Xem mẫu
TH.S ĐINH VĂN BÂN - NGUYỄN THANH PHÚ
ĐỀ CƢƠNG BÀI GIẢNG
CÔNG NGHỆ HÀN ĐẮP VÀ PHUN PHỦ
(HỆ ĐẠI HỌC 2 TÍN CHỈ)
HƢNG YÊN 2012
ĐỀ CƯƠNG CN HÀ N ĐÁ P VÀ PHUN PHỦ
Chương 1
CÁC KHÁI NIỆM CỦNG CỔ VỀ BỀ MẶT
1.1 Các khái niệm chung về bề mặt .................................................................... 6
1.1.1 Định nghĩa và phân loại bề mặt .............................................................. 6
1.1.2. Vai trò của bề mặt .................................................................................. 8
1.1.3. Đặc tính của bề mặt ............................................................................... 8
1.1.4. Sự hấp phụ ........................................................................................... 8
1.1.5. Cấu trúc điện tử của bề mặt ................................................................... 9
1.1.6. Cấu trúc và sự hình thành cấu trúc lớp bề mặt .................................... 11
1.2. Thực chất, đặc điểm và phân loại các dạng hỏng chi tiết .......................... 13
1.2.1. Các dạng hư hỏng thường gặp ............................................................. 13
1.2.2 Khái niệm về mài mòn và ăn mòn ........................................................ 13
1.3. Phân loại các phương pháp công nghệ phục hồi và xử lý bề mặt chi ...... 22
Chương 2
CÔNG NGHỆ HÀN ĐẮP KIM LOẠI
2.1. Các tính chất chung trong kỹ thuật hàn đắp ............................................... 23
2.1.1 Khái niệm, đặc điểm và ứng dụng ........................................................ 23
2.1.2 Tính chất của kim loại lớp đắp ............................................................. 24
2.2. Phân loại các phương pháp hàn đắp ........................................................... 29
2.2.1. Hàn đắp hồ quang tay bằng que hàn .................................................... 29
2.2.1.1 Chọn que hàn đắp........................................................................... 30
2.2.1.2 Kỹ thuật hàn đắp bằng que hàn thép .............................................. 31
2.2.1.3 Hàn đắp thép các bon trung bình và thép hợp kim trung bình .... 32
2.2.2. Hàn đắp tự động dưới lớp thuốc .......................................................... 34
2.2.3. Hàn đắp tự động bằng dây hàn lõi bột ................................................. 42
2.2.4. Hàn đắp tự động trong môi trường khí bảo vệ .................................... 44
2.2.5 Hàn đắp tự động hồ quang rung .......................................................... 48
2.2.6 Hàn đắp điện xỉ ..................................................................................... 53
2.2.7. Hàn đắp bằng hồ hồ quang plasma ..................................................... 56
2.3. Vật liệu trong công nghệ hàn đắp............................................................... 62
2.3.1 Vật liệu hàn ........................................................................................... 62
2.3.2 Que hàn đắp .......................................................................................... 63
2.3.3 Thuốc hàn nóng chảy ............................................................................ 64
2.3.4 Công nghệ phục hồi chi tiết hàn đắp .................................................... 65
2.4 Công nghệ xử lý nhiệt trước, trong và sau khi hàn ..................................... 74
ĐỀ CƯƠNG CN HÀ N ĐÁ P VÀ PHUN PHỦ
2.4.1 Nhiệt độ nung nóng .............................................................................. 74
2.4.2 Xử lý nhiệt sau khi hàn ......................................................................... 81
2.5 Tính chất của kim loại đắp ..................................................................... 84
2.5.1 Không đồng nhất về cấu trúc ............................................................... 84
2.5.2. Không đồng nhất về thành phần hoá học ............................................ 84
2.5.3. Độ cứng và khả năng chịu mài mòn .................................................... 85
2.5.4. Độ bền mỏi .......................................................................................... 85
2.6 Một số biện pháp nâng cao chất lượng phục hồi bằng hàn ......................... 85
2.6.1. Gia công nhiệt ...................................................................................... 85
2.6.2. Biến cứng nguội ................................................................................... 86
2.6.3. Gia công cơ điện .................................................................................. 87
Chƣơng 3. CÔNG NGHỆ PHUN PHỦ
3.1 Khái niệm và đặc điểm ................................................................................ 93
3.1.1 Thực chất .............................................................................................. 93
3.1.2 Đặc điểm ............................................................................................... 93
3.1.3 Công dụng ............................................................................................. 94
3.2 Công nghệ phun phủ ................................................................................... 95
3.2.1 Khái quát về phân loại phun phủ ......................................................... 95
3.2.2 Phun khí cháy ...................................................................................... 95
3.2.3 Phun hồ quang điện .............................................................................. 98
3.2.4. Phun nổ .............................................................................................. 101
3.2.5. Phun Plasma ...................................................................................... 103
3.3. Sự hình thành và cấu trúc của lớp phủ kim loại ....................................... 105
3.3.1. Những quan điểm lý thuyết về sự hình thành lớp phun phủ ............. 105
3.3.2 Cơ cấu hình thành lớp phủ ................................................................. 107
3.3.3 Cấu trúc của lớp phủ kim loại............................................................. 109
3.4 Độ bám dính và tính chất của lớp phủ kim loại.................................... 110
3.4.1 Các lực liên kết giữa lớp phủ và nền .................................................. 110
3.4.2 Những yếu tố ảnh hưởng đến độ bám dính của lớp phủ .................... 114
3.4.3. Tính chất của lớp phủ ........................................................................ 120
3.5 Quy trình công nghệ phun phủ .................................................................. 124
3.5.1. Kiểm tra kết cấu, vật liệu ................................................................... 124
3.5.2. Vật liệu phun ..................................................................................... 124
3.5.3. Công nghệ chuẩn bị bề mặt trước khi phun ....................................... 127
3.5.4. Xác định chế độ công nghệ phun phủ .............................................. 132
3.5.5. Gia công cơ khí sau khi phun, xử lý nhiệt lớp phủ ............................ 137
ĐỀ CƯƠNG CN HÀ N ĐÁ P VÀ PHUN PHỦ
3.5.6. Kiểm tra lớp phủ ................................................................................ 137
3.5.7. Các yêu cầu về an toàn lao động ....................................................... 143
ĐỀ CƯƠNG CN HÀ N ĐÁ P VÀ PHUN PHỦ
Chƣơng 1
CÁC KHÁI NIỆM CỦNG CỔ VỀ BỀ MẶT
1.1 Các khái niệm chung về bề mặt
Hiện nay công nghệ xử lý bề mặt ngày càng được quan tâm do nó có ý nghĩa quan
trọng và quyết định nhiều đến tính chất của vật liệu. Có thể nói, một chi tiết máy móc
thiết bị khi làm việc ở bất kỳ môi trường nào thì “mọi dạng phá huỷ về mỏi, mài mòn,
ăn mòn, đều được quyết định chủ yếu bởi cấu trúc của lớp bề mặt”.
Xuất phát từ nhu cầu đó đã có nhiều nghiên cứu, giải pháp nhằm khai thác các
tính chất của bề mặt và nâng cao hệ số sử dụng vật liệu.
Một trong những giải pháp đó là tạo ra một lớp bề mặt có khả năng đáp ứng các
điều kiện làm việc như: chịu mài mòn, chống ăn mòn, chịu nhiệt...
Đến nay, có thể kể đến các phương pháp xử lý bề mặt như:
- Hoá nhiệt luyện.
- Nhiệt luyện.
- Tạo các lớp phủ lên bề mặt: mạ, nhúng, xử lý bề mặt bằng laser, phun phủ…
1.1.1 Định nghĩa và phân loại bề mặt
Định nghĩa:
Bề mặt là biên giới của 2 pha khác nhau, ở đây phải chú ý đến phần ranh
giới của vật thể với môi trường xung quanh, có nghĩa là đối với môi trường đó vật thể
có mối quan hệ trực tiếp hay không.
Trong chế tạo máy đưa ra 2 khái niệm về bề mặt:
Bề mặt hình học : là bề mặt được biểu thị bằng bản vẽ chi tiết. Đây là bề mặt danh
nghĩa mang nhiều tính chất lý tưởng.
Bề mặt thực tế hay còn gọi là bề mặt kỹ thuật: Là bề mặt không chỉ hàm ý về độ
sạch đặc trưng hình học mà còn liên quan đến tính chất của lớp kim loại dưới bề mặt.
Chất lượng bề mặt được đặc trưng bởi 3 yếu tố :
Dạng hình học (bao gồm dạng hình học vĩ mô và vi mô);
Chất lượng của bề mặt biên giới (bao gồm các tính chất lý hoá);
Chất lượng của lớp dưới bề mặt (ứng suất dư, độ cứng nguội,...).
Lựa chọn chất lượng bề mặt chi tiết còn phụ thuộc vào loại tải trọng mà bề mặt chi
tiết phải làm việc. Do vậy có thể phân loại bề mặt kỹ thuật theo loại tải trọng.
Tính chất vật lý của lớp dưới bề mặt khác với tính chất của vật liệu bản thân, tức
là nó khác tính chất của các lớp phía trong của vật liệu vì chúng có sự khác nhau về
cấu trúc. Nguyên nhân của sự khác nhau đó là do sự tác động của quá trình sản xuất
với các phương pháp công nghệ gia công, ví dụ: gia công áp lực, gia công cắt gọt, ...
nguon tai.lieu . vn
ĐỀ CƢƠNG BÀI GIẢNG
CÔNG NGHỆ HÀN ĐẮP VÀ PHUN PHỦ
(HỆ ĐẠI HỌC 2 TÍN CHỈ)
HƢNG YÊN 2012
ĐỀ CƯƠNG CN HÀ N ĐÁ P VÀ PHUN PHỦ
Chương 1
CÁC KHÁI NIỆM CỦNG CỔ VỀ BỀ MẶT
1.1 Các khái niệm chung về bề mặt .................................................................... 6
1.1.1 Định nghĩa và phân loại bề mặt .............................................................. 6
1.1.2. Vai trò của bề mặt .................................................................................. 8
1.1.3. Đặc tính của bề mặt ............................................................................... 8
1.1.4. Sự hấp phụ ........................................................................................... 8
1.1.5. Cấu trúc điện tử của bề mặt ................................................................... 9
1.1.6. Cấu trúc và sự hình thành cấu trúc lớp bề mặt .................................... 11
1.2. Thực chất, đặc điểm và phân loại các dạng hỏng chi tiết .......................... 13
1.2.1. Các dạng hư hỏng thường gặp ............................................................. 13
1.2.2 Khái niệm về mài mòn và ăn mòn ........................................................ 13
1.3. Phân loại các phương pháp công nghệ phục hồi và xử lý bề mặt chi ...... 22
Chương 2
CÔNG NGHỆ HÀN ĐẮP KIM LOẠI
2.1. Các tính chất chung trong kỹ thuật hàn đắp ............................................... 23
2.1.1 Khái niệm, đặc điểm và ứng dụng ........................................................ 23
2.1.2 Tính chất của kim loại lớp đắp ............................................................. 24
2.2. Phân loại các phương pháp hàn đắp ........................................................... 29
2.2.1. Hàn đắp hồ quang tay bằng que hàn .................................................... 29
2.2.1.1 Chọn que hàn đắp........................................................................... 30
2.2.1.2 Kỹ thuật hàn đắp bằng que hàn thép .............................................. 31
2.2.1.3 Hàn đắp thép các bon trung bình và thép hợp kim trung bình .... 32
2.2.2. Hàn đắp tự động dưới lớp thuốc .......................................................... 34
2.2.3. Hàn đắp tự động bằng dây hàn lõi bột ................................................. 42
2.2.4. Hàn đắp tự động trong môi trường khí bảo vệ .................................... 44
2.2.5 Hàn đắp tự động hồ quang rung .......................................................... 48
2.2.6 Hàn đắp điện xỉ ..................................................................................... 53
2.2.7. Hàn đắp bằng hồ hồ quang plasma ..................................................... 56
2.3. Vật liệu trong công nghệ hàn đắp............................................................... 62
2.3.1 Vật liệu hàn ........................................................................................... 62
2.3.2 Que hàn đắp .......................................................................................... 63
2.3.3 Thuốc hàn nóng chảy ............................................................................ 64
2.3.4 Công nghệ phục hồi chi tiết hàn đắp .................................................... 65
2.4 Công nghệ xử lý nhiệt trước, trong và sau khi hàn ..................................... 74
ĐỀ CƯƠNG CN HÀ N ĐÁ P VÀ PHUN PHỦ
2.4.1 Nhiệt độ nung nóng .............................................................................. 74
2.4.2 Xử lý nhiệt sau khi hàn ......................................................................... 81
2.5 Tính chất của kim loại đắp ..................................................................... 84
2.5.1 Không đồng nhất về cấu trúc ............................................................... 84
2.5.2. Không đồng nhất về thành phần hoá học ............................................ 84
2.5.3. Độ cứng và khả năng chịu mài mòn .................................................... 85
2.5.4. Độ bền mỏi .......................................................................................... 85
2.6 Một số biện pháp nâng cao chất lượng phục hồi bằng hàn ......................... 85
2.6.1. Gia công nhiệt ...................................................................................... 85
2.6.2. Biến cứng nguội ................................................................................... 86
2.6.3. Gia công cơ điện .................................................................................. 87
Chƣơng 3. CÔNG NGHỆ PHUN PHỦ
3.1 Khái niệm và đặc điểm ................................................................................ 93
3.1.1 Thực chất .............................................................................................. 93
3.1.2 Đặc điểm ............................................................................................... 93
3.1.3 Công dụng ............................................................................................. 94
3.2 Công nghệ phun phủ ................................................................................... 95
3.2.1 Khái quát về phân loại phun phủ ......................................................... 95
3.2.2 Phun khí cháy ...................................................................................... 95
3.2.3 Phun hồ quang điện .............................................................................. 98
3.2.4. Phun nổ .............................................................................................. 101
3.2.5. Phun Plasma ...................................................................................... 103
3.3. Sự hình thành và cấu trúc của lớp phủ kim loại ....................................... 105
3.3.1. Những quan điểm lý thuyết về sự hình thành lớp phun phủ ............. 105
3.3.2 Cơ cấu hình thành lớp phủ ................................................................. 107
3.3.3 Cấu trúc của lớp phủ kim loại............................................................. 109
3.4 Độ bám dính và tính chất của lớp phủ kim loại.................................... 110
3.4.1 Các lực liên kết giữa lớp phủ và nền .................................................. 110
3.4.2 Những yếu tố ảnh hưởng đến độ bám dính của lớp phủ .................... 114
3.4.3. Tính chất của lớp phủ ........................................................................ 120
3.5 Quy trình công nghệ phun phủ .................................................................. 124
3.5.1. Kiểm tra kết cấu, vật liệu ................................................................... 124
3.5.2. Vật liệu phun ..................................................................................... 124
3.5.3. Công nghệ chuẩn bị bề mặt trước khi phun ....................................... 127
3.5.4. Xác định chế độ công nghệ phun phủ .............................................. 132
3.5.5. Gia công cơ khí sau khi phun, xử lý nhiệt lớp phủ ............................ 137
ĐỀ CƯƠNG CN HÀ N ĐÁ P VÀ PHUN PHỦ
3.5.6. Kiểm tra lớp phủ ................................................................................ 137
3.5.7. Các yêu cầu về an toàn lao động ....................................................... 143
ĐỀ CƯƠNG CN HÀ N ĐÁ P VÀ PHUN PHỦ
Chƣơng 1
CÁC KHÁI NIỆM CỦNG CỔ VỀ BỀ MẶT
1.1 Các khái niệm chung về bề mặt
Hiện nay công nghệ xử lý bề mặt ngày càng được quan tâm do nó có ý nghĩa quan
trọng và quyết định nhiều đến tính chất của vật liệu. Có thể nói, một chi tiết máy móc
thiết bị khi làm việc ở bất kỳ môi trường nào thì “mọi dạng phá huỷ về mỏi, mài mòn,
ăn mòn, đều được quyết định chủ yếu bởi cấu trúc của lớp bề mặt”.
Xuất phát từ nhu cầu đó đã có nhiều nghiên cứu, giải pháp nhằm khai thác các
tính chất của bề mặt và nâng cao hệ số sử dụng vật liệu.
Một trong những giải pháp đó là tạo ra một lớp bề mặt có khả năng đáp ứng các
điều kiện làm việc như: chịu mài mòn, chống ăn mòn, chịu nhiệt...
Đến nay, có thể kể đến các phương pháp xử lý bề mặt như:
- Hoá nhiệt luyện.
- Nhiệt luyện.
- Tạo các lớp phủ lên bề mặt: mạ, nhúng, xử lý bề mặt bằng laser, phun phủ…
1.1.1 Định nghĩa và phân loại bề mặt
Định nghĩa:
Bề mặt là biên giới của 2 pha khác nhau, ở đây phải chú ý đến phần ranh
giới của vật thể với môi trường xung quanh, có nghĩa là đối với môi trường đó vật thể
có mối quan hệ trực tiếp hay không.
Trong chế tạo máy đưa ra 2 khái niệm về bề mặt:
Bề mặt hình học : là bề mặt được biểu thị bằng bản vẽ chi tiết. Đây là bề mặt danh
nghĩa mang nhiều tính chất lý tưởng.
Bề mặt thực tế hay còn gọi là bề mặt kỹ thuật: Là bề mặt không chỉ hàm ý về độ
sạch đặc trưng hình học mà còn liên quan đến tính chất của lớp kim loại dưới bề mặt.
Chất lượng bề mặt được đặc trưng bởi 3 yếu tố :
Dạng hình học (bao gồm dạng hình học vĩ mô và vi mô);
Chất lượng của bề mặt biên giới (bao gồm các tính chất lý hoá);
Chất lượng của lớp dưới bề mặt (ứng suất dư, độ cứng nguội,...).
Lựa chọn chất lượng bề mặt chi tiết còn phụ thuộc vào loại tải trọng mà bề mặt chi
tiết phải làm việc. Do vậy có thể phân loại bề mặt kỹ thuật theo loại tải trọng.
Tính chất vật lý của lớp dưới bề mặt khác với tính chất của vật liệu bản thân, tức
là nó khác tính chất của các lớp phía trong của vật liệu vì chúng có sự khác nhau về
cấu trúc. Nguyên nhân của sự khác nhau đó là do sự tác động của quá trình sản xuất
với các phương pháp công nghệ gia công, ví dụ: gia công áp lực, gia công cắt gọt, ...