Nghiên cứu nâng cao chất lượng sơ mi gang động cơ xe gắn máy bằng phương pháp tôi bề mặt

4
LỜI CẢM ƠN
+ Tác giả xin chân thành cảm ơn Quý Thầy Cô:
- PGS.TS. Hoàng Trọng Bá, Trưởng khoa Công Nghệ Trường Cao
đẳng công nghệ và quản trò doanh nghiệp – Giảng viên trường Đại học sư
phạm kỹ thuật, Người đã hướng dẫn tác giả tìm hiểu, nghiên cứu tài liệu,
quy trình sản xuất thực tế, cũng như thu thập mẫu so sánh, phân tính đề ra
phương pháp khắc phục.
- PGS.TS. Đặng Vũ Ngoạn - Giám đốc Trung tâm nghiên cứu vật
liệu mới ĐHBK- TPHCM. Người đã hướng dẫn tác giả trong quá trình thực
nghiệm tôi trên lò cao tần và đo đạt các thông số chất lượng.
+ Xin cảm ơn:
- Tập thể Thầy, Cô Khoa Cơ Khí chế tạo máy, phòng QLKH –
QHQT- SĐH Trường ĐH Sư Phạm Kỹ Thuật -TPHCM.
- Tập thể Thầy, Cô Trung tâm nghiên cứu vật liệu mới và Khoa
công nghệ vật liệu trường ĐHBK- TPHCM.
- Cán bộ, CNV Trung tâm kỹ thuật têu chuẩn đo lường chất lượng 3 –
TPHCM
- Cán bộ, CNV phòng đảm bảo thông tin Sở Khoa Học công Nghệ –
TPHCM.
- Các anh chò trong lớp cao học CTM 2002- 2004.
Đã chỉ dẫn, đóng góp ý kiến, giúp đỡ, tạo mọi điều kiện thuận lợi để luận
văn này hoàn thành.
+ Xin cảm ơn BGH, Quý đồng nghiệp Khoa Cơ Khí – Trường TH KT-
NV Nguyễn Hữu Cảnh đã tạo điều kiện và giúp đỡ cho tôi trong quá trình
đi học và thực hiện đề tài này.
Tháng 8 năm 2005.
Tác giả
5
LÝ LỊCH KHOA HỌC

Họ và tên: TRẦN THANH SƠN
Ngày, tháng, năm sinh: Ngày 24 tháng 7 năm 1975
Nơi sinh: Thành Phố Hồ Chí Minh
Đòa chỉ liên lạc: 23/11Đ, Huỳnh Tấn Phát, Khu Phố 1, phường
Tân Thuận Đông, Quận 7, TP. Hồ Chí Minh.
Quá trình đào tạo:
1993 -1998: Sinh viên Khoa Cơ khí chế tạo máy, Trường
Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM.
2002 – 2005: Học viên Cao học chuyên ngành Công nghệ
chế tạo máy, Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM
Quá trình công tác:
1998 - đến nay: Giáo viên Trường Trung học Kỹ thuật và
Nghiệp vụ Nguyễn Hữu Cảnh.
6
TÓM TẮT LUẬN VĂN

Trước tình hình hội nhập kinh tế của đất nước, nhằm kích thích sản
xuất trong nước, tăng tỉ lệ nội đòa hoá các sản phẩm cơ khí, đặc biệt trong
ngành sản xuất xe gắn máy và theo tình hình sản xuất cũng như việc sử
dụng sơ mi sản xuất trong nước ngày càng hạn chế, nhiều nhà khoa học,
nhà sản xuất đã có nhiều công trình nghiên cứu nhằm nâng cao chất lượng
tối ưu hóa quá trình sản xuất, nhưng chưa triệt để (Chương I). Nhiệm vụ
luận văn đặt ra là nghiên cứu nâng cao chất lượng sơ mi gang động cơ bằng
phương pháp tôi bề mặt. Muốn thực hiện được vấn đề này trước tiên cần
phải tìm hiểu về đặc điểm, hình dạng, điều kiện làm việc, yêu cầu kỹ thuật
của sơmi và kiểm tra đánh giá chất lượng một vài sơ mi do Việt Nam sản
xuất hiện đang bán trên thò trường và sơ mi của nước ngoài để đối chứng
(Chương II). Từ những kết quả đã nhận được, đề xuất biện pháp nâng cao
chất lượng sơ mi bằng phương pháp tôi bề mặt, bằng cách nung nóng bởi
dòng điện cảm ứng có tần số cao hay còn gọi là tôi cao tần, và tìm hiểu về

quy trình công nghệ chế tạo sơ mi, đồng thời đề xuất quy trình công nghệ
chế tạo mới (Chương III).
Để thực hiện được việc nâng cao chất lượng sơ mi bằng phương pháp
tôi cao tần, phải tìm hiểu về đặc điểm, nguyên lý của phương pháp này và
chọn chế độ nung, thiết kế - chế tạo vòng cảm ứng phù hợp với chi tiết,
máy và chế tạo đồ gá để thực hiện tôi cao tần (Chương IV). Sau khi xác
đònh các yêu cầu của chi tiết sau khi tôi, tiến hành thực nghiệm trên nhiều
loại vòng cảm ứng để tìm ra kết quả nung tối ưu nhất, sau đó kiểm tra chất
lượng của sơ mi sau khi tôi và so sánh với chất lượng của sơ mi trước khi tôi
( Chương V). Rút ra kết luận về quá trình nghiên cứu và một số ý kiến đề
xuất (Chương VI). Chính nhờ sự nghiên cứu này hy vọng góp phần nâng
cao chất lượng sơ mi để đáp ứng nhu cầu sử dụng thực tế.
7
MỤC LỤC
QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI LUẬN VĂN
LỜI CẢM ƠN
LÝ LỊCH KHOA HỌC
TÓM TẮT LUẬN VĂN Trang 5
MỤC LỤC Trang 6
DANH MỤC CÁC BẢNG Trang 7
DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH Trang 8
Phần I: MỞ ĐẦU
1. Bối cảnh lòch sử Trang 11
2. Mục tiêu nghiên cứu Trang 12
3. Nội dung và phạm vi nghiên cứu Trang 12
4. Phương pháp nghiên cứu Trang 13
Phần II: NỘI DUNG
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
1.1. Tình hình sản xuất, sử dụng sơ mi ở Việt Nam Trang 14
1.2. Giới thiệu sơ mi gang động cơ xe gắn máy. Trang 16

1.3 . Tình hình nghiên cứu nâng cao chất lượng sơmi ở Việt Nam. Trang 20
CHƯƠNG 2
: KIỂM TRA - PHÂN TÍCH CHẤT LƯNG SƠ MI
2.1. Chỉ tiêu đánh giá chất lượng sơ mi Trang 22
2.2. Thành phần hoá học của vật liệu Trang 23
2.3. Độ cứng Trang 24
2.4. Tổ chức tế vi Trang 28
2.5. Độ mài mòn Trang 29
CHƯƠNG 3
: PHÂN TÍCH CHỌN PHƯƠNG PHÁP TÔI BỀ MẶT
VÀ QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ GIA CÔNG SƠ MI
3.1. Phân tích chọn phương pháp tôi bề mặt Trang 30
3.2. Quy trình công nghệ gia công sơmi Trang 31
8

CHƯƠNG 4: XÁC ĐỊNH CHẾ ĐỘ TÔI VÀ THIẾT BỊ TÔI BỀ MẶT
BẰNG DÒNG ĐIỆN CẢM ỨNG CÓ TẦN SỐ CAO
4.1. Đặc điểm của phương pháp tôi Trang 34
4.2. Chọn chế độ tôi và thiết bò nung Trang 37
4.3. Thiết kế vòng cảm ứng Trang 38
4.3.1. Thời gian nung Trang 40
4.3.2. Chiều rộng của vòng cảm ứng Trang 40
4.3.3. Công suất nung nóng Trang 41
4.3.4. Khe hở giữa vòng cảm ứng và chi tiết Trang 41
4.3.5. Tổng thời gian nung và vận tốc di chuyển
của chi tiết so với vòng cảm ứng Trang 42
4.3.6. Tính điện áp và dòng trên vòng cảm ứng Trang 42
4.3.7. Hệ số công suất của vòng cảm ứng Trang 44
4.4. Chế tạo đồ gá Trang 47
4.5. Các thiết bò khác Trang 49

CHƯƠNG 5
: KIỂM TRA CHẤT LƯNG SƠ MI SAU KHI TÔI
5.1. Thực hiện tôi bề mặt trong sơ mi Trang 50
5.2. Đo các thông số về chất lượng sơ mi sau khi tôi Trang 53
5.3. So sánh chất lượng sơ mi sau khi tôi so với trước khi tôi Trang 56
CHƯƠNG 6
: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
6.1. Kết luận Trang 61
6.2. Kiến nghò Trang 62
SUMMARY Trang 63
TÀI LIỆU THAM KHẢO Trang 64
PHỤ LỤC Trang 66


9

DANH MỤC CÁC BẢNG

STT
BẢNG
Trang
1
Bảng 2.1: Thành phần hoá học của sơ mi Việt Nam sản xuất
22
2
Bảng 2.2: Thành phần hoá học của sơ mi nứơc ngoài sản xuất
22
3
Bảng 2.3: Kết quả độ cứng của mẫu sơ mi trước khi tôi (Mẫu
I)

25
4
Bảng 2.4: Kết quả độ cứng của mẫu sơ mi trước khi tôi
(MẫuII)
25
5
Bảng 2.5: Kết quả độ cứng của mẫu sơ mi nước ngoài sản xuất
( Mẫu III)
26
6
Bảng 5.1: Thành phần hoá học của sơ mi sau khi tôi
52
7
Bảng 5.2: Kết quả độ cứng của mẫu sơ mi sau khi tôi ( Mẫu I)
53
8
Bảng 5.3: Kết quả độ cứng của mẫu sơ mi sau khi tôi ( Mẫu II)
54
9
Bảng 5.4: So sánh độ cứng của mẫu sơ mi trước khi tôi và sau
khi tôi ( Mẫu I)
55
10
Bảng 5.5: So sánh độ cứng của mẫu sơ mi trước khi tôi và sau
khi tôi ( Mẫu II)
55

11
Bảng 5.6: Trò số khối lượng và thời gian thử độ mài mòn tương
đối

59




10

DANH MỤC CÁC HÌNH – ẢNH

STT
Hình - nh
Trang
1
Hình 1.1: Hình dạng sơ mi
17
2
Hình 1.2: Độ nhám bề mặt, sai số vò trí, sai lệch hình dáng
hình học của sơ mi.
18
3
Hình 2.1: Đo độ cứng Vicker
24
4
Hình 2.2: Tổ chức Graphit của mẫu sơ mi trước khi tôi(mẫu I)
26
5
Hình 2.3: Tổ chức Graphit của mẫu sơ mi trước khi tôi(mẫu
II)
28
7

Hình 2.4: Tổ chức Graphit của mẫu sơ mi (mẫu III)
28
8
Hình 4.1: Sơ đồ nung nóng bằng dòng điện tần số cao
34
9
Hình 4.2: Sự phân bố dòng điện trong tiết diện chi tiết
35
10
Hình 4.3: nh hưởng nhiệt độ nung đến độ cứng
35
11
Hình 4.4: nh hưởng tốc độ nung đến độ cứng
36
12
Hình 4.5: Chế độ nung cho phép khi tôi tần số
38
13
Hình 4.6: Hình dạng vòng cảm ứng
45
14
Hình 4.7: Vò trí giữa vòng cảm ứng, chi tiết và vòng nước
làm nguội
46
15
Hình 4.8: Hình dạng đồ gá
48
16
Hình 5.1: nh Graphít của mẫu sơ mi sau khi tôi
54

17
Hình 5.2: nh nền kim loại của mẫu sơ mi sau khi tôi
54
18
Hình 5.3: Biểu đồ biểu diễn kết quả chiều sâu độ cứng của
sơ mi sau khi tôi
57
19
Hình 5.4: nh tổ chức mactenxit của sơ mi sau khi tôi.
58
20
Hình 5.5: Biểu đồ biểu diễn kết quả đo độ mài mòn của sơ
mi trước và sau khi tôi
60
21
PL 1.1: Bảng tra thời gian nung nóng
66
22
PL 2.1: Bảng tra điện áp và dòng điện trên vòng cảm ứng
67
23
PL 3.1: Graphit mẫu sơmi trước khi tôi.(mẫu I)
68
24
PL 3.2: Graphit mẫu sơmi sau khi tôi.(mẫu I)
68
25
PL 3.3: Graphit mẫu sơmi trước khi tôi.(mẫu II)
70
11

26
PL 3.4: Graphit mẫu sơmi sau khi tôi.(mẫu II)
70
27
PL 3.5: Graphit mẫu sơmi nước ngoài sản xuất.(mẫu III)
72
28
PL 3.6: Nền kim loại mẫu sơmi trước khi tôi.(mẫu I)
73
29
PL 3.6: Nền kim loại mẫu sơmi sau khi tôi.(mẫu I)
73
30
PL 3.6: Nền kim loại mẫu sơmi trước khi tôi.(mẫu II)
74
31
PL 3.6: Nền kim loại mẫu sơmi sau khi tôi.(mẫu II)
74
32
PL 3.6: Nền kim loại mẫu sơmi ngoài sản xuất.(mẫu III)
75
33
PL 4.1: Vòng cảm ứng có tiết diện hình chữ nhật quấn 1
vòng
76
34
PL 4.2: Vòng cảm ứng có tiết diện tròn quấn 1 vòng
76
35
PL 4.3: Vòng cảm ứng có tiết diện tròn quấn 2 vòng

77
36
PL4.4: Vòng cảm ứng có tiết diện tròn quấn 3 vòng
77
37
PL 4.5: nh máy tôi cao tần và vòng cảm ứng
78
38
PL 4.6: Hệ thống công nghệ chuẩn bò tôi
79
39
PL 5.1: nh máy đo độ cứng Vicker’s
80
40
PL 5.2: nh máy chụp kim tương
81
41
PL 6.1: nh chụp khi thử đo độ mài mòn
82




12
PHẦN THỨ I MỞ ĐẦU

1. BỐI CẢNH LỊCH SỬ
Công nghiệp là một trong những tiêu chuẩn quan trọng để đánh giá sự tiến
bộ của một quốc gia, là nền tảng phát triển kinh tế. Người ta thường dựa vào
ngành Cơ Khí để đánh giá xem đất nước đó có phát triển hay không. Vì thế

ngành Cơ Khí bao giờ cũng đóng vai trò quan trọng trong bất kỳ một nước công
nghiệp hiện đại. Nó sản xuất ra thiết bò, máy móc,phương tiện phục vụ cho các
ngành khác, cũng như phương tiện giao thông vận tải. Sự phát triển của công
nghiệp Cơ Khí được coi như biểu tượng của nền công nghiệp mỗi nước. Ngành Cơ
Khí nước ta đã sớm hình thành từ lâu nhưng vẫn còn phát triển chậm. Hiện nay
để thực hiện công nghiệp hóa – hiện đại hóa thì chúng ta phải dựa vào nền tảng
của ngành Cơ Khí để phát triển.
Mục tiêu của ngành Cơ Khí đã được Đại hội Đảng nhiệm kỳ khóa VII xác
đònh: ‚Ngành Cơ Khí phải trở thành một ngành kinh tế chủ lực đủ sức trang bò
phần lớn thiết biï máy móc cho các ngành trong nền kinh tế quốc dân nhằm cơ
giới từng bước quá trình sản xuất, góp phần chuyển dòch cơ cấu kinh tế tạo công
ăn, việc làm, tăng năng suất lao động,…‛.
Mục tiêu lâu dài là phát triển toàn diện ngành cơ khí trong tất cả các loại
hình công nghệ và loại hình sản phẩm – thỏa mãn hầu hết các nhu cầu cơ bản sản
phẩm cơ khí trong nước mà trước hết là các thiết bò máy móc phục vụ nông
nghiệp, công nghiệp chế biến và và công nghiệp hóa nông thôn, tư liệu sản xuất,
máy móc thiết bò, cũng như các sản phẩm cơ khí tiêu dùng. Mục tiêu phấn đấu
đến năm 2010 là ngành cơ khí trong nước làm được 40% nhu cầu sản phẩm cơ khí
của nền kinh tế (về giá trò) và xuất khẩu khoảng 30% tổng gía trò của ngành.
Phấn đấu để nâng cao tỷ lệ nội đòa hóa khoảng 60 – 70% giá trò, phần còn lại
nhập khẩu. Trong đó sản phẩm mũi nhọn của ngành cơ khí Việt Nam là ô tô, tàu
biển, bởi sự phát triển ngành công nghiệp ô tô, tàu biển sẽ lôi kéo theo sự phát
triển của rất nhiều ngành công nghiệp phụ trợ khác như thép, điện, điện tử, hóa
chất, nhiên liệu, cao su, chất dẻo,…đặc biệt là công nghiệp vật liệu mới và năng
lượng mới.
13
Mục tiêu trước mắt là xúc tiến nhanh việc nội đòa hóa các sản phẩm cơ khí
như: xe máy, ô tô, …để phát triển sản xuất cơ khí và nâng cao tỷ lệ chế tạo trong
nước lên tới 90% đối với xe gắn máy và 40% đối với ô tô vào các năm 2010.
Đồng thời đáp ứng thò trường tiêu thụ 1,8 triệu chiếc/năm và nghiên cứu thò

trường xuất khẩu từ nay đến năm 2020. Trước hết là tổ chức ngay việc nội đòa
hóa phụ tùng xe máy và ô tô phục vụ cho các công ty liên doanh đã có (riêng xe
máy đạt tỷ lệ nội đòa hóa đạt khoảng 70 - 80%).
2. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU:
Hiện nay tại Việt Nam lượng xe gắn máy sử dụng rất lớn nhưng đa số
người tiêu dùng chỉ sử dụng các sản phẩm của công ty nước ngoài và công ty liên
doanh sản xuất. Họ không thích sử dụng xe gắn máy và phụ tùng trong nước vì
chất lượng sản phẩm kém, tuổi thọ thấp, giá thành chưa hợp lý,… Xuất phát từ
thực tế trên, chúng ta phải tìm hiểu, nghiên cứu nâng cao chất lượng sản phẩm,
để tạo được thương hiệu Việt trên thò trường xe gắn máy.
Khi nói đến chất lượng, năng suất, hiệu quả của xe gắn máy thì động cơ
đốt trong là bộ phận quan trọng nhất, trong động cơ bộ ba pittông, xecmăng, sơ
mi là nhóm chi tiết quan trọng nhất, đem lại hiệu quả, tuổi thọ của xe gắn máy và
cũng là nhóm chi tiết dễ hư hỏng nhất. Như vậy sơ mi là một chi tiết rất quan
trọng, nhưng chất lượng sơ mi sản xuất tại Việt Nam còn rất thấp, do các nguyên
nhân sau:
* Thành phần hoá học không ổn đònh.
* Công nghệ đúc chưa đạt yêu cầu.
* Công nghệ nhiệt luyện chưa phù hợp.
- Từ các vấn đề trên, mục tiêu của luận văn là: Đề xuất phương pháp nhiệt
luyện để nâng cao chất lượng sơmi gang động cơ xe gắn máy sản xuất tại Việt
Nam.
- Điểm mới của luận văn: ng dụng công nghệ nhiệt luyện nhằm nâng cao
chất lượng sơ mi, góp phần đề xuất đưa công nghệ này vào thực tế sản xuất sơ mi
động cơ xe gắn máy của đất nước, mà trong nước chưa có cơ sở nào áp dụng.

14
3. NỘI DUNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU:
- Xuất phát từ thực tế và mục tiêu nghiên cứu, luận văn đã đặt ra nhiệm vụ:
Tìm hiểu chất lượng của sơmi gang hiện đang sản xuất tại Việt Nam so sánh với

yêu cầu kỹ thuật từ đó đề xuất biện pháp nâng cao chất lượng sản phẩm bằng
phương pháp tôi bề mặt. Trong quá trình nghiên cứu sẽ thực nghiệm trên các loại
sơ mi gang động cơ đốt trong 100cc hiện đang bán trên thò trường.
- Tuy nhiên với khuôn khổ của luận văn cũng như hạn chế về thời gian,
thiết bò, kinh phí,…nên luận văn chỉ giới hạn ở mức độ thực nghiệm, phân tích trên
một vài loại sơ mi nhất đònh. Từ đó so sánh, đối chứng về chất lượng của trước
khi nhiệt luyện và sau khi nhiệt luyện để rút ra kết luận cần thiết cho việc nghiên
cứu, sản xuất sơ mi trong thực tế.

4. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU:
- Để đạt được mục tiêu nghiên cứu tác giả dựa trên việc nghiên cứu tài liệu
chuyên ngành, các báo cáo nghiên cứu khoa học, cải tiến sản xuất từ các nhà máy,
từ thực tế thực nghiệm….Bên cạnh đó, tác giả đã tiến hành phân tích, so sánh và
thực nghiệm nâng cao chất lượng sản phẩm để lấy số liệu làm cơ sở phân tích
nghiên cứu.
- Phương pháp nghiên cứu ở đây chủ yếu là dựa trên tài liêu chuyên ngành
và phân tích, so sánh, thực nghiệm trên một vài mẫu đối chứng mang tính xác
xuất ngẫu nhiên. và xác đònh chất lượng sơ mi qua các chỉ tiêu:
* Độ cứng ( đo bằng phương pháp độ cứng tế vi Vicker’s, trên máy Leitz
Wetzlar - Germany )
* Tổ chức tế vi (Đo bằng phương pháp chụp kim tương trên máy hiển vi có
độ phóng đại 150 và 500 lần)
* Độ mài mòn bằng cách so sánh giá trò mài mòn tương đối giữa 2 mẫu
thử trong môi trường cát.
* Tôi cao tần trên máy hiệu Mosfet-Powerge-10M, công suất 10kw,
60KHz, Đài loan sản xuất.

15
PHẦN THỨ 2: NỘI DUNG
CHƯƠNG 1

: TỔNG QUAN

1.1 TÌNH HÌNH SỬ DỤNG, SẢN XUẤT SƠ MI GANG ĐỘNG CƠ
XE GẮN MÁY Ở VIỆT NAM:
Sơ mi gang động cơ (ống lót xy lanh) là một chi tiết quan trọng đảm bảo
chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật của nhóm bộ hơi động cơ đốt trong, làm việc trong điều
kiện khắc nghiệt nhất. Chu kỳ tuổi thọ của nó ảnh hưởng tới tuổi thọ của một loạt
chi tiết quan trọng khác như piston, xec-măng, cổ trục động cơ….
Theo các báo cáo của Viện nghiên cứu chiến lược chính sách công nghiệp
(Bộ Công nghiệp) cho thấy: dự báo thò trường xuất khẩu các loại xe dưới 175cc,
giá thành thấp như sau: trong giai đoạn từ nay đến năm 2020, thò trường Lào,
Campuchia, Châu Phi… là những thò trường tiềm năng do có những tương đồng về
khí hậu, đòa hình với Việt Nam, công nghệ xe máy chưa phát triển, thò hiếu tiêu
dùng chưa khác biệt. Một yếu tố hy vọng khác để công nghiệp xe máy của Việt
Nam phát triển: tổng cung của sản xuất xe máy trong nước tương đối lớn. Sản
lượng sản xuất lắp ráp xe máy toàn ngành năm 2004 đạt khoảng 1.900.000 chiếc.
Theo các nhà chuyên gia phân tích thò trường: ‚ Việt Nam có 82 triệu dân, 19
triệu hộ gia đình, nhưng chỉ có 13 triệu xe gắn máy. Bình quân tiêu thụ 1,8 triệu
chiếc. Cứ nhẩm tính số thanh niên sắp bước vào tuổi 18 trong những năm sắp
tới (độ tuổi được sở hữu một xe theo quy đònh). Tổng dung lượng thò trường có thể
lên đến 20 triệu chiếc trong vài năm tới‛
Với lượng xe đang lưu hành và sức mua ngày càng nhiều như vậy chắc
chắn nhu cầu thay thế phụ tùng sẽ rất lớn trong tương lai. Trong khi sản xuất phụ
tùng thay thế của nước ta còn nhiều bất cập, nhất là đối với các phụ tùng thuộc
nhóm động cơ như cụm piston, xecmăng, xy lanh. Sản phẩm do các nhà máy, cơ
sở sản xuất ra không đủ sức cạnh tranh với sản phẩm nước ngoài cùng loại chủ
yếu vẫn là chất lượng, tuổi thọ sản phẩm. Hiện nay ở nước ta còn tồn tại nhiều
vấn đề về chất lượng sơ mi cần giải quyết. Trong các vấn đề này, yêu cầu cấp
16
bách nhất là đảm bảo tuổi thọ của sơmi tương ứng với các chi tiết trong cụm

pittông –xecmăng phù hợp với chu kỳ sử dụng và bảo dưỡng máy.
 Thực tế sản xuất và sử dụng sơmi ở nước ta:
- Sản xuất sơmi ở nước ta đa số chỉ gia công cơ và sau đó đưa vào sử
dụng.
- Động cơ xe gắn máy hầu như không dùng sơmi do Việt Nam sản
xuất, mà chỉ dùng do chính hãng sản xuất
- Phụ tùng sơmi Việt Nam chủ yếu dùng cho các loại động cơ đời cũ,
kém chất lượng…
- Chất lượng sơmi thấp (tuổi thọ 1000 -> 1500 giờ, thậm chí nhỏ hơn
500 giờ). Giá thành cao hơn 1 số sơ mi cùng loại do Trung Quốc sản xuất.
- Chất lượng và tuổi thọ thấp không đủ cạnh tranh nên phụ tùng sơ mi
ít có thương hiệu Việt trên thò trường.
Vì vậy các cơ sở sản xuất lắp ráp xe máy ở nước ta hầu hết liên doanh với
nước ngoài hoặc cung ứng sản phẩm cho các công ty liên doanh. Hiện nay tỷ lệ
nội đòa hoá đã đạt đến 80% và tới đây sẽ là 90%. Hãng Honda Việt Nam là nhà
tiêu thụ 90% phụ tùng tại thò trường nội đòa. Rất nhiều doanh nghiệp Việt Nam đã
sản xuất phụ tùng chất lượng cao như: Nhà máy công cụ số 1 là nhà cung ứng lớn
về hệ thống bánh răng cho Honda Việt Nam, Nhà máy Diezen Sông Công đã sản
xuất được hoàn toàn bộ hệ thống vòng bi cho Honda Việt Nam và bán ra thò
trường.
Trước tình hình sản xuất như vậy đã có nhiều công trình nghiên cứu của
các chuyên gia, kỹ sư, kỹ thuật viên… nhằm tìm ra biện pháp hữu hiệu vực dậy
nền sản xuất này.

1.2. GIỚI THIỆU VỀ SƠ MI GANG ĐỘNG CƠ XE GẮN MÁY:
Sơ mi là một trong những chi tiết quan trọng của động cơ dùng để lắp
vào thân máy, mục đích nhằm tăng tuổi thọ cho máy, trong quá trình làm việc nó
trực tiếp tiếp xúc với xecmăng – pittông đang hoạt động với tốc độ vất lớn và
cũng là nơi chứa nhiên liệu để tạo nên quá tình hoạt động của động cơ đốt trong.
17

1.2.1. Cấu tạo:
Hình dạng và kích thước sơ mi:



 D: Đường kính
ngoài của đai lắp ghép, có
dung sai lắp ghép: h6
 D
1
: Đường kính
ngoài của sơ mi, có dung
sai lắp ghép: h6
 D
2
: Đường kính
trụ trong của sơ mi, có
dung sai lắp ghép: H7
 L: Chiều dài sơ
mi.
 L
1
: Chiều dài đai
lắp ghép.


Hình 1.1: Hình dạng sơ mi
D2
D1
D

L1
L
18
Độ nhám bề mặt và sai số vò trí, hình dáng hình học
0.32
1.25
1.25
1.25
1.25

Hình 1.2: Độ nhám bề mặt và sai số vò trí, hình dáng hình học

1.2.2. Điều kiện làm việc của sơ mi:
Trong qua trình làm việc sơ mi trực tiếp tiếp xúc với pittông-xecmăng đang
hoạt động với một tốc độ rất lớn và tiếp xúc với các phản ứng biến đổi hoá năng
thành cơ năng. Do đó điều kiện làm việc của sơ mi luôn: Chòu nhiệt độ cao, áp
suất lớn, chòu sự ăn mòn hoá học, chòu mài mòn liên tục.
 Chòu nhiệt độ cao: Nhiệt độ sinh ra trong buồng đốt khá lớn, tại thời
điểm cháy nổ tức thời nhiệt độ lên đến 2200 -> 2500
0
c. Tại thời điểm công sinh
ra lớn nhất nhiệt độ khoảng 600 -> 800
0
c, còn ở quá trình nạp và xả nhiên liệu,
nhiệt độ từ 350 -> 400
0
c. Với nhiệt độ cao như vậy, có thể xảy ra các trường hợp
sau:
19
- Lớp kim loại bò hoá mềm.

- Nếu nhiệt độ tiếp tục tăng sẽ dẫn đến biến dạng dẻo hoặc biến đổi
cấu trúc.
 Chòu áp suất cao: Quá trình cháy và giãn nở nhiệt của nhiên liệu tạo áp
suất lớn. Đối với động cơ xăng: P
max
= 10 – 15 KG/cm
2
.
 Chòu ăn mòn hoá học: Do tiếp xúc với khí cháy nên có nhiều hơi axít
như: Axit cacbonic, axit sunfuaric… nên sơ mi dễ bò ăn mòn hoá học.
 Chòu mài mòn: Khi làm việc sơ mi ma sát với xéc măng rất lớn. Công
ma sát chiếm từ 50 -> 60% toàn bộ công tổn thất cơ học của động cơ đốt trong.
Sự mài mòn sơ mi phân bố không đều trên mặt trong của nó, mà tập trung vào vò
trí tương ứng với vùng đặt sơ mi khi pittông ở điểm chết trên.
1.2.3. Yêu cầu kỹ thuật của sơ mi: TCVN 1704-75
Để đáp ứng được các điều kiện làm việc trên, khi chế tạo sơ mi phải
bảo đảm các yêu cầu sau:
- Sơ mi được chế tạo bằng gang xám peclít có cơ tính không thấp hơn
gang xám GX 21-40.
- Sơmi được chế tạo bằng gang xám cần tôi và ram, độ cứng bề mặt làm
việc bên trong không được nhỏ hơn 42 HRC.
- Độ nhám bề mặt của mặt trong sơ mi phải đạt Ra = 0,32 (cấp nhẵn
bóng 9) TCVN1063-71.
- Độ côn và độ ôvan của mặt làm việc không được vượt quá 0,015 mm.
- Độ đảo mặt ngoài của đai lắp ghép trên và dưới so với mặt trong không
vượt quá 0,08 mm.
- Độ đảo mặt mút phần vai đỡ so với mặt mút trên và mặt trong không
được vượt quá 0,02 mm.
- Độ không phẳng của mặt mút vai đỡ của sơ mi không được vượt quá
0,01mm trên toàn bộ chiều rộng.

- Dung sai các kích thước từ mặt mút đến mặt mút vai đỡ không được
vượt quá 0,03 mm.
20
- Sơmi phải kín. Khi thử bằng không khí có áp suất không nhỏ hơn
40N/cm
2
không được có hiện tượng dò khí.
1.2.4. Vật liệu chế tạo:
- Sơ mi phần lớn làm bằng gang hợp kim, nhưng cũng có một số loại động
cơ có sơ mi bằng thép.
- Tổ chức của gang hợp kim ở đây phải có nên là Peclit, có Graphít nhỏ và
vừa phân phối đều ở dạng tấm thẳng hoặc sóng, không được có cacbit sắt tự do,
lêđêburit…
- So với các vật liệu khác, gang hợp kim thường dùng hơn vì có những ưu
điểm sau:
 Chòu được áp suất cao, chòu mài mòn tốt, Graphit gang có khả
năng bôi trơn, giảm hệ số ma sát……
 Là nguyên liệu thông dụng rẻ tiền, tính công nghệ đúc và gia
công cơ khá tốt, dể đạt được độ chính xác.
Tuỳ theo điều kiện làm việc và chiều dày thành ống mà người ta chọn
thành phần hoá học và mác gang như sau:
Ký hiệu
gang
Thành phần hoá học
%C
%Si
%Mn
%P
%S
%Ni

%Cr
%Cu

GX 21-40
3.3-3.5
2.1-2.3
0.6-0.7
<0.2
< 0.2
< 0.2
< 0.3
0.75

GX 24-44
3.2-3.4
1.8-2.2
0.7-0.8
0.2
0.12
0.2
0.2
0.5

1.2.5. Quy trình công nghệ chế tạo sơ mi:
Quy trình công nghệ chế tạo sơmi tương đối đơn giản, tuỳ theo dạng sản
xuất, điều kiện sản xuất mà lựa chọn phương án gia công phù hợp.
- Quy trình công nghệ tạo phôi: Công nghệ hiện nay đa số đều sử dụng
phương pháp đúc li tâm.
- Quy trình công nghệ gia công: Ta có thể tham khảo các quy trình công
nghệ gia công sơ mi của các nhà máy, cơ sở đang áp dụng:

21


* Quy trình thứ nhất:
1. Đúc phôi. 9. Vát mép chuẩn
2. Ủ khử nội lực. 10 Mài tinh ngoài
3. Tiện phá ngoài 11. Doa phá lỗ
4. Tiện bán tinh ngoài 12. Doa tinh lỗ
5. Tiện lỗ, xén vai.
7. Khoét lỗ 13. Mài khôn bán tinh lỗ
8. Tiện tinh ngoài. 14. Mài khôn tinh lỗ
9.Tiện tinh các đai lắp ghép ngoài 15. Tổng kiểm tra, bao gói.

* Quy trình thứ hai.
1. Phôi đúc 9. Doa phá lỗ
2. Tiện phá ngoài cắt 2 đầu 10. Doa tinh lỗ
3. Tiện phá trong 11. Mài khôn lỗ
4. Tiện đúng chiều dài. 12. Tiện đúng vai

5. Tiện bán tinh ngoài. 13. Mài tinh đai lắp ghép.
6. Tiện tinh ngoài. 14. Kiểm tra.
7.Tiện tinh các đai lắp ghép 15. Lau rửa.
8. Tiện tinh lỗ. 16. Bao gói.

1.3.TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU NÂNG CAO CHẤT LƯNG SƠMI Ở
VIỆT NAM:
Xuất phát từ tình hình thực tế của nền công nghiệp nước nhà, các
nhà khoa học, chuyên gia … đã có nhiều công trình nghiên cứu khoa học, sáng
kiến kinh nghiệm nhằm nâng cao chất lượng như:
22
- Nâng cao tính chống mài mòn của sơmi xylanh bằng phương pháp
lăn ép rung. T.S Thái Thò Thu Hà, T.S Nguyễn Văn Thêm.
- Khảo sát tính năng ma sát và mài mòn của vòng găng, bạc trượt –
Lê Văn Lai , Nguyễn Anh Tuấn – ĐHBK Hà nội 1995.
- Nghiên cứu sản xuất chi tiết máy (bạc trượt, xécmăng) theo phương
pháp luyện kim bột kết hợp nhiệt luyện. T.S. Trần Trí Luân – Viện Công Nghệ hoá
học – 2004.
Vì vậy cần có cái nhìn tổng thể về tình hình sản xuất sơ mi hiện tại, chất
lượng sơ mi hiện tại và từ đó đề xuất ra phương pháp nâng cao chất lượng. Muốn
vậy, trước hết ta phải tìm hiểu về yêu cầu kỹ thuật, điều kiện làm việc, chất
lượng của một vài loại sơ mi hiện đang bán trên thò trường và từ đó mới có cơ sở
thực nghiệm để đánh giá kết quả của phương pháp nâng cao chất lượng sơmi
gang động cơ xe gắn máy sản xuất tại Việt Nam.


23
CHƯƠNG 2: KIỂM TRA - ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯNG
SƠ MI

2.1. CHỈ TIÊU ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯNG SƠ MI:
Sơ mi là chi tiết rất quan trọng, yêu cầu kỹ thuật đòi hỏi cao. Theo TCVN
1704-75 và TCVN 1722-75 quy đònh phương pháp thử sơ mi động cơ đốt trong cần
phải xác đònh các thông số sau:
- Tổ chức kim loại và thành phần hoá học của gang để làm sơmi.
- Kiểm tra tổ chức kim loại bằng mẫu mài để soi kim tương phải cắt
từ vành trên của sơmi.
- Kiểm tra độ cứng.
- Kiểm tra độ kín của sơmi.
- Kiểm tra các kích thước, độ nhám bề mặt, các sai lệch về hình dáng
và vò trí.
Trong phạm vi đề tài nghiên cứu chỉ tập trung vào các chỉ tiêu cơ bản sau:
 Thành phần hoá học.
 Độ cứng
 Tổ chức tế vi
 Độ mài mòn.
Riêng về kiểm tra độ mài mòn của sơ mi, do hiện nay ở thành phố Hồ Chí
Minh không có thiết bò đo chuyên dùng và trong TCVN chưa đưa ra chỉ tiêu về độ
mài mòn, nếu có kiểm tra về độ mài mòn thì có thể so sánh giá trò tương đối giữa
2 mẫu thử với nhau. Do đó trong quá trình thực nghiệm tác giả chỉ so sánh kết
quả tương đối giữa hai mẫu sơmi chưa tôi và đã tôi.

Để có cơ sở nghiên cứu nâng cao chất lượng sơmi gang xe gắn máy bằng
phương pháp tôi bề mặt, trước hết phải tiến hành kiểm tra trên chất lượng một số
loại sơmi gang do Việt Nam sản xuất và sơ mi gang xe gắn máy do nước ngoài
24
sản xuất. đây chỉ khảo sát trên một số loại cụ thể với số lượng có hạn mang
tính chất xác suất ngẫu nhiên do không có đủ thời gian, thiết bò và kinh phí thực
hiện. Quá trình thực nghiệm được thực hiện trên một số loại sơmi như sau:
- Sơmi xe gắn máy 100cc –Mẫu I (do cơ sở Công Nghệ số 272 Nguyễn Tiểu

La Q10 sản xuất).
- Sơmi xe gắn máy 100cc – Mẫu II (Mua tại chợ Tân Thành Q5, không rõ cơ
sở sản xuất)
- Sơmi xe gắn máy 110cc (xe hiệu Wave) – Mẫu III (do nước ngoài sản
xuất, chỉ thực nghiệm trên sơmi đã qua sử dụng )
2.2. THÀNH PHẦN HOÁ HỌC CỦA VẬT LIỆU:
- Để có kết quả kiểm tra thành phần hoá học của sơmi gang, được
thực hiện tại phòng thí nghiệm cơ tính, Khoa Công nghệ vật liệu, Trường Đại học
Bách Khoa TPHCM do kỹ sư Trần Thò Tuyết Nga phụ trách phòng thí nghiệm
trực tiếp thực hiện. Quá trình kiểm tra được thực hiện trên máy đo quang phổ và
thu được kết quả như sau:
Bảng 2.1
: Kết quả kiểm tra thành phần hoá học trên mẩu sơ mi gang trước
khi tôi (Mẫu I)
%C
%Si
%Mn
%P
%S
%Cr
%Mo
%Ni
%Al
%Co
3.11
2.40
0.496
0.108
0.257
0.127

0.031
0.073
0.006
0.007

%Cu
%Nb
%Ti
%V
%W
%Pb
%Sn
%Ce
%B
%Fe
0.150
0.005
0.019
0.013
<0.013
<0.003
0.012
0.004
0.025
93.14
Để có cơ sở xác đònh phương pháp nâng cao chất lượng sơmi chúng ta phải
nghiên cứu 1 loại sơmi xe gắn máy do nước ngoài sản xuất, ở đây nghiên cứu trên
sơmi xe Wave do nước ngoài sản xuất:
Bảng 2.2
: Kết quả đo trên mẩu sơ mi gang (nước ngoài sản xuất )- Mẫu III

%C
%Si
%Mn
%P
%S
%Cr
%Mo
%Ni
%Al
%Co
2.69
1.84
0.55
0.18
0.28
0.081
0.017
0.060
0.005
0.007

%Cu
%Nb
%Ti
%V
%W
%Pb
%Sn
%Ce
%B

%Fe
0.116
0.005
0.027
0.020
<0.013
<0.003
0.027
<0.004
0.030
94.00
25
Qua bảng kết quả, thành phần phần trăm nguyên tố cacbon và silic của
mẫu gang nội đòa cao hơn mẫu gang ngoại. Điều đó dẫn đến độ bền không cao,
mài mòn nhanh trong quá trình làm việc vì diện tích hạt lớn, tổ chức nền là peclit.
2.3. KIỂM TRA, ĐÁNH GIÁ ĐỘ CỨNG CỦA VẬT LIỆU:
2.3.1. Mô tả phương pháp đo độ cứng của vật liệu:
Để đo độ cứng của vật liệu có nhiều phương pháp đo như: Brinell,
Rockwell, Vicker’s. Do bề mặt làm việc của sơ mi là bề mặt trong và trong quá
trình thực nghiệm cần phải đo được chiều sâu độ cứng tính từ bề mặt làm việc
của sơ mi, để làm cơ sở đánh giá chất lượng của sơ mi sau khi tôi. Vì vậy tác giả
chọn phương pháp đo độ cứng tế vi Vicker’s để kiểm tra đánh giá độ cứng của sơ
mi trước và sau khi tôi.
Trình tự thực hiện như sau:
- Tạo kích thước mẫu và đồ gá phù hợp với máy.
- Mài và đánh bóng mẫu đo.
- Đònh vò và kẹp chặt mẫu đo vào bàn máy.
- Nhìn qua ống kính hiển vi để xác đònh vò trí và tiêu cự của chi tiết so
với máy, mũi đo.
- Đặt lực thử và tiến hành đo độ cứng.

- Xác đònh kích thươcù tế vi của vết lõm thông ống kính hiển vi.
Độ cứng Vicker xác đònh theo công thức:


2
1854
d
F
HV 


Trong đó: F là lực thử
d là kích thước vết lõm.


2
21
dd
d



26
d
1
: Chiều dài đường chéo thứ 1 của vết lõm
d
2
: Chiều dài đường chéo thứ 2 của vết lõm

Hình 2.1: Phương pháp Vicke’s

2.3.2. Kết quả đo:
Để có kết quả kiểm tra tổ chức tế vi của sơ mi gang trước khi tôi, được
thực hiện tại phòng thí nghiệm Trung Tâm nghiên cứu Vật liệu mới, Trường Đại
học Bách Khoa TPHCM do PGS.TS. ĐẶNG VŨ NGOẠN Giám đốc Trung Tâm,
trực tiếp hướng dẫn tác giả thực hiện đo độ cứng tế vi Vicker trên máy hiệu:
Leitz Wetzlar - Germany, và nhận được kết quả trên 3 mẫu thử như sau:






Mũi kim
cương 136
0

Lực thử
Chitiết
Chi tiết
Vết lõm
Mũi kim
cương 136
0

Lực thử
Chi tiết
Vết lõm
27

Bảng 2.3: Kết quả đo trên mẩu sơ mi gang trước khi tôi – Mẫu I

Khoảng cách
giữa các mũi
đâm trên mẫu
thử X ( μm)
Kích thước
mũi đâm trên
mẫu thử
d( μm)
Lực thử
P (G)
Độ cứng
Vicker’s
HV

Độ cứng

HRB
Ghi Chú
70
46
200
175
87
Khoảng cách
từ thành trong
đến vò trí đặt
mũi thử
120
45
200
183
89

220
45
200
183
89

320
46
200
175
87

420

44.5
200
187
91

520
45
200
183
89

620
45.5
200
179
88

500
46
200
175.2
87

720
45
200
183
89

820

46
200
175
87

920
45.5
200
179
88

1020
46
200
175
87

1400
46
200
175
88

1700
45
200
183
89

28

Bảng 2.4: Kết quả đo trên mẫu sơ mi gang trước khi tôi 100cc – Mẫu II

Khoảng cách
giữa các mũi
đâm trên mẫu
thử X ( μm)
Kích thước
mũi đâm trên
mẫu thử
d( μm)
Lực thử
P (G)
Độ cứng
Vicker’s
HV
Độ

cứng
HRB
Ghi Chú
100
50
200
148
80
Khoảng cách từ
thành trong đến
vò trí đặt mũi
thử
150
48
200
161
83

200
48
200
161
83

250
49
200
154
81

300
48
200
161
83

350
48
200
161
83

400
49
200
154
81

500
48
200
161
83

1000
48
200
161
83

1500
48
200
161
83

1700
49
200
154
81