Nghiên cứu công nghệ và chế tạo bộ răng gầu máy xúc thủy lực BL365 trong khai thác mỏ
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.59 MB, 43 trang )
Bộ Công thơng
Tổng Công ty Máy động lực và máy nông nghiệp
Viện Công nghệ
Báo cáo tổng kết đề tài KH-CN
M số: 244.07.RD/HĐ-KHCN
Tên đề tài:
nghiên cứu công nghệ và chế tạo bộ răng gầu
máy xúc thủy lực bl365 trong khai thác mỏ
Cơ quan chủ quản: Bộ Công thơng
Cơ quan chủ trì: Viện Công nghệ
Chủ nhiệm đề tài: kS. Trần tự trác
6798
12/4/2008
Hà Nội, 3-2008
Bộ Công thơng
Tổng Công ty Máy động lực và máy nông nghiệp
Viện Công nghệ
Báo cáo tổng kết đề tài KH-CN
M số: 240.07.RD/HĐ-KHCN
Tên đề tài:
nghiên cứu công nghệ và chế tạo bộ răng gầu
máy xúc thủy lực bl365 trong khai thác mỏ
Hà Nội, 3 - 2008
Cơ quan chủ trì
Viện Công nghệ
Chủ nhiệm đề tài
KS. Trần tự trác
Những ngời tham gia đề tài:
1. Trần Tự Trác Viện Công nghệ
2. Đặng Thành Công Viện Công nghệ
3. Trần Trọng Nghĩa Viện Công nghệ
4. Võ Thanh Sơn Viện Công nghệ
5. Thái Văn An Viện Công nghệ
6. Hoàng Thị Mai Viện Công nghệ
7. Nguyễn Thanh Tùng Viện Công nghệ
8. Nguyễn Cao Minh Viện Công nghệ
9. Nguyễn Đức Chung Viện Công nghệ
Báo cáo đề tài NCKH
Nghiên cứu công nghệ và chế tạo bộ răng gàu máy xúc thuỷ lực BL 365 trong khai thác mỏ
...............................................................................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................................................................................
......................................................................................................................................................................................................................
...............................................................................................................................................................................................
1
mục lục
trang
Lời nói đầu
3
Phần 1. Tổng quan
4
1.1. Thực trạng sử dụng răng gàu máy xúc thuỷ lực BL365 4
1.2. Nhu cầu sử dụng răng gàu máy xúc thuỷ lực BL365 trong khai thác mỏ 5
1.3. Tình hình nghiên cứu, sản xuất và cung cấp răng gàu máy xúc thuỷ lực
BL365
5
1.4. Phơng pháp nghiên cứu và mục tiêu của đề tài 6
Phần 2. lựa chọn vật liệu
7
2.1. Nghiên cứu vật liệu
7
2.1.1. Tính chống mài mòn của thép 7
2.1.2. Những đặc tính cơ bản của thép chịu mài mòn va đập 8
2.1.3. Một số loại thép chịu mài mòn va đập.
10
2.1.4. Lạ chọn vật liệu chế tạo răng gàu máy xúc thuỷ lực BL 365 10
2.2. Các yếu tố ảnh hởng đến tính chất của thép hợp kim 11
2.2.1. ảnh hởng của thành phần hoá học
11
2.2.2. ảnh hởng của công nghệ đúc
13
2.2.3. ảnh hởng của quá trình xử lý nhiệt
13
Phần 3. công nghệ chế tạo
15
3.1. Sơ đồ tổng thể quy trình công nghệ chế tạo 15
3.2. Công nghệ đúc 17
3.2.1. Thiết kế công nghệ đúc 17
3.2.2. Công nghệ chế tạo khuôn đúc 19
3.3. Công nghệ nấu luyện thép 13
20
3.3.1. Tính toán phối liệu nấu luyện 20
3.3.2. Công nghệ nấu luyện và đúc rót 23
3.4. Công nghệ nhiệt luyện thép 13
25
3.4.1. Xác định chế độ gia nhiệt 25
3.4.2. Thiết bị và đồ gá 26
Báo cáo đề tài NCKH
Nghiên cứu công nghệ và chế tạo bộ răng gàu máy xúc thuỷ lực BL 365 trong khai thác mỏ
...............................................................................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................................................................................
......................................................................................................................................................................................................................
...............................................................................................................................................................................................
2
3.4.3. Thao tác nhiệt luyện 27
Phân 4. Kết quả chế tạo
28
Phần 5. Kết luận
29
Phụ lục 1. Bản vẽ thiết kế răng gầu máy xúc thủy lực BL365 30
Phụ lục 2. Kết quả phân tích thành phần hoá học
răng gầu xúc 32
Phụ lục 3. Kết quả kiểm tra cơ tính vật liệu chế tạo răng gầu xúc 33
Phụ lục 4. ảnh kim tơng vật liệu chế tạo răng gầu xúc
34
Tài liệu tham khảo 37
Báo cáo đề tài NCKH
Nghiên cứu công nghệ và chế tạo bộ răng gàu máy xúc thuỷ lực BL 365 trong khai thác mỏ
...............................................................................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................................................................................
......................................................................................................................................................................................................................
...............................................................................................................................................................................................
3
Lời nói đầu
Trong những năm 1975-2004 các loại máy xúc chạy điện (EK 4,6, EK
5A và 8) nhập khẩu từ Liên Xô cũ đóng vai trò chủ đạo trong việc bốc xúc đất
đá tại các công trờng khai thác mỏ. Từ năm 2004 đến nay sản lợng khai thác
tăng hàng năm, điều kiện khai thác ngày càng khó khăn (hệ số bốc đất đá/than
tăng từ 3/1 đến 6/1) dẫn đến các loại máy xúc chạy điện không đáp ứng đợc
yêu cầu bốc xúc đất đá. Trớc tình hình đó các đơn vị khai thác mỏ đã nhập
khẩu máy xúc thuỷ lực để phục vụ sản xuất.
Máy xúc thuỷ lực BL365 là một trong các loại máy xúc thuỷ lực có dung
tích gàu xúc 3,65 m
3
đợc các đơn vị khai thác mỏ nhập khẩu từ Mỹ. Răng gàu
là một chi tiết trong cụm gàu xúc thờng xuyên phải thay thế do bị mài mòn
với đất đá trong quá trình làm việc. Một vài đơn vị cơ khí trong nớc bớc đầu
chế tạo răng gàu máy xúc thuỷ lực BL365 dùng cho khai thác mỏ nhng chất
lợng cha đáp ứng đợc yêu cầu sử dụng. Để phục vụ sản xuất, các đơn vị
khai thác mỏ đã nhập khẩu răng gàu từ nhiều nớc với giá thành khá cao.
Đề tài Nghiên cứu công nghệ và chế tạo bộ răng gàu máy xúc thuỷ lực
BL365 trong khai thác mỏ nhằm thay thế nhập ngoại cho các đơn vị khai thác
có ý nghĩa thực tiễn, phục vụ sản xuất kịp thời. Việc nghiên cứu lựa chọn vật
liệu, công nghệ chế tạo đạt kết quả tốt sẽ mở rộng để sản xuất các loại răng gàu
máy xúc thuỷ lực cung cấp cho khai thác mỏ và các ngành kinh tế khác góp
phần tiết kiệm ngoại tệ, tạo việc làm và chủ động trong sản xuất.
Trong báo cáo tổng kết này, nhóm tác giả trình bày các nội dung nghiên cứu
đã thực hiện và các kết quả đạt đợc trong quá trình nghiên cứu và chế tạo.
Báo cáo đề tài NCKH
Nghiên cứu công nghệ và chế tạo bộ răng gàu máy xúc thuỷ lực BL 365 trong khai thác mỏ
...............................................................................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................................................................................
......................................................................................................................................................................................................................
...............................................................................................................................................................................................
4
Phần 1
tổng quan
1.1. Thực trạng sử dụng răng gàu máy xúc thuỷ lực cat bl 365
1.1.1. Điều kiện làm việc
Bộ răng gàu máy xúc thuỷ lực BL365 gồm 5 chi tiết lắp ở gàu xúc. Trong
quá trình làm việc răng gàu chịu tác dụng của lực đẩy thủy lực và bị va đập, chà
sát với vật liệu cần bốc xúc rất mạnh. Vật liệu bốc xúc là đá, sỏi, bìa bắp, đất...
đều rất cứng nên răng gàu bị mài mòn nhanh, thậm chí gãy, vỡ Khi phần mũi
mòn tới giới hạn quy định, phải tiến hành thay thế.
1.1.2. Thực trạng sử dụng
Răng gàu máy xúc thuỷ lực BL365 do các đơn vị khai thác mỏ nhập ngoại
có chất lợng sử dụng ổn định và đáp ứng yêu cầu sản xuất. Sản lợng xúc đất
đá trung bình cho 01 bộ (5 cái) với độ cứng f = 10-12 là 65.000-70.000 m
3
.
Răng gàu máy xúc thuỷ lực BL365 của các đơn vị cơ khí trong nớc chế
tạo có chất lợng sử dụng rất thấp. Số liệu khảo sát tại Công ty than Cao Sơn,
Cọc Sáu, Đèo Nai thấy rằng:
- Răng gàu hay bị gãy trong quá trình làm việc.
- Sản lợng xúc đất đá trung bình cho 01 bộ: 30.000-35.000 m
3
đất đá.
Độ bền, hay tuổi thọ (nói cách khác sản lợng xúc đất đá) của răng gàu
máy xúc thuỷ lực phụ thuộc vào các yếu tố sau:
- Lựa chọn thành phần hợp kim phù hợp với điều kiện làm việc, nấu luyện
hợp kim đạt thành phần hoá học chính xác.
- Thiết kế công nghệ đúc và chế tạo khuôn chuẩn xác để vật đúc không có
khuyết tật, tổ chức chắc đặc, hạt nhỏ mịn.
- Nhiệt luyện phải đảm bảo tổ chức kim loại của răng gàu thuần austenít.
- Điều kiện sử dụng mà yếu tố chủ yếu là đặc điểm thổ nhỡng, tải trọng
va đập lớn hay nhỏ và áp suất tác dụng lên răng gàu cao hay thấp.
Báo cáo đề tài NCKH
Nghiên cứu công nghệ và chế tạo bộ răng gàu máy xúc thuỷ lực BL 365 trong khai thác mỏ
...............................................................................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................................................................................
......................................................................................................................................................................................................................
...............................................................................................................................................................................................
5
1.2. Nhu cầu sử dụng răng gàu máy xúc thuỷ lực BL365 và các
loại khác trong khai thác mỏ
Các đơn vị khai thác mỏ của vùng Quảng Ninh hiện nay đang sử dụng 80
máy xúc thuỷ lực nhập khẩu từ Mỹ, Hàn Quốc, Nhật Bản có dung tích gàu xúc
từ 2-12 m
3
để phục vụ sản xuất. Các loại máy xúc thuỷ lực bao gồm: PC400-6;
PC 750; BL365; CAT 5090; CAT 320; CAT 1250.
Số liệu khảo sát tại các đơn vị khai thác mỏ Quảng Ninh sử dụng răng gàu
máy xúc thuỷ lực cho thấy mỗi năm một máy xúc sử dụng 30 bộ răng gàu. Một
bộ răng gàu có 05 cái, trọng lợng trung bình của 01 răng gàu: 35-40 kg. Tổng
trọng lợng răng gàu máy xúc thuỷ lực có nhu cầu 01 năm tại các đơn vị khai
thác mỏ là:
( 80 máy x 30 bộ ) x (5 cái x 40 kg ) = 480.000 kg.
Nh vậy để cung cấp cho các đơn vị khai thác mỏ khu vực Quảng Ninh
hàng năm cần có 480 tấn sản phẩm răng gàu máy xúc thuỷ lực với giá trị
khoảng 17-18 tỷ đồng.
1.3.
Tình hình nghiên cứu, sản xuất và cung cấp răng gàu máy
xúc thuỷ lực BL365.
Các đơn vị sản xuất cơ khí trong nớc đã chế tạo răng gàu máy xúc thuỷ
lực BL365 và một số loại khác cung cấp cho khai thác mỏ từ năm 2005. Khảo
sát tại các đơn vị cơ khí đã và đang chế tạo răng gàu máy xúc thuỷ lực cung cấp
cho khai thác mỏ thấy rằng:
- Việc lựa chọn và khống chế thành phần hợp kim trên cơ sở thép 13
trong quá trình sản xuất để chế tạo răng gàu máy xúc thuỷ lực cha đợc khoa
học và phù hợp với điều kiện làm việc.
- Công nghệ đúc cha áp dụng công nghệ tiên tiến đáp ứng đợc yêu cầu
vật đúc kết tinh có tổ chức nhỏ mịn.
- Công nghệ nhiệt luyện còn mang tính thủ công, cha giám sát đợc các
thông số của quá trình nhiệt luyện.
Đối với các nớc công nghiệp tiên tiến công nghệ chế tạo răng gàu các
loại đợc nghiên cứu cơ bản và áp dụng rộng rãi trong sản xuất. Đây là những
công nghệ hoàn chỉnh từ khâu lựa chọn hợp kim cho từng loại răng gàu làm
việc trong các điều kiện khác nhau, nấu luyện hợp kim, đúc, nhiệt luyện. Các
công đoạn này đợc tiến hành trên những thiết bị công nghệ tiên tiến đảm bảo
tính ổn định chất lợng sản phẩm. Các loại răng gàu máy xúc thuỷ lực nhập
Báo cáo đề tài NCKH
Nghiên cứu công nghệ và chế tạo bộ răng gàu máy xúc thuỷ lực BL 365 trong khai thác mỏ
...............................................................................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................................................................................
......................................................................................................................................................................................................................
...............................................................................................................................................................................................
6
khẩu có sản lợng xúc trung bình 65.000-70.000m
3
đất đá cho 01 bộ. Tuy
nhiên giá thành của răng gàu máy xúc thuỷ lực nhập khẩu rất cao (2.300 USD/
tấn) và không chủ động đợc để phục vụ cho sản xuất.
1.4 Phơng pháp nghiên cứu và mục tiêu của đề tài
1.4.1. Phơng pháp nghiên cứu
- Nghiên cứu điều kiện làm việc và thực trạng sử dụng răng gàu máy xúc
thuỷ lực BL365.
- Nghiên cứu những đặc tính cơ bản của thép chịu mài mòn va đập. Các
loại thép chịu mài mòn va đập.
- Lựa chọn vật liệu chế tạo răng gàu máy xúc thuỷ lực BL365.
- Nghiên cứu thành phần hoá học, các tính chất vật lý, cơ học và công nghệ
thép 13.
- Nghiên cứu các yếu tố ảnh hởng đến tính chất của hợp kim .
- Nghiên cứu lựa chọn các biện pháp công nghệ qua các công đoạn: Thiết
kế công nghệ đúc, công nghệ chế tạo khuôn đúc, công nghệ nấu luyện, công
nghệ nhiệt luyện.
- Kiểm tra, đánh giá các quá trình công nghệ chế tạo và các chỉ tiêu của vật
liệu.
- Đánh giá các chỉ tiêu kỹ thuật, kinh tế.
1.4.2. Mục tiêu của đề tài
- Nghiên cứu lựa chọn đợc vật liệu thích hợp để chế tạo răng gàu máy xúc
thuỷ lực BL365.
- Đề ra quy trình công nghệ chế tạo phù hợp với trang thiết bị công nghệ
hiện có tại Việt Nam để chế tạo răng gàu máy xúc thuỷ lực BL365.
- Mở rộng để áp dụng chế tạo các loại răng gàu máy xúc thuỷ lực hiện
đang sử dụng trong khai thác mỏ và các ngành kinh tế khác.
Báo cáo đề tài NCKH
Nghiên cứu công nghệ và chế tạo bộ răng gàu máy xúc thuỷ lực BL 365 trong khai thác mỏ
...............................................................................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................................................................................
......................................................................................................................................................................................................................
...............................................................................................................................................................................................
7
Phần 2
Lựa chọn vật liệu
2.1. Nghiên cứu vật liệu
2.1.1. tính chống mài mòn của thép
Các chi tiết máy bị mài mòn trong quá trình làm việc là do sự ma sát lẫn
nhau giữa chúng, do tác dụng của môi trờng làm việc hoặc do sự mài sát của
các hạt cứng lên bề mặt của chi tiết. Cơ chế mài mòn trong các trờng hợp khác
nhau cũng khác nhau.
Trong trờng hợp bị mài mòn do ma sát, bề mặt kim loại chỗ tiếp giáp
nhau bị biến dạng dẻo và bị mòn tróc đi từng phần một. Do vậy để nâng cao
tính chống mài mòn phải làm cho thép khó biến dạng dẻo bằng cách nâng cao
độ cứng. Độ cứng kim loại càng cao tính chống mài mòn càng lớn và tính
chống mài mòn quyết định bởi giá trị độ cứng. Tuy nhiên quy luật này chỉ đúng
trong trờng hợp hợp kim có tổ chức một pha. Trong trờng hợp hợp kim có hai
hay nhiều pha tính chống mài mòn vẫn có thể cao khi độ cứng không cao.
Trong trờng hợp độ cứng của hợp kim tuy thấp nhng tính chống mài mòn vẫn
đủ cao do bị biến cứng mạnh khi biến dạng dẻo trong quá trình làm việc. Ngoài
ra, sự bôi trơn các bề mặt ma sát trong quá trình làm việc cũng nâng cao tính
chống mài mòn.
Các loại thép và hợp kim có tính chống mài mòn cao, sử dụng trong công
nghiệp gồm có 03 dạng sau:
- Thép có độ cứng cao và không có điểm mềm sau khi tôi nh thép ổ bi,
các loại thép đợc xử lý hoá- nhiệt luyện.
- Thép có độ cứng sau nhiệt luyện không cao nhng có thể biến cứng bề
mặt trong quá trình làm việc, tạo nên tính chống mài mòn tăng cao. Đó là thép
chịu mài mòn va đập.
- Thép có độ cứng thấp nhng có khả năng tự bôi trơn: Thép có tổ chức
graphít.
Răng gàu máy xúc là chi tiết điển hình làm việc trong điều kiện ma sát
dới áp lực lớn và chịu va đập. Vật liệu chế tạo yêu cầu phải biến cứng trong
quá trình làm việc để có độ cứng tăng cao, dẫn đến tính chống mài mòn tốt.
Báo cáo đề tài NCKH
Nghiên cứu công nghệ và chế tạo bộ răng gàu máy xúc thuỷ lực BL 365 trong khai thác mỏ
...............................................................................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................................................................................
......................................................................................................................................................................................................................
...............................................................................................................................................................................................
8
2.1.2. những Đặc tính cơ bản của thép chịu mài mòn va đập.
2.1.2.1. Đặc tính cơ bản
Thép chịu mài mòn va đập có tên gọi chung là thép Hadfield là loại thép
có tính chống mài mòn đặc biệt khi làm việc dới tải trọng va đập có những đặc
tính cơ bản sau:
- Là loại thép đúc chứa các bon và mangan cao, có tổ chức austenít, do có
nhiều Mn là nguyên tố mở rộng vùng trong giản đồ trạng thái sắt- các bon
Fe-C (Hình1).
- Có độ cứng ban đầu khoảng 200 HB và có độ dẻo cao.
- Khi làm việc bị ma sát dới áp lực và chịu tải trọng va đập lớn, bề mặt
của thép bị biến dạng dẻo và xảy ra các quá trình sau:
+ Biến cứng: Mạng tinh thể austenít bị xô lệch và làm nhỏ tổ chức blốc.
+ Tạo thành máctenxít: Dới tác dụng của ứng xuất cao một phần
austenít chuyển biến thành máctenxít và đợc gọi là máctenxít biến dạng. Do
lợng chứa các bon trong thép cao tới 1,3% nên độ cứng của máctenxít tạo
thành rất cao. Kết quả là lớp chịu biến dạng dẻo và biến cứng có độ cứng cao
tới 600 HB và chống mài mòn rất tốt. Trong quá trình làm việc lớp hoá bền này
không bị mất, vì lớp cũ bị mòn đi thì lớp mới tiếp tục bị biến dạng dẻo và biến
cứng. Đặc tính này làm thép Hadfield khác hẳn các thép khác đợc tôi bề mặt
hoặc xử lý hoá - nhiệt luyện. Do đó thép Hadfield làm việc đợc lâu dài trong
điều kiện bị mài mòn dới tải trọng va đập.
Tính chống mài mòn của thép Hadfield đạt đợc giá trị cao nhất khi nó có
tổ chức một pha hoàn toàn là austenít. Sau khi đúc ngoài tổ chức austenít ra vẫn
còn có cácbít mangan hình thành (do lợng cácbon và mangan của thép cao).
Muốn austenít hoá phải nung nóng thép đến 1050-1150
0
C để cácbít hoà tan hết
vào austenít rồi khi làm nguội nhanh trong nớc tổ chức austenít đợc cố định
lại hoàn toàn ở cả nhiệt độ thờng.
Báo cáo đề tài NCKH
Nghiên cứu công nghệ và chế tạo bộ răng gàu máy xúc thuỷ lực BL 365 trong khai thác mỏ
...............................................................................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................................................................................
......................................................................................................................................................................................................................
...............................................................................................................................................................................................
9
Hình1. Giản đồ trạng thái sắt- các bon Fe-C
2.1.2.2. Yêu cầu thành phần hoá học, cơ tính của thép chịu mài mòn va đập
Thành phần hoá học và cơ tính của thép Hadfield yêu cầu theo bảng 1 và bảng
2.
Bảng 1: Thành phần hoá học cơ bản của thép Hadfield (%).
C Si Mn P S
0,9-1,4 0,8-1,0 11,5-14,5 <0,10 <0,05
Bảng 2: Yêu cầu về cơ tính của thép Hadfield
Rm
(Mpa)
R0,2
(Mpa)
A
(%)
Z
(%)
KCU
(J/cm2)
HB
624-830 360-380 34-53 34-43 260-350 186-229
Q
Fe
Thép
L
+
F + P
(F +Xe) = P
(F)
+
G
Nhiệt độ (oC)
+
gang
% C
Xê men tit (Xe),
Fe
3
C
P + Xe
II
P + Xe
II
+ (P +Xe)
+
Xe
II
+ Xe
II
+ ( +Xe)
L
D
( + Xe)
+ Xe
I
(P + Xe) +Xe
I
F
K
C
(P +Xe)
(
+Xe)
Báo cáo đề tài NCKH
Nghiên cứu công nghệ và chế tạo bộ răng gàu máy xúc thuỷ lực BL 365 trong khai thác mỏ
...............................................................................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................................................................................
......................................................................................................................................................................................................................
...............................................................................................................................................................................................
10
2.1.3 các loại thép chịu mài mòn va đập
+ Tiêu chuẩn Nga: ở Nga chỉ có một mác thép Hadfield với kí hiệu 110 13II
(trớc đây là 13II hay đơn giản là 13) thành phần hoá học đợc quy định
theo bảng 3.
Bảng 3: Thành phần hoá học của thép
13 theo GOCT 2176-77 (%)
C Si Mn P S Cr Ni Cu
0,9-1,4 0,8-1 11,5-15 <0,12 <0,05 <1,0 <1,0 <0,3
+ Tiêu chuẩn Nhật: Quy định điều kiện kỹ thuật cho các mác thép Hadfield
của Nhật theo bảng 4.
Bảng 4 : Thành phần hoá học của các mác thép Hadfield của Nhật
theo JIS 131-91(%).
Mác thép C Si max Mn Pmax S max Cr V
SCMnH1 0,9-1,3 - 11-14 0,10 0,05 - -
SCMnH2 0,9-1,2 0,8 11-14 0,07 0,04 - -
SCMnH3 0,9-1,2 0,3-0,8 11-14 0,05 0,035 - -
SCMnH11 0,9-1,3 0,8 11-14 0,07 0,04 1,5-2,5 -
SCMnH 21 1,0-1,35 0,8 11-14 0,07 0,04 2,0-3,0 0,4-0,7
+ Tiêu chuẩn Mỹ: Điều kiện kỹ thuật của thép đúc Hadfield hợp kim hoá
bằng mangan có tổ chức austenít đợc quy định theo bảng 5.
Bảng 5: Thành phần hoá học của thép Hadfield theo ASTM A128-90 (%)
Mác
thép
C(%) Si(%) Mn(%) P(%) Ni(%) Cr(%) Mo(%)
Grade A 1,05-1,35 1,0 11,0 <0,07 -
B-1 0,9-1,05 1,0 11,5-14,0 <0,07 -
B-2 1,05-1,2 1,0 11,5-14,0 <0,07 -
B-3 1,12-1,28 1,0 11,5-14,0 <0,07 -
B-4 1,2-1,35 1,0 11,5-14,0 <0,07 -
C 1,05-1,35 1,0 11,5-14,0 <0,07 1,5-2,5
Báo cáo đề tài NCKH
Nghiên cứu công nghệ và chế tạo bộ răng gàu máy xúc thuỷ lực BL 365 trong khai thác mỏ
...............................................................................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................................................................................
......................................................................................................................................................................................................................
...............................................................................................................................................................................................
11
D 0,7-1,3 1,0 11,5-14,0 <0,07 3,0-4,0 -
E-1 0,7-1,3 1,0 11,5-14,0 <0,07 - 0,9-1,2
E-2 1,05-1,45 1,0 11,5-14,0 <0,07 - 1,8-2,1
F 1,05-1,35 1,0 6-8 <0,07 - 0,9-1,2
2.1.4. Lựa chọn vật liệu chế tạo răng gàu máy xúc thuỷ lực BL365.
Nh đã nêu trên, thép đúc Hadfield có tổ chức austenít theo các tiêu
chuẩn của Nga, Mỹ, Nhật có các đặc điểm sau:
- Có thành phần Hợp kim cơ bản: C: 0,7-1,4%; Mn: 6-15%; Si: 0,3-1%;
Pmax: 0,12%; Smax: 0,05%.
- Một số mác đặc biệt theo tiêu chuẩn Mỹ, Nhật có các nguyên tố hợp
kim: Ni, Cr, Mo, V.
Răng gàu máy xúc thuỷ lực BL365 làm việc trong điều kiện chịu mài
mòn va đập với độ cứng đất đá f = 10-12, giới hạn các nguyên tố để chế tạo
đợc lựa chọn trên cơ sở thép 13 theo bảng 6.
Bảng 6: Thành phần hoá học của thép
13(%) để chế tạo răng gàu BL365
C Si Mn P S
1,0-1,2 0,8-1,0 12,5-14,0 <0,10 <0,05
2.2. Các yếu tố ảnh hởng đến tính chất của Thép Hợp kim
2.2.1. ảnh hởng của thành phần hoá học
.
ảnh hởng của thành phần hoá học đến tính chất của thép và gang đợc
biểu thị ở giản đồ trạng thái Sắt - Cácbon ứng dụng (hình 2). Đờng chấm đứt
là đờng giản đồ ứng dụng cho hợp kim nhiều nguyên tố. Các nguyên tố hợp
kim đa vào sẽ làm thay đổi nhiệt độ chuyển pha thù hình của Fe, nhiệt độ các
phản ứng cùng tinh, cùng tích.
Một số nguyên tố tác dụng với cácbon tạo ra cácbít. Chúng tơng tác với
nhau hoặc với Fe tạo ra các pha trung gian, các pha liên kết kim loại. Các
nguyên tố tạo ra cácbít tăng dần, đợc xếp theo thứ tự tăng dần nh sau: Fe,
Mn, Cr, Mo, W, Nb, Ti. Niken không có khả năng kết hợp với cácbon trong
sắt tạo thành cácbít mà chỉ ở dới dạng dung dịch rắn với Fe.
Báo cáo đề tài NCKH
Nghiên cứu công nghệ và chế tạo bộ răng gàu máy xúc thuỷ lực BL 365 trong khai thác mỏ
...............................................................................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................................................................................
......................................................................................................................................................................................................................
...............................................................................................................................................................................................
12
Các nguyên tố hợp kim đa vào thép làm nâng cao độ bền của thép. Sự
cải thiện tính chất là do các nguyên tố hợp kim ảnh hởng đến tính chất của
ferit, độ phân tán của pha cácbít, tính bền vững của máctenxit khi ram, độ thấm
tôi và kích thớc hạt. Các nguyên tố hợp kim khi hoà tan vào ferit sẽ hoá bền
nó. Si, Mn, Ni là các nguyên tố có mạng tinh thể khác với mạng tinh thể của
Fe, nên chúng có tác dụng làm tăng độ cứng của ferit khi thờng hoá hoặc làm
nguội chậm.
Cácbon trong thép kết cấu làm tăng lợng xêmentit. Do vậy tăng cácbon
thì độ bền, độ cứng tăng, còn độ dẻo và độ dai giảm. Độ phân tán của pha
cácbít đợc quyết định bởi chế độ nhiệt luyện và thành phần của thép.
Phốt pho và lu huỳnh là các tạp chất có hại đến cơ tính của thép, nó làm
giảm độ bền, độ dai, tăng khả năng nứt nóng cho vật đúc.
Hình 2
:
Giản đồ Sắt - Cacbon ứng dụng trong điều kiện thực tế
đối với vật đúc bằng thép cacbon và thép hợp kim thấp
N
Nhiệt độ ( C)
0
0
0
0
Đuờng giản đồ thực tế ứng dụng cho vật đúc
Đuờng giản đồ bình thuờng
H- 1494 C, C-0,07%; J-1494 C, C- 0,18%
B- 1494 C, C- 0,51%; N-1394 C, C- 0,07%
Hàm luợng C, %
0
O
J
B
H
H'
Báo cáo đề tài NCKH
Nghiên cứu công nghệ và chế tạo bộ răng gàu máy xúc thuỷ lực BL 365 trong khai thác mỏ
...............................................................................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................................................................................
......................................................................................................................................................................................................................
...............................................................................................................................................................................................
13
2.2.2. ảnh hởng của công nghệ đúc.
Trong sản xuất đúc, có nhiều phơng pháp đúc: Đúc bằng khuôn cát, bằng
khuôn kim loại, đúc ly tâm, đúc bằng khuôn mẫu chảy... chất lợng vật đúc tuỳ
thuộc vào phơng pháp công nghệ chế tạo ra vật đúc đó.
Công nghệ đúc hợp lý làm cho vật đúc kết tinh đồng đều, tổ chức hạt nhỏ
mịn và không có các khuyết tật đúc. Điều đó thuận lợi cho công nghệ nhiệt
luyện tiếp theo, quá trình nung nóng và làm nguội sẽ ít gây ứng xuất dẫn đến
nứt sản phẩm. Thiết kế đúc còn tạo điều kiện thuận tiện cho việc cắt đậu ngót
và làm sạch. Các biện pháp công nghệ có tác động quyết định đến chất lợng
của chi tiết. Vị trí vật đúc khi rót quyết định cách thức đông đặc, đẫn đến khả
năng bù ngót tốt hay xấu. Chi tiết khi rót ở trạng thái đứng sẽ tạo điều kiện cho
vật đúc đông đặc có hớng từ dới lên. Đậu ngót sẽ là nơi đông đặc cuối cùng
và làm nhiệm vụ bổ ngót cho vật đúc. Trong trờng hợp không cho phép rót
đứng thì mới rót ở vị trí nằm, quá trình đông đặc sẽ đồng thời trên toàn chi tiết.
Do vậy với từng chi tiết cụ thể ta chọn công nghệ cho phù hợp.
Hệ thống rót phân tầng là hợp lý nhất khi vật đúc rót ở trạng thái đứng vì
dòng chảy êm, tạo đông đặc có hớng. Tuy nhiên hệ thống rót kiểu này khó lọc
xỉ, do vậy phải sử dụng nồi rót có vách ngăn xỉ hoặc cào sạch xỉ trớc khi rót
khuôn.
Tuỳ theo vật liệu chế tạo, hình dáng kích thớc của chi tiết và các yêu cầu
khác để lựa chọn phơng pháp công nghệ đúc cho phù hợp đảm bảo chất lợng
vật đúc và có hiệu quả kinh tế trong sản xuất .
2.2.3. ảnh hởng của quá trình Xử lý nhiệt
Nhiệt luyện là một phần công nghệ quan trọng quyết định đến tính chất cơ
học của các loại hợp kim. Khả năng làm việc của các chi tiết máy ngoài các
yếu tố vật liệu, chất lợng vật đúc còn phụ thuộc vào chế độ nhiệt luyện. Tuỳ
theo vật liệu chế tạo, hình dáng kích thớc của chi tiết và phơng pháp đúc mà
lựa chọn chế độ nhiệt luyện phù hợp để đạt đợc cơ tính vật liệu theo yêu cầu.
Các chế độ nhiệt luyện bao gồm: ủ, thờng hoá, tôi, ram ... Các quá trình
xử lý nhiệt đều phải qua các bớc: Gia nhiệt nung nóng, giữ nhiệt và làm nguội.
Phải nghiên cứu để thực hiện các nguyên công cho phù hợp với mỗi loại hợp
kim, thành dày và độ phức tạp của từng chi tiết. Nếu thực hiện không đúng quá
trình nhiệt luyện sẽ gây nứt vỡ hoặc dẫn đến cơ tính của vật liệu không đảm
bảo.
Báo cáo đề tài NCKH
Nghiên cứu công nghệ và chế tạo bộ răng gàu máy xúc thuỷ lực BL 365 trong khai thác mỏ
...............................................................................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................................................................................
......................................................................................................................................................................................................................
...............................................................................................................................................................................................
14
Chế độ nâng nhiệt của các quá trình nhiệt luyện đều có nhiệm vụ đa tổ
chức ban đầu về austenít và tạo ra cấu trúc có tổ chức nhỏ hạt. Với thép
hadfield, quá trình nâng nhiệt còn có nhiệm vụ hoà tan cácbít mangan vào
austenít. Chế độ nâng nhiệt của thép hadfield cần chậm vì độ truyền nhiệt của
vật liệu kém, dễ gây ra nứt do ứng xuất khi nung.
Thời gian giữ nhiệt của các nguyên công nhiệt luyện cần hợp lý, đảm bảo
thấu nhiệt cho toàn bộ chi tiết và hoàn thành quá trình biến đổi pha, nhng
cũng không đợc quá dài vì sẽ làm thô hạt và thoát các bon bề mặt của thép.
Chế độ làm nguội sau khi nung của quá trình nhiệt luyện cũng rất phức tạp
và phụ thuộc vào chế độ nhiệt luyện đã chọn. Nó bao gồm làm nguội chậm theo
lò, nguội ngoài không khí, nguội trong môi trờng dầu, nguội trong môi trờng
nớc. Mỗi chế độ làm nguội cho ta cơ tính khác nhau. Vì vậy, với mỗi loại vật
liệu cũng nh chi tiết phải chọn chế độ làm nguội phù hợp.
