Tải bản đầy đủ - 0 (trang)
Chương 1: Đặc điểm, điều kiện làm việc và lựa chọn vật liệu cho chi tiết

Chương 1: Đặc điểm, điều kiện làm việc và lựa chọn vật liệu cho chi tiết

Tải bản đầy đủ - 0trang

Hình 2: Bản vẽ bánh răng trụ thẳng dẫn động xe tải trọng lớn



5



1.1.3. Điều kiện làm việc và yêu cầu về cơ tính đối với chi tiết:

a. Điều kiện làm việc:

-



Chi tiết chịu mài mòn cao

Chịu ứng suất bề mặt lớn

Lõi chịu momen xoắn lớn

Tải trọng đặt vào chi tiết lớn

Làm việc liên tục

Chịu va đập trong quá trình làm việc



b. Yêu cầu cơ tính:

-



Độ cứng bề mặt: khoảng 60-62 HRC

Độ cứng trong lõi: 30-34 HRC

Giới hạn đàn hồi: 746 MPa

Độ dai va đập: 980 KJ.



cm −2



1.1.4. Lựa chọn vật liệu cho chi tiết

Dựa theo cấu trúc – tính chất đặc trưng , người ta phân biệt bốn nhóm vật liệu chính là:

Vật liệu kim loại, vật liệu polymer, vật liệu compozit, vật liệu ceramic. Trong đó, nhóm

vật liệu đáp ứng yêu cầu là vật liệu kim loại vì:

+ Vật liệu kim loại: Là nhóm vật liệu có nhiều cơ tính tổng hợp cao như độ bền, độ dai va

đập, độ cứng, chịu tải trọng lớn, bền nhiệt, chống lại được ma sát lớn… về tính cơng

nghệ có thể sử dụng các phương pháp nhiệt luyện để điều chỉnh cơ tính cho phù hợp, hơn

nữa có thể dễ dàng gia cơng tạo hình, vẻ ngồi có độ bóng cao, đẹp mắt.

+ Vật liệu polymer: là nhóm vật liệu có tính dẻo và đàn hồi cao, một số có tính dai bền có

thể kéo thành sợi nhưng khơng bền bằng vặt liệu kim loại, nữa là độ bền và độ cứng

thấp , dễ bắt lửa, khó sửa chữa, thường bị dão. Về tính cơng nghệ thì dễ tạo hình, tạo màu

sắc, giá thành rẻ.



6



+ Vật liệu ceramic ( vật liệu vơ cơ ): vật liệu này có nguồn gốc vơ cơ, là hợp chất giữa

kim loại, silic với á kim (oxit, nitrit, cacbit), bao gồm các khoáng vật đất xét, ximang,

thủy tinh. Nhóm vật liệu này có độ bền và tuổi thọ cao, chịu được nhiệt độ lớn. Tuy

nhiên, khó gia cơng ghép các chi tiết lại với nhau, giòn, dễ bị phá hủy dưới tác dụng cuẩ

tải trọng lớn.

+ Vật liệu compozit( hay gọi là vật liệu kết hợp ): nhóm vật liệu này được tạo thành do sự

kết hợp của hai hay cả ba vật liệu kể trên, mang hầu như các đặc tính tốt của các vật liệu

thành phần, đặc biệt là tính chịu kéo nén và tính chống ăn mòn. Về tính cơng nghệ thì chỉ

cần trộn các nguyên vật liệu lại theo một tỉ lệ phù hợp và nên trong khuôn với áp suất cao

.

Dựa vào yêu cầu về cơ tính cho thấy chi tiết cần có cơ tính tổng hợp cao nên chọn vật

liệu kim loại.

Trong các nhóm vật liệu kim loại như thép dụng cụ, thép xây dựng, thép chế tạp máy,

gang, … ta thấy thép chế tạo máy có khả năng chịu tải trọng tĩnh và động, có độ bền cao

và độ dai tốt phù hợp với điều kiện của tải trọng. Do đó, để gia cơng bánh răng, ta có các

mác thép thuộc nhóm thép chế tạo máy sau: 15Cr, 40Cr, 20CrV, 20CrNi, 20CrNi3,

18CrMnTi,… Theo điều kiện làm việc thì chi tiết chịu ứng suất bề mặt răng lớn, lõi chịu

ứng suất uốn, dễ bị phá hủy chân răng, bề mặt răng chịu mài mòn, xe tải trọng lớn nên

chi tiết cần có độ cứng ở bề mặt, độ bền, lõi có độ dẻo dai tương đối lớn để khơng bị phá

hủy. Do vậy, ta chọn mác thép 20CrNi3 là phù hợp

Bảng 1: Thành phần hóa học của thép 20CrNi3



7



%C



%Si



%Mn



%P



%S



%Cr



%Ni



%Cu



0,17-0,24



0,17-0,37



0,3-0,6



<0,035



<0,035



0,6-0,9



2,75-3,15



<0,3



Vai trò của các nguyên tố:

Thép 20CrNi3 với tỉ lệ Ni\Cr = 3 thì độ thấm tơi rất cao, tơi thấu được các tiết diện đến

100 mm và cao hơn. Đặc biệt, thép được dùng làm các chi tiết thấm cacbon rất quan

trọng: chịu tải trọng nặng và bị mài mòn mạnh, hình dạng lớn và phức tạp, yêu cầu độ tin

cậy cao như các chi tiết trong máy bay, ô tô mà các hư hỏng có thể gây tai nạn chết

người.

+ Nguyên tố Cacbon: Cacbon là nguyên tố cơ bản nhất quyết định cơ tính và cả tính cơng

nghệ của thép. Với hàm lượng cacbon từ 0,17-0,24% thì đảm bảo được độ dẻo, độ dai

cao của lõi ở cả trạng thái tôi + ram thấp để đạt được độ bền cao nhất.

+ Nguyên tố Crôm: Crôm là nguyên tố tạo cacbit trung bình, nó được dùng rất nhiều

trong hầu hết các loại thép hợp kim. Crôm làm tăng độ thấm tôi, tăng độ bền của lõi và

của lớp thấm cacbon. Crôm làm tăng tốc độ thấm cacbon.

+ Nguyên tố Niken: Niken có tác dụng tăng độ thấm tơi, làm tăng độ bền và độ dẻo của

thép

Bảng 2: Bảng mác thép tương đương thép 20CrNi3

Tiêu chuẩn

Trung quốc

Nga

Nhật bản



Mác thép

20CrNi3

20XH3

SNC815



%C



%Si



%Mn



%P



%S



%Cr



%Ni



%Cu



0,17-0,24



0,17-0,37



0,3-0,6



< 0,035



< 0,035



0,6-0,9



2,75-3,15



< 0,3



0,17-0,24



0,17-0,37



0,3-0,6



< 0,035



< 0,035



0,6-0,9



2,75-3,15



< 0,3



0,12-0,18



0,15-0,35



0,35-0,65



< 0,03



< 0,03



0,7-1,0



3,0-3,5



Mác thép thay thế:

Nếu cần thay thế mác thép 20CrNi3 thì chọn mác thép thay thế là 20CrNi2Mo.

Mác thép 20CrNi2Mo có thêm 0,2-0,3% Mo có tác dụng chủ yếu là để nâng cao hơn nữa

độ thấm tơi nên đặc tính của mác thép 20CrNi2Mo cũng giống như mác 20CrNi3 nhưng

có tính thấm tơi cao hơn, còn cách nhiệt luyện thì như nhau.



1.2. VỊNG BI

1.2.1 Giới thiệu, đặc điểm

8



-



Ngày nay, vòng bi được sử dụng rộng rãi trong rất nhiều các loại máy móc của nhiều

ngành nghề khác nhau như: phương tiện giao thơng, máy móc cơng nghiệp, máy móc

nơng nghiệp, thiết bị khoa học, ..v.v..



Hình 3: Ổ bi

Vòng bi là chi tiết truyền động cơ khí quan trọng và phổ biến được tiêu chuẩn hóa ở

phạm vi tồn cầu. Nhiệm vụ của vòng bi là đảm bảo cho sự di chuyển cũng như chuyển

động quay trong các máy móc động cơ được dễ dàng hơn nhờ vào việc giảm ma sát cản

trở sự chuyển động. Vòng bi là chi tiết giúp máy móc thiết bị có thể hoạt động quay, di

chuyển ở tốc độ cao với trọng lượng lớn một cách dễ dàng và hiệu quả.

1.2.2 Thành phần cấu tạo của vòng bi



9



Hình 4: Cấu tạo vòng bi

Cấu tạo của vòng bi thường có 5 thành phần chính, đó là: vòng ngồi, vòng trong, con

lăn, vòng cách và phớt.

Vòng ngồi và vòng trong: vòng ngồi được lắp cố định với vỏ máy, vòng trong được lắp

cố định với trục máy.

Con lăn: có nhiều dạng con lăn, ứng với mỗi dạng này sẽ có cách gọi vòng bi khác nhau,

ví dụ: con lăn cầu (vòng bi cầu), con lăn trụ (vòng bi trụ), ..v.v..

Vòng cách: dùng để định vị viên bi tại những khoảng cách cố định giữa các rãnh bi.

Phớt: có nhiều loại vòng bi được trang bị thêm phớt với mục đích giữ mỡ và chắn bụi.

1.2.3 Chức năng chính của vòng bi.

Vòng bi là chi tiết máy rất quan trọng nhờ vào những đặc điểm ưu việt của nó. Vòng bi

có 4 chức năng chính như sau:

Chịu lực, chịu tải: chỉ với một chiếc vòng bi nhỏ có thể chống đỡ và chịu tác dụng về lực

theo nhiều hướng khác nhau tùy theo cấu tạo của chúng cho từng môi trường làm việc

chuyên biệt.

Giảm ma sát giữa các bộ phận chuyển động quay: lực ma sát tác động trực tiếp làm suy

giảm nguồn lực ban đầu của máy, do vậy hiệu suất lao động giảm. Nhờ có vòng bi sẽ

giúp thiết bị giảm lực ma sát rất lớn khiến cho tốc độ quay nhanh hơn.

10



Hỗ trợ xoay cho các bộ phận của máy cũng tức là truyền chuyển động: mang lại cho máy

sự hoạt động liên tiếp, ổn định của chi tiết máy cũng như sự phụ thuộc trong chuỗi quy

trình làm việc của máy.

Định vị trục, định vị chi tiết quay: giúp máy hay các chi tiết khơng bị rời xa vị trí hoạt

động, qua đó nâng cao hiệu suất làm việc.

1.2.4 Điều kiện làm việc:

Các bề mặt làm việc của vòng bi chịu ứng suất tiếp xúc cao với số lượng chu trình rất

lớn, do trượt lăn với nhau nên ở từng thời điểm chúng bị mài mòn điểm. Để đảm bảo điều

kiện làm việc như vậy thép ổ lăn phải đạt được các yêu cầu sau:

Độ cứng và tính chống mài mòn cao: 61 ± 1 HRC

Cơ tính phải thật đồng nhất, tuyệt đối khơng có điểm mềm để tránh mài mòn điểm, gây

nên rỗ. Bởi vậy, vòng bi phải được tôi thấu.

Độ bền mỏi tiếp xúc cao.

1.2.5 Lựa chọn vật liệu làm chi tiết

Từ điều kiện làm việc suy ra các yêu cầu về mác thép.

+ %C đến 1%: bảo đảm sau khi tơi có độ cứng cao và tính chống mài mòn tốt.

+ Khơng có điểm mềm: %S<0,02; %P<0,027 (ít), khơng rỗ xốp.

+ Ngun tố hợp kim: %Cr 0,6-1,5; đơi khi có Mn, Si, Mo (tang tính thấm tơi, nhỏ hạt)

+ Tổ chức thép đồng nhất, cacbit phân bố đều, nhỏ mịn.

Dựa vào các yêu cầu của thành phần hóa học như trên, lựa chọn mác thép: OL100Cr2

(ЩХ15 theo tiêu chuẩn Nga)

Bảng 3 Thành phần hóa học thép OL100Cr2 và mác thép tương đương

Mác thép

OL100Cr2



Thành phần hóa học (%)

C

Cr

Mn

0,95 - 1,3 0,2 –



Si

0,17 –



P

<0,027



S

<0,02



Fe

Còn lại



52100



1,05

0,98 –



1,65

1,3 –



0,4

0,25 –



0,37

0,15 –



0.025



0.025



Còn lại



(AISI)



1,1



1,6



0,45



o,3



1.2.6 Mác thép thay thế.

11



Nếu cần thay thế mác thép OL100Cr2 thì chọn mác thép thay thế là OL100Cr2SiMn.

Mác thép OL100Cr2SiMn có thêm Si và Mn có tác dụng chủ yếu là để nâng cao hơn nữa

độ thấm tôi nên đặc tính của mác thép OL100Cr2SiMn cũng giống như mác OL100Cr2

nhưng có tính thấm tơi cao hơn, còn cách nhiệt luyện thì như nhau.



1.3. ĐĨA CƯA

1.3.1. Đặc điểm

Lưỡi cưa là một cơng cụ cắt xoay có hình lưỡi cắt tròn được thiết kế làm lưỡi cắt cho máy

cưa cắt và gia công các vật liệu gỗ.

Lưỡi cưa được làm từ thép cơng cụ tinh chế, nó được xử lý nhiệt, làm thẳng, căng, và mài

trước khi mang ra sử dụng.

- Trọng lượng mỗi chi tiết : 500 ( g).



Hình 5: Đĩa cưa



12



Hình 6: Bản vẽ đĩa cưa

1.3.2 Điều kiện làm việc và yêu cầu cơ tính

Khi sử dụng lưỡi cưa cắt gỗ, lưỡi cưa sẽ tiếp xúc trực tiếp với gỗ chịu ma sát nhiều nên sẽ

bị bào mòn. Quá trình ma sát khi cắt có sinh nhiệt nhưng khơng lớn.

-



Cần độ cứng đảm bảo để có thể cắt gọt 40-42HRC

Chịu mài mòn

Làm việc liên tục

Tính cứng nóng



Dựa vào điều kiện làm việc và các chỉ tiêu cơ tính thì chi tiết phải có độ cứng, độ bền,

tính cứng nóng đàn hồi và tính chống mài mòn cao để đảm bảo khơng hoặc ít bị ăn mòn,

khơng bị giòn gãy trong quá trình làm việc.

1.3.3. Lựa chọn vật liệu

13



Dựa vào điều kiện làm việc và các chỉ tiêu cơ tính thì chi tiết phải có độ cứng, độ bền,

tính cứng nóng đàn hồi và tính chống mài mòn cao để đảm bảo khơng hoặc ít bị ăn mòn,

khơng bị giòn gãy trong quá trình làm việc.

Vật liệu lựa chọn : 65Mn Thường được sử dụng để làm lưỡi cưa.

Bảng 4: Thành phần hóa học của thép 65Mn



65Mn



C(%)



Si(%)



Mn(%)



P(%)



S(%)



Cr(%)



0.62-0.70%



0.17-0.37% 0.90-1.20% 0.035% max 0.035% max 0.035% max



Mác 65Mn

-



0.6-0.7% C : Cacbon là nguyên tố cơ bản nhất quyết định cơ tính và cả tính cơng

nghệ của thép. Với hàm lượng cacbon từ 0,6-0,7% thì đảm bảo được độ cứng, độ



-



dẻo dai, tính chống mài mòn để phù hợp với điều kiện làm việc.

0.35% max Cr: Cr được sử dụng khá nhiều trong hầu hết các thép hợp kim. Cr là

nguyên tố tạo cacbit trung bình, có khả năng làm tăng tính thấm tơi, tăng tốc độ

thấm Cacbon. Nhờ có crom nên thép chịu được tác dụng ăn mòn và oxi hố thơng



-



thường.

0.9-1.2% Mn: Có ảnh hưởng tốt đến cơ tính, nâng cao độ bền và độ cứng làm tăng



-



cơ tính của thép

0.2-0.4% Si: để khử oxy triệt để trong thép ở trạng thái lỏng. Và cũng giúp nâng

cao 1 phần cơ tính của thép nhưng không đáng kể.



Mác thép thay thế : 85CrV hoặc CD80A



14



CHƯƠNG 2: QUI TRÌNH GIA CƠNG CHẾ TẠO VÀ NHIỆT LUYỆN

TỔNG QUÁT

2.1. BÁNH RĂNG TRỤ THẲNG DẪN ĐỘNG TẢI TRỌNG LỚN

2.1.1. Qui trình gia cơng chế tạo



Nhiệt luyện



Cắt phơi



Tổng kiểm tra



luyện sơ bộ



Mài răng



và đóng gói



Xọc răng



Tiện thơ



Tiện tinh lỗ ở



các bề mặt



tâm bánh răng



Nhiệt luyện

kết thúc



Thấm

Cacbon



Kiểm tra

răng và rửa



Hình 7: qui trình chế tạo bánh răng trụ thẳng dẫn động tải trọng lớn



+ Bước 1: Cắt phôi



Đầu tiên, ta dùng cưa tự động sẽ cắt thanh thép thành các mảnh có độ dày phù hợp với độ

dày của bánh răng mà cần tạo ra.

+ Bước 2: nhiệt luyện sơ bộ

Do thép có hàm lượng cacbon thấp (0,17-0,24%) nên loại thép này nếu ủ hoàn toàn sẽ

đạt độ cứng q thấp, qua dẻo nên khó gia cơng. Nhưng nếu thường hóa sẽ có độ cứng

cao hơn, thích hợp để gia cơng do phoi giòn hơn, dễ gãy hơn.

15



Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Chương 1: Đặc điểm, điều kiện làm việc và lựa chọn vật liệu cho chi tiết

Tải bản đầy đủ ngay(0 tr)

×