Bánh răng và trục răng tầu hoả

Ferit+ Peclit 53 28 32,5 50 9 Thường hoá 8500C Xoocbit 65 32 15 40 5 Tôi 8500C, nước + ram 6500C Xoocbit ram 72 45 22 55 14 Bước 3 : Hoá bền bề mặt các cổ trục bằng tôi cảm ứng + ram thấp để nâng cao tính chống mài mòn , nâng cao độ bền mỏi cho các mặt ma sát . b/ Gang cầu + tôi cảm ứng: Gang cầu là loại gang có độ bền cao ( grafit ở trong gang ở dạng hình cầu ) mới được phát hiện và áp dụng trong khoảng hơn 50 năm nay , song đã được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp cơ khí . Trục khuỷu của động cơ đốt trong là chi tiết máy đầu tiên được làm bằng gang cầu . Hiện nay trục khuỷu của nhiều xe ụtụ du lịch , xe tải nhẹ và trung bình ( <= 5T ) còng được làm bằng gang cầu với chất lượng tốt và ổn định . Nhà máy GA3 đó dựng gang cầu để đúc trục khuỷu các loại ụtụ với thành phần hoá học như sau : 3.4 – 3.6%C ; 1.15 – 1.3%Mn ; 0.1%P ; 2.0 – 2.25%Si ; 0.15 – 0.25%Cr ; < 0.02%S ; 0.02 – 0.04%Mg . Để biến tính cầu hoỏ đó áp dụng các biện pháp biến tính như sau : Nấu gang trong lò điện bazơ và tạo xỉ kiềm để khử triệt để lưu huỳnh (tới giới hạn < 0.02% ) và nâng cao nhiệt độ nước gang tới 1450oC . Biến tính cầu hoá gang lỏng bằng Magiờ(Mg) . Kim loại trong Autoclav với áp suất cao tới 5 – 7 at nhờ nén Nitơ . Dưới áp suất cao như vậy thì nhiệt độ sôi của Mg kim loại tăng lên quá nhiệt độ nước gang . Vớ dụ : ở p = 1at thì Mg sôi ở 1107oC ; p = 2.5at sôi ở 1250oC ; p = 10at sôi ở 1500oC . Do đó hiệu suất sử dụng Mg rất cao . Lượng Mg đưa vào chỉ cần khoảng 0,07% khối lượng gang láng . Tiếp theo biến tính là cho Criụlit( Na3AlF6 )vào gang lỏng để cỏc ụxyt và vật lẫn phi kim loại nổi lên dễ dàng , bảo đảm gang không có điểm đen . Sau khi biến tính phải rút khuụn ngay . Trục khuỷu được đúc trong khuụn vỏ mỏng và nhiệt luyện tiếp theo để đạt tổ chức peclớt hạt : ủ ở 950oC với thời gian giữ nhiệt 12 – 14giê nguội đến 720 – 730oC và giữ nhiệt ở nhiệt độ này trong 8 - 10h , cơ tính đạt được :sb = 50 – 65kg/mm2 , :su = 100 – 120kg/mm2 ; HB = 207 – 251kg/mm2 ; d = 3 –7% tương ứng với cỏc mỏc gang BЧ50-2 và BЧ60-2 theo GOCT7293-70[15] . Để đảm bảo độ biến dạng thấp nhất trong quá trình ủ lâu ở nhiệt độ cao , trục khuỷu phải được đặt trờn gỏ làm bằng thép chịu nhiệt Những điểm cần lưu ý về vật liệu và công nghệ nhiệt luyện trục khuỷu làm bằng gang cầu : - Tổ chức gang cầu phải đạt được nền kim loại là peclit tấm hoặc hạt ( hạt tốt hơn tấm ) . Vì như vậy sẽ bảo đảm được độ bền tốt nhất và tạo điều kiện thuận lợi cho việc tôi cảm ứng . -Tôi bề mặt trục chế tạo bằng gang phải cẩn thận hơn so với thộp vỡ nhiệt độ chảy của gang thấp , không cho phép quá nhiệt đặc biẹt là cỏc mộp lỗ thoát dầu . Vì có thể dẫn tới nguy cơ nóng chảy mép . Ngoài ra quá nhiệt trục gang còn làm tăng thêm biến dạng , điều này không thể chấp nhận được vỡ khụng nắn được trục . Do đó người ta thường có xu hướng hạ thấp nhiệt độ tôi trục gang . Vì vậy sau khi tôi độ cứng không vượt quá 45 - 47HRC . Nghiên cứu đúc trục khuỷu bằng gang cầu ở nước ta đã bắt đầu từ những năm 1959 - 1960 , song chưa thu được kết quả mong muốn . Điều đó thể hiện ở việc áp dụng vào sản xuất đã gặp phải những khó khăn về thiết bị cũng như phương tiện nghiên cứu . c/ Thép + thấm cacbonitơ ở nhiệt độ thấp : Đây là phương pháp hoá bền bề mặt đầu tiên áp dụng cho trục khuỷu , hiện vẫn còn được dùng ở một số nước phương tây ( như hãng : GENERAL MOTORE ) Thộp dùng là : SAE51( Mỹ) với : 0.40%C ; 1%Cr (tương đương với mác 40X của Nga ) được thấm cacbonitơ thể lỏng cũng như thể khí , song với nhiệt độ không quá 600oC nên về cơ bản có thể coi là thấm Nitơ . Thấm thể khí cho tất cả cổ trục trong khí quyển chứa 15 - 40% khí thấm Nitơ , 1 - 15% khí thấm cacbon còn lại là Enđụga( khớ thu nhiệt do khí thiên nhiên CH4 cháy không hoàn toàn có khoảng: 40% N2 , 40%H2 và 20%CO ) . Nhiệt độ thấm : 537 – 593oC , tốc độ khí vào lò là 4,2 – 28,3m3/h tuỳ thuộc vào thời gian gia công , điểm sương 1,1 – 18,3oC với thời gian thấm từ 1 – 5h cho chiều sâu là 0,025 – 0,254mm .Sau khi thấm trục khuỷu được tôi trong dầu , nước hoặc dung dịch muối ăn . Thấm ở thể lỏng thì cho các chỉ tiêu kinh tế và kĩ thuật tốt hơn . Ngươỡ ta sử dụng các muối Xianua Kali , Natri , Liti và cacbonat natri , kali , canxi , bari , strongti và liti , với nhiệt độ chảy của hỗn hợp khoảng 454 – 593oC . Khi nóng chảy cho thêm vào hỗn hợp một lượng Urờ tinh thể một cách từ từ . Như vậy qua phân tích ba phương án chọn vật liệu ở trên chúng ta nhận thấy phương án : “ Thép cacbon trung bình + tôi cảm ứng” là phù hợp hơn cả về các chỉ tiêu . Nếu chọn phương án (c) : Thép + thấm cacbonitơ ở nhiệt độ thấp thì sẽ rất tốt về yêu cầu kỹ thuật nhưng lại không kinh tế, bởi chúng ta phải thực hiện nhiều khâu nhiệt luyện(đặc biệt là thấm nitơ phải đòi hỏi vấn đề thiết bị rất khắt khe) . Vả lại ở đây ta chỉ cần hoá bền bề mặt các cổ trục , trong khi đó thấm lại được thực hiện trên toàn thể tích của trục . Còn nếu chọn vật liệu là gang cầu thì có thể giải quyết được vấn đề về kinh tế và cũng đáp ứng được các yêu cầu kỹ thuật . Song cũn cú một yêu cầu về đặc tính làm việc của trục khuỷu là chịu mụmen xoắn thì gang cầu không đạt được như thép . Ngoài ra như đã nói ở trên trục khuỷu được chế tạo bằng gang cầu sau khi nhiệt luyện thường chỉ đạt được độ cứng không vượt quá 47HRC , trong khi đó yêu cầu về độ cứng của trục khuỷu là 52 – 54HRC . Mặt khác phương án đúc trục khuỷu bằng gang cầu ở nước ta hiện nay vẫn chưa được ứng dụng một cách rộng rãi mà chủ yếu mới chỉ được đề cập đến trong nghiên cứu là chính . Vì vậy , chóng ta chọn vật liệu là thép cacbon trung bình . Cô thể là thép 45 (C45 ) +tôi cảm ứng . Mỏc thộp thay thế là : 40Cr(40X) . Với mỏc thộp 45(C45) thì hàm lượng cacbon chỉ nên dao động trong khoảng : 0,42 – 0,47% . Nếu hàm lượng cacbon lớn hơn 0,47% thì khi tôi cảm ứng bề mặt của chi tiết có thể đạt được độ cứng khá cao nhưng lại dễ bị nứt nẻ và làm tăng biến dạng . Còn nếu hàm lượng cacbon nhỏ hơn 0,42% thì khi tụi lớp bề mặt của chi tiết sẽ không đạt được độ cứng cũng như chiều sâu lớp tụi cần thiết . Nguyờn tè Cr trong mác thép hợp kim 40X có tác dụng làm tăng độ thấm tôi của thép . Trục khuỷu thép 45 (C45) được chế tạo từ phụi thộp cỏn có đường kính thích hợp và bằng phương pháp dập nóng định hình sau đó nhiệt luyện theo ba bước : +> Ủ hoàn toàn ở 850oC để đạt được độ cứng thấp nhất 180 – 200HB để tiến hành gia công thô . Tuy nhiên nguyờn cụng này thường được sử dụng để thực hiện cho mục đích dập nóng định hình là chính. Do vậy chúng ta sẽ không xét đến ở đây. +> Thường hoá hoặc tôi + ram cao để đạt được tổ chức xoocbit với cơ tính tổng hợp cao đảm bảo độ bền tĩnh và độ dai va đập khi làm việc . Đây cũng chính là yêu cầu cơ tính của lõi trục khuỷu sau khi kết thúc nhiệt luyện ở khâu cuối cùng . Sau nguyờn cụng này độ cứng đạt được 200 – 260HB , đem gia công tinh để được độ bóng cao nhất . Nếu xét về cơ tính tổng hợp đạt được thì cả 2 dạng nhiệt luyện này đều cho độ bền cao hơn cả , song về tất cả các chỉ tiêu thỡ tụi + ram cao là tốt nhất ( bảng 4.1 ) .Và như vậy, tác giả chọn tôi +ram cao cho bước nhiệt luyện này. +> Hoá bền bề mặt các cổ trục bằng tôi cảm ứng + ram thấp để nâng cao tính chống mài mòn , nâng cao độ bền mỏi cho các mặt ma sát . Chi tiÕt cÇn nhiÖt luyÖn NL b­íc 1:T«i+ ram cao T«i tÇn sè(X­ëng nhiÖt luyÖn) Ho¸ bÒn(X­ëng nhiÖt luyÖn) C«ng ®o¹n tiÕp theo Gia c«ng tinh(X­ëng c¬ khÝ) Như vậy quy trình nhiệt luyện trục khuỷu có thể tóm tắt theo sơ đồ khối sau đây : Hình 4.1:Sơ đồ khối quá trình nhiệt luyện CHÚ THÍCH : 1.Chi tiết cần nhiệt luyện ( được nhập về đã là loại chi tiết đã ở dạng bán thành phẩm, tức là đã qua khâu ủ hoàn toàn ở 8500C, đạt được độ cứng 180-200.Trước khi chi tiết nhập về được kiểm tra thành phần bằng quang phổ, kiểm tra độ cứng bằng máy đo độ cứng cầm tay. 2.Tôi + ram cao: Chi tiết sau khi đã kiểm tra mẫu được làm sạch sau đó được xếp vào gỏ. Dựng cầu trục cho gá chi tiết vào lò giếng để thực hiện nung tụi.Sau khi đạt nhiệt và đủ thời gian giữ nhiệt, cả gá chi tiết được tôi trong H20. Sau đó gá chi tiết tiếp tục được chuyển sang lò ram để thực hiện ram cao ngay(cỏc số liệu tính toán cụ thể được trình bày ở phần sau). 3.Gia công tinh:Sau khi gá chi tiết được ram cao đủ thời gian và nhiệt độ thì lấy ra để nguội trong không khí( Có thể dùng quạt để làm nguội cho nhanh ). Tiếp đó, số chi tiết này được chuyển sang xưởng cơ khí để gia công tinh. 4.Tôi tần sè: Các chi tiết sau khi đã được gia công tinh ở xưởng cơ khí được chuyển về xưởng nhiệt luyện để tiến hành tôi tần số. Chúng ta sẽ tôi từng cổ trục một cho từng chi tiết(cỏc số liệu cho tôi tần số được trình bày ở phần sau). 5.Hoá bền góc lượn cổ trục : Chi tiết sau khi đợc tôi tần số xong sẽ thực hiờn khõu hoỏ bền các góc lượn của cổ bằng việc phun bi . 6.Công đoạn tiếp theo: Tuỳ vào yêu cầu và kế hoạch cụ thể chúng ta sẽ cho tiếnh hành sau. Ở đây ta sẽ không xét đến công đoạn này. . TÍNH TOÁN THÔNG SỐ VÀ CHỌN THIẾT BỊ Trong nhiệt luyện, thiết bị đóng vai trò quan trọng, quyết định đến chất lượng sản phẩm nhiệt luyện và năng suất lao động. Do vậy, việc lùa chọn thiết bị cho xưởng nhiệt luyện trong khi thiết kế xưởng là nhiệm vụ quan trọng hàng đầu của mỗi nhà thiết kế. Các thiết bị được lùa chọn cần phải đảm bảo chất lượng của sản phẩm, quy trình sản xuất được thực hiện một cách đơn giản chính xác, phù hợp với kết cấu của xưởng. Ngoài ra nã cũng còn phải tính đến giá trị kinh tế trên sản phẩm làm ra cũng như điều kiện kinh tế thực tế của nhà máy. Căn cứ vào sản lượng hàng năm của sản phẩm trên yêu cầu thiết kế, căn cứ vào yêu cầu kỹ thuật và công dụng của từng loại chi tiết cần nhiệt luyện kết hợp với các thành viên trong nhóm nhận nhiệm vụ thiết kế. Tác giả đã quyết định chọn thiết bị sơ bộ cho xưởng như sau : 1. Chọn lò giếng điện trở của Tiệp. RSHZM 58/10; nhiệt độ làm việc cho phép là 10000C được dùng để thấm và tôi. 2. Chọn thiết bị lò ram là giếng của Tiệp RSHOM 7.8/6,5 có công suất 25KW, nhiệt độ làm việc cao nhất là 6500C. 3. Lò tần sè : Một lò tần số có tần số f=60 KHz. II.1. Tính thời gian nung trong quá trình tôi : A/. Sơ đồ + kích thước chi tiết cần tôi (trục khuỷu,hỡnh4.2) : Hình 4.2 b. Tính thời gian nung tôi: Căn cứ vào hình dáng và kích thước của trục khuỷu như trên, ta nhận thấy đây là loại chi tiết có hình dáng kích thước phức tạp nên ta quy đổi chi tiết về dạng thân dài hỡnh trụ. Áp dụng công thức tính Bio cho chi tiết phức tạp : Trong đó: ; Với : Fmc :là diện tích của mặt cắt ngang của tiết diện đặc trưng bằng diện tích mặt cắt ngang của cổ trục lớn (cổ trục có f = 90mm)ÞR = 45mm Fmc = pr2 P : Chu vi mặt cắt ngang của tiết diện đặc trưng P = 2pr a : Là hệ số truyền nhiệt ta có thể tra từ biểu đồ trờn hỡnh:4.3 a (W/m2 ®é 200 150 100 50 0 250 500 750 1000 ThÐp ®èi l­u tù nhiªn m«i tr­êng kh«ng khÝ H×nh:4.3 : BiÓu ®å hÖ sè truyÒn nhiÖt a cña m«i tr­êng kh«ng khÝ ®èi l­u tù nhiªn cho thÐp ở nhiệt độ lò ,t1=8600C ta suy ra được a= 180w/m2 độ. l : Hệ số dẫn nhiệt của vật nung Tra bảng 1.6 [I] l = 163,254KJ/mh Suy ra : Bi =0,05 < 0,25. Do đó chi tiết được tính cho nung vật mỏng. Trước hết ta cần kiểm tra điều kiện (1.11) (1.11) Trong đó : Ntk : Công suất thiết kế của lò Ntk = 60KW Fm : là mặt nung của các chi tiết trong mẻ xếp : Fm = pDtb.l.n = 3,14. 85.10-3.860.10-3.6 = 1,38(m2) (Với n = 6 là số lượng chi tiết ta tạm chọn cho một mẻ nung) h : Hệ số hữu dụng của lò : h= 0,8 t1 : Nhiệt độ lò, t1 = 8600C t2d : Nhiệt độ ban đầu của chi tiết t2d = 250C Thay vào (1.11) ta được Hay : 60 ³(1,2¸1,5).259,2. (Vô lý) Như vậy điều kiện (1.11) là không thoả món,do vậy ta sẽ tính thời gian nung theo trường hợp nhiệt độ lò thay đổi. + Công suất thiết kế của lò : Ntk = 60KW + Công suất hữu Ých : + Sè lượng chi tiết một mẻ nung tính theo công thức : Trong đó : t1 = 8600C : Nhiệt độ lò t2c =850: Nhiệt độ cuối của chi tiết F : Diện tích bề mặt nung của mặt chi tiết : F = pDtb.l = 3,14.85.10-3.860.10-3 F= 0,23m2 K:Hệ số tỷ lệ giữ nhiệt độ đạt được ở giai đoạn một và nhiệt độ đạt được ở giai đoạn cuối. Chọn K= 0,9 (Cái) Tuy nhiên, căn cứ vào hình dáng kích thước của chi tiết và công suất của lò để thuận lợi nhất cho các thao tác trong sản xuất. Ta chọn số lượng chi tiết cho một mẻ là : n = 6 (cái). + Khối lượng mẻ nung : M = n.m+ Mgá Với : m : là khối lượng một chi tiết m = 38kg Mgá = 20kg :là khối lượng của gá M=6.38 + 20 = 228+ 20= 248(kg) + Diện tích bề mặt nung : Fm = F.n = 0,23.6=1,38(m2) + Thời gian nung chi tiết giai đoạn đầu C : Nhiệt dung riêng, C = 0,5485KJ/Kg.độ (Tra bảng 1.6) [I] C=548,5 J/Kg độ + Thời gian nung giai đoạn hai : Vậy tổng thời gian nung của chi tiết là : tn= Kx (t1+t2) Trong đó Kx : là hệ số sắp xếp chi tiết Tra bảng 1.5 ta được : Kx = 1,4 tn = 1,4 (0,7 + 0,41)= 1,6(h) c) Tính thời gian giữ nhiệt : Trong thực tế thời gian giữ nhiệt được tính toán đơn giản. Khi nung tôi thép Cacbon kích cỡ 25 ¸ 200mm, thời gian giữ nhiệt có thể tính bằng 20 ¸ 25% thời gian nung .Vậy thời gian giữ nhiệt là : c) Thời gian thao tác cho mỗi mẻ ta chọn là: ttt =10 (phót) = 0,16(h) ® Tổng thời gian một mẻ nung là : tS = tgn+ tn +ttt = 1,6 + 0,4 + 0,16 tS=2,2(h) Giá chi tiết sau khi đạt thời gian nung và giữ nhiệt được lấy ra bằng cầu trục và tôi cả gá chi tiết ở trong nước để hạn chế tối đa độ cong vênh, biến dạng của chi tiết.Gỏ chi tiết được nhúng thẳng đứng xuống bể nước. Sau đó ta lại đưa cả gá chi tiết này vào lò ram để ram cao ở nhiệt độ 6300C. II.2. Tính thời gian nung cho quá trình ram : Do khối lượng của một mẻ là M = 228 + 20 =248 (Kg). Khối lượng của một chi tiết , m =38kg là tương đối lớn mà nhiệt độ ta chọn cho quá trình ram cao là 6300C cũng khá cao. Do vậy việc tính thời gian nung ram sẽ được tính tương tự như quá trình nung tôi. Hoàn toàn tương tự như nung tôi ta có : Tính Bio theo công thức : S = 45.10-2 (m) A = 1 µ = 90w/m2 độ l = 171,626 Vật nung là vật mỏng + Công suất thiết kế của lò ram là Ntk =25KW + Công suất hữu Ých là : + Sè lượng chi tiết một mẻ nung là : n= 6 (cỏi). Vỡ ta sẽ ram cả gá chi tiết vừa được tôi xong để cho quy trình sản xuất được thuận lợi nhất. + Khối lượng mẻ nung : M = n.m + Mgá M = 6.38 + 20 = 228 + 20 =248(kg) + Diện tích bề mặt nung : Fm = F.n = 0,23.6 = 1,38(m2) + Thời gian nung chi tiết giai đoạn đầu Trong đó: C : Nhiệt dung riờng,(tra bảng1.6[1]), C = 0,525KJ/Kg.độ=525 J/Kg độ a: Hệ số truyền nhiệt (Tra từ biểu đồ hệ số truyền nhiệt độ hình 4.3), a=90W/m3.độ M= 248kg: Khối lượng mẻ ram t1=6400C : nhiệt độ của lò t2d=300C:nhiệt độ ban đầu của chi tiết Nh=15385W: công suất hữu Ých của lò. Suy ra: + Thời gian nung giai đoạn 2 : (Với t2c=6300C là nhiệt độ ram chi tiết) Vậy tổng thời gian nung của chi tiết là tn=t1+t2= 1,1 +0,7 =1,8 (h) Thời gian giữ nhiệt trong quá trình ram là : Thời gian thao tác là : 0,1(h) = ttt Thời gian cho một mẻ ram là : tram = tn + tgn =ttt = 0,9+ 1,8+ 0,1 = 2,8 (h) = 3(h) II.3. Tính toán cho tôi bằng dòng cảm ứng Chi tiết sau khi tôi trong H20+ ram cao đã đạt được tổ chức xoocbit ram với cơ tính như sau : sb = 72 kg/mm2 f = 55% s0+ 2= 45 kg/mm2 ak = 14kgm/cm2 s= 22% Độ cứng đạt được khoảng 220 ¸ 260 HB Đến đây chúng ta tiến hành tôi bề mặt cổ trục khuỷu bằng lũ tụi tần sè. Căn cứ vào tính chất làm việc của trục khuỷu như đã nói ở trên và chế độ tôi + ram cao đã thực hiện ở khâu nhiệt luyện trước. Ta chọn nhiệt độ tôi của líp nung cao tần là 9500C với chiều sâu lớp tụi đạt được là d = 2,5mm. Từ đồ thị (hình 2.55 [1]) ,ta chọn được công suất riêng là q = 0,7kw/cm2 = 7.106 w/m2. + Tần số của dòng điện được tính từ công thức: (cm) Với : d2 là chiều sâu lớp tụi cần đạt được d2 = d = 2,5mm = 0,25cm Ta chọn f = 60KHz + Tính thời gian nung giai đoạn 1 từ 200C đến điểm Quyri 7700C. Theo công thức : (1.42)[1] ta tính thời gian nung bề mặt chi tiết : Trong đó : J= t - tđ = 770 - 25 = 7450C Là nhiệt độ của chi tiết tính từ nhiệt độ ban đầu. l : Hệ số dẫn nhiệt của kim loại l = 42 w/m.độ a : Hệ số khuyếch tán (dẫn nhiệt độ) của kim loại; a = 0,9.10-5 m2/s q : Cụng suất riờng ; q = 7.106w/m2 Þ Từ công thức (1.41)[1], tính thời gian nung đến khoảng cách 2,5mm kể từ bề mặt chọn t= 3,87 (s) khi đó : J = = = = = ( tra bảng 1.14 [1] ) J= 745,30C » 7450C Như vậy thời gian nung giai đoạn1 là : 3,87 (s) Thời gian nung giai đoạn 2 từ 770 ¸ 950 Tính theo các công thức : ((1.44) và (1.45)[1]): JQM= Chọn t = 0,35 9 (s) ta có JQM = = = = (Tra bảng 1.14 [1]) JQM = 179,80C = 1800C Hay tM = 180 + 770 = 9500C Như vậy thời gian nung giai đoạn 2 của líp bề mặt là 0,35 9 (s) Bõy giờ tớnh thời gian nung điểm biên giới trong của líp xâm nhập dòng cảm ứng (ở đây bằng lớp tụi). Chọn t = 0,63(s) Khi đó : JQT = Chọn t = 0,16 (s), khi đó : JQT = = JQT = = 180,80C = 1800C Hay: tt = 180 + 770 = 9500C. Như vậy thời gian nung đã chọn đúng bằng 0,16 (s) Vậy tổng thời gian nung là mặt chi tiết đến 9500C là : 3,87 + 0,35 = 4,22 (s) Tổng thời gian nung sõu lớp 3,5mm đến 9500C là: 3,87 +0,63 = 4,5 (s) Khi đó nhiệt độ trên bề mặt đạt với thời gian nung sau quyri là 0,63 (s) JQM = = = JQM = Ta lấy = 2800C Tức là : tM = 280 + 770 =10500C (thoả mãn). Vậy tổng thời gian nung của một cổ trục : Stn = 4,22 + 4,5 = 8,72(s)II.4. Tính toán cho thiết bị phục vụ tôi tần sè II.4. Tính toán cho thiết bị phục vụ tôi tần số Căn cứ vào kết quả tính được ở trên của lò tần số có: f = 60KHz tra bảng (6.12 [2]). Ta chọn được thiết bị lò tần số với các đặc tính kỹ thuật như sau : Kiểu thiết bị : AZ - 37 : AZ - 37 Công suất máy : 37 (KW) : 37 (KW) Tần số làm việc : 60 - 74 (KHz) : 60 - 74 (KHz) Sè pha : 3 (pha) : 3 (pha) Điện thế mạng : 380/220 (v) : 380/220 (v) Công suất : 50 (KW) : 50 (KW) Kiểu biến thế dương cực : ZTM - 50/6 : ZTM - 50/6 Số lượng và kiểu đốn phỏt : TP1 - 6/15 : TP1 - 6/15 Làm nguội đốn phỏt dương cực : H : H20 Làm nguội vòng cảm ứng : H : H20 Làm nguội chi tiết nung : Không khí cưỡng bức + H : Không khí cưỡng bức + H20. Tiêu hao nước làm nguội : 2500l/h : 2500l/h Kích thước ngoài : 4020 x 2200 (mm) : 4020 x 2200 (mm) Chiều cao : 2250 (mm) : 2250 (mm) Khi tôi cổ trục khuỷu có thể tôi theo ba cách như sau : + Lớp tôi phân bố trên tất cả chiều rộng của bề mặt tới giáp góc lượn (hình IV.2) : Hình 4.4 Tuy nâng cao được tính chống mài mòn nhưng lại giảm độ bền mỏi của trục vỡ vựng góc lượn vốn chịu ứng suất tập chung rất lớn cộng thêm với ứng suất dư do tụi nờn sẽ làm tăng nguy cơ tạo nên các vết nứt mỏi tế vi. + Tôi ở hai đầu góc lượn và vùng kế cận chỉ để chứa lại một giải ở giữa cổ trục có lỗ dầu bôi trơn (hình 4.5): Hình 4.5 Do góc lượn được tụi nờn sẽ chịu được ứng xuất nén dư, nhờ đó khi có ứng xuất kéo tác dụng nguy cơ sinh vết nứt mỏi ở đây giảm hẳn. Cỏch tụi này vừa đảm bảo được tính chống mài mòn của trục vừa nâng cao được độ bền mỏi từ 1,5 - 1,8 lần. Tuy nhiên cỏch tụi này cũng chưa được áp dụng rộng rãi ngay ở các nước công nghiệp phát triển vỡ nú gặp phải một số khó khăn như : Làm tăng sự cong vênh của trục, khó nắn thẳng. Điều này sẽ dẫn tới phải để thêm lượng dư cho phần mài kết thúc và tăng chi phí gia công. Không những vậy mà còn phải luôn luôn sửa đá mài để mài góc lượn đã tôi nên rất tốn đá do vậy không kinh tế. + Như vậy chúng ta sẽ áp dụng cỏch tụi đoạn giữa của trục khuỷu (hình 4.6) : Hình 4.6 Cỏch tôi này vừa không ảnh hưởng xấu đến độ bền mỏi vừa đảm bảo được tính chống mài mòn. Còn để giải quyết vấn đề ứng xuất dư ở góc lượn ta sẽ tiến hành biến cứng góc lượn để tạo nên ứng xuất nén dư bằng cách lăn Ðp sau khi tụi.Tuy nhiờn với hình dáng của góc lượn cổ trục việc thực hiện lăn Ðp là rất khó khăn, do vậy ta sẽ tiến hành phun bi để biến cứng. Tôi cảm ứng cổ trục khuỷu phải chú ý đến ảnh hưởng của lỗ thoát dầu ở giữa bề mặt cổ. Như đã biết, mép lỗ sắc nhọn là nơi tập trung dòng điện fucụ nen rất đễ bị quá nhiệt và khi làm nguội dễ bị nứt, do đó phải tránh hiệu ứng góc nhọn ở đây bằng cách vỏt mộp,nhất là ở loại lỗ khoan nghiêng từ cổ lên chốt, một mép của lỗ có góc rất nhọn, rất dễ xảy ra quá nhiệt và nứt. Với cách nhìn như vậy loại lỗ thoát dầu thoạt tiên có phương hướng tính tới chiều sâu 3 -5mm rồi sau đó mới đổi phương, là loại có cấu trúc thích hợp hơn với tôi cảm ứng. Trong thực tế nhiệt luyện, để giải quyết sự quá nhiệt các lò dầu người ta thường dùng cỏch nút lỗ bằng gỗ, amiăng, đồng và thộp ( hỡnh 4.7) :  Chưa được tôi Quá nung a) 1 2 b) 1 2 c) 1 2 Chưa được tôi Quá nung Hình 4.7:Sơ đồ phân bố dòng điện (đường mũi tờn ở dóy hỡnh bên trái) và vựng tụi (phần nền đậm ở dóy hỡnh bên phải) khi : Không có nót hoặc dựng nút gỗ hay amiăng ; b - dựng nút thộp ; c: dựng nút đồng. Khi không dựng nút, dòng điện cảm ứng chạy trên chu vi cổ sẽ lượn qua l làm cho mật độ dòng ở phần mép, theo phương vuông góc với dòng điện, có sự tập trung dòng điện lớn gây ra quá nhiệt và nứt, nhưng ở vựng mộp còn lại, mật độ dòng điện nhỏ gây thiếu nhiệt và có độ cứng thấp (hình vẽ). Có thể khắc phục một phần vựng mộo bị quá nhiệt và nứt bằng cách dựng nút gỗ hau amiăng Èm, khi nung một phần nhiệt này bị nót hấp thụ, trước đây người ta đó dựng loại nót này, song do hiệu quả không cao nên gần đây rất Ýt sử dụng. Ngược lại nếu dựng nút bằng đồng sẽ làm dòng điện phân bố lệnh ao trong nót (do đồng có điện trở nhỏ hơn) và do đó vị trí cỏc vựng quá nhiệt và độ cứng thấp có vị trí đối lại với khi không cú nút như biểu diễn ở hình vẽ trên. Song do tốc độ nung nóng cảm ứng của đồng chậm, đồng thời dẫn nhiệt mạnh nên kết quả đạt được vẫn bảo đảm tốt, hơn nữa sau khi tôi dễ rỳt nút ra nên dưdợc áp dụng trong sản xuất. Khi dựng nút thộp với cựng mỏc làm trục khuỷu, dòng điện phân bố rất đều trên bề mặt cổ, kể cả vùng quanh lỗ nên cho kết quả tốt nhất như biểu diễn ở hình vẽ. Nhưng loại nót này chỉ có tác dụng khi nó tiếp xúc khít với bề mặt lỗ, điều này rất khó thực hiện, vì trong quá trình nung nóng nót bị biến dạng dần dần và giữa chúng xuất hiện khe hở. Để tiếp xúc tốt người ta thường mạ đồng cho nút thộp. Khi trục khuỷu làm bằng thép 45 (C45), nói chung người ta áp dụng cỏch tụi tự ram bằng cách định thời gian phun nước làm nguội như đã trình bày ở trên. Còn trong trường hợp làm bằng thép hợp kim 40X (40Cr) hay 50r (50Mn) thì quá trình tự ram như vậy là chưa đủ, vì chưa giảm ứng suất dư đến mức cần thiết nên sau đó phải đem ram thêm ở trong lò. Trục khuỷu cần nhiệt luyện là chi tiết có hai loại cổ trục khác nhau do vậy ta phải thiết kế hai loại vòng cảm ứng có kích thước khác nhau. Mét cho tôi cổ trục lớn f 90, mét cho tôi cổ bé f 80 làm nguội bằng cách nhau H20 qua các lỗ phun trờn vũng cảm ứng.Tương ứng là thời gian làm nguội cho mỗi cổ trục cũng khac nhau. Sau khi tiến hành nung tôi đạt nhiệt độ, đủ thời gian ta ngắt điện và đúng cõự dao máy bơm ngay để tiến hành bơm nước làm nguội. Chi tiết sau khi tôi cảm ứng được tự ram. Tuy nhiên hai cổ trục này có đường kính gần bằng nhau,chiều sõu lớp tụi giống nhau. Do vậy trên thực tế ta chỉ cần tính cho một cổ trục(Cụ thể ở đây ta tính cho cổ trục lớn,f = 90mm), còn thời gian làm nguội cho cổ trục kia ta lấy bằng cổ trục ta tính. Tính thời gian làm nguội cho cổ trục lớn (f = 90mm) Có bán kính R1 = 45mm +Tính Bio theo công thức : Trong đó a là hệ số truyền nhiệt. Tra bảng (1.12[1]), chọn phun yếu ta được a= 30000kJ/m2.h.K = 8333W/m2K S : Là diện tích đặc trưng = (là chiều dàylớp bề mặt được tôi) ; S =1 = m l là hệ số dẫn nhiệt của vật nung tra bảng (1.6 [1]). Ta được l = 160 KJ/m.h.k =45W/mK. Þ ở đây ta tính cho nung vật máng +Thời gian làm nguội tính theo công thức : Trong đó : : M :Khối lượng của phần cổ trục cần làm nguội MC1 = V2. r = 2.p.R1.d.l. r=2.3,14.0,045.0,0025.0,04.7800 = 0,2(kg) (Với : l = 40mm=0,04m là chiều dài cổ trục) a = 8333w/m2K : hệ số toả nhiệt hữu dông F : Diện tích của toàn bộ cổ trục được làm nguội F = p. D. l = 3,14. 0,090. 0,04 = 0,01(m2) tmt : Nhiệt độ môi trường làm nguội tmt = 250C tđ : Nhiệt độ ban đầu của chi tiết, tđ = 9500C tc : Nhiệt độ cuối của chi tiết ; tc = 400C Vậy thời gian làm nguội cho mỗi cổ trục là : t =1 (s) ở đây chúng ta tôi từng cổ trục một do vậy phải tớnh thờm thời gian thao tác để chuyển vòng cảm ứng từ cổ trục này sang cổ trục kia, ta chọn ttt = 15 phót. Để tôi được hết tất cả các cổ của một trục ta phải thực hịờn 7 lần chuyển vòng cảm ứng. Do vậy tổng thời gian thao tác cho một trục là Sttt = 7.15 =105 phót. +Tổng thời gian tôi một cổ trục = tổng thời gian nung một cổ trục + thời gian làm nguội một cổ trục + thời gian thao tác chuyển từ nung sang phun nước làm nguội (ta chọn là : 3s) : tt = Stn + tln + 3 = 8,72 + 1 +3 = 12,72(s) +Trục khuỷu có 8 cổ trục cần được tôi bề mặt, do vậy tổng thời gian tôi bề mặt cho một trục khuỷu là : Stt = 12,72 . 8 = 97,76 (s) = 1,6 phót. +Tổng thời gian để hoàn thành tôi bề mặt một trục khuỷu là : tS =Stt +Sttt =105+1,6 = 106,6 (phỳt)=1,8(h) +Năng suất của lò tần số tính theo công thức: P=(kg/h) PHẦN II:THIẾT KẾ XƯỞNG NHIỆT LUYỆN II.1 Tính toán và chọn thiết bị chính: Chọn thiết bị nhiệt luyện dùng trong phân xưởng nhiệt luyện phụ thuộc vào đặctớnh của qỳa tỡnh sản xuất: đơn chiếc hay hàng loạt phụ thuộc vào qui trình công nghệ đã chọn. Kích thước chi tiết và chế độ làm việc của xưởng dùa vào đặc điểm của phân xưởng nhiệt luyện và chế tạo vật liệu với sản lượng là: 1000 bộ/năm ( Bánh răng tầu hoả ); 1000 bộ/năm ( Bánh răng xe belaz ); 3000 chiếc/năm – Trục khuỷu ô tô; Ta thấy đây là phân xưởng nhiệt luyện sản xuất hàng loạt, chế độ làm việc theo chu kỳ nên chọn các chi tiết làm việc theo chu kỳ. Đồng thời căn cứ vào quy trình công nghệ đã chọn, các thiết bị chính ta chọn phục vụ cho qui trình bao gồm các thiết bị sau: Lò giếng điện trở để thấm các bon thể khí và tôi.Lò giếng điện trở dùng để ram. Lò giếng điện trở để thấm các bon thể khí và tôi.Lò giếng điện trở dùng để ram. Lò tần số để tôi bề mặt trục khuỷu. Bảng đặc tính kỹ thuật của lò Loại lò Công suất (kW) Nhiệt độ(0C) Kích thước khoảng làm việc (mm) Kích thước ngoài (mm) Rộng Dài Cao Rộng Dài Cao RSHZM 5.8/10 60 1000 500 _ 800 1600 _ 3000 RSHOM 7.8/6,5 25 650 700 _ 800 1200 _ 2200 Lò tần số 60 (Khz) 1500 _ _ _ 3500 4020 2250 Các thiết bị phụ gồm: Thựng tụi dầu, bể tôi nước, máy đo độ cứng, bàn nắn, máy mài… Trên cơ sở đã chọn ta tiến hành tính toán số thiết bị cần thiết cho phân xưởng. Nhưng trước hết ta phải lập bảng chương trình sản xuất theo sản lượng một năm và tính cơ số làm việc của thiết bị, năng suất lò. 1.Chương trình sản xuất Chương trình sản xuất là khối lượng hay sản lượng cần phảinhiệt luyệncủa phân xưởng. Sau đây là chương trình sản xuất của phân xưởng nhiệt luyện của trung tâm nghiên cứu và chế tạo vật liệu. Bảng chương trình sản xuất STT Tên chi tiết Vật liệu Kích thước Khối lượng1 chi tiết(kg) Chương trình sản xuất Chính Dự trữ Tổng Chiếc/ năm Kg/ năm C/ năm Kg/ năm Kg/ Năm 1 Bánh răng belaz 20XM Æ450x60 26 1000 26000 40 1040 27040 2 Trục răng belaz 20XM Æ100x420 28 1000 28000 40 1120 29120 3 Bánh răng tầu hoả 20XM Æ420x120 42 1000 42000 40 1680 43680 4 Trục răng tầu hoả 20XM Æ80x420 22 1000 22000 40 880 22880 5 Trục khuỷu C45 Æ85x860 38 3000 114000 120 4560 118560 Sản lượng dự trữ được lấy bằng 4% sản lượng chính. 2.Tính số thời gian làm việc của thiết bị. Ta thấy phân xưởng nhiệt luyện sản xuất hàng loạt, chế độ làm việc theo chu kỳ, quy trình nhiệt luyện lại rất dài do thấm cacbon thể khí nên chọn 3 ca để nâng cao hệ số sử dụng của thiết bị, số giê làm việc trong 1 ca là 8 giê. Cơ số làm việc của thiết bị. +Cơ số thời gian làm việc theo lịch của thiết bị bằng tích số giê của số giê trong một ngày với số ngày theo lịch trong năn: T1 = 365*24 = 8760(h); +Cơ số thời gian danh định T2 là cơ số thời gian còn lại sau khi trừ đi các ngày nghỉ(52 ngày chủ nhật và 8 ngày lễ); T2 = T1- (52+8)*24 = 8760 – 60*24 = 7320(h); +Cơ số thời gian thực tế là cơ số thời gian danh định còn lại khi trừ đi thời gian sửa chữa thiết bị và thay đổi chế độ làm việc của thiết bị: T3 = T2 – Tstb; Thường thì khi tính toán thời gian làm việc của thiết bị theo công thức: Ttb = N*C*G*K1*K2. Trong đó: N-Số ngày làm việc trong năm, không kể ngày nghỉ; N = 365 –60 =305(ngày); C-Số ca làm việc trong 1 ngày ( 3 ca ); G = 8h: Sốgiờ làm việc trong 1 ca; K1-Hệ số mất mát thời gian sửa lò; K2-Hệ số mất mát thời gian để thay đổi chế độ làm việc của lò; Với lò giếng có: K1 = 0,96; K2 = 0,98; Vậy thời gian làm việc của thiết bị là: Ttb = 305*3*8*0,96*0,98 = 6887(h); 3.Tính năng suất lò giếng RSHZM5.8/10 dùng để thấm cacbon thể khí. a.Trường hợp thấm bánh răng belaz. Năng suất kể cả gá lắp được tính theo công thức 11.1 [II]; Trong đó: M=1 số gá của một mẻ; Gn=208(kg) khối lượng chi tiết trong gá; Gg =20(kg) khối lượng gá; t = 7,4(h) tổng thời gian thấm một mẻ; +Năng suất thực tế tính theo công thức 11.2 [II]; b.Trường hợp thấm trục bánh răng belaz. Năng suất kể cả gá lắp được tính theo công thức 11.1 [II]; Trong đó: M=1 số gá của một mẻ; Gn=224(kg) trọng lượng chi tiết trong gá; Gg =20(kg) trọng lượng gá; t = 7,65(h) tổng thời gian thấm một mẻ; +Năng suất thực tế tính theo công thức 11.2 [II]; c.Trường hợp thấm bánh răng tầu hoả. Năng suất kể cả gá lắp được tính theo công thức 11.1 [II]; Trong đó: M=1 số gá của một mẻ; Gn=252(kg) trọng lượng chi tiết trong gá; Gg =20(kg) trọng lượng gá; t = 7,1(h) tổng thời gian thấm một mẻ; +Năng suất thực tế tính theo công thức 11.2 [II]; d.Trường hợp thấm trục bánh răng tầu hoả. Năng suất kể cả gá lắp được tính theo công thức 11.1 [II]; Trong đó: M=1 số gá của một mẻ; Gn=176(kg) trọng lượng chi tiết trong gá; Gg =20(kg) trọng lượng gá; t = 6,9(h) tổng thời gian thấm một mẻ; +Năng suất thực tế tính theo công thức 11.2 [II]; 4.Tính năng suất lò giếng RSHZM5.8/10 dùng để tôi. a.Trường hợp tôi bánh răng belaz. Năng suất kể cả gá lắp được tính theo công thức 11.1 [II]; Trong đó: M=1 số gá của một mẻ; Gn=208(kg) trọng lượng chi tiết trong gá; Gg =20(kg) trọng lượng gá; t = 4(h) tổng thời gian nung một mẻ; +Năng suất thực tế tính theo công thức 11.2 [II]; b.Trường hợp tôi trục bánh răng belaz. Năng suất kể cả gá lắp được tính theo công thức 11.1 [II]; Trong đó: M=1 số gá của một mẻ; Gn=224(kg) trọng lượng chi tiết trong gá; Gg =20(kg) trọng lượng gá; t = 4,4(h) tổng thời gian nung một mẻ; +Năng suất thực tế tính theo công thức 11.2 [II]; c.Trường hợp tôi bánh răng tầu hoả. Năng suất kể cả gá lắp được tính theo công thức 11.1 [II]; Trong đó: M=1 số gá của một mẻ; Gn=252(kg) trọng lượng chi tiết trong gá; Gg =20(kg) trọng lượng gá; t = 3,5(h) tổng thời gian nung một mẻ; +Năng suất thực tế tính theo công thức 11.2 [II]; d.Trường hợp tôi trục bánh răng tầu hoả. Năng suất kể cả gá lắp được tính theo công thức 11.1 [II]; Trong đó: M=1 số gá của một mẻ; Gn=176(kg) trọng lượng chi tiết trong gá; Gg =20(kg) trọng lượng gá; t = 3,4(h) tổng thời gian nung một mẻ; +Năng suất thực tế tính theo công thức 11.2 [II]; e.Trường hợp tôi trục khuỷu ụtụ Năng suất kể cả gá lắp được tính theo công thức 11.1 [II]; Trong đó: M=1 số gá của một mẻ; Gn=228(kg) trọng lượng chi tiết trong gá; Gg =20(kg) trọng lượng gá; t = 2,2(h) tổng thời gian nung một mẻ; +Năng suất thực tế tính theo công thức 11.2 [II]; 5.Tính năng suất lò giếng RSHOM7.8/6,5 dùng để ram các chi tiết. a.Trường hợp ram bánh răng belaz. Năng suất kể cả gá lắp được tính theo công thức 11.1 [II]; Trong đó: M=1 số gá của một mẻ; Gn=208(kg) trọng lượng chi tiết trong gá; Gg =20(kg) trọng lượng gá; t = 2,6(h) tổng thời gian ram một mẻ; +Năng suất thực tế tính theo công thức 11.2 [II]; b.Trường hợp ram trục bánh răng belaz. Năng suất kể cả gá lắp được tính theo công thức 11.1 [II]; Trong đó: M=1 số gá của một mẻ; Gn=224(kg) trọng lượng chi tiết trong gá; Gg =20(kg) trọng lượng gá; t = 2,5(h) tổng thời gian ram một mẻ +Năng suất thực tế tính theo công thức 11.2 [II]; b.Trường hợp ram bánh răng tầu hoả Năng suất kể cả gá lắp được tính theo công thức 11.1 [II]; Trong đó: M=1 số gá của một mẻ; Gn=252(kg) trọng lượng chi tiết trong gá; Gg =20(kg) trọng lượng gá; t = 2,8(h) tổng thời gian ram một mẻ +Năng suất thực tế tính theo công thức 11.2 [II]; c.Trường hợp ram trục bánh răng tầu hoả Năng suất kể cả gá lắp được tính theo công thức 11.1 [II]; Trong đó: M=1 số gá của một mẻ; Gn=176(kg) trọng lượng chi tiết trong gá; Gg =20(kg) trọng lượng gá; t = 2,2(h) tổng thời gian ram một mẻ +Năng suất thực tế tính theo công thức 11.2 [II]; e.Trường hợp ram trục khuỷu ụtụ Năng suất kể cả gá lắp được tính theo công thức 11.1 [II]; Trong đó: M=1 số gá của một mẻ; Gn=228(kg) trọng lượng chi tiết trong gá; Gg =20(kg) trọng lượng gá; t = 3(h) tổng thời gian ram một mẻ +Năng suất thực tế tính theo công thức 11.2 [II]; 6.Tính năng suất lò tần số. Năng suất của lò tần số đã được tính trong chươngIV:Trục khuỷu là : Pts =21,11(kg/h) Sau đây là bảng chất liệu của 3 loại lò: Bảng II.1 Bảng chất liệu lò giếng RSHZM5.8/10 thấm C thể khí STT Tên chi tiết Mác thép Sản lượng 1 năm Trọng lượng 1 mẻ(kg) Thời gian (h) Năng suất(kg/h) Thời gian hoàn thành(h) Cả năm Kg/năm 1 Bánh răng belaz 20XM 1040 27040 208 7,4 28,1 962 2 Trục răng belaz 20XM 1040 29120 224 7,65 29,3 994,5 3 Bánh răng tầu hoả 20XM 1040 45680 252 7,1 35,49 1230,6 4 Trục răng tâù hoả 20XM 1040 22880 176 6,9 25,5 897 Bảng II.2 Bảng chất liệu lò giếng RSHOM 7.8/6,5 để ram các chi tiết STT Tên chi tiết Mác thép Sản lượng 1 năm Trọng lượng 1 mẻ(kg) Thời gian (h) Năng suất(kg/h) Thời gian hoàn thành(h) 1 Bánh răng belaz 20XM 1040 27040 208 2,6 80 338 2 Trục răng belaz 20XM 1040 29120 224 2,5 89,6 325 3 Bánh răng tầu hoả 20XM 1040 45680 252 2,8 90 485,3 4 Trục răng tâù hoả 20XM 1040 22880 176 2,2 80 286 5 Trục khuỷu C45 3120 118500 228 3 76 1,8 Bảng II.3 Bảng chất liệu lò giếng RSHOM 5.8/10 để tụi cỏc chi tiết STT Tên chi tiết Mác thép Sản lượng 1 năm Trọng lượng 1 mẻ(kg) Thời gian (h) Năng suất(kg/h) Thời gian hoàn thành(h) 1 Bánh răng belaz 20XM 1040 27040 208 4 52 520 2 Trục răng belaz 20XM 1040 29120 224 4,4 50,9 572 3 Bánh răng tầu hoả 20XM 1040 43680 252 3,5 72 606,6 4 Trục răng tâù hoả 20XM 1040 22880 176 3,4 51,76 442 5 Trục khuỷu C45 3120 118500 228 2,2 103,64 1144 Dùa vào bảng chất liệu của từng loại lò ta tính được -Tổng số thừi gian để hoàn thành quá trình thấm ở lò giếng RSHZM 5.8/10 St(thấm) = 962 + 994,5 + 1230,6 +897 = 4084,1(h); -Tổng số thời gian để hoàn thành quảtỡnh tụi ở lò giếng RSHZM 5.8/10 là: St(tôi) = 525 + 572,0 + 606,8 + 442,0 +1144 = 3284,6(h); Vậy tổng số thời gian thấm và tôi của lò giếng RSHZM 5.8/10 là: St = 4084,1 + 3284,6 = 7368,7(h); Số lò cần cho quá trình thấm và tôi theo công thức: Trong đó: Ti: Sè loại lò i cần tính SSi: Tổng sản lượng của nhóm chi tiết được nhiệt luyện ở thiết bị i (tấn/năm); ti: Cơ số làm việc của thiết bị loại i; Pi:Năng suất trung bình thực tế của lò khi nung chi tiết; Với 2 cỏch tớnhtrờn đều chi một kết quả gần như nhau và bằng 1 vậy ta chọn 1 lò giếng điện trở RSHZM 5.8/10 dùng chung cho cả 2 quá trình thấm cacbon thể khí và tôi. Cũng với cỏch tớnh tương tự như trên ta tính được số lò giếng điện trở RSHOM 7.8/6,5 cần cho quá trình ram cho cỏcchi tiết là: ; Vậy chọn 1 lò ram. Với lò tần số ta cũng tính được số lò cần thiếc là 1 lò; Cuối cùng ta có số thiết bị chính trong phân xưởng là 3 ( 2 lò giếng, 1 lò tần số); III.2 Tính toán và chọn thiết bị phụ Tính toán thựng tụi: Trong quá trình tôi, chi tiết toả nhiệt vào môi trường nhận lượng do chi tiết toả ra, vì vậy nhiệt độ môi trường tăng lên gây ảnh hưởng đến tốc độ nguội dẫn đến ảnh hưởng chất lượng sản phẩm. Vậy phải tính toán thựng tụi và hệ thống làm nguội đảm bảo nhiệt độ môi trường không vượt quá nhiệt độ cho phép. Nhiệt độ cho phép của một số môi trường tôi : Đối với nước toc < 50oC đối với dầu toc < 80oC đối với NaOH toc < 100oC Các sản phẩm trong phân xưởng được tôi trong dâu do đó tính toán thựng tụi ở đây là tính thung tôi dầu. Lượng nhiệt do chi tiết toả ra, tính theo công thức 11.15{II] Q1=g1(C0t0 – C1t1) Kcal Trong đó: g1 = 272 kg là trọng lượng lớn nhất của một mẻ tôi ( kể cả gá) t0 = 8200C là nhiệt độ chi tiết trước khi tôi. t1 = 800C là nhiệt độ chi tiết sau khi làm nguội. C0 = 0.162 Kcal/Kg0C là tỉ nhiệt của thép C1 = 0.13 Kcal/Kg0C là tỉ nhiệt trung bình của thép từ nhiệt độ tôi đến nhiệt độ kết thúc tôi Ta có Q1 = 272 (0,162x820 – 0,13 x80) = 33303,7 kcal Lượng nhiệt dâu hấp thô Q2=g2(C0t0 – C1t1) Kcal Trong đó: g2 là khối lượng dầu. t1= 300C là nhiệt độ ban đầu của dầu t0 = 600C là nhiệt độ sau khi tôi C0, C1 = 0,45 Kcal là tỉ nhiệt của dầu trong khoảng 30-700C Ta có: Q2 = g2(0,45x60-0,45x30) = 13,5xg2 Để lượng nhiệt kim loại toả ra bằng lượng nhiệt dầu hấp thụ vào thì: Q1= Q2 => 33303,7=13,5 xg2 g2 = = 2466,94 ~ 2467 dm3 Vậy thể tích 2,467m3. Chọn kích thước thựng tụi dầu Chọn chiều cao của khối dầu trong thùng là 1m Vậy tiết diện thùng dầu là 2,467 m2, chọn thùng dầu có tiết diện hình vuông Vậy cạnh thùng dầu là: 1,2335m Chiều cao của dầu dâng lên khi nhóng chi tiết là: H1= m Trong đó : Vkl = = = 0,035m3 là thể tính kim loại chiếm chỗ S = 2,467m2 là tiết diện thùng dầu H1= = 0,014m Để cho dầu không bị bắn ra ngoài, ta chọn chiều cao từ mặt dầu đến thành thùng là H2 = 0,1m Ta có chiều cao của thùng dầu là H = H0 +H1 +H2 = 1+0,014+0,1 =1,114 ~ 1,2m Vậy thựng tụi cú kích thước là H = 1,2m; B =L = 2,467m ~ 2,5m Để đảm bảo nhiệt độ của dầu không vượt quá giới hạn cho phép, đặt thùng dầu vào trong bể nước, bể nước được bơm nước tuần hoàn. Chọn các thiết bị khác Chọn một máy đo độ cứng TK – 2 , để kiểm tra độ cứng sau khi nhiệt luyện Chọn một máy mài để mài trước khi đo độ cứng Chọn một bàn phẳng để kiểm tra cong vên c Chọn một bàn nắn để nắn các chi tiết bị biến dạng khi nhiệt luyện Chọn mét kính hiển vi kim loại học để soi tổ chức và chiều dầy líp thấm IV. Quy hoạch mặt bằng phân xưởng Quy hoạch mặt bằng phân xưởng là một khâu quan trọng trong thiết kế xưởng, nó thể hiện dây chuyền công nghệ sản xuất phù hợp với thiết bị đã chọ. Dùa vào số liệu đã tính toán ta lập mặt bằng phân xưởng nhiệt luyện của trung tâm nghiên cứu và chế tạo vật liệu IV.1 Dự kiên mặt bằng phân xưởng. Nguyên tắc bố trí mặt bằng phân xưởng. Phải phù hợp với tính chất công nghệ, sản xuất liên tục khi bố trí mặt bằng cần theo yêu cầu sau: Dây chuyền công nghệ liên tục ngắn nhất theo đường thẳng, hạn chế sù chồng chéo lên nhau. Phù hợp với quá trình sản xuất trong phân xưởng cũng như toàn nhà máy và cỏc phõn xưởng khỏc, cỏc bộ phận liên quan. Đảm bảo vệ sinh trong phân xưởng, an toàn trong phân xưởng và an toàn trong nhà máy đặt hướng nhà theo hướng gớo chủ yếu trong năm( đông nam). Các thiết bị và các bộ phận sinh khí độc hại đặt cuối hướng giú, cỏc cửa phải bố chí phù hợp sao cho đảm bảo ánh sáng tự nhiên, thông gió tự nhiên. Các tiêu chuẩn về xưởng nhiệt luyện Tiêu chuẩn về diện tích, mặt bằng. Căn cứ vào đặc điểm, tính chất công nghệ và của phân xưởng ta tiến hành tính toán diện tích mặt bằng phân xưởng. Phân xưởng nhiệt luyện của trung tâm nghiên cứu và chế tạo vật liệu với sản lượng : 1000 bộ bánh răng, trục bánh răng tầu hoả /năm 1000 bộ bánh răng, trục bánh răng benlaz /năm 3000 trục khuỷu ô tô / năm phân xưởng này là loại phân xưởng vừa sản xuất mang tính từng loạt.Để đảm bảo tính chất sản xuất, dây chuyền công nghệ, thao tác công nhân an toàn cho phân xưởng, mỗi thiết bị sản xuất chính chiếm từ 50–90m2 Diện tích do thiết bị chính chiếm là. S tb = s x a m2 Trong đó S = 70m2 là diện tích mỗi thiết bị chính. a = 3 là số thiết bị chính Stb = 70x3 =210m2 Diện tích nhà sinh hoạt bao gồm nhà văn phòng phân xưởng, phòng thay quần áo, kho phân xưởng, phong nắn vv… theo quy định chiếm 15% Stb vậy diện tích nhà sinh hoạt là S sh =15%Stb =210 x15% = 31,5m2 Diện tích đi lại trong phân xưởng chếm khoảng 30% diện tích do thiết bị chính chiếm chỗ Sđl = 30% Stb = 210 x30% = 63m2 vậy diện tích toàn xưởng là: SPX = S sh+ S đl + S tb =210+31,5+63 = 304,5m2 Chọn nhà có bước nhịp là L = 15m vậy chiều dài của phân xưởng là: B = S sh/L =304,5/15 = 20,3m Nhưng dó chiều dài phân xưởng theo quy chuẩn lấy bội số của bước cột (6m) lên chiều dài thực tế của xưởng là Btt =6x4 = 24m. Vậy diện tích thực tế của phân xưởng là : S px = BTT x L = 24 x15 =360 m2 Chọn kiểu nhà, kết cấu nhà. Nhà phân xưởng nhiệt luyện chọn kiểu nhà công nghiệp một tầng, khung bê tông cốt thép nhà rộng 15m dài 24m khoảng cách giữa các cột là 6m, đặt nhà theo hướng đông nam. Chon kết cấu nhà. Cột nhà: là bộ phận cơ bản của khung nhà, nó tác dụng truyền toàn bộ tải trọng nhà xuống móng. Ta chọn chiều cao của cột là 9m và tiết diện cụt là 0,4 x 04m. Móng nhà: là kết cấu chịu tải trong toàn bộ nhà và truyền xuống đất, chọn móng nhà là móng bê tông. Dầm mái: là kết cầu chịu lực tải trọng cho mái nhà chọn dầm mái là dầm thép. Cửa mái : có tác dụng thông hơi, thông gió, thoát khi độc, chiếu sáng cho toàn xưởng, chọn cửa mái là cửa kinh khung thép. Cửa ra vào: để đưa chi tiết ra vào phân xưởng để công nhân ra vào phân xưởng ta bè chi một cưa chính rộng 4m cao 4m ở giữa phân xưởng (theo chiều dài), một cửa phụ rộng 3,5 m cao 2,5 m ở phía đối diện cửa chính. Cửa sổ : có tác dụng chiếu sáng tự nhiên, thông gió tự nhiện, làm thoát khí nóng ta bố chí mỗi bên 2 hàng cửa (cả hai đầu hồi nhà ), mỗi cửa cú kớch thước rộng 1,5 x1,5m. Nền nhà Cấu tạo của nền nhà gồm 3 líp: Líp trên cùng là vữa xi măng dày 50mm Líp thứ hai là bê tông dày 250mm Líp dưới cùng là đất đầm chặt. Câu trục : Để vân chuyển các sản phẩm trong phân xưởng nhiệt luyện một cách thuận lợi, rễ ràng, đỡ tốn sức lực của công nhân ta chọn một cẩu trụ xoay có sức nâng 1 tấn đặt ở phía gần lò thấm và lò ram, một cẩu 500Kg đặt ở phớa lũ tần sè CHƯƠNGV: AN TOÀN LAO ĐỘNG An toàn lao động trong các ngành công nghiệp nói chung và trong phân xưởng nhiệt luyện nói riêng có tầm quan trọng rất lớn cụ thể: - Đảm bảo sức khoẻ cho người lao động. - Nâng cao năng suất lao động dẫn đến tăng hiệu quả kinh tế giảm giá thành sản phẩm, chất lượng sản phẩm được đảm bảo hơn. - Đảm bảo tuổi thọ cho máy móc. - Tăng tính yêu cầu nghề nghiệp đẫn đến nhiều sáng kiến phát minh phục vụ cho sản xuất. - Giảm hỏng húc máy móc, trong các thiết bị do sự cố không an toàn gây ra. Góp phần làm giảm các tai nạn, tăng thu nhập cho nền kinh tế quốc dân. - Nắm vững an toàn trong sản xuất không chỉ riêng cho một chế độ nào, một quốc gia nào nó mang đặc thù bảo vệ sức khoẻ cho người lao động và cho mọi sinh vật sống trên hành tinh. Do đó đối tượng chính của an toàn lao động là nghiên cứu các phương tiện tối ưu nhằm giảm độc hại, làm nhẹ sức lao động để đạt sức lao động cao nhất. Phương pháp kỹ thuật an toàn lao động là nghiên cứu các lưu trình sản xuất, các thiết bị và đồng thời nghiên cứu các nguyên nhân có hại đã xảy ra. Vì vậy trong quá trình thiết kế xưởng nhiệt luyện phải đảm bảo các điều kiện an toàn lao động được tốt nhất. I. Quy tắc an toàn lao động với thợ nhiệt luyện : 1.1. Trước khi làm việc: - Chuẩn bị đầy đủ trang phục và trang bị an toàn lao động đã được cấp phát. - Kiểm tra các thiết bị, dụng cụ và các biện pháp an toàn lao động đã đảm bảo chưa. 1.2. Trong khi làm việc : - Các loại thiết bị dùng trong phòng thấm Các bon, Xianua phải là loại an toàn nổ, chống phát ra ngọn lửa, lửa trần ở cỏc phũng này. - Các bể nước sử dụng lần đầu phải sấy khô, cách điện tốt, các tấm chắn bảo vệ đều phải tiết đất, cấm mang đồ dùng chế tạo bằng hợp kim đen đến gần lò cao tần. - Các thùng dầu phải có nắp đậy, dầu tôi phải có nhiệt độ tự bốc cháy lớn hơn 1700C. Không để cho nhiệt độ của dầu lờn quỏ 850C. Khi tôi gián đoạn phải sử dụng loại đầu đặc biệt có nhiệt độ tự bốc cháy cao. Phải thường xuyên kiểm tra nhiệt độ của dầu. - Phải thực hiện tốt quy tắc phòng chống cháy nổ tại khu vực nhiệt luyện như đã quy định. - Phải chấp hành nghiêm chỉnh về quy tắc an toàn về sử dụng phương tiện nâng hạ trong tổ nhiệt luyện. 1.3. Khi kết thúc làm việc : - Thu gọn nơi làm việc gọn gàng sạch sẽ, đảm bảo an toàn. - Bàn giao với ca sau hoặc tốp phụ trách về tình hình làm việc của thiết bị, dụng cụ và nơi làm việc đã được thu gọn, an toàn. Để đảm bảo những yêu cầu trên trong phân xưởng nhiệt luyện cần đảm bảo những yêu cầu cụ thể sau: - Trong phân xưởng có nhiều thiết bị. Quản đốc phân xưởng phải có văn bản xác định tuổi thọ của từng loại thiết bị, những hỏng húc tức thời, hỏng húc có thể hoặc không thể khắc phục để người lao động biết trước khi vận hành máy móc, ngoài ra hàng quý, hàng năm quản đốc phân xưởng phải có bản thống kê số người bị tai nạn lao động trong năm, số đã chữa khỏi, số cũn nằm viện và thời gian điều trị, trong năm có đưa ra nguyên nhân cụ thể gây tai nạn : + Tai nạn do kỹ thuật. + Tai nạn do tinh thần kỷ luật kộm, khụng tôn trọng quy chế tổ chức. + Tai nạn do ý thức cá nhân, bảo vệ sức khoẻ cá nhân kém, tinh thần chủ quan (Ví dụ: Không đeo khẩu trang ảnh hưởng đến phổi, không đeo kính bảo vệ làm ảnh hưởng đến mắt, không đeo gang tay làm da bị cháy bỏng và xõy sỏt không chảy máu). II. Các biện pháp nâng cao điều kiện lao động : Tổ chức sản xuất lao động tốt là điều kiện quan trọng để bảo vệ sức khoẻ và an toàn lao động cho công nhân. Đó là các thao tác công nghệ và kỹ thuật lao động, cỏc khõu kiểm tra, thời gian nghỉ ngơi, thời gian làm việc… Đồng thời mỗi công nhân có kèm theo giấy khám sức khoẻ ghi rõ bệnh án và tuõn thủ những vấn đề cần chấp hành như bệnh án đó nờu. Cỏc điều kiện làm việc phải chấp hành đầy đủ. Một trong những biện pháp tăng sức khoẻ cho công nhân là đảm bảo môi trường làm việc ở mức độ cho phép (Giới hạn cho phép chất độc trong không khí, giới hạn bức xạ nhiệt, giới hạn chiếu sáng tối thiểu, các ảnh hưởng vật lý của sóng cao tần siêu âm, từ trường…). Để đảm bảo các yêu cầu trên có thể phân loại như sau: - Chỉ tiêu xây dựng: là tiêu chuẩn tính toán các trang thiết bị sản xuất và các khu vực hành chính liên quan. Khi tính toán phải đảm bảo tuyệt đối. - Các chỉ tiêu kích thước mặt bằng. - Các chỉ tiêu tiêu chuẩn, thông số tối thiểu của an toàn như : Tốc độ gió, áp suất điện áp. III. Biện pháp trang bị bảo hộ lao động cá nhân : Bảo vệ cá nhân tuỳ theo điều kiện nơi thao tác để trang bị bảo hộ lao động. Bảo vệ thân thể, tay chân, cơ quan hô hấp, mắt, tai… Để bảo vệ thân thể phải có áo quần chuyên dùng không ảnh hưởng đến tác động bên ngoài như cơ khí, hoá chất, nguồn nhiệt… Vải may áo quần tuỳ thuộc khu vực có loại vải chuyên dùng riêng. Trang phục áo quần là cần thiết song phải đảm bảo thuật tiện dễ thao tác không được cồng kềnh gây trở ngại cho sản xuất. Song song quần áo công nhân phải đeo khẩu trang ở khu vực thấm cacbon, lò muối, lò ram dầu, chỗ tẩy rửa, nhuộm đen. Phải đeo kính khẩu trang ở khu vực làm sạch, phun cát, khi dùng máy mài để kiểm tra mỏc thộp. Ngoài ra cần đảm bảo an toàn đối với tác dụng của nguồn nhiệt, chất độc, tác hại của dòng điện, tiếng ồn, chấn dung đến cơ thể cũng như đảm bảo phòng chống cháy nổ chống sét cho phân xuởng và cho công nhân. KẾT LUẬN CHUNG Đồ án môn học thiết kế xưởng nhiệt luyện là một môn học rất cần thiết đối với mỗi sinh viên ngành VLH & Nhiệt luyện khi còn đang ngồi trên ghế nhà trường. Lần đầu sinh viên được đặt mình vào vị trí nhà sản xuất để lập lên một phân xưởng nhiệt luyện hoạt động có hiệu quả nhất. Nú giỳp cho mỗi sinh viên có một tư duy và định hướng rõ hơn về ngành học còng như công việc mà sau này họ sẽ làm việc. Thông qua đồ án mỗi sinh viên sẽ cảm thấy như mình đang được thực hành ở một phân xưởng thực sù. Tuy nhiên việc làm đồ án còn gặp không Ýt khó khăn do thiếu thiết bị để kiểm chứng quá trình làm việc cũng như sự bỡ ngỡ của mỗi sinh viên khi lần đầu tiên được giao một công việc cụ thể. Nhưng dưới sự hướng dẫn và chỉ bảo tận tình của thầy giáo Nguyễn văn Hiển đó giỳp chúng em hoàn thành đồ án đúng tiến độ. Nói chung trong các loại đồ án chúng em đã làm thì chúng em thấy đồ án thiết kế xưởng nhiệt luyện là khó nhất vì trong một thời gian ngắn phải giải quyết một số lượng công việc rất lớn. Mặt khác ngoài các số liệu dã cho chóng em còn phải lấy thêm các số liệu thực tế ở nhà máy để bổ xung thêm và so sánh với lý thuyết. Trên cở sở các số liệu đó em đã tính toán và lập ra được quy trình nhiệt luyện, mặt cắt bằng và mặt cắt đứng của phân xưởng nhiệt luyện. Trong quá trình tính toán các số liệu của chúng em cũng không được hoàn toàn đúng lắm, tuy nhiên sai số đó là không đáng kể và nằm trong giới hạn cho phép. Cuối cùng chúng em xin chân thành cám ơn các thầy cô trong bộ môn dặc biệt là thầy giáo Nguyễn văn Hiển đã hướng dẫn và chỉ bảo tận tình giúp chúng em hoàn thành bản đồ án một cách tốt đẹp. Tài liệu tham khảo 1. Nguyễn Chung Cảng. Thiết bị và thiết kế xưởng nhiệt luyện. Nhà xuất bản ĐHTCBK 1997, 328 Tr. 2. A.A. Smưcôv, Sách tra cứu nhiệt luyện. Nhà xuất bản KH&KT, 1973, 466 Tr. 3. Lê Dương Linh, Đặng Lê Toàn, Tạ Anh Tuấn, Sách tra cứu hiệt luyện thép dụng cụ. Nhà xuất bản KH & KT, 1983, 366 Tr. 4. Phạm Thị Minh Phương, Tạ Văn Thất, Công nghệ nhiệt luyện. Nhà xuất bản GD, 2000, 326 Tr. 5. Tạ Văn Thất, Nhiệt luyện chi tiết máy và dụng cụ. Nhà xuất bản KH & KT, 1989, 186 Tr. 6. Lê Công Dưỡng (chủ biên), Vật liệu học. Nhà xuất bản KH & KT, 1997, 618 Tr. 7. Nghiêm Hùng, Kim Loại Học và Nhiệt luyện. Nhà xuất bản KH & KT, 1979, 488Tr. 8. Nghiêm Hùng, Vật liệu học, giáo trình dùng cho sinh viên các nghành Cơ khí. Nhà xuất bản ĐHBK - HN. 9. Nghiêm Hùng, Sách tra cứu thép và gang thông dụng. Nhà xuất bản KH & KT, 1997, 322 Tr. 10. AZamazop, Vật liệu học, Đỗ minh Nghiệp, Nguyễn Khắc Cường, Chu Thiên Trường dịch. Nhà xuất bản GD, 2000.