Giáo trình Công nghệ chế tạo máy - Chương 2: Chất lượng bề mặt chi tiết máy
Gi¸o tr×nh: C«ng nghÖ chÕ t¹o m¸y
L−u ®øc b×nh
Ch−¬ng 2
ChÊt l−îng bÒ mÆt chi tiÕt m¸y
ChÊt l−îng s¶n phÈm trong ngµnh chÕ t¹o m¸y bao gåm chÊt l−îng chÕ t¹o
c¸c chi tiÕt m¸y vµ chÊt l−îng l¾p r¸p chóng thµnh s¶n phÈm hoµn chØnh.
§Ó ®¸nh gi¸ chÊt l−îng chÕ t¹o c¸c chi tiÕt m¸y, ng−êi ta dïng 4 th«ng sè c¬
b¶n sau:
- §é chÝnh x¸c vÒ kÝch th−íc cña c¸c bÒ mÆt.
- §é chÝnh x¸c vÒ h×nh d¹ng cña c¸c bÒ mÆt.
- §é chÝnh x¸c vÒ vÞ trÝ t−¬ng quan gi÷a c¸c bÒ mÆt.
- ChÊt l−îng bÒ mÆt.
Ch−¬ng nµy chóng ta nghiªn cøu c¸c yÕu tè ®Æc tr−ng cña chÊt l−îng bÒ mÆt,
¶nh h−ëng cña chÊt l−îng bÒ mÆt tíi kh¶ n¨ng lµm viÖc cña chi tiÕt m¸y, c¸c yÕu tè
¶nh h−ëng ®Õn chÊt l−îng bÒ mÆt vµ c¸c ph−¬ng ph¸p ®¶m b¶o chÊt l−îng bÒ mÆt
trong qu¸ tr×nh chÕ t¹o chi tiÕt m¸y.
2.1- c¸c yÕu tè ®Æc tr−ng cho chÊt l−îng bÒ mÆt
Kh¶ n¨ng lµm viÖc cña chi tiÕt m¸y phô thuéc rÊt nhiÒu vµo chÊt l−îng cña líp
bÒ mÆt. ChÊt l−îng bÒ mÆt lµ chØ tiªu tËp hîp nhiÒu tÝnh chÊt quan träng cña líp bÒ
mÆt:
- H×nh d¹ng líp bÒ mÆt (®é sãng, ®é nh¸m...)
- Tr¹ng th¸i vµ tÝnh chÊt c¬ lý cña líp bÒ mÆt (®é cøng, chiÒu s©u biÕn
cøng, øng suÊt d−...)
- Ph¶n øng cña líp bÒ mÆt ®èi víi m«i tr−êng lµm viÖc (tÝnh chèng mßn,
kh¶ n¨ng chèng x©m thùc hãa häc, ®é bÒn mái...)
2.1.1- TÝnh chÊt h×nh häc cña bÒ mÆt gia c«ng
TÝnh chÊt h×nh häc cña bÒ mÆt gia c«ng ®−îc ®¸nh gi¸ b»ng ®é nh¸m bÒ mÆt
vµ ®é sãng bÒ mÆt.
a) §é nh¸m bÒ mÆt (h×nh häc tÕ vi, ®é bãng)
Trong qu¸ tr×nh c¾t, l−ìi c¾t cña dông cô c¾t vµ sù h×nh thµnh phoi kim lo¹i t¹o
ra nh÷ng vÕt x−íc cùc nhá trªn bÒ mÆt gia c«ng. Nh− vËy, bÒ mÆt cã ®é nh¸m.
§é nh¸m cña bÒ mÆt gia c«ng ®−îc ®o b»ng chiÒu cao nhÊp nh« Rz vµ sai lÖch
profin trung b×nh céng Ra cña líp bÒ mÆt.
1 ChiÒu cao nhÊp nh« Rz : lµ trÞ sè trung b×nh cña tæng c¸c gi¸ trÞ tuyÖt
®èi cña chiÒu cao 5 ®Ønh cao nhÊt vµ chiÒu s©u 5 ®¸y thÊp nhÊt cña profin tÝnh trong
ph¹m vi chiÒu dµi chuÈn ®o l.
TrÞ sè Rz ®−îc x¸c ®Þnh nh− sau:
Khoa C¬ khÝ - Tr−êng §¹i häc B¸ch khoa
8
Gi¸o tr×nh: C«ng nghÖ chÕ t¹o m¸y
L−u ®øc b×nh
h1 + h3 ..+ h9
)
+
5
h2 + h4 ..+ h10
)
Rz =
y
ChiÒu dµi chuÈn l lµ
l
chiÒu dµi cña phÇn bÒ mÆt
®−îc chän ®Ó ®o ®é nh¸m
bÒ mÆt, kh«ng tÝnh ®Õn
nh÷ng d¹ng mÊp m« kh¸c
cã b−íc lín h¬n l (sãng bÒ
mÆt ch¼ng h¹n).
Rmax
§−êng ®Ønh
h5
h10
y1
h1
h3
h9
h6
h4
yn
h2
§−êng ®¸y
H×nh 2.1- §é nh¸m bÒ mÆt chi tiÕt.
2 Sai lÖch profin trung b×nh céng Ra: lµ trung b×nh sè häc c¸c gi¸ trÞ
tuyÖt ®èi cña kho¶ng c¸ch tõ c¸c ®iÓm trªn profin ®Õn ®−êng trung b×nh, ®o theo
ph−¬ng ph¸p tuyÕn víi ®−êng trung b×nh.
1 1
1
n
n
Ra =
yx dx ≈
y
i
∑
∫
l 0
i=1
§é nh¸m bÒ mÆt cã ¶nh h−ëng lín ®Õn chÊt l−îng lµm viÖc cña chi tiÕt m¸y.
VÝ dô: §èi víi nh÷ng chi tiÕt trong mèi ghÐp ®éng (æ tr−ît, sèng dÉn, con
tr−ît...), bÒ mÆt lµm viÖc tr−ît t−¬ng ®èi víi nhau nªn khi nh¸m cµng lín cµng khã
®¶m b¶o h×nh thµnh mµng dÇu b«i tr¬n bÒ mÆt tr−ît. D−íi t¸c dông cña t¶i träng, c¸c
®Ønh nh¸m tiÕp xóc víi nhau g©y ra hiÖn t−îng ma s¸t nöa −ít, thËm chÝ c¶ ma s¸t
kh«, do ®ã gi¶m thÊp hiÖu suÊt lµm vÞªc, t¨ng nhiÖt ®é lµm viÖc cña mèi ghÐp. MÆt
kh¸c, t¹i c¸c ®Ønh tiÕp xóc, lùc tËp trung lín, øng suÊt lín v−ît qu¸ øng suÊt cho phÐp
ph¸t sinh biÕn d¹ng dÏo ph¸ háng bÒ mÆt tiÕp xóc, lµm bÒ mÆt bÞ mßn nhanh, nhÊt lµ
thêi kú mßn ban ®Çu. Thêi kú mßn ban ®Çu cµng ng¾n th× thêi gian phôc vô cña chi tiÕt
cµng gi¶m.
§èi víi c¸c mèi ghÐp cã ®é d«i lín, khi Ðp hai chi tiÕt vµo nhau ®Ó t¹o mèi
ghÐp th× c¸c nhÊp nh« bÞ san ph¼ng, nh¸m cµng lín th× l−îng san ph¼ng cµng lín, ®é
d«i cña mèi ghÐp cµng gi¶m nhiÒu, lµm gi¶m ®é bÒn ch¾c cña mèi ghÐp.
Nh¸m cµng nhá th× bÒ mÆt cµng nh½n, kh¶ n¨ng chèng l¹i sù ¨n mßn cµng tèt:
bÒ mÆt cµng nh½n bãng th× cµng l©u bÞ gØ.
§é nh¸m bÒ mÆt lµ c¬ së ®Ó ®¸nh gi¸ ®é nh½n bÒ mÆt trong ph¹m vi chiÒu dµi
chuÈn rÊt ng¾n l. Theo tiªu chuÈn Nhµ n−íc th× ®é nh½n bÒ mÆt ®−îc chia lµm 14 cÊp
øng víi gi¸ trÞ cña Ra, Rz (cÊp 14 lµ cÊp nh½n nhÊt, cÊp 1 lµ cÊp nh¸m nhÊt).
Trong thùc tÕ s¶n xuÊt, ng−êi ta ®¸nh gi¸ ®é nh¸m bÒ mÆt chi tiÕt m¸y theo c¸c
møc ®é: th« (cÊp 1 ÷ 4), b¸n tinh (cÊp 5 ÷ 7), tinh (cÊp 8 ÷ 11), siªu tinh (cÊp 12 ÷ 14).
Trong thùc tÕ, th−êng ®¸nh gi¸ nh¸m bÒ mÆt b»ng mét trong hai chØ tiªu trªn.
ViÖc chän chØ tiªu nµo lµ tïy thuéc vµo chÊt l−îng yªu cÇu vµ ®Æc tÝnh kÕt cÊu cña bÒ
mÆt. ChØ tiªu Ra ®−îc sö dông phæ biÕn nhÊt v× nã cho phÐp ta ®¸nh gi¸ chÝnh x¸c h¬n
vµ thuËn lîi h¬n nh÷ng bÒ mÆt cã yªu cÇu nh¸m trung b×nh. Víi nh÷ng bÒ mÆt qu¸
Khoa C¬ khÝ - Tr−êng §¹i häc B¸ch khoa
9
Gi¸o tr×nh: C«ng nghÖ chÕ t¹o m¸y
L−u ®øc b×nh
nh¸m hoÆc qu¸ bãng th× chØ tiªu Rz l¹i cho ta kh¶ n¨ng ®¸nh gi¸ chÝnh x¸c h¬n lµ
dïng chØ tiªu Ra. ChØ tiªu Rz cßn ®−îc sö dông ®èi víi nh÷ng bÒ mÆt kh«ng thÓ kiÓm
tra trùc tiÕp th«ng sè Ra, nh− nh÷ng bÒ mÆt kÝch th−íc nhá hoÆc cã profin phøc t¹p.
b) §é sãng bÒ mÆt
§é sãng bÒ mÆt lµ chu kú kh«ng b»ng ph¼ng cña bÒ mÆt chi tiÕt m¸y ®−îc
quan s¸t trong ph¹m vi lín h¬n ®é nh¸m bÒ mÆt.
Ng−êi ta dùa vµo tû lÖ gÇn ®óng
gi÷a chiÒu cao nhÊp nh« vµ b−íc
L
sãng ®Ó ph©n biÖt ®é nh¸m bÒ mÆt
vµ ®é sãng cña bÒ mÆt chi tiÕt m¸y.
§é nh¸m bÒ mÆt øng víi tû lÖ:
l/h = 0 ÷ 50
§é sãng bÒ mÆt øng víi tû lÖ:
H×nh 2.2- Tæng qu¸t vÒ ®é nh¸m vµ ®é sãng
bÒ mÆt chi tiÕt m¸y
L/H = 50 ÷ 1000
trong ®ã,
L: kho¶ng c¸ch 2 ®Ønh sãng.
l: kho¶ng c¸ch 2 ®Ønh nhÊp nh« tÕ vi.
H lµ chiÒu cao cña sãng.
h: chiÒu cao nhÊp nh« tÕ vi.
2.1.2- TÝnh chÊt c¬ lý cña bÒ mÆt gia c«ng
a) HiÖn t−îng biÕn cøng cña líp bÒ mÆt
Trong qu¸ tr×nh gia c«ng, t¸c dông cña lùc c¾t lµm x« lÖch m¹ng tinh thÓ líp
kim lo¹i bÒ mÆt vµ g©y biÕn d¹ng dÎo ë vïng tr−íc vµ vïng sau l−ìi c¾t. Phoi kim lo¹i
®−îc t¹o ra do biÕn d¹ng dÎo cña c¸c h¹t kim lo¹i trong vïng tr−ît. Gi÷a c¸c h¹t tinh
thÓ kim lo¹i xuÊt hiÖn øng suÊt. ThÓ tÝch riªng t¨ng vµ mËt ®é kim lo¹i gi¶m ë vïng
c¾t. Giíi h¹n bÒn, ®é cøng, ®é gißn cña líp bÒ mÆt ®−îc n©ng cao; ng−îc l¹i tÝnh dÎo
dai cña líp bÒ mÆt l¹i gi¶m. TÝnh dÉn tõ còng nh− nhiÒu tÝnh chÊt kh¸c cña líp bÒ mÆt
còng thay ®æi. KÕt qu¶ tæng hîp lµ líp bÒ mÆt kim lo¹i bÞ cøng nguéi, ch¾c l¹i vµ cã
®é cøng tÕ vi cao.
Cã 2 chØ tiªu ®Ó ®¸nh gi¸ ®é biÕn cøng:
- §é cøng tÕ vi.
- ChiÒu s©u cña líp biÕn cøng.
Møc ®é biÕn cøng vµ chiÒu s©u líp biÕn cøng bÒ mÆt phô thuéc vµo t¸c dông
cña lùc c¾t, møc ®é biÕn d¹ng dÎo cña kim lo¹i vµ ¶nh h−ëng nhiÖt trong vïng c¾t. Lùc
c¾t (c−êng ®é, thêi gian t¸c dông) t¨ng lµm cho møc ®é biÕn d¹ng dÎo cña vËt liÖu
t¨ng; qua ®ã lµm t¨ng møc ®é biÕn cøng vµ chiÒu s©u líp biÕn cøng bÒ mÆt. NhiÖt sinh
ra ë vïng c¾t (nhiÖt ®é, thêi gian t¸c dông) sÏ h¹n chÕ hiÖn t−îng biÕn cøng bÒ mÆt.
b) øng suÊt d− trong líp bÒ mÆt
Khoa C¬ khÝ - Tr−êng §¹i häc B¸ch khoa
10
Gi¸o tr×nh: C«ng nghÖ chÕ t¹o m¸y
L−u ®øc b×nh
Nguyªn nh©n g©y ra øng suÊt d− trong líp bÒ mÆt chi tiÕt m¸y: s©u xa nhÊt
vÉn lµ do biÕn d¹ng dÎo.
- Khi c¾t mét líp máng vËt liÖu, tr−êng lùc xuÊt hiÖn g©y ra biÕn d¹ng dÎo
kh«ng ®Òu ë tõng khu vùc trong líp bÒ mÆt. Khi tr−êng lùc mÊt ®i, biÕn d¹ng dÎo
kh«ng ®ång ®Òu nµy sÏ g©y ra øng suÊt d− trong líp bÒ mÆt.
- BiÕn d¹ng dÎo sinh ra khi c¾t lµm ch¾c líp vËt liÖu bÒ mÆt, lµm t¨ng thÓ
tÝch riªng cña líp kim lo¹i máng ë ngoµi cïng. Líp kim lo¹i ë bªn trong do kh«ng bÞ
biÕn d¹ng dÎo nªn vÉn gi÷ thÓ tÝch riªng b×nh th−êng. Líp kim lo¹i ngoµi cïng cã xu
h−íng t¨ng thÓ tÝch, g©y ra øng suÊt d− nÐn; v× cã liªn hÖ víi nhau nªn líp kim lo¹i
bªn trong ph¶i sinh ra øng suÊt d− kÐo ®Ó c©n b»ng.
- NhiÖt sinh ra ë vïng c¾t cã t¸c dông nung nãng côc bé c¸c líp máng bÒ
mÆt lµm gi¶m m«®un ®µn håi cña vËt liÖu, cã khi lµm gi¶m tíi trÞ sè nhá nhÊt. Sau khi
c¾t, líp vËt liÖu bÒ mÆt ë vïng c¾t bÞ nguéi nhanh co l¹i, sinh ra øng suÊt d− kÐo; ®Ó
c©n b»ng th× líp kim lo¹i bªn trong ph¶i sinh ra øng suÊt d− nÐn.
- Kim lo¹i bÞ chuyÓn pha trong qu¸ tr×nh c¾t vµ nhiÖt sinh ra ë vïng c¾t lµm
thay ®æi cÊu tróc vËt liÖu, dÉn ®Õn sù thay ®æi vÒ thÓ tÝch kim lo¹i. Líp kim lo¹i nµo
h×nh thµnh cÊu tróc cã thÓ tÝch riªng lín sÏ sinh ra øng suÊt d− nÐn; líp kim lo¹i cã
cÊu tróc víi thÓ tÝch riªng bÐ ph¶i sinh ra øng suÊt d− kÐo ®Ó c©n b»ng.
c) Ph−¬ng ph¸p x¸c ®Þnh chÊt l−îng bÒ mÆt
Trong thùc tÕ cã nhiÒu ph−¬ng ph¸p x¸c ®Þnh chÊt l−îng bÒ mÆt chi tiÕt m¸y.
Sau ®©y lµ mét sè ph−¬ng ph¸p chÝnh:
1 §o ®é nh¸m bÒ mÆt:
- Dïng mòi dß: ®Ó ®o c¸c bÒ mÆt cã ®é nh¸m lín.
- Dïng m¸y ®o quang häc: dïng khi ®é nh¸m nhá.
- Dïng chÊt dÎo ®¾p lªn chi tiÕt, ®o ®é nh¸m th«ng qua bÒ mÆt chÊt dÎo ®ã:
dïng khi ®o ®é nh¸m c¸c bÒ mÆt lç.
- X¸c ®Þnh ®é nh¸m b»ng c¸ch so s¸nh (b»ng m¾t) vËt cÇn ®o víi mÉu cã s½n.
2 §o øng suÊt d−:
- Dïng tia R¬nghen: chiÕu tia råi kh¶o s¸t ph©n tÝch biÓu ®å R¬nghen.
- Dïng cÊu tróc ®iÖn tö:
3 §o biÕn cøng:
- §é cøng: dïng m¸y ®o ®é cøng.
- ChiÒu s©u biÕn cøng: c¾t mÉu, ®em mµi bãng råi cho x©m thùc hãa häc ®Ó
nghiªn cøu cÊu tróc líp bÒ mÆt.
2.2- ¶nh h−ëng cña chÊt l−îng bÒ mÆt tíi kh¶ n¨ng lµm
viÖc cña chi tiÕt m¸y
Kh¶ n¨ng lµm viÖc cña chi tiÕt m¸y ®−îc quyÕt ®Þnh bëi: tÝnh chèng mßn, ®é
bÒn mái, tÝnh chèng ¨n mßn hãa häc, ®é chÝnh x¸c c¸c mèi l¾p ghÐp.
Khoa C¬ khÝ - Tr−êng §¹i häc B¸ch khoa
11
Gi¸o tr×nh: C«ng nghÖ chÕ t¹o m¸y
L−u ®øc b×nh
ChÊt l−îng bÒ mÆt ¶nh h−ëng ®¸ng kÓ ®Õn kh¶ n¨ng lµm viÖc cña chi tiÕt m¸y.
Cã thÓ kÓ ra c¸c yÕu tè bÞ ¶nh h−ëng bëi chÊt l−îng bÒ mÆt nh−: HÖ sè ma s¸t, tÝnh
chèng mßn, ®é cøng v÷ng tiÕp xóc, tÝnh dÉn ®iÖn, dÉn nhiÖt, ®é bÒn mái, ®é bÒn va
®Ëp, tÝnh chèng ¨n mßn... Sau ®©y ta nãi ®Õn c¸c ¶nh h−ëng th−êng gÆp:
2.2.1- ¶nh h−ëng ®Õn tÝnh chèng mßn
a) ¶nh h−ëng ®Õn ®é nh¸m bÒ mÆt
Do bÒ mÆt hai chi tiÕt tiÕp xóc nhau cã nhÊp nh« tÕ vi nªn trong giai ®o¹n ®Çu
cña qu¸ tr×nh lµm viÖc, hai bÒ mÆt nµy chØ tiÕp xóc nhau ë mét sè ®Ønh cao nhÊp nh«;
diÖn tÝch tiÕp xóc thùc chØ b»ng mét phÇn cña diÖn tÝch tÝnh to¸n.
T¹i c¸c ®Ønh tiÕp xóc ®ã, ¸p suÊt rÊt
lín, th−êng v−ît qu¸ giíi h¹n ch¶y, cã khi
v−ît qu¸ c¶ giíi h¹n bÒn cña vËt liÖu. ¸p
suÊt ®ã lµm cho c¸c ®iÓm tiÕp xóc bÞ nÐn
®µn håi vµ lµm biÕn d¹ng dÎo c¸c nhÊp
nh«, ®ã lµ biÕn d¹ng tiÕp xóc. Khi hai bÒ
mÆt cã chuyÓn ®éng t−¬ng ®èi víi nhau
H×nh 2.3- M« h×nh 2 bÒ mÆt tiÕp xóc
sÏ x¶y ra hiÖn t−îng tr−ît dÎo ë c¸c ®Ønh
nhÊp nh«; c¸c ®Ønh nhÊp nh« bÞ mßn nhanh lµm khe hë l¾p ghÐp t¨ng lªn. §ã lµ hiÖn
t−îng mßn ban ®Çu.
Trong ®iÒu kiÖn lµm viÖc nhÑ vµ võa, mßn ban ®Çu cã thÓ lµm cho chiÒu cao
nhÊp nh« gi¶m 65 ÷ 75%; lóc ®ã diÖn tÝch tiÕp xóc thùc t¨ng lªn vµ ¸p suÊt tiÕp xóc
gi¶m ®i. Sau giai ®o¹n mßn ban ®Çu (ch¹y rµ) nµy, qu¸ tr×nh mµi mßn trë nªn b×nh
th−êng vµ chËm, ®ã lµ giai ®o¹n mßn b×nh th−êng (giai ®o¹n nµy, chi tiÕt m¸y lµm
viÖc tèt nhÊt).
Cuèi cïng lµ giai ®o¹n mßn kÞch liÖt, khi ®ã bÒ mÆt tiÕp xóc bÞ trãc ra, nghÜa lµ
cÊu tróc bÒ mÆt chi tiÕt m¸y bÞ ph¸ háng.
Mèi quan hÖ gi÷a l−îng mßn vµ thêi gian sö dông cña mét cÆp chi tiÕt ma s¸t
víi nhau tïy theo ®é nh¸m bÒ mÆt ban ®Çu ®−îc biÓu thÞ nh− sau:
c
b
a
§é mßn
[u]
t3 t2 t1
T3
T2
T1
0
H×nh 2.4- Qu¸ tr×nh mµi mßn cña mét cÆp chi tiÕt.
C¸c ®−êng ®Æc tr−ng a, b, c øng víi ba ®é nh¸m ban ®Çu kh¸c nhau cña c¸c bÒ
mÆt tiÕp xóc. §−êng ®Æc tr−ng c, cÆp chi tiÕt cã ®é nh½n bãng bÒ mÆt ban ®Çu kÐm
nhÊt nªn giai ®o¹n mßn ban ®Çu x¶y ra nhanh nhÊt, c−êng ®é mßn lín nhÊt ë giai
Khoa C¬ khÝ - Tr−êng §¹i häc B¸ch khoa
12
Gi¸o tr×nh: C«ng nghÖ chÕ t¹o m¸y
L−u ®øc b×nh
®o¹n mßn ban ®Çu.
Thùc nghiÖm chøng tá r»ng, nÕu gi¶m hoÆc t¨ng ®é nh¸m tíi trÞ sè tèi −u, øng
víi ®iÒu kiÖn lµm viÖc cña chi tiÕt m¸y th× sÏ ®¹t ®−îc l−îng mßn ban ®Çu Ýt nhÊt, qua
®ã, kÐo dµi tuæi thä cña chi tiÕt m¸y.
§é mßn
ban ®Çu u
(§−êng 1 øng víi ®iÒu kiÖn
lµm viÖc nhÑ. §−êng 2 øng víi
®iÒu kiÖn lµm viÖc nÆng).
2
L−îng mßn ban ®Çu Ýt nhÊt
øng víi gi¸ trÞ cña Ra t¹i c¸c ®iÓm
Ra1, Ra2; ®ã lµ gi¸ trÞ tèi −u cña
u2
Ra. NÕu gi¸ trÞ cña Ra nhá h¬n trÞ
sè tèi −u Ra1, Ra2 th× sÏ bÞ mßn
1
u1
kÞch liÖt v× c¸c phÊn tö kim lo¹i
dÔ khuÕch t¸n. Ng−îc l¹i, gi¸ trÞ
Ra2
Ra1
0
cña Ra lín h¬n trÞ sè tèi −u Ra1,
Ra2 th× l−îng mßn t¨ng lªn v× c¸c
nhÊp nh« bÞ ph¸ vì vµ c¾t ®øt.
Ra
H×nh 2.5- Quan hÖ gi÷a l−îng mßn ban ®Çu u
vµ sai lÖch profin trung b×nh céng Ra
b) ¶nh h−ëng cña líp biÕn cøng bÒ mÆt
Líp biÕn cøng bÒ mÆt cña chi tiÕt m¸y cã t¸c dông n©ng cao tÝnh chèng mßn.
BiÕn cøng bÒ mÆt lµm h¹n chÕ sù khuÕch t¸n «xy trong kh«ng khÝ vµo bÒ mÆt chi tiÕt
m¸y ®Ó t¹o thµnh c¸c «xyt kim lo¹i g©y ra ¨n mßn kim lo¹i. Ngoµi ra, biÕn cøng cßn
h¹n chÕ qu¸ tr×nh biÕn d¹ng dÎo toµn phÇn cña chi tiÕt m¸y, qua ®ã h¹n chÕ hiÖn
t−îng ch¶y vµ hiÖn t−îng mµi mßn.
Ngoµi ph−¬ng ph¸p gia c«ng c¾t gät, ng−êi ta dïng c¸c ph−¬ng ph¸p gia c«ng
biÕn d¹ng dÎo ®Ó biÕn cøng bÒ mÆt: phun bi, l¨n bi, nong Ðp ...
c) ¶nh h−ëng cña øng suÊt d− trong líp bÒ mÆt
øng suÊt d− ë líp bÒ mÆt chi tiÕt m¸y nãi chung kh«ng cã ¶nh h−ëng ®¸ng kÓ
tíi tÝnh chèng mßn nÕu chi tiÕt m¸y lµm viÖc trong ®iÒu kiÖn ma s¸t b×nh th−êng.
2.2.2- ¶nh h−ëng ®Õn ®é bÒn mái cña chi tiÕt m¸y
a) ¶nh h−ëng cña ®é nh¸m bÒ mÆt
§é nh¸m bÒ mÆt cã ¶nh h−ëng ®Õn ®é bÒn mái cña chi tiÕt m¸y, nhÊt lµ khi chi
tiÕt m¸y chÞu t¶i träng chu kú cã ®æi dÊu, t¶i träng va ®Ëp v× ë ®¸y c¸c nhÊp nh« tÕ vi
cã øng suÊt tËp trung lín, øng suÊt nµy sÏ g©y ra c¸c vÕt nøt tÕ vi vµ ph¸t triÓn ë ®¸y
c¸c nhÊp nh«, ®ã lµ nguån gèc ph¸ háng chi tiÕt m¸y do mâi.
NÕu ®é nh¸m thÊp th× ®é bÒn, giíi h¹n mái cña vËt liÖu sÏ cao, vµ ng−îc l¹i.
b) ¶nh h−ëng cña líp biÕn cøng bÒ mÆt
Khoa C¬ khÝ - Tr−êng §¹i häc B¸ch khoa
13
Gi¸o tr×nh: C«ng nghÖ chÕ t¹o m¸y
L−u ®øc b×nh
BÒ mÆt bÞ biÕn cøng cã thÓ lµm t¨ng ®é bÒn mái kho¶ng 20%. ChiÒu s©u vµ
møc ®é biÕn cøng cña líp bÒ mÆt ®Òu cã ¶nh h−ëng ®Õn ®é bÒn mái cña chi tiÕt m¸y;
cô thÓ lµ h¹n chÕ kh¶ n¨ng g©y ra c¸c vÕt nøt tÕ vi lµm ph¸ háng chi tiÕt, nhÊt lµ khi bÒ
mÆt chi tiÕt cã øng suÊt nÐn.
c) ¶nh h−ëng cña øng suÊt d− trong líp bÒ mÆt
øng suÊt d− nÐn trªn líp bÒ mÆt cã t¸c dông n©ng cao ®é bÒn mái, cßn øng suÊt
d− kÐo l¹i h¹ thÊp ®é bÒn mái cña chi tiÕt m¸y. V× thÕ, khi chÕ t¹o ng−êi ta cè g¾ng
lµm cho chi tiÕt cã ®−îc øng suÊt nÐn trªn bÒ mÆt.
B»ng thùc nghiÖm ta cã c«ng thøc:
−1
−1
σ = σ − α.σ0
tt
bd
-1
trong ®ã: σtt : giíi h¹n mái khi cã øng suÊt d− (thùc tÕ).
-1
σbd : giíi h¹n mái khi kh«ng cã øng suÊt d− (ban ®Çu).
σ0: øng suÊt d− lín nhÊt, d−¬ng nÕu øng suÊt kÐo, ©m nÕu øng suÊt nÐn.
α: lµ hÖ sè phô thuéc vËt liÖu, ®−îc cho trong c¸c sæ tay.
2.2.3- ¶nh h−ëng tíi tÝnh chèng ¨n mßn hãa häc cña líp bÒ
mÆt chi tiÕt m¸y
a) ¶nh h−ëng cña ®é nh¸m bÒ mÆt
C¸c chç lâm trªn bÒ mÆt do ®é nh¸m t¹o ra lµ n¬i chøa c¸c t¹p chÊt nh− axit,
muèi... C¸c t¹p chÊt nµy cã t¸c dông ¨n mßn hãa häc ®èi víi kim lo¹i. Qu¸ tr×nh ¨n
mßn hãa häc trªn líp bÒ mÆt chi tiÕt theo s−ên cña nhÊp nh« vµ h×nh thµnh c¸c nhÊp
nh« míi
Nh− vËy, bÒ mÆt chi tiÕt m¸y cµng Ýt nh¸m th× sÏ cµng Ýt bÞ ¨n mßn hãa häc (v×
kh¶ n¨ng chøa c¸c t¹p chÊt Ýt), b¸n kÝnh ®¸y c¸c nhÊp nh« cµng lín kh¶ n¨ng chèng
¨n mßn hãa häc cña líp bÒ mÆt cµng cao.
Cã thÓ chèng ¨n mßn hãa häc b»ng c¸ch phñ lªn bÒ mÆt chi tiÕt m¸y mét líp
b¶o vÖ b»ng ph−¬ng ph¸p m¹ hoÆc b»ng ph−¬ng ph¸p c¬ khÝ lµm ch¾c líp bÒ mÆt.
b) ¶nh h−ëng cña líp biÕn cøng bÒ mÆt
BiÕn cøng t¨ng th× tÝnh chèng ¨n mßn gi¶m v× biÕn cøng t¨ng th× sù thay ®æi
cña c¸c h¹t kh«ng ®ång ®Òu. H¹t ferrit biÕn d¹ng nhiÒu h¬n h¹t peclit, ®iÒu ®ã lµm
cho n¨ng l−îng n©ng cao kh«ng ®Òu vµ thÕ n¨ng ®iÖn tÝch cña c¸c h¹t thay ®æi kh¸c
nhau. H¹t ferrit biÕn cøng nhiÒu h¬n sÏ trë thµnh anèt. H¹t peclit bÞ biÕn cøng Ýt h¬n
sÏ trë thµnh catèt. Lóc nµy, t¹o ra c¸c pin ¨n mßn nªn ¨n mßn sÏ t¨ng.
c) ¶nh h−ëng cña øng suÊt d− trong líp bÒ mÆt
øng suÊt d− hÇu nh− kh«ng ¶nh h−ëng ®Õn tÝnh chèng mßn khi lµm viÖc ë
nhiÖt ®é b×nh th−êng. Cßn ë nhiÖt ®é cao th× sÏ cã ¶nh h−ëng.
Khoa C¬ khÝ - Tr−êng §¹i häc B¸ch khoa
14
Gi¸o tr×nh: C«ng nghÖ chÕ t¹o m¸y
L−u ®øc b×nh
2.2.4- ¶nh h−ëng ®Õn ®é chÝnh x¸c c¸c mèi l¾p ghÐp
Trong giai ®o¹n mßn ban ®Çu, chiÒu cao nhÊp nh« tÕ vi Rz, ®èi víi mèi ghÐp
láng cã thÓ gi¶m ®i 65 ÷ 75% lµm khe hë l¾p ghÐp t¨ng lªn vµ ®é chÝnh x¸c l¾p ghÐp
gi¶m ®i. §Ó ®¶m b¶o ®é æn ®Þnh cña mèi l¾p láng trong thêi gian sö dông, ph¶i gi¶m
®é nhÊp nh« tÕ vi. Gi¸ trÞ Rz hîp lý ®−îc x¸c ®Þnh theo ®é chÝnh x¸c cña mèi l¾p tïy
theo trÞ sè cña dung sai kÝch th−íc l¾p ghÐp.
- NÕu ®−êng kÝnh l¾p ghÐp φ > 50mm th× Rz = (0.1 ÷ 0.15)T
- NÕu ®−êng kÝnh l¾p ghÐp 18 < φ < 50mm th× Rz = (0.15 ÷ 0.2)T
- NÕu ®−êng kÝnh l¾p ghÐp φ < 18mm th× Rz = (0.2 ÷ 0.25)T
Víi c¸c mèi ghÐp cã ®é d«i lín khi Ðp hai chi tiÕt vµo nhau ®Ó t¹o mèi ghÐp th×
nh¸m bÞ san ph¼ng, nh¸m cµng lín th× l−îng san ph¼ng cµng lín, ®é d«i cña mèi ghÐp
cµng gi¶m, ®é bÒn mèi ghÐp gi¶m. Rz t¨ng th× ®é bÒn cña mèi ghÐp chÆt gi¶m.
VÝ dô: §é bÒn mèi l¾p chÆt gi÷a vµnh b¸nh xe löa vµ trôc øng víi chiÒu cao nhÊp
nh« tÕ vi Rz lµ 36.5 µm sÏ thÊp h¬n kho¶ng 40% so víi ®é bÒn còng cña mèi l¾p ®ã øng
víi Rz lµ 18 µm, v× ®é d«i ë mèi l¾p ghÐp sau nhá h¬n ë mèi l¾p ghÐp tr−íc cì 15%.
Tãm l¹i, ®é chÝnh x¸c c¸c mèi l¾p ghÐp trong kÕt cÊu c¬ khÝ phô thuéc vµo
chÊt l−îng c¸c bÒ mÆt l¾p ghÐp. §é bÒn c¸c mèi l¾p ghÐp, trong ®ã ®é æn ®Þnh cña
chÕ ®é l¾p ghÐp gi÷a c¸c chi tiÕt, phô thuéc vµo ®é nh¸m cña c¸c bÒ mÆt l¾p ghÐp.
2.3- c¸c yÕu tè ¶nh h−ëng ®Õn chÊt l−îng bÒ mÆt chi tiÕt
Tr¹ng th¸i vµ tÝnh chÊt cña líp bÒ mÆt chi tiÕt m¸y trong qu¸ tr×nh gia c«ng do
nhiÒu yÕu tè c«ng nghÖ quyÕt ®Þnh nh− tÝnh chÊt vËt liÖu, th«ng sè c«ng nghÖ, vËt liÖu
dao, sù rung ®éng trong qu¸ tr×nh gia c«ng, dung dÞch tr¬n nguéi ...
Ng−êi ta chia c¸c yÕu tè ¶nh h−ëng ®Õn chÊt l−îng bÒ mÆt thµnh 3 nhãm:
- C¸c yÕu tè ¶nh h−ëng mang tÝnh in dËp h×nh häc cña dông cô c¾t vµ cña
th«ng sè c«ng nghÖ lªn bÒ mÆt gia c«ng.
- C¸c yÕu tè ¶nh h−ëng phô thuéc vµo biÕn d¹ng dÎo cña líp bÒ mÆt.
- C¸c yÕu tè ¶nh h−ëng do rung ®éng m¸y, dông cô, chi tiÕt gia c«ng.
2.3.1- ¶nh h−ëng ®Õn ®é nh¸m bÒ mÆt
a) C¸c yÕu tè mang tÝnh in dËp h×nh häc cña dông cô c¾t vµ chÕ ®é c¾t
§Ó nghiªn cøu, ta xÐt ph−¬ng ph¸p tiÖn. Qua thùc ngiÖm, ng−êi ta ®· x¸c
®Þnh mèi quan hÖ gi÷a c¸c th«ng sè: ®é nhÊp nh« tÕ vi Rz, l−îng tiÕn dao S, b¸n kÝnh
mòi dao r, chiÒu dµy phoi nhá nhÊt cã thÓ c¾t ®−îc hmin. Tïy theo gi¸ trÞ thùc tÕ cña
l−îng ch¹y dao S mµ ta cã thÓ x¸c ®Þnh mèi quan hÖ trªn nh− sau:
S2
- Khi S > 0.15 mm/vg th× Rz =
8.r
Khoa C¬ khÝ - Tr−êng §¹i häc B¸ch khoa
15
Gi¸o tr×nh: C«ng nghÖ chÕ t¹o m¸y
L−u ®øc b×nh
S2
⎛
⎜
⎞
⎟
hmin
2
r. hmin
S2
- Khi S < 0.1 mm/vg th× Rz =
+
1 +
8.r
⎝
⎠
ë ®©y, hmin phô thuéc b¸n kÝnh r cña mòi dao:
+ NÕu mµi l−ìi c¾t b»ng ®¸ kim c−¬ng mÞn, lóc ®ã r = 10 µm th× hmin = 4 µm.
+ Mµi dao hîp kim cøng b»ng ®¸ th−êng nÕu r = 40 µm th× hmin > 20 µm.
- Khi S qu¸ nhá (< 0,03 mm/vg) th× trÞ sè cña Rz l¹i t¨ng, tøc lµ khi gia c«ng
tinh víi S qu¸ nhá sÏ kh«ng cã ý nghÜa ®èi víi viÖc c¶i thiÖn chÊt l−îng bÒ mÆt chi tiÕt
v× xÈy ra hiÖn t−îng tr−ît mµ kh«ng t¹o thµnh phoi.
ChiÒu s©u c¾t t còng cã ¶nh h−ëng t−¬ng tù nh− l−îng ch¹y dao ®èi víi chiÒu
cao nhÊp nh« tÕ vi, nÕu bá qua ®é ®¶o cña trôc chÝnh m¸y.
C¸c th«ng sè h×nh häc cña l−ìi c¾t, ®Æc biÖt lµ gãc tr−íc γ vµ ®é mßn cã ¶nh
h−ëng ®Õn Rz. Khi gãc γ t¨ng th× Rz gi¶m, ®é mßn dông cô t¨ng th× Rz t¨ng.
Ngoµi ¶nh h−ëng ®Õn nh¸m bÒ mÆt, h×nh d¸ng h×nh häc cña dông cô c¾t vµ chÕ
®é c¾t còng ¶nh h−ëng ®Õn líp biÕn cøng bÒ mÆt vµ ®−îc tÝnh ®Õn qua hÖ sè hiÖu chØnh.
VÝ dô: XÐt sù ¶nh h−ëng cña h×nh d¹ng h×nh häc cña dông cô c¾t vµ chÕ ®é c¾t
®Õn chÊt l−îng bÒ mÆt chi tiÕt khi tiÖn.
S1
S2
m
ϕ
R’’z
R’z
ϕ
ϕ1
ϕ1
2
2
1
1
b)
a)
S1
S1
Rz
Rz
ϕ
ϕ
r1
ϕ1
1
2
1
2
d)
S1
c)
S1
t
Rz
Rz
ϕ
r2
ϕ1
1
2
2
1
f)
e)
H×nh 2.6- ¶nh h−ëng cña h×nh d¸ng h×nh häc cña dông
cô c¾t vµ chÕ ®é c¾t ®Õn ®é nh¸m bÒ mÆt khi tiÖn
Khoa C¬ khÝ - Tr−êng §¹i häc B¸ch khoa
16
Gi¸o tr×nh: C«ng nghÖ chÕ t¹o m¸y
L−u ®øc b×nh
Sau mét vßng quay cña ph«i, dao tiÖn sÏ dÞch chuyÓn mét ®o¹n lµ S1 tõ vÞ trÝ 1 ®Õn vÞ
trÝ 2 (h×nh 2.6a). Trªn bÒ mÆt gia c«ng sÏ bÞ chõa l¹i phÇn kim lo¹i m kh«ng ®−îc hít ®i bëi
dao. ChiÒu cao nhÊp nh« Rz x¸c ®Þnh bëi S1 vµ h×nh d¹ng h×nh häc cña dao c¾t.
NÕu gi¶m l−îng ch¹y dao th× chiÒu cao nhÊp nh« còng gi¶m (h×nh 2.6b).
Thay ®æi gi¸ trÞ gãc ϕ vµ ϕ1 kh«ng nh÷ng lµm thay ®æi chiÒu cao nhÊp nh« mµ cßn
lµm thay ®æi c¶ h×nh d¹ng nhÊp nh« (h×nh 2.6c).
NÕu b¸n kÝnh mòi dao cã d¹ng trßn r1 th× nhÊp nh« còng cã ®¸y lâm trßn (h×nh 2.6d).
NÕu t¨ng b¸n kÝnh mòi dao lªn r2 th× chiÒu cao nhÊp nh« Rz sÏ gi¶m (h×nh 2.6e).
Khi b¸n kÝnh ®Ønh r nhá vµ l−îng ch¹y dao S lín, ngoµi phÇn cong cña l−ìi c¾t, phÇn
th¼ng còng tham gia vµo viÖc ¶nh h−ëng ®Õn h×nh d¹ng vµ chiÒu cao nhÊp nh« (h×nh 2.6f)
b) C¸c yÕu tè phô thuéc biÕn d¹ng dÎo cña líp bÒ mÆt
Khi gia c«ng vËt liÖu dÎo, bÒ mÆt ngoµi sÏ biÕn d¹ng rÊt nhiÒu lµm cho cÊu
tróc cña nã thay ®æi. Khi ®ã, h×nh d¹ng h×nh häc vµ ®é nhÊp nh« ®Òu thay ®æi.
Khi gia c«ng vËt liÖu gißn, cã mét sè phÇn nhá l¹i ph¸ vì, lµm t¨ng ®é nhÊp
nh« bÒ mÆt.
1 Tèc ®é c¾t V lµ yÕu tè c¬ b¶n nhÊt, ¶nh h−ëng tíi sù ph¸t triÓn cña biÕn
d¹ng dÎo khi tiÖn:
- Khi c¾t thÐp Cacbon ë vËn tèc thÊp, nhiÖt c¾t kh«ng cao, phoi kim lo¹i t¸ch
dÔ, biÕn d¹ng cña líp bÒ mÆt kh«ng nhiÒu, v× vËy ®é nh¸m bÒ mÆt thÊp. Khi t¨ng vËn
tèc c¾t ®Õn kho¶ng V = 20 ÷ 40 m/ph th× nhiÖt c¾t, lùc c¾t ®Òu t¨ng vµ cã gi¸ trÞ lín,
g©y ra biÕn d¹ng dÎo m¹nh, ë mÆt tr−íc vµ mÆt sau dao kim lo¹i bÞ ch¶y dÎo. Khi líp
kim lo¹i bÞ nÐn chÆt ë mÆt tr−íc dao vµ nhiÖt ®é cao lµm t¨ng hÖ sè ma s¸t ë vïng c¾t
sÏ h×nh thµnh lÑo dao. LÑo dao lµm t¨ng ®é nh¸m bÒ mÆt gia c«ng. NÕu tiÕp tôc t¨ng
vËn tèc c¾t, lÑo dao bÞ nung nãng nhanh h¬n, vïng kim lo¹i biÕn d¹ng bÞ ph¸ hñy, lùc
dÝnh cña lÑo dao kh«ng th¾ng næi lùc ma s¸t cña dßng phoi vµ lÑo dao bÞ cuèn ®i (lÑo
dao biÕn mÊt khi vËn tèc c¾t kho¶ng V = 30 ÷ 60 m/ph). Víi vËn tèc c¾t V > 60 m/ph
th× lÑo dao kh«ng h×nh thµnh ®−îc nªn ®é nh¸m bÒ mÆt gia c«ng gi¶m, ®é nh½n t¨ng.
Rz
a
b
V(m/ph)
20
100
200
0
H×nh 2.7- ¶nh h−ëng cña vËn tèc c¾t ®Õn ®é nhÊp nh« tÕ vi Rz
- Khi gia c«ng kim lo¹i gißn (gang), c¸c m¶nh kim lo¹i bÞ tr−ît vµ vì ra kh«ng
cã thø tù lµm t¨ng ®é nhÊp nh« tÕ vi bÒ mÆt. T¨ng vËn tèc c¾t sÏ gi¶m ®−îc hiÖn t−îng
Khoa C¬ khÝ - Tr−êng §¹i häc B¸ch khoa
17
Gi¸o tr×nh: C«ng nghÖ chÕ t¹o m¸y
L−u ®øc b×nh
vì vôn cña kim lo¹i, lµm t¨ng ®é nh½n bãng cña bÒ mÆt gia c«ng.
2 L−îng ch¹y dao S lµ thµnh phÇn thø hai cña chÕ ®é c¾t ¶nh h−ëng nhiÒu
Rz
®Õn chiÒu cao nhÊp nh« Rz. §iÒu ®ã kh«ng
C
nh÷ng do liªn quan vÒ h×nh häc cña dao mµ
B
cßn do biÕn d¹ng dÎo vµ biÕn d¹ng ®µn håi
A
cña líp bÒ mÆt.
Khi gia c«ng thÐp Carbon, víi gi¸ trÞ
V(m/ph)
l−îng ch¹y dao S = 0,02 ÷ 0,15 mm/vg th× bÒ
mÆt gia c«ng cã ®é nhÊp nh« tÕ vi thÊp nhÊt.
NÕu gi¶m S < 0,02 mm/vg th× ®é nhÊp nh« tÕ
gi¶m v× ¶nh h−ëng cña biÕn d¹ng dÎo lín h¬n ¶nh
h−ëng cña c¸c yÕu tè h×nh häc. NÕu l−îng ch¹y dao S > 0,15 mm/vg th× biÕn d¹ng ®µn
håi sÏ ¶nh h−ëng ®Õn sù h×nh thµnh c¸c nhÊp nh« tÕ vi, kÕt hîp víi ¶nh h−ëng cña c¸c
yÕu tè h×nh häc lµm cho ®é nh¸m bÒ mÆt t¨ng lªn nhiÒu.
0,02 0,15
H×nh 2.8- ¶nh h−ëng cña l−îng ch¹y
0
dao ®Õn ®é nhÊp nh« tÕ vi Rz.
Nh− vËy, ®Ó ®¶m b¶o ®¹t ®é nh½n bãng bÒ mÆt vµ n¨ng suÊt cao nªn chän gi¸
trÞ l−îng ch¹y dao S = 0,05 ÷ 0,12 mm/vg ®èi víi thÐp Carbon.
3 ChiÒu s©u c¾t t còng cã ¶nh h−ëng t−¬ng tù nh− l−îng ch¹y dao S ®Õn ®é
nh¸m bÒ mÆt gia c«ng, nh−ng trong thùc tÕ, ng−êi ta th−êng bá qua ¶nh h−ëng nµy.
V× vËy, trong qu¸ tr×nh gia c«ng ng−êi ta chän tr−íc chiÒu s©u c¾t t.
Nãi chung, kh«ng nªn chän gi¸ trÞ chiÒu s©u c¾t qu¸ nhá v× khi ®ã l−ìi c¾t sÏ
bÞ tr−ît vµ c¾t kh«ng liªn tôc. Gi¸ trÞ chiÒu s©u c¾t t ≥ 0,02 ÷ 0,03 (mm).
4 TÝnh chÊt vËt liÖu còng cã ¶nh h−ëng ®Õn ®é nh¸m bÒ mÆt chñ yÕu lµ do
kh¶ n¨ng biÕn d¹ng dÎo. VËt liÖu dÎo vµ dai (thÐp Ýt Cacbon) dÔ biÕn d¹ng dÎo sÏ cho
®é nh¸m bÒ mÆt lín h¬n vËt liÖu cøng vµ gißn.
Khi gia c«ng thÐp Carbon, ®Ó ®¹t ®é nh¸m bÒ mÆt thÊp, ng−êi ta th−êng tiÕn
hµnh th−êng hãa ë nhiÖt ®é 850 ÷ 8700C (hoÆc t«i thÊp) tr−íc khi gia c«ng. §Ó c¶i
thiÖn ®iÒu kiÖn c¾t vµ n©ng cao tuæi thä dông cô c¾t ng−êi ta th−êng tiÕn hµnh ñ ë
9000C trong 5 giê ®Ó cÊu tróc kim lo¹i cã h¹t nhá vµ ®ång ®Òu.
c) ¶nh h−ëng do rung ®éng cña hÖ thèng c«ng nghÖ ®Õn chÊt l−îng bÒ mÆt
Qu¸ tr×nh rung ®éng trong hÖ thèng c«ng nghÖ t¹o ra chuyÓn ®éng t−¬ng ®èi
cã chu kú gi÷a dông cô c¾t vµ chi tiÕt gia c«ng, lµm thay ®æi ®iÒu kiÖn ma s¸t, g©y
nªn ®é sãng vµ nhÊp nh« tÕ vi trªn bÒ mÆt gia c«ng.
Sai lÖch cña c¸c bé phËn m¸y lµm cho chuyÓn ®éng cña m¸y kh«ng æn ®Þnh, hÖ
thèng c«ng nghÖ sÏ cã dao ®éng c−ìng bøc, nghÜa lµ c¸c bé phËn m¸y khi lµm viÖc sÏ
cã rung ®éng víi nh÷ng tÇn sè kh¸c nhau, g©y ra sãng däc vµ sãng ngang trªn bÒ mÆt
gia c«ng víi b−íc sãng kh¸c nhau.
Khi hÖ thèng c«ng nghÖ cã rung ®éng, ®é sãng vµ ®é nhÊp nh« tÕ vi däc sÏ
t¨ng nÕu lùc c¾t t¨ng, chiÒu s©u c¾t lín vµ tèc ®é c¾t cao.
T×nh tr¹ng m¸y cã ¶nh h−ëng quyÕt ®Þnh ®Õn ®é nh¸m cña bÒ mÆt gia c«ng.
Khoa C¬ khÝ - Tr−êng §¹i häc B¸ch khoa
18
Gi¸o tr×nh: C«ng nghÖ chÕ t¹o m¸y
L−u ®øc b×nh
Muèn ®¹t ®é nh¸m bÒ mÆt gia c«ng thÊp, tr−íc hÕt ph¶i ®¶m b¶o ®ñ cøng v÷ng, ph¶i
®iÒu chØnh m¸y tèt vµ gi¶m ¶nh h−ëng cña c¸c m¸y kh¸c xung quanh.
2.3.2- ¶nh h−ëng ®Õn ®é biÕn cøng bÒ mÆt
Khi t¨ng lùc c¾t, nhiÖt c¾t vµ møc ®é biÕn d¹ng dÎo th× møc ®é biÕn cøng bÒ
mÆt t¨ng. NÕu kÐo dµi t¸c dông cña lùc c¾t, nhiÖt c¾t trªn bÒ mÆt kim lo¹i sÏ lµm t¨ng
chiÒu s©u líp biÕn cøng bÒ mÆt.
NÕu gãc tr−íc γ t¨ng tõ gi¸ trÞ ©m ®Õn gi¸ trÞ d−¬ng th× møc ®é vµ chiÒu s©u
biÕn cøng bÒ mÆt chi tiÕt gi¶m.
VËn tèc c¾t t¨ng lµm gi¶m thêi gian t¸c ®éng cña lùc g©y ra biÕn d¹ng kim
lo¹i, do ®ã lµm gi¶m chiÒu s©u biÕn cøng vµ møc ®é biÕn cøng bÒ mÆt.
Qua thùc nghiÖm, ng−êi ta cã kÕt luËn:
- V < 20 m/ph: chiÒu s©u líp biÕn cøng t¨ng theo gi¸ trÞ cña vËn tèc c¾t
- V > 20 m/ph: chiÒu s©u líp biÕn cøng gi¶m theo gi¸ trÞ cña l−îng ch¹y dao
Ngoµi ra, biÕn cøng bÒ mÆt còng t¨ng nÕu dông cô c¾t bÞ mßn, bÞ cïn.
2.3.3- ¶nh h−ëng ®Õn øng suÊt d− bÒ mÆt
Qu¸ tr×nh h×nh thµnh øng suÊt d− bÒ mÆt khi gia c«ng phô thuéc vµo sù biÕn
d¹ng ®µn håi, biÕn d¹ng dÎo, biÕn ®æi nhiÖt vµ hiÖn t−îng chuyÓn pha trong cÊu tróc
kim lo¹i. Qu¸ tr×nh nµy rÊt phøc t¹p.
* §èi víi dông cô h¹t mµi: C¸c chi tiÕt gia c«ng b»ng h¹t mµi tù do (mµi
nghiÒn) th−êng cã øng suÊt d− kÐo, cßn nÕu mµi b»ng ®ai mµi hoÆc ®¸ mµi th× cã øng
suÊt d− nÐn.
* §èi víi dông cô cã l−ìi c¾t: Ta xÐt qu¸ tr×nh bµo:
Lùc c¾t R ®−îc ph©n
thµnh lùc ph¸p tuyÕn N vµ
lùc tiÕp tuyÕn P.
Lùc c¾t R lµm cho líp bÒ
mÆt gia c«ng bÞ biÕn d¹ng
dÎo vµ biÕn d¹ng ®µn håi.
Lùc ph¸p tuyÕn N g©y ra
øng suÊt nÐn. Lùc tiÕp tuyÕn
P g©y ra øng suÊt c¾t (tr−ît
vµ kÐo).
y
γ
δ
r
n
θ
z
α
p
ρ
H×nh 2.9- Quan hÖ gi÷a lùc vµ gãc khi bµo
Nh− vËy, ®iÒu kiÖn ®Ó
t¹o ra øng suÊt nÐn (øng suÊt
nÐn cã lîi cho ®é bÒn mái cña chi tiÕt m¸y) trªn bÒ mÆt gia c«ng sÏ lµ:
P
µ.N > P ⇒ µ > = cotgθ = cotg
ρ + δ − 900
)
= cotg
(
ρ − γ
)
N
víi: µ lµ hÖ sè poatx«ng.
Khoa C¬ khÝ - Tr−êng §¹i häc B¸ch khoa
19
Gi¸o tr×nh: C«ng nghÖ chÕ t¹o m¸y
L−u ®øc b×nh
ρ lµ gãc ma s¸t gi÷a dao vµ bÒ mÆt gia c«ng.
δ lµ gãc c¾t cña dao.
ë ®©y, nÕu µ = (1 ÷ 0.5) th×: (1 ÷ 0.5) > cotg(ρ - γ)
nghÜa lµ: (450 ÷ 720) < (ρ - γ)
Mµ th−êng th× ρ = 500 ÷ 700, nh− vËy rÊt khã ®¹t ®−îc øng suÊt d− nÐn trong
®iÒu kiÖn gãc tr−íc γ cã gi¸ trÞ d−¬ng (γ > 0), mµ chØ ®¹t ®−îc øng suÊt d− nÐn nÕu
gãc tr−íc γ cã gi¸ trÞ ©m (γ < 0).
Khoa C¬ khÝ - Tr−êng §¹i häc B¸ch khoa
20
13 trang
27220
Free
Bạn đang xem tài liệu "Giáo trình Công nghệ chế tạo máy - Chương 2: Chất lượng bề mặt chi tiết máy", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
File đính kèm:
- giao_trinh_cong_nghe_che_tao_may_chuong_2_chat_luong_be_mat.pdf
