Nghiên cứu ảnh hưởng của các thông số công nghệ phun phủ HVOF đến chất lượng lớp phủ WC20Cr3C27Ni

• Tác giả: Lương Thành Tựu
• Người hướng dẫn: TS. Ngô Thanh Bình
• Trường học: Trường Đại Học Bách Khoa
• Chuyên ngành: Kỹ Thuật Cơ Khí
• Đề tài: Nghiên Cứu Ảnh Hưởng Của Thông Số Công Nghệ Phun Phủ HVOF Đến Chất Lượng Lớp Phủ WC-20Cr3C2-7Ni
• Loại tài liệu: Luận Văn Thạc Sĩ
• Năm xuất bản: 2023
• Địa điểm: TP. Hồ Chí Minh

• NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ
• LỜI CAM ĐOAN
• DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
• DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU
• MỘT SỐ KÝ HIỆU VIẾT TẮT
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. Mục tiêu và phạm vi nghiên cứu
• 1.2. Cấu trúc luận văn
• 1.3. Ý nghĩa của luận văn
• 1.4. Kết luận chương 1
• 2. CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA PHƯƠNG PHÁP PHUN HVOF
• 2.1. Phun oxy nhiên liệu tốc độ cao (HVOF)
• 2.2. Ưu điểm của phương pháp phun HVOF
• 2.3. Hạn chế của phương pháp phun HVOF
• 2.4. Ứng dụng của phương pháp phun HVOF
• 2.5. Những kết quả nghiên cứu và ứng dụng phun HVOF
• 2.6. Kết luận chương 2
• 3. CHƯƠNG 3: THỰC NGHIỆM KIỂM TRA, ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG LỚP PHỦ WC-20Cr3C2-7Ni
• 3.1. Mô hình thực nghiệm
• 3.2. Vật liệu, thiết bị phun phủ
• 3.3. Thiết bị phun HVOF
• 3.4. Thực nghiệm phun phủ
• 3.5. Phương pháp đánh giá chất lượng lớp phủ và kết quả
• 3.5.1. Cấu trúc tế vi của lớp phủ
• 3.5.2. Độ xốp của lớp phủ
• 3.5.3. Độ cứng tế vi của lớp phủ
• 3.5.4. Hiệu suất bám dính của lớp phủ
• 3.6. Kết luận chương 3
• 4. CHƯƠNG 4: QUY HOẠCH THỰC NGHIỆM, TỐI ƯU HÓA CHẤT LƯỢNG LỚP PHỦ VÀ BÀN LUẬN
• 4.1. Tối ưu hóa đơn mục tiêu bằng phương pháp Taguchi
• 4.1.1. Tối ưu hóa đáp ứng đầu ra độ cứng (H)
• 4.1.2. Tối ưu hóa đáp ứng đầu ra độ xốp (P)
• 4.1.3. Tối ưu hóa đáp ứng đầu ra hiệu suất bám dính DE
• 4.2. Tối ưu hóa đa đáp ứng đầu ra bằng phương pháp Taguchi và quan hệ GRA
• 4.3. Trình tự tối ưu hóa
• 4.4. Phân tích SEM/EDS và XRD lớp phủ tối ưu đa mục tiêu
• 4.5. Thí nghiệm xói mòn xâm thực
• 4.6. Kết luận chương 4
• 5. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• 5.1. Kết luận chung
• DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• LÝ LỊCH TRÍCH NGANG

I. Tổng quan về ảnh hưởng của công nghệ phun phủ HVOF

Công nghệ phun phủ HVOF (High Velocity Oxy-Fuel) đã trở thành một trong những phương pháp phổ biến trong ngành công nghiệp chế tạo. Phương pháp này không chỉ giúp cải thiện độ bền của bề mặt mà còn nâng cao khả năng chống mài mòn cho các chi tiết máy. Nghiên cứu này tập trung vào việc phân tích ảnh hưởng của các thông số công nghệ phun phủ HVOF đến chất lượng lớp phủ WC-20Cr3C2-7Ni. Các thông số như lưu lượng khí oxy, lưu lượng LPG, khoảng cách phun và tốc độ cấp bột sẽ được xem xét để đánh giá chất lượng lớp phủ.

1.1. Đặc điểm của công nghệ phun phủ HVOF

Công nghệ phun phủ HVOF nổi bật với khả năng tạo ra lớp phủ có độ cứng cao và độ bền bám dính tốt. Lớp phủ này có thể chịu được các điều kiện khắc nghiệt như nhiệt độ cao và môi trường ăn mòn. Đặc biệt, lớp phủ WC-20Cr3C2-7Ni được biết đến với tính năng chống mài mòn vượt trội, nhờ vào cấu trúc vi mô của nó.

1.2. Lợi ích của lớp phủ WC 20Cr3C2 7Ni

Lớp phủ WC-20Cr3C2-7Ni không chỉ cải thiện độ bền của bề mặt mà còn tăng cường khả năng chống ăn mòn và mài mòn. Điều này giúp kéo dài tuổi thọ của các chi tiết máy trong các ứng dụng công nghiệp, đặc biệt là trong các môi trường khắc nghiệt.

II. Thách thức trong việc tối ưu hóa thông số phun phủ HVOF

Mặc dù công nghệ phun phủ HVOF mang lại nhiều lợi ích, nhưng việc tối ưu hóa các thông số công nghệ vẫn là một thách thức lớn. Các thông số như lưu lượng khí oxy, lưu lượng LPG, khoảng cách phun và tốc độ cấp bột cần được điều chỉnh một cách chính xác để đạt được chất lượng lớp phủ tốt nhất. Việc không tối ưu hóa đúng cách có thể dẫn đến lớp phủ kém chất lượng, ảnh hưởng đến hiệu suất của chi tiết máy.

2.1. Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng lớp phủ

Chất lượng lớp phủ phụ thuộc vào nhiều yếu tố, bao gồm tốc độ phun, nhiệt độ và áp suất. Những yếu tố này cần được kiểm soát chặt chẽ để đảm bảo lớp phủ đạt tiêu chuẩn về độ cứng và độ bám dính.

2.2. Hệ quả của việc không tối ưu hóa thông số

Nếu không tối ưu hóa các thông số phun, lớp phủ có thể bị xốp, giảm độ bám dính và dẫn đến hỏng hóc sớm. Điều này không chỉ ảnh hưởng đến hiệu suất mà còn làm tăng chi phí bảo trì và sửa chữa.

III. Phương pháp nghiên cứu tối ưu hóa thông số phun phủ HVOF

Nghiên cứu này áp dụng phương pháp Taguchi kết hợp với phân tích quan hệ GRA để tối ưu hóa các thông số phun phủ HVOF. Phương pháp này cho phép đánh giá đồng thời nhiều tiêu chí chất lượng lớp phủ, bao gồm độ cứng, độ xốp và hiệu suất bám dính. Việc sử dụng ma trận Taguchi L9 giúp xác định các thông số tối ưu một cách hiệu quả.

3.1. Quy trình tối ưu hóa bằng phương pháp Taguchi

Phương pháp Taguchi được sử dụng để thiết lập ma trận thí nghiệm, từ đó xác định các thông số tối ưu cho quá trình phun phủ. Mỗi thông số được thử nghiệm ở ba mức khác nhau để tìm ra sự kết hợp tốt nhất.

3.2. Phân tích quan hệ GRA trong tối ưu hóa

Phân tích quan hệ GRA giúp đánh giá mối quan hệ giữa các thông số và chất lượng lớp phủ. Phương pháp này cho phép xác định các yếu tố quan trọng nhất ảnh hưởng đến chất lượng lớp phủ, từ đó đưa ra các điều chỉnh cần thiết.

IV. Kết quả nghiên cứu và ứng dụng thực tiễn

Kết quả nghiên cứu cho thấy rằng các thông số tối ưu cho quá trình phun phủ HVOF lớp phủ WC-20Cr3C2-7Ni là lưu lượng oxy 130 lít/phút, lưu lượng LPG 44 lít/phút, khoảng cách phun 310 mm và tốc độ cấp bột 45 g/phút. Lớp phủ đạt được độ cứng 1380HV, hiệu suất bám dính 8,7 điểm và độ xốp 3,1%. Những kết quả này có thể được ứng dụng trong công nghiệp để phục hồi và chế tạo các chi tiết máy.

4.1. Ứng dụng trong công nghiệp

Các thông số tối ưu này có thể được áp dụng trong sản xuất các chi tiết máy như van, bơm và thiết bị hóa chất. Lớp phủ WC-20Cr3C2-7Ni sẽ giúp tăng cường độ bền và tuổi thọ của các chi tiết này trong môi trường làm việc khắc nghiệt.

4.2. Định hướng nghiên cứu tiếp theo

Nghiên cứu tiếp theo có thể tập trung vào việc mở rộng ứng dụng của công nghệ phun phủ HVOF cho các loại vật liệu khác, cũng như cải thiện quy trình phun để đạt được chất lượng lớp phủ tốt hơn.

V. Kết luận và triển vọng tương lai của công nghệ phun phủ HVOF

Công nghệ phun phủ HVOF đã chứng minh được hiệu quả trong việc cải thiện chất lượng lớp phủ cho các chi tiết máy. Nghiên cứu này không chỉ cung cấp thông tin quý giá về ảnh hưởng của các thông số công nghệ mà còn mở ra hướng đi mới cho các nghiên cứu tiếp theo. Tương lai của công nghệ này hứa hẹn sẽ mang lại nhiều ứng dụng mới trong ngành công nghiệp chế tạo.

5.1. Tầm quan trọng của nghiên cứu

Nghiên cứu này đóng góp vào việc hiểu rõ hơn về công nghệ phun phủ HVOF và các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng lớp phủ. Điều này sẽ giúp các nhà sản xuất tối ưu hóa quy trình và nâng cao hiệu quả sản xuất.

5.2. Triển vọng phát triển công nghệ phun phủ

Với sự phát triển không ngừng của công nghệ, công nghệ phun phủ HVOF có thể được cải tiến để đáp ứng tốt hơn nhu cầu của ngành công nghiệp. Các nghiên cứu tiếp theo sẽ tập trung vào việc phát triển các vật liệu mới và cải thiện quy trình phun.