Luận văn thạc sĩ 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 hố
nơng, lâm nghiệp
Mã số
: 60.52.14
Người hướng dẫn khoa học: TS. TỐNG NGỌC TUẤN

HÀ NỘI - 2010


LỜI CAM ðOAN
Tơi xin cam đoan rằng, số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn
này là trung thực và hồn tồn chưa hề được sử dụng để bảo vệ một học vị
nào.
Tơi cam đoan rằng, mọi sự giúp ñỡ ñể thực hiện luận văn này ñã ñược
cảm ơn và các thơng tin trích dẫn trong luận văn đều 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 .............i


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 đỡ của các thầy cơ Giảng viên Khoa cơ
điện ðại học Nơng nghiệp Hà nội. Xin cảm ơn tập thể cán bộ Trường Cao
đẳng kỹ thuật cơng nghiệp và Cơng ty TNHH kỹ thuật Hà Nội đã tạo điều
kiện tốt nhất cho tơi trong q trình học tập và thực hiện luận văn. Tôi cũng
xin cảm ơn sự động viên và đóng góp ý kiến q báu của các bạn đồng nghiệp
đã giúp cho tơi hồn 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 .............ii


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 đề tài

1

II

Nội dung đề 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 trị của gia cơng 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

Mục ñích và nội dung của ñề tài

19

Chương II. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

20

2.1

20

1.9

ðối tượng nghiên cứu

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

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

Q thế hiđrơ

31

3.2.6

u cầu đối 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 độ khơng ổn định

44

3.3.3

Mạ khơng thùng mạ (mạ ngồi bể)

46

3.4

Một số đặc điểm của mạ kẽm và mạ crơm

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 .............iv


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 ln chuyển dung dịch (mạ lần 2)

65

4.7

Thí nghiệm mạ đồng thời cả trong (lỗ) và bên ngồi có ln
chuyển dung dịch (mạ lần 3)

66

4.8

Xây dựng quy trình mạ crơm xy lanh

67

4.8.1

Sơ đồ ngun 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 .............v


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 crơm

50

4.8.1

Quy trình mạ xy lanh.

68

4.8.2

Kết quả đo chiều dày lớp mạ ngồi.

70

4.8.3

Kết quả đo chiều dày lớp mạ trong

70

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


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 điện

17

1.8.2

Các phương pháp nâng cao hiệu quả cơng 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 ngồi (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 khơng đồng đều 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 dịng chảy

45

3.3.5

Sơ đồ mạ qt

46

4.1.1

Sơ đồ mạ ngồi 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)

4.1.3

52

Sơ đồ mạ trong bể đồng thời mặt ngồi và mặt trong (dung dịch
luân chuyển trong bể chính)

52

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

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 đặt bơm (cao: h=350mm, thấp: h= 500mm)

4.2.5

56

Sự thay ñổi thời gian luân chuyển 1000ml (có thể suy ra lưu
lượng) nước theo thời gian đo

56

4.2.7

Kết quả thí nghiệm 4 (Khơng ln chuyển) và 4C (Có luân chuyển)

59

4.3.1

Xi lanh chế tạo mới

61

4.3.2

Thiết bị mạ xi lanh (ngồi 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 đơng thời cả trong và ngồi xy lanh có ln chuyển dung
dịch (Mạ lần3 )

66

4.8.1

Sơ đồ bố trí các cực khi mạ xy lanh.

67

4.8.2

Xy lanh mạ (mạ cả mặt trong và mặt ngồi)

69

4.8.3

Hình ảnh đo 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 .............viii


MỞ ðẦU
I. Tính cấp thiết của đề tài
Chất lượng bề mặt của chi tiết máy với các đặc tính như khả năng chịu
mài mịn, chịu nhiệt, độ cứng, chống gỉ, tính trơ hố học v.v… có ý nghĩa
quyết định đến tuổi thọ và độ 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
ngồi (bị cào xước, bị mịn, biến dạng bề mặt và thay đổi kích thước, bị ăn
mịn hố 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 địi hỏi giá thành cao. Từ đó mà việc tạo
nên một lớp kim loại có độ 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 khơng ngừng được cải tiến để đáp ứng được các điều kiện
địi hỏi có độ chính xác, năng xuất lao động cao, đi đơi với tuổi thọ và tính ổn
định cao trong q trình làm việc. Từ những yêu cầu trên, chất lượng chi tiết

máy cần phải ñược cải thiện ñặc biệt là lớp bề mặt ngồi. Một trong những
cơng nghệ nâng cao chất lượng bề mặt ñược ứng dụng khá hiệu quả đó là
cơng nghệ mạ điện.
Từ những u cầu thực tế trên, tơi đã đi nghiên cứu và thực hiện đề tài:
"Nghiên cứu ứng dụng cơng nghệ mạ điện cho chi tiết dạng lỗ".
Trong các lọai máy, máy sản xuất thực phẩm giữ một vị trí quan trọng,
đặc biệt với nước ta là nước nông nghiệp. Hiện Khoa Cơ - ðiện, Trường ðại
học Nơng 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 .............1


máy này xi lanh là một trong các chi tiết chính, chịu tải lớn, khó chế tạo có
thể ứng dụng mạ để nâng cao độ bền.
Cơng nghệ mạ crơm là một trong những cơng nghệ bề mặt tiên tiến. Nó
cho phép vừa phục hồi kích thước, vừa tạo được chất lượng bề mặt về độ
cứng, khả năng chịu mài mịn, chịu ăn mịn v.v… Do đó nó được sử dụng
rộng rãi trong nhiều ngành kinh tế như: ñầu máy toa xe, hàng khơng, tàu
thuyền, cơ giới cơng 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 mịn, đóng một vai trị quan trọng vì giảm
được 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 mịn, mài mịn cao. ðó là một u cầu
đặc 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 được sử dụng để phục hồi chi tiết máy hỏng như hàn ñắp,
mạ phun, mạ nhúng, mạ bằng điện phân...
Trong mạ bảo vệ thì mạ kẽm được 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 tơi chọn là mạ crơm. Ngồi ra do điều
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 đích của đề tài: Xây dựng quy trình mạ crơm xy lanh máy ép dầu.
ðể đạt được mục đích trên, nội dung cụ thể của đề 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 đặc trưng của mạ
crơm, mạ kẽm.

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp .............2


- 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 hồn thành tại Bộ mơn cơng nghệ cơ khí, Khoa Cơ
điện, Trường đại học Nơng nghiệp Hà Nội và Cơng ty TNHH kỹ thuật Hà
Nội.
II. Nội dung đề tài
Xuất phát từ mục đích của đề tài nghiên cứu và điều kiện thực tế,
trong luận văn này ngồi 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 đồng thời mặt trong và
ngồi. ðã thành cơng mạ crơm xi lanh máy ép dầu, bề ngịai lớp mạ ñẹp . Kết
quả chạy thử cho thấy lớp mạ không bị bong tróc có thể hồn thiện cơng nghệ
để đưa vào ứng dụng trong thực tế.

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp .............3


Chương 1. TỔNG QUAN VỀ VẤN ðỀ NGHIÊN CỨU
1.1. Tình hình phát triển cơ khí ở Việt Nam
ðối với nước ta, cơng nghiệp cơ khí được coi là ngành then chốt. Nếu
khơng có ngành này thì khơng thể nào tiến hành cơng nghiệp hố, hiện đại
hố nền kinh tế, khơng ñủ sức mạnh ñể thực hiện các nội dung của cuộc cách
mạng cơng nghiệp, để đổi mới cơng nghệ. Về tỉ trọng, nó chiếm 10,6% giá trị
sản xuất của tồn ngành cơng nghiệp. (2003).
Cho đến nay, ngành cơng nghiệp cơ khí của Việt Nam đã đủ sức chế
tạo nhiều loại máy công cụ (loại vừa và nhỏ) và các thiết bị chun ngành
(thiết bị điện, thiết bị khai khống, máy kéo, máy bơm các loại). Bên cạnh đó,
cả nước đã có đội ngũ thợ lắp ráp lành nghề, đạt 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 cơng 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 đã có những bước phát triển ñáng kể, chuyển ñổi từ thụ
ñộng sang chủ ñộng hơn trong sản xuất, đầu tư và tìm kiếm thị trường, đổi
mới cơng nghệ để nâng cao khả năng cạnh tranh. Các chính sách thúc đẩy sản

xuất cơ khí của Nhà nước như Chương trình hỗ trợ phát triển sản xuất sản
phẩm cơ khí trọng điểm giai đoạn 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 nơng thơn,… đã 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 để thúc ñẩy hoạt ñộng sản xuất kinh doanh.

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp .............4


Giai đoạn 2001-2006, ngành Cơ khí Việt Nam được đánh giá đã đạt
được những thành quả to lớn, khơng chỉ ñáp ứng tốt nhu cầu phát triển của
các ngành công nghiệp chủ lực của đất nước, mà cịn giành được 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 được xếp vào
nhóm sản phẩm đạt 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 đây vài năm, ít ai
dám nghĩ. Báo cáo tại Hội nghị ñánh giá Chiến lược phát triển ngành Cơ khí
Việt Nam đến năm 2010, tầm nhìn đến 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 đến những năm gần đây, con số
này đã đạt 40%, tốc độ tăng trưởng bình qn đạt 40%/năm. ðây là một tín
hiệu rất đáng mừng đối với một ngành được coi là ngành cơng nghiệp nền
tảng, có vai trị quan trọng trong việc phát triển kinh tế-xã hội ñất nước.
Tuy đạt được những thành tích cao về xuất khẩu, nhưng ngành Cơ khí
vẫn cịn gặp nhiều khó khăn, đặc biệt là trong thời ñiểm hiện nay khi Việt
Nam ñã hội nhập WTO. Tình hình phát triển cơng nghiệp hỗ trợ trong lĩnh
vực cơ khí vẫn hạn chế, chỉ dừng ở cơng đoạn gia cơng, lắp ráp các thiết bị cơ

khí. Tuy là chìa khóa thúc đẩy cơng nghiệp phát triển nhưng hiện nay 70 80% sản phẩm phục vụ sản xuất lắp ráp vẫn phải nhập khẩu, bên cạnh đó,
nhiều doanh nghiệp trong nước cịn 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 độ, tay nghề giỏi. Công tác hỗ trợ dịch vụ của các sản
phẩm cơ khí chưa được quan tâm đầu tư đúng mức từ phía các doanh nghiệp.

Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp .............5


ðể ngành cơ khí có thể đi tắt đón đầu, 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 điều 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 đó 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 động, cơng nghệ, coi cạnh tranh là
động lực để đổi mới, đặt doanh nghiệp vào vị trí trọng tâm trong đổi mới cơng
nghệ. Tạo mơi trường thích hợp cho đổi mới, ứng dụng rộng rãi cơng nghệ
mới, tại Việt Nam. Thực hiện phương châm đi tắt đón 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 trị của gia cơng cơ khí trong cơng 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 ln đóng một vai trị vơ cùng quan trọng, nó là
nguồn đơng 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 cơng cơ khí tham gia ở tất cả các khâu . Nó quyết định đến tuổi thọ cũng
như u cầu khắt khe của chi tiết. Nhờ có gia cơng cơ khí mà ta có thể tạo gia

Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp .............6


ñược các hình dạng ñặc biệt của chi tiết với cấp chính xác tuỳ theo yêu cầu
làm việc của chi tiết .Cịn trong phục hồi chi tiết máy, do được 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 được 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 đến tính kinh tế , tính kỹ thuật. Trong q trình hồi phục chi tíêt máy
có những chi tiết máy nếu chúng ta áp dụng các phương pháp gia cơng 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 cơng mới đã và đang được các
nước trên thế giới áp dụng.
Vì vậy mà gia cơng cơ khí có vai trị rất quan trọng trong cuộc sống
hằng ngày và trong lao ñộng sản xuất. ðể thực hiện thành cơng q trình cơng
nghiệp hố hiện đại hố đất nước, thì nhất thiết cần phải đầu tư phát triển
ngành cơ khí gia cơng .
1.3. Một số u 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
ngồi những u cầu chung (độ cứng, sức bền, độ bền rung động) cịn phải
đáp ứng những u cầu sau:
1. Khả năng thực hiện q trình cơng nghệ tiên tiến. Nói cách khác máy

và thiết bị muốn đạt năng xuất đầy đủ phải có tác động của cơng nghệ thích
hợp nhất lên sản phẩm gia công. Trong trường hợp này những tổn thất khơng
tránh khỏi là nhỏ nhất. Do đó khi thiết kế hoặc cải tiến máy ñang dùng, cùng
với chế độ tốt nhất của q trình cơng 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 .............7


xuất lao động 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 mịn cao của các bộ phận làm việc của máy và thiết
bị sản xuất thực phẩm. Dó là một u cầu đặc biệt quan trọng đối 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 phơi định hình rỗng nhưng khơng
gây ảnh hưởng đến độ bền, độ 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 hố, crom hố, hàn đắp, 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 khơí lượng riêng nhỏ, nhưng vẫn đủ độ độ
bền cơ học, tính chống mài mịn và ăn mịn. Sử dụng những vật liệu tổng hợp
khơng chỉ làm giảm khối lượng của máy, tăng tuổi thọ, giảm giá thành chế
tạo.
5. Tính cơng nghệ của máy và thiết bị là sự kết hợp giữa kết cấu và
phương pháp chế tạo tối ưu theo quy mơ sản xuất đã được biết trước với mọi
cách tiết kiệm vật liệu. Tính cơng nghệ của kết cấu máy và thiết bị có quan hệ
đến tồn bộ q trình sản xuất bắt đầu từ khâu chế tạo phôi chi tiết và kết thúc
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp .............8


khi hồn thành và chạy thử máy bằng thí nghiệm. ðể đánh giá tính cơng nghệ
ta dùng các chỉ tiêu như: Khối lượng, mức độ thống nhất hố kết cấu kết cấu
1.4. Nguyên nhân dẫn ñến hư hỏng của chi tiết máy
Có rất nhiều ngun nhân dẫn đễn 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 ngun 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 ngun nhân lực đặc biệt là lực ma sát
có ảnh hưởng rất lớn đến q 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 đã trình bày ở mơn học “Cơ sở độ 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 mơn học Cơ sở độ
tin cậy máy cịn có cách phân loại khác. Ở cách này hư hỏng ñược chia thành
ba nhóm: mịn; hư hỏng cơ học và hư hỏng hố nhiệt.

Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp .............9


Vĩ mơ
Vi mơ

Khởi động

Ngoại
Nội

MA SÁT

Chuyển động

Lăn

Dừng

Trượt

Lăn trượt

ðối tượng

Va đập

Xoay

Q trình

Chuyển động

Trượt xoay

Lăn xoay
Trạng thái
Rắn

Lỏng

Khí

Plasma

Hỗn hợp

Hình 1.4.1. Tổng quan về phân loại ma sát

Mòn là dạng hư hỏng hay gặp nhất. Dựa vào mức độ mịn, mịn lại có
thể chia thành ba nhóm: mịn đều; mịn khơng đều sinh ra ơvan, cơn (đây 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 mịn (hố học và điện hoá),
cháy, tạo cặn dầu, cặn nước, cong vênh (do giãn nở vì nhiệt).

Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp .............10

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 mịn (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 được 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 cơng 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 cơng và độ 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 đổi 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 đó có chi tiết sửa chữa;
- Biểu cơng 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 .............11

và thời gian bổ sung.
- Dung sai lắp ghép và lượng dư gia cơng.
Trong trường hợp khơng 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, đo đạc…để 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.
HỒI PHỤC CHI TIẾT
(loại bỏ hư hỏng)

Loại bỏ mịn
(hồi phục cặp lắp ghép)

Khơng khơi
phục kích
thước ban
đầu

Loại bỏ hư hỏng
cơ học (cơ khí)

Khơi phục
kích thước
ban đầu

Kích thước
sửa chữa

ðiều chỉnh

Loại bỏ hư hỏng
hóa - nhiệt

GC

GC

GC

N
G
U
Ơ
I

C
Ơ
K
H
Í

N
H
I
Ê
T

Ghép thêm
chi tiết phụ,
thay một

phần chi tiết

Biến
dạng
dẻo

Sử dụng
vật liệu của
chính chi
tiết

- Hàn đắp kim loại;
- Phun kim loại;
- Mạ điện và mạ hố;
- Sử dụng polime;
- ðúc kim loại lỏng
-…..

ðắp thêm
vật liệu lên
chi tiết

H
À
N

Sử dụng
mối liên kết
khơng tháo
được

D
Á
N

Sử dụng
mối liên kết
tháo được

ðinh
tán

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 .............12


1.6. Các phương pháp bảo vệ ăn mịn kim loại
Có rất nhiều các phương pháp bảo vệ ăn mịn (hình 1.6.1).
Các phương
pháp bảo vệ ăn
mịn trong mơi
trường khí

Tạo hợp kim chịu nóng
Bao phủ bảo vệ
Dùng mơi trường khí bảo vệ
Giảm tốc độ ơxi hóa

Các phương

pháp bảo vệ ăn
mịn trong mơi
trường khơng
khí

Dùng các kim loại dễ bị thụ động hoặc dùng các kim loại làm
phụ gia catơt có tác dụng thụ ñộng của thép cacbon
ðưa các chất màu gây thụ ñộng hóa kim loại vào thành phần
của lớp sơn chống ăn mịn

Giảm độ dẫn điện 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

CÁC
PHƯƠNG
PHÁP
BẢO VỆ
ĂN MÒN
KIM LOẠI

Sử dụng các chất làm chậm ăn mòn

Các phương
pháp bảo vệ ăn
mịn trong đất

Bao phủ bảo vệ
Bảo vệ điện hóa (bằng prơtectơ, bằng dịng điện)
Xử lý mơi trường

Các phương
pháp bảo vệ ăn
mịn trong
nước sơng,
nước biển

Kết cấu hợp lý
Bảo vệ điện hóa (bằng prơtectơ, bằng dịng điện)
Xử dụng thép hợp kim thích hợp
Bao phủ bảo vệ
Phương pháp hợp kim hóa
Xử lý mơi trường

Các phương
pháp bảo vệ ăn
mịn điện hóa

Bao phủ bảo vệ
Bảo vệ điện hóa
Cấu tạo hợp lý
Tổ hợp các phương pháp bảo vệ
Lựa chọn vật liệu hợp lý

Hình 1.6.1. Các phương pháp bảo vệ ăn mịn kim loại

Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp .............13


Qua hình 1.6.1 thấy rằng phương pháp bảo vệ ăn mịn nhờ phương

pháp bao phủ bảo vệ được ứng dụng ñể bảo vệ kim loại khỏi tất cả các dạng
ăn mịn. Bao phủ bảo vệ có thể bao phủ bằng kim loại hoặc phi kim. Có nhiều
phương pháp bao phủ bằng kim loại trong đó có phương pháp mạ điện. Trong
các phương pháp mạ điện bảo vệ kim loại thì mạ kẽm được sử dụng khá rộng
rãi. Trong q trình ăn mịn, kẽm đóng vai trị anot và bị hồ tan tránh cho chi
tiết bị ăn mòn. Bao phủ bằng phi kim thường là sơn.
1.7. Vai trò, ý nghĩa của mạ điện
Qua trình bày ở trên thấy rằng việc ứng dụng phương pháp mạ điện
trong nghành cơ khí nói chung và trong công nghệ bảo vệ bề mặt kim loại và
cơng nghệ phục hồi đã đem lại hiệu quả to lớn. ðặc biệt ñối với những chi tiết
làm việc trong mơi trường ăn mịn và mài mịn cao. Trong cơng nghệ bảo vệ bề
mặt thì mạ điện là một trong những phương pháp có hiệu quả tốt trong mọi mơi
trường, trong cơng nghệ phục hồi mạ điện đặc bịêt có hiệu quả đối với những
chi tiết có hao mịn khơng lớn. Hơn nữa, các sản phẩm khơng chỉ đáp ứng được
u cầu chất lượng mà cịn có thể đáp ứng được cơ lý tính ( tăng khả năng
chịu mài mịn…) của một số sản phẩm có giá trị thẩm mỹ và kinh tế cao.
Hiện nay cơng nghệ mạ điện được ứng dụng rất rộng rãi trong nhiều
lĩnh vực và ñã có nhiều dây chuyền, thiết bị hiện đại, tuy vậy chủ yếu là mạ
trang trí và mạ bảo vệ trang trí (hình 1.7.1). Vấn đề mạ để nâng cao tính
chống mài mịn, mạ phục hồi vẫn chưa được 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 q trình điện hóa phủ lớp kim loại lên một vật. Trong
q trình mạ điện, vật cần mạ được gắn với cực âm catôt loại mạ gắn với cực
dương anơt của nguồn điện trong dung dịch điện mơi. Cực dương của nguồn
ñiện sẽ hút các electron e- trong quá trình ơxi 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 .............14

âm, tại đây chúng nhận lại e- trong q trình ơxi hóa khử hình ớp kim loại
bám trên bề mặt của vật ñược mạ. ðộ dày của lớp mạ tỉ lệ thuận với cường độ
dịng điện của nguồn và thời gian mạ.Ngành mạ điện được nhà hóa học ý
Luigi V. Brugnatelli khai sinh vào năm 1805. Ơng đã sử dụng thành quả của
người ñồng nghiệp Alessandro Volta, pin Volta ñể tạo ra lớp phủ điện hóa
đầu tiên. Phát minh ủa ông không có ứng dụng trong công nghiệp trong suốt
30 năm và chỉ được nghiên cứu trong các phịng 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 đó, John Wright, Birmingham, Anh sử dụng
Kali xyanua dung dịch mạ vàng, bạc. Vào thời kì này, đó 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 đó, ngành cơng nghiệp mạ điện tại Birmingham
đã có sản phẩm mạ ñiện trên khắp thế giới. Cùng với sự phát triển của khoa
học điện hóa, cơ chế điện kết tủa lên bề mặt kim loại ngày càng ñược nghiên
cứu và sáng tỏ. Kĩ thuật mạ ñiện phi trang trí cũng được phát triển. Lớp mạ
kền, đồng, 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 dịng điện
tăng lên, năng suất lao động tăng, q trình mạ được tự động hóa từ một phần
đến hồn tồn. 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 mịn lẫn trang trí, làm đẹp... Kể từ sau chiến tranh thế giới
thứ hai, người ta còn nghiên cứu thành cơng kĩ thuật mạ crom cứng, mạ đa
lớp, mạ đồng hợp kim. mạ kền sunfamat... Nhà vật lí Mỹ Richard Feynman đã
nghiên cứu thành cơng cơng nghệ mạ lên nền nhựa. Hiện nay cơng nghệ này
đã được ứng dụng rộng rãi. Kĩ thuật mạ hiện là một trong ba q trình trong
chu trình LIGA - được sử dụng trong sản xuất robot ñiện tử siêu nhỏ.

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp .............15

a)

b)

đ)

c)

d)

e)

f)
h)
Hình 1.7.1. Một số ứng dụng, trang thiết bị của mạ điện
a – vịng mạ niken; b – đồ trang sức mạ vàng; c – vịi mạ crơm; d – thép mạ kẽm;
ñ – dây chuyền mạ treo; e – dây chuyền mạ quay; f – móc treo; h – can nhiệt.

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp .............16