TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG KHOA KỸ THUẬT TÀU THỦY TIỂU LUẬN MÔN HỌC VẬT LIỆU KỸ THUẬT TÊN SẢN PHẨM: TRỤC KHUỶU THÉP C40 GVHD: Th.S Lê Văn Bình SVTH: Nguyễn Văn Linh MSSV: 51130758 Lớp: 51CKCT Nha trang, tháng 12, năm 2010 1 Lời nói đầu Trong đời sống sản xuất, các phương tiện máy móc đang dần thay thế sức lao động của con người trong nhiều công việc. Không những thay thế con người làm việc mà nó còn giúp cho hiệu quả làm việc năng suất lao động càng tăng lên. Chính vì thế việc nguyên cứu đi sâu tìm hiểu về các thiết bị máy móc đó là việc làm cần thiết để ta có thể hoàn thiện đưa ra các thiết bị máy móc ngày càng làm việc hiệu quả, cho năng suất cao nhưng giá thành rẻ mang lại hiệu quả kinh tế cao. Nguyên cứu về máy móc đó là đi nguyên cứu về nguyên lí làm việc, điều kiện làm việc, nguyên cứu về kết cấu tổng quan về máy… và điều quan trọng là nguyên cứu vật liệu làm nên các chi tiết cấu thành nên máy. Ta đã biết mặc dù thuộc cùng một máy nhưng mỗi chi tiết, mỗi bộ phận của máy có thể làm việc làm việc trong điều kiện rất khác nhau, có bộ phận làm việc trong môi trường khô ráo có bộ phận làm việc trong môi trường dầu nhớt, có bộ phận làm việc trong điều kiện va đập lại có bộ phận làm việc trong điều không chịu va đập…chính vì thế yêu cầu ta phải chọn các vật liệu cho các chi tiết máy sao cho khi làm việc máy được vận hành tốt nhất, đạt hiệu quả kinh tế về tuổi thọ làm việc củng như giá thành của vật liệu không quá cao. Như ta đã biết vật liệu (polime, composite, sắt, thép, hợp kim…) có ở xung quanh ta. Chúng làm nên các sản phẩm như: bàn ghế, tủ, đèn, bút viết, máy móc… chúng gắn liền với đời sống của mỗi chúng ta. Và sau đây ta sẽ đi nguyên cứu về một chi tiết có thể nói là quan trọng nhất của máy được làm từ một loại vật liệu rất phổ biến và quan trọng đó là trục khuỷu được làm từ thép C40. 2 MỤC LỤC Nội dung trang CHƯƠNG I: TRỤC KHUỶU 5 I.1. Ứng dụng trong thực tế phân loại sản phẩm 5 I.1.1.Ứng dụng trong thực tế 5 I.1.2. Phân loại 5 I.1.3. Vật liệu chế tạo trục khuỷu 5 I.2. Khả năng thích nghi, khả năng thay thế. 6 I.2.1. Khả năng thích nghi. 7 I.2.2. Khả năng thay thế. 7 I.3. Tiêu chuẩn vật liệu 7 CHƯƠNG II: CẤU TRÚC TỔ CHỨC THÉP C40 VẬT 8 LIỆU CHẾ TẠO TRỤC KHUỶU I. Khái niệm. 8 II. Cấu trúc, tổ chức thép 8 CHƯƠNG III : CẤU TẠO SẢN PHẨM 10 I. Đầu trục 10 II. Khuỷu trục (chốt, má, cổ trục khuỷu) 11 III. Đuội trục khuỷu. 15 Chương IV: CÁC PHƯƠNG PHÁP CHẾ TẠO TRỤC KHUỶU 16 I.Phương pháp gia công trục khuỷu bằng phôi rèn khuôn hoặc phôi đúc. 16 I.1. Quy trình công nghệ gia công trục khuỷu. 16 II. Quy trình công nghệ gia công trục khuỷu. 16 II.1. Với sản xuất đơn lẻ ta gia công bằng máy CNC 16 II.2. sản xuất trục khuỷu băng cách gia công bề mặt chính 16 III. Biên pháp thực hiện một số nguyên công chính. 17 Chương V: HÓA BỀN VÀ NHIỆT LUYỆN 20 I. Hóa bền. 20 I.1. Biến cứng bề mặt 20 I.2. Tôi bề mặt thép 20 II. Nhiệt luyện 22 II.1 Phương pháp nhiệt luyện 22 Chương VI: KIỂM TRA ĐÁNH GIÁ SẢN PHẨM 24 VI.1. Kiểm tra 24 VI.2. Đánh giá. 25 Chương VII: CHỐNG ĂN MÒN VÀ BẢO VỆ VẬT 26 LIỆU,BẢO HÀNH SẢN PHẨM 3 I. Chống ăn mòn và bảo vệ vật liệu. 26 II. Bảo hành sản phẩm 27 Chương VIII: GIẢI QUYẾT RÁC THẢI SAU KHI SỬ DỤNG 28 Chương XI: ĐỀ XUẤT 29 4 Chương I: TRỤC KHUỶU I.1. Ứng dụng trong thực tế, phân loại sản phẩm. I.1.1.Ứng dụng trong thực tế. Như ta đã biết hầu hết các máy công nghiệp, các phương tiện đi lại như ô tô, xe máy, tàu thủy, máy bay…hoạt động được là dựa vào nguyên lí nhận năng lượng từ việc nhiên liệu cháy nổ và sinh công. Khi được cung cấp nhiên liệu + không khí vào xilanh nhờ vào chuyển động của pistông tạo ra áp lực làm cháy nổ nguyên liệu sinh ra công. Năng lượng được sinh ra đẩy pistong chuyển động dọc đi xuống và thông qua thanh truyền biến thành chuyển động quay của trục khuỷu dẫn động các cơ cấu khác như: trục cam, trục bơm nhớt, máy phát… Từ đó ta có thể thấy được vai trò của trục khuỷu là hết sức quan trọng. Với vai trò dẫn động của mình trục khuỷu không thể thiếu được trong trong bất kì động cơ xăng, động cơ diezen nào và đây cũng là chi tiết máy quan trọng bậc nhất trong các chi tiết của máy. I.1.2. Phân loại. Dựa vào hình thức kết cấu người ta chia làm 2 loại: - Trục khuỷu nguyên. - Trục khuỷu ghép. Dựa vào số lượng cổ trục người ta cũng chia làm 2 loai: - Trục khuỷu đủ cổ. - Vật liệu trốn cổ (vật liệu thiếu cổ). Ngoài ra còn loại trục khuỷu chữ V I.1.3. Vật liệu chế tạo trục khuỷu. a.Thép : - Động cơ tốc độ thấp như động cơ tầu thuỷ thường được chế tạo bằng thép cácbon trung bình C35,C40,C45 . - Động cơ cao tốc dùng thép hợp kim crôm , niken, - Động cơ cường hoá (xe đua , xe du lịch ) chế tạo bằng thép hợp kim mănggan, vônphram… Dùng phương pháp rèn đạt độ bền cao hơn so với đúc b. Gang graphit cầu : Dễ đúc và rẻ , chịu mòn tốt không nhạy cảm với ứng suất tập trung , đảm bảo điều kiện bền cho trục khuỷu. 5 Sau đây ta sẽ đi vào tìm hiểu về mục đích nguyên cứu chính đó là về loại trục khuỷu nguyên loại trục khuỷu dùng cho động cơ cỡ nhỏ và trung bình động cơ tốc độ thấp như động cơ tầu thuỷ thường được chế tạo bằng thép cácbon trung bình C40. I.2. Khả năng thích nghi, khả năng thay thế. I.2.1. Khả năng thích nghi. Điều kiện làm việc: - Trong quá trình làm việc trục khuỷu chịu tác dụng của lực khí cháy , lực quán tính . - Các lực tác dụng gây ra ứng suất uốn và xoắn trục đồng thời còn gây ra dao động dọc và dao động xoắn làm động cơ rung động và mất cân bằng. - Ngoài ra các lực nói trên còn gây ra hao mòn lớn trên các bề mặt ma sát của cổ chính và cổ biên. Yêu cầu : Tuổi thọ của động cơ chủ yếu phụ thuộc vào tuổi thọ của trục khuỷu, vì vậy đối với kết cấu của trục khuỷu cần đảm bảo các yêu cầu sau: - Có sức bền lớn, độ cứng vững lớn, có trọng lượng nhỏ và ít mòn . - Có độ chính xác gia công cao , bề mặt làm việc cần có độ bóng bề mặt , độ cứng cao, - Không xảy ra hiện tượng dao động cộng hưởng trong phạm vi tốc độ sử dụng - Kết cấu của trục khuỷu phải đảm bảo tính cân bằng và tính đồng đều của động cơ nhưng đồng thời phải dễ chế tạo . Với điều kiện làm việc và yêu cầu nêu trên của trục khuỷu thì vật liệu thép cacbon trung bình C40 với cơ tính dẻo dai chịu uốn xoắn, chịu va đập của mình có thể thích nghi để làm trục khuỷu cho các động cơ có tốc độ thấp như tàu thủy, máy kéo… I.2.2. Khả năng thay thế. Khả năng ứng dụng rộng, điều kiện làm việc phức tạp yêu cầu cao và đôi khi không vì một lý do thiếu nguyên liệu ( thép C40) nào đó mà trục khuỷu củ động cơ 6 có tốc độ thấp cần có sư thay thế nguyên liệu chế tạo nên sản phẩm. Khi đó một số vật liệu có cơ tính và tính chất phù hợp có thể thay thế vai trò của thép C40 đó là các loại thép cacbon trung bình C35,C45 vì cũng có tính chất và thành phần hóa học khá giống thép C40 nhưng khác với thành phần tỉ lệ các chất cấu tạo nên thép. I.3. Tiêu chuẩn vật liệu. Một số kí hiệu: Tiêu chuẩn Việt Nam: TCVN Tiêu chuẩn Trung Quốc: GB (Guóbiāo) Tiêu chuẩn Nga: ΓOCT Tiêu chuẩn Nhật: JIS (Japanese Industrial Standards) Tiêu chuẩn Mỹ: AISI (American Society for Testing and Materials) hoặc SAE (Society for Automotive Engineers) Tiêu chuẩn Pháp: AFNOR (Association Franccaise de NORmalisation) Tiêu chuẩn Đức: DIN(Deutsche Institut fur Normalisierung) Sau đây là một số tiêu chuẩn của vật liệu làm trục khuỷu C40: TÊU CHUẨN VẬT LIỆU Mác thép TCV N ΓOC T GB JIS AISI /SA E AFN OR DIN B S C40 C40 40 40 S40C 104 0 X40 C40 0 6 A 4 0 7 Tiêu chuẩn Chương II. CẤU TRÚC TỔ CHỨC THÉP C40 VẬT LIỆU CHẾ TẠO TRỤC KHUỶU I. Khái niệm. Thép C40 là thép hóa tốt có hàm lượng C nằm trong khoảng từ 0.3 – 0.5%, là loại thép chuyên dùng để chế tạo các chi tiết chịu tải trọng tĩnh và va đập cao, yêu cầu độ bền và độ dai va đập cao ( cơ tính tổng hợp cao) . Nhiệt luyện hóa tốt ( tôi và ram cao) sẽ đạt được yêu cầu trên. Tổ chức sau nhiệt luyện là Xoocbit Ram II. Cấu trúc, tổ chức thép. a. Cấu trúc thành phần. Cacbon: hàm lượng C nằm trong khoảng 0.3 – 0.5% để thép có sự kết hợp hài hòa giữa độ bền và độ dẻo dai. Các nguyên tố hợp kim: thường dùng Cr, Mn, Si, Ni với hàm lượng <1% mỗi nguyên tố với mục đích làm tăng độ thấm tôi. Ngoài ra các nguyên tố Mo(<0.3%) và Ti(<0.1%) cũng được dùng để làm nhỏ hạt và chống giòn ram. Cũng có thể dùng B với hàm lượng rất nhỏ(<0.005%) để tăng độ thấm tôi MÁC THÉP THÀNH PHẦN HÓA HỌC C Cr Mn Si Ni Các nguyên tố khác C40 0.37 – 0.44 <0.25 <0.8 <0.37 <0.25 - Bảng : Thành phần các nguyên tố hóa học của mác thép C40. b. Tổ chức. 8 Tổ chức sau nhiệt luyện là Xoocbit ram. 9 Chương III : CẤU TẠO SẢN PHẨM Trục khuỷu bao gồm các phần : Đầu trục khuỷu, khuỷu trục ( chốt, má, cổ trục khuỷu) và đuôi trục khuỷu. I. Đầu trục. Hình : Kết cấu tổng thể của đầu trục khuỷu 10 Cổ chính Má khuỷu Đuôi trục Cổ biên Đối trọng Đầu trục [...]... 14 a) lắp bằng đinh tán hoặc bulông ngoài b) Bulông có nắp đậy c) Gắn bulông trong d) Lắp bằng bulông đặt ngang e) Lắp rãnh mang cá III Đuôi trục khuỷu Mô hình đuôi trục khuỷu Đuôi trục khuỷu thường lắp các chi tiết máy của động cơ truyền dẩn công suất ra ngoài máy công tác Trục thu công suất động cơ thường đồng tâm với trục khuỷu dùng mặt bích trục khuỷu để lắp bánh... dầu, ổ chắn dọc trục đều lắp trên đầu trục khuỷu Ngoài ra các bộ phân thường gặp kể trên trong một số động cơ còn lắp bộ giảm xoắn của hệ trục khuỷu ở đầu trục khuỷu bộ dao động xoắn có tác dụng thu năng lượng sinh ra do momen kích thích trên hệ khuỷu do đó dập tắc dao động gây ra bởi momen Bộ giao động xoắn thường lắp ở đầu trục khuỷu, là nơi có... cấu dùng để lắp bánh đà trên đuôi trục khuỷu còn lắp các bộ phận đặc biệt: - Bánh răng dẫn động cơ cấu phụ: trong một vài loại động cơ do đặc điểm kết cấu phải bố trí dẫn động cơ cấu phụ phải lắp bánh răng đuôi trục khuỷu nên phía đuôi trục khuỷu phải có mặt bích để lắp bánh răng - Vành chắn dầu trên đuôi trục khuỷu có tác dụng ngăn không cho dầu... xoắn lớn nhất Hình ảnh về đầu trục khuỷu II Khuỷu trục (chốt, má, cổ trục khuỷu) Hình : Kết cấu khuỷu trục 11 a Cổ chính Các cổ chính động cơ thường có cùng một kích thước đường kính Đường kính cổ chính chọn theo sức bền, điều kiện hình thành màn dầu bôi trơn , thời gian sử dụng ,và số lần bảo dưỡng lớn • Kích thước đường kính cổ chính trục động cơ xăng thường dct = (0.65÷0.8)D,lct=(0.5÷0.6)dct... cho dầu nhờn chảy ra khỏi cacte 15 Chương IV : CÁC PHƯƠNG PHÁP CHẾ TẠO TRỤC KHUỶU I Phương pháp gia công trục khuỷu bằng phôi rèn khuôn hoặc phôi đúc I.1 Quy trình công nghệ gia công trục khuỷu a Chọn chuẩn để gia công Khi chọn chuẩn để gia công cần căn cứ vào yêu cầu kỹ thuật để chọn Đối với trục khuỷu độ đồng tâm giữa các cổ trục (cổ chính và cổ biên) là rất quan trọng, vì thế chuẩn... sạch khi đến bề mặt làm việc 12 Lỗ dẫn dầu c Má khuỷu Má khuỷu là bộ phận nối giữa cổ trục và cổ biên Hình dạng má khuỷu chủ yếu phụ thuộc vào dạng động cơ, trị số áp suất khí thể và tốc độ quay của trục khuỷu Các loại hình dạng má khuỷu: Hình chữ nhật Hình tròn Hình ô van Hình dạng má khuỷu 13 Các lổ khoan trong má khuỷu d Đối trọng Đối trọng được lắp trên trục... tâm ở 2 đầu cổ chính 3 Phay mặt cạnh má trục khuỷu hoặc gia công lổ trên mặt bích, mục đích để định vị khi gia công cổ biên 4 Nắn thẳng và kiểm tra độ đảo khi gá trục vào 2 lỗ tâm 5 Gia công thô và gia công bán tinh các cổ chính, chuẩn là 2 lỗ tâm 6 Gia công thô và gia công bán tinh các cổ biên, các bề mặt má khuỷu 7 Phay mặt rãnh má khuỷu, phay rãnh then 8 Gia công các lỗ dầu... Sau đây là một số biện pháp chống ăn mòn đối với thép: a Thiết kế kết cấu hợp lí Vật liệu C40 làm trục khuỷu cần phải tôi để nhận tổ chức một pha đồng nhất, các mối ghép với trục khuỷu phải thay bằng vật liệu chống ăn mòn khi tiếp xúc với trục khuỷu b.Xử lí bề mặt Người ta mạ lên bề mặt thép một số chất chống ăn mòn hoặc khi kết hợp nó sẽ... thép CT3 vụn để chế tạo trục khuỷu Lí do: VÌ gang cầu nung bằng thép CT3 vụn vẫn đảm bảo được yêu cầu về cơ tính và sử dụng nguyên liệu là thép CT3 vụn nên sản phẩm có giá thành thấp, bảo đảm hiệu quả kinh tế Khi đưa vào sản xuất hàng loạt, giá thành sản phẩm rẻ hơn nhiều lần so với thép C40 như ta đang dùng Ngoài ra ta đã biết sau thời gian làm việc trục khuỷu sẽ bị mòn do ma sát,...Đầu trục khuỷu thường dung để lắp bánh răng dẩn động bơm nước, bơm dầu bôi trơn, bơm cao áp, bánh đai (puly) để dẩn động quạt gió và đai ốc khơi động nhằm khỏi khởi động động cơ bằng tay quay Các bánh răng chủ động hoặc bánh răng dẩn động lắp trên đầu trục khuỷu theo kiểu lắp căn hoặc lắp trung gian và đều . Trục khuỷu bao gồm các phần : Đầu trục khuỷu, khuỷu trục ( chốt, má, cổ trục khuỷu) và đuôi trục khuỷu. I. Đầu trục. Hình : Kết cấu tổng thể của đầu trục khuỷu 10 Cổ. TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG KHOA KỸ THUẬT TÀU THỦY TIỂU LUẬN MÔN HỌC VẬT LIỆU KỸ THUẬT TÊN SẢN PHẨM: TRỤC KHUỶU THÉP C40 GVHD: Th.S Lê Văn Bình SVTH: Nguyễn. TẠO TRỤC KHUỶU I. Khái niệm. 8 II. Cấu trúc, tổ chức thép 8 CHƯƠNG III : CẤU TẠO SẢN PHẨM 10 I. Đầu trục 10 II. Khuỷu trục (chốt, má, cổ trục khuỷu) 11 III. Đuội trục khuỷu.