦchÝnh - Φc ChÕ ®é kh«ng t¶i Ih = 0, Φc = 0 vÒ chua cÜ dØng ÅiÑn Åi qua cuån c¢n. U kt = CΦchÝnh ΦchÝnh = (Ikt.Wkt)/ Rkhe hë. Rkhe hë - tó trè cía c¤c khe hè m¡ tó thàng Åi qua ( tó trè cía m¥ch tó). Thay Åâi biÏn trè sÈ thay Åâi Åòëc I kt v¡ thay Åâi Åòëc hiÑu ÅiÑn thÏ khàng t¢i cía m¤y. ŠÀu v¡ cuàÕ cía biÏn trè sÈ cho ta hiÑu ÅiÑn thÏ khàng t¢i Ukt max v¡ Ukt min. ChÕ ®é cã t¶i : Ih ≠ 0 trong m¥ch chÕnh cÜ dØng ÅiÑn h¡n Åi qua ,è cuån c¢n xuÃt hiÑn tó thàng Φc cÜ hòêng ngòëc l¥i vêi Φkt. SuÃt ÅiÑn Åång sinh ra trong phÀn c¢m cía m¤y phñ thuåc v¡o tâng tó thàng Φkt v¡ Φc & Åòëc tÕnh vêi càng thöc : E = C.Φtâng = C.(Φ kt - Φc) HiÑu ÅiÑn thÏ h¡n sÈ l¡ : Uh = E - Ih.Rm Rm = R m¤y -ÅiÑn trè cía cuån c¢n, phÀn c¢m, châi quÉt,... Uh = E - Ih.Rm = C.(Φ kt - Φc) - Ih.Rm. Rt - Tó trè cía gàng tó m¡ tó thàng cuån c¢n Åi qua. Φc t©ng thÒ Uh gi¢m. Nhò vÄy Åòçng Å»c tÕnh ngo¡i cong däc cía m¤y h¡n Åòëc thiÏt lÄp do cÜ tó thàng cía cuån c¢n mºc näi tiÏp. ChÕ ®é ng¾n m¹ch Tó thàng è cuån c¢n Φc t©ng Ååt ngåt l¡m cho tâng tó thàng Φtâng = Φkt -Φc sÈ rÃt nhÚ . Tó thàng n¡y kÕch thÕch phÀn c¢m sinh ra suÃt ÅiÑn Åång cía nguán khàng lên lºm v¡ nÜ sÈ bÖ tiËu hao trËn c¤c ÅiÑn trè trong cía m¤y ph¤t.HiÑu ÅiÑn thÏ h¡n gi¢m xuäng gÀn bªng khàng nËn dØng ÅiÑn ngºn m¥ch Åòëc h¥n chÏ. trngm mn RR EI += ... Rm.ng- ÅiÑn trè m¥ch ngo¡i Rm tr - ÅiÑn trè m¥ch trong ( ÅiÑn trè cía m¤y ph¤t) t cch c R WI .=φ 112 DØng ÅiÑn h¡n Åòëc ÅiÌu chÓnh bªng c¤ch : • Thay Åâi dØng ÅiÑn kÕch tó bªng viÑc di chuyÍn vÖ trÕ cía con trÚ l¡m thay Åâi Φkt ( tó thàng cuån kÕch tó) • Thay Åâi sä vØng d¿y cía cuån c¢n. M¸y hµn dßng chØnh l−u §Æc ®iÓm So vêi m¤y h¡n måt chiÌu nÜ cÜ måt sä òu ÅiÍm: Kho¢ng ÅiÌu chÓnh chÏ Åå h¡n rång; ChÃt lòëng h¡n cao; It tân thÃt khi khàng t¢i; khàng cÜ tiÏng án, khàng cÜ phÀn quay; khäi lòëng nhÚ v¡ cæ Åång hæn; CÜ thÍ thay c¤c d¿y chÏ t¥o tó Åáng bªng d¿y nhàm cÜ gi¤ th¡nh rÇ hæn; Nh−îc ®iÓm : • Thçi gian ngºn m¥ch d¡i,cÜ thÍ l¡m cho c¤c Åiät bÖ hÚng; • Phñ thuåc v¡o sø ân ÅÖnh cía ÅiÑn thÏ nguán; • M¤y h¡n chÓnh lòu cÜ hai bå phÄn chí yÏu : • M¤y biÏn ¤p vêi c¤c bå phÄn ÅiÌu khiÍn dØng v¡ ÅiÑn ¤p; • Bå phÄn chÓnh lòu; Trong nhiÌu d¥ng m¤y ngòçi ta mºc thËm v¡o bå phÄn chÓnh lòu måt cuån c¢m nhªm l¡m ân ÅÖnh sø dÖch chuyÍn kim lo¥i lÚng v¡ gi¢m bºn toÉ do dØng chÓnh lòu Åòëc l¡ bªng hæn. H×nh 3 . 30 Sæ Åá nguyËn lü cía m¤y h¡n chØnh l−u måt pha: 113 H×nh 3 . 30 BiÕn thiªn cña dßng ®iÖn nguån (a) vµ dßng chØnh l−u (b) H×nh 3 - 31 S¬ ®å nguyªn lý m¸y hµn chØnh l−u 3 pha H×nh 3- 32 §å thÞ biÕn thiªn dßng ®iÖn chØnh l−u 3 pha 6.3.5 C«ng nghÖ hµn hå quang T T ICL Ih a/ b/ 114 VÞ trÝ c¸c mèi ghÐp hµn trong kh«ng gian : cã 4 vÞ trÝ chÝnh H×nh 3 - 36 VÞ trÝ c¸c mèi hµn trong kh«ng gian. I - hµn b»ng II - hµn ngang , hµn leo(hay hµn ®øng) III - hµn ng÷a IV - hµn trÇn. (hµn trÇn lµ vÞ trÝ hµn ®Æc biÖt . Ghi chó: 1- que hµn 2-vËt hµn 3 - hå quang C¸c lo¹i mèi ghÐp hµn ®−îc ph©n ra: • Mèi hµn gi¸p nèi (a, c) tøc lµ c¸c ®Çu nèitiÕp gi¸p vµo nhau; mèi hµn chång mÝ (b). Mèi hµn gãc ( d ) Mãi ghÐp hµn theo kiÓu ch÷ T , L ...(e) H×nh 3 - 37 C¸c lo¹i mèi ghÐp hµn ChuÈn bÞ c¸c lo¹i mèi hµn. §Ó t¹o ®iÒu kiÖn cho mèi hµn kÕt tinh (®«ng ®Æc) tèt tr¸nh ®−îc mét sè khuyÕt tËt, ng−êi ta ph¶i chuÈn bÞ c¸c mÐp hµn tr−íc khi hµn. Kh©u chuÈn bÞ bao gåm c¸c b−íc : • Lµm s¹ch mÐp vËt hµn ; • §æi víi thÐp máng cÇn gÊp mÐp ; • §èi víi thÐp cã chiÒu dµy lín cÇn ph¶i v¸t mÐp.h×nh d¹ng vµ kÝch th−íc cÇn v¸t theo tiªu chuÈn . • Chän khe hë gi÷a 2 vËt hµn; Chän lo¹i que hµn Nguyªn t¾c chän que hµn cã thµnh phÇn gÇn t−¬ng tù thµnh phÇn kim lo¹i c¬ b¶n. L−u ý cÇn chän que hµn cã thµnh phµn c¸c bon thÊp h¬n mét Ýt vµ chän lo¹i cã c¸c nguyªn tè hîp kim ®Ó t¨ng c¬ tÝnh cho mèi hµn. ChÕ ®é hµn b/ a/ c/ d / e/ I II III I 1 2 3 115 ChÕ ®é hµn lµ tËp hîp c¸c th«ng sè c«ng nghÖ vµ ®iÖn ®Æc tr−ng cho qóa tr×nh hµn nh»m nhËn ®−îc mèi hµn cã chÊt l−îng theo yªu cÇu kû thuËt.c¸c th«ng sè ®ã lµ: d h - ®−êng kÝnh que hµn (mm) I h - c−êng ®é dßng ®iÖn hµn (A) U h - hiÖu ®iÖn thÕ hµn (V) n - sè líp cÇn hµn V h - vËn tèc hµn; m/h t h - thêi gian hµn giê (h) Khi hµn hå quang tay, th× dh vµ Ih lµ hai ®¹i l−îng quan träng nhÊt . Chän ®−êng kÝnh que hµn phô thuéc vµo :ChiÒu dµy cña vËt hµn ;VÞ trÝ mèi hµn trong kh«ng gian : hµn ngang / hµn ®øng/ hµn leo chän dh <=5mm hµn trÇn th× nªn chän que hµn cã ®−êng kÝnh dh <=4mm . dh cã thÓ chän theo b¶ng sau: B¶ng 3 - 3 S (mm) 1,5 - 2,0 3 4 - 8 9 - 12 16 - 20 dh (mm) 1,6 - 2,0 3 4 4 - 5 5 - 6 C−êng ®é dßng ®iÖn ; • Chän theo gi¸ trÞ cho phÐp cã ghi trªn bao gãi que hµn . • TÝnh theo c«ng thøc ; JdI hh 4 . 2π= (A) dh - ®−êng kÝnh que hµn ( tÝnh b»ng mm) J - mËt ®é c−êng ®é dßng ®iÖn hµn (A/mm2); J -phô thuéc vµo nhãm thuèc bäc que hµn : B¶ng 3 - 4 dh (mm) Nhãm thuèc bäc 3 4 5 J A/mm2) axit, ti tan 14,0 - 20,0 11,5 - 16,0 10,0 - 13,0 J A/mm2) Baz¬ 13,0 - 18,5 10,0 - 18,5 9,0 - 12,0 Chó ý : • Khi hµn nh÷ng tÊm kim lo¹i máng cÇn gi¶m dßng ®iÖn xuèng 10 - 15 % • Khi hµn ngang ,hµn ®øng cÇn gi¶m I h 10 -2%; • Khi hµn trÇn , cÇn gi¶m xuèng 15- 25 % so víi vÞ trÝ hµn b»ng . HiÖu ®iÖn thÕ hµn : Uh chän trong kho¶ng : 30 -35 V dßng mét chiÒu 20 -30 V dßng xoay chiÒu TÝnh sè líp cÇn hµn n. Khi hµn thÐp cã chiÒu dµy lín, ta cÇn hµn nhiÒu líp. líp thø 1 (Fo) : ta hµn que hµn nhá , kho¶ng 3 mm; c¸c líp tiÕp theo (Fn) ta hµn b»ng que hµn lín cã ®−êngkÝnh 4 hoÆc 5 mm Fn Fo 116 H×nh 3 39 S¬ ®å mèi hµn nhiÒu líp n F F F d o n = − +1 F O - diÖn tÝch tiÕt diÖn líp thø nhÊt ; Fn - diÖn tÝch tiÕt diÖn c¸c líp tiÕp theo; F ® - diÖn tÝch tiÕt diÖn cÇn ®Êp ; F ® = F1 + F 2 + F3 + F4 Dùa vµo kÝch th−íc cña mèi hµn theo tiªu chuÈn ta tÝnh F®: FO = (6- 8) dh mm2 F n =( 8- 12) dh mm2 VËn tèc hµn: Vh = Lh/t h Lh chiÒu dµi ®−êng hµn ; th thêi gian hµn V L t L F t F M F th h h h d h d d d h = = =. . . . . . γ γ γ MÆt kh¸c Md = αd.Ih.th. V I Fh d h d = αγ . . (cm/h) = V I Fh d h d = αγ . . .3600 (cm/s) Trong ®ã : αd - (g/(A.h)) γ - (g/cm3) Fd - cm 2. Thêi gian hµn t = t h q + t ph t h q - thêi gian hå quang ch¸y; t ph - thêi gian phô ( thêi gian ®ãng më m¸y, thay que hµn, chuÈn bÞ vËt hµn, di chuyÓn vËt hµn, ®i l¹i, ... §Ó ®¬n gi¶n ta tÝnh: t = t h q /K k lµ hÖ sè phô thuéc tr×nh ®é tæ chøc s¶n xuÊt k = 0, 5 - 0, 6 Tr×nh ®é tæ ch−c s¶n xuÊt kh¸ k = 0, 3 - 0, 4 Tr×nh ®é tæ chøc s¶n xuÊt trung b×nh k <= 0, 3 Tr×nh ®é tæ chøc s¶n xu¸t kÐm thq - thêi gian hå quang ch¸y. t F L Ihq d h d h = γα . . . (h) §Ó t¨ng n¨ng suÊt khi hµn ta nªn chon chÕ ®é sao cho t h nhá nhÊt. Hay nªn cho I lín, chän que hµn cã hÖ sè hµn ®Êp (αd ) cao; chon que hµn lín, hµn b»ng hå quang 3 pha hoÆc hµn b»ng que hµn n»m, ... Bªn c¹nh ®ã cÇn tæ chøc s¶n xuÊt tèt ®Ó gi¶m thêi gian phô 6.3.6 Kü thuËt hµn hå quang Chän gãc nghiªng que hµn hîp lý α = 75 - 85 o. 117 H×nh 3 - 40 Gãc nghiªng que hµn • Gãc nghiªng que hµn phô phuéc chiÒu dµy vËt hµn, ph−¬ng ph¸p hµn, vµ tÝnh chÊt vËt hµn. • Khi hµn vËt hµn cã chiÒu dµy lín th× chän gãc nghiªng lín; • VËt hµn cã tÝnh dÉn nhiÖt cao th× chän gãc lín, ... • Khi gãc hµn , gãc nghiªng cña que hµn thay ®æi ®Ó cho mçi hµn ®Òu hai c¹nh Khi hµn leo H×nh 3 - 41 S¬ ®å hµn leo Khi hµn trªn xuèng H×nh 3 - 42 1 H−íng que hµn khi b¾t ®Çu hµn; 2 H−íng que hµn khi ®· hµn b×nh th−êng. Chän ®−êng dÞch chuyÓn que hµn cho hîp lý : • Khi hµn tÊm máng thi que hµn dÞch chuûen theo ®−êng th¼ng. H×nh 3 - 43 Nguyªn t¾c dÞch chuyÓn que hµn khi hµn vËt máng • Khi hµn vËt dµy vµ cã mèi hµn réng th× võa tÞnh tiÕn võa chuyªn ®éng qua l¹i theo ph−¬ng ngang. 1 2 118 H×nh 3 - 44 Nguyªn t¾c dÞch chuyÓn que hµn khi mèi hµn réng • Khi hµn nhiÒu líp th× cÇn chuÈn bÞ kü líp hµn thø nhÊt. Chän thø tù hµn c¸c líp tiÕp theo hîp lý. Sau mçi ®−êng hµn ph¶i lµm s¹ch c¸c chÊt xû, ræ, ... • Khi mèi hµn cã chiÒu dµi lín th× ph¶i chia thµnh tõng ®o¹n theo thø tù nh− sau nh»m chèng nh÷ng biÕn d¹ng khi hµn. H×nh 3 - 45 Thø tù hµn c¸c mèi hµn cã chiÒu dµi lín • ChuyÓn ®éng tõ gi÷a ra (hµn ra hai phÝa ) : khi mèi hµn nhá , kh«ng réng ®−êng hµn dµi • ChuyÓn ®éng theo nh÷ng ®−êng trßn : môc ®Ých lµ t¨ng chyÒu réng mèi hµn øng dông khi hµn trÇn , hµn ®øng • ChuyÓn ®éng qua l¹i : t¨ng nãng ch¶y hai bªn mÐp hµn • ChuyÓn ®éng nhiÒu vÒ mét phÝa : khi hµn mét tÊm dµy vµ mét tÊm máng • §Ó gi¶m øng suÊt vµ biÕn d¹ng khi hµn ng−êi ta ng−êi ta th−êng hµn theo tõng ®o¹n ®èi víi ®−êng hµn lín . • Khi hµn trÇn vµ hµn ngang , hµn ®øng cÇn gi¶m dßng ®iÖn ®i tõ 10 _ 20% (cã khi 25% ).que hµn Ýt dao ®éng, chiÒu dµi hå quang ng¾n, chän que cã ®−êng kÝnh nhá, chän que hµn cã thuèc bäc cøng , khã ch¶y ... 6.4 Hμn vμ c¾t kim lo¹i b»ng khÝ 6.4.1 Kh¸i niÖm Hµn khÝ lµ mét qu¸ tr×nh nèi liÒn c¸c chi tiÕt l¹i víi nhau nhê ngän l÷a cña c¸c khÝ ch¸y, ch¸y trong « xy kü thuËt . C¸c lo¹i khÝ ch¸y ®ã lµ C2H2, CH4, C6H6, H2, ... HiÖn nay hµn khÝ ®−îc sö dông réng r·i v× thiÕt bÞ hµn ®¬n gi¶n, gi¸ thµnh h¹ mÆc dï n¨ng suÊt cã th¾p h¬n so víi hµn ®iÖn hå quang. Hµn khÝ rÊt thuËn lîi cho nh÷ng n¬i xa nguån ®iÖn. Hîp lý nhÊt lµ sö dông ph−¬ng ph¸p nµy ®Ó hµn c¸c chi tiÕt cã chiÒu dµy bÐ, chÕ t¹o vµ söa ch÷a c¸c lo¹i chi tiÕt tõ vËt liÖu: thÐp, ®ång , nh«m, ... S¬ ®å mét tr¹m hµn vµ c¾t kim lo¹i b»ng khÝ 1 2 3 4 5 3 1 2 4 6 119 H×nh 4-1 S¬ ®å mét tr¹m hµn vµ c¾t kim lo¹i b»ng khÝ 1 - B×nh chøa khÝ, 2 - Van gi¶m ¸p; 3 - D©y dÉn khÝ; 4 - Tay cÇm; 5 - B×nh chøa khÝ C2H2; 7 - Ngän l÷a hµn; 120 VËt liÖu hµn khÝ : Bao gåm c¸c lo¹i que hµn, thuèc hµn, c¸c lo¹i khÝ ch¸y, ... vµ « xy kü thuËt. Que hµn : cã thÓ lµ c¸c d©y thÐp, que ®ång, nh«m, thiÕc, ... Chóng cã t¸c dông bæ sung kim lo¹i cho mèi hµn. KhÝ hµn : « xy kü thuËt vµ c¸c lo¹i khÝ ch¸y kh¸c : C2H2, CH4, ... 121 Thuèc hµn : cã t¸c dông t¶y s¹ch mèi hµn, t¹o ®iÒu kiÖn cho qu¸ tr×nh hµn dÔ dµng, b¶o vÖ mèi hµn vµ t¨ng c¬ tÝnh cho nã. Yªu cÇu ®èi víi thuèc hµn : DÔ ch¶y, nhiÖt ®é nãng ch¶y cña thuèc hµn ph¶i thÊp h¬n nhiÖt ®é nãng ch¶y cña kim lo¹i c¬ b¶n, t¸c dông nhanh víi « xyd kim lo¹i ®Ó t¹o xû, gi¶i phãng kim lo¹i, xû dÓ bong; Khèi l−îng riªng cña thuèc hµn ph¶i nhá h¬n cña kim lo¹i c¬ b¶n & kh«ng cã t¸c dông xÊu ®èi víi kim lo¹i c¬ b¶n & kim lo¹i mèi hµn; Thuèc hµn ph¶i nãng ch¶y ®Òu vµ bao phñ kÝn bÌ mÆt vïng kim lo¹i cÇn hµn; Thuèc hµn cã hai lo¹i : cã tÝnh a xid & baz¬. Lo¹i cã tÝnh a xid dïng ®Ó hµn c¸c kim lo¹i mµu, Lo¹i cã tÝnh ba z¬ th−êng dïng ®Ó hµn gang; VÝ dô: Thuèc hµn ®ång : Na2B4O7.10H2O, H3BO3. ë nhiÖt ®é cao chóng sÏ bÞ ph©n huû vµ kÕt hîp theo c¸c ph¶n øng : Na2B4O7 ==> NaBO2 + B2O3 NaBO2 + B2O3 + CuO ===> (NaBO2)2.Cu(BO2)2 NaBO2 + B2O3 + ZnO ===> (NaBO2)2.Zn(BO2)2 CuO + Na2B4 O7 ===> (NaBO2)2.2Na(BO2)2 cã Tnc = < 1000 oC 2P + 5 Cu2O ===> P2O5 + 10 Cu P2O5 + 3 Cu2O ===> P2O5(CuO)3 Cu + H2 ===> H2O + 2Cu Ghi chó nhiÖt ®é nãng ch¶y cña Tnc Cu = 1083 oC; Tnc Cu2O = 1235 oC Tnc CuO = 1336 oC Thuèc dïng cho hµn gang Na2CO3, NaHCO3, K2CO3 Trong gang cã chøa SiO2 nªn khi hµn nãng ch¶y sÏ x¶y ra ph¶n øng : Na2CO3 + SiO2 ==> Na4SiO4 + 2 CO2 Thuèc hµn nh«m : AlF3.3NaF B¶ng 4-1 NaCl 30 45 KCl 45 30 LiCl 15 10 KF 7 15 Na2SO4 3 Khi hµn x¶y ra c¸c ph¶n øng : LiCl + Al2O3 ==> 2AlCl3 + 3Li2O KCl + Al2O3 ==> 2AlCl3 K2O + H2O ==> 2KOH 2KOH + Al2O3 ==> 2KAlO2 + H2 NaF + Al ==> AlF3 + Na H¬i Na bay lªn , chäc thñng líp «xid nh«m 6.4.2 KhÝ hµn (oxy kü thuËt vµ c¸c lo¹i khÝ ch¸y) a. ¤xy kü thuËt Khi h¡n khÕ ta cÀn à xy kû thuÄt cÜ Åå tinh khiÏt cao ( 97 ... 99.5 %) cØn l¥i cÜ thÍ cÜ lÂn c¤c 122 t¥p chÃt nhò Ar, N2, ... NÏu Åå tinh khiÏt gi¢m thÒ Åå tiËu hao O2 t©ng lËn . VÕ dñ : Åå tinh khiÏt gi¢m 0.5 % thÒ lòëng tiËu hao cÜ thÍ t©ng tó (5 ... 12) % ( khi Åå tinh khiÏt cía nÜ trong kho¢ng (97 ... 99.5) % C¸c ph−¬ng ph¸p ®iÒu chÕ khÝ «xy Ph−¬ng ph¸p ho¸ häc Dìng c¤c ph¢n öng ho¤ hßc ÅÍ gi¢i phÜng àxy . Phòæng ph¤p n¡y cho n©ng suÃt thÃp, khàng kinh tÏ , nËn nÜ chÓ dìng trong c¤c phØng thÕ nghiÑm. Ph−¬ng ph¸p ®iÖn ph©n n−íc KÏt qu¢ sÈ thu Åòëc àxy vµ hydro. Cö 2 m3 hydro sÈ cÜ 1 m3 à xy (trong ÅÜ cÜ chöa 0.7 % H2) Ph−¬ng ph¸p ch−ng cÊt « xy tõ kh«ng khÝ ë ¤p suÃt bÒnh thòçng c¤c chÃt khÕ àxy, nitæ, argon è tr¥ng th¤i lÚng cÜ nhiÑt Åå sài l¡ : Nitæ (N2) - 195.8 oC Argon (Ar) - 185.7 oC ‹ xy (O2) - 182.96 oC Bªng c¤ch cho c¤c chÃt khÕ trËn bèc hæi ta lÀn lòët thu Åòëc chïng. ŠÍ Å¢m b¢o Åå tinh khiÏt cao cÀn tiÏn h¡nh chòng cÃt nhiÌu lÀn. ŠÍ thu 1 m3 à xy cÀn tiËu tän kho¢ng ( 0,45 ... 1,6) KW.h Qu¤ trÒnh thu nhÄn à xy tó khàng khÕ Åòëc thøc hiÑn qua c¤c giai Åo¥n: • L¡m s¥ch khàng khÕ khÚi c¤c t¥p chÃt ( bñi, CO2, hæi nòêc, ...) • NÉn khàng khÕ tó 6 ... 200 at; • L¡m nguåi sæ bå khàng khÕ nÉn, sau ÅÜ t¤ch àxy & nitæ. Trong qu¤ trÒnh n¡y cÜ khi cØn thu Åòëc NH 3 dìng cho m¤y l¥nh. • Gi¢m ¤p suÃt trong bå phÄn ho¤ lÚng khàng khÕ ; ( khi gi¢m 1 at thÒ nhiÑt Åå gi¢m 0.25 ... 0.5 oC ); • Cho bay hæi v¡ t¤ch c¤c chÃt khÕ ra khÚi hân hëp; 4.4 ThiÕt bÞ hμn khÝ ThiÕt bÞ hµn khÝ gåm cã : B×nh chøa khÝ « xy, b×nh chøa khÝ axetylen hoÆc b×nh chÕ khÝ axetylen hoÆc c¸c b×nh chøa khÝ ch¸y kh¸c (b×nh chøa khÝ metan, ...). Van gi¶m ¸p b×nh «xy, van gi¶m ¸p b×nh axetylen, kho¸ b¶o hiÓm cho b×nh chÕ khÝ axetylen, má hµn, má c¾t, èng dÉn khÝ vµ mét sè dông cô kÌm theo. 123 4.4.1 B×nh chøa khÝ B×nh chøa khÝ ®−îc chÕ t¹o tõ thÐp c¸c bon hay tõ thÐp hîp kim b»ng ph−¬ng ph¸p dËp (dïng cho c¸c lo¹i b×nh ¸p suÊt cao) hoÆc hµn dïng cho b×nh cã ¸p suÊt thÊp (b×nh chøa khÝ C2H2, NH3. B×nh chøa khÝ th−êng cã dung tÝch 40 lÝt. B×nh chøa khÝ «xy cã ¸p suÊt 100, 150 vµ 200 ¸t . C¸c lo¹i khÝ ch¸y nh− hydro, mªtan, nit¬, kh«ng khÝ nÐn cã thÓ cho vµo b×nh ¸p suÊt cao (100, 150, 200 ¸t) riªng b×nh chøa khÝ axetylen, am«ni¸c NH3 ph¶i cho vµo b×nh cã ¸p suÊt thÊp. B×nh chøa khÝ C2H2 th−êng cã dung tÝch 40 lÝt vµ ¸p suÊt tèi ®a lµ 19 ¸t, bªn trong cã chøa bät xèp vµ than ho¹t tÝnh cã tÈm axetol nh»m chèng næ b×nh (mét b×nh chøa kho¶ng 290 - 320 gam than, 225 - 230 gam axeton cho 1 lÝt b×nh chøa). S¬ ®å cÊu t¹o mét sè b×nh chøa khÝ vµ b×nh chÕ khÝ ®−îc thÓ hiÖn trªn h×nh . 4.4.2 B×nh chÕ khÝ : Lµ lo¹i thiÕt bÞ dïng ®Ó ®iÒu chÕ khÝ axetylen. B×nh chÕ khÝ cã d¹ng nh− h×nh 4-8 B×nh chÕ khÝ A X£TYLEN (N−íc SX : Balan) C¸c bé phËn chÝnh cña b×nh chÕ khÝ C2H2: 1. Van mét chiÒu kh«ng cho kh«ng khÝ ®i ng−îc vµo buång ph¶n øng. 2. Van b¶o hiÓm (P < 1,5 at) 3. VÝt vÆn 4. Thanh ngang gi÷ n¾p b×nh 5. Van x¶ khÝ 6. N¾p ®¹y 7. §ång hå ®o ¸p suÊt tr«ng b×nh 8. MiÖng èng ®ç n−íc vµo b×nh 9. Buång chøa khÝ axetylen 10. Kho¸ ®ãng më khÝ Axetylen 11. Van gi¶m ¸p 12. N¾p ®¹y vµ mµng b¶o hiÓm 13. Kho¸ b¶o hiÓm 14. Van më khÝ ®i ra má hµn 15. Van kiÓm tra møc n−íc an toµn cho kho¸ b¶o hiÓm lµm viÖc b×nh th−êng 16. Van th¸o n−íc 17. èng dÉn; 18. Møc n−íc trong buång ph¶n øng; 19. V¸ch ng¨n gi÷a 2 buång; 20. KhÝ kÕ ¸p n−íc 21. Van kiÓm tra mùc n−íc trong khÝ ¸p kÕ n−íc; 22. N¾p th¸o n−íc v«i; 23. Mãc treo giá c¸c bua khi kh«ng lµm viÖc 24. Thanh ngang cña giá c¸c bua can xi CaC2; 25. Cö d−íi (møc d−íi) cña ®ßn b¶y khi h¹ xuèng; 26. C¬ cÊu n©ng h¹ giá ®ùng c¸c bua can xi 27. §ßn b¶y; 28. MiÖng èng th¶i n−íc; 29. Van kiÓm tra mùc n−íc trong b×nh chøa khÝ; 30. Giá chøa c¸c bua can xi (®Êt ®Ìn); 31. Quai cÇm cña giá chøa cacbua can xi CaC2; 32. Buång ph¶n øng; 33. Èng dÉn khÝ tõ buång ph¶n øng ra buång chøa; 124 §Æc tÝnh kü thuËt cña b×nh chøa : 1. Khèi l−îng c¸c bua can xi trong mçi lÇn n¹p : 3 kg 2. KÝch th−íc h¹t c¸c bua can xi (CaC2) : d = 50 - 80 mm 3. ¸p lùc khÝ : P = 1,5 at 4. N¨ng suÊt khi s¶n xuÊt liªn tôc : Q = 2000 lÝt/giê 5. N¨ng suÊt lín nhÊt : Q = 2000 lÝt / giê 4.4.3 Kho¸ b¶o hiÓm a. HiÖn t−îng va ®Ëp ng−îc hay hiÖn th−îng ch¸y quÆt l¹i cña ngän l÷a. Ngän l÷a hµn ch¸y æn ®Þnh sÏ ®¶m b¶o sù nung nãng vµ lµm nãng ch¶y ®Òu kim lo¹i, qu¸ tr×nh vËn hµnh sÏ an toµn. Sù ch¸y æn ®Þnh cña ngän l÷a phô thuéc vµo tèc ®é ®i ra cña hæn hîp víi tèc ®é ch¸y. NÕu tèc ®é ch¶y lín h¬n tèc ®é ®i ra cña hæn hîp (khi ¸p suÊt trong b×nh chÕ nhá h¬n bªn ngoµi) th× ngän l÷a cã thÓ ch¸y quÆt l¹i vµo phÝa trong má hµn ®Õn èng dÉn khÝ vµ vµo ®Õn b×nh chÕ khÝ; lóc ®ã cã k¶h n¨ng g©y næ b×nh ®e do¹ trùc tiÕp tÝnh m¹ng ng−êi sö dông. HiÖn t−îng ®ã gäi lµ hiÖn t−îng ch¸y quÆt l¹i cña ngän l÷a hay hiÖn t−îng va ®Ëp ng−îc. nguyªn nh©n cã thÓ lµ khi sö dông b×nh chÕ khÝ cã thÓ cã hiÖn t−îng ¸p suÊt trong b×nh chÕ khÝ gi¶m vµ cã thÓ x¶y ra tr−êng hîp nhá h¬n ¸p suÊt bªn ngoµi má hµn, hoÆc do ®Çu má hµn bÞ nung nãng vµ ch¸y mßn réng ra, ... kÕt qu¶ lµ ¸p suÊt gi¶m , tèc ®é ra nhá h¬n tèc ®é ch¸y. Khi sö dông b×nh chøa khÝ th× ¸p suÊt trong b×nh lu«n lín h¬n ¸p suÊt bªn ngoµi nªn ngän l÷a hµn lu«n n»m ngoµi má hµn nªn kh«ng cÇn sö dông kho¸ b¶o hiÓm. Yªu cÇu ®èi víi kho¸ b¶o hiÓm : §¶m b¶o ng¨n c¶n vµ dËp t¾t hiÖn t−îng ch¸y quÆt l¹i cña ngän l÷a, cã ®é bÒn cao ®Ó chÞu ¸p suÊt cao do qu¸ tr×nh ch¸y, dÓ quan s¸t, dÓ vËn hµnh b¶o qu¶n vµ söa ch÷a, tiªu hao Ýt n−íc,... Kho¸ b¶o hiÓm cã nhiÒu lo¹i hë, kÝn, kh«, ... S¬ ®å nguyªn lý kho¸ b¶o hiÓm kiÓu kÝn (xem h×nh 4-9, 4-10 ) Khi lµm viÖc b×nh th−êng, khÝ ch¸y (C2H2) ®i tõ b×nh chÕ khÝ qua van 5 ra má hµn. Khi cã hiÖn t−îng va ®Ëp ng−îc ¸p suÊt trong kho¸ b¶o hiÓm t¨ng lªn lµm ®ãng van 5 l¹i, khÝ ch¸y kh«ng ®i vµo ®−îc; khi ¸p lùc do khÝ ch¸y trong kho¸ b¶o hiÓm cao 6.5 Hµn ®iÖn tiÕp xóc 6.5.1. CÊu t¹o bÒ mÆt kim lo¹i §Ó hai hay nhiÒu chi tiÕt liÕn kÕ l¹i víi nhau th× cÇn ¸p lùc lín ®Ó Ðp cho kho¶ng c¸ch gi÷a cac kim lo¹i b»ng mét th«ng sè m¹ng, cã nghÜa lµ ®ñ ®Ó t¹o nªn mèi liªn kÕt gi÷a c¸c nguyÓn tö cña kim lo¹i nµy liªn kÕt víi nguyªn tö cña kim lo¹i kia nhê lùc hót vµ lùc ®¶y gi÷a chóng. Song trong thùc tÕ ®iÒu nµy thùc hiÖn rÊt khã v× cÊu t¹o bÒ mÆt kim lo¹i rÊt phøc t¹p, gå ghÒ, kh«ng ph¼ng, thªm vµo ®ã cã nhiÒu chÊt bÈn 125 H×nh 5-1 S¬ ®å cÊu tróc bÒ mÆt kim lo¹i 1. BÒ mÆt th«; 2. BÒ mÆt tÕ vi (micro); 3. BÒ mÆt siªu nhá (Ultramicro) H×nh 5-2 CÊu t¹o líp bÒ mÆt kim lo¹i Qu¸ tr×nh h×nh thµnh mèi liªn kÕ hµn khi hµn tiÕp xóc Hµn tiÕp xóc lµ mét trong c¸c ph−¬ng ph¸p hµn ¸p lùc. Thùc chÊt qu¸ tr×nh hµn tiÕp xóc lµ mét qu¸ tr×nh dÞch chuyÓn c¸c phÇn tö kim lo¹i nµy tiÕn s¸t vµo kim lko¹i kia cho ®Õn khi kho¶ng c¸ch gi÷a chóng b»ng mét th«ng sè m¹ng a = (3 - 5) x 10 -8 cm. Chóng ta ®· biÕt cÊu tróc cña kim lo¹i lµ cÊu tróc m¹ng tinh thÓ. KhÝ kho¶ng c¸ch gi÷a chóng b»ng mét th«ng sè m¹ng th× gi÷a 2 kim lo¹i ®ã sÏ xuÊt hiÕn lùc t¸c dông ty−ëng hæ gi÷a chóng t¹o nªnb mèi liÕn kÕt kim loaÞ bÒn ch¾c. Sù h×nh thµnh mèi liªn kÕt nµy cã thÓ m« t¶ theo 3 giai ®o¹n sau: Giai ®o¹n 1 : Chi tiÕt 1 vµ chi tiÕt 2 kh«ng hoµn toµn tiÕp xóc víi nhau trªn toµn bé bÒ mÆt mµ chØ x¶y ra ty¹i mét sè ®iÓm nµo ®ã. Giai ®o¹n 2 : Khi cã nguån nhiÖt nung nãng th× c¸c chÊt bÈn bÞ ph¸ huû, ®ång thêi víi lùc Ðp t¨ng lªn sÏ lµm t¨ng tiÕt diÖn tiÕp xóc; xuÊt hiÖn nh÷ng h¹t tinh thÓ chung , hay nãi c¸ch kh¸c b¾t ®Çu ®· cã nh÷ng mèi liªn kÕt kim lo¹i. Giai ®o¹n 3 : Khi lùc Ðp t¨ng ®¹t gi¸ trÞ nhÊt ®Þnh th× diÑn tÝch tiÕp xóc t¨ng lªn gÇn b»ng 100 %, khi ®ã kim lo¹i ®¹t mèi liªn kÕt bÒn ch¾c. 1 2 3 Líp kim lo¹i tinh khiÕt (Vïng kim lo¹i c¬ b¶n) Líp nguyªn tö ë d¹ng tù do ch-a c©n b ng Líp h¬i n-íc bÞ kim lo¹i hót vµo Líp kh«ng khÝ bÞ kim lo¹i hÊp Líp oxyd kim lo¹i Líp bÞ kim lo¹i bÞ biÕn d¹ng 1 2 PP 126 H×nh 5-3 S¬ ®å sù h×nh thµnh mèi liªn kÕt khi hµn tiÕp xóc a - Giai ®o¹n 1; b. giai ®o¹n 2; c. Giai ®o¹n 3 P2 >P1 5.3 §Æc ®iÓm cña hµn ®iÖn tiÕp xóc 1. Hai kim lo¹i lu«n tiÕp xóc nhau nªn b¶o vÖ kh«ng cho kh«ng khÝ bªn ngoµi x©m nh¹p vµo vïng mèi hanf, v× vËy chÊt l−îng mèi hµn cao. 2. §iÖn trë tiÕp xóc gi÷a kim lo¹i - kim lo¹i, kim lo¹i - ®iÖn cùc nhá (kho¶ng 0,005 - 0,1 «m). 3. Thêi gian hµn yªu cÇu ph¶i nhá (cë vµi gi©y) 4. Nguån nhiÖt cung cÊp cho vïng hµn ®−îc tÝnh theo c«ng thøc : Q I Rt= 0 24 2, (cal) I - c−êng ®é dßng ®iÖn tÝnh b»ng A R - ®iÖn trë vïng tiÕp xóc («m) t - thêi gian hµn tÝnh b»ng gi©y 5. §iÖn ¸p hµn nhá Uh = 1 - 5 v«n 6. C«ng suÊt cña m¸y hµn lín (®Õn 1000 KVA 7. Dßng ®iÖn hµn lín cã thÓ ®Õn 50.000 ®Õn 100.000 ampe 8. Cã thÓ c¬ khÝ ho¸ vµ tù ®éng ho¸ qu¸ tr×nh hµn nªn n¨ng suÊt cao 9. Nh−îc ®iÓm lµ m¸y hµn phøc t¹p vµ gi¸ thµnh cao 5.4 Ph©n lo¹i hµn tiÕp xóc Theo d¹ng mèi hµn : Hµn tiÕp xóc ®iÓm Hµn tiÕp xóc ®−êng Hµn tiÕp xóc gi¸p mèi Theo nguån ®iÖn M¸y hµn dßng xoay chiÒu M¸y hµn dßng 1 chiÒu M¸y hµn dßng ®iÖn xung M¸y hµn dßng tÇn sè cao M¸y hµn dßng tÇn sè thÊp Theo ®iÖn cùc M¸y hµn 2 ®iÖn cùu M¸y hµn nhiÒu ®iÖn cùc M¸y hµn ®iÖnc cùc gi¶ Hµn tiÕp xóc gi¸p mèi Lùc Ðp khi hµn 127 H×nh 5-4 S¬ ®å nguyªn lý m¸y hµn tiÕp xóc gi¸p mèi 5.7 Hµn tiÕp xóc ®iÓm Kh¸i niÖm : Hµn tiÕp xóc ®iÓm lµ ph−¬ng ph¸p hµn ¸p lùc mµ c¸c chi tiÕt ®−îc hµn nèi víi nhau theo tõng ®iÓm riªng biÖt. Ph©n lo¹i : Hµn ®iÓm cã thÓ cã c¸c ph−¬ng ph¸p Ph©n lo¹i : Hµn tiÐp xóc diÓm 1 phÝa; hµn tiÕp xóc ®iÓm 2 phÝa vµ hµn tiÕp xóc ®iÓm b»ng ®iÖn cùc gi¶. S¬ ®å nguyªn lý hµn tiÕp xóc ®iÓm a. b. c. H×nh 5-8 S¬ ®å nguyªn lý c¸c ph−¬ng ph¸p hµn ®iÓm P P Lùc kÑp chÆt P2 Lùc kÑp chÆt P2 128 a - S¬ ®å hµn ®iÓm 2 phÝa b - S¬ ®å hµn ®iÓm 1 phÝa c - S¬ ®å hµn ®iÓm b»ng ®iÖn cùc gi¶; 5.8 Hµn ®−êng : 5.8.1 Kh¸i niÖm : Lµ mét ph−¬ng ph¸p hµn tiÕp xóc t−¬ng tù hµn ®iÓm nh−ng c¸c ®iÓm hµn ®−îc nèi liÒn nhau t¹o thµnh ®−êng hµn nªn gäi lµ hµn ®−êng. Khi hµn ®−êng , ®iÖn cùc hµn ®uîc thay thÕ b»ng b¸nh xe ®iÖn cùc vµ l¨n theo ®−êng hµn. 5.8.2 Ph¹m vi øng dông hµn c¸c chi tiÕt máng, c¸c kÕt cÊu trong c«ng nghÖ chÕ t¹o «t«, thïng dÇu, ... tõ c¸c lo¹i vËt liÖu kh¸c nhau nh− thÐp, ®ång nh«m, manhª, ... 5.8.3 S¬ ®å nguyªn lý m¸y hµn ®−êng H×nh 5-12 S¬ ®å nguyªn lý m¸y hµn ®−êng 1 - Nguån ®iÖn hµn 2 - HÖ thèng ®iÒu khiÓn chu kú hµn 3 - C«ng t¾c t¬; 4 - C¸c phÝch c¾m ®Ó thay ®æi ®iÖn ¸p cuéng s¬ cÊp; 5 - M¸y biÕn ¸p hµn 6 - Khung ngoµi cña m¸y hµn ®−êng bao gåm : cuén thø cÊp, d©y dÉn ®iÖn ®Ò vËt hµn, c¬ cÊu kÑp chi tiÕt, b¸nh ®iÖn cùc hµn. 2 1 3 129 H×nh 4-7 S¬ ®å cÊu t¹o mét sè b×nh chøa khÝ a. B×nh chøa khÝ «xy; b. B×nh chøa khÝ axetylen (C2H2); b. B×nh chøa khÝ pr«pan (C3H8) 130 H×nh 4-8 S¬ ®å nguyªn lý b×nh chÕ khÝ axtylen th× mµng 8 sÏ bÞ thñng t¹o ®iÒu kiÖn cho khÝ ch¸y tho¸t ra ngoµi (xem h×nh 4-7, 4- 9). Ngän löa ch¸y quÆt l¹i C2H2 C2H2 131 H×nh 4-9 S¬ ®å nguyªn lý c¸c lo¹i kho¸ b¶o hiÓm kiÓu −ít. H×nh 4-10 S¬ ®å nguyªn lý c¸c lo¹i kho¸ b¶o hiÓm kiÓu kh« 4.4.3 Van gi¶m ¸p • C«ng dông cña van gi¶m ¸p Van gi¶m ¸p cã c«ng dông gi¶m ¸p suÊt tõ b×nh chøa xuèng ¸p suÊt khi lµm viÖc vµ lµm æn ®Þnh ¸p suÊt ®ã trong suèt thêi gian lµm viÖc. • Ph©n lo¹i van gi¶m ¸p : van gi¶m ¸p «xy, van gi¶m ¸p axetylen, ... • Theo nguyªn lý t¸c dung : cã van giam ¸p t¸c dông nghÞch vµ t¸c dông thuËn; • Theo sè buång cã lo¹i 1 buång, 2 buång vµ nhiÒu buång,... S¬ ®å nguyªn lý van gi¶m ¸p kiÓu nghÞch C2H2 C2H KhÝ ra má h 1 KhÝ ra tõ b×nh 2 4 3 5 6 132 H×nh 4-11 S¬ ®å nguyªn lý van gi¶m ¸p kiÓu nghÞch 1 - ®ång hå ®o ¸p suÊt trong b×nh chøa 2 - ®ång hå ®o ¸p suÊt ra má hµn, 3 - lß xo gi÷ n¾p van 4 - Mµng ®µn håi 5 - lß xo ®iÒu chØnh mµng ®µn håi 6 - VÝt ®iÒu chØnh vÞ trÝ mµng ®µng håi S¬ ®å nguyªn lý van gi¶m ¸p kiÓu thuËn (chiÒu ra cña khÝ cïng chiÌu víi chiÒu më van) H×nh 4-12 S¬ ®å nguyªn lý van gi¶m ¸p kiÓu thuËn B×nh chÕ khÝ : Lµ lo¹i thiÕt bÞ dïng ®Ó ®iÒu chÕ khÝ axetylen. B×nh chÕ khÝ cã d¹ng nh− h×nh 4-8 B×nh chÕ khÝ A X£TYLEN (N−íc SX : Balan) C¸c bé phËn chÝnh cña b×nh chÕ khÝ C2H2: 1. Van mét chiÒu kh«ng cho kh«ng khÝ ®i ng−îc vµo buång ph¶n øng. 2. Van b¶o hiÓm (P < 1,5 at) 3. VÝt vÆn 4. Thanh ngang gi÷ n¾p b×nh 5. Van x¶ khÝ 6. N¾p ®¹y 7. §ång hå ®o ¸p suÊt tr«ng b×nh 8. MiÖng èng ®ç n−íc vµo b×nh 9. Buång chøa khÝ axetylen 10. Kho¸ ®ãng më khÝ Axetylen 11. Van gi¶m ¸p 12. N¾p ®¹y vµ mµng b¶o hiÓm 13. Kho¸ b¶o hiÓm 14. Van më khÝ ®i ra má hµn 15. Van kiÓm tra møc n−íc an toµn cho kho¸ b¶o hiÓm lµm viÖc b×nh th−êng 16. Van th¸o n−íc 17. èng dÉn; 18. Møc n−íc trong buång ph¶n øng; 19. V¸ch ng¨n gi÷a 2 buång; 20. KhÝ kÕ ¸p n−íc 21. Van kiÓm tra mùc n−íc trong khÝ ¸p kÕ n−íc; KhÝ ra má hµn KhÝ ra tõ b×nh chøa 133 22. N¾p th¸o n−íc v«i; 23. Mãc treo giá c¸c bua khi kh«ng lµm viÖc 24. Thanh ngang cña giá c¸c bua can xi CaC2; 25. Cö d−íi (møc d−íi) cña ®ßn b¶y khi h¹ xuèng; 26. C¬ cÊu n©ng h¹ giá ®ùng c¸c bua can xi 27. §ßn b¶y; 28. MiÖng èng th¶i n−íc; 29. Van kiÓm tra mùc n−íc trong b×nh chøa khÝ; 30. Giá chøa c¸c bua can xi (®Êt ®Ìn); 31. Quai cÇm cña giá chøa cacbua can xi CaC2; 32. Buång ph¶n øng; 33. Èng dÉn khÝ tõ buång ph¶n øng ra buång chøa; §Æc tÝnh kü thuËt cña b×nh chøa : 6. Khèi l−îng c¸c bua can xi trong mçi lÇn n¹p : 3 kg 7. KÝch th−íc h¹t c¸c bua can xi (CaC2) : d = 50 - 80 mm 8. ¸p lùc khÝ : P = 1,5 at 9. N¨ng suÊt khi s¶n xuÊt liªn tôc : Q = 2000 lÝt/giê 10. N¨ng suÊt lín nhÊt : Q = 2000 lÝt / giê IV Tμi liÖu tham kh¶o : 1. Nguyễn Bá An, Sổ tay thợ hàn, NXB xây dựng, HfnộI, 1986 2. Đinh Minh Diệm, Conga nghệ kim loạI tập 3 (Phần Hàn và cắt kim loạI) ĐHĐN, 2001 3. Lê Conga Dưỡng, Vật liẹu học, NXB KH&KT, Hà NộI, 2000. 4. Nghiêm Hùng, Sách tra cứu thép gang thông dụng,Trường ĐHBK Hà NộI, 1997 5. Lê Nhương, Kỹ thuật dạp nguộI, NXB CNKT, Hà NộI, 1981 6. Lê Nhương, Rèn và dạp nóng, NXB CNKT, Hà NộI, 1978. 7. Trần Hữu Tường, Đinh Công Mễ, Trần TạI, Nguyễn Văn Siêm, Lê Viết Ngưu, Vũ Conga Luận, Conga Nghệ kim loạI tập 2, NXB ĐH&THCN, 1972 8. Tôn Yên, Conga Nghệ dập nguộI, NXB KHKT, Hà NộI, 1974. 9. Акулов А.А. Справочник по сварке Том 4 - Изд. Машиюстрение - Москва. 1971 10. А мигуд Д. З . Справочник молодого газосварщика газорезчика Изд. Высшая школа - Москва. 1974 11. Волченко Контроль качества сварки - Изд. Машиюстрение - Москва. 1975 12. Гуревич С.М. Справочник по сварке цветныx металлов - Наукова думка - Киев - 1981 13. Патон Ь.Е Теxнология электрческой сварки металлов и сплавов плавлением - Изд. Машиюстрение - Москва. 1974. 14. ШеЬеко Л.П. Оьорудование и Теxнология автоматической сварки - Изд. Высшая школа Москва. 1975 15. Фролов В.В. Теоретические основы сварки - Изд. Высшая школа - Москва. 1977 138 Môc lôc Ch−¬ng Néi dung Trang Ch−¬ng 1 VËt liÖu kim lo¹i 1.1 TÝnh chÊt cña kim lo¹i 1.2 Ph©n lo¹i vËt liÖu kim lo¹i ®¬n chÊt 1.3 Kim lo¹i mµu 1.4 C¬ tÝnh cña kim lo¹i 1.5 Gang vµ c¸c øng dông cña nã 1.6 ThÐp vµ c¸c øng dông cña nã 1.7 ThÐp hîp kim 1.8 Hîp kim cøng 1.9 C¸c lo¹i thÐp kh¸c 1 1 1 2 3 6 10 13 15 17 Ch−¬ng 2 ThÐp bÒn nhiÖt vμ chÞu nhiÖt 2.1 Kh¸i niÖm chung vÒ thÐp chÞu nhiÖt bÒn nhiÖt 2.2 Yªu cÇu ®èi víi chi tiÕt khi lµm viÖc ë nhiÖt ®é cao 2.3 Qu¸ tr×nh «xy ho¸ thÐp 2.4 Sù ph¸ huû ë nhiÖt ®é cao 2.5 C¸c ph−¬ng ph¸p ho¸ bÒn ë nhiÖt ®é cao 2.6 ThÐp chÞu nhiÖt bÒn nhiÖt 20 19 19 19 21 25 26 Ch−¬ng 3 C¸c ph−¬ng ph¸p nhiÖt luyÖn 3.1Kh¸i niÖm chung vÒ nhiÖt luyÖn 3.2 §iÒu kiÖn nhiÖt luyÖn 3.3 Gi¶n ®å tr¹ng th¸i s¾t c¸c bon (Fe-C) 3.4 C¸c ph−¬ng ph¸p nhiÖt luyÖn 3.5 S¬ ®å tæng hîp qu¸ tr×nh nhiÖt luyÖn 3.6 Ho¸ nhiÖt luyÖn. 35 35 36 36 37 40 40 Ch−¬ng 4 §óc kim lo¹i 4.1 Thùc chÊt ®Æc ®iÓm vµ c«ng dông ®óc kim lo¹i 4.2 C¸c bé phËn chÝnh cña mét khu«n ®óc 4.3 Hçn hîp lµm khu«n lâi 4.4 ChÕ t¹o bé mÉu vµ hép lâi 4.5 TÝnh ®óc cña hîp kim 4.6 §óc gang x¸m 4.7 C¸c ph−¬ng ph¸p ®óc ®Æc biÖt 45 45 47 52 53 56 58 62 139 Ch−¬ng 5 Gia c«ng kim lo¹i b»ng ¸p lùc 5.1 Kh¸i niÖm chung vÒ gia c«ng ¸p lùc 5.2 Kh¸i niÖm vÒ biÕn d¹ng deo kim lo¹i 5.3 C¸c hiÖn t−îng x¶y ra khi biÕn d¹ng dÎo 5.4 Mét sè ®Þnh luËt ¸p dông trong gia c«ng ¸p lùc 5.5 Nung nãng kim lo¹i khi gia c«ng ¸p lùc 5.6 C¸n kim lo¹i 5.7 K Ðo kim lo¹i 5.8 Ðp kim lo¹i 5.9 RÌn tù do 5.10 DËp thÓ tÝch 5.11 DËp tÊm 68 68 69 70 71 73 78 82 84 85 90 92 Ch−¬ng 6 Hμn vμ c¾t kim lo¹i 6.1 Kh¸i niÖm chung 6.2 Tæ chøc kim lo¹i mèi hµn vµ vïng cËn nã 6.3 Hµn hå quang 6.4 Hµn vµ c¾t kim lo¹i b»ng khÝ 6.5 Hµn tiÕp xóc 98 98 99 101 119 133 Tµi liÖu tham kh¶o 137 Môc lôc 138