Luận văn Nghiên cứu chế tạo phục hồi gầu công dụng chung của máy xúc Komatsu PC220 nhằm nâng cao chất lượng và hiệu quả kinh tế

n, ...) ã Hư hỏng hoá nhiệt : ăn mòn, bị rổ, bị biến dạng do nhiệt độ,... 2.1.3. Phân loại mòn [3] Đặc trưng cho quá trình hư hỏng cơ học là sự mài mòn. Đặc trưng cho sự tác dụng hoá lý gọi là ăn mòn (hay sự gỉ). Mòn nói chung được phân loại thành 3 loại : - Mòn cơ học (còn có tên gọi mài mòn) là dạng mòn do các tác dụng cơ học. Đây là dạng hư hỏng do va chạm, mài mòn do tróc dính, do sự phá huỷ các bề mặt liên quan đến sự hao mòn vật liệu. Các giai đoạn mài mòn được biểu thị như hình sau đây : - Mòn dưới tác dụng của môi trường. Mòn do dòng chất lỏng, dòng khí hoặc hoá chất. Mòn dạng này có thể do các chất trên hòa tan khuyếch tán hay thẩm thấu theo thời gian vào chi tiết máy; cũng có thể do tác dụng hoá học, do các tác dụng của áp lực có chu kỳ hoặc không chu kỳ tiếp xúc với chi tiết... Các dạng mòn trên được gọi là ăn mòn kim loại. Dựa theo môi trường có chất điện ly hay không mà người ta chia ra : ăn mòn hoá học và ăn mòn điện hoá. - Dạng thứ 3 là dạng kết hợp cả cơ học và ăn mòn vật liệu dưới tác dụng của các môi trường. Dạng mài mòn (mòn cơ học) thường xuất hiện trên các bề mặt khô - 74 - Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên tiếp xúc có chuyển động tương đối với nhau, đặc biệt các bề mặt lắp ghép quá chặt, ma sát lớn, ... Mòn cơ học xuất hiện khi có chuyển động của kim loại trên kim loại hay có môi trường các chất phi kim loại chuyển động trên nó. Trong thực tế người ta phân mòn cơ học ra các loại như sau: + Sự phá huỷ bề mặt do tróc dính (tróc loại 1) Do ma sát hình thành các mối liên kết cục bộ, gây biến dạng và phá hỏng mối liên kết đó (quá tải cục bộ). Xuất hiện chủ yếu ở ma sát trượt, tốc độ dịch chuyển nhỏ, thiếu bôi trơn làm áp suất cục bộ tăng quá giới hạn chảy. + Sự phá huỷ bề mặt do tróc nhiệt (tróc loại 2 hay mài mòn nhiệt) Do ma sát nhiệt độ tăng đáng kể hình thành các mối liên kết cục bộ, gây biến dạng dẻo rồi phá hỏng mối liên kết ấy (quả tải nhiệt). Dạng này xuất hiện chủ yếu do chuyển dịch tương đối lớn và áp lực riêng p tăng, cấu trúc kim loại xảy ra hiện tượng kết tinh lại, ram, tôi cục bộ. Tróc loại 2 còn tuỳ thuộc vào độ bền, tính dẫn nhiệt, độ cứng của vật liệu ... + Sự phá huỷ do mỏi : đây là dạng mài mòn rỗ hay pitting. Do tác động của ứng suất biến đổi chu kỳ, ứng suất tăng lên và lớn hơn giới hạn đàn hồi. Hiện tượng này xảy ra do mối liên kết ma sát không liên tục, nó xảy ra trong từng phần của của bề mặt tiếp xúc. Phá huỷ do mỏi thường gặp ở những bề mặt có nứt tế vi, vết lỏm sâu, độ bóng thấp hoặc không đồng đều. Dạng mòn này thường xảy ra khi có ma sát lăn, trên bề mặt của ổ lăn và ổ trượt, trên bề mặt của bánh răng,... + Phá huỷ bề mặt do xói mòn kim loại (Mòn do tác dụng của môi trường các dòng chảy). Là sự phá huỷ các bề mặt do lực tác dụng va đập và lập lại nhiều lần hoặc thời gian kéo dài, áp lực lớn của dòng chất lỏng, dòng khí, dòng chuyển động của bột mài, sự phóng điện hoặc chùm tia năng lượng ... chúng làm cho quá trình mòn do ma sát phức tạp thêm. e. Phá huỷ bề mặt do hiện tượng fretting. Quá trình fretting được đặc trưng: ã Bởi sự có mặt của các chuyển vị nhỏ (bắt đầu có trị số lớn hơn khoảng cách giữa các nguyên tử; ã Bởi sự đặc tính động của tải trọng; ã Bởi sự ô xy hoá trong không khí làm tạo ra các sản phẩm bị ăn mòn; - 75 - Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên ã Một số nhà khoa học còn cho rằng quá trình fretting còn do tróc gây nên thể hiện rõ nhất ở những chỗ tiếp xúc. ã Là hiện tượng phá huỷ bề mặt do tróc, gỉ do sự ôxy hoá động, xảy ra do tổng hợp của nhiều yếu tố: ma sát, áp lực, độ dịch chuyển bề mặt tiếp xúc nhỏ, nhất ở điều kiện vận tốc (v) lớn, áp lực cao (p), nhiệt độ (t0) cao. Muốn giảm hiện tượng này ta cần giảm vận tốc, áp lực, nhiệt độ. f. Sự phá huỷ bề mặt do ăn mòn kim loại: Ăn mòn là sự phá huỷ kim loại do tương tác hoá học, điện hoá hoặc sinh hoá của kim loại với môi trường. Quá trình ăn mòn kèm theo sự ô xy hoá bề mặt kim loại để tạo thành hợp chất hoá học của kim loại (oxit, hydroxit, cacbonat,...). g. Sự phá huỷ bề mặt do ăn mòn điện : Sự phá hỏng bề mặt do tác dụng phóng điện khi có dòng điện đi qua : cổ góp, chổi than, các cơ cấu đóng và ngắt điện,... 2.2. Cơ chế phá hỏng và nguyên nhân gây ra với một số chi tiết chủ yếu Điều kiện sử dụng ảnh hưởng rất nhiều đến hao mòn và tuổi thọ của các chi tiết gầu máy xúc như: Địa hình hoạt động, chất đất, nhiệt độ không khí, chất lượng nhiên liệu, phụ tải của máy, chế độ chăm sóc, bảo dưỡng, điều chỉnh.[8] 2.2.1. Nhóm ổ trục Hình 2.20 Nhóm ổ trục Chốt và bạc trong mối ghép tay gầu và gầu Chốt và bạc trong mối ghép tay đòn gầu và gầu - 76 - Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên Nhóm ổ trục trong bộ phận công tác gầu xúc gồm có chốt và bạc trong mối lắp tay gầu - gầu và chốt và bạc trong mối lắp tay đòn gầu - gầu, trong đó dạng hỏng thường xảy ra nhất là mòn chốt và bạc trong mối ghép tay gầu - gầu.[1] Dưới đây là quá trình phân tích cụ thể cơ chế phá hỏng của các chi tiết trong nhóm ổ trục. a. Đặc điểm Ma sát trong ổ với ngõng hay cổ trục là ma sát trượt. Cấu tạo gồm có thân ổ, lót ổ và rãnh tra dầu.[9] Thân ổ thường được đúc rời thành 2 mảnh, có khi đúc liền hoặc rời với thân máy. Vật liệu là thép, gang hoặc chất dẻo. Lót ổ có dạng hình ống trụ mỏng, bề mặt ngoài tiếp xúc với thân ổ; bề mặt trong tiếp xúc với ngỗng trục. Nó được chế thành 2 mảnh từ đồng thau hay hợp kim nhôm cứng. Rãnh tra dầu được đục xuyên từ mặt ngoài thân ổ qua mặt trong lót ổ để bôi trơn trục quay như vậy phần bị mòn phai thay là lót ổ. Ưu điểm của ổ trượt là chịu được va đập, dễ điều chỉnh chính xác đường tâm quay, dễ tháo lắp, dễ thay vòng lót, đáp ứng nhu cầu làm việc với trục lớn, có thể chế tạo từ nhiều dạng vật liệu, chỉ cần thay lót ổ. Nhưng ô trượt cũng có nhiều khyết điểm. Đó là ma sát trượt lớn, khó bôi trơn toàn bộ và độ dài của ổ quá lớn. b. Mòn ổ Hình 2.21. Ổ trục bị mòn - 77 - Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên Một trong số các chi tiết chịu mài mòn lớn của cơ cấu công tác máy xúc là chốt và bạc lót [9]. Chúng làm việc ở điều kiện tải trọng lớn, có hạt mài và các ôxít hoạt tính ăn mòn. Do vậy các chi tiết của cơ cấu chịu quá trình mài mòn là do hạt mài, mài mòn cơ học, cơ hoá, mài mòn do biến dạng dẻo, do mỏi. Cùng với việc tăng khe hở của mối ghép, thì việc thay đổi hình dáng hình học của các chi tiết thuộc mối ghép cũng là nguyên nhân của việc giảm khả năng làm việc của mối ghép nói riêng và các cụm máy nói chung. Thực tế khai thác máy cho thấy rằng tất cả các chi tiết máy bị mài mòn đều dẫn tới sự thay đổi hình dáng hình học của chúng so với hình dáng ban đầu. Hình 2.22. Bạc lót khi còn mới Hình 2.23. Bạc lót khi mòn phải tháo để thay thế - 78 - Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên Hình 2.24. Bạc lót bị mòn đã được tháo ra khỏi ổ trục Hình 2.25. Mòn chốt Khi sự thay đổi hình dáng hình học chưa đạt tới trị số giới hạn thì các chi tiết máy không thể hiện rõ sự ảnh hưởng của mình trong quá trình làm việc. Khi sự thay đổi này đạt tới trị số giới hạn sẽ kéo theo sự thay đổi đáng kể các điều kiện làm việc của mối ghép, đồng thời sẽ làm cho khả năng làm việc của máy bị giảm nhanh.[8] Độ thay đổi hình dáng hình học của các chi tiết máy trong mối ghép trục - ổ trượt có chuyển động quay được xác định dựa trên các giả thiết cơ bản sau đây: 1- Lúc đầu, trục và ổ đỡ đều có hình dáng hình học chuẩn xác, trong đó bán kính các bề mặt ma sát của chúng có khác nhau. Các chi tiết được phân cách nhau - 79 - Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên bởi một màng dầu bôi trơn, màng này sẽ nhanh chóng tạo thành một cái "nêm" dầu khi trục bắt đầu quay trong ổ trục. 2- Khi ngừng quay, trục sẽ được tựa trên một bề mặt rất bé của ổ trượt và không có một màng dầu bôi trơn nào tại phần này. Tại thời điểm khởi động và thời điểm trục ngừng quay, sẽ xuất hiện ma sát nửa ướt tạm thời mà trong đó sẽ xảy ra sự mài mòn cục bộ của các bề mặt tiếp xúc. 3- Sự mài mòn trên đây chỉ phát hiện được tại một vùng nhỏ của ổ trượt trong khoảng 45 - 600 kể về 2 phía so với đường tâm thẳng đứng của trục. Chính điều này sẽ dẫn tới sự thay đổi hình dáng hình học của ổ trượt. Với sự mài mòn cục bộ của ổ, khi ngừng quay, trục sẽ được tựa lên một vết lõm với bán kính có kích thước như kích thước bề mặt trục. Nếu không có lớp dầu bôi trơn tại vùng chịu tải của ổ và trên toàn bộ bề mặt này điều kiện ma sát ướt bị phá vỡ thì có thể coi rằng độ thay đổi hình dáng hình học của ổ đã đạt tới trị số giới hạn. Chốt, các bạc lót bị mài mòn không đồng đều, kích thước của chi tiết sau khi bị mài mòn có hình elíp theo tiết diện ngang và còn theo chiều dài. Đặc tính elíp của kích thước sau mòn của chúng là do sự phân bố áp lực riêng theo chu kỳ theo chu kì trên chu vi tiết diện ngang của chi tiết khi làm việc. Hình 2.26. Chốt mòn và cong - 80 - Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên Cường độ mài mòn bề mặt ma sát cặp bạc lót - chốt lớn vì chế độ làm việc của chúng nặng nề. Với một bộ bạc lót, nửa trên mài mòn lớn hơn nửa dưới[8]. Lớp hợp kim chống mài mòn tráng trên mặt bạc lót có độ cứng nhỏ hơn độ cứng của kim loại bề mặt chốt, nên hiện tượng mài mòn do biến dạng dẻo xảy ra chủ yếu ở bề mặt bạc lót. Cũng từ lẽ đó, các hạt mài và các sản phẩm mòn tích luỹ dần trên bề mặt bạc lót, làm xấu đặc tính chống mòn của lớp hợp kim bề mặt bạc lót. Hiện tượng mài mòn do mỏi của các bạc lót có thể quan sát thấy qua sự xuất hiện các vết nứt dạn, các vết tróc gãy trên lớp kim loại chống mòn. Bạc lót với lớp hợp kim bề mặt có khả năng hấp thụ dầu bôi trơn tốt, hệ số ma sát nhỏ, tính chống mòn cao. Bạc lót có độ cứng lớp bề mặt nhỏ hơn, bị mài mòn nhanh hơn so với lớp bề mặt chốt. Chúng dược thay thế một số lần trong một chu kì sủa chữa phục hồi chốt là một giải pháp đúng đắn để lựa chọn mối tương quan kết cấu, vật liệu của cặp ma sát cho hiệu quả kinh tế - kĩ thuật cao. Điều kiện làm việc bình thường của các ổ trượt (giữa các bạc lót và chốt) được đảm bảo bời chế độ tốc độ, lực tác dụng, chế độ bôi trơn (áp suất, độ dày màng dầu bôi trơn), độ sạch dầu bôi trơn, nhiệt độ... Hình 2.27. Chốt và bạc gầu xúc khi còn mới * Kết luận: Vậy yêu cầu kĩ thuật đặt ra đối với cặp ma sát bạc và chốt đó là: Trục có hình dáng hình học đúng đắn quay trong một ổ đỡ trượt cũng có hình dạng hình học đúng đắn và phải tạo với ổ đỡ một khe hở nhất định. - 81 - Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 2.2.2. Các chi tiết thiết bị công tác Việc lựa chọn bán kính răng, hình dạng, chiều rộng, dung tích, cấu tạo khớp bản lề và các chi tiết cắt đất của gầu có ảnh hưởng khác nhau đến hoạt động của máy. Tăng bán kính răng sẽ làm giảm lực thâm nhập của gầu. Ngược lại, giảm bán kính răng sẽ làm tăng lực đào của gầu và tay gầu. [8] Hình 2.28 : Răng gầu và lợi gầu Răng gầu làm việc trong môi trường nhiều hạt mài, chịu áp lực riêng lớn, chịu mài mòn chủ yếu do mài mòn cơ học, có hạt mài, với tốc độ mòn rất lớn khoảng từ 5400m/h.[5] Răng cắt khi cắt đất, các phần tử như: đất, cát, đá, sỏi sẽ trượt theo mặt trước lưỡi cắt, còn mặt sau lưỡi cắt trượt trên bề mặt mới gia công kèm theo giá trị xác định áp lực riêng của đất lên mép cắt. Do vậy mặt sau lưỡi cắt có tốc dộ mài mòn lớn hơn nhiều lần so với mặt trước. Cụ thể tốc độ mài mòn mặt sau của răng gầu xúc lớn hơn mặt trước 4 – 7 lần, [5]. Quá trình mài mòn làm thay đổi các thông số kết cấu của gầu xúc, dẫn đến giảm năng suất máy, giảm chất lượng sản phẩm được gia công, tăng chi phí năng lượng... Thời hạn phục vụ của lưỡi cắt phụ thuộc chủ yếu vào tốc độ mài mòn theo chiều rộng lưỡi cắt (bề rộng lưỡi cắt càng nhỏ khả năng cắt đất càng kém) [20], vì tại đó khi làm việc ở đất chặt luôn chà sát với thành vách đứng. Thời hạn làm việc - 82 - Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên của nó thường từ 200 – 350h, giá trị độ mòn theo chiều rộng tương ứng với khoảng thời hạn làm việc đó, ở đất cấp 2 và cấp 4 là 40 – 50mm.[5] Thời hạn làm việc của răng cắt thường được xác định theo độ mài mòn chiều dài răng. Răng gầu bị mòn thì đỉnh răng sẽ bị tròn lại, điều này làm tăng độ kháng đào trong quá trình làm việc của máy dẫn tới tải trọng khi đào sẽ tăng và năng suất của máy sẽ giảm[20]. Do vậy người ta không cho phép độ giảm chiều dài răng gầu vượt quá 30% chiều dài phần công tác của nó. Hình 2.29. Răng gầu bị mòn không đều Gầu của máy đào gầu sấp phải đủ bền, phù hợp với điều kiện làm việc, có hình dạng phù hợp với quỹ đạo chuyển động của phoi đất khi cắt, không gây ra lực nội ma sát khi đào đất. Quá trình mài mòn bề mặt gầu xúc mang tính chất cục bộ, tại một số vị trí có cường độ mài mòn bề mặt lớn hơn nhiều so với các vị trí khác. Ví dụ: Ở thành gầu trước, các vị trí có cường dộ mài mòn lớn với độ mòn tới hạn, tiết diện không đủ bền phát sinh các vết nứt, có thể phá huỷ gầu xúc[21]. Tuổi thọ theo độ mài mòn làm việc đến sửa chữa của gầu xúc chế tạo từ thép đúc phụ thuộc vào điều kiện khai thác khoảng 1 – 2 năm, với gầu từ thép hàn khoảng 8 – 12 tháng. [5] - 83 - Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên Hình 2.30. Mòn mặt trước Hình 2.31. Mòn mặt sau Độ mài mòn cho phép các chi tiết của thiết bị công tác được xác định trên cơ sở đảm bảo độ tin cậy và năng suất máy theo yêu cầu kĩ thuật và đảm bảo chi phí tổng cho một đơn vị sản phẩm nhỏ. * Nhận xét: Các chi tiết của bộ công tác máy làm đất thường phải chịu sự mài mòn rất lớn do chúng phải tác dụng với đất, cát và chịu tải trọng lớn. Các khuyết tật thường gặp ở bộ công tác máy xúc là: các mối hàn bị nứt, bị bong, bị mòn các liên kết bản lề, bị mòn các răng gầu và các tấm ốp phía dưới của gầu máy xúc bị mòn v.v…Vậy cần có biện pháp phục hồi lại hình dáng hình học của chúng đó chính là hàn đắp. - 84 - Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 3. HIỆN TRẠNG CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO PHỤC HỒI GẦU XÖC TẠI VIỆT NAM Để phân tích, đánh giá trình độ công nghệ phục hồi gầu xúc có cơ sở khoa học, tác giả căn cứ vào thực tế khảo sát một số cơ sở phục hồi gầu xúc trên địa bàn Thái Nguyên và một số tỉnh lân cận. Trên thực tế trên địa bàn có rất nhiều nhà máy và công ty cổ phần có phục hồi gầu xúc. Ngoài ra còn rất nhiều công ty, cơ sở tư nhân trên địa bàn có phục hồi gầu xúc. 3.1 Các số liệu khảo sát từ thực tế. Vì công nghệ phục hồi của các cơ sở là như nhau nên ở đây tác giả xin đưa ra đơn cử 2 đơn vị có tiến hành công việc phục hồi. a. Xƣởng X79 – BQP Xưởng X79 – BQP công việc phục hồi gầu xúc chủ yếu là đắp lại răng gầu, đắp chốt và chế tạo mới bạc lót. * Phục hồi răng gầu Hình 2.32. Răng gầu sau khi đã phục hồi bằng hàn đắp - Phương pháp phục hồi: hàn đắp - Thiết bị: Máy hàn điện hồ quang - Vật liệu: + Que hàn thép + Que hàn hợp kim Mn - 85 - Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên %C %Si %S %Mn %P 0,8 – 1 0,3  0,5 0,035 10 – 12 0,035 + Thép nhíp + Răng gầu xúc - Giá thành: 1.000.000đ /bộ sản phẩm * Phục hồi chốt Hình 2.33. Chốt sau khi phục hòi bằng hàn đắp để chờ gia công - Các bước phục hồi + Bước 1: Hàn đắp + Bước 2: Gia công trên máy tiện - Thiết bị + Máy hàn điện hồ quang + Máy tiện - Vật liệu + Que hàn đắp hợp kim mangan + Chốt - Giá thành: 700.000đ/sản phẩm * Chế tạo mới chốt - Các bước chế tạo + Bước 1: Gia công trên máy tiện + Bước 2: Tôi cao tần - 86 - Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên - Thiết bị: + Máy tiện + Lò tôi cao tần - Vật liệu: Thép 45 - Giá thành: 1.000.000đ/sản phẩm * Chế tạo mới bạc - Các bước chế tạo + Gia công trên máy tiện + Tôi cao tần - Thiết bị + Máy tiện + Lò tôi cao tần - Vật liệu: Thép 45 - Giá thành: 300.000đ/sản phẩm b. Công ty cổ phần cơ khí mỏ Công ty cổ phần Cơ khí mỏ làm một công việc trong công nghệ phục hồi gầu máy xúc là đúc mới răng gầu. - Thành phần chính của vật liệu : C Cr Si S Mn P 1,0 - 1,3 2,5 max 0,8 max 0,03 max 13 - 15 0,10 max Ngoài ra cón có các nguyên tố Ni, Mo, Ti, Re,… Hình 2.34. Răng gầu máy xúc - 87 - Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 3.2. Nhận xét: 3.2.1. Tình hình quản lý công tác sửa chữa máy xây dựng Ngành cơ khí sửa chữa ở nước ta hiện nay có những đặc điểm đáng chú ý như sau: a) Trong điều kiện nền kinh tế thị trường, ngoài các nhà máy sửa chữa lớn và các doanh nghiệp Nhà nước thực hiện công tác sửa chữa xe-máy, thì các doanh nghiệp tư nhân (thậm chí các hợp tác xã, các trạm tư nhân) cũng đảm nhận việc sửa chữa và bảo dưỡng trang thiết bị. Điều này tạo điều kiện thuận lợi cho các đơn vị thi công đưa xe-máy đi sửa chữa được dễ dàng và linh hoạt, nhưng cũng có những tồn tại sau đây: ã Ở nhiều cơ sở sửa chữa, các tiêu chuẩn kỹ thuật, các qui định về chất lượng sửa chữa, qui trình qui phạm về sửa chữa không được ban hành, do vậy tại những nơi đó không có cơ sở để đánh giá và kiểm tra chất lượng sửa chữa. [9] ã Các trang thiết bị chuyên dùng và đặc biệt là các thiết bị đo, thiết bị kiểm tra còn thiếu, cho nên các thông số về chất lượng sửa chữa chủ yếu được đánh giá theo kinh nghiệm. Điều này dẫn tới có tình trạng xe-máy sau khi sửa chữa làm việc với độ tin cậy không cao, thậm chí còn mất an toàn trong quá trình điều khiển máy. b) Các nhà máy và các doanh nghiệp Nhà nước về công tác sửa chữa hiện nay được xây dựng rải rác trong toàn quốc, chưa có một qui hoạch thống nhất, do vậy có tình trạng sau: ã Việc quản lý công tác sửa chữa còn phân tán cả về theo vùng lãnh thổ và theo các cơ quan hành chính quản lý, do vậy việc liên kết (về khâu kỹ thuật và công nghệ) không thể thực hiện được. ã Việc chuyên môn hóa các nhà máy sửa chữa cũng vì lý do trên mà ở nước ta hiện nay vẫn không được chú ý đến, trong khi đó ở các nước tiên tiến việc chuyên môn hóa trong công nghiệp (trong đó có lĩnh vực cơ khí sửa chữa) được ứng dụng rất phổ biến vì nó đưa lại hiệu quả cao (nhất là hiệu quả về kinh tế). [9] - 88 - Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 3.2.2. Đánh giá về tiềm năng và đặc điểm của các nhà máy sửa chữa (các doanh nghiệp nhà nƣớc) ở nƣớc ta ã Về lực lượng và trình độ cán bộ, công nhân kỹ thuật ở các nhà máy cơ khí sửa chữa nhìn chung là khá mạnh. Số lượng cán bộ kỹ thuật và công nhân bậc cao trong các nhà máy chiếm tỷ lệ khá cao. Các số liệu khảo sát cho thấy tỷ lệ cán bộ kỹ thuật so với tổng số công nhân kỹ thuật chiếm 13% (theo định mức cần 13-15%). Tỷ lệ thợ bậc cao (từ bậc 5 trở lên) chiếm 20-25%. Bậc thợ bình quân đạt 3,8 (theo qui định mức chỉ cần đạt 3,5). ã Kiến trúc xây dựng và bố trí mặt bằng sửa chữa ở các nhà máy được đánh giá rõ nét thông qua tài liệu [9], cụ thể là: Trong số các nhà máy cơ khí sửa chữa hiện nay đang hoạt động, chỉ một số ít có xây dựng kiến trúc theo thiết kế định hình, bảo đảm đúng qui cách nhà công nghiệp về độ cao, về khẩu độ nhịp nhà, kết cấu vì kèo v.v… Số còn lại không bảo đảm tiêu chuẩn về kết cấu của một nhà xưởng. Điều này ảnh hưởng lớn tới việc bố trí các thiết bị nâng chuyển, bố trí mặt bằng sửa chữa, lắp đặt các thiết bị máy móc công nghệ. ã Bố cục mặt bằng của nhà máy còn thể hiện sự bất hợp lý, không tuân thủ theo nguyên tắc thiết kế xưởng. Các nhà xưởng được bố trí rải rác phân tán, không những không kinh tế về mặt xây dựng mà còn không hợp lý về tính công nghệ trong qui trình sửa chữa. Mặt bằng trong nhà xưởng sửa chữa được bố trí chưa hợp lý về trình tự công nghệ, chưa bảo đảm các qui định về vệ sinh công nghiệp và bảo vệ môi trường. ã Trang thiết bị công nghệ phục vụ sửa chữa. Trong giai đoạn hiện nay ở nước ta đã được đầu tư khá mạnh về trang thiết bị công nghệ cơ khí, nhưng nhìn chung các công nghệ được đầu tư và nhập vào nước ta chủ yếu thuộc lĩnh vực chế tạo hàng tiêu dùng hoặc lắp ráp, còn đối với lĩnh vực cơ khí sửa chữa thì vẫn chưa được cải thiện nhiều. Các máy móc công nghệ sửa chữa không đồng bộ. Các nhà máy được trang bị hầu hết bằng các thiết bị lẻ, ít có máy móc chuyên dùng và hiện đại. Đặc biệt là các thiết bị kiểm tra, thiết bị đo còn thiếu và kém hiện đại. Điều đáng chú ý là các trang thiết bị hiện nay ở các nhà máy cơ khí sửa chữa phần đa là những thiết bị cũ. Trong khi đó, như phần đầu đã trình bày: các máy móc thi công, - 89 - Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên máy xây dựng thì hiện tại đã được nhập vào nhiều loại tối tân và hiện đại. Trên đây là những điều đáng để chúng ta phải quan tâm. 3.2.3. Tổ chức và điều hành công tác sửa chữa trong các nhà máy cơ khí sửa chữa ở nƣớc ta So với các nước công nghiệp tiên tiến, việc tổ chức và điều hành công tác sửa chữa ở nước ta còn có những khác biệt đáng chú ý. Ở các nước, trong các lĩnh vực sản xuất nói chung và lĩnh vực cơ khí sửa chữa nói riêng, người ta áp dụng các hình thức tổ chức sản xuất tiên tiến như chuyên môn hóa, tập trung hóa, cơ giới hóa, tự động hóa, tổ chức sửa chữa theo dây chuyền, theo hình thức cụm - tổng thành v.v… Đó là những hình thức tổ chức sửa chữa có năng suất và chất lượng cao. Đối với nước ta, công tác tổ chức sửa chữa còn có nhiều yếu điểm. Điều này xảy ra là do các nguyên nhân như đã trình bày ở trên: Công nghiệp cơ khí chưa phát triển đúng mức, trang thiết bị công nghệ còn thiếu và không đồng bộ, đối tượng sửa chữa (máy xúc, máy ủi…) thì lại rất đa dạng, nhiều chủng loại. Chính vì những hạn chế trên đây mà hiện nay trong các nhà máy cơ khí sửa chữa của ta công tác tổ chức và điều hành sản xuất còn phổ biến những tình trạng sau đây: ã Các nhà máy đều áp dụng hình thức tổ chức sửa chữa đơn chiếc. Các tổ sản xuất hầu hết là tổ vạn năng, các tổ này đảm nhận tất cả các công việc từ đầu đến cuối của cả quá trình sửa chữa một xe máy. ã Vì mặt bằng nhà xưởng được bố trí chưa hợp lý, trang thiết bị công nghệ không đồng bộ, mặt khác các đối tượng sửa chữa thuộc nhiều chủng loại nên không thể áp dụng hình thức sửa chữa theo dây chuyền. ã Các loại phụ tùng và đặc biệt là số lượng các cụm máy tổng thành để thay thế không đủ, do vậy hình thức sửa chữa cụm - tổng thành khó được áp dụng. ã Sự điều phối các công việc sửa chữa, phân bổ các tổ, các nhóm phụ trách các công đoạn sửa chữa chưa theo hướng chuyên môn hóa. Qui trình qui phạm sửa chữa hầu như không được chú ý tới trong quá trình sửa chữa. * Với hình thức điều hành quá trình sửa chữa trên đây sẽ nảy sinh những nhược điểm sau: - 90 - Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên ã Các tổ sản xuất (hoặc các phân xưởng) đảm nhận sửa chữa nhiều bộ phận máy và cụm máy khác nhau, nên mức độ chuyên môn hóa không cao, dẫn tới năng suất và chất lượng sửa chữa bị hạn chế. ã Mối liên quan công nghệ giữa các nhóm và các tổ chức chưa có sự quan tâm đúng mức, do vậy không có sự ràng buộc trách nhiệm về thời gian, về tiến độ và kỹ thuật sửa chữa giữa các tổ với nhau. ã Việc kiểm tra chất lượng của các công đoạn sửa chữa, chất lượng sửa chữa của các cụm máy rất khó thực hiện. * Kết luận: Trên đây là một số nhận xét tổng quát về lĩnh vực sửa chữa xe - máy nói chung và sửa chữa máy xây dựng nói riêng. Đây là những số liệu giúp ta có cơ sở khoa học để đánh giá so sánh những điểm mạnh, điểm yếu của công tác cơ giới hoá xây dựng ở nước ta trong giai đoạn hiện nay, từ đó có biện pháp nhằm nâng cao hơn nữa hiệu quả kinh tế, chất lượng trong sửa chữa máy xây dựng ở nước ta. 4. ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO PHỤC HÕI 4.1 Giới thiệu chung Trong quá trình vận hành nhu cầu đặt ra là phải có chi tiết thay thế để sửa chữa. Khi làm việc sau một thời gian dài thì một số chi tiết bị hư hỏng do mòn mỏi không sử dụng được nữa vì vậy phải thay thế. Các chi tiết thay thế thường được nhập từ nơi sản xuất ra máy nên rất phức tạp và giá thành thường rất cao do chi phí sản xuất và vận chuyển. Trong khi đó thị trường cạnh tranh rất khốc liệt đòi hỏi các đơn vị phải hạ giá thành . Do đó để có thể sản xuất được hoàn toàn các sản phẩm thay thế trong nước là một vấn đề rất cần tiết được nhiều nhà máy quan tâm. Một trong những bộ phận cần thay thế thường xuyên trong quá tình vận hành là gầu máy xúc. Hiện nay trong nước đã có nhiều người quan tâm đến để phục hồi gầu xúc nhưng chưa thu được kết quả khả quan. Chất lượng gầu sau khi phục hồi trong nước chưa đạt yêu cầu như: - Vật liệu đắp có thành phần khác vật liệu cơ bản nên nhanh bị mòn, dẫn đến mất nhiều thời gian thay thế nên giảm công suất máy. - Kích thước không đạt yêu cầu. - 91 - Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên Trong quá trình sửa chữa máy, chúng ta gặp những chi tiết máy có khuyết tật mà trị số còn nằm trong giới hạn cho phép. Đối với những chi tiết này, một vấn đề đặt ra là phải phục hồi, sửa chữa để sử dụng lại. Tuy vậy, trong thực tế không phải tất cả các chi tiết thuộc đối tượng trên đều được sửa chữa, phục hồi. Do vậy trước khi quyết định công nghệ phục hồi một chi tiết máy nào đó chúng ta phải xem xét đến tính hợp lý phục hồi đối với chi tiết đó, tức là phải so sánh xem chi tiết có nên phục hồi hay không, hay là nên thay chi tiết mới, hoặc nếu phục hồi thì phục hồi bằng phương pháp nào là hiệu quả nhất. Kinh nghiệm của các nhà máy sửa chữa trong nước cũng như nước ngoài đều cho rằng những chi tiết có khối lượng kim loại lớn nếu được phục hồi sửa chữa thì giá thành thấp hơn rất nhiều so với thay chi tiết mới, trong đó sẽ tiết kiệm được một khối lượng kim loại lớn. Công nghệ hiện thời về sửa chữa máy đã tạo ra một cơ hội để lựa chọn các phương pháp khác nhau cho việc phục hồi chi tiết máy, bởi vì các chi tiết có cùng một khuyết tật nhưng có thể phục hồi bằng các phương pháp khác nhau. Những yếu tố về kinh tế, về công nghệ và về tổ chức đều có ảnh hưởng đến việc lựa chọn phương pháp phục hồi chi tiết máy. Do tính đa dạng của các chi tiết máy cấu thành máy xây dựng, nên chúng ta không thể đề xuất một cách cụ thể cho việc phục hồi từng chi tiết riêng biệt. Việc lựa chọn một phương pháp hợp lý cho việc sửa chữa chi tiết được tiến hành theo 2 bước. Trước hết, nên dự kiến tất cả các phương pháp phục hồi có thể áp dụng để khắc phục hoàn toàn các khuyết tật của chi tiết, sau đó mới chọn một phương pháp hiệu quả nhất. Việc chọn phương pháp phục hồi hợp lý được tiến hành theo các chỉ tiêu khác nhau.[19] Phổ biến hơn cả là chỉ tiêu kinh tế Ke: m SCm e C CC K   Trong đó: Cm- Giá mua chi tiết mới; - 92 - Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên Csc- Giá thành sửa chữa chi tiết cũ theo phương pháp được chọn. Giá thành sửa chữa chi tiết bao gồm: Csc = CL + CVL + CK Trong đó: CL - Tiền lương trả cho công nhân; CVL - Tiền mua vật liệu; CK - Các chi phí khác như khấu hao máy móc, năng lượng, vật tư nhiên liệu v.v… Trong quá trình sửa chữa chi tiết, việc đánh giá công nghệ phục hồi còn được dựa theo chỉ tiêu kỹ thuật, thông thường người ta đánh giá theo hệ số tuổi thọ (Kt): m SC t t t K  Trong đó: tSC - Tuổi thọ của chi tiết được phục hồi bằng phương pháp đã chọn; tm - Tuổi thọ của chi tiết mới. Phương pháp phục hồi hợp lý nhất là phương pháp có hệ số tuổi thọ lớn và chỉ tiêu kinh tế lớn. Những yêu cầu đặt ra đối với các phương pháp phục hồi: 1- Bảo đảm phục hồi chi tiết đạt chế độ lắp ráp yêu cầu. 2- Có khả năng gia công cơ khí. 3- Bảo toàn được cơ tính ban đầu của chi tiết. 4- Bảo đảm được độ chống mòn ban đầu hoặc tăng thêm được độ chống mòn của chi tiết. Tất cả các phương pháp phục hồi được phân ra theo các nhóm sau đây: ã Phương pháp phục hồi tạo ra sự thay đổi kích thước ban đầu của chi tiết. ã Phương pháp phục hồi không làm thay đổi kích thước ban đầu của chi tiết. 4.2.Phân loại các dạng hỏng * Dạng 1: Răng gầu bị mòn do xúc đất, quặng, nạo vét kênh mương, xúc vật liệu ở công trình xây dựng. Ở dạng mòn này răng gầu chủ yếu là bị giảm dần chiều dài công tác. Ở nhóm dạng hỏng này tác giả phân loại dựa vào màu sắc của vật liệu - 93 - Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên dính lại trên gầu. (Ví dụ gầu xúc than sẽ có màu đen của than, gàu xúc đất đồi có màu đỏ…) Hình 2.35. Gầu xúc đất * Dạng 2: Răng gầu bị mòn, mẻ, vỡ do xúc đá tảng là loại vật liệu có độ cứng vật thể va vấp là lớn nhất. * Dạng 3: Chốt, bạc bị mòn do ma sát với nhau trong quá trình nâng hạ tay gầu. Hình 2.36. Máy xúc đang làm việc Mòn chốt, bạc do nâng hạ gầu - 94 - Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên * Dạng 4: Chốt, răng gầu bị gẫy do quá tải: Mỗi loại máy xúc đã được quy định về tải trọng. Gầu của máy xúc có nhiều loại, mỗi loại tương ứng với những điều kiện làm việc cụ thể (gầu công dụng chung, gầu nạo vét, gầu xúc đá,…) vì vậy nếu sử dụng không đúng chủng loại và sai mục đích thì bộ phận công tác của máy sẽ gặp sự cố (ví dụ: gẫy răng, gẫy chốt). Hình 2.37. Chốt gầu bị gẫy trong bạc 4.3.Đề xuất phƣơng pháp phục hồi chi tiết 4.3.1. Phục hồi bằng hàn đắp - Trường hợp chốt bị mòn quá 2mm và răng gầu bị mòn theo chiều dài lớn hơn 60mm thì việc phục hồi chúng được tiến hành bằng hàn đắp. [9] + Với trục để tránh hiện tượng trục bị cong, người ta tiến hành hàn đắp bằng các mối hàn dọc theo đường sinh hoặc bằng mối hàn vòng liên tục. Để khử hết ứng suất bên trong xuất hiện trong quá trình hàn đắp, người ta tiến hành ủ chốt (đốt nóng đến nhiệt độ 800 ÷ 8500 C và để nguội từ từ), sau đó tiến hành gia công cơ đạt kích thước danh nghĩa. + Với răng gầu thì trước hết cần phải hàn đắp một vài lớp bằng que hàn thép thường và cuối cùng phải hàn đắp một lớp hợp kim chống mòn có bề dày 10 ÷ 15mm. - 95 - Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên Những chỗ mòn khác của gầu có thể phục hồi bằng hàn đắp hoặc hàn táp thêm những tấm ốp gia cường. Những vết nứt trên thành gầu và đáy gầu phải được phục hồi bằng hàn. 4.3.2. Các dạng phục hồi khác a. Dạng hỏng khắc phục đƣợc Những chốt có độ cong chưa vượt quá trị số cho trong bảng 2.3 có thể tiến hành nắn nguội hoặc nắn nóng. b. Dạng hỏng phải thay mới - Những vòng bạc bị nứt, mòn phải thay bằng chi tiết mới. - Những chốt có độ mòn tại các vị trí lắp chặt bạc trượt vượt trị số cho trong bảng 2.2 thì cần phải thay thế.[9] Bảng 2.2: Trị số độ mòn giới hạn cho phép của trục ,mm Chức năng của trục Đường kính danh nghĩa 50 ÷80 80 ÷120 120 ÷ 180 - Trục của các bánh răng và các tang lắp lồng không - Trục của các bánh xe lắp lồng không của hệ thống quay và hệ thống di chuyển của các ròng rọc cáp, các con lăn đỡ của hệ thống quay. - Chốt cần 0,4 0,6 0,8 0,6 1,0 1,2 0,8 1,2 1,5 - Những chốt nào có độ cong vượt quá độ cong giới hạn cho phép cho trong bảng 2.3 bắt buộc phải thay thế. Bảng 2.3: Độ cong giới hạn cho phép của trục,mm Tốc độ quay của trục, m/phút Độ cong giới hạn cho phép Trên 1m chiều dài Trên toàn bộ chiều dài trục - Trên 500 - Dưới 500 0,15 0,25 0,30 0,50 - Chốt gầu bị gẫy cần thay thế mới - Răng gầu bị vỡ cần thay thế mới. - 96 - Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 5. Kết luận * Như phần nhận định điểm mạnh và điểm yếu của các nhà máy cơ khí ở nước ta tác giả cho rằng quy mô tổ chức công nghệ sửa chữa thích hợp nhất với các nhà máy của chúng ta là phải tiến tới chuyên môn hóa trong công tác phục hồi chi tiết máy. Cụ thể trong giới hạn của đề tài này tác giả sẽ tiến hành phân nhóm các dạng hỏng của chi tiết và tiến hành thiết kế quy trình phục hồi chung cho cả nhóm dạng hỏng để giảm bớt thời gian thiết kế quy trình công nghệ và tạo điều kiện chuyên môn hóa trong công tác phục hồi. Theo hình thức này chúng ta sẽ có một lượng lớn các chi tiết dự trữ dành cho việc thay thế ngay khi cần thiết để giảm được thời gian chờ máy, nhờ đó mà đạt được hiệu quả kinh tế cao. * Qua khảo sát nhận thấy công nghệ sửa chữa chi tiết máy hiện nay ở nước ta còn nhỏ lẻ, chưa có qui hoạch tổng thể trên phạm vi cả nước. Tuy vậy rất năng động về cơ bản đã đáp ứng được nhu cầu sửa chữa, tương ứng với mỗi loại chi tiết có một công nghệ sửa chữa thích hợp. Với các dạng hỏng thường gặp của gầu xúc, công nghệ phục hồi được chọn là hàn đắp, đúc và gia công cơ khí . - Hàn là một quá trình công nghệ tạo ra mối liên kết không tháo được của các chi tiết kim loại khi người ta đốt nóng cục bộ các chi tiết đó đến nhiệt độ chảy hoặc đến trạng thái dẻo để cho chúng hoà trộn và liên kết với nhau.[11] Hàn đắp là một dạng của công nghệ hàn và chính là quá trình đắp một lớp kim loại lên bề mặt chi tiết. Trong đó: + Hàn đắp bằng tay: Tất cả các nguyên công cần thiết để tạo ra mối hàn đều do người thợ hàn thực hiện bằng tay.[12] + Hàn đắp bán tự động là quá trình hàn mà trong đó việc dịch chuyển vật liệu hàn được thực hiện bằng cơ giới hoá.[12] + Hàn đắp tự động là quá trình hàn mà trong đó tất cả các nguyên công đều được cơ giới hóa.[12] Trong lĩnh vực sửa chữa, hàn bằng tay được dùng để khắc phục các khuyết tật như nứt, gãy, tróc, thủng hoặc các vị trí lắp ráp bị mòn của các chi tiết thân vỏ hoặc các`1 chi tiết thuộc kết cấu thép. - 97 - Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên Công nghệ hàn đắp hiện nay rất phát triển, có nhiều vật liệu đắp mới được phát hiện mà một trong số đó là que hàn đắp cứng là loại vật liệu đắp phục hồi, tạo bề mặt cứng, nâng cao độ bền cho các chi tiết thiết bị máy móc cơ khí làm việc trong điều kiện chịu va đập, mài mòn…Tác giả sẽ chọn cho quá trình phục hồi gầu xúc. - Phục hồi bằng phương pháp gia công cơ khí: Đây là một phương pháp phục hồi với sự thay đổi kích thước ban đầu của chi tiết. Phương pháp này thường được áp dụng để phục hồi các chi tiết bị mòn. Trong thực tế, khi sửa chữa các chi tiết máy bị mòn người ta dùng các dụng cụ cắt gọt để gia công chi tiết, làm cho kích thước của chi tiết thay đổi tạo thành cặp chi tiết lắp ráp mới. Máy móc dùng cho công nghệ phục hồi bằng phương pháp gia công cơ khí cũng rất phát triển; nhưng ở đây xét về mức độ yêu cầu kĩ thuật cần đạt và tính kinh tế tác giả chọn loại máy gia công cơ khí bán tự động. - 98 - Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên Chƣơng 3. NGHIÊN CỨU LỰA CHỌN GIẢI PHÁP CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO PHỤC HỒI GẦU XÖC KOMATSU PC220 1.Chọn phƣơng pháp sửa chữa và phục hồi chi tiết Trong quá trình sửa chữa gầu máy xúc, công tác phục hồi và sửa chữa chi tiết đóng một vị trí rất quan trọng, nhất là trường hợp chi tiết không đủ để cung cấp thì lại cần thiết. Chúng ta cần coi trọng tiết kiệm, song song với việc đẩy mạnh chế tạo các chi tiết mới cần hết sức tìm cách sửa chữa và phục hồi các chi tiết cũ. Bời vì muốn chế tạo một tấn chi tiết mới thì cần 3 – 5 tấn nguyên vật liệu, nếu sửa chữa chi tiết cũ thì chỉ dùng một lượng vật liệu ít hơn nhiều[9]. Do đó sửa chữa và tận dụng chi tiết cũ làm một phương châm quan trọng trong công tác sửa chữa. Căn cứ vào các yêu cầu nhiều, nhanh, tốt và tiết kiệm để chọn phương pháp và công nghệ sửa chữa và phục hồi chi tiết một cách đúng đắn nhất. a. Các nguyên tắc chọn công nghệ sửa chữa và phục hồi chi tiết - Tính hợp lý của công nghệ: Nguyên tắc này nhằm mục đích phục hồi một cách có hiệu quả tính năng làm việc của chi tiết. - Tính kinh tế: Trong quá trình gia công phải thể hiện được nguyên tắc nhiều, nhanh, tốt và tiết kiệm, bảo đảm giá thành rẻ, tăng tuổi thọ; do đó nó là tiêu chuẩn quan trọng nhất để xác định việc lựa chọn công nghệ sửa chữa và phục hồi có hợp lý không. b. Điều kiện chọn phƣơng pháp phục hồi và sửa chữa Căn cứ theo hai nguyên tắc trên, kết hợp với điều kiện gia công sửa chữa của đơn vị (thiết bị, lực lượng kĩ thuật…) và theo các hạng mục sau đây để chọn phương pháp sửa chữa và phục hồi chi tiết: - Mức độ mòn hỏng của chi tiết - Kết cấu và điều kiện làm việc của chi tiết (bôi trơn, phụ tải, tính chất lắp ghép…). - 99 - Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên - Yêu cầu kĩ thuật (độ chính xác gia công, độ trơn láng, hình dạng hình học, nhiệt luyện…) - Vật liệu chế tạo chi tiết. 2. Phục hồi chi tiết 2.1. Phục hồi bằng hàn đắp Răng gầu và chốt bị mòn được phụ hồi bằng hàn đắp a. Hàn đắp lên răng gầu cũ để phục hồi hình dạng hình học gần đúng của răng. Để nâng cao hiệu quả gầu xúc một cách kinh tế, khi gầu xúc làm việc đến độ mòn nào đó, tiến hành hàn đắp hợp kim cứng có độ bền mòn cao lên các phần bề mặt bị mài mòn lớn Răng gầu bị mòn tiến hành hàn đắp bằng hợp kim chống mòn (trước tiên dùng que hàn thép cácbon thường để hàn đắp, trên cùng đắp một lớp hợp kim chống mòn bằng hàn điện hồ quang). * Chọn que hàn đắp: Que hàn đắp cứng Martensitic FW-8103 Hình 3.1. Que hàn đắp cứng Martensitic FW-8103 - Thành phần hóa học: %C %Si %Cr %Mn % Mo 0.5 0.6-1.2 6.0-7.5 1.1-1.5 1.1-3.0 - Độ cứng :58 HRC - 100 - Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên Khi đắp cứng trực tiếp lên thép carbon hoặc thép hợp kim, lớp đắp tạo khả năng chống chịu cao trước sự mài mòn hay mài mòn kim loại với kim loại với trọng tải va đập cao. * Tiến hành đắp: - Vệ sinh răng gầu bằng bàn chải sắt hoặc bằng khí. - Gá răng gầu trên bàn hàn. - Điều chỉnh cường độ dòng điện hàn ở mức (160-170)A. - Gây hồ quàn cách đầu mối hàn (10 – 20)mm, sau khi phát sinh hồ quang đưa que hàn quay lại điểm bắt đầu đường hàn để hàn. - Tiến hành hàn + Điều chỉnh que hàn vuông góc với bề mặt vật hàn theo hướng nhìn dọc theo mối hàn và nghiêng với hướng hàn một góc 7580. [12] + Di chuyển que hàn sang hai bên cạnh hàn, dừng lại một chút ở mỗi cạnh.[12] Bề rộng chuyển động que hàn trong khoảng 3 lần đường kính lõi que hàn. Di chuyển que hàn bằng cả cánh tay với các bước dao động không đổi. Hình 3.2. Bước dao động que hàn trong hàn đắp + Chiều dài hồ quang khoảng (3 – 4)mm + Hướng đầu que hàn vào phần đầu bề hàn. + Đường hàn sau chồng lên đường hàn trước một khoảng b/3 – b/2 - 101 - Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên Hình 3.3. Thứ tự thực hiện các lớp đắp [11] + Đường hàn sau ngược chiều với đường hàn trước. + Các đường hàn có kích thước không đổi. + Khi hàn đắp nhiều lớp hướng của đường hàn lớp sau vuông góc với hướng của đường hàn lớp trước. Hình 3.4. Hướng hàn khi hàn đắp nhiều lớp [11] + Sau khi hàn song lớp trước tiến hành gõ sạch xỉ, để cho vật hàn nguội hẳn mới tiến hành hàn lớp sau. - 102 - Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên b. Hàn đắp lên chốt gầu cũ để phục hồi hình dạng hình học gần đúng của chốt. Hình 3.5. Hàn đắp trục [12] * Tiến hành đắp - Trước tiên tháo chốt ra khỏi cơ cấu Hình 3.5. Công nhân tháo chốt ra khỏi ổ trục - Làm sạch bề mặt chốt - Điều chỉnh cường độ dòng điện hàn ở mức (150 – 160)A - Tư thế hàn thoải mái - 103 - Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên - Gây hồ quàn cách đầu mối hàn (10 – 20)mm, sau khi phát sinh hồ quang đưa que hàn quay lại điểm bắt đầu đường hàn để hàn. - Tiến hành hàn + Điều chỉnh que hàn vuông góc với bề mặt vật hàn theo hướng nhìn dọc theo mối hàn và nghiêng với hướng hàn một góc 7580. + Bề rông mối hàn không đổi và không vượt quá hai lần đường kính lõi que hàn. + Chiều dài hồ quang khoảng (3 – 4)mm + Hướng đầu que hàn vào phần đầu bề hàn. + Bố trí các đường hàn so le đối xứng nhau qua tâm. + Đường hàn sau chồng lên đường hàn trước khoảng 1/3 bề rộng mối hàn Hình 3.6. Thứ tự các lớp đắp Trục sau khi hàn đắp được gia công trên máy tiện và đánh bóng đạt kích kích thước theo yêu cầu kĩ thuật. 2.2. Phục hồi bằng gia công cơ khí a. Chế tạo mới chốt - Vật liệu và phương pháp chế tạo phôi. [15] +Vật liệu: thép 45 + Phôi rèn - Gá trên mâm cặp 3 trấu + Gia công thô mặt ngoài bằng cách cắt từng lớp (dùng 2 lần gá để gia công). [18] + Gia công tinh mặt trụ. - 104 - Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên - Nhiệt luyện: Nhiệt luyện toàn bộ trục bằng dòng điện cao tần - Nắn thẳng sau khi nhiệt luyện để khắc phục biến dạng. - Gia công tinh sau nhiệt luyện: Mài thô và tinh các cổ trục. b. Chế tạo mới bạc - Vật liệu và phương pháp chế tạo phôi. +Vật liệu: thép 40X + Phôi rèn - Chuẩn định vị [18] + Đảm bảo độ đồng tâm mặt trong và ngoài + Đảm bảo độ vuông góc của mặt đầu với tâm lỗ. - Thực hiện các nguyên công + Gia thô mặt ngoài + vát mép + Gia công một mặt đầu + Gia công mặt đầu còn lại, tiện tinh mặt ngoài + Gia công lỗ và rãnh mỡ - Nhiệt luyện thể tích. - Gia công tinh sau nhiệt luyện: Mài đường kính ngoài và đường kính trong theo yêu cầu kĩ thuật. [16] 2.3. Đúc mới răng gầu * Chọn vật liêu phôi [10] Khi dùng thép trong các ứng dụng chịu mài mòn cao đồng thời có tính va đập cao (như trong máy nghiền) thì các loại thép thông thường không đạt yêu cầu. Vì sao? - Thép thường (thép các bon) có thể tôi cứng để sử dụng. Nhưng như vậy thì toàn bộ chi tiết sẽ cứng, độ dai va đập sẽ thấp, chi tiết dễ bị gãy vỡ. - Nếu đem thép thường đi tôi cao tần thì yêu cầu sử dụng thoả mãn (vừa cứng để chống mài mòn và lõi vừa dẻo để chịu va đập). Tuy nhiên sau một thời gian, lớp tôi cứng bị mài mòn và phải đem tôi cao tần lại. Có loại thép nào khắc phục được các hạn chế trên không? Câu trả lời là có! - 105 - Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên Đó là loại thép gọi là thép Hatfind có ký hiệu 130Mn13Đ (thép hợp kim với 13% Mn). Với loại thép này, khi chế tạo, người ta không tôi cứng được vì tổ chức của nó là austenit ở nhiệt độ thường (giống như tổ chức của một thỏi thép nung đỏ - rất mềm). Điểm đặc biệt của nó là, khi có lực cơ học tác dụng lên nó thì một lớp trên bề mặt biến cứng (tương đương với tôi bề mặt). Chiều dày lớp biến cứng tuỳ thuộc vào độ lớn của lực tác dụng, thường là các lực tác dụng từ vật liệu công tác như vật liệu nghiền trong máy nghiền hay đất đá trong gầu xúc. Do lớp vật liệu trong lõi vẫn còn dẻo dai nên vật liệu chịu được va đập. Khi lớp biến cứng bên ngoài bị mài mòn, thì lớp bên trong lộ ra tiếp tục được biến cứng liên tục. Cơ tính của thép này cụ thể như sau:  = 50÷60%; ak = 2.000 KJ/m 2 ; = 400÷ 500 MPa; b = 800÷1.000 MPa; * Tiến hành đúc [14] - Lắp nửa hòm khuôn - Tạo lớp cát áo để dễ rút mẫu. - Tạo lớp cát đệm xung quanh mẫu (đây lớp hỗn hợp làm khuôn với cát có độ mịn cao để dễ in hình vật đúc) - Đầm cát - Gạt bỏ phần cát thừa. - Lật khuôn - Ráp nửa khuôn còn lại - Định vị hệ thống cấp kim loại lỏng (hệ thống rót, đậu ngót) và thoát khí (đậu hơi) - Khuôn sau khi thực hiện lại các bước từ bước 2 đến bước 5 - Tạo rãnh dẫn - Rút mẫu - Ráp 2 nửa khuôn - Rót kim loại lỏng vào khuôn - Phá dỡ khuôn được vật đúc - Vệ sinh vật đúc, loại bỏ phần thừa - 106 - Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 3. Thử nghiệm Máy xúc Komatsu PC 220 là loại máy di chuyển bằng xích có kích thước tương đối lớn , gầu xúc của máy làm việc trong điều kiện tải trọng nặng. Như chương 1 tác giả đã đề cập đến cấu tạo của bộ phận công tác máy xúc Komatsu PC220, chúng có kết cấu tương đối phức tạp, kết cấu bộ phận công tác tương đối lớn vì vậy công việc tháo lắp bộ phận công tác gặp rất nhiều khó khăn và cần hạn chế tới mức tối đa công việc tháo lắp vì khi tháo lắp rất mất thời gian và nhân lực ảnh hưởng đến năng suất công việc. Các chi tiết của bộ phận công tác như răng gầu, chốt, bạc lại có tuổi thọ tương đối cao (theo khảo sát thực tế thì tuổi thọ của răng gầu với cường độ làm việc như ở các công trình của Việt Nam từ 1,5 - 2 tháng, chốt và bạc tuổi thọ gấp 2 lần răng gầu). Trong khi đó thời gian dành cho công đoạn thử nghiệm gầu xúc sau phục hồi trong tổng thời gian dành cho công việc nghiên cứu luận văn tốt nghiệp thạc sỹ không đủ để tác giả tiến hành thực nghiệm được nhiều lần. Tuy nhiên răng gầu, chốt, bạc chế tạo xong cũng đã được thử nghiệm tại Trường Trung cấp nghề số 1 - BQP đạt được tuổi thọ cao hơn gấp 1,5 lần so với sản phẩm cùng loại được sản xuất trên thị trường. 4. Kết luận Có thể nói bất cứ một kế hoạch, một vấn đề khoa học nào cũng xuất phát từ thực tế khách quan không thể thiếu. Đối với đề tài nghiên cứu chế tạo phục hồi gầu công dụng chung của máy xúc là một vấn đề thực tế rất lớn đòi hỏi cần nghiên cứu từ thực tế chế tạo phục hồi gầu xúc nói chung. Từ nghiên cứu thực tế mới có cơ sở khoa học và lý luận để vận dụng kiến thức khoa học công nghệ áp dụng vào thực tiễn. Chính vì vậy nội dung của luận văn đã nghiên cứu tổng kết khách quan những ảnh hưởng cơ bản đến tuổi thọ cũng như khả năng làm việc của gầu xúc. Trong đó phải kể đến các yếu tố lực tác dụng trực tiếp đến bộ phận công tác của gầu. Từ những nghiên cứu thực tiễn đó cùng với phân tích những ưu nhược điểm của các nhà máy sửa chữa máy xây dựng ở Việt Nam tác giả xin mạnh dạn đề xuất một mô hình Đơn vị phục hồi gầu xúc theo hình thức chuyên môn hóa cao nhằm nâng cao chất lượng công tác phục hồi cũng như đạt được hiệu quả về kinh tế. - 107 - Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên Mô hình xƣởng phục hồi gầu chuyên môn hóa Các xưởng sửa chữa có nhiệm vụ phục hồi hoặc chế tạo phụ tùng thay thế. Số lượng các tổ sửa chữa được xác định theo đặc tính công việc và khối lượng sản xuất. Sau đây là thành phần của một xưởng sửa chữa máy xây dựng đề xuất.[9] I. Tổ tháo rửa gồm các bộ phận: 1. Rửa ngoài 2. Tháo máy và tổng thành 3. Tẩy rửa 4. Kiểm tra phân loại II. Tổ lắp ráp gồm các bộ phận: 1. Ghép bộ và sửa nguội 2. Lắp máy và tổng thành III. Tổ chế tạo và phục hồi gồm các bộ phận: 1. Cơ khí 2. Rèn 3. Đúc 4. Nhiệt luyện 5. Hàn và phun đắp 6. Mạ điện III. Tổ phụ: Nguội - cơ khí, mài, kho phân phát dụng cụ. IV. Kho bãi: 1. Kho phụ tùng 2. Kho chi tiết chờ sửa chữa 3. Kho ghép bộ 4. Kho kim loại 5. Kho phế phẩm 6. Kho xăng, dầu, mỡ 7. Kho vật liệu 8. Kho (bãi) để máy và tổng thành chờ sửa chữa 9. Kho (bãi) để máy và tổng thành đã sửa chữa - 108 - Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên Phần 3. KẾT LUẬN CHUNG Bằng phương pháp nghiên cứu, khảo sát từ thực tế làm việc của gầu xúc công dụng chung máy xúc Komatsu PC 220 cũng như thực tế chế tạo gầu tại Việt Nam. Kết quả đề tài đã đánh giá tổng hợp được các yếu tố cơ bản ảnh hưởng đến quá trình làm việc của gầu xúc cũng như hiện trạng công nghệ phục hồi nói riêng, trình độ công nghệ nói chung của công tác chế tạo phục hồi tại Việt Nam. Xác định được điểm mấu chốt để đề xuất được giải pháp phục hồi có hiệu quả cao. Các kết quả nghiên cứu đã phân tích các yếu tố cơ bản ảnh hưởng đến mòn răng gầu, chốt, bạc. Từ kết quả quan sát có thể thấy rằng mòn các bộ phận công tác của gầu xúc chủ yếu là mòn răng, chốt, bạc. Cơ chế mòn là do ma sát giữa các bề mặt làm việc với nhau, các bề mặt làm việc với vật liệu. Mòn khốc liệt nhất là mòn mặt sau của răng gầu do vậy cần lựa chọn biện pháp công nghệ cũng như vật liệu chế tạo để tăng độ cứng trên bề mặt làm việc chịu mài mòn lớn nhằm giảm mòn do ma sát. Việc lựa chọn được giải pháp chế tạo phục hồi ưu việt và chế tạo phục hồi thử nghiệm thành công gầu xúc trong điều kiện sản xuất tại Thái Nguyên cho thấy chúng ta hoàn toàn có khả năng chế tạo phục hồi gầu xúc với chất lượng cao và hiệu quả kinh tế hơn nhập ngoại. Có thể khẳng định rằng chất lượng gầu xúc được phục hồi hoàn toàn đảm bảo yêu cầu sử dụng của các doanh nghiệp. Các nghiên cứu cần tiếp tục để có thể chế tạo phục hồi gầu xúc chất lượng và hiệu quả kinh tế hơn nữa. - 109 - Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nguyễn Văn Hùng, Giáo trình Máy xây dựng. NXB Khoa học Kỹ thuật, năm 2006. [2] Nguyễn Thị Tâm, Máy xây dựng. Đại học Giao thông vận tải, năm 1997. [3] Nguyễn Doãn Ý. Ma sát, mòn, bôi trơn. NXB Khoa học Kỹ thuật, năm 2008. [4] Nguyễn Đăng Bình, Phan Quang Thế, Một số vấn đề về ma sát mòn và bôi trơn trong kỹ thuật, NXB Khoa học & Kỹ thuật, năm 2006. [5] Trần Xuân Hiền, Giáo trình khai thác máy xây dựng. NXB Lao động xã hội - Hà Nội 2007. [6] Vũ Thế Lộc, Máy làm đất. NXB Đại học và trung học chuyên nghiệp – Hà Nội 1974. [7] PGS.TS- Nguyễn Văn Vịnh, Động lực học máy xây dựng [8] PGS.TS. Nguyễn Đăng Điệm, Sửa chữa máy xây dựng - xếp dỡ và thiết kế xƣởng – NXB Giao thông vận tải Hà Nội 2006. [9] Vũ Thế Lộc, Nguyễn Văn Hợp, Nguyễn Đăng Điệm - Cơ sở kỹ thuật sửa chữa máy thi công - xếp dỡ - ĐH GTVT - Hà Nội 1990. [10] Trần Văn Địch. Sổ tay thép thế giới, NXB Khoa học Kỹ thuật, năm 2006. [11 ] Giáo trình Công nghệ hàn, NXB Giáo dục 2004 [12] Công nghệ hàn, Trường Đại học Bách khoa năm 2006 [13] Nguyễn Hữu Dũng, Các phƣơng pháp đúc đặc biệt , NXB Khoa học và Kỹ thuật Hà nội năm 2006. [14] Phạm Quang Lộc và tập thể, Công nghệ Đúc. Trường Đại học Bách khoa năm 2006. [15] Lê Công Dưỡng, Vật liệu học. NXB khoa học và kĩ thuật - Hà Nội 2000 [16] Lưu Văn Nhang, Kỹ thuật mài kim loại. NXB Khoa học kĩ thuật - Hà Nội 2003. [17] Bành Tiến Long, Trần Thế Lục, Trần Sỹ Túy. Nguyên lý gia công vật liệu. NXB Khoa học và kĩ thuật - Hà Nội 2001 - 110 - Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên [18] Nguyễn Đắc Lộc, Lê Văn Tiến, Ninh Đức Tốn, Trần Xuân Việt. Sổ tay Công nghệ chế tạo Máy tập 1 và tập 2. NXB Khoa học và Kĩ thuật - Hà Nội 2001A [19] Shop manual Komatsu PC 220, hãng KOMATSU [20] Safety operation and maintenance construction machine, NXB Giao thông vận tải 2002. [21] L. Guinot, Le Plessis - Belleville - Earthworking Machine adapter for enabling Easy connection of various work tools, Filed Dec. 14, 1967 [22] Charles Wayne Hemphill, Excavating Bucket and teeth for a backhoe, Aug. 18, 1976.