Đang tải...

Tài liệu cơ khí Hợp kim màu chịu mài mòn

Thảo luận trong 'Cơ khí chế tạo' bắt đầu bởi manhtranducmxd, 18/1/11.

Thành viên đang xem bài viết (Users: 0, Guests: 0)

  1. manhtranducmxd
    Offline

    Tài xế O-H
    Expand Collapse

    Tham gia ngày:
    26/5/10
    Số km:
    145
    Được đổ xăng:
    7
    Mã lực:
    36
    Giới tính:
    Nam
    Xăng dự trữ:
    172 lít xăng
    HỢP KIM MÀU CHỊU MÀI MÒN
    KHÁI NIỆM VỀ MA SÁT VÀ MÀI MÒN
    Khi cho một cặp chi tiết tiếp xúc với nhau và trượt tương đố lên nhau, cần phải tốn một công nhất định để thắng được lực Ma sát xuất hiện trong cặp ma sát nói trên. Theo Culông, lực ma sát T trong ma sát không bôi trơn hoặc bôi trơn có giới hạn, là tổng của hai sức cản: súc cản (P) phụ thuộc vào diện tích tiếp xúc thực và súc cản (N) tỷ lệ với áp lực pháp tuyến n:
    T=P+f,N (7.1)
    Trong đó f là hệ số ma sát.
    Về ma sát có một số định luật sau đây:
    • Công ma sát A bằng tổng của nhiệt sinh ra (Q) và năng lượng hấp phụ lên bề mặt ΔE:
    A=Q+ΔE (7.2)
    Công ma sát không thể biến hoàn toàn thành nhiệt năng nên luôn có ΔE>0.
    Tỷ số giữa năng lượng hấp phụ và công ma sát gọi là năng lượng thụ thụ tương đối của bề mặt ma sát,nó phụ thuộc vào tốc độ và áp xuất trong chuyển động ma sát:
    (7.3)
    Trong đó p - là áp suất trên bề mặt làm việc: v - tốc độ trượt: c – vectơ hằng về những thành phần vật liệu,môi trường và nhiệt độ…
    • Lực ma sát là tổng lực thành phần các tác dụng thúc đẩy các quá rình cơ-lý hoá úng với điều kiện tiếp xúc nhất định của cặp ma sát:
    (7.4)
    • Ứng với một tổ hợp các thông số nhất định, tồn tại một vùng thông số cơ học (p.v) mà trong đó, tích phân hàm năng lượng hấp thụ tương đối lấy trong toàn thể tích bị biến dạng Ω đạt giá trị cực tiểu:
    (7.5)
    Do Ψ là hàm số của áp suất p, tốc độ quay v và thông số C nên hệ số ma sát f trong công thức (7.1) cũng phụ thuộc vào thông số trên:
    f = f(p,v,C) (7.6)
    Khi hai chi tiêt làm việc trong điều kiện ma sát, chúng sẽ bị mòn trong quá trình mòn được chia làm ba giai đoạn.
    Giai đoạn chạy rà: đây là khoảng không cân bằng của quá trình mòn, khoảng này nằm trong tuổi thọ của chi tiết với biểu hiện tiếp xúc nhỏ, cường độ mòn giảm dần.
    Giai đoạn ổn định: Giai đoạn này kéo dài nhất về thời gian, đặc trưng là cường độ mài mòn ổn định, không đổi.
    Giai đoạn mòn khóc liệt: là giai đoạn cường độ mòn tăng vọt, chi tiết bị phá huỷ.
    Một trong những thông số đánh giá cường độ mòn là hệ số trùng khít α. Hệ số trùng khít đặc trưng bởi diện tích tiếp xúc thực so với diện tích tiếp xúc tính theo lý thuyết:
    (7.7)
    Trong đó: - diện tích tiếp xúc thực tế; - diện tích tiếp xúc lý thuyết.
    Do có độ nhám và sóng trên bề mặt chi tiết khi gia công nên giá trị của hệ số trùng khít luôn nhỏ hơn 1. đối với kim loại. với polyme và cao su,

    Sự tạo thành bề mặt mòn là kết quả của nhiều tác nhân cơ học, hoá học, lý học. Bởi vậy, cần phải tìm ra nguyên nhân gây ra mòn để hạn chế các hiện tượng đó. về các biểu hiện cụ thể mòn, có thể phân thành các dạng sau:
    1. Mòn hạt mài và phá huỷ do hạt mài.Hiện tượng này xảy ra khi xuất hiện hạt mài ở vùng ma sát tiếp xúc. Quá trình mòn xảy ra mạnh hay yếu phụ thuộc vào tương quan giữa độ cúng hạt mài và độ cứng của nền kim loại.
    2. Tróc là hiện tượng phá huỷ bề mặt ma sát. Nguyên lý của hiện tượng tróc là có sự hình thành mối liên kết kim loại cục bộ ở vùng tiếp xúc do biến dạng. khi mối liên kết bị phá hủy sẽ kèm theo hiện tượng bong tách các hạt kim loại và dính bám trên bề mặt tiếp xúc. Tróc thường xuất hiện khi hai chi tiết làm việc trong điều kiện maq sát trượt, tốc độ trượt tương đối nhỏ và áp suất vượt quá giới hạn chảy. Dạng ma sát này cũng có thể xuất hiện trong ma sát lăn.
    3. Hư hỏng do mỏi. Hiện tượng này xuất hiện khi có quá trình biến dạng dẻo lặp đi lập lại nhiều lần làm cho độ bền lúc tăng lúc giảm và xuất hiện ứng suất dư trên bề mặt chi tiết. Kết quả là trên bề mặt xuất hiện những vết nứt tế vi và vết lỏm là sau đó phá hủy mãnh liệt bề mặt.
    4. Sự bào mòn kim loại là sự phá hủy bề mặt chi tiết dưới dạng va dập lập đi lặp lại nhiều lần của môi trường ma sát.
    YÊU CẦU ĐỐI VỚI VẬT LIỆU CHỊU MÀI MÒN LÀM HỢP KIM LÓT TRỤC
    Thưa Quý vị!
    Trong kỹ thuật, cặp ma sát trục-bạc đỡ xử dụng khá phổ biến. Để cho trục làm việc tốt, êm, thì bạc đỡ phải có những yêu cầu đặc biệt không những về tính chất vật liệu làm bạc mà cả đặc điểm công nghệ chế tạo.
    ĐỘ CỨNG VÀ ĐỘ BỀN
    Vật liệu làm bạc phải có độ cứng nhỏ hơn độ cứng của trục để đảm bảo bạc mòn mà trục không mòn, nếu có phải thay thế thì thay bạc mà không thay trục. Mối tương quan độ cứng của cặp bạc-trục phải nằm trong phạm vi cho phép. Độ cứng của bạc quá cao sẽ làm cho trục mau mòn. Độ cứng quá nhỏ sẽ làm cho bạc bị biến dạng dưới tác dụng của tải trọng, khi khe hở trục-bạc lớn lên, máy làm việc kém chính xác. Muốn khắc phục hiện tượng này, có thể tăng độ cứng của nền kim loại bằng cách hợp kim hoá hoặc làm giảm chiều dày lớp hợp kim chịu mòn trong bimetal.
    Ở nhiệt độ thường, các hợp kim lót có độ cứng khoảng 200 - 350 Mpa. Trong trường hợp bạc đúc liền một khối, nếu độ cứng nhỏ hơn 200 Mpa, bạc sẽ bị biến dạng. Độ cứng trên 350 Mpa, hệ bạc-trục khó mòn khớp. Cũng cần lưu ý rằng, trong quá trình làm việc,công ma sát chuyển thành nhiệt năng nên nhiệt độ vùng tiếp xúc tăng lên đến 40-60oC khi có bôi trơn và bởi vậy, độ cứng không được nhỏ hơn 120 Mpa.
    Về cơ tính của hợp kim lót trục, cần chú ý đến giới hạn chảy và giới hạn bền nén. Trong điều kiện làm việc chịu tải trọng, lớp hợp kim cần có độ dẻo cao để có hệ số trùng khít lớn, tránh tạo áp suất cục bộ, gây phá huỷ bề mặt làm việc.
    TÍNH MÒN KHỚP
    Do quá trình gia công cơ khí để laị những nhấp nhô tế vi trên bề mặt nên diện tích tiếp xúc nhỏ hơn rất nhiều so với diện tích tiếp xúc danh nghĩa. Chỉ có các đỉnh nhô ra mới có tiếp xúc. Tải trọng riêng tại cac đỉnh này khá lớn, màng dầu bị chọc thủng và hai bề mặt chà xát trực tiếp lên nhau, chế độ ma sát có bôi trơn chuyển thành ma sát khô. Nếu chế độ rà trơn không hợp lý, các đỉnh nhấp nhô cài vào nhau theo thể răng lược và bị bẻ gãy, hình thành các đỉnh nhấp nhô lớn hơn. Hậu quả là bề mặt làm việc bị xước, kẹt...
    Nếu chế độ rà trơn hợp lý, hệ số trùng khít tăng lên đáng kể sau khi mòn khớp ổn định, cặp ma sát bước vào giai đoạn làm việc bình thường tuổi thọ của cặp ma sát trong giai đoạn này hoàn toàn phù thuộc vào bản chất của vật liệu chịu mài mòn, kết cấu và điều kiện làm việc của chi tiết, công nghệ chế tạo, chế độ bảo dưỡng và chế độ sử dụng cặp ma sát.
    Hợp kim có tính mòn khớp tốt khi có độ dẻo cao, độ cứng thấp.
    HỆ SỐ MA SÁT NHỎ
    Vật liệu làm cặp ma sát cần có hệ số ma sát nhỏ để lực ma sát xuất hiện trên bề mặt cũng nhỏ, chỉ cần một công không lớn lắm cũng thắng được lực ma sát đó. Bởi vậy tính kinh tế của công nghệ cặp ma sát sẽ cao hơn. Thông thường giữa hai chi tiết của cặp ma sát có một màng dầu bơi trơn để đảm bảo cho hệ số ma sát nhỏ nhất có thể có được. Trong quá trình làm việc, đôi khi màng dầu bị phá vỡ, hai chi tiết trực tiếp tiếp xúc với nhau và lượng nhiệt sinh ra do công ma sát sẽ rất lớn, có thể dẫn đến phá huỷ chi tiết. Bởi vậy, vật liệu làm cặp ma sát cần có hệ số dẫn nhiệt cao, hệ số dãn nở nhiệt nhỏ để tăng cường quá trình thải nhiệt ra bên ngoài vùng ma sát.
    TÍNH CHỐNG MỎI
    Trong quá trình làm việc, ngoài lực ma sát, các cặp ma sát luôn chịu tác động của rung động. Làm việc chịu rung động trong khoảng thời gian dài chi tiết rất dễ bị mỏi và xuất hiện các vết nứt. Các vết nứt này thường có chiều vuông góc với phương chuyển động, dần dần ăn sâu vào thể tích của bạc đỡ càng ngày càng phát triển do quá trình xâm thực của chất lỏng có trên bề mặt tiếp xúc.Hậu quả là, lớp hợp kim trục bị bóc và cặp ma sát bị phá huỷ nhanh chóng. nhiệt độ vùng ma sát càng cao, tính chịu mỏi của vật liệu càng kém.
    Để nâng cao độ chịu mỏi của hợp kim ổ trục, có thể tiến hành theo hai cách: thứ nhất là tăng giới hạn mỏi của vật liệu, thứ hai là giảm modum dàn hồi. Một trong những phương pháp nâng cao độ chịu mỏi là sử dụng ổ trục nhiều lớp mỏng. Kiểu kết cấu này vừa lợi dụng ứng suất nén trong mổi lớp mỏng, vừa đảm bảo độ cứng thích hợp,tránh gây ra biến dạng cho ổ trục.
    CÁC TÍNH CHẤT KHÁC
    Làm việc trong môi trường dầu bôi trơn nên vật liệu làm ma sát cũng cần có khả năng chống ăn mòn do dầu có tính axít hoặc dầu đã bị oxy hoá, chống ăn mòn xâm thực tốt, nhiệt độ nóng chảy của cặp vật liệu ma sát phải cao hơn nhiệt độ vùng ma sát do công ma sát gây ra. Hợp kim phải dể đúc và có tính bám dính tốt lên bề mặt vỏ thép nếu là bạc bimetal.
    YÊU CẦU VỀ TỔ TRÚC NỀN KIM LOẠI
    Về cơ bản, vật liệu làm bạc lót trục phải có những hạt rắn với số lượng ít (chiếm từ 15-30% diện tích nền), độ hạt vừa phải và phân bổ đều trên nền. trong quá trình làm việc, nền mềm sẽ làm cho lót trục có tính mòn khớp tốt,dể biến dạng, để ăn hình với trục mà không sinh nứt. Đồng thời, những phần tử rắn lẩn trong dầu hoặc bị bong ra từ trục trong quá trình ma sát cũng dể dàng bị nhấn chìm vào trong nền mà không gây cào xước trục. Ma sát thực tế trong quá trình làm việc rất nhỏ do trục chỉ tì lên trên các phần tử rắn của bạc mà không tì lên nền mềm do nền mềm bị mòn nhanh hơn. Hầu hết các cặp bạc trục đều có dầu bôi trọn, nơi chứa dầu bôi trơn chính là khe hở giửa nền và bạc và bề mặt trục. Nếu ở chế độ nào đó có áp suất tăng đột ngột, các phần rắn sẽ nhanh chống lún chìm vào nền mềm, làm giảm áp suất cục bộ, khắc phục hiện tượng cháy bạc.
    Việc lựa chọn loại hợp kim lót trục phải dựa vào hai thông số cơ học: vận tốc quay trượt v(m/s) và tải trọng p(dnN/cm2) mà bạc phải chịu trong thời gian làm việc. Nếu chi tiết làm việc trong điều kiện tải trọng biến đổi, cần chọn hợp kim có giới hạn chịu mỏi cao. Hợp kim trên cơ sở thiếc Sn có thể chịu được vận tốc và áp suất lớn, có tính mòn khớp cao. Nếu tải trọng biến đổi phải dùng hợp kim đồng chì.
    Với vận tốc và tải trọng trung bình: p < 150 daN/cm2 ; pv < 500 có thể dùng babít chì, babít thiếc. Hợp kim nhôm và kẽm cũng có thể dùng được nhưng hai hợp kim này có tính mòn khớp kém và hệ số dãn nở nhiệt cao. Điều kiện áp suất lớn, vận tốc trung bình nên dùng đồng thiếc. Tốc độ quay nhỏ nhưng tải trọng lớn nên dùng đồng thanh nhôm.
    CÁC LOẠI HỢP KIM LÓT TRỤC
    Hợp kim lót trục trên cơ sở thiếc (babít)
    • Babít thiếc:
    Thành phần chủ yếu của babít thiếc là thiếc (Sn) và antimoan (Sb). Trong đó hàm lượng Sb < 12%. Hàm lượng Sb quá cao sẽ làm cho vật đúc dễ bị thiên tích do tỷ trọng của Sb lớn hơn tỷ trọng cua thiếc. Mặt khác, hàm lượng Sb cao cũng làm tăng độ cứng của babít do tạo quá nhiều pha rắn β. Ngoài Sb, trong babít có thể hợp kim hóa thêm nhờ Cu với hàm lượng nhỏ (6%). Đồng có tác dụng hạn chế hiện tượng thiên tích của Sb trong hợp kim.
    Về mặt tổ chức, babít có nền mềm cơ bản là dung dịch rắn của Sb và Cu hoà tan trong Sb. Pha rắn có các tinh thể hình đa diện β - hợp kim hoá học có công thức SnSb và có tinh thể hình kim của Cu3, Sn.
    Pha SnSb có nhiệt độ nóng chảy cao, tỷ trọng nhõ nên kết tinh trước và nổi lên bề mặt, gây hiện tượng thiên tích. Khắc phục hiện tượng thiên tích bằng cách hợp kim hóa thêm Cu. Khi có mặt Cu trong hợp kim sẽ xuất hiện pha Cu3Sn sẽ kết tinh trước và phân bố đều trong toàn bộ khối kim loại lỏng, kìm hãm quá trình thiên tích của pha β (SnSb). Như vậy, Cu3Sn cừa có tác dụng những phân tử cứng trên nền α, nhưng lại có tác dụng tạo ra tổ chức hợp lý sau khi kết tinh.
    Babít thiếc có hệ số ma sát nhỏ, chịu mài mòn tốt, dãn nở nhiệt ít, hệ số dẫn nhiệt cao, tính bám dính khi đúc tráng tốt. Hiện nay sử dụng rộng rãi hai loại babít 83 và 89% Sn kí hiệu của Nga: Б83 và Б89.
    Б83 có độ cứng cao hơn nhưng độ dẻo và dai và va đập nhỏ hơn, khi chịu tải trọng nén có va đập thì tuổi thọ của Б89 cao cấp 4 lần tuổi thọ Б83. Hai loại vật liệu này có chất lượng cao nhất trong các hợp kim ổ trục và thường dùng để chế tạo các ổ trục trong tuabin hơi, máy ép, bơm nén và thiết bị khác. Nhược điểm của babít thiếc là giới hạn bền mỏi và độ bền nóng không cao, thí dụ: nhiệt độ tăng từ 20 lên 150oC thì độ bền giảm 2 lần. Mặt khác về mặt kinh tế Sn là nguyên tố đắt tiền cho nên chỉ dùng trong trường hợp cần thiết và đòi hỏi yêu cầu rất cao và rất cần thiết.
    THÀNH PHẦN VÀ TÍNH CHẤT BABÍT
    Ký Hiệu Thành Phần Hóa Học:% Khối Lượng Riêng Kg/m3 Khoảng Kết Tinh.oc Hệ Số Dãn Nở Nhiệt,α.
    Hệ Số Dẫn Nhiệt,cal/cm, độ Độ Bền Kéo,MPa HB
    MPa
    Б89 7,7Sb:3Cu 7300 250-340 22,5 0,09 80 25
    Б83 11Sb:6Cu 7300 240-370 22,0 0,09 90 30
    - Bằng phương pháp đúc ly tâm 800/Vp có khả năng tách rời các tạp chất lẩn trong hợp kim.
    - Gia công chính xác đạt các chỉ tiêu khắt khe của khách hàng.
    - Kiểm tra phát hiện khuyết tật sản phẩm bằng từ trường.
    SAU KHI GIA CÔNG CƠ KHÍ:
    - Về mặt tổ chức babít có nền mềm cơ bản là dung dịch rắn của Sb và Cu hoà tan trong Sn
    - Sb phân bổ đều đặn, ổn định, không có hiện tượng thiên tích
    - Lớp hợp kim đúc có tính dẻo và dai liên kết vững chắc vào vỏ thép
    - Ở nhiệt độ môi trường bình thường 20 – 30 (oC) đạt 25-30 HB chịu va đập tốt.
    - Độ bóng bề mặt làm việc đạt ▼7-▼8 đồng nhất màu trắng bạc, không bị rổ, nứt.
    - Trong quá trình làm việc không bị dồn, lột, không làm mòn xước cổ trục.
    - Không chai cứng lớp hợp kim đúc suốt thời gian vận hành, babit có độ mài mòn thấp.
     

Chia sẻ trang này