Thiết bị và thiết kế xưởng nhiệt luyện

Lời nói đầu
Tính toán thiết kế đồ án môn học là một nội dung không thể thiếu trong quá trình đào
tạo kỹ sư nhằm cung cấp những kiến thức cơ bản cũng như những kiến thức chuyên
ngành giúp mỗi sinh viên có thêm những kiến thức gần với thực tế sản xuất, là cơ sở để
mỗi sinh viên tự hoàn thiện thêm những kiến thức đã học.
Đồ án môn học “Thiết bị và thiết kế xưởng nhiệt luyện” với mục đích lập quy
trình nhiệt luyện và lựa chọn thiết bị, nội dung tính toán bao gồm : Phân tích điều kiện
làm việc của chi tiết, tổng quan về vật liệu đã chọn, cơ sở lí thuyết về quy trình nhiệt
luyện, tính toán lựa chọn thiết bị .Đây là những nội dung tính toán và lựa chọn để lập
những quy trình cụ thể cho chi tiết được giao với sản lượng cho trước.
Các quy trình nhiệt luyện nhằm tạo cho chi tiết có đủ các chỉ tiêu về độ bền, độ
cứng cũng như các chỉ tiêu về độ dẻo dai tính chống mài mòn đảm bảo chi tiết làm việc
tốt trong các điều kiện cụ thể, trong khi lựa chọn vật liệu không lãng phí.
Để giải quyết được các vấn đề trên người thiết kế phải vận dụng kiến thức tổng hợp
các môn học như: Tính toán kỹ thuật nhiệt luyện kim, thiết bị và thiết kế xưởng nhiệt
luyện, tra cứu sổ tay nhiệt luyện và một số tài liệu chuyên ngành khác.

1


MỤC LỤC

Lời nói đầu..........................................................................................................................1

MỤC LỤC..........................................................................................................................2

TÀI LIÊU THAM KHẢO..................................................................................................4

PHÂN TÍCH ĐIỂU KIỆN LÀM CỦA CHI TIẾT.............................................................4

2

TỔNG QUAN VỂ VẬT LIỆU ĐÃ CHỌN........................................................................5
I.Chon vât liêu...................................5

CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ QUY TRÌNH NHIỆT LUYỆN L LÝ LUÂN CÔNG NGHÊ12
II .Cơ SỞ LÝ THUYẾT..................................12
l.Tôi................................................12
a. Tôi thể tích......................................12
b. Tôi bề mặt........................................13
2 .Ram...........................................14
III. QUY TRÌNH NHIẺT LUYẺN.......................15
1.Chọn nhiệt độ tôi..............................16
2.Thời gian giữ nhiệt............................16
3.Làm nguội......................................16
4.Thời gian nung.................................17
s.p.c........................................................21
Tl-T0 _ 0,005.7800.0,59.103 1 1173-293...............21
3.Tính kính thước thùng..........................24

3


TÀI LIÊU THAM KHẢO
1. Thiết bị và thiết kế xưởng nhiệt luyện
Nguyễn Chung Cảng - NXB KHKT 2003
2. Tính toán kỹ thuật nhiệt luyện kim
Hoàng Kim cỏ -NXBGD 2000
3.SỔ tay nhiệt luyện
Bản dịch tiếng Nga - NXB KHKT 1979

4.Sách tra cứu về nhiệt luyện dùng cho cán bộ kỹ thuật
SMƯCOV. Bản dịch tiếng việt- NXBKHKT 1973
5. Cơ sở nung và lò nung kim loại
Trần Đức Cứu - Học viện kĩ thuật quân sự
6. Hỏi đáp về nhiệt luyện
Người dịch :Tạ Anh Tuấn
Hà Kim Thành
NXBKHKT - 1977

PHẨN 1

PHÂN TÍCH ĐIỂU KIỆN LÀM CỦA CHI TIẾT
I. đặc điểm làm việc của chi tiết
Sơ mi hay ống lót lắp ghép vào thân máy là chi tiết có hình dạng không phức tạp(hình
ống ) dài 220 mm có đường kính trong là 110 mm và đường kính ngoài 115 mm
II. điều kiện làm việc của chi tiết
Chi tiết làm việc chịu lực nén và kéo do piston và séc măng gây ra đồng thời mặt trong của
chi tiết chịu mài mòn cao theo hướng kính và hướng trục khá nhanh do điều kiện bôi trơn
kém

4


Tốc độ trượt của piston và séc măng trên mặt làm việc (gọi là mặt gương )kkhá cao do đó
bề mặt chịu ma sát và , chịu nhiệt lớn
III. yêu cầu về cơ tính
Bề mặt làm của sơ mi có khả năng chiụ mài mòn tốt, và có độ dẻo dai chống lại khả năng
biến dạng do nhiệt gây ra trong quá trình làm việc

PHẦN 2

TÔNG QUAN VỂ VẬT LIỆU ĐÃ CHỌN
I. Chon vât liêu
Vật liệu chọn là CY 24- 44
Vật liệu thay thế CY 21-40 1
Đai cương về gang xám
trong tổ chức gang toàn bộ hay phần lớn c tồn tại dưới dạng graphít tấm . gang xám đước
dùng rất phổ biến và chiếm tới 80% tổng giá trị gang đúc gra phít trong gang xám ở dạng
tấm phân bố trên nền kim loại ,nèn kim loại có thể là ferit, ferit - peclit, peclit.tương ứng
với nền kim loại đó ta có gang xám ferit, gang xám ferit - peclit, gang xám peclit. bản thân
graphit có độ bền cưng không đáng kể, đó là dạng than chì xốp nên có tác dụng làm giảm
chấn động . trong quá trình kết tinh của vật đúc sự tạo thành graphit làm tăng thể tích dô
đó làm giảm độ co của vật đúc graphit trong thành phần của gang xám có nhược điểm :
làm giảm tính liên tục của nền kim loại, làm giảm độ dẻo , độ dai va đập , độ kéo , làm
tăng tính giòn . do đó gang xám không làm các chi tiết chịu kéo chịu va đập được .khi
graphit trong gang xám càng nhiều dạng tấm càng dài cớ tính càng kém , tính chất của
gang xám còn phụ thuộc vào nền kim loại :
nền peclit có độ cứng và độ bền cao hơn nèn ferit nhung tính dẻo kém nền kim loại ferit.
Do graphit tronng có tác dụng như trên nên gang xám thường dùng làm các chi tiết khong
chịu kéo khong trịu va đập , chịu chấn động , chịu nén như xy lanh ,sơ mi, đọng cơ bạc
lót..

5


trong sử dụng , ngoài gang xám bình thường còn gặp gang xám biến trắng . gang xám biến
trắng la nhóm gang có hàm lượng c va Si tương đối thấp (C < 3,5%, Si < 0,8% )

6

và thành phần khác thích hợp để khi đúc trong khuôn kim loại có bề mặt là gang trắng
bên trong là gang xám phần chuyên biến là gang hoa râm (tức là chỉ một phần các bít
được graphít hoá). Gang xám biiến trắng thường dung để đúc trục cán , bánh xe
goòng ,
Mác thép

c

CY 24-44 3-3,4

Mn

Si

p

1-1,5

1,7-2,4

<0,25

s

Cr

Ni

<0,4

<0,5

má nghiền , đầu phun cát......
2. Đăc điểm gang xám CY 24 - 44
a.

Thành phần hoá học

Thành phần tổ chức
Nền kim loại là peclit khi nhiệt luyện la peclit + graphit tổ chức sau khi nhuyện luyện là
mactẽnit + trútit + graphit. chuyển biến pha của tổ chức ótennit chuyển biến thành tổ hcức
không cân bằng .
Cơ lý tinh của gang xám CY 24 - 44
b. Chế độ nhiệt luyện củagang xám CY 24-44
Do tổ chức của gang xám là nền peclit nen ta chọn nhiệt độ tôi như đối với thép cùng tích
Ta chọn
Ttôi = Ac3 + (30 - 50°C) = 760 - 780 °c
Sau đố làm nguội trong môi trường dầu sau đó ram thấp ở nhiệt độ 180-200°Cvà làm
nguọi trong không khí
c. Các đặc điểm khác của gang xám CY 24- 44
cho thêm một số hợp kim vào gang xám có thể cải thiện phần nào cơ tính của gang xám
.các nguyên tố hợp kim thường dùng có Cr , Ni, Cu , Mo , V , Ti.
d. Công dụng

7


gang xám CY 21-40 có nền peclit thường làm các chi tiết không chịu kéo , không chịu va
đập , không chịu chấn động , chịu nén như lắp xy lanh , động cơ , bạc lót, xec măng

bệ máy.....
3 Thông số vât liêu
Khối lượng của một chi tiến
với D = 7800 kg/m3
Gọi Vi là thể tích của hình trụ có đường kính là di = 110 mm
là khối lượng của hình trụ di Vi = Ti.h.Ri2 = 3,14.220 .552 =
2089670 mm3
Ml=

----------------- = l6’4kg

Gọi v2là thể tích của hình trụ có đường kính là d2= 120
M2là khối lượng của hình trụ d2
V2= 7i.h.R22 = 3,14 X 220 X 602 = 2486880 mm3
A/r _ 7800*2486880 _ m /I ĩ
M

2=-----------------= 19’4 kg

Trọng lượng của xi lanh là
M = M2-M1 = 19,4- 16,4 = 3 kg
Số lượng chi ống trong 1 năm là 10000 ống

8


STT

Đặc điểm

Tên chi tiết

Vật liệu

kích thước Trọng lượng Số lượng chi
đơn giản 1 chi tiết

đã chọn

sẽ thay thế

tiết trong 1
năm

1

Sơ mi

(MIO,

3

10000 ống CY 24-44

CY 21-40

4>2120
H=220mm

4.Chế đỏ làm viêc của xưởng

a. Chọn số ca kíp
Do sản xuất hàng loạt ta có thể chọn 2 ca làm việc ,Đặc điểm của loại xưởng này các thiết
bị chính thường là các lò chu kỳ .
b. Tính các cơ số thời gian
Cơ số thời gian làm việc của thiết bị
'W = VK1-K2 Cônỗ thức (9.3) I1] trang 208
Trong đó Tqv -là cơ số thời gian chỗ làm việc ,xác định theo công thức
Tqv = N.C.G

Công thức (9.4) [l] trang 208

Với N số ngày làm việc trong 1 năm không kể ngày nghỉ 305
ngày c - Số ca làm việc trong 1 ngày (2 ca )
G -Số giờ làm việc trong 1 ca (8h)
Kr hệ số mất mát thời gian để sửa lò, 1^=0,96
K2- hệ số thời gian để thay đổi chế độ làm việc của lò, K2=0,98
TmỂtbi =Tqv.K1.K2 =305.2.8.0,96.0,98=4591 (h)
Do quá trình nhiệt luyện vì nhiều yếu tố khác nhau ta không thể đảm bảo đạt chất lượng

9


100% vì vậy theo bảng 12.2[1] trang 249 cần làm tăng thêm 10% dự trữ vởy ta phải làm
10000 +1000 = 11000 ống
Để nhiệt luyện một phôi cần thời gian trung bình T = Tw = 4591 =0,42 (h)
Để đảm bảo sản lượng ngày cần hoàn thành 11000x24 = 58 ông Vậy
một ca cần phải tôi 29 ống để đạt sản lượng sản phẩm/năm
Khối lượng một sơ mi là 3 (Kg)
Khối lượng nung một mẻ là 87 kg
5.Chương trình sản suất

TT

1

Tên chi tiết

Sơ mi

kích thước

Trọng lượng

Chương trình sản xuất
ống/năm

chi tiết Kg
3


Kg/năm
33000 Kg

H=220mm

Để quá trình sản xuất thuận lợi ta chọn hai lò tôi vậy mỗi ca một lò tôi 15 sản phẩm
Cách bố trí sản phẩm trong lò theo hình vẽ

L

1

1
B

10


Chiều rộng - B, chiều dài - L Theo công thức
8.33 trang 376 tài liệu [II] ta có B = n.d + (n-l)c
+ 2.b L = n.l + (n-l)s + 2.b n : là số hàng phôi
sếp theo chiều rộng lò 1 : là chiều dài phôi nung
c : khoảng cách giữa 2 hàng phôi: 50 mm b :
khoảng cách từ đầu phôi đến tường lò : 100 mm s :
khoảng cách giữa 2 phôi: 50 mm
- Chiều rộng nội hình lò :
B = n.d + (n-l)c + 2.b = 3.120 + 2.50 + 2.100 = 660 mm
- Chiều dài lò :
L = n.l + (n-l)s + 2.b = 5.120 + 4.50 + 2.100 = 1000 mm Dựa vào kích thước trên ta
chọn lò H 60 làm lò tôi và ram .do điều kiện chi tiết phải được nung nóng cùng lò
Sau khi nung nóng song lấy ra đem đi làm nguội sau đó ram thấp lợi dụng điều đó ta chọn
lò H60 làm lò nung và ram

11


Kiểu lò Công
suất,kw
H60

Kích thước khoảng không
làm việc của lò,mm
Rộng
Dài
Cao
750
1500
550

Năng Nhiệt
suất. độ lằm
kg/h việc °c
275
950

Kích thước
ngoài,m
Rông Dài Cao
2,3 2,8 2,3

PHẦN 3

CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ QUY TRÌNH NHIỆT LUYỆN

L LÝ LUÂN CÔNG NGHÊ
Đối với chi tiết la sơ mi được sản xuất từ gang xám CY 24 - 44 đay là gang xám có nền
kim loại là peclit. Do vậy trong công nghệ nhiệt luyện và và trong phân xưởng nhiệt
luyện thiết kế cần phải có thương hoá , tôi và ram nhung trong quá trinh sản suất thực tế
do gang ta chọ có nền kim loại là peclit nên ta có thể bỏ qua quá trinh thường hoá nhung
chi tiết vẫn đảm bảo được tinh chất như yêu cầu đề ra.

Sau đây là quy trình công nghệ hay thiết kế xưởng để sản xuất chi tiết sơ mi
II .Cơ SỞ LÝ THUYẾT
l.

Tôi
a. Tôi thể tích
Là quá trình nung thép lên tới nhiệt độ nhất đinh nào đó (thép trước cùng tích
Ac3 + 30 ~ 50°c, thép sau cùng tích Ac, + 30 ~ 50°C), sau đó làm nguội nhanh,
ngăn cản không cho ôstenit chuyển thành peclit, mà chuyển thành tổ chức
mactenxit có độ cứng cao.

Khi tôi, ôstenit bị nguôi nhanh nên c hòa tan trong đó chưa kịp khuếch tán mà hình thành
dung dịch đặc quá bão hòa a tức là mactenxit, tổ chức tinh thể của nó có dạng
chính phương thể tâm.Tôi thể tích là phương pháp tôi thấu từ bề mặt chi tiết vào trong


lõi, có nghĩa là chuyển biến toàn bộ thành tổ chức mactenxit.

t°c

Mục đích của tôi là:
+ Tăng độ cứng và tính chịu mài mòn của thép. Như các loại dụng cụ, chi
tiết thấm than và các chi tiết đòi hỏi bề mặt chống mòn (bánh răng, trục cán...) đều
cần phải qua tôi để tăng độ cứng và tính chống mài mòn.
+ Tôi để chuẩn bị cho khâu ram tiếp theo hoặc nhằm đạt được cơ tính theo
yêu cầu.
+ Để cải thiện một loại lý tính hoặc hóa tính nào đó như tôi loại thép từ,
thép không ủ...
b. Tôi bề mặt
Đây là phương pháp đưa nhiệt độ lên trên nhiệt độ chuyển biến sau làm nguôi

ngay, chỉ chuyển biến tổ chức phần lớp bề mặt thành tổ chức mactenxit còn phần
lõi không có chuyển biến gì.
Mục đích của phương pháp tôi này là tạo độ cứng cho lớp bề mặt, tính chông mài
mòn cao, còn trong lõi cần độ dẻo dai.
Dựa vào đặc điểm của từng phương pháp tôi mà chia ra làm các phương pháp tôi


sau:
+ Tôi bằng ngọn lửa: dùng ngọn lửa mạnh đốt nóng bề mặt chi tiết lên trên
điểm nhiệt độ tới hạn nhanh chóng rồi làm nguội.
+ Tôi bằng dung dịch nóng chảy: nung chi tiết tôi một thời gian ngắn trong
môi trường dung dịch nóng chảy, để mặt ngoài tăng nhiệt độ tới điểm tới hạn còn
phần lõi vẫn dưới nhiệt độ tới hạn, sau đó làm nguội nhanh.
+ Tôi bằng dòng điện tần số cao: ứng dụng hiện tượng cảm ứng của dòng
điện, đốt nóng bề mặt chi tiết rồi làm nguôi nhanh.
+ Tôi bằng điện tiếp xúc: là dùng điện cực có cường độ lớn cho tiếp xúc với
bề mặt chi tiết, đốt nóng chi tiết sau làm nguội nhanh.
2 .Ram
Ram là phương pháp nung thép đã tôi lên đến một nhiệt độ nào đó dưới điểm

ẢCị,

giữ nhiệt một thời gian rồi làm nguội. Ta biết tổ chức của thép tôi là tổ chức không
Ổn định nó tồn tại rất nhiều nội lực và độ cứng cao, dòn không phù hợp yêu cầu kỹ
thuật. Vì vậy muốn loại trừ nội lực, muốn đạt được tổ chức và tính năng mong muốn
cần phải tiến hành ram.
Khi ram cần chú ý:
+ Chi tiết làm bằng thép cacbon cao, thép cacbon hợp kim cao và thép thấm
than sau khi tôi cần ram ngay để tránh hiện tượng rạn nứt.
+ Khi ram cần nung từ từ nhất là đối với các chi tiết có hình dáng phức tạp, vì

khi tôi chi tiết đã tồn tại nội lực rất lớn nếu nung quá nhanh sẽ có khả năng gây biến
dạng, thậm chí bị biến dạng.
+ Khống chế chặt chẽ thời gian và nhiệt độ ram, để đạt tổ chức mong muốn.
Chú ý: khi ram cần tránh hiện tượng ròn ram đối với một số mác thép. Đó là
hiện tượng tăng tính ròn sau khi ram. Khi ram ở nhiệt độ 250 - 400°c hoặc 500 -


550°c có hiện tượng giảm độ dai va đập.
Dựa vào nhiệt độ nung và giữ nhiệt chia làm 3 loại ram: ram thấp, ram trung
bình, ram cao.
Ram thấp
Đây là phương pháp ram ở nhiệt độ thấp 150 - 200°c, giữ nhiệt ở nhiệt độ
này rồi làm nguội. Mục đích của cách ram này là khử nội lực sinh ra khi tôi,
đồng thời làm cho mactenxit tôi chuyển sang mactenxit ram.
Ram thấp chủ yếu dùng cho chi tiết tôi cần độ cứng trên 59 HRC và chịu
mài mòn như dao dụng cụ, dụng cụ đo, gối trục...
Ram trung bình
Là phương pháp ram ở nhiệt độ 300 - 450°c, giữ nhiệt rồi làm nguội để cho
tổ chức và cơ tính của thép chuyển biến. Tổ chức của thép lúc này từ mactenxit
chuyển sang trutstit, độ cứng khoảng 44 - 54 HRC. Mục đích của khâu này là
loại trừ nội lực, đồng thời năng cao giới hạn đàn hồi nên chủ yếu dung cho am
các loại lò xo.
Ram nhiệt độ cao
Là phương pháp ram ở nhiệt độ 500 - 650°c, giữ nhiệt rồi làm nguội để cho
tổ chức và cơ tính của thép chuyển biến. Tổ chức của thép lúc này từ mactenxit
chuyển sang xoocbit ram, có cơ tính tổng hợp tốt. Đây là phương pháp chủ yếu
là khử hoàn toàn nội lực, do mactenxit chuyển sang tổ chứcc xoocbit có cơ
tính tổng hợp ưu việt. Tôi rồi ram cao ta còn gọi là tôi điều hòa chất lượng (tôi
cải thiện).
III. QUY TRÌNH NHIẺT LUYẺN

Tôi bề mặt mặc dù cho năng suất cao và tính chất sản phẩm cao hơn nhưng phương án
này thực hiện ở nước ta gặp nhiều trở ngại thứ nhất là do tính công nghệ thứ hai là do
thiết bị


Nên Ta chọn phương pháp tôi thể tích là thích hợp hơn với điều kiện nứoc ta
1. Chọn nhiệt độ tôi.
Do tổ chức của gang xám là nền peclít nên ta chọn nhiệt độ tôi như đối với thép cùng tích
ta chọn
T tôi = Ac3 + (30 50°C) = 760 790°c
đối với chi tiết làm bằng gang xám hàm lượng các bon cao nên tốc độ truyền nhiệt chậm
để tránh biến dạng và làm nứt khi nung nống đột ngột.
2. Thời gian giữ nhiệt
Thời gian giữ nhiệt căn cứ theo tổ chứ của gang mà quyết định . tổ chức ban đầu của
gang là peclit thì thời gian giữ nhiệt chỉ cần đủ để vật đúc đồng đều , nếu tổ chứ ban đầu
là peclit + ferit hoặc ferit thì thời gian cần kéo dài hơn để graphit hoà tan vào hết austenit
đến mức độ bão hoà vì vậy thời gain tôi thông thường đối với chi tiết làm bằng gang xám
lấy từ 0,5 -ỉ- 3 giờ . Nếu kéo dài thời gian không làm tăng nồng độ cacbon trong austenit
do đó không có tác dụng khi tôi
3. Làm nguội
để đạt được tổ chức mactenxit khi tôi đồng thời chi tiết không bị biến dạng nứt cần chọ
môi trường làm nguội thích họp trong gang đúc bao giờ cũng có graphít (đặc biệt là
graphit dạng tấm ) rễ gây ứng suất tập trung làm làm thành vết rạn nứt khi tôi vì vậy ta
chon phương pháp tôi dầu
Sau khi tôi song cần tiến hành ram thấp , nhiệt độ ram tuỳ theo yêu cầu cụ thể của chi tiết
nhưng thấp hơn 250°c ta chọ nhiệt độ ram sơ mi là khoảng 180 - - 200°c tiến hành ram như
V

trên chủ yếu để khử nội lực , có tính dẻo dai hơn và khó bị phá huỷ giòn hơn truóc khi
ram tổ chức gồm mactenxit + austenit + graphit + trustit tổ chức sau khi nhiệt

luyện trútit + xoocbit chuyển biến pha xảy ra trong quá trình ram đó là tổ chức không cân
bằng, phân huỷ thành các sản phẩm cân bằng austenit dư chuyển biến
4.

Thời gian nung
c ,d= _________£_______
E

KL ET

FL

• 8^ = 0,45 - độ đen của vật nung đối với môi trường trong suốt
• C0 = 5,7 w/m2.°K4 - hệ số bức xạ của vật đen tuyệt đối.
• eT = 0,8 - độ đen của tường lò
• T\ = 293 0 K (t = 20 °C) - nhiệt độ phôi trước khi nung phôi
• T2 = 1073 °K (t = 800 °C) - nhiệt độ phôi nung
Diện tích hấp thụ bề mặt nhiệt gồm mặt trong và mặt ngoài của phôi kim loại
Fp= n(2.7iRL.H + 2.7I.R.2.H) = 15(3,14.0,11.0,22 + 3,14.0,12.0,22) = 2,4 m2
Diện tích phát nhiệt từ lò
FL = Fn + Fxq, Fn - diện tích nóc lò, lấy bằng diện tích đáy lò Fn = BxL =
0,75.1,5 = 1,125 m2 Fxq - diện tích xung quanh tường lò Fxq = 2.B.Ht +
2.1^ = 2.0,75.0,55 + 2.0,55.1,5 = 2,475 m2 => FL = 1,125 + 2,475 = 3,6
m2
Hệ số dẫn nhiệt
Theo bảng phụ lục XIII / Tr.421/ [II], ta có :
Cqd =

5,7
1
0,45

Yĩ

1
0,8 J 3,6(w/m2.°K4):

=

2,375


t°c

400

0
?iM(w/m.độ) 59,5

44,8

600
36

800
29,8

1000

27,7

Xác định vật dầy vật mỏng :
Theo tiêu chuẩn BiO : CT (4.1)/Tr.l38/ [II]
BiO =

, trong đó :

Trong đó :

sx - chiều dầy thấm nhiệt

Ầ™ - hệ số dẫn nhiệt trung bình
a - hệ số truyền nhiệt
• Chiều dầy thấm nhiệt sx : theo bảng (8.18)/Tr.390/ [II], đối với nung phôi trụ đặt
đứng trên đáy lò:
TB _ ^Mlũ -r '*M2Ũ ^
'ụM800 ÁM - - ------------- , ^MIO - hệ số dẫn nhiệt tại 25°c

sx = 0,005
• Hệ số dẫn nhiệt trung bình Ấ™ :
3

_3 ^0 ^M400 # CQ c
t

400

44,8 _ £ Q £ Q ,

400

™M20
(w/m.độ)

.

t 2 5 — j y, j

Ann

Zj — JO,JO

-yg 58,58 + = 48,99 (w/m.độ) 58,58 + 29,8
À
M = -------------i----------Hệ số truyền nhiệt : quá trình truyền nhiệt xẩy ra 2 giai đoạn: truyền nhiệt đối lưu và
truyền nhiệt bức xạ .
a = adl + abx, trong đó : (Xdl = 0,1 .abx => a = \,\.abx Trong
đó :

abx: hệ số truyền nhiệt bức xạ


adl : hệ số truyền nhiệt đối lưu
Hệ số truyền nhiệt đầu giai đoạn 1:
Y ị 'P Y ^100) ~[l00y
aì = l,labx = 1,1 .Cd.

tL-t,
(công thức (5.51) trang 231 tài liệu [II])

/ 900 +
273^

/20 + 273']

) _ = 55,89 (W/m .độ)

o
o
H

o
o
H

ax =1,1.2,375

4

900-20

Hệ số truyền nhiệt cuối giai đoạn 1:
^TY(TY
a2=l,la‘-=U.Cld.&lliẳÌ

(công thức (5.51) trang 231 tài liệu [II])
4

900-800

/800 + 273']
o
o
H

o
o
H

a\ =1,1.2,375

/ 900 +
273^

= 148,29 (W/m2.độ)

Hệ số truyền nhiệt trung bình : CT trang 253/ [II]
a£ = -ịava\ = ^55,89.148,29 = 91 (W/m2.độ)

Thay vào CT tính BiO :
BiO = 91 0,005 = < 0,25 - vật mỏng, nung phôi với tlò = const


Tính toán thời gian nung vật mỏng

ta tiến hành nung chi tiết theo hai giai đoạn giai đoạn 1 :
20° đến 600° c i750 ’ *25 tra bảng phụ lục 3.4 trang 249 tài
liệu ỊỴ]
£ _ *600

*20 _
354,2-12
600-20 “

(kJ/kg.°K)
580

aị = ì,ìa bx =l,l.c, q

d'

lioo;

*L *2

H

0
0

H

0
0

Hệ số truyền nhiệt cho giai đoạn đầu là
( T L'ì 1 4
(T
4■* ( 20 +
flioo;

900 + Uoo
a\ = ỉ,ỉabx = 1,1 q 273^
273^
= 58,98 (W/m2.độ)
.c, aị =1,1.2,375d' *L *1 J
900-20
(công thức (5.51) trang 231 tài liệu [II])
Hệ số truyền nhiệt cuối giai đoạn 1:
( T L'ì 1 4 (ẨT2
Uoo
J

(công thức (5.51) trang 231 tài liệu [II])
r

900 + 273V ( 600 +273 Ỵ
af = 1,1.2,375-—-------------V—100—J_=114 28 (W/m2.độ)
900-600

Hệ số truyền nhiệt trung bình : CT trang 253/ [II] a£ =
-ịa\.al = ^58,98.114,28 = 82,09 (W/m2.độ)
Thời gian nung giai đoạn 1
Sử dụng công thức tính thời gian nung dành cho vật mỏng: CT (5.66)/Tr.245/ [II]


s.p.c

TL-T0 _ 0,005.7800.0,59.103 1 1173-293
-.1n J J
= 150,85)

TL-Tm
1173-873
kx.a 2.82.09

pp

= 2,5 phút
giai đoạn 2 : 600° đến 800° c i750 ’ *25 tra bảng phụ
lục 3.4 trang 249 tài liệu ỊỴ]
545,96-354,2
*800 *600
c=
= 0,96 (kJ/kg.uK)
800-600 200
Hệ số truyền nhiệt cho giai đoạn đầu là
( T \A ( T \A
1

1

L_

1 100 J 1 100,

hr

a ị = ụ a i x = ụ . C Ị d > -------

*L *1

(công thức (5.51) trang 231 tài liệu [II])
aị =1,1.2,375

( 900 +273 V ( 600
V (W/m2.độ) 900-600
^—k—ỊM—L
= +273
114,28

Hệ số truyền nhiệt cuối giai đoạn 1:

=\,\.c qd .

' 4

0
0

al=\,\a bx

]

*i *2

(
\

T

00

Í T

(công thức (5.51) trang 231 tài liệu [II])

íl 100
900 +
;

a\ =1,1.2,375 900-800

4

( 800 +
l 100 )

148,29 (W/m2.độ)

Hệ số truyền nhiệt trung bình : CT trang 253/ [II]
a£ =-ịa\.a\ = Ạ 14,28.148,29 = 130,18 (W/m2.độ)


Thời gian nung giai đoạn 1
Sử dụng công thức tính thời gian nung dành cho vật mỏng: CT (5.66)/Tr.245/ [II]
s.p.c
kva

TL-T0

0,005.7800.0,96.103

TL-Tm

2.130,18

1173-873
1173-1073

= 3 phút
Thời gian giữ nhiệt theo bảng 15 trang 52 và hình 12 trang 56 tài liệu [III]
Tgiữ nhiệt = 2.5 = 10 phút
Tổng thời gian nung và giữ nhiệt của chi tiết là T = 2,5 + 3 + 10 = 15,5 phút
Thời gian ram chi tiết trong lò theo bảng 17 trang 54 tài liệu [III]
Tram =2 + 0,17.5 = 2,08 giờ

PHẦN IV

TÍNH TOÁN VÀ LỰA CHỌN THIẾT BỊ PHỤ

22


CHỌN THIẾT BỊ LÀM NGUỘI
Chọn bể tôi không được cơ khí hoá
1. Tính lượng nhiệt sinh ra do kim loại làm nguội
Qi = gi

c k . t k ) công thức 11.15 [1] trang 233

Trong đó gi là trọng lượng mẻ nung , kg

c” nhiệt

dung giêng của gang (phụ lục 4 [1] trang 424) tn nhiệt độ khi chi tiết

đưa vào làm nguội
c\ nhiệt

dung giêng trung bình từ nhiệt độ đầu đến nhiệt độ kết thúc tk nhiệt

độ kết thúc làm nguội
Qi = g1.(c;.r- c k . t k )
= 45.(0,162.800-0,1153.100) = 5313,15 Kcal
2. Tính lượng do dầu thu vào Q2
Q2 = g2 (c\,tk - C ữ t ữ ) công thức 11.16 [1] trang 233
Trong đó G2 khối lượng dầu , lít (dm3)
t0 nhiệt độ ban đầu của dầu (20°C)
tị nhiệt độ của dầu sau khi làm nguội (30°C)
ck và C0 nhiệt dung giêng trung bình của dầu trong nhiệt độ kể trên
Q2 =g2 .(0,5.30-0,5.20) = 5.g2 Cho
Qi = Q2 ta có 5g2 = 5313,15 => g2 = 1062,63 lít

23


3. Tính kính thước thùng
Fdáy=— > m công thức 11.17 [1] trang 233 H
Trong đố : g2 khối lượng nước , lít
Lấy H= 0,8 m ta có Fdáy =

1,063

2
0, = 1,33 m
8

H chiều cao thùng , m
Từ Fđáy ta suy ra Chiều rộng bể là 1 m
Chiều dài bể là 1,33 m
Chiều cao dầu dâng H
H = thể tích lim loại núng vào /F dáy, m .công thức 11.17 [1] trang 233
vkl = 397210 mm3
Thể tích kim loại nhúng vào là 15.397210 mm3
„ _ 15.397210 _ n nn<

H = -—5—— = 0,005 m 109.1,33

24