BÁO CÁO THÍ NGHIỆM KĨ THUẬT CHẾ TẠO 1

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHOA CƠ KHÍ

BỘ MÔN CHẾ TẠO MÁY

---------------o0o---------------

BÁO CÁO THÍ NGHIỆM

KĨ THUẬT CHẾ TẠO 1

CBHD: Đào Duy Quí
SVTH:
MSSV:

Nhóm: A04

TP. HỒ CHÍ MINH,5 tháng 12 NĂM 2020

Bài 1

XÁC ĐỊNH CÁC VÙNG TỔ CHỨC

I. Mục tiêu thí nghiệm
- Thực hiện tìm hiểu cấu tạo các vùng tổ chức của mối hàn.
- Xác định các vùng tổ chức của mối hàn, xác định kích thường từng vùng.
- Xác định cơ tính của mối vùng.

II. Tóm tắt lý thuyết
- Biến dạng dẻo là biến dạng của một vật liệu chịu sự thay đổi hình dạng khơng thể
đảo ngược dưới tác dụng của một lực bên ngoài.

- Độ cứng là khả năng chống lại biến dạng dẻo cục bộ khi ngoại lực tác dụng lên
vật. Độ bền kéo tăng tỷ lệ theo độ cứng. Độ cứng của mối hàn phụ thuộc vào thành
phần hóa học và q trình nóng chảy – đơng đặc và nhiều yếu tố khác của mối hàn.
- Kiểm tra cấu trúc của liên kết hàn gồm có hai dạng là: kiểm tra thơ và kiểm tra
cấu trúc tế vi.
+ Kiểm tra thô: được tiến hành trực tiếp với các mẫu thử kim loại hoặc các mặt cắt
của chúng. Các mẫu thử được cắt ra từ liên kết hàn, mài bóng và tẩy sạch bằng
dung dịch axit nitric 25% rồi dùng kính lúp hoặc mắt thường để phát hiện khuyết
tật của
liên kết hàn.
+ Kiểm tra cấu trúc tế vi: được tiến hành dưới loại kính lúp có độ phóng đại lớn
(100
- 500 lần), nhờ vậy có thể xác định được dễ dàng và chính xác chấtlượng kim loại
của liên kết hàn.

III. Nội dung thí nghiệm
- Hàn liền 2 mảnh kim loại bằng máy hàn điện tử.
- Cắt đôi mối hàn vừa hàn.
- Xử lý vật mẫu bằng dung dịch làm sạch.
- Sử dụng mắt thường để quan sát, sau đó dùng kính hiển vi và phần mềm xử lý
ảnh độ phân giải cao.
- Ghi số liệu đo được và xử lý số liệu.
a. Xác định các vùng tổ chức mối hàn

Mối hàn được chia làm các vùng:
- Vùng trong biên (1): ở đây tổ chức kim loại có độ nhỏ nhất do đó có dộ bền và độ
dẻo cao nhất.
- Vùng biên (4): do hiện tượng quá nhiệt nên vùng này có cấu tạo các hạt lớn về
kích thước, dộ dai và độ dẻo thấp, dễ bị nứt nóng hoặc nứt nguội. Vùng này chính

là vùng yếu nhất của liên kết hàn. Do đó vùng này coi như là vùng không mong
muốn của mối hàn.

- Vùng ngồi biên (3): kích thước hạt của kim loại mịn và có cơ tính cao.

- Vùng (2) là vùng kim loại bình thường.

b. Xác định kích thước của mối hàn
Bảng số liệu:

t 2.178mm

h 2.599mm

b1 3.169mm

b2 1.212mm

b’1 4.263mm

b’2 3.475mm

h1 0.161mm

h2 0.203mm

IV. Nhận xét

- Tổ chức tế vi của kim loại tại vị trí hàn bị thay đổi

→ Kim loại sau khi hàn sẽ thay đổi cấu trúc tế vi

-Tổ chức mối hàn có sự khác nhau giữa các vùng:

+phần ảnh hưởng nhiệt: vùng kim loại nằm cạnh mối hàn dọc theo trục đường
hàn không thay đổi về thành phần hóa học nhưng bị nung nóng mạnh nên tổ chức
và kích thước đọ hạt có sự thay đổi.

+vùng hạt mịn: có kích thước rất bé, kim loại ở đây được nung nóng đến nhiệt
độ xấp xỉ nóng chảy. Kích thước hạt kim loại sau khi hàn khá mịn và có cơ tính
cao.

+vùng CG HAZ: Ở đây thường xảy ra quá trình kết tinh lại ( biến đổi thù hình).
Do hiện tượng quá nhiệt nên hạt tịnh thể có kích thước lớn, độ dai va đập và độ dẻo
thấp, dễ nứt nóng và nứt nguội. Vùng này là vùng yếu nhất của liên kết hàn.

+Vùng chuyển tiếp: vùng nằm giữa vùng CG HAZ và vùng hạt mịn. Kích thước
hạt kim loại ở đây đan xe giữa hạt lớn và hạt mịn. Hình dạng của các hạt kim loại
trong vùng là dạng hình trụ..trong vùng này nhiệt độ nung nóng chưa đủ để thay
đổi tồn bộ các hạt vì thế cơ tính của vùng này kém.

- Cần phải xử lý mối hàn sau khi hàn để mối hàn có cơ tính tốt hơn, khơng bị gãy
nứt trong quá trình sử dụng.

- Lựa chọn vật liệu hàn thích hợp để đảm bảo các tính chất cần thiết của mối hàn.5

- Thay đổi hình dạng mối hàn sao cho phù hợp nhất, tạo nên cơ tính tốt cho mối
hàn, đặt biệt để vật liệu điền đầy mối hàn, tránh tình trạng bị rỗ khí, lõm ở bên
trong mối hàn.

Qua đó, ta thấy được tổ chức của mối hàn. Biết được đặc tính của từng vùng
riêng biệt trong mối hàn. Ngồi ra cịn giúp lựa chọn mối hàn và phương pháp hàn
phù hợp với từng mục đích.

Bài 2

ĐÀN HỒI NGƯỢC(UỐN KIM LOẠI)

I. Hướng dẫn thí nghiệm
Uốn là thay đổi hình dạng chi tiết bởi tác dụng của ngoại lực.

Khi uốn 1 thanh thép ta được một góc αi và có bán kính Ri ,sau khi bng lực
thì thanh thép sẽ đàn hồi lại 1 đoạn ,có góc αf và bán kính Rf .

Trong q trình uốn, các lớp kim loại phía trong góc uốn bị nén và co lại ở
hướng dọc và bị kéo ở hướng ngang. Các lớp kim loại phía ngồi thì ngược lại,
chịu kéo và dãn dài ở hướng dọc và bị nén ở hướng ngang. Giữa các lớp co
ngắn và dãn dài là lớp trung hoà, độ dài của lớp trung hoà bằng độ dài của phơi.

Bởi vì các vật liệu đều có mơ đun đàn hồi, nên khi biến dạng dẻo vật sẽ phục
hồi lại một phần khi thôi tác dụng lực. Trong uốn, phục hồi này còn được gọi là
đàn hồi ngược.Như trong hình , góc uốn cuối cùng và bán kính uốn cuối cùng
sẽ nhỏ hơn góc và bán kính uốn ban đầu (đàn hồi ngược không chỉ xảy ra trong
vật liệu tấm, mà cịn xảy ra trong thanh, dây,…)
Mục đích: tính tốn bù αi để sau khi đàn hồi ngược để có góc αf mong muốn.
Mối liên hệ giữa góc uốn và bán kính trước và sau khi uốn

Với (thường thường,tùy thuộc vào vật liệu)

Để đánh giá trị số biến dạng đàn hồi ngược có thể thực hiền bằng hai phương

pháp: phương pháp tính tốn giải thích trị số của biến dạng đàn hồi và phương
pháp thực nghiệm. Lưu ý, khi uốn tự do thì trị số đàn hồi sẽ phụ thuộc vào tính
chất đàn hồi của vật liệu, mức độ biến dạng uốn, góc uốn và hình dạng uốn, …
Đàn hồi ngược có thể được tính gần đúng theo bán kính Ri và Rf như cơng thức
bên dưới:

với

Trong đó: - Ri : bán kính uốn ( mm)
- Rf : bán kính sau uốn ( mm)
- i : góc uốn ( o )
- f : góc sau uốn (o )
-T là bề dày thanh kim loại ( mm)

II. Tiến hành thí nghiệm
Tiến hành thí nghiệm trên tấm thép kim loại có bề dày 4mm.
Thiết bị phục vụ thí nghiệm - Bàn uốn

- Thước đo độ
- Thước kẹp
- Bước 1. Nhận mẫu thép tập với các bề dày khác sau.
- Bước 2: Đo và ghi nhận về dày của các tấm thép thí nghiệm. Đo chiều dày mẫu ở
5 vị trí khác nhau trên mẫu, sao đó lấy giá trị trung bình – giá trị bề dày thanh.
- Bước 3: Tiến hành uốn mẫu trên thiết bị uốn với bán kính uốn ( R =80 mm), góc
uốn là 90° . Giữ lực tại vị trí uốn 10s mới thôi tác dụng lực và lấy mẫu uốn ra. Lưu

ý: trong quá tính uốn, lực tác dụng phải liên tục và ổn định. Thực hiện uốn với các
mẫu khác nhau. .

- Bước 4: Tiến hành đo góc uốn và bán kinh uốn sau khi uốn.

- Bước 5: Từ các số liệu thi được, thay vào công thức ( 1) để tính hệ số Y/E của
mẫu thép ứng với bề dày của tấm thép.

- Bước 6: Từ hệ số Y/E tính được, ta tính tốn các góc uốn theo đề bài.
- Bước 7: Tiến hành uốn với các góc uốn tính tốn được.

- Bước 8: Tiến hành đo lại các góc sau uốn mới và so sánh với giá trị
- Bước 9: Dọn dẹp vệ sinh và về viết báo cáo.

III. Bảng số liệu và tính tốn

Với tấm thử có bề dày lý thuyết T = 4mm

Vị trí 1 2 3 4 5

T ( mm) 3.6 3.5 3.6 3.7 3.6

Đo bán kính sau uốn và góc sau uốn:

Vậy


tính tốn bù αi = ? để sau khi đàn hồi ngược để có góc αf = 75° mong muốn

Đo lại chiều dày T2 trung bình

Vị trí 1 2 3 4 5

T ( mm) 3.6 3.6 3.6 3.7 3.5

Với

Vậy
Với Rf vừa tìm ta tính lại góc cần uốn là


sai số góc Rf

IV. Nhận xét
Qua thí nghiệm ta có thể thấy được tầm quan trọng của việc chọn góc uốn để

có được góc sau uốn sau cùng có độ chính xác cao hay khơng.
- Phương pháp tính tốn giải thích trị số của biến dạng đàn hồi đem lại một

kết quả tương đối chính xác ( với các trường hợp ta đều có được sai số <5%) cho
thấy được sự hiệu quả của phương pháp này.

- Qua các thí nghiệm, ta thấy được, muốn thu được 1 góc uốn nào đó thì ta
ln phải chọn một góc uốn lớn hơn so với góc muốn thu được. Nguyên nhân
chính là do sự đàn hồi ngược trong quá trình biến dạng uốn.

- Góc uốn của mỗi tấm kim loại, với bề dày khác nhau, ta lại có nhưng bán
kính uốn và góc uốn khác nhau vì vậy khi tính tốn, ta phải tính tốn thật kỹ, tìm
các thơng số tương ứng với từng tấm kim loại để thu được góc sau uốn chính xác
nhất.

Bài 3

ĐO NHIỆT ĐỘ KHN ĐÚC

I. Mục tiêu thí nghiệm
- Nhận biết các giai đoạn thay đổi nhiệt độ trong quá trình đúc khn kim loại.
- Áp dụng để có thể thiết hệ thống làm nguội khn phù hợp.

II. Tóm tắt lý thuyết
- Khuôn kim loại là loại khuôn sử dụng nhiều lần.
- Khn kim loại có thể được làm nguội nhanh hoặc làm nguội chậm.
- Thí nghiệm này thực hiện đo nhiệt độ của 3 khuôn ở nhiệt độ ban đầu bằng nhiệt
độ môi trường và trường hợp nhiệt độ sau khi đúc 1 lần gồm: khn thép nhỏ
nguội.

III. Thí nghiệm
- Tiến hành đo nhiệt độ của khuôn bằng máy đo nhiệt độ không tiếp xúc.
- Ghi lại số liệu, vẽ biểu đồ thay đổi của nhiệt độ theo thời gian.
- Đo nhiệt độ khuôn thép nhỏ đúc kẽm với nhiệt độ 550°C.
- Tính tốc độ thay đổi của nhiệt độ

Bảng số liệu nhiệt độ theo thời gian của khuôn nguội

1 31 21 85.3 41 95 61 99.3 81 101.8 101 103.1

2 31.9 22 86.3 42 95.3 62 99.5 82 101.9 102 103.1

3 32 23 87 43 95.5 63 99.6 83 102 103 103.1

4 34.1 24 87.6 44 95.8 64 99.7 84 102.1 104 103.2

5 40.2 25 88.5 45 96 65 99.9 85 102.2 105 103.2

6 45.6 26 88.9 46 96.2 66 100.1 86 102.3 106 103.3

7 54.4 27 89.7 47 96.7 67 100.2 87 102.4 107 103.4

8 60.3 28 90.1 48 96.8 68 100.3 88 102.5 108 103.3

9 64.6 29 90.4 49 97.1 69 100.4 89 102.5 109 103.4

10 68.3 30 90.7 50 97.2 70 100.6 90 102.5 110 103.5

11 71.7 31 91.2 51 97.5 71 100.7 91 102.6 111 103.6

12 74.1 32 91.7 52 97.7 72 100.8 92 102.6 112 103.7

13 76 33 92 53 97.9 73 100.9 93 102.6

14 77.9 34 92.3 54 98 74 101 94 102.7

15 79.2 35 92.8 55 98.1 75 101.1 95 102.8

16 80.3 36 93.2 56 98.2 76 101.2 96 102.9

17 81.5 37 93.6 57 98.4 77 101.3 97 102.9

18 82.7 38 94.1 58 98.7 78 101.4 98 102.9

19 83.5 39 94.4 59 98.9 79 101.6 99 103

20 84.3 40 94.8 60 99.1 80 101.7 100 103

Bảng số liệu nhiệt độ theo thời gian của khuôn nóng

1 88.3 21 128.7 41 140.8 61 144.4 81 145.7 101 145.8

2 88.4 22 129.8 42 141.1 62 144.5 82 145.7 102 145.8

3 88.4 23 130.7 43 141.4 63 144.6 83 145.8 103 145.8

4 88.5 24 131.7 44 141.6 64 144.7 84 145.7 104 145.8

Biểu đồ 5 88.9 25 132.7 45 141.8 65 144.8 85 145.9 105 145.8
thay đổi
nhiệt độ 6 89.0 26 133.6 46 142 66 144.9 86 145.9 106 145.8
theo thời
gian của 7 88.9 27 134.2 47 142.2 67 145 87 145.9 107 145.8
khuôn
nguội 8 89.4 28 135 48 142.4 68 145.1 88 145.9 108 145.8

9 92 29 135.9 49 142.6 69 145.2 89 145.8 109 145.7

10 95.3 30 136.3 50 142.9 70 145.2 90 145.8 110 145.7

11 101.8 31 136.8 51 143 71 145.3 91 145.8 111 145.7

12 108.5 32 137.6 52 143.1 72 145.4 92 145.8 112 145.2

13 112.4 33 138 53 143.4 73 145.5 93 145.8

14 113.7 34 138.4 54 143.5 74 145.5 94 145.9

15 118.4 35 138.8 55 143.6 75 145.5 95 145.8

16 120.9 36 139.2 56 143.7 76 145.5 96 145.9

17 123.3 37 139.6 57 143.8 77 145.5 97 145.9

18 124.6 38 140 58 144 78 145.6 98 145.9

19 126.4 39 140.3 59 144.1 79 145.6 99 145.9

20 127.3 40 140.5 60 144.2 80 145.7 100 145.8

Biểu đồ thay đổi nhiệt độ theo thời gian của khn nóng
IV. Nhận xét

- Nhiệt độ của khuôn tăng dần theo thời gian .

- Tốc độ tăng cao ở giai đoạn đầu và dần dần giảm xuống khi thời gian càng lớn.

- Nguyên nhân gây ra sự thay đổi nhiệt độ, tốc độ là do bức xạ nhiệt phát ra. Ngoài
ra ta thấy, tốc độ thay đổi nhiệt độ của khuôn nguội nhanh hơn so với khn nóng
là do nhiệt độ ban đầu của khn nguội thấp hơn so với khn nóng, sự truyền
nhiệt và cân bằng nhiệt diễn ra rất nhanh. Đồng thời cũng lý do đó mà nhiệt độ tmax
ở khn nguội thấp hơn so với khn nóng mặc dù cùng nhiệt độ rót là 550°C