Nghiên cứu lựa chọn công nghệ hàn đắp và công nghệ làm bền bề mặt để hồi phục các cổ trục bị hao mòn

Bộ giáo dục và đào tạo
Trờng đại học nông nghiệp I- hà nội

Phạm giang nam

Nghiên cứu lựa chọn công nghệ hàn đắp và công nghệ làm
bền bề mặt để hồi phục các cổ trục bị hao mòn

Luận văn thạc sỹ kỹ thuật

Chuyên ngành: Kỹ thuật máy và thiết bị cơ giới hoá nông - lâm nghiệp
MÃ số: 60.52.14
Ngời hớng dẫn khoa hoa học: PGS-TS Hoàng đình Hiếu

Hà Nội - 2005

Trng ðại học Nông nghiệp 1 - Luận Văn Thạc sỹ- kỹ
- thuật ----------- ----------------------------------- 1


Lời cam đoan

- Tôi cam đoan rằng, số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn
này là trung thực và cha hề sử dụng để
để bảo vệ một học vị nào.
- Tôi xin cam đoan rằng mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận
văn này đà đợc cảm ơn và thông tin trích dẫn trong luận văn đều
đà đợc chỉ rõ nguồn gốc.

Tác giả
Phạm Giang Nam

Trng i hc Nông nghiệp 1 - Luận Văn Thạc sỹ- kỹ
- thuật ----------- ----------------------------------- 2


Lời cảm ơn
Trong quá trình học tập và nghiên cứu tại lớp cao học khoá 12
chuyên ngành cơ khí nông nghiệp trờng ĐHNN I-Hà Nội, tôi đà nhận
đợc sự giúp đỡ, giảng dạy nhiệt tình của các thầy, cô giáo trong nhà
trờng. Nhân dịp này tôi xin bày tỏ lời cảm ơn chân thành tới tập thể,
các thầy giáo, cô giáo trong nhà trờng, các cán bộ Phòng thí nghiệm
VIện Nghiên cứu cơ khí Hà Nội, trung tâm nghiên cứu kỹ thuật
chính xác trờng Đại Học Bách khoa - Hà Nội, đặc biệt là các thầy
trong Bộ môn Công nghệ Cơ khí - Khoa cơ điện, trờng Dại học nông
nghiệp I-Hà Nội. Tôi xin bày tỏ lời cảm ơn đặc biệt sâu sắc tới PGSTS Hoàng Đình Hiếu ngời đà tận tình hớng dẫn, tạo điều kiện giúp
đỡ tôi hoàn thành đề tài nghiên cứu này.
Xin cảm ơn các bạn đồng nghiệp và những ngời thân đà động
viên giúp đỡ tôi trong quá trình nghiên cứu và thực hiện đề tài.
Quá trình thực hiện đề tài không tránh khỏi những thiếu sót, rất
mong tiếp tục nhận đợc sự đóng góp ý kiến của các thầy cô giáo và
các bạn đồng nghiệp đối với đề tài nghiên cứu của tôi, để đề tài đợc
hoàn thiện hơn.

Tác giả

Phạm Giang Nam

Trng i học Nông nghiệp 1 - Luận Văn Thạc sỹ- kỹ
- thuật ----------- ----------------------------------- 3

Mục lục
Lời cam đoan

i

Lời cảm ơn

ii

Mục lục

iii

Các bảng biểu, hình vẽ, ảnh

vii

Mở đầu

1

Chơng 1 Tổng quan về các công nghệ hồi phục cổ trục khi
bị hao mòn

3

1.1.

Khái quát về sự hao mòn của các cổ trục

3

1.1.1.

Điều kiện làm việc

3

1.1.2.

Dạng hỏng và phơng pháp hồi phục các cổ trục

1.2.

Khái quát các công nghệ hồi phục cổ trục bị hao mòn

6

1.2.1.

ý nghĩa của việc hồi phục

6

1.2.2.

Các phơng pháp phục hồi cổ trục bị hao mòn

7

1.2.2.1.

Hồi phục cổ trục hao mòn bằng phơng pháp hàn

7

1.2.2.2.

Hồi phục cổ trục hao mòn bằng phơng pháp phun kim loại 9

1.2.2.3.

Hồi phục các cổ trục hao mòn bằng phơng pháp mạ

1.2.3.

Lựa chọn công nghệ hàn đắp để hồi phục cổ trục hao mòn 11

1.2.3.1.

Một số phơng pháp hàn đắp

1.2.3.2.

Hồi phục cổ trục bằng hàn đắp trong môi trờng khí bảo vệ 13

1.3.

Công nghệ làm bền và nâng cao cơ tính bề mặt cổ trục

14

1.3.1.

Các công nghệ làm bền bề mặt

14

1.3.2.

Lựa chọn công nghệ làm bền

16

1.4.

Công tác sửa chữa, phục hồi tại trờng trung học công nghiệp

4

10
11

Việt Đức - Thái Nguyên

17

1.5.

19

Kết luận chơng 1

Trng i hc Nụng nghip 1 - Luận Văn Thạc sỹ- kỹ
- thuật ----------- ----------------------------------- 4


Chơng 2 Đối tợng và phơng pháp nghiên cứu

21

2.1.

Chọn đối tợng nghiên cứu

21

2.2.

Giới hạn nghiên cứu

21

2.3.

Phơng pháp nghiên cứu

22

2.3.1.

Nghiên cứu lý thuyết

22

2.3.2.

Khảo sát thực nghiệm

22

2.2.3.

Phơng pháp xác định và xử lý các số liệu thực nghiệm

23

2.2.4.

Các chỉ tiêu cần kiểm tra đánh giá

24

Chơng 3 Nghiên cứu lý thuyết

25

3.1.

Nghiên cứu vật liệu và yêu cầu cơ tính của các cổ trục

25

3.1.1.

Vật liệu chế tạo cổ trục

25

3.1.2.

Yêu cầu cơ tính của các cổ trục

26

3. 2.

Nghiên cứu công nghệ hàn đắp trong môi trờng khí bảo vệ để

hồi phục các cổ trục bị hao mòn

28

3.2.1.

Vật liệu hàn trong môi trờng khí bảo vệ

28

3.2.1.1.

Khí bảo vệ

28

3.2.1.2.

Dây hàn (Điện cực nóng chảy)

31

3.2.2.

Chế độ và kỹ thuật hàn

32

3.2.2.1.

Tốc độ hàn - tốc độ đắp

32

3.2.2.2.

Cờng độ dòng điện hàn, tốc độ cấp dây

33

3.2.2.3.

Điện áp hồ quang

34

3.2.2.4.

Tầm với điện cực

36

3.3.

Nghiên cứu các yếu tố công nghệ ảnh hởng tới chất lợng lớp

đắp

36

3.3.1.

ảnh hởng của chế độ hàn

37

3.3.2.

ảnh hởng của tầm với điện cực

44

3.3.3.

ảnh hởng của hớng hàn

45

Trng i học Nông nghiệp 1 - Luận Văn Thạc sỹ- kỹ
- thuật ----------- ----------------------------------- 5


3.3.4.

ảnh hởng của vật liệu hàn

3.4.

Nhiệt luyện nâng cao cơ tính bề mặt các cổ trục sau khi hàn

hồi phục

46
53

3.4.1.

Các phơng pháp nhiệt luyện

53

3.4.1.1.

Tôi

53

3.4.1.2.

Ram

55

3.4.2.

Nhiệt luyện bằng phơng pháp tôi cao tần

56

3.4.2.1.

Nguyên lý chung

56

3.4.2.2.

Tính toán chế độ khi tôi cao tần

58

Chơng 4 Nghiên cứu thực nghiệm

63

4.1.

Nghiên cứu các yếu tố ảnh hởng chất lợng lớp hàn đắp trong

môi trờng khí bảo vệ

63

4.1.1.

Mục đích

63

4.1.2.

Chuẩn bị mẫu hàn đắp và chọn chế độ hàn

63

4.13.

Mục tiêu kiểm tra và thiết bị kiểm tra

65

4.1.3.1.

Kiểm tra khuyết tật trên lớp đắp

65

4.1.3.2.

Kiểm tra phân tích thành phần kim loại

65

4.1.3.3.

Chụp ảnh kim tơng đánh giá tổ chức tế vi của biên giới giữa

lớp hàn và nền của nền

65

4.1.3.4.

Đánh giá độ xốp của lớp hàn đắp

66

4.1.3.5.

Kiểm tra độ cứng lớp hàn đắp

66

4.1.3.6.

Kiểm tra độ bền kéo lớp hàn đắp

66

4.1.4.

Phơng pháp xử lý các số liệu thực nghiệm

67

4.1.5.

Kết quả thực nghiệm

68

4.1.5.1.

Mức độ xuất hiện khuyết tật trên lớp đắp khi thay đổi chế độ

hàn
4.1.5.2.
loại lớp nền

68

Kiểm tra thành phần kim loại lớp hàn đắp và thành phần kim
69

Trng i hc Nông nghiệp 1 - Luận Văn Thạc sỹ- kỹ
- thuật ----------- ----------------------------------- 6


4.1.5.3.

Tổ chức kim tơng các mẫu khi thực hiện các chế độ hàn

đắp

71

4.1.5.4.

Độ cứng lớp kim loại hàn đắp phụ thuộc vào chế độ hàn

73

4.1.5.5.

Độ xốp lớp kim loại hàn phụ thuộc vào chế độ hàn

74

4.1.5.6.

Độ bền kéo lớp kim loại hàn phụ thuộc vào chế độ hàn

75

4.2.

Nghiên cứu công nghệ nhiệt luyện làm bền bề mặt cổ trục sau

khi hàn hồi phục

77

4.2.1.

Mục đích

77

4.2.2.

Chọn mẫu đắp và phơng pháp nhiệt luyện

77

4.2.3.

Kết quả đạt đợc sau khi nhiệt luyện

79

4.2.3.1.

Phân tích tổ chức kim loại lớp bề mặt

79

4.2.3.2.

Kiểm tra độ cứng lớp hàn đắp sau nhiệt luyện

80

4.2.3.3.

Kiểm tra độ thấm tôi lớp hàn đắp

81

4.2.3.4.

Đánh giá khả năng chống mài mòn của lớp đắp sau khi nhiệt

luyện

82
Kết luận và đề nghị

84

Tài liệu tham kh¶o

86

Phơ lơc

88

Trường ðại học Nơng nghiệp 1 - Luận Văn Thạc sỹ- kỹ
- thuật ----------- ----------------------------------- 7


Danh mục Các bảng biểu, hình vẽ, ảnh

Các bảng biểu:
Bảng 3.1.

Thành phần hoá học (%) của một số mác thép dùng làm cổ

trục (theo TCVN 1766-75 và OCT 1414-75)
Bảng 3.2.

Cơ tích của mác thép (theo TCVN 1766-75)

Bảng 3.3.

Các loại khí bảo vệ

Bảng 3.4.

Dây hàn thép cacbon và hợp kim thấp (H^ng ESAB-Thụy

Điển)
Bảng 3.5.

Dải tốc độ cấp dây

Bảng 3.6.

Chọn điện áp hàn

Bảng 3.7.

Quan hệ giữa cờng độ dòng điện với đờng kính dây hàn.

Bảng 3.8.

Quan hệ giữa điện áp hồ quang với cờng độ dòng điện

Bảng 3.9.

Tầm với điện cực phụ thuộc đờng kính dây hàn.

Bảng 3.10. ảnh hởng của hớng hàn
Bảng 3.11. Phạm vi ứng dụng của khí bảo vệ
Bảng 3.12. ảnh hởng của thành phần khí bảo vệ
Bảng 3.13. Dây hàn lõi bột sử dụng cho thép C và hợp kim thấp
Bảng 3.14. Dây hàn đặc sử dụng cho hàn đắp thép C và hợp kim thấp
Bảng 3.15. Nhiệt độ nung nóng khi tôi cao tần với một số mác thép
Bảng 3.16. Chiều sâu lớp tôi phụ thuộc vào nhiệt độ và tốc độ nung
Bảng 3.17. Tốc độ làm nguội trung bình trong các tiết diện trục nung nóng
đến nhiệt độ tôi

Bảng 3.18. Tốc độ làm nguội trung bình để đạt độ cứng 50 HRC
Bảng 3.19. Tốc độ làm nguội thép trong các môi trờng khác nhau
Bảng 4.1.

Điều kiện thực nghiệm đối với các mẫu hàn đắp

Bảng 4.2.

Kết quả kiểm tra khuyết tật hàn trên lớp đắp

Bảng 4.3.a. Mẫu cơ bản N01 (Thép 45)
Trng i hc Nụng nghip 1 - Luận Văn Thạc sỹ- kỹ
- thuật ----------- ----------------------------------- 8


Bảng 4.3.b. Mẫu đắp đúng chế độ hàn (N08) trên vật liệu thép C45
Bảng 4.4.

Trị số độ cứng lớp kim loại hàn đắp

Bảng 4.5.

Kết quả khảo sát độ xốp các mẫu hàn đắp

Bảng 4.6.

Độ bền bám dính các mẫu hàn đắp

Bảng 4.7.

Điều kiện thực nghiệm nhiệt luyện với các mẫu

Bảng 4.8.

Trị số độ cứng lớp kim loại hàn đắp

Bảng 4.9.

Trị số độ thấm tôi sau khi nhiệt luyện

Bảng 4.10. Giá trị trung bình độ mài mòn các mẫu hàn đắp
Các hình vẽ:
Hình 1.1.

Quá trình hao mòn của cặp lắp ghép

Hình 3.1.

Quan hệ điện áp và cờng độ dòng điện

Hình 3.2.

Hình dạng mối hàn khi tăng cờng độ dòng điện

Hình 3.3.

Hình dạng mối hàn khi tăng điện áp hồ quang

Hình 3.4.

Hình dạng mối hàn phụ thuộc vào điện áp hồ quang

Hình 3.5.

Hình dạng mối hàn phụ thuộc vào điện áp hồ quang

Hình 3.6.

Hình dạng mối hàn khi tăng vận tốc đắp

Hình 3.7.

Hình dạng mối hàn phụ thuộc vào tốc độ hàn

Hình 3.8.

Khoảng cách thích hợp giữa kim loại cơ bản và miệng phun.

Hình 3.9.

Giản đồ chuyển biến đẳng nhiệt của ostenit

Hình 3.10. Giản đồ chuyển biến đẳng nhiệt ostenit của thép C
Hình 3.11. Sơ đồ tôi cao tần liên tục - liên tiếp
Hình 3.12. Bảng màu xác định nhiệt độ nung
Hình 3.13. Sơ đồ nguyên lý thiết bị máy phát cao tần
Hình 4.1.a. Biểu diễn thành phần hoá học của kim loại nền (N01)
Hình 4.1.b. Biểu diễn thành phần hoá học của kim loại hàn đắp (N08)
Hình 4.2.

Biểu đồ độ cứng lớp kim loại hàn đắp

Hình 4.3.

Biểu đồ độ xốp lớp kim loại hàn đắp

Hình 4.4.

Biểu đồ độ cứng lớp kim loại hàn đắp sau khi tôi

Trng i hc Nụng nghip 1 - Luận Văn Thạc sỹ- kỹ
- thuật ----------- ----------------------------------- 9


Hình 4.5.

Biểu đồ độ thấm tôi

Hình 4.6.

Biểu đồ lợng mài mòn

Các ảnh:
ảnh 4.1.

Tổ chức Peclit (mẫu cơ bản N01)- 200X

ảnh 4.2.

Tổ chức Peclit + Bainit lớp kim loại đắp (mẫu N08) - 100X.

Thực hiện hàn theo chế độ tính toán, khÝ b¶o vƯ: CO2

¶nh 4.3.

Tỉ chøc Peclit + Bainit (mÉu N08)- 100X.
Thực hiện hàn theo chế độ tính toán, khí b¶o vƯ: CO2

¶nh 4.4.

Tỉ chøc Bai nit + Peclit (mÉu N09) - 100X.

thực hiện hàn theo chế độ tính toán, khÝ b¶o vƯ: 20%Ar+100%CO2.
¶nh 4.5.

Tỉ chøc Bainit + Mactenxit (mÉu N01)-200X
nhiệt luyện ở nhiệt độ 8500C

ảnh 4.6.

Tổ chức Bainit + Mactenxit (mÉu N08) -200X
nhiƯt lun ë nhiƯt ®é 8300C

Trường ðại học Nông nghiệp 1 - Luận Văn Thạc sỹ- kỹ
- thuật ----------- ----------------------------------- 10


Mở đầu
Trong những năm gần đây, khi nền kinh tế đất nớc chuyển sang nền
kinh tế thị trờng, sản xuất công nghiệp nói chung cũng nh nghành chế tạo
máy nói riêng ở nớc ta đ^ phát triển mạnh. Cùng với sự phát triển về công

nghệ chế tạo, nhu cầu về vật liệu (chủ yếu là vật liệu kim loại) ngày một
tăng về cả số lợng và chất lợng.
ở Việt Nam, các sản phẩm kim loại cũng nh vật liệu khác còn phụ
thuộc vào nguồn nhập khẩu. Để đáp ứng với sự phát triển kinh tế của đất
nớc, chúng ta phải nhập khẩu nguyên vật liệu trong đó có kim loại phục vụ
cho công nghệ chế tạo. Tuy nhiên trong tơng lai nớc ta cần phải từng
bớc sản xuất vật liệu kim loại, đây chính là mục tiêu của công nghiệp
luyện kim.
Để sử dụng tiết kiệm và hữu hiệu nguyên vật liệu, trong kỹ thuật có
nhiều biện pháp công nghệ, trong đó biện pháp hữu hiệu nhất là ứng dụng
các công nghệ hồi phục các chi tiết máy bị hao mòn. Hồi phục chi tiết máy
là biện pháp tích cực để sử dụng các chi tiết máy đ^ bị hỏng và mất chính
xác. Nguyên vật liệu dùng cho phục hồi các chi tiết máy chỉ cần một khối
lợng rất nhỏ so với khối lợng toàn bộ chi tiết mới, ngoài ra chi phÝ cho
phơc håi cịng thÊp so víi s¶n xt chi tiết mới.
Xử lý bề mặt và phục hồi các loại cổ trục hao mòn bằng phơng pháp
hàn đắp nhằm đáp ứng đợc yêu cầu trên. Việc phục hồi các loại cổ trục
không chỉ đòi hỏi khôi phục lại kích thớc hình học và các tính năng làm
việc của chi tiết trục mà còn phải đảm bảo chất lợng và ti thä cđa chi
tiÕt sau khi håi phơc. Thùc tÕ cã nhiỊu cỉ trơc m¸y sau khi håi phơc cã chất
lợng bề mặt tốt hơn chi tiết mới. Song để đạt đợc điều đó thì trong quá
trình hàn hồi phục cần nghiên cứu một cách kỹ lỡng, có hệ thống các yếu
tố ảnh hởng và quyết định đến chất lợng phục hồi nh chọn phơng pháp

Trng i hc Nụng nghip 1 - Luận Văn Thạc sỹ- kỹ
- thuật ----------- ----------------------------------- 11


hàn, vật liệu hàn, các điều kiện bảo vệ kim loại hàn, xử lý nhiệt trong quá
trình hàn và khống chế khả năng phát sinh, tồn tại ứng suất khi hàn.

Việc xử lý nhiệt và nhiệt luyện sau hàn đắp hồi phục các cổ trục là
một trong những biện pháp công nghệ phổ biến đợc áp dụng để khắc phục
ứng suất d của kim loại lớp hàn đắp và kim loại cơ bản (có thể khử ứng
suất d từ 70% - 90%), có tác dụng ổn định tổ chức kim loại mối hàn, tăng
độ cứng và độ bền bề mặt chi tiết, nâng cao chất lợng bề mặt lớp hàn đắp.
Đây cũng chính là yếu tố ảnh hởng quyết định đến chất lợng và tuổi thọ
của lớp kim loại đắp trong quá trình làm việc lâu dài, nâng cao chất lợng
của sản phẩm.
Đề tài Nghiên cứu lựa chọn công nghệ hàn đắp và công nghệ làm
bền bề mặt để hồi phục các cổ trục bị hao mòn sẽ giải quyết mét sè u
tè kü tht ®Ĩ håi phơc chi tiÕt nhằm nâng cao chất lợng chi tiết sau khi
hồi phục.

Trng ðại học Nông nghiệp 1 - Luận Văn Thạc sỹ- kỹ
- thuật ----------- ----------------------------------- 12


Chơng 1
Tổng quan về các công nghệ hồi phục
cổ trục khi bị hao mòn

1.1. Khái quát về sự hao mòn của các cổ trục
1.1.1. Điều kiện làm việc
Trong các thiết bị máy móc, chi tiết trục chiếm một vai trò quan
trọng, đợc dùng để đỡ các chi tiết quay hoặc truyền chuyển động nh bánh
răng, bánh đai, bánh xích... và truyền mô men xoắn dọc theo đờng trục từ
các chi tiết lắp trên nó đến các chi tiết khác, hoặc làm cả hai nhiệm vụ trên.
Do đó chi tiết trục có thể chịu lực tác dụng của lực ngang, lực dọc trục và
mô men uốn, và mô men xoắn. Khi làm việc trục thờng bị hỏng nh: hỏng
các lỗ ren, mòn hoặc biến dạng các r^nh then, trục bị xoắn, bị cong vênh,

nứt vỡ thậm chí bị gẫy... tuy nhiên dạng hỏng thờng gặp nhất là trục bị hao
mòn quá kích thớc giới hạn tại các cổ trục.
Gối đỡ các chi tiết trục thờng dùng là ổ trợt và ổ lăn. Thông thờng
trong kết cấu máy, ổ lăn đợc sử dụng rộng r^i hơn vì lý do
- Giá thành ổ lăn rẻ và chất lợng đảm bảo.
- Chọn ổ lăn thay thế dễ dàng do ổ lăn chế tạo theo tiêu chuẩn.
Nhng trong điều kiện trục làm việc với vận tốc lớn, đờng kính trục
lớn thì dùng ổ trợt sẽ làm hạ giá thành. Mặt khác ổ trợt có u điểm là
chịu tải trọng chấn động, làm việc êm, khi làm việc trong môi trờng ma sát
ớt thì mất mát do ma sát và mòn trong ổ trợt nhỏ hơn ổ lăn, ngoài ra ổ
trợt có thể làm việc tốt hơn trong điều kiện môi trờng có nhiệt độ thay
đổi lớn.
Tuy nhiên khi dùng gối trục bằng ổ trợt, với điều kiện làm việc tải
trọng lớn, thay đổi và chế độ bôi trơn không hợp lý, chi tiết trục thờng bị
hao mòn nhanh, mòn không đều tại các cổ trục. ViƯc phơc håi c¸c cỉ trơc
Trường ðại học Nơng nghiệp 1 - Luận Văn Thạc sỹ- kỹ
- thuật ----------- ----------------------------------- 13


bị hao mòn có ý nghĩa quan trọng với những chi tiết trục có đờng kính lớn,
hoặc làm việc trong những máy móc quan trọng do giảm đáng kể chi phí
cho vật liệu và những chi phí liên quan tới chế tạo phôi. Vì vậy cần đợc
nghiên cứu cẩn thận công nghệ sửa chữa phục hồi để cải thiện đợc chất
lợng và nâng cao tuổi thọ của các chi tiết trục [5].
1.1.2. Dạng hỏng và phơng pháp hồi phục các cổ trục
Các cổ trục thờng gặp một số hỏng cơ bản sau:
- Mệt mỏi vật liệu do trục chịu lực tác dụng lớn, với chu kỳ nhất định
và lâu dài sinh ra. Các cổ trục do mệt mỏi nên sinh ra các vết nứt, tróc rỗ bề
mặt... ngoài ra, tải trọng chấn động khi làm việc, dầu nhờn có cặn bẩn, bề
mặt cổ trục không nhẵn phẳng cũng là những nguyên nhân gây nên hiện

tợng mỏi của cổ trục, hiện tợng mỏi vật liệu tại các cổ trục nếu không
phát hiện và có biện pháp xử lý kịp thời sẽ dẫn đến hao mòn và hỏng nhanh
tại các cổ trục [5].
- Hao mòn cổ trục (hình 1.1.) do bề mặt của cổ trục và ổ trợt có sự
chuyển động tơng đối làm cho các cổ trục bị thay đổi về hình dáng, kích
thớc và chất lợng bề mặt.
Sự hao mòn làm quan hệ các cặp lắp ghép và vị trí tơng đối giữa
chúng đều thay đổi, do đó hao mòn là một trong những nguyên nhân rất cơ
bản của hỏng. Tốc độ hao mòn có ảnh hởng trực tiếp đến thời gian sử dụng
của chi tiết. Hao mòn là do ma sát gây nên, do đó trong quá trình nghiên
cứu cần hiểu rõ bản chất của ma sát và ảnh hởng của nó đến hiện tợng
hao mòn từ đó xác định giới hạn của hao mòn, đồng thời đa ra công nghệ
hồi phục hợp lý [12].

Trng i hc Nụng nghip 1 - Luận Văn Thạc sỹ- kỹ
- thuật ----------- ----------------------------------- 14


Trong đó:

: Thời gian chi tiết làm việc bình thờng
Smax: Khe hë giíi h¹n lín nhÊt
Smin: Khe hë giíi h¹n nhỏ nhất
SBĐ: Khe hở lắp ráp ban đầu
: Biểu thị tốc độ tăng khe hở

* Các cổ trục khi bị hao mòn thờng đợc hồi phục theo trình tự sau
- Tháo trục ra khỏi vị trí làm việc, lắp trục lên máy đánh bóng, dùng
giấy giáp làm sạch các vết bẩn, dầu mỡ, cạnh sắc tại các cổ trục.
- Xác định giới hạn hao mòn kiểm tra kích thớc thực của cổ trục, xác

định giới hạn hao mòn của các cổ trục và kích thớc cần hồi phục (kể cả
lợng d gia công).
- Gia công cơ khí sửa chữa những sai lệch về hình dáng, kích thớc
Lắp trục lên máy tiện, tiến hành tiện bóc một lớp kim loại trên cổ trục
(lợng kim loại bóc phụ thuộc vào lợng hao mòn và đờng kính của các cổ
trục).
- Đắp kim loại lên cổ trục xác định kích thớc cần hồi phục (kể cả
lợng d gia công), đắp lên bề mặt cổ trục một lớp kim loại có cơ tính và
vật liệu tơng đơng với chi tiết trục.
Trng i hc Nụng nghip 1 - Luận Văn Thạc sỹ- kỹ
- thuật ----------- ----------------------------------- 15


- Gia công cơ khí đạt kích thớc danh nghĩa lắp trục lên máy tiện và
tiến hành tiện cổ trục đạt kích thớc ban đầu (cộng thêm lợng d để mài
chính xác).
- Nhiệt luyện tăng cơ tính lớp kim loại hồi phục đa cổ trục đi nhiệt
luyện để làm bền bề mặt, sau đó đem ram để khử ứng suất d và đem cổ
trục mài bóng đạt kích thớc [13]
* Nhận xét: Quá trình hồi phục các cổ trục hao mòn chủ yếu là hồi
phục lại cơ lý tính và kích thớc ban đầu của cổ trục. Có nhiều công nghệ
ứng dụng để tạo lớp kim loại đắp, để nâng cao hiệu quả hồi phục và độ tin
cậy của các cổ trục cần thiết phải nghiên cứu công nghệ và các yếu tố ảnh
hởng tới chất lợng lớp kim loại hồi phục.
1.2. Khái quát các công nghệ hồi phục cổ trục bị hao mòn
1.2.1. ý nghĩa của việc hồi phục
Các cổ trục làm việc trong các máy nông nghiệp, máy công cụ, máy
thi công cơ giới và các phơng tiện vận tải ...qua quá trình làm việc bị hao
mòn, mỏi vật liệu, các hỏng cơ học dẫn đến mất khả năng làm việc. Có hai
xu thế đó là thay mới và sửa chữa phục hồi, phơng án thay mới chỉ áp

dụng các loại trục tơng đối phổ biến, dễ tìm, dễ mua và đợc tiêu chuẩn
hoá. Điều kiện nền kinh tế trong nớc và tốc độ phát truyển nhanh của khoa
học kỹ thuật hiện đại, đặc biệt là sự phát triển của công nghệ vật liệu cho
phép sử dụng lại chi tiÕt th«ng qua c«ng nghƯ phơc håi víi chi phí chấp
nhận đợc [11].
Hồi phục chi tiết bằng các phơng pháp khác nhau có độ tin cậy và
độ bền lâu bằng, hoặc thậm chí vợt độ tin cậy và độ bền lâu của các chi
tiết mới. Chi phí hồi phục phụ thuộc vào đặc điểm công nghệ và mức độ
hao mòn, nhng nhìn chung chỉ chiếm khoảng 35% - 60% giá mua chi tiết
mới. Các chi tiết càng phức tạp thì hiệu quả của việc hồi phục càng cao .
Khi phục hồi chi tiết nhất là các cổ trục bị hao mòn không cần gia

Trng i hc Nụng nghip 1 - Luận Văn Thạc sỹ- kỹ
- thuật ----------- ----------------------------------- 16


công tất cả các bề mặt mà chỉ cần gia công một số bề mặt (tại những bề mặt
hỏng) vì vậy sẽ giảm đáng kể chi phí vật liệu và chi phí gia công cơ khí,
loại trừ hoàn toàn các chi phí chế tạo phôi .
Phục hồi cổ trục hao mòn còn có ý nghĩa đặt biệt quan trọng trong
các trờng hợp chi tiết trục hỏng thuộc các máy móc, thiết bị ngoại nhập
nhng lại không phổ biến và cha có phụ tùng thay thế trong nớc.
1.2.2. Các phơng pháp phục hồi cổ trục bị hao mòn
Có nhiều công nghệ phục hồi, hiệu quả và chất lợng phục hồi phụ
thuộc đáng kể vào phơng pháp công nghệ đợc sử dụng. Chọn đúng công
nghệ phục hồi cho phép không chỉ hoàn trả các tính chất ban đầu của chi
tiết mà còn có thể cải thiện đợc một số tính chất khác của bản thân chi tiết.
Việc lựa chọn công nghệ phục hồi phụ thuộc vào đặc điểm kết cấu, giá trị
hao mòn và điều kiện làm việc của các cổ trục.
* Đặc điểm kết cấu công nghệ của cổ trục đợc xác định bởi đặc

điểm cấu tạo về hình dánh hình học và kích thớc, vật liệu và xử lý nhiệt,
độ cứng bề mặt, độ chính xác chế tạo, độ bóng bề mặt, chế độ lắp ghép ...
* Điều kiện làm việc phụ thuộc vào đặc tính chịu tải trọng, loại và
dạng ma sát, giá trị hao mòn sau thời gian sử dụng...
Khi chế tạo, nguyên vật liệu để làm chi tiết là phôi trong khi phục hồi
thì chi tiết phục hồi chính là phôi. Vì vậy, quá trình phục hồi là quá trình
khôi phục khả năng đ^ bị mất của các cổ trục, với phơng pháp hồi phục
hợp lý để đảm bảo tuổi thọ và giá thành hợp lý của các chi tiết [10].
1.2.2.1. Hồi phục cổ trục hao mòn bằng phơng pháp hàn
Hàn là một công nghệ đợc ứng dụng rộng r^i để khôi phục các chi
tiết máy bị hao mòn, hỏng. Bằng phơng pháp hàn có thể khôi phục lại hình
dáng, kích thớc của các chi tiết máy. Thùc tÕ ë nhiỊu n−íc trªn thÕ giíi,
chi tiÕt háng đợc khôi phục bằng phơng pháp hàn chiếm một tỷ lƯ rÊt lín
(kho¶ng 60% - 70%). ë n−íc ta hiƯn nay, công nghệ hàn cũng đợc ứng

Trng i hc Nụng nghiệp 1 - Luận Văn Thạc sỹ- kỹ
- thuật ----------- ----------------------------------- 17


dụng rộng r^i, sự phát truyển mạnh của công nghệ vËt liƯu cho phÐp phơc
håi c¸c chi tiÕt quan träng bị hao mòn, hỏng trong quá trình sử dụng với
chất lợng tốt và đem lại hiệu quả kinh tế cao.
* Đặc điểm phục hồi chi tiết bằng hàn đợc ứng dơng réng r^i trong
sưa ch÷a håi phơc bëi nã cã thể khôi phục đợc nhiều loại hao mòn, hỏng
(nứt, g^y, vỡ, hao mòn kích thớc lớn). Thiết bị hàn đơn giản, có khả năng
vận chuyển khá dễ dàng. Trong hàn đắp lớp kim loại có độ bám dính tốt.
Có khả năng khống chế đợc độ bền và độ cứng lớp hàn. Lớp kim loại đắp
lớn, tạo thuận lợi cho việc gia công cơ khí sau khi hàn.
* Hàn hồi phục các cổ trục bị hao mòn có thể sử dụng các phơng
pháp hàn hơi, hàn điện hồ quang, hàn trong môi trờng khí bảo vệ... Yêu

cầu cơ bản nhất của lớp hàn đắp là đảm bảo đợc khả năng bám chắc vào
lớp kim loại cơ bản, độ bền, khả năng chịu mài mòn và các yêu cầu cơ tính
khác của các cổ trục. Khi hàn cần đặc biệt chú ý một số vấn đề
- Vật liệu que hàn phải tơng đơng với vật liệu chế tạo cổ trục. Khi
chọn que hàn cần nắm vững đợc đặc điểm thay đổi về mặt hoá học của nó
so với vật liệu cổ trục.
- Đảm bảo chất lợng chuẩn bị bề mặt chi tiết trớc khi hàn, cần tẩy
sạch hết dầu, gỉ sắt, các vết rạn nứt. Với các chi tiết đ^ qua nhiệt luyện cần
ủ trớc khi hàn đắp.
- Trờng hợp lớp hàn đắp có bề dày lớn nên chia ra thành nhiều lớp
để hàn đắp. Để tiết kiệm kim loại quý các líp d−íi cïng cã thĨ hµn b»ng
que hµn cã tû lệ cacbon thấp.
- Cần chú ý chế độ nung nóng chi tiết trớc khi hàn. Ngoài việc giảm
bớt ứng suất trong, việc nung nóng trớc còn cho khả năng nóng chảy tốt ở
vị trí hàn, quá trình hàn sẽ nhanh hơn đạt năng suất cao hơn [4].

Trng i hc Nụng nghiệp 1 - Luận Văn Thạc sỹ- kỹ
- thuật ----------- ----------------------------------- 18


1.2.2.2. Hồi phục cổ trục hao mòn bằng phơng pháp phun kim loại
Phun kim loại là một trong những phơng pháp hồi phục tiên tiến
nhất đợc dùng mấy chục năm trở lại đây ở nhiều nớc trên thế giới. ở
nớc ta phun kim loại đ^ đợc thí điểm ứng dụng ở một số cơ sở sửa chữa
và đ^ thu đợc một số kết quả bớc đầu
*Có 3 phơng pháp phun kim loại là phun kim loại dùng dòng điện,
phun kim loại dùng hơi và phun kim loại dùng dòng điện cao tần. Nguyên
lý chung của phun kim loại là dùng kim loại nóng chảy, dới tác dụng của
luồng không khí nén phun tơi thành hạt bụi nhỏ (kích thớc hạt khoảng
0,001mm - 0,05mm) đắp lên bề mặt cổ trục cần hồi phục

* Đặc điểm phục hồi cổ trục bằng phun kim loại là cổ trục đợc
phun phủ một lớp kim loại có chiều dày lớn (có thể từ 0,2mm ữ 10mm).
Khi phun kim loại, các cổ trục không bị nung nóng quá, tránh đợc những
thay đổi về tổ chức kim tơng, biến dạng, có thể phun kim loại lên các cổ
trục có vật liệu và đờng kính bất kỳ. Do đó công nghệ phun kim loại đợc
ứng dụng phục hồi các cổ trục bị hao mòn lớn, khắc phục các khut tËt do
chÕ t¹o, phun phđ chèng han gØ, trang trí hay các yêu cầu đặc biệt khác.
* Nhợc điểm phơng pháp phun đòi hỏi kỹ thuật tiên tiến và thiết bị
phức tạp, đắt tiền. Lợng kim loại khi phun phủ hao tổn lớn (theo các kết
quả nghiên cứu, lợng hao phí chiếm khoảng 30% tổng số kim loại dùng
phun, víi c¸c cỉ trơc cã kÝch th−íc nhá hao phÝ có thể tăng đến 78%). Kim
loại đắp thờng có nhiều lỗ rỗ và chứa một lợng lớn các oxit. Các phần tử
bị va đập bởi vận tốc phun lớn nên tạo khả năng biến cứng bề mặt, giảm
tính gia công cơ khí sau phục hồi. Khả năng chống mài mòn của kim loại
đắp khi làm việc trong điều kiện có bôi trơn rất tốt nhng lại rất kém trong
điều kiện ma sát khô. Thành phần hoá học của lớp phun phủ khác đáng kể
so với thành phần hoá học của kim loại nền do bị thoát một lợng C, Si, Mn
đáng kể, làm giảm cơ tính của lớp kim loại ®¾p [5].

Trường ðại học Nơng nghiệp 1 - Luận Văn Thạc sỹ- kỹ
- thuật ----------- ----------------------------------- 19


Để cải thiện chất lợng lớp kim loại sau khi phun, ta cần chú ý một
số vấn đề sau
* Tăng độ liên kết giữa hạt kim loại và độ bền của lớp kim loại phun
Căn cứ vào sự biến dạng của kim loại có thể áp dụng các phơng pháp lăn
hoặc nén để tăng độ liên kết, ngoài ra có thể cho các chất dẻo hữu cơ vào tổ
chức kim loại sau khi sấy khô nhằm tăng độ bền lớp kim loại đắp.
* Nâng cao độ bám cho lớp kim loại phun đắp nhất thiết phải giảm

tỷ lệ lớp ôxy hoá trong tổ chức kim loại. Hiện nay chủ yếu dùng cách xử lý
trong chất có khả năng tách lớp ôxy hoá đồng thời đặt chi tiết trong môi
trờng khí hyđrô, sau khi xử lý trong nhiệt độ khoảng 880 - 9000C, giữ
nhiệt từ 2 - 3 giờ, độ bám dính có thể tăng nên đến 14 lần.
Nâng cao tính chống mài mòn ngâm chi tiết sau khi phun vào dầu
công nghiệp với nhiệt độ 80 - 1000C làm cho tăng khả năng gia công, giảm
ứng suất d và độ chống mài mòn có thể tăng lên từ 1 - 1,5 lần [22].
1.2.2.3. Hồi phục các cổ trục hao mòn bằng phơng pháp mạ
* Đặc điểm phục hồi chi tiết bằng mạ đợc sử dụng rộng r^i để hồi
phục các cổ trục có lợng hao mòn không lớn. Trong quá trình mạ, cổ trục
không bị đốt nóng nhiều, không làm thay đổi cấu trúc và tính chất của kim
loại cổ trục, lợng d cho gia công rất nhỏ so với phơng pháp hàn. Độ
cứng của lớp mạ phụ thuộc vào chế độ và kim loại mạ. Trong hồi phục chi
tiết ngời ta sử dụng phổ biến là mạ Crôm, mạ thép, ngoài ra còn sử dụng
mạ đồng, mạ Niken và mạ kẽm.
Chất lợng lớp mạ đợc đặc trng bằng độ cứng, độ bền bám, độ
chịu mài mòn, ứng suất bên trong và độ bền mỏi. Độ chống mòn của lớp
mạ phụ thuộc vào bản chất và cấu trúc của kim loại, đồng thời phụ thuộc độ
hạt và phân bố đều đặn của cấu trúc cũng nh định hớng của các hạt [5].
Phơng pháp mạ thông thờng (dùng bể mạ) chỉ phù hợp với việc hồi
phục các chi tiết có kích thớc vừa và nhỏ. Khi hồi phục các cổ trục cã kÝch
th−íc lín nh− trơc khủu, xy lanh «t«, trơc động cơ máy kéo, máy búa,
Trng i hc Nụng nghip 1 - Luận Văn Thạc sỹ- kỹ
- thuật ----------- ----------------------------------- 20