Chế tạo bào gỗ

PHẦN I. GIẢI MÃ CÔNG NGHỆ
1. Giới thiệu chi tiết


Giới thiệu ngành công nghiệp gỗ
Trong lịch sử phát triển của loài người, gỗ đóng vai trò hết sức

quan trọng, không những giúp con người tự vệ, sản xuất mà còn góp
phần tạo nen những tiện nghi cần thiết trong sinh hoạt. Ngoài ra nó
chiếm một vị trí không thể thiếu trong mọi lĩnh vực nghệ thuật và xây
dựng. Ngày nay, gỗ vẫn luôn hiện diện trong mọi lĩnh vực của đời sống
chúng ta và trong tương lai gỗ vẫn còn phát triển hơn nữa. Do đó, ngày
càng có nhiều yêu cầu vầ sản phẩm, mẫu mã và chất lượng, nhất là trong
nền kinh tế thị trường của nước ta hiện nay thì năng suất cao, giá thành
hạ, chất lượng cao là những yêu cầu tiên quyết. Chính vì vậy, việc cơ
giới hóa trong khâu gia công gỗ là hết sức cần thiết.


Giới thiệu bào gỗ cầm tay
Bào gỗ là công nghệ gia công mặt phẳng cso diện tích tương đối

lớn so với chiều dày bằng cách cắt gọt một hay nhiều lớp gỗ mỏng để
tạo nên tấm với chiều dày, độ phẳng, độ nhẵn đạt yêu cầu cho phép
trước khi chuyển sang công đoạn khác.
Tuy sản xuất công nghiệp đòi hỏi cơ giới hóa để mang lại hiệu quả
kinh tế cao, song dụng cụ bào gỗ cầm tay vẫn là dụng cụ thiết yếu
không thể thiếu trong ngành công nghiệp gỗ.
Lưỡi bào gỗ là một phần quan trọng trong dụng cụ bào gỗ, có thiết
kế nhỏ gọn giúp thao tác bào dễ dàng.

KÍCH THƯỚC CHI TIẾT:
- Dài: 130 mm
- Rộng: 23 mm (phần chuôi)
35 mm (phần công tác)
- Dày: 2,5 mm

Hình 1.1. Hình ảnh và kích thước chi tiết lưỡi bào gỗ


 Điều kiện làm việc của chi tiết
Trong quá trình làm việc chi tiết cần có độ cứng nhất định để có thể
bào được gỗ, đồng thời cũng phải chịu được mài mòn do tiếp xúc trực
tiếp với bề mặt gỗ, do vậy độ cứng chi tiết cần đạt 54-56HRC.
Với độ cứng cao như vậy, chi tiết rất giòn dễ bị gãy do va đập mạnh
trong quá trình làm việc, do vậy mặt không công tác của chi tiết có độ
cứng thấp hơn: 40-42 HRC để đảm bảo độ dai va đập.


2. Giải mã công nghệ


Kết quả phân tích hóa học

Thực hiện trên máy phân tích quang phổ

Hình 2.1. Kết quả phân tích hóa học bằng XRD

Mặt công tác
Mặt không
công tác

%C

%Mn

%P(max)

%S(max)

%Cr

0,45

0,77

0,01

0,02

0,92

0,43

0,59

0,03

0,01

0,04

Bảng 2.2. Kết quả phân tích hóa học của mẫu khảo sát


Kết quả đo độ cứng

- Độ cứng bề mặt công tác và mặt không công tác được đo trên máy đo
độ cứng thô đại HRC
- Phần giữa đo trên máy đo độ cứng tế vi với tải trọng 0.1 N
Kết quả thu được:
- Bề mặt công tác: 56 HRC (giá trị trung bình)
- Bề mặt không công tác: 40 HRC (giá trị trung bình)


- Phần giữa: 250HV ~ 23 HRC (giá trị trung bình)

Hình 2.3. Biểu đồ kết quả đo độ cứng mẫu nghiên cứu




Tổ chức tế vi

1

Phần công tác

2

Phần giữa

3

Phần không
công tác

100 µm

Hình 2.4. Tổ chức phần đầu lưỡi bào (x100)

1

2

3
50 µm

Hình 2.5. Tổ chức phần thân lưỡi bào (x200)


1

50µm

Hình 2.6. Tổ chức phần mặt công tác (x200)
2

Lớp giữa

50µm

50µm


Hình 2.7. Tổ chức phần giữa (x200)
3

50µm

Hình 2.8. Tổ chức phần mặt không công tác (x200)
→ Phân tích:
- Với thành phần hóa học được phân tích:

Mặt công tác
Mặt không
công tác

%C

%Mn

%P(max)

%S(max)

%Cr

0,45

0,77

0,01

0,02

0,92

0,43

0,59

0,03

0,01

0,04

+ Vật liệu làm mặt công tác của lưỡi là 45Cr, đồng thời tổ chức tế vi có
dạng Maxtensit kim, do vậy thép đã được tôi và ram ở nhiệt độ thấp.
Điều này phù hợp với độ cứng đo được là 56 HRC.


+ Vật liệu làm mặt không công tác của lưỡi là C45, đồng thời tổ chức tế
vi có ít Maxtensit kim nhưng thô, do vậy thép đã được tôi nhưng không
hoàn toàn. Điều này phù hợp với độ cứng đo được là 40 HRC.
+ Phần ghép nối của 2 thép có độ cứng thấp (23 HRC), là một dải trắng
sáng, đồng thời xung quanh dải này về phía mặt không công tác (C45)
các hạt trắng cũng nhiều hơn và giảm dần từ trong ra ngoài. Do vậy khi
ghép nối đã sử dụng nhiệt làm thoát Cacbon của mặt C45.
3. Lựa chọn quy trình công nghệ

Quy trình công nghệ tổng quát chế tạo lưỡi bào
Phôi

Nung sơ bộ

Gia công

Kiểm tra

(cán, cắt gọt)

Kiểm tra

Nhiệt luyện

Ghép nối

Kiểm tra

Kiểm tra

Đóng gói

 Nung sơ bộ
• Mặt không công tác của lưỡi dùng thép C45
- Mục đích của nung sơ bộ là làm mềm thép trước khi gia công.
- C45 là thép trước cùng tích, do vậy nhiệt độ nung được tính như
sau:

T3 − 727 0.8 − 0.45
=
911 − 727
0.8

⇒ T3 = 80.5
⇒A3=80.5+727=807.5
⇒T=807.5+(20-40)=840oC

ToC

840oC

Không khí

t(phút)

• Mặt không công tác của lưỡi dùng thép C45
Mục đích của nung sơ bộ là làm mềm thép trước khi gia công.
45Cr là thép hợp kim thấp, nhiệt độ nung
T= TC45+10=840+10=850oC
Do hàm lượng Cr thấp tổ chức sau nung sơ bộ là Ferit+Peclit+Xe hợp
kim (Fe,Cr)3C


Sau khi nung sơ bộ, kiểm tra vật liệu:
- Dùng kính hiển vi quang học: tổ chức nhận được giống phôi ban
đầu gồm các hạt ferrit và các tấm peclit.
- Kiểm tra cơ tính đạt được:
Giới hạn bền

Giới hạn

Độ dãn dài

(MPa)

chảy (MPa)

tương đối δ

Độ cứng HRC


(%)



C45
610
45Cr
980
Gia công:

360
785

16
9

23
24

- Sau khi nung sơ bộ thép có dạng tấm với chiều dày lớn hơn chiều
dày chi tiết cần chế tạo, chi tiết được đưa vào cán thành tấm mỏng.
- Sau khi cán chi tiết được mang đi gia công tạo hình sản phẩm theo
yêu cầu.


Nhiệt luyện kết thúc:
Sau khi nung nóng lên nhiệt độ tôi, 2 mặt của chi tiết sẽ được rèn
nóng để ghép lại với nhau. Do độ cứng của mặt công tác và mặt
không công tác chênh lệch nhau nhiều (40 và 55HRC) mà sử dụng 2
mác thép C45 và 45Cr. Do vậy mặt công tác sẽ được tôi hoàn toàn và
mặt không công tác được tôi không hoàn toàn sau đó được rèn nóng
để ghép vào với nhau rồi cùng mang ram thấp.
• Tôi
+ Mặt công tác dùng thép 45Cr
Thép 45Cr là thép hợp kim thấp, nhiệt độ tôi:
T=A3+10+(30-50)=807.5+10+(30-50)=860oC
Pha xementit hợp kim có nhiệt độ hòa tan vào austenit khoảng 830850oC do vậy sau khi nung lên nhiệt độ tôi, xementit hợp kim sẽ hòa
tan vào austenit do vậy tổ chức là austenit.
Vì là thép hợp kim thấp, môi trường tôi là dầu nóng (nhiệt độ 6080oC) để tránh ứng suất nhiệt gây cong vênh nứt vỡ.
+ Mặt không công tác dùng thép C45


Mặt này được tôi không hoàn toàn ở nhiệt độ 800C.
• Ram
Với chi tiết lưỡi bào, cơ tính của mặt công tác là phần quan trọng
do đó nhiệt độ ram được chọn theo mặt công tác (thép 45Cr).

Do thép có hàm lượng Cr<1% có thể sử dụng giản đồ bên dưới để
chọn nhiệt độ và thời gian ram:

Để đạt độ cứng (54-56) HRC nhiệt độ ram 200oC trong 1 giờ
Sau khi ram tổ chức đạt được là Maxtensite ram hình kim và cacbit
crom phân bố đều trên nền tăng độ cứng và chống mài mòn.
ToC

860oC
Dầu

200oC

(70oC)

- Kiểm tra:

t(phút)

+ Kiểm tra về kích thước chi tiết sau quá trình nhiệt luyện, có thể
tiến hành gia công tinh để đạt được kích thước chính xác theo yêu
cầu.


+ Kiểm tra về cơ tính chi tiết:
•Độ cứng mặt không công tác: 40-42 HRC
•Độ cứng mặt công tác: 54-56 HRC
•Mối ghép phải chắc chắn đảm bảo không bị bong tách trong quá
trình làm việc.

PHẦN II. THỰC HÀNH
Để nghiên cứu quy trình xử lý nhiệt của chi tiết lưỡi bào gỗ, ta cần
làm thực nghiệm trên mẫu khảo sát. Thu thập kết quả, số liệu và tổng
hợp, so sánh với chi tiết thật. Khi so sánh, nếu mẫu làm thực nghiệm đạt
các cơ tính, tổ chức tế vi như mẫu thật, tức là việc xử lý nhiệt diễn ra
chính xác.
1. Ủ mẫu 45Cr


Chuẩn bị mẫu thực nghiệm:
• Mẫu thực nghiệm được cắt ra từ chính chi tiết lưỡi dao bào ban
đầu ta có. Vì lý do thời gian không cho phép nên bài báo cáo này của
chúng em xin tập trung nghiên cứu phương pháp xử lý nhiệt cho phần
mặt lưỡi công tác, tức phần thép 45Cr.
• Cắt mẫu: cắt thành 2 mẫu thực nghiệm có kích thước 35x20mm.



Tiến hành ủ mẫu:
• Nhiệt độ ủ: 45Cr là thép trước cùng tích, do đó ta tiến hành ủ hoàn
toàn để đạt được tổ chức austenit rồi làm nguội cùng lò. Nhiệt độ ủ
được tính theo công thức sau:
911 − 727 x − 727
=
0,8
0,35

x = 810
→ Do đó nhiệt độ ủ của thép 45Cr sẽ là: Tủ = 810 + 40 + 10 = 860oC

• Thời gian ủ: 30 phút, đủ lâu để đạt trạng thái cân bằng P+α


Tổ chức tế vi sau ủ:


1

2

3

Mặt công tác (45Cr)

Phần giữa

Mặt không công tác (C45)
100 µm

Hình 1.1. Tổ chức phần thân lưỡi sau ủ (x100)
1

50 µm


Hình 1.2. Tổ chức mặt công tác sau ủ (x200)
3

50 µm

Hình 1.3. Tổ chức mặt không công tác sau ủ (x200)
 Độ cứng:
- mặt công tác (45Cr): HRC
- mặt không công tác (C45): HRC
2. Nung tôi mẫu thực nghiệm 45Cr


Nhiệt độ nung: nhiệt độ nung tôi thép 45Cr tương đương với

nhiệt độ ủ, ta có thể chọn nhiệt độ nung tôi dao động trong khoảng 880900oC. Nhiệt độ cao sẽ làm lớn hạt rất nhanh.


Thời gian giữ nhiệt: khoảng 15 phút do chi tiết khá mỏng,

khoảng 2mm, thời gian giữ nhiệt cần đủ lâu để hòa tan cacbit nhưng
cũng cần đủ nhanh để tránh làm lớn hạt.


Môi trường tôi: môi trường tôi trong nước để đảm bảo có cơ tính

(độ cứng) đạt với yêu cầu làm việc.


Tổ chức tế vi:


1

2

3

Mặt công tác (45Cr)

Lớp giữa

Mặt không công tác (C45)
20 µm

Hình 2.1. Tổ chức lưỡi bào sau tôi (x500)
1

10 µm


Hình 2.2. Tổ chức mặt công tác sau tôi (x1000)

2

10 µm

Hình 2.3. Tổ chức phần giữa sau tôi (x1000)
3

10 µm


Hình 2.4. Tổ chức mặt không công tác sau tôi (x1000)
 Độ cứng:
- Kết quả đo độ cứng thô đại:

+ Mặt công tác: 56HRC
+ Mặt không công tác: 45HRC
- Kết quả đo độ cứng tế vi:
+ Mặt công tác: 732 HV = 61 HRC
+ Lớp giữa: 259 HV = 24 HRC
+ Mặt không công tác: 541 HV = 52 HRC
3. Ram mẫu thực nghiệm


Nhiệt độ nung: do điều kiện làm việc cần độ cứng cao, chống

mài mòn tương đối nên ta tiến hành ram thấp mẫu. Nhiệt độ ram là
200oC, với nhiệt độ này, ta sẽ thu được tổ chức hầu hết là mactensit, có
độ cứng cao, phù hợp với điều kiện làm việc của chi tiết.


Thời gian giữ nhiệt: khoảng 1h, ram thấp để khử ứng suất nhiệt,

ứng suất tổ chức, đặc biệt vai trò chính của ram thấp là thu được
mactensite ram, austenit dư và cacbit crom phân tán nhỏ mịn trên nền
làm tăng độ cứng và tính chống mài mòn nhưng gần như loại bỏ hoàn
toàn được ứng suất. Điều này có ý nghĩa quan trọng đối với cơ tính của
vật liệu.


Tổ chức tế vi


1

2

3

Mặt công tác (45Cr)

Lớp giữa

Mặt không công tác (C45)
20 µm

Hình 3.1. Tổ chức lưỡi bào sau ram (x500)
1

10 µm

Hình 3.2. Tổ chức mặt công tác sau ram (x1000)


2

10 µm

Hình 3.3. Tổ chức phần giữa sau ram (x1000)
3

10 µm

Hình 3.4. Tổ chức mặt không công tác sau ram (x1000)

 Độ cứng
- Kết quả đo độ cứng thô đại:
+ Mặt công tác: 54 HRC
+ Mặt không công tác: 50 HRC
- Kết quả đo độ cứng tế vi:
+ Mặt công tác: 645 HV = 57 HRC
+ Lớp giữa: 246 HV = 22 HRC
+ Mặt không công tác: 580 HV = 54 HRC


4. So sánh mẫu thật và mẫu thực nghiệm
4.1. Về mặt cơ tính
Mặt công tác

Phần giữa

Mặt không công

(45Cr)
tác (C45)
Mẫu ban đầu
56
21
40
Mẫu thực nghiệm
54
22
50
Bảng 4.1. Bảng so sánh độ cứng của mẫu ban đầu và mẫu đã qua xử lí

Hình 4.2. Biểu đồ so sánh độ cứng của mẫu ban đầu và mẫu thực nghiệm
Sau khi xử lí lại mẫu ban đầu ta thấy:
- độ cứng của mặt công tác và phần giữa của chi tiết tương đương với mẫu
ban đầu
- độ cứng của mặt không công tác có chênh lệch lớn so với mẫu ban đầu (40
và 50 HRC)

4.2. Về mặt tổ chức tế vi
 Mặt công tác


20 µm

Tổ chức mặt công tác ban đầu (x500)

20 µm

Tổ chức mặt công tác sau khi xử lí (x500)


 Phần giữa

20 µm

Tổ chức phần giữa ban đầu (x500)