CHƯƠNG 2
CHẤT LƯỢNG BỀ MẶT
CHI TIẾT MÁY
Công nghệ chế tạo máy - TS. Nguyễn Ngọc Kiên 41
NỘI DUNG
2.1 Các yếu tố đặc trưng chất lượng bề mặt
2.2 Ảnh hưởng của CLBM đến khả năng làm việc
của CTM
2.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến CLBM
2.4 Phương pháp đảm bảo CLBM
Công nghệ chế tạo máy - TS. Nguyễn Ngọc Kiên 42
Chất lượng sản phẩm:
▪ Chất lượng chế tạo các chi tiết ▪ Chất lượng lắp ráp chi tiết thành SP
⮚Chất lượng chế tạo chi tiết máy đặc trưng: ▪ Độ chính xác kích thước: dung sai ▪ ĐCX hình dạng hình học bề mặt: độ không tròn, không
phẳng, không trụ, côn…
▪ ĐCX vị trí tương quan: độ không vuông góc, không đồng
tâm, không song song…
▪ Chât lượng bề mặt: Rz, Ra, Sz, HRC, εHRC, δdu, εdu
⮚Nghiên cứu sâu chất lượng bề mặt
Công nghệ chế tạo máy - TS. Nguyễn Ngọc Kiên 43
2.1 Các yếu tố đặc trưng CLBM
⮚Lớp bề mặt: lớp phân cách giữa chi tiêt và môi trường bên
ngoài có chiều dày 0,1 đến vài mm
⮚Khả năng làm việc của chi tiết máy phụ thuộc rất nhiều vào
lớp bề mặt.
⮚CLBM: tập hợp của nhiều tính chất quan trọng của lớp bề
mặt
▪ Hình dáng Lớp BM
▪ Trạng thái, tính chât cơ lý
▪ Phản ứng của lớp BM với môi trường làm việc
Công nghệ chế tạo máy - TS. Nguyễn Ngọc Kiên 44
⮚CLBM phụ thuộc PP gia công điều kiện GC (chủ yếu PPGC
tinh lần cuối)
⮚Lớp BM khác lớp lõi:
▪ Cấu trúc kim loại
▪ Tính chất cắt gọt
▪ Trạng thái biến cứng
⮚Nguyên nhân: lớp BM bị biến dạng dẻo trong QTGC
Công nghệ chế tạo máy - TS. Nguyễn Ngọc Kiên 45
2.1.1 Tính chất hình học
2.1.1.1 Độ nhấp nhô tế vi, độ sóng: Rz, Ra , Sz
Công nghệ chế tạo máy - TS. Nguyễn Ngọc Kiên 46
Độ nhấp nhô tế vi
Công nghệ chế tạo máy - TS. Nguyễn Ngọc Kiên 47
⮚Theo tiêu chuẩn Việt Nam (TCVN) độ nhám được chia thành
14 cấp, trong đó thấp nhất là cấp 1 và cao nhất là cấp 14
❑Thô 1÷4 ❑Bán tinh 5÷7 ❑Tinh 8÷11 ❑Siêu tinh 12÷14
⮚∇1 ÷ ∇5, ∇13, ∇14 dùng Rz đánh giá ⮚∇6 ÷ ∇12 dùng Ra đánh giá
Ký hiÖu ®é nh¸m trªn c¸c b¶n vÏ kü thuËt: Rz40
⮚ Ghi theo Rz:
5
⮚ Ghi theo Ra:
Công nghệ chế tạo máy - TS. Nguyễn Ngọc Kiên 48
Độ sóng
Chu kỳ không bằng phẳng bề mặt CTM quan sát
trong phạm vi lớn hơn độ nhám (1 ÷10mm)
Công nghệ chế tạo máy - TS. Nguyễn Ngọc Kiên 49
2.1.2 Tính chất cơ lý
⮚Hiện tượng biến cứng lớp bề mặt
■ Làm tăng độ cứng, độ bền lớp BM dưới tác dụng của Pc
❖ Nguyên nhân
■ Pc tác dụng ⇒BDD vùng cắt ⇒xô lệch mạng ⇒biến
cứng LBM
■ Xô lệch mạng ⇒σdư, εdư
■ tcắt ⇒ thải bền
Kết quả ∈ Pcắt/ tcắt
Công nghệ chế tạo máy - TS. Nguyễn Ngọc Kiên 50
⮚ứng suất dư
▪ Khi cắt với t ⇒trường lực ⇒BDD không đều, khi P
mất ⇒σdư, εdư
▪ xô lệch mạng ⇒tăng thể tích riêng LBM⇒nén lớp
trong⇒nén lại lớp ngoài ⇒σdư, εdư
▪ tcắt ⇒biến dạng nhiệt không đều ⇒σdư, εdư ▪ tcắt ⇒chuyển pha ⇒thay đổi thể tích riêng ⇒σdư, εdư
Công nghệ chế tạo máy - TS. Nguyễn Ngọc Kiên 51
2.2 Ảnh hưởng CLBM đến khả năng làm việc CTM
2.2.1 Ảnh hưởng tính chống mòn
a. Độ nhấp nhô tế vi
Rz càng giảm ⇒tăng
tính chông mài mòn
Công nghệ chế tạo máy - TS. Nguyễn Ngọc Kiên 52
⮚Lớp biến cứng
• Tăng tính chống mài mòn
• Giảm tác động cơ học (cầy xới bề mặt)
• Hạn chế QT tác động tương hỗ oxy ⇒cản trở tạo oxit
⇒ít bị bóc tách.
⮚ứng suất dư
• Điều kiện bình thường ⇒ ít ảnh hưởng
• Điều kiện khác ⇒ có ảnh hưởng
Công nghệ chế tạo máy - TS. Nguyễn Ngọc Kiên 53
2.2.2 ảnh hưởng đến tính chống mỏi
⮚Độ nhám bề mặt
Chịu tải trọng đổi dấu, có
chu kỳ ⇒đáy nhấp nhô tập
trung US ⇒vết nứt tế vi
⇒giảm tiết diện chịu lực ⇒phá hủy CT
⮚Biến cứng LBM
• Tăng độ bền mỏi 20%
• Hạn chế phát triển vết nứt
⮚Ứng suất dư
• (σdư) nén ⇒ có lợi • (σdư) kéo ⇒ không có lợi
Công nghệ chế tạo máy - TS. Nguyễn Ngọc Kiên 54
2.2.3. ảnh hưởng đến tính chống ăn mòn hóa học
⮚Nhấp nhô tế vi
▪ Đáy nhấp nhô ⇒chứa chất ăn mòn ⇒
Rz tăng
⮚Biến cứng
▪ Biến dạng ⇒xô lệch mạng ferrit nhiều hơn peclit ⇒thế năng ko đều ⇒ phân cực(anot la ferrit) ⇒ trở thành phần tử an mòn, gạp chất an mòn ⇒ bóc tách
Công nghệ chế tạo máy - TS. Nguyễn Ngọc Kiên 55
2.2.4. ảnh hưởng đến độ chính xác mối ghép
⮚Phụ thuộc nhiều vào CLBM
⮚Độ bền mối ghép, độ ổn định mối lắp, trường dung sai ∈
nhiều độ nhám
• Lỗ: làm giảm 2Rz • Trục: làm tăng 2Rz
⮚Mòn ban đầu Rz giảm 65 ÷ 75% ⇒tăng khe hở ⇒giảm độ
chính xác mối ghép
⮚σdư, εdư, lớp biến cứng ít ảnh hưởng
Công nghệ chế tạo máy - TS. Nguyễn Ngọc Kiên 56
2.3 Các yếu tố ảnh hưởng tới chất lượng bề mặt
2.3.1 ảnh hưởng đến độ nhám bề mặt
a. Các yếu tố hình học của dụng cụ cắt
Công nghệ chế tạo máy - TS. Nguyễn Ngọc Kiên 57
⮚Khi cắt dao nhọn r =0
⮚Khi căt dao tròn r≠0
Công nghệ chế tạo máy - TS. Nguyễn Ngọc Kiên 58
b. Các yếu tố mang tính biến dạng dẻo
⮚Cắt Vthấp ⇒BDD ít, tcắt thấp ⇒Rz thấp
⮚V=15 ÷20 (m/ph) ⇒BDD, tcắt tăng ⇒ Fms >ρms(nội ma sát) ⇒hình thành lẹo dao (α↑, γ↓) ⇒Pcắt↑↓ ⇒BD ko đều ⇒ Rz↑
Công nghệ chế tạo máy - TS. Nguyễn Ngọc Kiên 59
⮚Ảnh hưởng của chiều sâu cắt t
▪ Chiều sâu cắt ảnh hưởng đến độ nhám bề mặt trên
phưương diện hình học nhưưng nó lại
tác động
thông qua lực cắt và rung động
c. Ảnh hưởng do rung động của HTCN
Công nghệ chế tạo máy - TS. Nguyễn Ngọc Kiên 60
2.3.2. ảnh hưởng đến độ biến cứng bề mặt
a. Các yếu tố hình học
■ V, t, S thay đổi ⇒thay đổi HRC, εHRC
• ↑Pcắt và BDD ⇒ mức độ biến cứng ↑ +kéo dài thời
gian tác dụng ⇒ ↑ εHRC
• Tiện S, r ↑ ⇒mức độ biến cứng ↑
• γ ↑ từ âm sang dương ⇒ mức độ biến cứng, εHRC↓
Công nghệ chế tạo máy - TS. Nguyễn Ngọc Kiên 61
b. Yếu tố biến dạng dẻo
• V ↑ ⇒ ↓thời gian t/d lực và θ0C ⇒ ↓ εHRC • S ↑ ⇒mức độ biến cứng có thể ↑hay ↓ (∈ θ0C )
c. Rung động của HTCN
ít bị ảnh hưởng
Công nghệ chế tạo máy - TS. Nguyễn Ngọc Kiên 62
2.3.3. ảnh hưởng đến ứng suất dư
Phụ thuộc nhiều yếu tố: BD đàn hồi, BDD, biến đổi θ0C, chuyển pha
⮚ V ↑ hay S ↑ ⇒ σdư ↑hay ↓ (∈ θ0C , BDD) ⮚ S ↑ ⇒ εdư ↑ ⮚ γ ↓→âm lớn (γ<0) ⇒ (σdư) nén ⇒ có lợi ⮚ Dùng DCC có lưỡi xác định (tiện…) ⇒ (σdư)nén với
VL giòn, (σdư) kéo với VL dẻo
⮚ Dùng DCC có lưỡi không xác định (mài) ⇒ (σdư) kéo
Công nghệ chế tạo máy - TS. Nguyễn Ngọc Kiên 63
2.4 Phương pháp đảm bảo chất lượng BMGC
⮚Chuẩn bị HTCN tốt
⮚Dùng PP gia công tinh thích hợp
Công nghệ chế tạo máy - TS. Nguyễn Ngọc Kiên 64
2.5 Các phương pháp kiểm tra chất lượng
⮚PP xác định độ nhám
• So sánh bằng mắt thường (với căn mẫu)
• Dùng kính hiển vi
• Máy đo profin
⮚Thiết bị chuyên dùng đo độ sóng, sai số hình dáng
⮚Dùng máy đo độ cứng : xác định HRC và εHRC
⮚PP tia rongen: xác định σdư
Công nghệ chế tạo máy - TS. Nguyễn Ngọc Kiên 65
