Nghiên cứu công nghệ chế tạo bánh công tác tua bin thủy lực

trong khu«n kÝn ; trong tr−êng B¸o c¸o nghiªn cøu c«ng nghÖ chÕ t¹o c¸nh c«ng t¸c tua bin thñy lùc §Ò tµi KC07 – 04 ViÖn khoa häc thuû lîi 53 hîp nµy cÇn gia c«ng chÝnh x¸c lßng cèi theo biªn d¹ng l−ng; BÒ dµy trung b×nh cña c¸nh t−¬ng ®èi nhá - Xung lùc dËp lín - H¹n chÕ tuæi bÒn cña khu«n. Tõ thùc nghiÖm gia c«ng c¸c chi tiÕt cã kÕt cÊu ®ång d¹ng lùa chän nguyªn lý gia c«ng dËp biªn d¹ng bông vµ l−ng theo nguyªn lý “cèi thñng “. 8.1.2.1. Nguyªn lý cÊu t¹o: 1 - Chµy vµ lß xo nÐn 5 -TÊm cèi (Thñng) 2 - TÊm chÆn lç 6 - §Õ cèi 3 - Trô dÉn h−íng tÊm kÑp 7 - Chi tiÕt sau dËp 4 - TÊm kÑp 8 - §Çu bóa (Piston thuû lùc ) Ho¹t ®éng cña hÖ thèng cã thÓ xem trong ch−¬ng tr×nh m« pháng 8.1.2.2. Nguyªn lý biÕn d¹ng t¹o h×nh. BiÕn d¹ng khi dËp x¶y ra ®ång thêi c¸c qu¸ tr×nh : - Uèn tÊm do ph¶n lùc cña vµnh cèi quanh vµnh tùa cña chµy - KÐo tÊm do ma s¸t t¸c dông ph−¬ng tiÕp cña vµnh cèi - BiÕn cøng phÇn kim lo¹i tho¸t qua vµnh cèi . C¸c qu¸ tr×nh kÐo vµ uèn cã ¶nh h−ëng lÉn nhau tuú theo ¶nh h−ëng cña ma s¸t sinh ra bëi lùc kÑp. C¸c diÔn gi¶i nh− sau: 1 2 3 4 5 6 8 7 B¸o c¸o nghiªn cøu c«ng nghÖ chÕ t¹o c¸nh c«ng t¸c tua bin thñy lùc §Ò tµi KC07 – 04 ViÖn khoa häc thuû lîi 54 *S¬ ®å dËp : XÐt 1 ph©n tè t¹i ®iÓm biÕn d¹ng trong c¬ hÖ : Khi ch−a cã lùc kÑp : ë tr¹ng th¸i c©n b»ng , c¸c lùc t¸c dông gåm: - ¸p lùc N - Lùc ma s¸t Fms = f x N B¸o c¸o nghiªn cøu c«ng nghÖ chÕ t¹o c¸nh c«ng t¸c tua bin thñy lùc §Ò tµi KC07 – 04 ViÖn khoa häc thuû lîi 55 Tæng hîp hai thµnh phÇn trªn lµ lùc F cã thµnh phÇn ph©n tÝch trªn ®−êng trung hoµ bb lµ F’. ChÝnh thµnh phÇn F’ g©y øng suÊt uèn vµ chuyÓn vÞ kim lo¹i theo xu h−íng b¸m biªn d¹ng chµy . Trong c¸c gi¶ thiÕt võa nªu trªn: C¸c thµnh phÇn N vµ Fms thùc chÊt lµ hîp cña c¸c lùc ph©n bè trªn cung l−în vµnh cèi. §¬n gi¶n ho¸ uèn tÊm theo m« h×nh uèn thanh, m« men kh¸ng uèn ®−îc x¸c ®Þnh bëi mét trong c¸c thµnh phÇn lµ bÒ dµy tÊm (khe hë khu«n) theo ph−¬ng aa. øng suÊt v−ît giíi h¹n ®µn håi t¹o ra biÕn d¹ng dÎo kim lo¹i. Víi kÕt cÊu biªn d¹ng liªn tôc vµ ®èi xøng cã thÓ tÝnh to¸n gÇn ®óng gi¸ trÞ tíi h¹n cña øng suÊt nµy c¨n cø trªn tiÕt diÖn bxl (trong ®ã b = ®é dµy tÊm, l = chu vi ®−ên g bao vµnh cèi) . Trong qu¸ tr×nh dËp uèn , thµnh phÇn chiÕu trªn tiÕp tuyÕn ®−êng bao F1 g©y tr¹ng th¸i kÐo nÐn kh¸c nhau däc theo chu vi ®−êng bao t¹o nªn t×nh tr¹ng nh¨n líp bÒ mÆt (h×nh d−íi ) - Cã thÓ quan niÖm biÕn d¹ng nµy lµ biÕn d¹ng do øng suÊt tiÕp . BiÕn d¹ng cña bÒ mÆt ph«i qua vµnh tr−ît cña cèi ngoµi tr¹ng th¸i uèn - kÐo - nÐn bëi F’ vµ F1 cßn g©y ¶nh h−ëng nh¨n cña ph«i t¹i vïng phô cËn ch−a Ðp qua vµnh cèi. Nã g©y tËp trung øng suÊt trªn vµnh tr−ît (Thùc nghiÖm cho thÊy cèi cã thÓ bÞ ph¸ háng do øng suÊt tËp trung nµy). Gi¶i ph¸p kÑp ph«i : §Ó chèng l¹i t¸c dông cña øng suÊt tiÕp g©y nªn c¸c t×nh tr¹ng trªn; c¬ hÖ dËp ®−îc bæ xung t¸c dông cña lùc kÑp ph«i. Thùc chÊt lùc kÑp nµy t¹o ra ma s¸t gi÷ chèng l¹i c¸c thµnh phÇn tr−ît trªn bÒ mÆt ph«i . B¸o c¸o nghiªn cøu c«ng nghÖ chÕ t¹o c¸nh c«ng t¸c tua bin thñy lùc §Ò tµi KC07 – 04 ViÖn khoa häc thuû lîi 56 S¬ ®å sau : Lùc kÑp K t¸c dông trªn 2 bÒ mÆt trªn vµ d−íi cña ph«i t¹o nªn ma s¸t Fk ph©n bè th¼ng gãc víi ®−êng bao vµnh cèi. D−íi t¸c dông cña lùc ma s¸t nµy c¸c gi¸ trÞ Fms1 vµ Fms2 lµm thay ®æi ph−¬ng chiÒu cña hîp lùc t¹o kh¶ n¨ng uèn cao h¬n, gi¶m øng suÊt tiÕp g©y nh¨n chi tiÕt. Cã hai ph−¬ng ph¸p t¹o ra lùc kÑp: - C¬ cÊu kÑp cè ®Þnh . - C¬ cÊu kÑp ®éng. Kh«ng cßn khe hë B¸o c¸o nghiªn cøu c«ng nghÖ chÕ t¹o c¸nh c«ng t¸c tua bin thñy lùc §Ò tµi KC07 – 04 ViÖn khoa häc thuû lîi 57 + Víi c¬ cÊu kÑp cè ®Þnh: §¬n gi¶n vÒ mÆt kÕt cÊu nh−ng lùc kÑp bÞ gi¶m p dÇn trong qu¸ tr×nh dËp (do thu nhá dÇn diÖn tÝch) - chi tiÕt bÞ nh¨n cuèi qu¸ tr×nh dËp . + Víi c¬ cÊu kÑp ®éng - nh− s¬ ®å nguyªn lý tr×nh bµy trªn - Lùc kÑp t¨ng dÇn (tuyÕn tÝnh) theo hµnh tr×nh nÐn cña lß xo ®Õn khi kÕt thóc qu¸ tr×nh dËp. Khi chän c¬ cÊu kÑp ®éng dïng lß xo, ngoµi viÖc tÝnh to¸n ®é cøng cña lß xo cßn ph¶i tÝnh ®Õn hµnh tr×nh dù tr÷ cña nã: Hlx = (n – 1 ) x (t – d ) ≥ Hd Trong ®ã: Hlx: lµ kho¶ng nÐn cña lß xo n: lµ sè vßng cña lß xo t : lµ b−íc xo¾n d: ®−êng kÝnh lß xo Tæng hîp hai yÕu tè ®é cøng vµ hµnh tr×nh dù tr÷ ®«i khi cho mét kÕt cÊu rÊt cång kÒnh bÊt hîp lý . Cã thÓ thay thÕ lß xo b»ng lo¹i vËt liÖu ®Æc biÖt nh− cao su hay vËt liÖu PU d¹ng èng (Poly UrÐthane). Lo¹i vËt liÖu nµy ®· trë nªn phæ biÕn, th−êng dïng cho c¸c c¬ cÊu gi¶m chÊn. Theo c¸c nghiªn cøu cña viÖn c«ng nghÖ trªn c¸c mÉu chÕ thö PU d¹ng èng φ 60 L200 (s = 28cm2 ), kh¶ n¨ng chÞu nÐn cã thÓ ®¹t 60% míi xuÊt hiÖn vÕ nøt g©y ph¸ háng. øng lùc t¨ng víi ®é dèc rÊt lín tõ 2 - 700KG/cm2 khi biÕn d¹ng 0 - 40%. Trong qu¸ tr×nh thùc nghiÖm ®· sö dông vËt liÖu trªn: Sö dông 4 èng PU φ 40 cho ®å g¸ dËp c¸nh g¸o tia nghiªng 14,5/5 cho c¸c kÕt qña t−¬ng ®èi tèt: ChØ sau kh¸ nhiÒu chu tr×nh dËp tÊm PU míi bÞ ph¸ háng do tÝnh to¸n s¸t gi¸ trÞ tíi h¹n B¸o c¸o nghiªn cøu c«ng nghÖ chÕ t¹o c¸nh c«ng t¸c tua bin thñy lùc §Ò tµi KC07 – 04 ViÖn khoa häc thuû lîi 58 §Ó t¨ng c−êng ®é cøng vµ h¹n chÕ vÕt nøt tÕ vi sinh mái trong èng PU ®ång thêi thu gän kÕt cÊu theo chiÒu cao cã thÓ sö dông PU d¹ng khèi. èng PU B¸o c¸o nghiªn cøu c«ng nghÖ chÕ t¹o c¸nh c«ng t¸c tua bin thñy lùc §Ò tµi KC07 – 04 ViÖn khoa häc thuû lîi 59 Gi¶i ph¸p kÑp ph«i trªn rÊt phï hîp víi chÕ t¹o bé khu«n dËp cho c¸c chi tiÕt c¸nh cì d100 vµ nhá h¬n v× cã thÓ ®Öm hoÆc xÐn chiÒu cao tÊm PU víi ph¹m vi hiÖu chØnh réng ®Ó chän chÕ ®é kÑp tèi −u tr¸nh ®ång thêi 2 kh¶ n¨ng ph«i bÞ ®øt khi lùc kÑp qu¸ lín hoÆc bÞ nh¨n khi lùc kÑp qu¸ nhá. C¸c thèng kª thùc nghiÖm chØ ra (cho c¸nh D150): - D¹ng ph«i phï hîp vÒ tû lÖ kÝch th−íc lµ dµy 4-0.05 h×nh chì nhËt 150 x125 vª trßn 4 gãc R30 - VËt liÖu thÐp 08KΠ hoÆc CT3 lo¹i míi, nh½n, cã l¸ng dÇu b¶o qu¶n 2 mÆt Cho c¸c chi tiÕt c¸nh ®ång d¹ng cã thÓ s¬ bé tÝnh to¸n tû lÖ: B¸o c¸o nghiªn cøu c«ng nghÖ chÕ t¹o c¸nh c«ng t¸c tua bin thñy lùc §Ò tµi KC07 – 04 ViÖn khoa häc thuû lîi 60 + Lùc dËp: 110 tÊn x (d danhnghÜa x 1/150 ) x (bdanhnghÜa x 1/4) + Lùc kÑp: 40 -70 tÊn cho cì c¸nh danh nghÜa d100 - d200 ¶nh h−ëng cña tèc ®é dËp : Qu¸ tr×nh thö nghiÖm trªn m¸y Ðp thuû lùc kh«ng cã bé khèng chÕ tèc ®é Ðp (ChØ cã van håi khèng chÕ c«ng suÊt) nªn ch−a ®−a ra kÕt qu¶ ®Þnh l−îng vÒ ®é b¸m chµy vµ ¶nh h−ëng cña biÕn cøng cña vËt liÖu sau khi tr−ên qua vµnh cèi. VÒ lý thuyÕt: tèc ®é Ðp cµng cao th× biÕn d¹ng dÎo cµng thuËn lîi, kim lo¹i dÔ tr−ên trªn mÆt vµnh cèi ®Ó t¹o biªn d¹ng l−ng; nh−ng thµnh phÇn øng suÊt tiÕp g©y nh¨n cµng khã khèng chÕ do gi¶m hÖ sè ma s¸t ®éng; tuy nhiªn cã thÓ lµm phång biªn d¹ng bông nÕu biªn d¹ng chµy kh«ng thùc sù su«n dèc ®Òu do kÕt cÊu hoÆc do sai sè chÕ t¹o. Th−c tÕ trong qu¸ tr×nh thùc nghiÖm : -Khi chÕ t¹o chµy dËp ®· ph¶i g¸n biªn d¹ng chµy ®Ó cã ®−êng bao su«n ®Çy : PhÐp g¸n cã thÓ dùa trªn sù trî gióp cña phÇn mÒm thiÕt kÕ CAD nh− c¸c lÖnh nèi extend , blend nh−ng nÕu ph¹m vi g¸n kh«ng ®ñ lín g©y t×nh tr¹ng bÎ gËp . C¾t biªn ph«i c¸nh sau dËp : Víi c«ng nghÖ dËp cèi thñng nµy cã thÓ gia c«ng c¸c c¸nh máng tíi 1 mm nÕu vËt liÖu chän lµ 08KΠ; Nã më ra h−íng gi¶i quyÕt thay thÕ dËp thÓ tÝch v× víi vïng lßng c¸nh Vïng g¸n B¸o c¸o nghiªn cøu c«ng nghÖ chÕ t¹o c¸nh c«ng t¸c tua bin thñy lùc §Ò tµi KC07 – 04 ViÖn khoa häc thuû lîi 61 c¸c kÕt cÊu máng xung lùc dËp khèi rÊt lín ⊗. Tuy nhiªn nguyªn c«ng dËp ch−a ph¶i lµ b−íc cuèi cña qu¸ tr×nh gia c«ng chi tiÕt; C¸c phÇn biªn d¹ng bÞ g¸n trong qu¸ tr×nh chÕ t¹o chµy cèi cÇn ®−îc c¾t bá. §Þnh vÞ ph«i (lµ b¸n thµnh phÈm sau dËp ) cã thÓ c¨n cø trªn c¸c chuÈn : + MÆt ph¼ng ph«i sau khi dËp + C¸c trôc ®Þnh vÞ XY trªn chi tiÕt dËp + D−ìng c¾t mÐp vµo + D−ìng c¾t mÐp ra + D−ìng c¾t giao tuyÕn vµnh + D−ìng c¾t giao tuyÕn bÇu Trõ d−ìng c¾t mÐp vµo lµ d−ìng ph¼ng cã thÓ dÔ dµng chÕ t¹o vµ ®Þnh vÞ, c¸c giao tuyÕn cßn l¹i ®Òu lµ c¸c ®−êng cong 3D ®Ó c¾t chÝnh x¸c c¸c d−ìng 3D nµy chØ cã thÓ thùc hiÖn trªn c¸c m¸y CNC 5trôc víi chi phÝ c«ng nghÖ kh¸ cao. §Ó ®¬n gi¶n ho¸ cã thÓ thiÕt kÕ chiÕu ng−îc c¸c giao tuyÕn 3D trªn c¸c hÖ to¹ ®é ph¼ng ®Þnh tr−íc (User Coordinate System - UCS ) vµ chÕ t¹o c¸c bé g¸ c¾t song ph¼ng. Trªn thùc tÕ ¸p dông c¸c biÖn ph¸p gia c«ng ®¬n gi¶n lµ lÊy dÊu c¾t trªn d−ìng cèi chÕ t¹o thñ c«ng b»ng c¸ch ®óc b¶n ©m khíp h×nh 1 c¸nh mÉu . 8.1.3. Tæng hîp quy tr×nh tr×nh chÕ t¹o. - ChuÈn bÞ ph«i : + C¾t ph«i 150 x 125 x 4 vª trßn R30 + Mµi ba via + V¹ch dÊu trôc ®èi xøng ph«i + L¸ng dÇu mÆt tiÕp xóc cèi + Gia c«ng c¬ vµnh vµ bÇu - §Þnh vÞ ph«i theo ke g¸ cña cèi - §iÒu chØnh c÷ hµnh tr×nh cña m¸y Ðp thuû lùc - DËp - HiÖu chØnh dÊu trôc XY cña lo¹t ph«i trªn dÊu chuÈn cña cèi ⊗⊗ - V¹ch dÊu c¾t biªn mÐp vµo c¨n cø trªn chuÈn YY vµ d−ìng c¾t ⊗ Xung lùc lµ ®¹i l−îng tÝnh b»ng lùc nh©n thêi gian t¸c ®éng – Gi¸ trÞ tÝnh theo b¶o toµn ®éng l−îng ⊗⊗ Trong qu¸ tr×nh chÕ t¹o dÊu trôc XY trªn mÆt cèi cÇn ®−îc v¹ch b»ng m¸y xung víi ®é m¶nh 0,1mm B¸o c¸o nghiªn cøu c«ng nghÖ chÕ t¹o c¸nh c«ng t¸c tua bin thñy lùc §Ò tµi KC07 – 04 ViÖn khoa häc thuû lîi 62 - KiÓm tra vÕt tiÕp xóc l−ng trªn cèi kiÓm l−ng cã chuÈn mÐp vµo - Mµi söa vÕt tiÕp xóc l−ng . - LÊy dÊu c¸c mÐp ra , mÐp vµnh , mÐp gia bÇu - Mµi c¾t c¸c mÐp - Mµi c¸c gãc l−în - Ph©n nhãm c¸nh theo träng l−îng - Rµ g¸ c¸nh trªn bé g¸ chung víi vµnh vµ bÇu - Mµi söa c¸c giao tuyÕn - §Þnh vÞ c¸nh trªn bé g¸ hµn - Hµn ®Ýnh - Hµn ®Ýnh c¸nh theo thø tù 1 - 10 - 5 - 16 - Hµn hoµn chØnh c¸c c¸nh 1 - 10 - 5 - 16 - LÆp l¹i tr×nh tù víi nhãm 2 - 11- 6 - 17 - G¸ hµn víi c¸c c¸nh cßn l¹i - T¶y ba via mµi söa gãc l−în c¸c mèi hµn - Gia c«ng lç trôc vµ then ; kho¶ söa vµnh vµ bÇu - C©n bµng tÜnh vµ l¾p c¸nh B¸o c¸o nghiªn cøu c«ng nghÖ chÕ t¹o c¸nh c«ng t¸c tua bin thñy lùc §Ò tµi KC07 – 04 ViÖn khoa häc thuû lîi 63 cH¦¥NG IX. C¤NG NGHÖ CHÕ T¹O BCT TUABIN H¦íNG TRôC D = 300 9.1. §Æc ®iÓm cña s¶n phÈm. 9.1.1. Vµi nÐt vÒ b¸nh c«ng t¸c tua bin h−íng trôc. B¸nh c«ng t¸c (BCT) tua bin h−íng trôc lµ lo¹i b¸nh c«ng t¸c kiÓu ph¶n kÝch. M« men ®éng l−îng dßng chÊt láng truyÒn qua trôc tua bin th«ng qua c¸c l¸ c¸nh cã kÕt cÊu d¹ng c«ng s«n dã ®ã l¸ c¸nh võa ph¶i ®ñ máng phï hîp víi ®iÒu kiÖn thuû lùc dßng ch¶y ®Ó cho hiÖu suÊt cao, võa ®ßi hái cã ®é cøng v÷ng ®Ó ®¶m b¶o æn ®Þnh trong qu¸ tr×nh tua bin lµm viÖc. Còng gièng nh− c¸c lo¹i m¸y thuû lùc c¸nh dÉn kh¸c, BCT tua bin h−íng trôc còng ®ßi hái cã ®é nh½n bÒ mÆt cao, ®Ó gi¶m thiÓu ma s¸t víi dßng chÊt láng, ®ång thêi nã kÕt hîp víi ®é cøng bÒ mÆt l¸ c¸nh ®Ó phßng vµ chèng hiÖn t−îng x©m thùc ®Ó tæ m¸y ®¹t hiÖu suÊt cao nhÊt vµ cã tuæi thä l©u dµi. Nh− ta ®· biÕt, c¸c profile cña l¸ c¸nh ®−îc tÝnh to¸n thiÕt kÕ theo ®iÒu kiÖn ch¶y bao, do vËy chóng ph¶i cã biªn d¹ng chÝnh x¸c theo tÝnh to¸n, c¸c gãc ®Æt c¸nh, c¸c mÐp vµo, ra cña l¸ c¸nh… cÇn ph¶i ®−îc gia c«ng , chÕ t¹o chÝnh x¸c míi cã thÓ ®¹t ®−îc c¸c yªu cÇu kü thuËt ®Æt ra. Víi c¸c ®iÒu kiÖn trªn, BCT tua bin h−íng trôc nÕu ®−îc chÕ t¹o b»ng c¸c vËt liÖu phï hîp, c«ng nghÖ gia c«ng hiÖn ®¹i cho ®é chÝnh x¸c cao sÏ mang l¹i hiÖu qu¶ kinh tÕ cao trong qu¸ tr×nh vËn hµnh khai th¸c. 9.1.2. BCT tua bin h−íng trôc cã D1 = 300mm. BCT tua bin h−íng trôc 300mm lµm viÖc víi cét n−íc thÊp (0,5 - 15m). ë mçi chÕ ®é cét n−íc lµm vÖc nhÊt ®Þnh, gãc ®Æt c¸nh cña c¸c l¸ c¸nh kh¸c nhau ®Ó ®¹t ®uîc kh¶ n¨ng tho¸t kh¸c nhau ®Ó cho hiÖu suÊt cña tæ m¸y cao nhÊt. Nh−ng vÒ mÆt kÕt cÊu chóng vÉn gièng nhau. Trong nh÷ng tr−êng hîp kh«ng yªu cÇu qu¸ cao vÒ hiÖu suÊt, chóng cã thÓ lµm viÖc ë mét d¶i cét n−íc kh¸ réng. D−íi ®©y, chóng t«i sÏ tr×nh bµy nghiªn cøu c«ng nghÖ chÕ t¹o mét BCT ®−îc sö dông kh¸ phæ biÕn trong c¸c b¬m tua bin n−íc cÊp n−íc cho c¸c vïng ®åi nói. Chóng lµm viÖc víi cét n−íc trong kho¶ng 0,5 - 4m víi sè vßng quay tõ 448 -1266 vßng/phót vµ c«ng suÊt tõ 0,63 - 14,3HP. B¸o c¸o nghiªn cøu c«ng nghÖ chÕ t¹o c¸nh c«ng t¸c tua bin thñy lùc §Ò tµi KC07 – 04 ViÖn khoa häc thuû lîi 64 9.1.3. Ph©n tÝch kÕt cÊu. BCT tua bin h−íng trôc 300mm cã kÕt cÊu gièng c¸c BCT tua bin h−íng trôc kh¸c cã kÕt cÊu gåm: bÇu c¸nh vµ l¸ c¸nh. BÇu c¸nh cã nhiÖm vô truyÒn lùc tõ l¸ c¸nh lªn trôc cña tua bin ®ång thêi nã cã t¸c dông ph©n bè ®Òu dßng ch¶y trong kho¶ng gi÷a nã vµ buång tua bin. V× vËy bÇu cÇn ph¶i cã sù v÷ng ch¾c ®Ó cho c¸c l¸ c¸nh tùa lªn nã khi lµm viÖc kh«ng bÞ rung ®éng, trªn lç moay ¬ ph¶i cã r·nh then ®Ó truyÒn m« men quay. BÇu ®ång thêi còng thuéc hÖ thèng lµm viÖc trùc tiÕp víi chÊt láng nªn nã còng cÇn ph¶i cã ®é bãng nhÊt ®Þnh ®Ó trong qu¸ tr×nh lµm viÖc nã kh«ng t¹o ma s¸t víi dßng chÊt láng t¹o xo¸y lµm ¶nh h−ëng xÊu tíi sù lµm viÖc cña tua bin vµ c¶n trë sù quay cña tua bin. C¸c BCT kiÓu míi cã xu h−íng gi¶m nhá ®−êng kÝnh bÇu ®Ó gi¶m bít c¸c ¶nh h−ëng xÊu cña nã ®Õn dßng ch¶y vµ t¨ng kh«ng gian lµm viÖc cña c¸c l¸ c¸nh nh»m t¨ng c«ng suÊt vµ hiÖu suÊt cña BCT. PhÇn quan träng nhÊt cña BCT lµ c¸c l¸ c¸nh, nã cã t¸c dông thu nhËn n¨ng l−îng cña dßng chÊt láng. Sù trao ®æi n¨ng l−îng cña dßng chÊt láng cã thÓ hoµn toµn hay kh«ng lµ do kÝch th−íc, h×nh d¸ng, chÊt l−îng bÒ mÆt, … cña c¸c l¸ c¸nh quyÕt ®Þnh. Bëi v× trong qu¸ tr×nh lµm viÖc, c¸c l¸ c¸nh chuyÓn ®éng quay trong chÊt láng, nÕu nã kh«ng cã mét h×nh d¹ng, kÝch th−íc vµ chÊt l−îng bÒ mÆt tho¶ m·n c¸c yªu cÇu vÒ thuû lùc sÏ g©y ra c¸c hiÖn t−îng va ®Ëp lµm rèi dßng… ¶nh h−ëng xÊu tíi chÊt l−îng lµm viÖc cña tua bin. Ngoµi ra, gièng nh− c¸c tua bin ph¶n kÝch kh¸c, BCT tua bin h−íng trôc lu«n cã nguy c¬ bÞ x¶y ra x©m thùc. Ngoµi c¸c nguyªn nh©n vÒ dßng ch¶y, cao tr×nh ®Æt m¸y… mét yÕu tè n÷a ¶nh h−ëng tíi qu¸ tr×nh ¨n mßn nµy cã thÓ dÉn ®Õn ph¸ huû c¸c BCT (chñ yÕu lµ mÆt sau cña c¸c l¸ c¸nh) lµ do vËt liÖu chÕ t¹o l¸ c¸nh vµ chÊt l−îng bÒ mÆt cña nã. Trªn ®©y ta cßn ch−a nãi tíi kh¶ n¨ng truyÒn lùc cña l¸ c¸nh. Trong qu¸ tr×nh lµm viÖc, l¸ c¸nh thùc ra lµ c¸c tay ®ßn cña c¸c m« men quay trªn trôc. Toµn bé bÒ mÆt cña l¸ c¸nh cã sù ph©n bè ¸p lùc nhÊt ®Þnh vµ tæng hîp l¹i ta ®−îc mét hîp lùc t¹i mét vÞ trÝ trªn l¸ c¸nh t¹o nªn m« men quay. Nh− vËy, vÒ mÆt c¬ häc l¸ c¸nh lµ c¸c dÇm c«ng s«n nªn kh¶ n¨ng chÞu uèn kÐm, ®ång thêi dÔ bÞ rung ®éng trong qu¸ tr×nh lµm viÖc. Tãm l¹i, c¸c l¸ c¸nh cña BCT tua bin h−íng trôc cÇn cã c¸c yªu cÇu kü thuËt vÒ mÆt thuû lùc vµ ®ång thêi nã ph¶i tho¶ m·n c¸c yªu cÇu vÒ kÕt cÊu chÞu lùc. ®©y lµ B¸o c¸o nghiªn cøu c«ng nghÖ chÕ t¹o c¸nh c«ng t¸c tua bin thñy lùc §Ò tµi KC07 – 04 ViÖn khoa häc thuû lîi 65 nh÷ng ®ßi hái d−êng nh− tr¸i ng−îc nhau. §Ó tho¶ m·n ®ång thêi nh÷ng ®ßi hái ®ã, chóng ta cÇn ph¶i lùa chän gi¶i ph¸p c«ng nghÖ vËt liÖu, gia c«ng chÕ t¹o mét c¸ch hîp lý, ®¶m b¶o tÝnh kinh tÕ vµ kü thuËt. H×nh ¶nh, b¶n vÏ chi tiÕt vµ b¶n vÏ c¸c mÆt c¾t cña BCT tua bin h−íng trôc cã D1 = 300mm mµ chóng t«i nghiªn cøu c«ng nghÖ gia c«ng chÕ t¹o xem trang 7, 8, 9, 10 vµ 11. 9.1.4. C¸c mÆt c¾t l¸ c¸nh. Nh− ®· ph©n tÝch kÕt cÊu ë trªn, mÆt c¾t l¸ c¸nh ë vÞ trÝ s¸t bÇu lµ mÆt c¾t nguy hiÓm nhÊt, ®ång thêi t¹i mÆt c¾t nµy sÏ xuÊt hiÖn øng suÊt tËp trung, do vËy gi÷a bÇu vµ l¸ c¸nh ph¶i cã gãc l−în víi b¸n kÝnh R nµo ®ã ®Ó gi¶m sù tËp trung øng suÊt. (ë ph−¬ng ph¸p ®óc chän R = 5mm). 9.2. Lùa chän vËt liÖu. 9.2.1. §iÒu kiÖn lµm viÖc. BCT tua bin huíng trôc lµm viÖc víi cét n−íc thÊp, víi b¸nh xe c«ng t¸c 300 mm mµ chóng ta nghiªn cøu cã ph¹m vi lµm viÖc ë cét n−íc tõ 0,5 - 4m. Víi cét n−íc nµy, ¸p lùc dßng ch¶y lªn BCT kh«ng lín l¾m, sè vßng quay t−¬ng ®èi thÊp. V× cét n−íc tua bin thÊp nªn vÒ mÆt khÝ thùc, BCT còng kh«ng chÞu ¶nh h−ëng nhiÒu, ®Ó ®¶m b¶o tÝnh kinh tÕ, vËt liÖu vµ c«ng nghÖ chÕ t¹o ph¶i lùa chän sao cho gi¸ thµnh s¶n phÈm thÊp nhÊt mµ vÉn ®¶m b¶o c¸c yªu cÇu vÒ kü thuËt, ®é bÒn cña s¶n phÈm. Lùc t¸c dông lªn l¸ c¸nh BCT tua bin h−íng trôc theo lý thuyÕt tÝnh to¸n rÊt phøc t¹p, nã gåm 2 thµnh phÇn chÝnh lµ lùc quay Pu vµ lùc däc trôc Pz. H×nh 22. S¬ ®å chÞu lùc cña BCT tua bin h−íng trôc B¸o c¸o nghiªn cøu c«ng nghÖ chÕ t¹o c¸nh c«ng t¸c tua bin thñy lùc §Ò tµi KC07 – 04 ViÖn khoa häc thuû lîi 66 ë ®©y ta kh«ng ®i s©u vµo ph©n tÝch vµ tÝnh to¸n c¸c lùc nµy, ta ®−a ra mét sè gi¶ thiÕt ®Ó tÝnh bÒn cho l¸ c¸nh ë ®iÒu kiÖn bÊt lîi nhÊt. - BCT chÞu toµn bé t¸c dông cña cét n−íc t¸c dông lªn nã: )( 4 . 221 bH DDPP −= π (9.1) PH - ¸p lùc ë cét n−íc lín nhÊt (4m) - C¸c l¸ c¸nh chÞu lùc ®Òu nhau: 4 PPl = (9.2) - L¸ c¸nh lµ mét dÇm c«ng s«n chÞu lùc Pl t¹i ®iÓm xa nhÊt. H×nh 23. S¬ ®å chÞu lùc cña l¸ c¸nh BCT tua bin h−íng trôc - Gi¶ thiÕt mÆt l¸ c¸nh vu«ng gãc víi trôc bÇu, mÆt c¾t nguy hiÓm nhÊt t¹i vÞ trÝ s¸t bÇu cã kÝch th−íc lµ: H×nh 24. S¬ ®å mÆt c¾t chÞu lùc nguy hiÓm nhÊt cña l¸ c¸nh BCT tua bin h−íng trôc Trong ®ã: h: ChiÒu dµy trung b×nh cña tiÕt diÖn s¸t bÇu b: ChiÒu réng trung b×nh cña tiÕt diÖn s¸t bÇu Ta cã m« men lín nhÊt t¹i mÆt c¾t s¸t bÇu: ) 22 .( 1max b l DDPM −= (9.3) Tõ ®ã x¸c ®Þnh ®−îc øng suÊt nguy hiÓm: ün y y JE M . . max max =σ (9.4) ) 22 ( 1 b DD − Pl h b z y B¸o c¸o nghiªn cøu c«ng nghÖ chÕ t¹o c¸nh c«ng t¸c tua bin thñy lùc §Ò tµi KC07 – 04 ViÖn khoa häc thuû lîi 67 Trong ®ã: 12 . 3hbJ y = 2 hyün = E: m« ®un ®µn håi vËt liÖu. NÕu biÕt ®−îc vËt liÖu, kÕt hîp víi kÝch th−íc cña BCT, ta sÏ x¸c ®Þnh ®−îc øng suÊt nguy hiÓm. Tõ ®ã ta cã thÓ kÕt luËn ®−îc vËt liÖu cã thÝch hîp hay kh«ng. 9.2.2. Lùa chän vËt liÖu: Tõ ®iÒu kiÖn lµm viÖc cña BCT ®· chän, ta thÊy r»ng nÕu chän vËt liÖu lµ gang x¸m GX 21 - 40 cã: §é bÒn kÐo cho phÐp: [σ]k = 21 kg/mm2 §é bÒn uèn cho phÐp: [σ]u = 40 kg/mm2 Thay vµo c«ng thøc (4.4) ta cã : σkmax =9,78 kg/mm2 << [σ]k=21 kg/mm2 σumax =9,78 kg/mm2 << [σ]u=40 kg/mm2 Nh− vËy, vÒ mÆt c¬ tÝnh vËt liÖu gang x¸m GX 21- 40 hoµn toµn phï hîp. §©y lµ vËt liÖu rÊt phæ biÕn vµ rÎ tiÒn nªn gi¸ thµnh cña s¶n phÈm sÏ thÊp phï hîp víi ®iÒu kiÖn kinh tÕ hiÖn t¹i cña chóng ta. VËt liÖu GX 21 - 40 cã thµnh phÇn c¬ b¶n trong b¶ng sau: B¶ng4. Thµnh phÇn ho¸ häc cña gang x¸m GX 21-40 C¸c bon C Si lic Si M¨ng gan Mn Phèt pho P L−u huúnh S 2.8 -3,2 1,1-1,8 0,6-1,2 0,35 0,12 VËt liÖu GX 21 - 40 cã tÝnh c«ng nghÖ ®óc tèt: NhiÖt ®é nãng ch¶y t−¬ng ®èi thÊp. - §é ch¶y lo·ng cao, cã thÓ ®óc ®−îc c¸c s¶n phÈm cã chiÒu dµy thay ®æi lín. - ThÝch hîp víi nhiÒu ph−¬ng ph¸p ®óc kh¸c nhau. §èi víi gia c«ng c¬, vËt liÖu GX 21 - 40 còng cho phÐp gia c«ng ®¬n gi¶n b»ng c¸c vËt liÖu dao c¾t th«ng th−êng. Cã thÓ gia c«ng trªn tÊt c¶ c¸c c¸c m¸y c«ng cô. Do vËy cã thÓ gia c«ng chÕ t¹o ë bÊt kú x−ëng gia c«ng c¬ khÝ nµo. B¸o c¸o nghiªn cøu c«ng nghÖ chÕ t¹o c¸nh c«ng t¸c tua bin thñy lùc §Ò tµi KC07 – 04 ViÖn khoa häc thuû lîi 68 Tãm l¹i, trong ®iÒu kiÖn lµm viÖc th«ng th−êng cña BCT tua bin h−íng trôc cét n−íc thÊp (≤ 4m) cã D1 =300mm, vËt liÖu chÕ t¹o lµ gang x¸m GX 21 - 40 lµ rÊt phï hîp c¶ vÒ kinh tÕ vµ kü thuËt. Sau ®©y chóng t«i ®i s©u vµo tr×nh bµy c¸c nghiªn cøu quy tr×nh c«ng nghÖ gia c«ng, chÕ t¹o BCT nµy víi vËt liÖu ®· chän ë trªn. 93. Quy tr×nh c«ng nghÖ. 9.3.1. T¹o ph«i b»ng ph−¬ng ph¸p ®óc. TÊt c¶ c¸c BCT tua bin nãi chung khi t¹o ph«i liÒn th× mét ®iÒu hÕt søc quan träng lµ ph¶i ®¶m b¶o c¸c kÝch th−íc h×nh d¹ng, sù t−¬ng quan, chÊt l−îng bÒ mÆt l¸ c¸nh còng nh− toµn bé c¸c bé phËn dÉn dßng mµ sau khi t¹o ph«i sÏ khã hoÆc kh«ng thÓ gia c«ng ®−îc. Cô thÓ, ®èi víi BCT ta ®ang xÐt, ®−êng kÝnh ngoµi cña bÇu, h×nh d¹ng c¸c mÆt c¾t l¸ c¸nh, chÊt l−îng bÒ mÆt l¸ c¸nh ®Òu rÊt khã gia c«ng (chØ cã thÓ mµi söa b»ng ph−¬ng ph¸p thñ c«ng, n¨ng suÊt rÊt thÊp, ®é chÝnh x¸c kÐm). Do ®ã trong ®iÒu kiÖn c«ng nghÖ cho phÐp, cÇn ph¶i t¹o ®−îc ®é chÝnh x¸c tèi ®a khi chÕ t¹o ph«i. §iÒu ®ã ®Æt ra vÊn ®Ò lµ ph¶i chän ®−îc ph−¬ng ph¸p ®óc thÝch hîp ®¶m b¶o gi¸ thµnh chÊp nhËn ®−îc mµ vÉn ®¶m b¶o ®−îc c¸c yªu cÇu ®Æt ra. Tr−íc ®©y c¸c c«ng nghÖ ®óc hiÖn ®¹i cho ®é chÝnh x¸c cao ch−a ®−îc ¸p dông vµo s¶n xuÊt ë n−íc ta, BCT tua bin th−êng ®−îc ®óc theo ph−¬ng ph¸p cæ ®iÓn trong khu«n c¸t - ®Êt sÐt. Ph−¬ng ph¸p ®óc nµy cã ®Æc ®iÓm lµ: MÉu (th−êng chÕ t¹o b»ng gç) lµm b»ng ph−¬ng ph¸p thñ c«ng tõ b¶n vÏ c¸c biªn d¹ng l¸ c¸nh. Tõ bé mÉu gç (gièng hÖt chi tiÕt thËt) nµy, tiÕn hµnh lµm c¸c hép khu«n vµ thao b»ng hçn hîp c¸t ®Êt sÐt Èm, bÒ mÆt cña khu«n vµ thao ®−îc quÐt mét líp n−íc thuû tinh hoÆc s¬n b»ng bét phÊn ch×. Sau khi sÊy kh« chóng ®−îc ghÐp víi nhau vµ tiÕn hµnh rãt kim lo¹i láng vµo. Ph−¬ng ph¸p trªn cã −u ®iÓm lµ ®¬n gi¶n, dÔ ¸p dông, gi¸ thµnh rÎ. Nh−îc ®iÓm c¬ b¶n cña ph−¬ng ph¸p nµy lµ kh«ng ®¹t ®−îc ®é chÝnh x¸c cao vÒ h×nh d¹ng vµ kÝch th−íc c¸c bÒ mÆt kh«ng gia c«ng (®©y l¹i lµ c¸c phÇn lµm viÖc trùc tiÕp víi n−íc vµ ¶nh h−ëng trùc tiÕp ®Õn hiÖu suÊt cña tua bin). C¸c sai sè gåm rÊt nhiÒu yÕu tè cÊu thµnh mµ chóng rÊt khã kiÓm so¸t nh−: Sù biÕn d¹ng cña mÉu theo thêi tiÕt (nhiÖt ®é vµ ®é Èm), sù biÕn d¹ng cña khu«n khi sÊy kh«, tay nghÒ cña c«ng nh©n lµm khu«n…. HiÖn nay, mét sè c«ng nghÖ ®óc tiªn tiÕn ®· ®−îc triÓn khai s¶n xuÊt ë n−íc ta. Tuy gi¸ thµnh s¶n phÈm ch−a ®−îc rÎ nh−ng c¸c ph−¬ng ph¸p ®óc míi nµy ®· kh¾c B¸o c¸o nghiªn cøu c«ng nghÖ chÕ t¹o c¸nh c«ng t¸c tua bin thñy lùc §Ò tµi KC07 – 04 ViÖn khoa häc thuû lîi 69 phôc ®−îc c¸c nh−îc ®iÓm cña ph−¬ng ph¸p cæ ®iÓn, cho ®é chÝnh x¸c vµ chÊt l−îng bÒ mÆt kh¸ cao. Mét vµi ph−¬ng ph¸p ®óc ®ã: Ph−¬ng ph¸p ®óc b»ng khu«n c¸t nhùa (Furan), ph−¬ng ph¸p ®óc mÉu ch¶y, ph−¬ng ph¸p ®óc b»ng mÉu ch¸y…. Qua nghiªn cøu c¸c ph−¬ng ph¸p ®óc trªn, chóng t«i thÊy r»ng ph−¬ng ph¸p ®óc b»ng mÉu ch¸y lµ thÝch hîp h¬n c¶ cho c«ng nghÖ chÕ t¹o BCT tua bin h−íng trôc. Ph−¬ng ph¸p nµy t−¬ng ®èi ®¬n gi¶n, Ýt bÞ ¶nh h−ëng cña yÕu tè tay nghÒ thî lµm khu«n, do ®ã cho s¶n ph¶m chÊt l−îng t−¬ng ®èi tèt vµ æn ®Þnh. §Æc biÖt trong s¶n xuÊt hµng lo¹t, ph−¬ng ph¸p nµy cho gi¸ thµnh kh¸ thÊp phï hîp víi t×nh h×nh kinh tÕ hiÖn t¹i. Tãm t¾t qui tr×nh c«ng nghÖ ®óc mÉu ch¸y gåm c¸c c«ng ®o¹n sau: ChÕ t¹o mÉu b»ng nhùa P«lystir«n hoÆc Polyurethan xèp nhÑ, s¬n mÉu, ®Æt mÉu vµo hßm khu«n, ®æ ®Çy c¸t tr¾ng kh«, hót ch©n kh«ng hßm khu«n vµ rãt kim lo¹i láng. Sau ®©y, chóng t«i sÏ tr×nh bµy chi tiÕt quy tr×nh c«ng nghÖ chÕ t¹o chi tiÕt cho s¶n phÈm BCT tua bin h−íng trôc 300 mm. 9.3.1.1. ChÕ t¹o mÉu. §Ó ®¬n gi¶n vµ gi¶m gi¸ thµnh s¶n phÈm, mÉu ®−îc chia thµnh hai phÇn: BÇu vµ l¸ c¸nh. Sau khi chÕ t¹o chóng ®−îc liªn kÕt víi nhau b»ng keo dÝnh. - ChÕ t¹o mÉu bÇu: Trong tr−êng hîp s¶n xuÊt lo¹i nhá, mÉu bÇu cã thÓ chÕ t¹o b»ng ph−¬ng ph¸p c¾t b»ng d©y ®èt ®Ó gi¶m gi¸ thµnh chÕ t¹o khu«n Ðp. VËt liÖu xèp ®−îc Ðp tr−íc hoÆc mua trªn thÞ tr−êng d¹ng khèi (0,5 hoÆc 1m3). Sau ®ã ®−îc c¾t nhá vµ t¹o thµnh ph«i mÉu bÇu c¸nh b»ng sîi ®èt (nh− h×nh 26). H×nh 25. KÝch th−íc mÉu bÇu B¸o c¸o nghiªn cøu c«ng nghÖ chÕ t¹o c¸nh c«ng t¸c tua bin thñy lùc §Ò tµi KC07 – 04 ViÖn khoa häc thuû lîi 70 Sîi d©y ®iÖn trë cã ®−êng kÝnh 0,2 mm ®−îc nèi víi mét nguån ®iÖn cã ®iÖn ¸p 20 ÷ 30V vµ nã ®−îc ®èt nãng ®á ®Ó cã thÓ c¾t ®−îc dÔ dµng vËt liÖu xèp. Sîi ®èt nµy ®−îc ®Æt theo mét gãc nµo ®ã víi m©m quay (hoÆc bµn cè ®Þnh). Khi ph«i chuyÓn ®éng th¼ng, d©y c¾t sÏ t¹o nªn mét mÆt ph¼ng, cßn khi ph«i quay sÏ t¹o nªn c¸c mÆt nãn hoÆc trô. Víi s¶n xuÊt hµng lo¹t lín, mÉu bÇu còng cã thÓ dïng ph−¬ng ph¸p Ðp tõ h¹t nhùa xèp nh− h×nh 27. Chi tiÕt c«ng nghÖ Ðp mÉu bÇu gièng nh− c«ng nghÖ Ðp mÉu l¸ c¸nh (sÏ ®−îc tr×nh bµy trong phÇn sau). V× mÉu bÇu cã h×nh d¹ng ®¬n gi¶n do ®ã khi Ðp mÉu bÇu chÕ t¹o b»ng vËt liÖu nh«m hîp kim (yªu cÇu cã ®é gi·n në nhiÖt thÊp) vµ gia c«ng b»ng ph−¬ng ph¸p th«ng th−êng. - ChÕ t¹o mÉu l¸ c¸nh: H×nh 26. ChÕ t¹o mÉu bÇu b»ng sîi ®èt H×nh 27. ChÕ t¹o mÉu bÇu b»ng ph−¬ng ph¸p Ðp tõ h¹t nhùa B¸o c¸o nghiªn cøu c«ng nghÖ chÕ t¹o c¸nh c«ng t¸c tua bin thñy lùc §Ò tµi KC07 – 04 ViÖn khoa häc thuû lîi 71 MÉu l¸ c¸nh ®ßi hái ®é chÝnh x¸c cao vÒ h×nh d¹ng kÝch th−íc, do ®ã bé mÉu ®Ó Ðp l¸ c¸nh còng cÇn ph¶i ®−îc gia c«ng chÕ t¹o chÝnh x¸c ®ång thêi qua qu¸ tr×nh ®óc mÉu l¸ c¸nh còng ph¶i ®¹t mét ®é cøng nhÊt ®Þnh ®Ó ®¹t ®é bãng bÒ mÆt s¶n phÈm sau khi ®óc ®ång thêi khi ®æ c¸t vµo hßm khu«n nã kh«ng bÞ biÕn d¹ng. Ng−îc l¹i nÕu mÉu ®−îc Ðp qu¸ cøng th× qu¸ tr×nh ch¸y khi sinh nhiÒu kh«ng tho¸t kÞp l¹i g©y khuyÕt tËt ®óc. §Ó t×m ®é Ðp chÆt mÉu l¸ c¸nh hîp lý, cÇn dùa vµo thùc nghiÖm, còng gièng nh− khu«n Ðp mÉu bÇu, khu«n Ðp mÉu c¸nh ph¶i ®−îc chÕ t¹o b»ng vËt liÖu hîp kim nh«m cã ®é gi·n në nhiÖt thÊp. Khu«n Ðp mÉu l¸ c¸nh cã thÓ ®−îc s¶n xuÊt thñ c«ng ®Ó ®¹t ®−îc c¸c tiÕt diÖn l¸ c¸nh theo yªu cÇu. Ph−¬ng ph¸p nµy yªu cÇu mét bé d−ìng kiÓm chÝnh x¸c hoÆc dïng mét ®Çu dß mÉu ®Ó kiÓm tra c¸c to¹ ®é t¹i c¸c mÆt c¾t b»ng m¸y vi tÝnh víi phÇn mÒm AUTOCAD (xem h×nh 10). HiÖn nay, víi c¸c m¸y tæ hîp gia c«ng tù ®éng (CNC), chóng ta cã thÓ chÕ t¹o ®−îc c¸c mÉu Ðp l¸ c¸nh chÝnh x¸c h¬n. Mét ®iÒu cÇn chó ý lµ khi chÕ t¹o c¸c khu«n Ðp mÉu bÇu vµ mÉu c¸nh cÇn ph¶i cã kÓ ®Õn ®é co ngãt cña mÉu còng nh− cña s¶n phÈm ®óc cuèi cïng ®Ó t¨ng kÝch th−íc cña khu«n Ðp. §iÒu nµy cã thÓ x¸c ®Þnh dùa trªn thùc nghiÖm hoÆc tÝnh theo kinh nghiÖm ®óc gang x¸m (®é co ngãt cña s¶n phÈm kho¶ng 1%). Quy tr×nh Ðp l¸ c¸nh ®−îc tiÕn hµnh nh− sau: - X¸c ®Þnh l−îng vËt liÖu ®Ó Ðp l¸ c¸nh: ë trªn, ta ®· ph©n tÝch vÒ ®é Ðp chÆt cña mÉu bÇu vµ mÉu l¸ c¸nh cã ¶nh h−ëng ®Õn chÊt l−îng s¶n phÈm ®óc. Do ®ã l−îng vËt liÖu (h¹t nhùa) ®Ó Ðp mÉu cÇn ph¶i ®−îc x¸c ®Þnh hîp lý. MÆt kh¸c, ®Ó ®é chÆt cña vËt liÖu xèp ®−îc ®Òu ë mäi vÞ trÝ th× H×nh 28. KiÓm tra khu«n Ðp l¸ c¸nh b»ng bé dß mÉu B¸o c¸o nghiªn cøu c«ng nghÖ chÕ t¹o c¸nh c«ng t¸c tua bin thñy lùc §Ò tµi KC07 – 04 ViÖn khoa häc thuû lîi 72 l−îng h¹t ban ®Çu cÇn ph¶i ®Çy thÓ tÝch khu«n Ðp. Nh− vËy h¹t nhùa cÇn ph¶i ®−îc në s¬ bé ®Ó ®ñ l−îng võa ®Çy khu«n Ðp tr−íc khi vµo lß Ðp (nh− h×nh 29). - Qu¸ tr×nh Ðp mÉu: Sau khi vËt liÖu ®· cho ®Çy ®ñ vµo khu«n Ðp, hai nöa khu«n ®−îc liªn kÕt chÆt chÏ víi nhau, lç th¶ h¹t nhùa ®−îc bÞt chÆt l¹i. Khu«n Ðp ®−îc ®−a vµo lß Ðp cã nhiÖt ®é tõ 200 ÷ 350oC. Sau khi khu«n Ðp vµ h¹t nhùa nãng ®Òu, c¸c h¹t nhùa sÏ në bung ra vµ liªn kÕt chÆt l¹i víi nhau. Lµm m¸t khu«n trë l¹i tr¹ng th¸i b×nh th−êng vµ lÊy mÉu ra khái khu«n. Trong s¶n xuÊt hµng lo¹t, khu«n Ðp ®−îc g¾n liÒn víi m¸y Ðp cho n¨ng suÊt cao. - Hoµn thiÖn mÉu BXCT. Sau khi ®· s¶n xuÊt ®−îc c¸c mÉu bÇu vµ mÉu c¸nh, cµo mÉu c¸nh sÏ ®−îc d¸n lªn mÉu bÇu ®Ó t¹o ra mét mÉu BCT hoµn chØnh. V× mÉu c¸nh ®ßi hái chÝnh x¸c vÞ trÝ vµ gãc ®Æt cña c¸c l¸ c¸nh nªn qu¸ tr×nh d¸n mÉu l¸ c¸nh lªn mÉu bÇu ph¶i cã mét bé d−ìng ®Ó ®Þnh vÞ trÝ bÇu vµ c¸c l¸ c¸nh. Bé d−ìng l¸ c¸nh mÉu bao gåm: 01 trôc ®ì ®Ó ®Þnh mÉu bÇu 04 khèi kª l¸ c¸nh chia ®Òu quanh trôc ®Þnh vÞ mÉu bÇu, 4 khèi kª nµy cã biÕn d¹ng mÆt trªn gièng biÕn d¹ng cña l−ng mÉu l¸ c¸nh. H×nh 29. Ðp mÉu l¸ c¸nh tõ h¹t nhùa B¸o c¸o nghiªn cøu c«ng nghÖ chÕ t¹o c¸nh c«ng t¸c tua bin thñy lùc §Ò tµi KC07 – 04 ViÖn khoa häc thuû lîi 73 9.3.1.2. S¬n mÉu. VËt liÖu s¬n mÉu cã ¶nh h−ëng quyÕt ®Þnh ®Õn chÊt l−îng bÒ mÆt cña s¶n phÈm. Dung dÞch s¬n mÉu cã d¹ng bét n−íc mÞn sau khi kh« líp vËt liÖu nµy chÝnh lµ khu«n ®Ó t¹o ra s¶n phÈm sau nµy. Nã cã t¸c dông chÞu nhiÖt cao lµm cho bÒ mÆt s¶n phÈm kh«ng bÞ ch¸y vµ dÝnh c¸t, ®ång thêi cã kh¶ n¨ng cho tho¸t l−îng khÝ mµ mÉu khi ch¸y sinh ra. Do ®Æc ®iÓm trªn, ®é dµy cña líp s¬n trªn mÉu cÇn ph¶i ®−îc x¸c ®Þnh vµ ®Òu trªn toµn bé bÒ mÆt cña mÉu ®Ó ®¶m b¶o tho¸t hÕt l−îng khÝ do mÉu ch¸y g©y ra. HiÖn nay, lo¹i s¬n mÉu Z do Anh s¶n xuÊt ®−îc sö dông t−¬ng ®èi phæ biÕn cho chÊt l−îng kh¸ cao. 9.1.3.3. Qu¸ tr×nh lµm khu«n. Ph−¬ng ph¸p ®óc mÉu ch¸y cã thÓ thùc hiÖn b»ng khu«n c¸t nhùa, khu«n c¸t th−êng, tuy nhiªn c¸c ph−¬ng ph¸p nµy ®Òu kh«ng kinh tÕ vµ cã thÓ ¶nh h−ëng xÊu ®Õn chÊt l−îng s¶n phÈm v× trong qu¸ tr×nh lµm s¹ch c¸t (rung) cã thÓ g©y sai sè do c¸c l¸ c¸nh cña mÉu bÞ biÕn d¹ng. H×nh 30. D¸n mÉu l¸ c¸nh lªn mÉu bÇu H×nh 31. S¬n mÉu tr−íc khi ®ó B¸o c¸o nghiªn cøu c«ng nghÖ chÕ t¹o c¸nh c«ng t¸c tua bin thñy lùc §Ò tµi KC07 – 04 ViÖn khoa häc thuû lîi 74 ë ®©y, ta lùa chän ph−¬ng ph¸p lµm khu«n b»ng c¸t kh« mÞn. Hßm khu«n cã cÊu t¹o kÝn ®Ó khi ®óc cã thÓ hót ch©n kh«ng trong hßm. Qu¸ tr×nh lµm khu«n nh− sau: C¸t tr¾ng kh« (h¹t nhá mÞn) ®−îc ®−a vµo trong hßm khu«n cïng víi mÉu vµ hÖ thèng ®Ëu rãt vµ ®Ëu ngãt. HiÖn nay th−êng sö dông lo¹i c¸t tr¾ng ®−îc khai th¸c t¹i §µ N½ng. V× h¹t c¸t kh« vµ nhá nªn chóng ®Òu ®iÒn ®Çy gi÷a khu«n vµ mÉu mét c¸ch dÔ dµng. Sau khi ®iÒn ®Çy, hßm khu«n ®−îc ®Ëy kÝn l¹i ®Ó tiÕn hµnh qu¸ tr×nh rãt gang láng. 1 - MÉu BCT; 2 - §Ëu ngãt; 3 - §Ëu rãt; 4 - N¾p hßm khu«n; 5 - Th©n hßm khu«n; 6 - C¸t tr¾ng kh« mÞn; 7 - C¸c lç ®Ó hót ch©n kh«ng; 8 - Buång hót ch©n kh«ng; 9 - §−êng dÉn ®Ó hót ch©n kh«ng; 10 - B¬m ch©n kh«ng; 11 - BÓ n−íc; 12 - §ång hå ®o møc ch©n kh«ng; 13 - Van ®iÒu chØnh møc ch©n kh«ng. 9.3.1.4. Qu¸ tr×nh nÊu luyÖn. Tr−íc ®©y viÖc nÊu luyÖn gang láng th−êng thùc hiÖn b»ng lß than. ViÖc ®iÒu chØnh thµnh phÇn kim lo¹i vµ nhiÖt ®é gang láng rÊt khã kh¨n. chóng phô thuéc vµo chÊt l−îng cña than luyÖn, kh«ng thÓ x¸c ®Þnh tr−íc ®−îc. Ngoµi ra, trong thµnh phÇn kim lo¹i láng chøa nhiÒu nguyªn tè nh− l−u huúnh, phèt pho… vµ xØ lß lµm cho chÊt l−îng s¶n phÈm ®óc kÐm. HiÖn nay, viÖc nÊu luyÖn b»ng lß ®iÖn (lß trung tÇn, lß hå quay…) ®· kh¾c phôc ®−îc c¸c nh−îc ®iÓm cña lß than. Nã cho chÊt l−îng s¶n phÈm tèt vµ tû lÖ háng H×nh 32. S¬ ®å ®óc theo ph−¬ng ph¸p mÉu ch¸y B¸o c¸o nghiªn cøu c«ng nghÖ chÕ t¹o c¸nh c«ng t¸c tua bin thñy lùc §Ò tµi KC07 – 04 ViÖn khoa häc thuû lîi 75 thÊp. Víi ph−¬ng ph¸p ®óc b»ng mÉu ch¸y, do chi phÝ s¶n xuÊt mÉu, hßm khu«n vµ hót ch©n kh«ng kh¸ cao nªn cÇn ph¶i gi¶m tû lÖ háng xuèng tèi thiÓu nh»m gi¶m gi¸ thµnh s¶n phÈm. Do vËy víi c«ng nghÖ nµy cÇn chän lß ®iÖn ®Ó nÊu vµ cÇn cã hÖ thèng ph©n tÝch nhanh ®Ó ph©n tÝch kÕt qu¶ nÊu luyÖn nh»m æn ®Þnh chÊt l−îng s¶n phÈm. §èi víi gang x¸m GX 21- 40, nhiÖt ®é hîp lý ®Ó rãt cña gang láng ®−îc tra trong c¸c tµi liÖu kü thuËt. - Qu¸ tr×nh rãt gang láng: V× hßm khu«n ®−îc ®iÒn ®Çy b»ng c¸t kh« h¹t mÞn, do ®ã ®Ó nã ®é cøng v÷ng khi rãt kim lo¹i láng vµo, cÇn ph¶i hót ch©n kh«ng trong hßm khu«n. §é ch©n kh«ng cÇn thiÕt x¸c ®Þnh theo thùc nghiÖm. Sau khi hßm khu«n vµ lß nÊu luyÖn ®· s½n sµng, tiÕn hµnh rãt kim lo¹i láng vµo trong khu«n. Tèc ®é rãt kim lo¹i láng ph¶i x¸c ®Þnh hîp lý ®Ó ®¹t ®é ®iÒn ®Çy vµ tho¸t hÕt khÝ do mÉu ch¸y sinh ra. 9.3.1.5. Dì khu«n vµ lµm s¹nh. Sau khi rãt, khi s¶n phÈm ®ñ thêi gian ®Ó nguéi th× tiÕn hµnh rì khu«n. ViÖc rì khu«n rÊt ®¬n gi¶n v× c¸t kh« sau khi ngõng hót ch©n kh«ng th× sÏ rêi ra. Th¸o n¾p hßm khu«n vµ lÊy chi tiÕt ra. C¸t sau khi ®óc cÇn ®−îc sµng, tuyÓn ®Ó ®−a vµo sö dông l¹i. S¶n phÈm ®óc sau khi c¾t ba via ®−îc ®−a vµo buång phun bi ®Ó lµm s¹ch vµ c¶i thiÖn thªm chÊt l−îng bÒ mÆt. H×nh 33. S¬ ®å lµm s¹ch b»ng ph−¬ng ph¸p phun bi B¸o c¸o nghiªn cøu c«ng nghÖ chÕ t¹o c¸nh c«ng t¸c tua bin thñy lùc §Ò tµi KC07 – 04 ViÖn khoa häc thuû lîi 76 Tr−íc khi gi c«ng c¬ khÝ, ph«i ®óc cã thÓ ®−îc ñ ®Ó ænh ®Þnh tinh thÓ kim lo¹i khö øng suÊt d− trong tr−êng hîp cÇn thiÕt. 9.3.2. Gia c«ng c¬ khÝ. C¸c kÝch th−íc cÇn gia c«ng c¬ khÝ trªn BXCT TB HT 300 mm cã thÓ gia c«ng dÔ dµng b»ng c¸c m¸y c«ng cô th«ng th−êng. Sau ®©y lµ c¸c nguyªn c«ng: 9.3.2.1. Nguyªn c«ng 1: - TiÖn ®−êng kÝnh D1 = 300 mm; thùc hiÖn trªn m¸y tiÖn T630 Theo yªu cÇu kü thuËt cña b¶n vÏ thiÕt kÕ, c¸c kÝch th−íc sau ®©y cÇn cã ®é ®ång t©m cao so víi nhau: + §−êng kÝnh BCT (C) D1 = 300 mm + §−êng kÝnh l¾p trôc(A): φ 35 js6 + §−êng kÝnh l¾p chãp(B): φ 90H7 C¸c mÆt ph¼ng (D) vµ (E) yªu cÇu vu«ng gãc víi t©m cao. Do ®ã, trong nguyªn c«ng nµy cÇn ph¶i gia c«ng ®Ó ®¹t tÊt c¶ c¸c kÝch th−íc trªn trong cïng mét lÇn g¸. d H×nh 34. C¸c kÝch th−íc cÇn gia c«ng H×nh 35. TiÖn nguyªn c«ng 1 B¸o c¸o nghiªn cøu c«ng nghÖ chÕ t¹o c¸nh c«ng t¸c tua bin thñy lùc §Ò tµi KC07 – 04 ViÖn khoa häc thuû lîi 77 ChuÈn g¸ vµ chuÈn gia c«ng th« ®−îc chän nh− h×nh 35. - TiÖn th« (tiÖn ph¸): Tr×nh tù tiÖn ph¸ nh− sau: (l−îng d− sau khi tiÖn th« cña c¸ kÝch th−íc lµ 0,5 mm) + TiÖn KT D1 = 300 mm + XÐn mÆt ®Çu (E) + T¹o mÆt (D) + TiÖn KT φ 90H7 - TiÖn tinh: Tr×nh tù tiÖn tinh còng gièng nh− tiÖn th«. Hai kÝch th−íc φ 35H7 & φ 90H7 cÇn ph¶i ®Ó l−îng d− ®Ó c¹o vµ ®¸nh bãng (kho¶ng 0,5 mm) ®Ó ®¹t ®é bãng theo yªu cÇu. C¸c kÝch th−íc φ35H7 & φ90H7 cÇn ph¶i ®o kiÓm tra b»ng ®ång hå so cã sai sè cho phÐp 0,01 mm. C¸c kÝch th−íc kh¸c dïng th−íc cÆp víi sai sè cho phÐp 0,02 mm. 9.3.3.2. Nguyªn c«ng 2 (tiÖn mÆt sau): Gia c«ng trªn m¸y tiÖn T630 Sau nguyªn c«ng 1, ®¶o ®Çu chi tiÕt ®Þnh vÞ t−¬ng tù nguyªn c«ng 1. ChuÈn rµ lµ c¸c kÝch th−íc tinh (C) D1 = 300 mm vµ(A) φ35H7. Yªu cÇu kü thuËt gia c«ng cña c¸c kÝch th−íc mÆt sau yªu cÇu thÊp nªn cã thÓ rµ b»ng mòi rµ. 9.3.3.3. Nguyªn c«ng 3: Xäc r·nh then, thùc hiÖn trªn m¸y xäc ®øng 7414 ChuÈn ®Þnh vÞ chi tiÕt trªn bµn m¸y xäc lµ mÆt ph¼ng E vµ kÝch th−íc φ90H7 (cã ®é vu«ng gãc vµ ®ång t©m cao). Chi tiÕt ®−îc kÑp chÆt trªn bµn m¸y xäc vµ ®Þnh t©m víi t©m trôc cña trôc m¸y xäc. Qu¸ tr×nh xäc bµn sÏ chuyÓn ®éng tÞnh tiÕn ®Ó ®¹t ®−îc kÝch th−íc yªu cÇu. H×nh 36. TiÖn nguyªn c«ng 2 B¸o c¸o nghiªn cøu c«ng nghÖ chÕ t¹o c¸nh c«ng t¸c tua bin thñy lùc §Ò tµi KC07 – 04 ViÖn khoa häc thuû lîi 78 9.3.2.4. Nguyªn c«ng 4: Khoan, ta r« 2 lç M10 trªn m¸y khoan cÇn 2H55 ∗ B−íc 1: Khoan lç φ 8,5 s©u. Dïng chèt ®Þnh vÞ sau khi khoan lç 1. ∗ B−íc 2: Ta r« lç M10. 9.3.3. Hoµn thiÖn BCT. 9.3.3.1. Mµi söa: Trong qu¸ tr×nh ®óc, trªn c¸c bÒ mÆt kh«ng gia c«ng sÏ kh«ng tr¸nh khái c¸c khuyÕt tËt nhá. Sau khi gia c«ng c¬ khÝ cÇn ph¶i mµi söa l¹i c¸c khuyÕt tËt nµy b»ng m¸y mµi cÇm tay. Dïng lo¹i ®¸ mÒm ®Ó ®¸nh bãng bÒ mÆt l¸ c¸nh sau khi ®· mµi söa c¸c khuyÕt tËt. H×nh 37. S¬ ®å nguyªn c«ng xäc r·nh then H×nh 38. S¬ ®å nguyªn c«ng khoan, ta r« 2 lç M10 B¸o c¸o nghiªn cøu c«ng nghÖ chÕ t¹o c¸nh c«ng t¸c tua bin thñy lùc §Ò tµi KC07 – 04 ViÖn khoa häc thuû lîi 79 9.3.3.2. C©n b»ng tÜnh: Do BCT TB h−íng trôc cã tû sè L/D nhá nÕu tr−íc khi ®−a vµo ho¹t ®éng chØ cÇn c©n b»ng tÜnh víi sai sè cho phÐp 0,5 gr/100 mm. Qu¸ tr×nh c©n b»ng thÓ hiÖn trªn h×nh 15. NÕu BCT mÊt c©n b»ng, phÇn nÆng do t¸c dông cña träng lùc sÏ bÞ kÐo xuèng phÝa d−íi. §Ó bï l¹i l−îng mÊt c©n b»ng nµy, dïng mét khèi l−îng phô ®Æt lªn phÝa ®èi diÖn cña BXCT. Qu¸ tr×nh lµm nh− vËy víi viÖc t¨ng hoÆc gi¶m dÇn khèi l−îng bï ®Õn khi BXCT dõng ë mét ®iÓm bÊt kú sÏ dõng viÖc c©n b»ng l¹i vµ tÝnh to¸n khèi l−îng bï theo sù c©n b»ng m«mem, ®Ó x¸c ®Þnh l−îng kim lo¹i cÇn ph¶i bít ®i ®Ó BXCT ®−îc c©n b»ng. L−îng bít ®i nµy ®−îc lÊy ë phÇn bÇu. H×nh 40. S¬ ®å nguyªn c«ng c©n b»ng tÜnh H×nh 39. Mµi söa l¸ c¸nh B¸o c¸o nghiªn cøu c«ng nghÖ chÕ t¹o c¸nh c«ng t¸c tua bin thñy lùc §Ò tµi KC07 – 04 ViÖn khoa häc thuû lîi 80 9.3.4. KiÓm tra chÊt l−îng s¶n phÈm: 9.3.4.1. ChÊt l−îng vËt liÖu. ChÊt l−îng vËt liÖu chÕ t¹o BCT ®−îc kiÓm tra thö c¸c øng suÊt cho phÐp b»ng c¸c mÉu cña mçi mÎ ®óc s¶n phÈm. Thµnh phÇn vËt liÖu ®· ®−îc x¸c ®Þnh trong ph©n tÝch nhanh tr−íc khi rãt kim lo¹i. Kh¶ n¨ng chÞu lùc ®−îc x¸c ®Þnh theo mÉu thö. 9.3.4.2. KiÓm tra c¸c kÝch th−íc gia c«ng c¬: C¸c kÝch th−íc gia c«ng c¬ khÝ ®−îc kiÓm tra b»ng c¸c dông cô th«ng th−êng nh−: - Th−íc cÆp cã ®é CX 0,02 mm - Pam me cã ®é CX 0,005 mm - §ång hå so cã ®é CX 0,005 mm - MÉu ®o ®é bãng… H×nh d¹ng h×nh häc cña l¸ c¸nh cã thÓ kiÓm tra b»ng d−ìng kiÓm. Trong ®iÒu kiÖn cã thÓ, sÏ kiÓm tra s¾c xuÊt c¸c s¶n phÈm b»ng m¸y dß mÉu ( nh− ®· tr×nh bÇy trong phÇn chÕ t¹o khu«n Ðp mÉu l¸ c¸nh ). 9.4. §¸nh gi¸ c«ng nghÖ. Sau qu¸ tr×nh nghiªn chi tiÕt c«ng nghÖ cÕ t¹o BCT tua bin h−íng trôc 300 mm b»ng ph−¬ng ph¸p t¹o ph«i ®óc dïng c«ng mÉu ch¸y, chóng t«i ®i ®Õn kÕt luËn: - §©y lµ quy tr×nh c«ng nghÖ hiÖn ®¹i, phï hîp víi ®iÒu kiÖn hiÖn t¹i cña ViÖt Nam. Quy tr×nh c«ng nghÖ nµy cã thÓ ¸p dông ë nhiÒu nhµ m¸y c¬ khÝ trªn toµn H×nh 41. VÞ trÝ khoan lÊy ®i l−îng mÊt c©n b»ng B¸o c¸o nghiªn cøu c«ng nghÖ chÕ t¹o c¸nh c«ng t¸c tua bin thñy lùc §Ò tµi KC07 – 04 ViÖn khoa häc thuû lîi 81 quèc. - ChÊt l−îng s¶n phÈm cao, dÔ tiªu chuÈn ho¸ vµ Ýt bÞ ¶nh h−ëng cña c¸c yÕu tè chñ quan. Do ®ã s¶n phÈm cã chÊt l−îng æn ®Þnh, tû lÖ háng thÊp, gi¸ thµnh chÕ t¹o gi¶m. - NÕu ®−îc ®−a vµo s¶n xuÊt hµng lo¹t , c«ng nghÖ nµy sÏ mang l¹i n¨ng suÊt lao ®éng vµ hiÖu qu¶ kinh tÕ cao. Gi¸ thµnh tæ m¸y h¹ phï hîp víi ®iÒu kiÖn kinh tÕ cña ng−êi d©n vïng ®åi nói hiÖn t¹i. Nã sÏ gãp phÇn ph¸t triÓn c¬ së h¹ tÇng, c¶i thiÖn ®êi sèng nh©n d©n, ph¸t triÓn s¶n xuÊt vïng nói gãp phÇn thùc hiªn c«ng cuéc xo¸ ®ãi, gi¶m nghÌo mµ §¶ng vµ chÝnh phñ ®Ò ra. Ngoµi ra s¶n phÈm cßn cã thÓ xuÊt khÈu ra n−íc ngoµi thu ngo¹i tÖ lµm giµu cho ®Êt n−íc. B¸o c¸o nghiªn cøu c«ng nghÖ chÕ t¹o c¸nh c«ng t¸c tua bin thñy lùc §Ò tµi KC07 – 04 ViÖn khoa häc thuû lîi 82 Ch−¬ng X : C«ng nghÖ chÕ t¹o BCT tuabin h−íng trôc cùc nhá cét n−íc thÊp 10.1. Tæng quan vÒ c«ng nghÖ luyÖn kim bét vµ øng dông ë ViÖt nam 10.1.1. C«ng nghÖ luyÖn kim bét. 10.1.1.1. Tæng quan chung: B»ng ph−¬ng ph¸p luyÖn kim bét hiÖn nay cã thÓ nhËn ®−îc c¸c hîp chÊt, hîp kim, hoÆc c¸c hçn hîp cã thµnh phÇn phøc t¹p, cã c¬ lý tÝnh cao vµ c¸c hîp chÊt ®Æc biÖt kh¸c mµ b»ng ph−¬ng ph¸p luyÖn kim truyÒn thèng rÊt khã t¹o ra. ¦u ®iÓm næi bËt cña c«ng nghÖ luyÖn kim bét lµ ®¸p øng ®−îc hai mÆt ®èi lËp cña vËt liÖu ®ã lµ: Kh¶ n¨ng ®¸p øng ®−îc møc ®é dÞ thÓ cao, ®ång thêi ®¶m b¶o ®−îc tÝnh chÊt ®ång thÓ vÒ mÆt cÊu tróc vµ thµnh phÇn vËt liÖu. Sù ph¸t triÓn cña ngµnh luyÖn kim bét g¾n liÒn víi qu¸ tr×nh ph¸t triÓn øng dông c¸c vËt liÖu v« c¬ míi cã tÝnh chÊt c¬ lý ho¸ ®Æc biÖt. C¸c qu¸ tr×nh luyÖn kim bét cßn cho phÐp nhËn ®−îc nhiÒu s¶n phÈm r¾n ë tr¹ng th¸i míi cã chÊt l−îng cao, ®¸p øng ®−îc c¸c yªu cÇu vÒ tÝnh chÊt vËt lý, ®ång thêi gi¶m ®¸ng kÓ sù g©y « nhiÔm m«i tr−êng do c«ng nghÖ xö lý ph«i xÐt vÒ mÆt nguyªn t¾c lµ rÊt s¹ch so víi luyÖn kim truyÒn thèng, v× dïng hi®r« vµ ®iÖn n¨ng lµm nguån n¨ng l−îng chÝnh cho quy tr×nh ®ã. Trong 10 - 15 n¨m gÇn ®©y , b−íc ph¸t triÓn ®ét ph¸ cña ngµnh luyÖn kim bét ®−îc ®¸nh dÊu b»ng sù ph¸t triÓn cña c«ngh nghÖ míi ®Ó chÕ t¹o chi tiÕt, kÕt cÊu dïng vËt liÖu míi d¹ng bét. Nhê ®ã ngµnh chÕ t¹o m¸y thËt sù t¹o ra gi¸ trÞ míi cho c¸c chi tiÕt m¸y mµ c¸c ph−¬ng ph¸p c«ng nghÖ kh¸c kh«ng thÓ nhËn ®−îc . ë c¸c n−íc ph¸t triÓn, cã ®Õn 75% c«ng suÊt cña c¸c ngµnh luyÖn kim bét lµ bét s¾t, thÐp chÊt l−îng cao. Trong ®ã 85% tæng s¶n l−îng dïng ®Ó chÕ t¹o c¸c chi tiÕt kÕt cÊu, 60% sè chi tiÕt ®ã ®−îc dïng trong c«ng nghiÖp chÕ t¹o « t«. MÆc dï kh«Ý l−îng chi tiÕt ®−îc chÕ t¹o b»ng c«ng nghÖ luyÖn kim bét chiÕm tíi tû träng t−¬ng ®èi nhá so víi khèi l−îng « t«, nh−ng chóng cã chøc n¨ng ®Æc biÖt mµ c¸c vËt liÖu kh¸c kh«ng thÓ thay thÕ ®−îc . VÝ dô ë NhËt B¶n, ng−êi ta ®· ¸p dông vËt liªô gèm trong c¸c ®éng c¬ « t« .C¸c chi tiÕt m¸y chÕ t¹o theo c«ng nghÖ luyÖn kim bét tõ hîp chÊt cña s¾t, ®Æc biÖt thÐp kh«ng rØ, thÐp hîp kim ®Æc biÖt hiÖn nay ®ang d−îc ®−îc sö dông ngµy cµng t¨ng vÒ sè l−îng, thÓ lo¹i trong c¸c m¸y mãc . B¸o c¸o nghiªn cøu c«ng nghÖ chÕ t¹o c¸nh c«ng t¸c tua bin thñy lùc §Ò tµi KC07 – 04 ViÖn khoa häc thuû lîi 83 10.1.1.2. ¦u ®iÓm cña c«ng nghÖ luyÖn kim bét. S¶n xuÊt c¸c chi tiÕt m¸y theo c«ng nghÖ luyÖn kim th«ng th−êng cho hÖ sè sö dông kim lo¹i rÊt thÊp, chØ b»ng xÊp xØ 0,5. NhiÒu tr−êng hîp khi sö dông thÐp hîp kim ®Æc biÖt , hÖ sè nµy chØ cßn kho¶ng 0,05. Víi c¸c vËt liÖu cã tÝnh n¨ng sö dông t−¬ng tù, chi tiÕt m¸y chÕ t¹o theo c«ng nghÖ luyÖn kim bét cho phÐp n©ng cao hÖ sè sö dông lªn tíi 5 lÇn. Ngoµi ý nghÜa vÒ kinh tÕ, ph¶i kÓ ®Õn chÊt l−îng c¸c chi tiÕt m¸y chÕ t¹o theo c«ng nghÖ luyÖn kim bét, cã tuæi thä th−êng cao h¬n so víi c¸c chi tiÕt ®−îc chÕ t¹o theo c«ng nghÖ ®óc tõ 2 lÇn ( ®èi víi c¸c thiÕt bÞ thuû lùc) vµ 5 lÇn ( ®èi víi thÐp giã). Gi¶m mÊt m¸t kim lo¹i d−íi d¹ng phoi khi gia c«ng c¬ khÝ còng nh− luyÖn s¶n phÈm ë kh©u trung gian v× kh«ng ph¶i c¾t bá ®Çu mÈu nh− khi ®óc. Do cã thÓ lo¹i bá hoµn toµn hoÆc phÇn lín c¸c c«ng ®o¹n trong quy tr×nh trong c«ng nghÖ chÕ t¹o chi tiÕt m¸y khi gia c«ng c¬ khÝ ( th−êng chiÕm kho¶ng 60%), lµm cho c¸c chi tiÕt luyÖn kim bét cã thÓ cã gi¸ thµnh chÕ t¹o rÎ h¬n tíi 3 lÇn. TiÕt kiÖm kim lo¹i mµu , kim loaÞ quÝ hiÕm ®¸ng kÓ lµ −u ®iÓm næi bËt c¶u c«ng nghÖ luyÖn kim bét. V× trong c¸c hîp kim ®Æc biÖt, l−îng kim lo¹i quý bÞ mÊt m¸t trong qu¸ tr×nh nÊu luyÖn vµ gia c«ng c¬ khÝ chØ thu håi ®−îc ë møc ®é rÊt thÊp. VÝ dô khi chuyÓn 1000 tÊn chi tiÕt m¸y chÕ t¹o tõ thÐp b»ng c«ng nghÖ luyÖn kim truyÒn thèng sang c«ng nghÖ luyÖn kim bét cã thÓ tiÕt kiÖm ®Õn 240.000 USD. Do c¸c −u ®iÓm trªn, ngµnh c«ng nghÖ luyÖn kim bét ®ang ngµy cµng ph¸t triÓn rÊt nhanh. Theo thèng kª cña nhiÒu nhµ ngiªn cøu Mü vµ Nh©t B¶n cø 10 n¨m, s¶n l−îng kim lo¹i bét t¨ng thªm kho¶ng 2 lÇn. Dù b¸o tæng s¶n l−îng kim lo¹i bét ®Õn n¨m 2000 ®¹t 15 ®Õn 18 tû USD gi¸ trÞ th−¬ng m¹i. Nh− vËy ngµnh luyÖn kim bét ®· vµ ®ang rÊt ph¸t triÓn bªn c¹nh c¸c ngµnh luyÖn kim truyÒn thèng. Ngµnh luyÖn kim d¹ng bét lµ ngµnh luyÖn kim míi cña thÕ kû 21. Ph¹m vi øng dông cña c«ng nghÖ luyÖn kim bét rÊt ®a d¹ng: Ngoµi viÖc chÕ t¹o c¸c chi tiÕt m¸y trong ngµnh chÕ t¹o « t« ( b¸nh r¨ng hép sè…), nhiÒu s¶n phÈm c¬ khÝ lµm b»ng thÐp hîp kim, thÐp c¸c bon, thÐp giã, hîp kim cøng lµm dông cô c¾t gät vËt liÖu chÞu mµi mßn, vËt liÖu ma s¸t, vËt liÖu dïng trong ®iÖn c«ng nghiÖp… dùa trªn c¬ së bét s¾t, bét ®ång d¹ng ®¬n kim hoÆc hîp kim ®a nguyªn. B¸o c¸o nghiªn cøu c«ng nghÖ chÕ t¹o c¸nh c«ng t¸c tua bin thñy lùc §Ò tµi KC07 – 04 ViÖn khoa häc thuû lîi 84 10.1.1.3. Qui tr×nh c«ng nghÖ luyÖn kim bé. ViÖc ¸p dông c«ng nghÖ luyÖn kim bét chÕ t¹o c¸c chi tiÕt m¸y tõ bét s¾t vµ hîp kim ®−îc tiÕn hµnh theo 2 h−íng: - T¹o bét s¾t vµ hîp kim cña nã Æ NghiÒn trén phèi liÖu t¹o hçn hîp bét s¾t víi c¸c bét hîp kim ho¸ kh¸c Æ Ðp t¹o ph«i chi tiÕt ÆThiªu kÕt vËt Ðp Æ Ðp nãng tinh chØnh Æ Gia c«ng ho¸ - nhiÖt (nÕu cÇn) ÆKiÓm tra bao gãi s¶n phÈm. - T¹o bét s¾t vµ hîp kim cña nã Æ NghiÒn trén phèi liÖu t¹o hçn hîp bét s¾t víi c¸c bét hîp kim ho¸ kh¸c Æ Ðp ®ång thêi thiªu kÕt t¹o chi tiÕt m¸y Æ Gia c«ng ho¸ - nhiÖt (nÕu cÇn) Æ KiÓm tra bao gãi s¶n phÈm. Sau ®©y lµ c¸c yªu cÇu chÝnh cña mét sè c«ng ®o¹n trong quy tr×nh c«ng nghÖ luyÖn kim bét (theo h−íng thø 1). a. Ph−¬ng ph¸p t¹o bét kim lo¹i, hîp kim: Yªu cÇu chung cña vËt liÖu bét trong chÕ t¹o chi tiÕt m¸y: - MËt ®é t−¬ng ®èi cao ®Ó gi¶m chiÒu cao khu«n Ðp vµ t¨ng ®é ch¶y cña bét (m«i tr−êng kh«ng liªn tôc) ®¶m b¶o ®iÒn ®Çy khu«n t¹o h×nh d¸ng s¶n phÈm. - Cã tÝnh chÞu Ðp cao ®Ó t¨ng ®é bÒn cña ph«i Ðp t¹o h×nh ë tr¹ng th¸i nguéi. - Cã thµnh phÇn ho¸ häc thÝch hîp vµ æn ®Þnh ®Ó ®¶m b¶o thiªu kÕt tèt ®¹t c¸c tÝnh chÊt c¬ ho¸ cuèi cïng cÇn thiÕt ®Ò ra. HiÖn nay cã 2 ph−¬ng ph¸p t¹o vËt liÖu bét kim lo¹i lµ hoµn nguyªn trùc tiÕp b»ng ManhªtÝc vµ phun s¾t hoÆc tjhÐp hîp kim ch¶y láng. C¸c ph−¬ng ph¸p kh¸c nh− ®iÖn ph©n, c¸cbonil … th−êng chØ dïng cho mét sè tr−¬ng hîp ®Æc biÖt. ë n−íc ta bét s¾t, bét hîp kim th−êng ®−îc nhËp tõ n−íc ngoµi. b. Ðp t¹o h×nh chi tiÕt m¸y: Ph−¬ng ph¸p ®¬n gi¶n vµ hiÖu qña nhÊt ®Ó t¹o thµnh h×nh chi tiÕt trong luyÖn kim bét lµ Ðp nguéi ®Þnh h×nh råi míi thiªu kÕt. C«ng nghÖ nµy ®−îc øng dông réng r·i vµ th−¬ng xuyªn v× dÔ thiÕt kÕ chÕ t¹o khu«n mÉu, thiÕt bÞ Ðp ®¬n gi¶n, nh−ng chÊt l−îng s¶n phÈm kh«ng cao. Nguyªn nhan chÝnh lµ mËt ®é chi tiÕt sau khi Ðp ®Þnh h×nh ®¹t ®−îc t−¬ng ®èi thÊp so víi lý thuyÕt vµ c¸c ph−¬ng ph¸p tiªn tiÕn kh¸c. H¹n chÕ kh¸c cña ph−¬ng ph¸p nµy lµ cÇn cã lùc Ðp hçn hîp kim lo¹i bét tr−íc thiªu kÕt ®ñ lín, ®¶m b¶o ®¹t ®−îc mËt ®é tèi thiÓu cña chi tiÕt ®· ®−îc ®Þnh h×nh. §Ó c¶i thiÖn s¶n phÈm sau thiªu kÕt ph¶i qua gia c«ng biÕn d¹ng dÎo (c¸n, Ðp ) vµ gia c«ng ho¸ - nhiÖt. B¸o c¸o nghiªn cøu c«ng nghÖ chÕ t¹o c¸nh c«ng t¸c tua bin thñy lùc §Ò tµi KC07 – 04 ViÖn khoa häc thuû lîi 85 §Ó kh¾c phôc h¹n chÕ cña c«ng nghÖ trªn ng−êi ta sö dông ph−¬ng ph¸p Ðp nãng vËt liÖu, Ðp nãng ®¼ng tÜnh. c. Thiªu kÕt chi tiÕt sau Ðp ®Þnh h×nh: Cïng víi chÊt l−îng ph«i Ðp, quy tr×nh thiªu kÕt ¶nh h−ëng rÊt lín vµ quyÕt ®Þnh ®Õn chÊt l−îng s¶n phÈm luyÖn kim bét cuèi cïng. Qu¸ tr×nh thiªu kÕt vËt liÖu bét sau Ðp ®Þnh h×nh phæ biÕn lµ nung ë nhiÖt ®é ®−îc tÝnh gÇn b»ng 75 -:- 85% nhiÖt ®é nãng ch¶y cña vËt liÖu ®ã. Tuú theo d¹ng s¶n phÈm cÇn cã mét sè th«ng sè kü thuËt n»m trong c¸c miÒn gi¸ trÞ nµo ®ã ®¶m b¶o vËt liÖu hçn hîp bét cã sù thiªu kÕt nh−ng tr¸nh ®−îc c¸c hiÖn t−îng g©y phÕ phÈm nh−: cong vªnh, nøt, thÊt tho¸t nguyªn tè hîp kim ho¸… HiÖn nay trªn thÕ giíi ng−êi ta ®ann nghiªn cøu c¸c c«ng nghÖ thiªu kÕt cã hµm l−îng khoa häc kü thuËt cao nh− : thiªu kÕt bét kim lo¹i ë pha b¸n láng hoÆc pha láng hoµn toµn; thiªu kÕt d−íi ¸p lùc; thiªu kÕt d−íi ¸p lùc trong m«i tr−êng ch©n kh«ng. 10.1.2. T×nh h×nh nghiªn cøu øng dông céng nghÖ luyÖn kim bét ë ViÖt Nam. ë ViÖt Nam tõ thËp kû 60 ®· b¾t ®Çu h×nh thµnh c¸c nghiªn cøu vÒ luyÖn kim bét víi quy m« rÊt nhá, h¹n hÑp. TËp trung chñ yÕu vµo c¸c d¹ng s¶n phÈm cô thÓ nh− sau: - Hîp kim cøng -ViÖn luyÖn kim ®en vµ ViÖn c«ng nghÖ, Bé c«ng nghiÖp; ViÖn c«ng nghÖ Bé quèc phßng. - VËt liÖu tõ - ViÖn vËt lý; §¹i häc b¸ch khoa Hµ Näi. - B¹c ®ång vµ b¹c s¾t xèp -ViÖn nghiªn cøu c¬ khÝ Bé c«ng nghiÖp. - C¸c lo¹i tiÕp ®iÓm gi¶ hîp kim vµ chæi than - ViÖn nghiªn cøu m¸y má; ViÖn c«ng nghÖ. - Vßng g¨ng tõ bét -ViÖn c«ng nghÖ; §¹i häc b¸ch khoa Hµ néi. - VËt liÖu v« ®Þnh h×nh, vËt liÖu tæ hîp trªn c¬ së dÝnh kÕt kim lo¹i - Compozit, vËt liÖu dïng cho hµng tù ®éng vµ phun phñ bÒ mÆt (®ang nghiªn cøu ®Ó b−íc ®Çu ¸p dông t¹i ViÖn nghiªn cøu c¬ khÝ; ViÖn c«ng nghÖ Bé quèc phßng). Nh×n chung ®ã lµ c¸c s¶n phÈm b»ng vËt liÖu ®Æc biÖt, cã kÝch th−íc h×nh häc nhá. HiÖn nay viÖc ¸p dông c«ng nghÖ luyÖn kim bét vµo s¶n xuÊt c¸c s¶n phÈm, chi tiÕt m¸y th«ng dông ®ang ®−îc nghiªn cøu ph¸t triÓn. Trung t©m Thuû ®iÖn ®ang cã B¸o c¸o nghiªn cøu c«ng nghÖ chÕ t¹o c¸nh c«ng t¸c tua bin thñy lùc §Ò tµi KC07 – 04 ViÖn khoa häc thuû lîi 86 kÕ ho¹ch phèi hîp víi ViÖn nghiªn cøu c¬ khÝ Bé c«ng nghiÖp, chÕ t¹o b¸nh c«ng t¸c tuabin thuû lùc, cô thÓ lµ b¸nh c«ng t¸c tuabin h−íng trôc ®−êng kÝnh <= 150mm b»ng ph−¬ng ph¸p c«ng nghÖ luyÖn kim bét vËt liÖu lµ hîp kim nh«m. §©y lµ mét trong nh÷ng c«ng nghÖ tiªn tiÕn mµ Trung t©m Thuû ®iÖn - ViÖn khoa häc Thuû lîi nghiªn cøu ¸p dông vµo chÕ t¹o c¸c lo¹i b¸nh c«ng t¸c cña tuabin thuû lùc nh»m: n©ng cao chÊt l−îng b¸nh c«ng t¸c n©ng cao hiÖu suÊt cña tuabin, tiÕn tíi s¶n xuÊt hµng lo¹t phôc vô cho th−¬ng m¹i ho¸ s¶n phÈm thiÕt bÞ… 10.2. Nghiªn cøu chÕ t¹o b¸nh c«ng t¸c tua bin h−íng trung b»ng c«ng nghÖ luyÖn kim bét. 10.2.1. Ph©n tÝch s¶n phÈm. ViÖn nghiªn cøu c¬ khÝ Bé c«ng nghiÖp lµ ®¬n vÞ nghiªn cøu chuyªn s©u vÒ c«ng nghÖ luyÖn kim bét víi nh÷ng thiÕt bÞ kh¸ hiÖn ®¹i. Trung t©m Thuû ®iÖn ®· lùa chän b¸nh c«ng t¸c tuabin h−íng trôc lo¹i nhá D1=150mm lµm ®èi t−îng nghiªn cøu ¸p dông c«ng nghÖ luyÖn kim bét. Chóng t«i ®ang xóc tiÕn phèi hîp cïng víi ViÖn nghiªn cøu c¬ khÝ tiÕn hµnh ®Ò tµi nµy. MÉu c¸nh tuabin h−íng trôc ®−îc dïng cã c«ng suÊt 500w, lo¹i cho c¸c hé gia ®×nh. ThiÕt bÞ nµy sÏ ®−îc s¶n xuÊt víi lo¹t lín. C¸nh c«ng t¸c tuabin cã d¹ng c¸nh qu¹t gåm 3 l¸ c¸nh máng g¾n chÆt víi th©n bÇu. Biªn d¹ng l¸ c¸nh cã ®é xo¾n kh«ng gian tõ mÐp ngoµi vµo ®Õn th©n c¸nh. TiÕt diÖn l¸ c¸nh thay ®æi: mÐp ngoµi cïng máng nhÊt (1,5 - 2mm), tiÕt diÖn gÇn chç th©n bÇu dÇy nhÊt (5 - 6 mm). VËt liÖu c¸nh ®−îc lùa chän b»ng hîp kim nh«m. 10.2.2. C¸c b−íc c«ng nghÖ. §−îc nghiªn cøu vµ thiÕt lËp nh− sau: - Lùa chän vËt liÖu bét hîp kim nh«m vµ hçn hîp kh¸c: Ph©n tÝch mÉu hîp kim nh«m víi thµnh phÇn t−¬ng thÝch. Dù tÝnh mua cña n−íc ngoµi. - TÝnh to¸n thiÕt kÕ khu«n, chµy Ðp ®Þnh h×nh. + TÝnh to¸n c¬ tÝnh cña vËt liÖu bét sau khi Ðp vµ tÝnh chÊt cña s¶n phÈm khi lµm viÖc. + Lõa chän ¸p lùc Ðp thÝch hîp, tõ ®ã tÝnh to¸n kÕt cÊu vµ vËt liÖu khu«n. + ThiÕt kÕ vµ chÕ t¹o khu«n theo mÉu m« h×nh b¸nh c«ng t¸c trªn m¸y CNC. B¸o c¸o nghiªn cøu c«ng nghÖ chÕ t¹o c¸nh c«ng t¸c tua bin thñy lùc §Ò tµi KC07 – 04 ViÖn khoa häc thuû lîi 87 - Ðp t¹o h×nh: + §Ó t¹o h×nh s¶n phÈm theo thiÕt bÞ s½n cã, chóng t«i lùa chän ph−¬ng ph¸p Ðp nguéi ®Þnh h×nh råi míi thiªu kÕt. + TÝnh to¸n lùc Ðp thÝch hîp ®Ó ®¹t ®−îc mËt ®é chi tiÕt sau Ðp, ®é ®iÒn ®Çy cña s¶n phÈm… + ChuÈn bÞ thiÕt bÞ Ðp, khu«n - chµy Ðp vµ tÝnh to¸n l−îng vËt liÖu kim lo¹i bét phï hîp víi mçi lÇn Ðp. - Thiªu kÕt sau khi Ðp: + TÝnh to¸n nhiÖt ®é thiªu kÕt phï hîp víi vËt liÖu hîp kim nh«m, nhiÖt ®é nung th−êng = 75-:-85% nhiÖt ®é nãng ch¶y cña hîp kim nh«m. Cã thÓ tÝnh to¸n chän nhiÖt ®é thÝch hîp sau ®ã thiªu kÕt thö vµi lÇn ®Ó chän l¹i. + C«ng nghÖ thiªu kÕt ®−îc tiÕn hµnh trong m«i tr−êng cã khÝ b¶o vÖ hoÆc m«i tr−êng ch©n kh«ng. - KiÓm tra s¶n phÈm vµ söa vÒ mÆt h×nh d¹ng: + KiÓm tra s¶n phÈm sau khi thiªu kÕt: ®é cong vªnh, chÊt l−îng bÒ mÆt, kh¶ n¨ng nøt… + N¾n söa theo d−ìng nÕu c«ng vªnh nhÑ. Gia c«ng tinh ®Ó d¹t ®−îc c¸nh hoµn thiÖn (gia c«ng lç l¾p trôc, xÐn mÆt vµ ®−êng kÝnh c¸nh…). - KiÓm tra c¬ tÝnh, cÊu tróc vËt liÖu cña s¶n ph¶m: + §Ó cã s¶n phÈm æn ®Þnh, ®¸p øng c¬ tÝnh d· trän tr−íc ph¶i ®em ®i thö vÒ ®é biÕn d¹ng cho phÐp, ®é kÐo nÐn tíi h¹n, kh¶ n¨ng nøt tÕ vi… + NÕu ch−a ®¹t yªu cÇu c¸c th«ng sè kü thuËt cña c«ng nghÖ lùa chän l¹i c¸c th«ng sè c«ng nghÖ chÕ t¹o l¹i ®Ó chän ra c¸c chØ tiªu c«ng nghÖ thÝch hîp. B¸o c¸o nghiªn cøu c«ng nghÖ chÕ t¹o c¸nh c«ng t¸c tua bin thñy lùc §Ò tµi KC07 – 04 ViÖn khoa häc thuû lîi phô lôc