nghiên cứu ứng dụng công nghệ mạ điện cho chi tiết dạng lỗ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ðÀO TẠO
TRƯỜNG ðẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI










NGUYỄN VĂN LAN


NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ MẠ ðIỆN
CHO CHI TIẾT DẠNG LỖ


LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT


Chuyên ngành:Kỹ thuật máy và thiết bị cơ giới hoá
nông, lâm nghiệp
Mã số : 60.52.14

Người hướng dẫn khoa học: TS. TỐNG NGỌC TUẤN



HÀ NỘI - 2010

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp
i


LỜI CAM ðOAN

Tôi xin cam ñoan rằng, số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn
này là trung thực và hoàn toàn chưa hề ñược sử dụng ñể bảo vệ một học vị
nào.
Tôi cam ñoan rằng, mọi sự giúp ñỡ ñể thực hiện luận văn này ñã ñược
cảm ơn và các thông tin trích dẫn trong luận văn ñều ñược chỉ rõ nguồn gốc.

Tác giả luận văn



Nguyễn Văn Lan




Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp
ii


LỜI CẢM ƠN

Tôi xin chân thành cảm ơn sự hướng dẫn tận tình của TS. Tống Ngọc Tuấn
- Giảng viên Khoa Cơ - ðiện Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội trong
suốt quá trình làm luận văn.

Xin chân thành cảm ơn sự giúp ñỡ của các thầy cô Giảng viên Khoa cơ
ñiện ðại học Nông nghiệp Hà nội. Xin cảm ơn tập thể cán bộ Trường Cao
ñẳng kỹ thuật công nghiệp và Công ty TNHH kỹ thuật Hà Nội ñã tạo ñiều
kiện tốt nhất cho tôi trong quá trình học tập và thực hiện luận văn. Tôi cũng
xin cảm ơn sự ñộng viên và ñóng góp ý kiến quý báu của các bạn ñồng nghiệp
ñã giúp cho tôi hoàn thành luận văn này.
Hà Nội, ngày 20 tháng 9 năm 2010
Tác giả


Nguyễn Văn Lan


Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp
iii


MỤC LỤC

Lời cam ñoan i

Lời cảm ơn ii

Mục lục iii

Danh mục bảng vi

Danh mục hình vii

MỞ ðẦU 1

I Tính cấp thiết của ñề tài 1

II Nội dung ñề tài 3

III Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn của luận văn 3

1 Ý nghĩa khoa học 3

2 Ý nghĩa thực tiễn 3

Chương 1. TỔNG QUAN VỀ VẤN ðỀ NGHIÊN CỨU 4

1.1 Tình hình phát triển cơ khí ở Việt Nam 4

1.2 Vai trò của gia công cơ khí trong công nghệ chế tạo và công nghệ
phục hồi chi tiết máy. 6

1.3 Một số yêu cầu cơ bản ñối với máy sản xuất thực phẩm 7

1.4 Nguyên nhân dẫn ñến hư hỏng của chi tiết máy 9

1.5 Các phương pháp phục hồi chi tiết máy 9

1.6 Các phương pháp bảo vệ ăn mòn kim loại 13

1.7 Vai trò, ý nghĩa của mạ ñiện 14

1.8 Các yếu tố ảnh hưởng ñến hiệu quả mạ ñiện và các phương pháp
nâng cao hiệu quả mạ ñiện 18

1.9 Mục ñích và nội dung của ñề tài 19

Chương II. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 20

2.1 ðối tượng nghiên cứu 20

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp
iv


2.2 Phương pháp nghiên cứu 20

2.2.1 Nghiên cứu lý thuyết 20

2.2.2 Nghiên cứu thực nghiệm 20

Chương 3. CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ MẠ ðIỆN 23

3.1 Phân loại mạ 23

3.2 Một số vấn ñề chung về mạ ñiện 23

3.2.1 Sơ lược về một số loại mạ ñiện. 23

3.2.1 Dung dịch ñiện ly, sự tạo thành lớp mạ 24

3.2.3 Xác ñịnh thời gian mạ 26

3.2.4 ðiện thế (thế ñiện cực) của kim loại, sự phân cực 28

3.2.5 Quá thế hiñrô 31

3.2.6 Yêu cầu ñối với lớp mạ 31

3.2.7 Cơ chế tạo thành lớp mạ ñiện 32

3.2.8 Thành phần dung dịch và chế ñộ mạ 35

3.2.9 Chuẩn bị bề mặt (gia công) trước khi mạ 38

3.2.10 Các phương pháp kiểm tra chất lượng lớp mạ 40

3.2.11 Phương pháp xử lý chất thải khi mạ 42

3.3 Một số biện pháp nhằm nâng cao chất lượng lớp mạ 43

3.3.1 Nâng cao ñộ ñồng ñều của lớp mạ 43

3.3.2 Mạ với chế ñộ không ổn ñịnh 44

3.3.3 Mạ không thùng mạ (mạ ngoài bể) 46

3.4 Một số ñặc ñiểm của mạ kẽm và mạ crôm 47

3.4.1 Mạ kẽm 47

3.4.2 Mạ crôm 48

Chương IV. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM 51

4.1 Nghiên cứu, thiết kế nguyên lý mạ dòng chảy 51

4.2 Thiết kế, chế tạo thiết bị mạ chi tiết dạng lỗ trên mẫu 53

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp
v


4.2.1 Chế tạo thiết bị 53

4.2.2 Kiểm tra khả năng luân chuyển dung dịch của thiết bị 53

4.3 Xây dựng quy trình mạ xy lanh máy ép dầu 60

4.3.1 Chế tạo xy lanh 61

4.3.2 Thiết kế thiết bị mạ xy lanh Error! Bookmark not defined.

4.4 Thí nghiệm kiểm tra sự phân bố dung dịch khi vào bể cục bộ 64

4.5 Thí nghiệm mạ trong (lỗ) không luân chuyển dung dịch (mạ lần 1) 65

4 6 .Thí nghiệm mạ trong (lỗ) có luân chuyển dung dịch (mạ lần 2) 65

4.7 Thí nghiệm mạ ñồng thời cả trong (lỗ) và bên ngoài có luân
chuyển dung dịch (mạ lần 3) 66

4.8 Xây dựng quy trình mạ crôm xy lanh 67

4.8.1 Sơ ñồ nguyên lý mạ 67

4.8.2 Xây dựng quy trình và mạ xy lanh 68

4.8.3 Kết quả kiểm tra sơ bộ và ño chiều dầy lớp mạ 69

4.8.4 Kiểm tra chất lượng lớp mạ nhờ chạy thử 70

KẾT LUẬN VÀ ðỀ NGHỊ 73

I Kết luận 73

II ðề nghị 73

TÀI LIỆU THAM KHẢO 74

PHỤ LỤC 75


Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp
vi


DANH MỤC BẢNG
STT Tên bảng Trang


2.2.1 Bề dầy lớp mạ 22
3.4.1 Quy ñịnh chiều dày của lớp mạ kẽm phụ thuộc môi trường 47
3.4.2 Một số hư hỏng thường gặp khi mạ crôm 50

4.8.1 Quy trình mạ xy lanh. 68
4.8.2 Kết quả ño chiều dày lớp mạ ngoài. 70
4.8.3 Kết quả ño chiều dày lớp mạ trong 70


Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp
vii


DANH MỤC HÌNH

STT Tên hình Trang

1.4.1 Tổng quan về phân loại ma sát 10
1.5.1 Phân loại các phương pháp phục hồi chi tiết máy 12
1.6.1 Các phương pháp bảo vệ ăn mòn kim loại 13
1.7.1 Một số ứng dụng, trang thiết bị của mạ ñiện 16
1.8.1 Các yếu tố ảnh hưởng ñến hiệu quả (Năng suất và chất lượng)
của công nghệ mạ ñiện 17
1.8.2 Các phương pháp nâng cao hiệu quả công nghệ mạ ñiện 18
2.2.1 Máy ño chiều dầy lớp phủ 21
2.2.2 Sơ ñồ các vị trí bề dầy lớp mạ mặt trong và mặt ngoài (mũi tên) 21
3.2.1 Sơ ñồ ñiện phân trong dung dịch sắt sunfat 25
3.2.2 Sơ ñồ cân bằng ñiện cực 28
3.2.3 Sơ ñồ phát triển mầm tinh thể 33
3.2.4 Các giai ñoạn tạo thành lệch xoắn 34
3.2.5 Sơ ñồ xử lý nước thải khi mạ Crôm. 43
3.3.1 Một số biện pháp nhằm giảm sự không ñồng ñều lớp mạ 44
3.3.2. Mạ với chế ñộ không ổn ñịnh 45
3.3.3 Sơ ñồ mạ phun 45

3.3.4 Sơ ñồ mạ crôm dòng chảy 45
3.3.5 Sơ ñồ mạ quét 46
4.1.1 Sơ ñồ mạ ngoài bể chi tiết dạng lỗ. 51
4.1.2 Sơ ñồ mạ trong bể ñồng thời mặt ngoài và mặt trong (dung dịch
luân chuyển trong bể cục bộ) 52
4.1.3 Sơ ñồ mạ trong bể ñồng thời mặt ngoài và mặt trong (dung dịch
luân chuyển trong bể chính) 52
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp
viii


4.2.1 Thiết bị mạ ngoài chi tiết (mẫu) dạng lỗ 54
4.2.2 Mạ ngoài bể mẫu dạng lỗ 55
4.2.3 ðo lưu lượng 55
4.2.4 Lưu lượng nước luân chuyển phụ thuộc mức mở khóa (5 mức) và
vị trí ñặt bơm (cao: h=350mm, thấp: h= 500mm) 56
4.2.5 Sự thay ñổi thời gian luân chuyển 1000ml (có thể suy ra lưu
lượng) nước theo thời gian ño 56
4.2.7 Kết quả thí nghiệm 4 (Không luân chuyển) và 4C (Có luân chuyển) 59
4.3.1 Xi lanh chế tạo mới 61
4.3.2 Thiết bị mạ xi lanh (ngoài bể) 62
4.4.1 Thí nghiệm sự lưu chuyển dung dịch. 64
4.6.1 Mạ trong xy lanh có luân chuyển dung dịch (Mạ lần 2). 65
4.7.1 Mạ ñông thời cả trong và ngoài xy lanh có luân chuyển dung
dịch (Mạ lần3 ) 66
4.8.1 Sơ ñồ bố trí các cực khi mạ xy lanh. 67
4.8.2 Xy lanh mạ (mạ cả mặt trong và mặt ngoài) 69
4.8.3 Hình ảnh ño bề dầy lớp mạ 69
4.8.4 Một số hình ảnh kiểm tra chất lượng lớp mạ nhờ trực quan 71
4.8.5 Biên bản kiểm tra chất lượng lớp mạ 72

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp
1


MỞ ðẦU

I. Tính cấp thiết của ñề tài
Chất lượng bề mặt của chi tiết máy với các ñặc tính như khả năng chịu
mài mòn, chịu nhiệt, ñộ cứng, chống gỉ, tính trơ hoá học v.v… có ý nghĩa
quyết ñịnh ñến tuổi thọ và ñộ tin cậy của chúng, vì qua nghiên cứu người ta
thấy rằng hầu hết các chi tiết máy bị hư hỏng bắt ñầu từ việc phá huỷ bề mặt
ngoài (bị cào xước, bị mòn, biến dạng bề mặt và thay ñổi kích thước, bị ăn
mòn hoá học bề mặt v.v…). Trong các chi tiết máy chi tiết dạng lỗ ñược sử
dụng rất rộng rãi và thường là những chi tiết chịu tải lớn, khó chế tạo.
Mặt khác do nhu cầu làm việc của chi tiết máy, do nhu cầu sử dụng
máy và thiết bị ngày càng nhiều, cùng với việc sử dụng các loại vật liệu kim
loại hiếm vào chế tạo chi tiết máy ñòi hỏi giá thành cao. Từ ñó mà việc tạo
nên một lớp kim loại có ñộ bền cao trên bề mặt chi tiết làm bằng vật liệu
thông thường là rất cần thiết.
Ngày nay, cùng với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học kỹ thuật, máy
và thiết bị cơ khí không ngừng ñược cải tiến ñể ñáp ứng ñược các ñiều kiện
ñòi hỏi có ñộ chính xác, năng xuất lao ñộng cao, ñi ñôi với tuổi thọ và tính ổn
ñịnh cao trong quá trình làm việc. Từ những yêu cầu trên, chất lượng chi tiết
máy cần phải ñược cải thiện ñặc biệt là lớp bề mặt ngoài. Một trong những
công nghệ nâng cao chất lượng bề mặt ñược ứng dụng khá hiệu quả ñó là
công nghệ mạ ñiện.
Từ những yêu cầu thực tế trên, tôi ñã ñi nghiên cứu và thực hiện ñề tài:
"Nghiên cứu ứng dụng công nghệ mạ ñiện cho chi tiết dạng lỗ".
Trong các lọai máy, máy sản xuất thực phẩm giữ một vị trí quan trọng,

ñặc biệt với nước ta là nước nông nghiệp. Hiện Khoa Cơ - ðiện, Trường ðại
học Nông nghiệp Hà Nội có một máy ép dầu do Việt Nam sản xuất. Trong
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp
2


máy này xi lanh là một trong các chi tiết chính, chịu tải lớn, khó chế tạo có
thể ứng dụng mạ ñể nâng cao ñộ bền.
Công nghệ mạ crôm là một trong những công nghệ bề mặt tiên tiến. Nó
cho phép vừa phục hồi kích thước, vừa tạo ñược chất lượng bề mặt về ñộ
cứng, khả năng chịu mài mòn, chịu ăn mòn v.v… Do ñó nó ñược sử dụng
rộng rãi trong nhiều ngành kinh tế như: ñầu máy toa xe, hàng không, tàu
thuyền, cơ giới công trình, thiết bị ñiện tử, khai thác mỏ, nông nghiệp v.v…
và ñặc biệt trong lĩnh vực chế biến thuỷ hải sản, Ở nước ta việc sửa chữa
phục hồi các chi tiết máy hỏng do mòn, ñóng một vai trò quan trọng vì giảm
ñược chi phí sản xuất. Nhưng do yêu cầu của các chi tiết trong các máy và thiết
bị sản xuất thực phẩm là tính chống ăn mòn, mài mòn cao. ðó là một yêu cầu
ñặc biệt quan trọng vì các loại vật liệu dùng chế tạo chúng khi bị mài mòn, ăn
mòn sẽ trộn lẫn vào sản phẩm làm cho thực phẩm bị nhiễm ñộc, ảnh hưởng ñến
sức khoẻ con người, vật nuôi hoặc trở nên vô dụng. Trong công nghệ sửa chữa
có nhiều phương pháp ñược sử dụng ñể phục hồi chi tiết máy hỏng như hàn ñắp,
mạ phun, mạ nhúng, mạ bằng ñiện phân
Trong mạ bảo vệ thì mạ kẽm ñược ứng dụng rất rộng rãi.
Vì những lý do trên ñây ñối tượng cụ thể của luận văn chúng tôi chọn là xi
lanh máy ép dầu. Công nghệ mạ chúng tôi chọn là mạ crôm. Ngoài ra do ñiều
kiện tại Khoa Cơ - ðiện mới chỉ có thiết bị mạ kẽm nên chúng tôi cũng tiến hành
mạ kẽm trên mẫu xi lanh (mặc dù ñiều kiện làm việc của xi lanh không cho phép
mạ kẽm). Kết quả làm cơ sở cho mạ crôm xi lanh và mạ kẽm những chi tiết
tương tự nếu ñiều kiện làm việc cho phép.
Mục ñích của ñề tài: Xây dựng quy trình mạ crôm xy lanh máy ép dầu.

ðể ñạt ñược mục ñích trên, nội dung cụ thể của ñề tài gồm:
- Tìm hiểu ñiều kiện làm việc của xy lanh máy ép dầu;
- Nghiên cứu cơ sở lý thuyết của mạ ñiện và một số ñặc trưng của mạ
crôm, mạ kẽm.
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp
3


- Nghiên cứu ảnh hưởng của một số thông số ñến chất lượng lớp mạ làm
cơ sở xây dựng quy trình mạ trục vít và xy lanh.
- Mạ và chạy thử ñể ñánh giá chất lượng lớp mạ.
ðề tài thực hiện và hoàn thành tại Bộ môn công nghệ cơ khí, Khoa Cơ
ñiện, Trường ñại học Nông nghiệp Hà Nội và Công ty TNHH kỹ thuật Hà
Nội.
II. Nội dung ñề tài
Xuất phát từ mục ñích của ñề tài nghiên cứu và ñiều kiện thực tế,
trong luận văn này ngoài phần mở ñầu, kết luận và ñề nghị, phụ lục luận văn
gồm 4 chương:
Chương 1: Tổng quan về vấn ñề nghiên cứu .
Chương 2: Phương pháp nghiên cứu
Chương 3 : Cơ sở lý thuyết về mạ ñiện
Chương 4: Kết quả nghiên cứu thực nghiệm
III. Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn của luận văn
1. Ý nghĩa khoa học
Nghiên cứu lý thuyết mạ ñiện và khả năng ứng dụng cho chi tiết dạng lỗ.
2. Ý nghĩa thực tiễn
ðã thiết kế, chế tạo và thử nghiệm thành công nguyên lý mạ luân
chuyển dung dịch chi tiết dạng lỗ; hai nguyên lý mạ ñồng thời mặt trong và
ngoài. ðã thành công mạ crôm xi lanh máy ép dầu, bề ngòai lớp mạ ñẹp . Kết
quả chạy thử cho thấy lớp mạ không bị bong tróc có thể hoàn thiện công nghệ

ñể ñưa vào ứng dụng trong thực tế.
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp
4


Chương 1. TỔNG QUAN VỀ VẤN ðỀ NGHIÊN CỨU

1.1. Tình hình phát triển cơ khí ở Việt Nam
ðối với nước ta, công nghiệp cơ khí ñược coi là ngành then chốt. Nếu
không có ngành này thì không thể nào tiến hành công nghiệp hoá, hiện ñại
hoá nền kinh tế, không ñủ sức mạnh ñể thực hiện các nội dung của cuộc cách
mạng công nghiệp, ñể ñổi mới công nghệ. Về tỉ trọng, nó chiếm 10,6% giá trị
sản xuất của toàn ngành công nghiệp. (2003).
Cho ñến nay, ngành công nghiệp cơ khí của Việt Nam ñã ñủ sức chế
tạo nhiều loại máy công cụ (loại vừa và nhỏ) và các thiết bị chuyên ngành
(thiết bị ñiện, thiết bị khai khoáng, máy kéo, máy bơm các loại). Bên cạnh ñó,
cả nước ñã có ñội ngũ thợ lắp ráp lành nghề, ñạt trình ñộ cao, ñủ sức lắp ráp
các máy móc, thiết bị kỹ thuật hiện ñại (như thiết bị thuỷ ñiện, nhiệt ñiện lớn,
lắp ráp xe hơi, xe máy, , các thiết bị ñiện tử vi mạch phức tạp…
Một số sản phẩm chủ yếu của ngành công nghiệp cơ khí năm 2003 là máy
kéo và xe vận chuyển, máy tuốt lúa có ñộng cơ , máy công cụ , ñộng cơ ñiezen ,
ñộng cơ ñiện , máy biến thế , lắp ráp ô tô , lắp ráp xe máy , lắp ráp ti vi …
Ngành Cơ khí ñã có những bước phát triển ñáng kể, chuyển ñổi từ thụ
ñộng sang chủ ñộng hơn trong sản xuất, ñầu tư và tìm kiếm thị trường, ñổi
mới công nghệ ñể nâng cao khả năng cạnh tranh. Các chính sách thúc ñẩy sản
xuất cơ khí của Nhà nước như Chương trình hỗ trợ phát triển sản xuất sản
phẩm cơ khí trọng ñiểm giai ñoạn từ năm 2009 ñến năm 2015, hỗ trợ lãi suất
vốn vay mua máy móc thiết bị, vật tư phục vụ sản xuất nông nghiệp và vật
liệu xây dựng nhà ở khu vực nông thôn,… ñã mang lại hiệu quả rất thiết thực.
Bản thân các doanh nghiệp cũng ñã tự ñổi mới, vận dụng các cơ chế chính

sách của Nhà nước ñể thúc ñẩy hoạt ñộng sản xuất kinh doanh.
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp
5


Giai ñoạn 2001-2006, ngành Cơ khí Việt Nam ñược ñánh giá ñã ñạt
ñược những thành quả to lớn, không chỉ ñáp ứng tốt nhu cầu phát triển của
các ngành công nghiệp chủ lực của ñất nước, mà còn giành ñược nhiều hợp
ñồng xuất khẩu lớn, mở ra một bước tiến mới khi Việt Nam ñã trở thành
thành viên của WTO.
Tại Hội nghị triển khai kế hoạch xuất khẩu năm 2008 do Bộ Công
Thương tổ chức vào trung tuần tháng 12/2007, ngành Cơ khí ñược xếp vào
nhóm sản phẩm ñạt tốc ñộ tăng trưởng cao trên 120% so với năm 2006, ñem
lại kim ngạch xuất khẩu trên 2,2 tỷ USD, ñiều mà chỉ cách ñây vài năm, ít ai
dám nghĩ. Báo cáo tại Hội nghị ñánh giá Chiến lược phát triển ngành Cơ khí
Việt Nam ñến năm 2010, tầm nhìn ñến năm 2020, cũng cho thấy, nếu như vào
những năm ñầu của thập kỷ 90 thế kỷ trước, ngành Cơ khí mới chỉ ñáp ứng
ñược khoảng 8-10% nhu cầu trong nước, thì ñến những năm gần ñây, con số
này ñã ñạt 40%, tốc ñộ tăng trưởng bình quân ñạt 40%/năm. ðây là một tín
hiệu rất ñáng mừng ñối với một ngành ñược coi là ngành công nghiệp nền
tảng, có vai trò quan trọng trong việc phát triển kinh tế-xã hội ñất nước.
Tuy ñạt ñược những thành tích cao về xuất khẩu, nhưng ngành Cơ khí
vẫn còn gặp nhiều khó khăn, ñặc biệt là trong thời ñiểm hiện nay khi Việt
Nam ñã hội nhập WTO. Tình hình phát triển công nghiệp hỗ trợ trong lĩnh
vực cơ khí vẫn hạn chế, chỉ dừng ở công ñoạn gia công, lắp ráp các thiết bị cơ
khí. Tuy là chìa khóa thúc ñẩy công nghiệp phát triển nhưng hiện nay 70 -
80% sản phẩm phục vụ sản xuất lắp ráp vẫn phải nhập khẩu, bên cạnh ñó,
nhiều doanh nghiệp trong nước còn chuyển từ sản xuất sang gia công lắp ráp
hợp tác sản xuất với các doanh nghiệp nước ngoài. Nguyên nhân cơ bản vẫn
là thiếu các nguồn vốn trung và dài hạn ñể ñầu tư phát triển sản xuất, thiếu

nguồn nhân lực có trình ñộ, tay nghề giỏi. Công tác hỗ trợ dịch vụ của các sản
phẩm cơ khí chưa ñược quan tâm ñầu tư ñúng mức từ phía các doanh nghiệp.
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp
6


ðể ngành cơ khí có thể ñi tắt ñón ñầu, phát huy mạnh hơn nữa thế chủ
ñộng trong hội nhập, các chuyên gia cho rằng lúc này vai trò hỗ trợ của Nhà
nước, chức năng ñầu tư ban ñầu của cơ quan, Nhà nước cũng nên "giãn" dần,
chỉ nên áp dụng ñối với các ngành chế tạo tư liệu sản xuất. Các chính sách về
thuế, giảm chi phí thuế theo lộ trình cam kết quốc tế sẽ tạo ñiều kiện ñể doanh
nghiệp phát triển thị trường, giảm chi phí cho các nhà lắp ráp, nhập khẩu
trong nước, tạo môi trường cạnh tranh, qua ñó khuyến khích doanh nghiệp
xuất khẩu. Nhà nước cũng cần có một chương trình tổng thể với những nội
dung và lộ trình hợp lý, phù hợp với một chiến lược linh hoạt, với quy hoạch
phát triển kinh tế xã hội, ñáp ứng những ñịnh chế quốc tế mà nước ta cam kết.
Cần ñổi mới về căn bản phương thức hoạt ñộng, công nghệ, coi cạnh tranh là
ñộng lực ñể ñổi mới, ñặt doanh nghiệp vào vị trí trọng tâm trong ñổi mới công
nghệ. Tạo môi trường thích hợp cho ñổi mới, ứng dụng rộng rãi công nghệ
mới, tại Việt Nam. Thực hiện phương châm ñi tắt ñón ñầu nhằm ñạt trình ñộ
trung bình tiên tiến của Châu Á, không ngừng nâng cao khả năng cạnh tranh
trên cả ba tuyến là sản phẩm hàng hoá, doanh nghiệp và tổng thể nền kinh tế.
Gấp rút ñào tạo nguồn nhân lực theo hướng kinh tế tri thức, có nghiệp vụ giỏi
và phẩm chất ñạo ñức tốt. Coi con người là yếu tố trung tâm của sự phát triển,
coi công nghệ là yếu tố then chốt của CNH - HðH ñất nước.
1.2. Vai trò của gia công cơ khí trong công nghệ chế tạo và công nghệ
phục hồi chi tiết máy.
Trong nghành cơ khí nói chung, và trong chế tạo, phục hồi chi tiết máy
nói riêng. Cơ khí chế tạo luôn ñóng một vai trò vô cùng quan trọng, nó là
nguồn ñông lực chính cho sự phát triển của các ngành như: giao thông vận

tải, sản xuất và chế biến nông sản phát triển…Trong chế tạo chi tiết máy, thì
gia công cơ khí tham gia ở tất cả các khâu . Nó quyết ñịnh ñến tuổi thọ cũng
như yêu cầu khắt khe của chi tiết. Nhờ có gia công cơ khí mà ta có thể tạo gia
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp
7


ñược các hình dạng ñặc biệt của chi tiết với cấp chính xác tuỳ theo yêu cầu
làm việc của chi tiết .Còn trong phục hồi chi tiết máy, do ñược kế thừa của gia
công chế tạo cho nên ta chỉ cần áp dụng một số phương pháp gia công cơ khí
thì cũng có thể hồi phục ñược chi tiết máy. Tuy nhiên không phải tất cả các
chi tiết khi bị hao mòn hư hỏng cũng cần hồi phục, mà trước khi hồi phục ta
cần tính ñến tính kinh tế , tính kỹ thuật. Trong quá trình hồi phục chi tíêt máy
có những chi tiết máy nếu chúng ta áp dụng các phương pháp gia công truyền
thống thì khó có thể ñáp ứng ñược các yêu cầu về ñộ bền và tính kinh tế. Vì
vậy cần phải nghiên cứu các phương pháp gia công mới ñã và ñang ñược các
nước trên thế giới áp dụng.
Vì vậy mà gia công cơ khí có vai trò rất quan trọng trong cuộc sống
hằng ngày và trong lao ñộng sản xuất. ðể thực hiện thành công quá trình công
nghiệp hoá hiện ñại hoá ñất nước, thì nhất thiết cần phải ñầu tư phát triển
ngành cơ khí gia công .
1.3. Một số yêu cầu cơ bản ñối với máy sản xuất thực phẩm
ðối với máy chế biến thực phẩm, khi thiết kế chế tạo và sử dụngchúng
ngoài những yêu cầu chung (ñộ cứng, sức bền, ñộ bền rung ñộng) còn phải
ñáp ứng những yêu cầu sau:
1. Khả năng thực hiện quá trình công nghệ tiên tiến. Nói cách khác máy
và thiết bị muốn ñạt năng xuất ñầy ñủ phải có tác ñộng của công nghệ thích
hợp nhất lên sản phẩm gia công. Trong trường hợp này những tổn thất không
tránh khỏi là nhỏ nhất. Do ñó khi thiết kế hoặc cải tiến máy ñang dùng, cùng
với chế ñộ tốt nhất của quá trình công nghệ cần phải ñảm bảo sự tương ứng

giữa tốc ñộ và quỹ ñạo chuyển ñộng của các bộ phận làm việc, tính chất cơ lý,
hoá học và sinh học của sản phẩm ban ñầu, sản phẩm trung gian và sản phẩm
cuối cùng.
2. . Nâng cao hiệu quả kinh tế kỹ thuật suy cho cùng là biểu thị ở năng
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp
8


xuất lao ñộng xã hội, nghĩa là giảm chi phí cho một sản phẩm trên các máy
thông thường và máy tự ñộng. Năng cao hiệu quả kinh tế kỹ thuật là nguyên
nhân chủ yếu thuộc về năng xuất máy như kích thước, diện tích chiếm chỗ,
tiêu thụ năng lượng, nước, hơi, giá thành chế tạo lắp ráp, sửa chữa và sử dụng
thiết bị.
3. Tính chống mài mòn cao của các bộ phận làm việc của máy và thiết
bị sản xuất thực phẩm. Dó là một yêu cầu ñặc biệt quan trọng ñối với thiết bị
sản xuất thực phẩm, vì các vật liệu chế tạo chi tiết khi bị mài mòn sẽ lẫn vào
sản phẩm sẽ làm cho thực phẩm và thức ăn gia súc trở nên kém chất lượng
hoặc bị hỏng.
4. Áp dụng các biện pháp tiết kiệm kim loại khi thiết kế và chế tạo ñể
làm giảm khối lượng của máy.
Trong nhiều trường hợp sử dụng những phôi ñịnh hình rỗng nhưng không
gây ảnh hưởng ñến ñộ bền, ñộ cứng của chi tiết máy. ðể giảm trọng lượng
của chi tiết máy, tốt nhất là chọn các loại vật liệu có tính chất cơ học cao. Cần
áp dụng rộng rãi các biện pháp tăng bền cho chi tiết bằng các phương pháp
hiện ñại. Các phương pháp này bao gồm: gia công cơ nhiệt, tôi bề mặt, thấm
các bon, thấm ni tơ, xyanua hoá, crom hoá, hàn ñắp, mạ phun. Hiện nay sử
dụng các loại vật liệu tổng hợp trong nhiều trường hợp trong chế tạo và sửa
chữa máy. Những vật liệu ấy có khôí lượng riêng nhỏ, nhưng vẫn ñủ ñộ ñộ
bền cơ học, tính chống mài mòn và ăn mòn. Sử dụng những vật liệu tổng hợp
không chỉ làm giảm khối lượng của máy, tăng tuổi thọ, giảm giá thành chế

tạo.
5. Tính công nghệ của máy và thiết bị là sự kết hợp giữa kết cấu và
phương pháp chế tạo tối ưu theo quy mô sản xuất ñã ñược biết trước với mọi
cách tiết kiệm vật liệu. Tính công nghệ của kết cấu máy và thiết bị có quan hệ
ñến toàn bộ quá trình sản xuất bắt ñầu từ khâu chế tạo phôi chi tiết và kết thúc
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp
9


khi hoàn thành và chạy thử máy bằng thí nghiệm. ðể ñánh giá tính công nghệ
ta dùng các chỉ tiêu như: Khối lượng, mức ñộ thống nhất hoá kết cấu kết cấu
1.4. Nguyên nhân dẫn ñến hư hỏng của chi tiết máy
Có rất nhiều nguyên nhân dẫn ñễn hư hỏng của chi tiết máy. Chúng có
thể chia thành ba nhóm: nguyên nhân vật lý (lực, nhiệt, ánh sáng…), nguyên
nhân hóa học (chất khí, chất lỏng) và nguyên nhân lý hóa (cùng một lúc chịu
ảnh hưởng của cả các nguyên nhân vật lý và nghuyên nhân hóa học).
Trong các nguyên nhân trên thì nguyên nhân lực ñặc biệt là lực ma sát
có ảnh hưởng rất lớn ñến quá trình hư hỏng của chi tiết máy. Có rất nhiều
dạng ma sát. Hình 1.4.1 là tổng quan về phân loại ma sát.
1.5. Các phương pháp phục hồi chi tiết máy
Như ñã trình bày ở môn học “Cơ sở ñộ tin cậy máy”: có rất nhiều dạng
hư hỏng của chi tiết máy. Việc phân loại chúng dựa vào một số cơ sở. Hiện có
rất nhiều phương pháp phục hồi cho phép hồi phục ñược nhiều loại hư hỏng,
thậm chí một loại hư hỏng có thể ñược hồi phục bằng nhiều phương pháp
khác nhau.
Hư hỏng của chi tiết máy ngoài cách phân loại như ở môn học Cơ sở ñộ
tin cậy máy còn có cách phân loại khác. Ở cách này hư hỏng ñược chia thành
ba nhóm: mòn; hư hỏng cơ học và hư hỏng hoá nhiệt.
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp
10

MA SÁT
Vĩ mô
Vi mô
Ngoại
Nội
Chuyển ñộng Khởi ñộng Dừng Va ñập
Lăn Trượt Xoay
Lăn trượt Trượt xoay
Lăn xoay
Lỏng Rắn Khí Plasma
Hỗn hợp
Quá trình
ðối tượng
Chuyển ñộng
Trạng thái

Hình 1.4.1. Tổng quan về phân loại ma sát

Mòn là dạng hư hỏng hay gặp nhất. Dựa vào mức ñộ mòn, mòn lại có
thể chia thành ba nhóm: mòn ñều; mòn không ñều sinh ra ôvan, côn (ñây là
loại thường gặp nhất ở các bề mặt làm việc và bề mặt chính của chi tiết); các
vết xước và sây sát nhỏ.
Hư hỏng cơ học (cơ khí) gồm: các vết nứt, thủng, gãy, vỡ, uốn, xoắn,
các vết xước và sây sát lớn.
Hư hỏng hoá - nhiệt gồm: gỉ, rỗ do bị ăn mòn (hoá học và ñiện hoá),
cháy, tạo cặn dầu, cặn nước, cong vênh (do giãn nở vì nhiệt).
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp
11


Trên cơ sở phân loại hư hỏng như trên, các phương pháp phục hồi (loại
bỏ hư hỏng) ñược chia thành ba nhóm: loại bỏ mòn (hồi phục cặp lắp ghép);
loại bỏ hư hỏng hoá - nhiệt và loại bỏ hư hỏng cơ học (hình 1.5.1).
Từ hình thấy một hư hỏng có thể ñược loại bỏ bằng nhiều phương pháp
khác nhau. ðể hồi phục hoàn toàn một chi tiết (khi chi tiết có nhiều loại hư
hỏng) thường phải sử dụng tổ hợp nhiều phương pháp phục hồi khác nhau.
Hiệu quả phục hồi chi tiết phụ thuộc ñáng kể vào phương pháp gia công
chúng và lựa chọn phương pháp hay tổ hợp phương pháp phục hồi hợp lý.
Việc chọn phương pháp phục hồi hợp lý trong một số trường hợp còn
làm tăng chất lượng (tuổi thọ) của chi tiết phục hồi so với chi tiết mới.
ðể xây dựng quy trình công nghệ phục hồi chi tiết máy cần qua tâm
ñến những số liệu ban ñầu sau:

- Bản vẽ của chi tiết mới với các chỉ dẫn về kích thước, yêu cầu cấp
chính xác gia công và ñộ nhám bề mặt; vị trí tương ñối giữa các trục và bề
mặt làm việc và các yêu cầu kỹ thuật khác;
- Vật liệu, ñộ cứng và dạng nhiệt luyện của chi tiết mới;
- Bản vẽ của chi tiết sửa chữa với các chỉ dẫn về phương pháp gia công
bề mặt và các phương pháp kiểm tra chuyên dùng (nếu chi tiết sửa chữa bằng
phương pháp kích thước sửa chữa hay ghép thêm chi tiết phụ thì trên bản vẽ
cần chỉ dẫn các thay ñổi tương ứng về kích thước và cầu trúc);
- ðiều kiện phủ các kim loại khác nhau, ñảm bảo chi tiết phục hồi có
các cơ - lý tính cần thiết;
- Bản vẽ cụm trong ñó có chi tiết sửa chữa;
- Biểu công nghệ của nhà máy chế tạo chi tiết mới;
- Các yêu cầu về thiết bị, catalog về dụng cụ cắt, ño, phụ trợ;
- ðịnh mức về thời gian cắt, thời gian phụ, thời gian chuẩn bị - kết thúc
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp
12


Loại bỏ mòn
(hồi phục cặp lắp ghép)
Loại bỏ hư hỏng
hóa - nhiệt
HỒI PHỤC CHI TIẾT
(loại bỏ hư hỏng)
Loại bỏ hư hỏng
cơ học (cơ khí)
Sử dụng
vật liệu của
chính chi
ti

ết

Ghép thêm
chi tiết phụ,
thay một
phần chi tiết
ðắp thêm
vật liệu lên
chi ti
ết
Sử dụng
mối liên kết
không tháo
ñược
Kích thước
s
ửa chữa
Sử dụng
mối liên kết
tháo
ñược
Không khôi
phục kích
thước ban
ñầu
Khôi phục
kích th
ước
ban
ñầu

-
Hàn ñ
ắp kim loại;

- Phun kim loại;
- Mạ ñiện và mạ hoá;
- Sử dụng polime;
- ðúc kim loại lỏng
-…
GC
C
Ơ
K
H
Í
GC
N
G
U
Ô
I
GC
N
H
I
Ê
T

Biến
dạng

dẻo

H
À
N

D
Á
N


ðinh
tán

ðiều chỉnh
và thời gian bổ sung.
- Dung sai lắp ghép và lượng dư gia công.
Trong trường hợp không có các số liệu, hồ sơ, thông qua hồ sơ của các
máy, chi tiết tương tự, máy, chi tiết mới, nghiên cứu quá trình làm việc của
máy, ño ñạc…ñể thiết lập hồ sơ. Thời gian thiết lập hồ sơ trong một số trường
hợp có thể khá dài do vừa cho máy làm việc vừa hoàn thiện.

Hình 1.5.1. Phân loại các phương pháp phục hồi chi tiết máy
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp
13


Tạo hợp kim chịu nóng
Bao phủ bảo vệ
Dùng môi trường khí bảo vệ
Giảm tốc ñộ ôxi hóa
Các phương
pháp bảo vệ ăn
mòn trong môi
trường khí
Các phương
pháp bảo vệ ăn
mòn trong môi
trường không
khí
Dùng các kim lo

ại dễ bị thụ ñộng hoặc d
ùng các kim lo
ại l
àm
ph
ụ gia catôt có tác dụng thụ ñộng của thép cacbon

ðưa các ch
ất m
àu gây th
ụ ñộng hóa kim loại v
ào thành ph
ần
c
ủa lớp s
ơn ch
ống ăn m
òn

Giảm ñộ dẫn ñiện của lớp màng ẩm trên bề mặt kim loại
Giảm khả năng ngưng tụ hơi nước trên bề mặt kim loại
Bao phủ bảo vệ
Sử dụng các chất làm chậm ăn mòn
Bao phủ bảo vệ
Bảo vệ ñiện hóa (bằng prôtectơ, bằng dòng ñiện)
Xử lý môi trường
Các phương
pháp bảo vệ ăn
mòn trong ñất
Các phươn

g
pháp bảo vệ ăn
mòn trong
nước sông,
nư
ớc biển

Kết cấu hợp lý
Bảo vệ ñiện hóa (bằng prôtectơ, bằng dòng ñiện)
Xử dụng thép hợp kim thích hợp
Bao phủ bảo vệ
Các phương
pháp bảo vệ ăn
mòn ñiện hóa
Phương pháp hợp kim hóa
Xử lý môi trường
Bao phủ bảo vệ
Bảo vệ ñiện hóa
Cấu tạo hợp lý
Tổ hợp các phương pháp bảo vệ
Lựa chọn vật liệu hợp lý



CÁC
PHƯƠNG
PHÁP
BẢO VỆ
ĂN MÒN
KIM LOẠI

1.6. Các phương pháp bảo vệ ăn mòn kim loại
Có rất nhiều các phương pháp bảo vệ ăn mòn (hình 1.6.1).
























Hình 1.6.1. Các phương pháp bảo vệ ăn mòn kim loại
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp
14

Qua hình 1.6.1 thấy rằng phương pháp bảo vệ ăn mòn nhờ phương
pháp bao phủ bảo vệ ñược ứng dụng ñể bảo vệ kim loại khỏi tất cả các dạng
ăn mòn. Bao phủ bảo vệ có thể bao phủ bằng kim loại hoặc phi kim. Có nhiều
phương pháp bao phủ bằng kim loại trong ñó có phương pháp mạ ñiện. Trong
các phương pháp mạ ñiện bảo vệ kim loại thì mạ kẽm ñược sử dụng khá rộng
rãi. Trong quá trình ăn mòn, kẽm ñóng vai trò anot và bị hoà tan tránh cho chi
tiết bị ăn mòn. Bao phủ bằng phi kim thường là sơn.
1.7. Vai trò, ý nghĩa của mạ ñiện
Qua trình bày ở trên thấy rằng việc ứng dụng phương pháp mạ ñiện
trong nghành cơ khí nói chung và trong công nghệ bảo vệ bề mặt kim loại và
công nghệ phục hồi ñã ñem lại hiệu quả to lớn. ðặc biệt ñối với những chi tiết
làm việc trong môi trường ăn mòn và mài mòn cao. Trong công nghệ bảo vệ bề
mặt thì mạ ñiện là một trong những phương pháp có hiệu quả tốt trong mọi môi
trường, trong công nghệ phục hồi mạ ñiện ñặc bịêt có hiệu quả ñối với những
chi tiết có hao mòn không lớn. Hơn nữa, các sản phẩm không chỉ ñáp ứng ñược
yêu cầu chất lượng mà còn có thể ñáp ứng ñược cơ lý tính ( tăng khả năng
chịu mài mòn…) của một số sản phẩm có giá trị thẩm mỹ và kinh tế cao.
Hiện nay công nghệ mạ ñiện ñược ứng dụng rất rộng rãi trong nhiều
lĩnh vực và ñã có nhiều dây chuyền, thiết bị hiện ñại, tuy vậy chủ yếu là mạ
trang trí và mạ bảo vệ trang trí (hình 1.7.1). Vấn ñề mạ ñể nâng cao tính
chống mài mòn, mạ phục hồi vẫn chưa ñược quan tâm ñúng mức.
Kỹ thuật mạ ñiện hay kỹ tuật Galvano lấy theo tên nhà khoa học Ý Luigi
Galvani là tên gọi của quá trình ñiện hóa phủ lớp kim loại lên một vật. Trong
quá trình mạ ñiện, vật cần mạ ñược gắn với cực âm catôt loại mạ gắn với cực
dương anôt của nguồn ñiện trong dung dịch ñiện môi. Cực dương của nguồn
ñiện sẽ hút các electron e
-
trong quá trình ôxi hóa và giải phóng các ion kim

loại dương, dưới tác dụng lực tĩnh ñiện các ion dương này sẽ di chuyển về cực
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp
15


âm, tại ñây chúng nhận lại e
-
trong quá trình ôxi hóa khử hình ớp kim loại
bám trên bề mặt của vật ñược mạ. ðộ dày của lớp mạ tỉ lệ thuận với cường ñộ
dòng ñiện của nguồn và thời gian mạ.Ngành mạ ñiện ñược nhà hóa học ý
Luigi V. Brugnatelli khai sinh vào năm 1805. Ông ñã sử dụng thành quả của
người ñồng nghiệp Alessandro Volta, pin Volta ñể tạo ra lớp phủ ñiện hóa
ñầu tiên. Phát minh ủa ông không có ứng dụng trong công nghiệp trong suốt
30 năm và chỉ ñược nghiên cứu trong các phòng thí ghiệm. Năm 1839, hai
nhà hóa học Anh và Nga khác ñộc lập nghiên cứu quá trình mạ kim loại ñồng
cho những nút bản in. Ngay sau ñó, John Wright, Birmingham, Anh sử dụng
Kali xyanua dung dịch mạ vàng, bạc. Vào thời kì này, ñó là dung dịch duy
nhất có khả năng cho lớp mạ kim loại quý rất ñẹp. Tiếp bước Wright, George
Elkington và Henry Elkington ñã nhận ñược bằng áng chế kĩ thuật mạ ñiện
vào năm 1840. Hai năm sau ñó, ngành công nghiệp mạ ñiện tại Birmingham
ñã có sản phẩm mạ ñiện trên khắp thế giới. Cùng với sự phát triển của khoa
học ñiện hóa, cơ chế ñiện kết tủa lên bề mặt kim loại ngày càng ñược nghiên
cứu và sáng tỏ. Kĩ thuật mạ ñiện phi trang trí cũng ñược phát triển. Lớp mạ
kền, ñồng, kẽm, thiếc thương mại chất lượng tốt ñã trở nên phổ biến từ những
năm 1850. Kể từ khi máy phát ñiện ñược phát minh từ cuối thế kỉ 19, ngành
công nghiệp mạ ñiện ñã bước sang một kỷ nguyên mới. Mật ñộ dòng ñiện
tăng lên, năng suất lao ñộng tăng, quá trình mạ ñược tự ñộng hóa từ một phần
ñến hoàn toàn. Những dung dịch cùng với các phụ gia mới làm cho lớp mạ
ñạt chất lượng tốt hơn. Các lớp mạ ñược nghiên cứu phát triển ñể thỏa mãn cả
yêu cầu chống ăn mòn lẫn trang trí, làm ñẹp Kể từ sau chiến tranh thế giới

thứ hai, người ta còn nghiên cứu thành công kĩ thuật mạ crom cứng, mạ ña
lớp, mạ ñồng hợp kim. mạ kền sunfamat Nhà vật lí Mỹ Richard Feynman ñã
nghiên cứu thành công công nghệ mạ lên nền nhựa. Hiện nay công nghệ này
ñã ñược ứng dụng rộng rãi. Kĩ thuật mạ hiện là một trong ba quá trình trong
chu trình LIGA - ñược sử dụng trong sản xuất robot ñiện tử siêu nhỏ.
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp
16




a – vòng mạ niken; b – ñồ trang sức mạ vàng; c – vòi mạ crôm; d – thép mạ kẽm;
ñ – dây chuyền mạ treo; e – dây chuyền mạ quay; f – móc treo; h – can nhiệt.




a)
b)
c)
d)



ñ) e)
f
)
h
)

Hình 1.7.1. Một số ứng dụng, trang thiết bị của mạ ñiện