Contents Lời nói đầu. Giới thiệu về nguyên tắc lựa chọn vật liệu và công nghệ. Nguyên tắc chung. Đánh giá so sánh vật liệu về phương diện khối lượng.
Nguyên tác chất lượng cục bộ. Giảm chủng loại vật liệu sử dụng. Các loại vật liệu dùng trong chế tạo máy. Kim loại đen gồm có gang và thép.
Hợp kim mầu. Kim loại gốm. Vật liệu không kim loại. Lựa chọn vật liệu.
Các bước thực hiện lựa chọn vật liệu. Lựa chọn chi tiết cần chế tạo. Phân tích điều kiện làm việc của chi tiết đươc chọn và yêu cầu về cơ tính. Tính toán và đưa ra tiêu chí lựa chọn vật liệu.
Lựa chọn mac thép. Các yếu tố ảnh hưởng mac thep. Xây dựng quy trình công nghệ nấu luyện và chế tạo. Quy trình công nghệ nấu luyện.
Thiết bị lò hồ quang xoay chiều AC-EAF. Quy trình nấu luyện trong lò điện hồ quang. Quy trình tinh luyện. Quy trình chế tạo bánh răng.
Yêu cầu kỹ thuật khi chế tạo bánh răng. Các phương pháp gia công răng của bánh răng. Thiết kế chi tiết từng nguyên công. Xây dựng quy trình công nghệ xử lý nâng cao cơ tính và kiểm tra.
Quy trình công nghệ xử lý nhiệt. Tôi + ram cao. Tôi tần số + ram thấp. Các phương pháp kiểm tra vật liệu.
Phương pháp phân tích thành phần hóa học. Kiểm tra cơ tính. Phương pháp kiểm tra tổ chức tế vi. Lưu ý trong lựa chọn vật liệu.
54 Tài liệu tham khảo .1 Sau khi áp dụng chỉ tiêu độ bền .2 Sau khi áp dụng chỉ tiêu ứng suất chảy .3 Sau khi áp dụng chỉ tiêu độ cứng .4 Sau khi áp dụng hàm chỉ tiêu hiệu năng về giá .5 Sau khi áp dụng hàm chỉ tiêu hiệu năng về khối lượng .6 Cơ tính của thép AISI 4340 .7 Cơ tính của thép AISI 4340 .1 Sơ đồ phân loại lò hồ quang .2 Quy trình sản xuất thép bằng lò điện .3 Sơ đồ công nghệ lò tinh luyện LF .1 Nhập thành phần thép vào phần mềm .2 Phase sau quá trình làm nguội .3 Độ cứng của thép sau làm nguội.4 Giản đồ nguội CCT .5 Giản đồ nguội TTT .6 Sơ đồ quy trình nhiệt luyện .7 Sơ đồ quy trình nhiệt luyện .9 S7 Metal Lab Plus .10 S7 Metal Lab Plus .11 Mẫu được mài trên máy mài DS1100 - GNR .13 Sự biến dạng mẫu kéo và biểu đồ ứng suất-biến dạng .15 Máy thử va đập .16 Máy cắt đĩa kim cương tốc độ thấp Model 650.17 Dung dịch đúc opoxy và khuôn đúc mẫu .18 Máy đánh bóng mẫu SMARTLAM®2.19 Các size giấy mài khác nhau và các dung dịch mài kim cương được sử dụng trong quá trình mài cơ học.20 Thiết bị chuẩn bị mẫu bằng chùm tia Ion ArBlade 5000 .21 Kính hiển vi quang học OM. 49 3 Lời nói đầu Hiện nay, công nghiệp hoá, hiện đại hoá đất nước là mục tiêu hàng đầu của Đảng và Nhà nước, trong đó ngành cơ khí nói chung và ngành chế tạo máy nói riêng giữ vai trò quan trọng trong việc giải quyết những vấn đề cụ thể thường gặp trong sản xuất , sửa chữa và sử dụng. Trong khi sinh viên là một lớp lao động kế cận của đất nước. Để đánh giá năng lực của mỗi sinh viên thì đồ án tốt nghiệp là một chương trình tổng hợp về chuyên môn đã được đào tạo.
Đối với ngành cơ khí chế tạo máy thì đồ án tốt nghiệp có vị trí rất quan trọng đối với người cán bộ kỹ thuật về thiết kế, chế tạo các loại máy và trang thiết bị cơ khí nhằm phục vụ các ngành kinh tế như : công nghiệp, nông nghiệp , giao thông vận tải , điện lực… Mục đích của đồ án là tạo cho người công nhân, cán bộ kỹ thuật nắm vững và vận dụngcó hiệu quả các phương pháp thiết kế, xây dựng và quản lý các quá trình chế tạo các sản phẩm cơ khí, cũng như về kỹ thuật sản xuất và tổ chức sản xuất nhằm đạt được chỉ tiêu kinh tế, kỹ thuật theo yêu cầu trong điều kiện và quy mô sản xuất cụ thể đạt được hiệu quả kinh tế kỹ thuật, sản xuất và sử dụng cao nhất. Là một sinh viên của ngành khoa học và kĩ thuật vật liệu, sau khi hoàn thành thời gian học tập và rèn luyện tại trường, để đánh giá kết quả học tập của mình , em được nhà trường giao nhiệm vụ thực hiện thiết kế đồ án môn học với đề tài : “Lựa chọn vật liệu chế tạo bánh răng hộp số” được em trình bày sau đây. Giới thiệu về nguyên tắc lựa chọn vật liệu và công nghệ 1. Nguyên tắc chung Chọn vật liệu là công việc rất quan trọng, bởi vì chất lượng của chỉ tiết máy nói riêng và cả bộ máy nói chung phụ thuộc phần lớn vào việc chọn vật liệu có hợp lí hay không.
Muốn chọn được vật liệu hợp lí, cần hiểu đẩy đủ tính chất của các loại vật liệu và nắm vững các yêu cầu mà điểu kiện làm việc cũng như điều kiện chế tạo chỉ tiết máy đồi hỏi đối với vật liệu. Khi chọn vật liệu phải xét đến các yêu cầu chính sau đây : - Vật liệu phải thoả mãn điều kiện làm việc của chỉ tiết máy, nói cách khác là phải đảm bảo cho chỉ tiết máy có đủ khả năng làm việc (thí dụ như đủ độ bên, độ cứng, độ bên mồn, V.), - Thoả mãn yêu cầu về khối lượng và kích thước chỉ tiết máy. và cả bộ máy. - Vật liệu phải có tính chất công nghệ thích ứng với hình dạng và phương phấp gia công chỉ tiết máy (chẳng hạn như đối với chỉ tiết máy có hình dạng phức tạp, được gia công bằng phương pháp đúc thì đòi hỏi vật liệu phải có tính đúc ; chỉ tiết mắy cần gia công cất gọt thì vật liệu phải cắt gọt được, v.) ; công sức chế tạo tốn ít nhất.
- Có lợi nhất về phương diện giá thành sẵn phẩm (giá vật liệu và giá thành chế tạo) ; vật liệu phải dễ tìm, ít tốn kém trong vấn để cung cấp, cần chú ý dùng những vật liệu sắn có trong nước. Nói chung chỉ trên cơ sở tiến hành so sánh một số phương án, ta mới có thể chọn vật liệu một cách hợp lí. Trong một số trường hợp để chọn vật liệu người ta đùng hệ thống các chỉ tiêu có tính chất kết hợp, không chỉ đặc trưng một tính chất riêng biệt nào đó của vật liệu (như độ bên tĩnh, độ bên môi hoặc độ cứng), mà là đặc trưng cho tập hợp một số tính chất. Cấu trúc của các chỉ tiêu này thay đổi theo các yêu cầu của kết cấu.
thí dụ như giá thành thấp hay khối lượng nhỏ nhất mà vẫn đảm bảo được độ bền tĩnh, độ bên mỗi hoặc độ cứng, v. Thường thường người ta chú ý nhiều đến chỉ tiêu về khối lượng chỉ tiết máy bởi vì đối với nhiều loại máy, nó là nhân tố quan trọng, đặc rưng cho hiệu quả của kết cấu, hơn nữa kết hợp với 5 giá mỗi đơn vị khối lượng, chỉ tiêu khối lượng cho ta hình dung rõ ràng về khối lượng vật liệu và giá vật liệu của cả kết cấu. Đối với một số chỉ tiết máy mà điều kiện làm việc đòi hỏi từng bộ phận phải đáp ứng các yêu cầu khác nhau, ta thường dùng nguyên tắc “chất lượng cục bộ” để chọn hợp lí vật liệu chế tạo chúng. Ngoài ra khi chọn vật liệu chế tạo máy, cần hạn chế số lượng các loại vật liệu để giảm bớt khó khăn trong việc cung cấp và bảo quản, v.
Đánh giá so sánh vật liệu về phương diện khối lượng Giả sử một thanh chiều dài L chịu kéo bởi lực F khối lượng riêng (mật độ) y, giới hạn bên khi kéo dụ, hệ số an toàn s. Diện tích tiết diện thanh A, thể tích V và khối lượng thanh G được định theo các công thức : Do đó, với L, E, và s như nhau, tỉ số khối lượng giữa hai thanh làm bằng vật liệu khác nhau (𝛾1 , 𝜎𝑏1 𝑣à 𝛾2 , 𝜎𝑏2 ) sẽ là: 𝜎𝑏 Như vậy khối lượng các thanh có độ bên như nhau (về kéo) tỉ lệ ngược với tỉ số Dùng 𝛾 𝜎𝑏 vật liệu có tỉ số này càng cao thì kết cấu chỉ tiết mấy có khối lượng càng nhỏ. Tỉ số được 𝛾 gọi là độ bền riêng của vật liệu. Nó là một trong các chỉ tiêu chủ yếu về chất lượng của vật liệu trong các kết cấu mà yếu tố khối lượng giữ vai trồ rất quan trọng.
Nếu tính toán tiến hành cho giới hạn bền mỏi kéo 𝜎−1 thì sự có lợi về mặt khối lượng 𝜎 được quyết định bởi tỉ số −1 gọi là độ bền mới riêng của vật liệu. 𝛾 Xét trường hợp uốn và xoắn các thanh có tiết diện đồng dạng, thí dụ như các trục có tiết điện tròn. Vì khối lượng trục tỉ lệ với bình phương đường kính và đường kính trục tính theo sức bến vật liệu thì tỉ lệ ngược với căn số bậc ba của giới hạn bền (xem chương Trục), cho nên ta có các hệ thức : 6 Khi uốn : Khi xoắn : 𝜏𝑏 — Giới hạn bển xoắn : Đối với nhiều chỉ tiết máy, độ cứng giữ vai trò quan trọng. Trường 𝐹 hợp các thanh bị kéo (hoặc nén) có độ cứng giống nhau, nghĩa là cùng tỉ số với F ~ lực ∆𝑙 kéo hoặc nén ; ∆𝑙 - biến dạng của thanh, quan hệ giữa khối lượng các thanh được biểu thị theo hệ thức 𝐹1 𝐹2 Vì = và giả sử các thanh có chiểu dài như nhau, ta có E1A1 = E2A2 ; với E1,A1,E2 và ∆𝑙1 ∆𝑙2 A2 là môđun đàn hỏi và diện tích tiết điện thanh 1 và thanh 2.
Do đó ta có : Hệ thức cho thấy, với yêu cầu vệ độ cứng nhự nhau, chỉ tiết máy chế tạo bảng vật liệu có tỉ số E/ 𝛾 lớn hơn thì khối lượng sẽ nhỏ hơn. Nguyên tác chất lượng cục bộ Nhiều khi cùng trên một chỉ tiết máy nhưng đối với các bề mặt và thể tích khác nhau của nó lại có những yêu cầu khác nhau như : độ bên mòn, độ bền tiếp xúc hoặc độ bển thể tích, độ cứng hoặc độ dẻo, độ bên chống gì, độ dẫn nhiệt, khả năng giảm chấn v. Những yêu cầu này xuất phát từ những điểu kiện làm việc khác nhau giữa các bộ phận, nhiều trường hợp chúng ta không thể chọn được một vật liệu nào đó có thể đồng thời đáp ứng được mọi yêu cầu và nếu như có loại vật liệu đó thì cũng khá đắt.