CHƯƠNG I TỔNG QUAN CÁC NGHIÊN CỨU VỀ MÒN , MÒN HÓA HỌC VÀ NHIỆT LUYỆN 1.1. Mở đầu Mòn là hiện tượng phá huỷ bề mặt hay quá trình tách vật liệu từ một hoặc cả hai bề mặt trong chuyển động trượt, lăn hoặc va chạm tương đối với nhau. Mòn xảy ra do các tương tác cơ, điện, hoá và nói chung chịu xúc tác của nhiệt ma sát. Do tương tác cơ học các vết nứt có thể xuất hiện do hiện tượng bẻ gãy các liên kết phân tử trong chất dẻo, sự trượt trong kim loại, sự phá vỡ biên giới hạt trong ceramics hoặc sự phá huỷ bề mặt của composite hoặc vật liệu nhiều pha. Các vết nứt này sẽ phát triển và tạo ra các hạt mòn. Trong dây chuyền của máy dập thuốc, chày và cối là một trong những cụm chi tiết hay bị mài mòn, ăn mòn và thường xuyên phải thay thế. Mòn bộ khuôn chày nói chung có thể liên quan đến các cơ chế mòn do ma sát, mòn do cào xước và mòn hoá học gây ra bởi tương tác hoá học của vật liệu ép giữa các bề mặt của chày, cối và sản phẩm của bột thuốc. Hình 1.1: Cơ chế tác dụng lực lên bộ khuôn chày Vì vậy trong quá trình dập thuốc chày dập sẽ bị mòn. Bị chùn (đặc biệt là phần đầu chày), hậu quả là giảm độ nén của viên, gây ra độ không đồng đều về khối lượng viên. Bị mài mòn và ăn mòn khốc liệt phần đường kính ngoài của 1 đầu chày, đặc biệt là phần giao tuyến giữa mặt đầu và mặt ngoài, làm cho viên thuốc có nhiều lơ via, làm tăng sự nhiễm của các thành phần kim loại vào thành phần của thuốc, làm thất thoát bột thuốc, làm giảm chất lượng, làm xấu viên thuốc, nghiêm trọng hơn làm ảnh hưởng đến liều dùng của người bệnh,…. Khi chày, cối bị mòn sẽ làm tăng thể tích của viên thuốc, điều này không những ảnh hưởng đến tiêu hao vật liệu làm thuốc mà còn ảnh hưởng đến người sử dụng thuốc. Chính vì vậy đến một giá trị hao mòn nào đó cần phải thay chày, cối. Do đó trong quá trình chế tạo chày cối, nhiệt luyện đóng vai trò quan trọng vì không những nó tạo cho chi tiết sau khi gia công có những tính chất cần thiết như độ cứng, độ bền, độ dẻo dai, khả năng chống mài mòn, chống ăn mòn…., mà còn làm tăng tính công nghệ của vật liệu.Công nghệ nhiệt luyện là quá trình làm thay đổi tính chất của vật liệu (chủ yếu là vật liệu kim loại ) bằng cách thay đổi cấu trúc bên trong mà không làm thay đổi hình dáng và kích thước của chi tiết Chi phí nhiệt luyện thường chiếm 10 - 15% giá thành sản phẩm (một số sản phẩm đặc biệt có thể lên tới30%), nhưng lại nâng cao tuổi thọ chi tiết lên nhiều lần với chi tiết không qua nhiệt luyện, hoặc nhiệt luyện không đảm bảo yêu cầu kỹ thuật đề ra. Thực tế hiện nay, tại Việt Nam phần lớn các nhà máy chế tạo cơ khí đang sử dụng thiết bị đã cũ. Thiết bị công nghệ, trong đó có thiết bị nhiệt luyện đã lạc hậu và hư hỏng nhiều nên khả năng và hiệu quả sử dụng rất hạn chế. Nhiều chủng loại chi tiết máy không được nhiệt luyện hoặc nhiệt luyện không đảm bảo yêu cầu kỹ thuật khi đưa vào sử dụng. Cơ tính, độ biến dạng, độ cứng, độ dai va đập của những sản phẩm này không đảm bảo, tuổi thọ thấp, ảnh hưởng xấu đến chất lượng và giá thành sản phẩm. Song song với việc xuống cấp thiết bị là sự hạn chế ứng dụng các công nghệ nhiệt luyện tiên tiến: Như nhiệt luyện trong môi trường chân không. Công nghệ nhiệt luyện sản phẩm cơ khí chất lượng cao như các loại bánh răng truyền động của máy móc thiết bị, dụng cụ cắt, dụng cụ đo lường cơ khí. Đặc biệt là các loại khuôn mẫu: Khuôn đúc áp lực, khuôn rèn, khuôn dập nguội 2 thường yêu cầu chế độ nhiệt luyện nghiêm ngặt để đạt được các yêu cầu kỹ thuật như: - Chịu mài mòn ở nhiệt độ làm việc cao. - Khả năng chống mỏi nhiệt, chống nứt nóng. - Khả năng biến dạng do nhiệt luyện là nhỏ nhất. Vì vậy có thể nói nhiệt luyện là một trong những yếu tố công nghệ quan trọng quyết định chất lượng của sản phẩm cơ khí. Xuất phát từ những đặc điểm và tình hình trên, tác giả lựa chọn đề tài: “Đánh giá độ mòn của chày dập thuốc viên sau khi nhiệt luyện” 1.2.Phân loại mòn 1.3 Các cơ chế mòn 1.4 Nhiệt luyện 1.4.1. Khái niệm 1.4.2. Các tác dụng chủ yếu của Nhiệt Luyện. 3 CHƯƠNG II NGHIÊN CỨU CƠ CHẾ MÒN CỦA CHÀY DẬP THUỐC VIÊN 2.1 Nghiên cứu cơ chế mòn của chày dập thuốc viên. 2.1.1 Nguyên lí làm việc. Chày trên, chày dưới và cối được định vị trên mâm quay. Cơ cấu cấp nhiên liệu sẽ điền bột thuốc vào trong lỗ cối → qua cơ cấu điều khiển làm cho chày trên và chày dưới cùng ép, tùy thuộc vào yêu cầu từng loại thuốc mà lực nén là khác nhau và có thể điều chỉnh được → chày dưới đi lên đẩy viên thuốc ra khỏi cối → chày trên đi theo sau dẫn hướng cho thuốc đi ra → qua máng dẫn viên thuốc ra ngoài. Hiện nay có rất nhiều loại máy thuốc dạng viên đều hoạt dộng theo nguyên lí trên, song mỗi loại có số lượng chày, lực dập và năng suất khác nhau như máy dập thuốc dạng viên ZPD 25 có 25 cặp chày và cối dập viên, năng suất có thể đạt 25 viên/vòng quay, lực dập tối đa có thể đạt 80 KN. Máy dập thuốc dạng viên GZPK 3037, có 55 cặp chày và cối, năng suất có thể đạt tới 110 viên/vòng quay, lực dập tối đa 100 KN. Từ nguyên lí làm việc trên cho thấy: một trong những bộ phận làm việc chính của máy dập thuốc dạng viên là các cặp chày và cối. Khi làm việc chày bị mòn nhiều ở đầu chày. Khi chày, cối bị mòn sẽ làm tăng thể tích của viên thuốc, điều này không những ảnh hưởng đến tiêu hao vật liệu làm thuốc mà còn ảnh hưởng đến người sử dụng thuốc. Chính vì vậy đến một giá trị hao mòn nào đó cần phải thay chày, cối. 2.1.2. Cơ chế mòn của chày dập thuốc viên loại viên C Thực nghiệm bằng các ảnh chụp mặt cắt ngang bề mặt làm việc từ máy SEM 4 Bề mặt làm việc của chày dập thuốc viên C có đường kính Ф = 6mm, hình ảnh trên thấy được quá trình mòn theo cơ chế dính xảy ra tại chỗ tiếp xúc ở đỉnh nhấp nhô dưới tác dụng của tải trọng pháp tuyến, khi sự trượt xảy ra vật liệu ở vùng này bị trượt dính sang bề mặt đối tiếp tạo thành các mảnh mòn rời. Hình ảnh mòn tại vùng giữa bề mặt làm việc của chày được phóng to và quan sát thấy những dải trượt này tạo thành các mảnh mòn dạng lá mỏng. Biến dạng dẻo xảy ra trên diện rộng ở vùng tiếp xúc, mảnh mòn sinh ra có dạng hình chêm và dính sang bề mặt đối tiếp. Hình 2.2.c. Mòn vùng biên bề mặt làm việc của chày dập thuốc viên C Hình ảnh mòn vùng biên của chày, là những lớp mảnh mòn dạng lá mỏng hình thành theo từng vùng khác nhau. 2.1.3.Cơ chế mòn của chày dập thuốc viên Fe Thực nghiệm bằng các ảnh chụp mặt cắt ngang bề mặt làm việc từ máy SEM 5 Bề mặt làm việc của chày dập thuốc viên Fe có đường kính Ф = 8mm, hình ảnh trên thấy được quá trình mòn xảy ra theo cơ chế mòn hóa học và dính gây nên. Đầu tiên vùng mòn xuất hiện là do dính sau đó là sự kết hợp của mòn hóa học và mòn do cào xước, ứng suất tiếp xúc cao có thể làm tăng ăn mòn cục bộ dẫn đến sự tạo thành các rãnh trên bề mặt, ứng suất dư trong lòng kim loại gây ra nứt do kết hợp với sự ăn mòn trong môi trường hoạt tính cao. Hình ảnh phóng to tại điểm mòn dễ dàng nhận thấy mòn xảy ra theo từng mảnh tạo nên các điểm mòn dạng hình lỗ hổng lớn trên bề mặt làm việc của chày. Tính chất đặc biệt của viên thuốc Fe ảnh hưởng rất lớn đến vùng mòn, vùng mòn được phát triển và hình thành trên diện rộng lên bề mặt tiếp xúc của chày, hình ảnh trên cho ta thấy điều đó. 6 Hình ảnh (2.3.e và 2.3.f) mặt cắt ngang bề mặt làm việc vùng cận biên và vùng biên cho ta thấy bề mặt dần xuất hiện những lớp mỏng vật liệu bị mòn dần. 2.1.4. Cơ chế mòn của cối dập thuốc viên C Thực nghiệm bằng các ảnh chụp mặt cắt ngang bề mặt làm việc từ máy SEM Cối dập thuốc viên C duong kính đầu bề mặt làm việc của cối dập thuốc viên Fe là µ =6,2 mm. . Hình ảnh trên thấy đƣợc quá trình mòn xảy ra hiện tƣợng tạo rãnh do hạt cứng trƣợt và gây ra biến dạng dẻo, vật liệu bị biến dạng bị dồn sang hai bên của rãnh mà không bị tách ra góp phần hình thành mầm các vết nứt tế vi. Quá trình làm việc của cối chịu tải làm các vết nứt tế vi song song với bề mặt phát triển, lan truyền, liên kết với nhau tạo thành các màng mỏng. 7 2.1.5. Cơ chế mòn của cối dập thuốc viên Fe Thực nghiệm bằng các ảnh chụp mặt cắt ngang bề mặt làm việc từ máy SEM Bề mặt làm việc của cối dập thuốc viên Fe có đuờng kính Φ = 8,2 mm, hình ảnh trên thấy đuợc quá trình mòn xảy ra theo cơ chế mòn hóa học và dính gây nên. Đầu tiên mòn là do dính sau đó là sự kết hợp của mòn hoá học và mòn do cào xuớc; ứng suất tiếp xúc cao có thể làm tăng ăn mòn cục bộ dẫn đến sự tạo thành các lỗ trên bề mặt; ứng suất du trong lòng kim loại gây ra nứt do kết hợp với sự ăn mòn trong môi trƣờng hoạt tính cao. Hình ảnh phóng to tại điểm mòn dễ dàng nhận thấy mòn xảy ra theo từng mảnh tạo nên các điểm mòn dạng hình lổ hỏng lớn trên bề mặt làm việc của chày. 8 9 CHƯƠNG III QUÁ TRÌNH NHIỆT LUYỆN THÉP 9XC VÀ ĐÁNH GIÁ ĐỘ MÒN SAU NHIỆT LUYỆN 3.1.Khái quát về nhiệt luyện 3.1.1.Sơ đồ tổng quát nhất về nhiệt luyện 10 [...]... khi mài mòn Sau khi mài mòn Mẫu 2: Độ cứng 50-51(HRC) Trước khi mài mòn Sau khi mài mòn Mẫu 3: Độ cứng 42-43(HRC) 16 Trước khi mài mòn Sau khi mài mòn 17 CHƯƠNG IV : KẾT QUẢ 4.1.Phân tích kết quả của quá trình làm thực nghiệm ĐỒ THỊ MÒN CỦA MẪU 1 ĐỒ THỊ MÒN CỦA MẪU 2 ĐỒ THỊ MÒN CỦA MẪU 3 SO SÁNH KHỐI LƯỢNG MÒN CỦA 3 MẪU Từ đồ thị biểu diễn lượng mòn của mẫu ta có nhận xét sau: Đối với mẫu đem mài mòn. .. tế vi trước khi nhiệt luyện Thực hiện nhiệt luyện Nhiệt luyện Đo độ cứng Soi tổ chức tế vi sau nhiệt luyện Thực hiện quá trình mài mòn Thực hiện quá trình đo mòn Soi tổ chức tế vi sau quá trình đo mòn 3.2.Thực hiện quá trình nhiệt luyện 3.2.1.Chuẩn bị mẫu 3.2.2 Hóa chất 3.2.3 Thiết bị nhiệt luyện 3.3 Quá trình nhiệt luyện thép 9XC và đánh giá mòn sau nhiệt luyện 11 3.3.1 Quy trình nhiệt luyện thép 9XC... cào xước, mòn do biến dạng dẻo, mòn do cào xước bằng nút tách, mòn do va chạm của hạt cứng, mòn do mỏi, mòn hóa học Nghiên cứu tìm hiểu về quá trình nhiệt luyện, tính chất, đặc điểm của quá trình nhiệt luyện. Trên cơ sở lý thuyết về mòn tác giả đã tìm hiểu về cơ chế mài mòn của chày dập thuốc, bằng các hình ảnh từ máy chụp kính hiển vi điện tử (1-100)μm cho thấy cơ chế mài mòn của các bộ chày cối, từ... chọn nhiệt độ tôi cho thép là (800-850) 0C và thời gian giữ nhiệt là 30 phút, chính vì cần độ cứng cao nên ta không nung thép tới nhiệt độ là γ vì ở khoảng nhiệt độ 8500C tổ chức của thép là (γ+XeII) mà có mặt XeII sẽ tăng độ cứng cho thép khi tôi Sau đó làm nguội trong dầu là môi trường tôi mạnh, dầu 10÷30 0 tốc độ nguội rất lớn 4000C/s Độ cứng của thép 9XC sau tôi là (63-65) HRC Sau khi tôi và đo độ. .. lượt từng mẫu chắc chắn trên đĩa quay của máy đo mòn và thực hiện mài mòn theo chế độ đã chọn theo thứ tự từ mẫu 1 đến mẫu 3 Mẫu sau khi mài mòn được làm sạch lại bằng cồn công nghiệp, sấy khô và cân khối lượng của từng mẫu trên cân điện tử Electronic Mode: WT3003NE 3.4.3 Kết qủa đo độ mòn Độ cứng Khối lượng Khối lượng Lượng mòn (HRC) trước khi mòn (g) sau khi mòn (g) (g) 1 42-43 192.875 192.824 0.051... lượng trước khi mòn và sau khi mài mòn Từ kết quả thí nghiệm nhận thấy rằng, muốn chi tiết có chất lượng làm việc tốt, tuổi thọ cao thì việc xác định độ cứng và khả năng chống mài mòn là yếu tố quan trọng Thép có độ cứng cao sẽ có tính chống mài mòn cao Từ đó tận dụng việc nâng cao độ cứng của thép sau tôi sẽ có ý nghĩa quan trọng 3.4.4 Be mat của thép 9XC sau khi tiến hành đo mòn Mẫu 1: Độ cứng 59-60(HRC)... và đánh bóng soi tổ chức sau tôi tổ chức đạt được sau tôi là (M +γdư+XeII) + Ram thép 9XC: Sau khi tôi tổ chức của thép có độ cứng rất cao nhưng rất giòn nên chưa thể đem chi tiết đó ra thành phẩm được, nên công đoạn tiếp theo là phải làm giảm độ cứng giòn nên dựng phương pháp nhiệt luyện tiếp ngay sau đó là ram Ram là phương pháp nhiệt luyện nung nóng thép đã qua tôi đến nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ. .. : 2000C tổ chức nhận được là Mram độ cứng đạt 60 HRC 3000C tổ chức nhận được là trustit độ cứng đạt 50HRC 4500C tổ chức nhận được là xoocbit ram độ cứng đạt 43HRC 3.3.2.Tổ chức tế vi của thép 9XC sau khi nhiệt luyện (tôi,ram) 12 -Tổ chức sau khi tôi Độ cứng (63-65) HRC - Tổ chức sau khi ram ở 2000C (59-60) HRC -Tổ chức sau khi ram ở 3000C (50-51) HRC 13 -Tổ chức sau khi ram ở 4500C (42-43) HRC Phân... cối, từ đó thực hiện quá trình nhiệt luyện thép 9XC để đạt được các độ cứng khác nhau từ đó đánh giá được độ bền của chi tiết sau khi bị mài mòn Thực hiện quá trình đo mòn trên máy đo mòn để xác định ở độ cứng nào mòn xảy ra nhiều nhất Các kết quả đạt được cho ta thấy rằng công nghệ nhiệt luyện là một phương pháp vô cùng quan trọng trong việc nâng cao khả năng chống mài mòn 19 Kết quả nghiên cứu cho... là thép sau cùng tích - Chế độ nhiệt luyện: Tôi + Ram + Tôi thép 9XC : Là phương pháp nhiệt luyện nung thép đến nhiệt độ cao hơn đường Ac1 hoặc Ac3 làm xuất hiện γ, giữ nhiệt rồi làm nguội nhanh để đạt tổ chức Mactenxit hay các tổ chức không ổn định có độ cứng cao Mục đích của tôi là nâng cao độ cứng và tính chống mài mòn Do thép 9XC có (0,85-0,95)%C, (0,95-1,25)% Cr (1,2-1,6) %Si, nên nhiệt độ nung . chọn đề tài: Đánh giá độ mòn của chày dập thuốc viên sau khi nhiệt luyện 1.2.Phân loại mòn 1.3 Các cơ chế mòn 1.4 Nhiệt luyện 1.4.1. Khái niệm 1.4.2. Các tác dụng chủ yếu của Nhiệt Luyện. 3 CHƯƠNG. 59-60(HRC) Trước khi mài mòn Sau khi mài mòn Mẫu 2: Độ cứng 50-51(HRC) Trước khi mài mòn Sau khi mài mòn Mẫu 3: Độ cứng 42-43(HRC) 16 Trước khi mài mòn Sau khi mài mòn 17 CHƯƠNG IV : KẾT. bị nhiệt luyện 3.3. Quá trình nhiệt luyện thép 9XC và đánh giá mòn sau nhiệt luyện 11 Mẫu thí nghiệm Phân tích thành phần hóa học Soi tổ chức tế vi trước khi nhiệt luyện Thực hiện nhiệt luyện Nhiệt