BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HỒ CHÍ MINH KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP NGHIÊN CỨU CƠ SỞ LÝ THUYẾT CÔNG NGHỆ PHUN PHỦ KIM LOẠI VÀ PHƯƠNG PHÁP LASER CLADDING ÁP DỤNG SỬA CHỬA, PHỤC HỒI, NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG BỀ MẶT VẬT LIỆU GVHD: TS. PHẠM THỊ HỒNG NGA SVTH: HỒ THỊ HOÀI THƯƠNG MSSV: 12104234 NGUYỄN VĂN TƯ MSSV: 12104275 S KL 0 0 4 7 6 7 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 07 năm 2016 do an TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT TP.
HCM CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY Độc lập - Tự do – Hạnh phúc Bộ môn KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP ---------o0o--------- NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Danh sách sinh viên: 02 SV STT HỌ TÊN SV MSSV LỚP KHÓA 1. 1 Hồ Thị Hoài Thƣơng 12104234 121041 2012 – 2016 2. 2 Nguyễn Văn Tƣ 12104275 121042 2012 - 2016 Ngành đào tạo: Kỹ thuật Công nghiệp Hệ: Đại học chính qui 1. Tên đề tài: Nghiên cứu cơ sở lý thuyết công nghệ phun phủ kim loại và phương pháp Laser Cladding áp dụng sửa chữa, phục hồi, nâng cao chất lượng bề mặt vật liệu.
Các số liệu, tài liệu ban đầu: - Các bài báo trong nƣớc và nƣớc ngoài về các phƣơng pháp phun phủ kim loại 3. Nội dung chính của đồ án: - Nghiên cứu tổng quan về các phƣơng pháp phun phủ kim loại, các phƣơng pháp nâng cao chất lƣợng bề mặt bằng tia laser - Nghiên cứu chuyên sâu về công nghệ phun phủ kim loại bằng hồ quang điện, công nghệ phun plasma, phƣơng pháp Laser Cladding - Thực nghiệm với các lớp phủ khác nhau - Nghiên cứu tổ chức tế vi và cơ tính của các lớp phủ 4. Sản phẩm của đề tài: - Các mẫu lớp phủ thực hiện bằng công nghệ phun phủ kim loại bằng hồ quang điện, công nghệ phun plasma, phƣơng pháp Laser Cladding - Giáo trình phƣơng pháp Laser Cladding 5. TRƢỞNG BỘ MÔN GIẢNG VIÊN HƢỚNG DẪN (Ký, ghi rõ họ tên) (Ký, ghi rõ họ tên) Đƣợc phép bảo vệ ………………………………………… (GVHD ký, ghi rõ họ tên) i do an LỜI CAM KẾT - Tên đề tài: “Nghiên cứu cơ sở lý thuyết công nghệ phun phủ kim loại và phƣơng pháp Laser Cladding áp dụng sửa chữa, phục hồi, nâng cao chất lƣợng bề mặt vật liệu”.
Phạm Thị Hồng Nga - Họ tên sinh viên: Hồ Thị Hoài Thƣơng MSSV: 12104234 Lớp: 121041 Số điện thoại liên lạc: 01655058416 Email: hoaithuong.com Nguyễn Văn Tƣ MSSV: 12104275 Lớp: 121042 Số điện thoại liên lạc: 01686636165 Email: vantunguyen165@gmail.com - Ngày nộp khoá luận tốt nghiệp (ĐATN): - Lời cam kết: “Tôi xin cam đoan khoá luận tốt nghiệp (ĐATN) này là công trình do chính tôi nghiên cứu và thực hiện. Tôi không sao chép từ bất kỳ một bài viết nào đã được công bố mà không trích dẫn nguồn gốc. Nếu có bất kỳ một sự vi phạm nào, tôi xin chịu hoàn toàn trách nhiệm”. Hồ Chí Minh, ngày ….
tháng 07 Năm 2016 Ký tên ii do an LỜI CẢM ƠN Trong thời gian thực hiện khóa luận tốt nghiệp, dƣới sự hƣớng dẫn tận tình của giáo viên hƣớng dẫn và đƣợc phía nhà trƣờng tạo điều kiện thuận lợi, chúng em đã có một quá trình nghiên cứu, tìm hiểu và học tập nghiêm túc để hoàn thành đề tài. Kết quả thu đƣợc không chỉ do nỗ lực của từng cá nhân trong nhóm mà còn có sự giúp đỡ của quý thầy cô, gia đình và các bạn. Em xin chân thành cảm ơn! Các thầy cô khoa Cơ Khí Chế Tạo Máy trƣờng Đại Học Sƣ Phạm Kỹ Thuật TP.HCM đã truyền đạt những kiến thức quý báu để từ đó em có thể vận dụng trong công việc sau này. an giám hiệu trƣờng Đại Học Sƣ Phạm Kỹ Thuật TP.HCM đã tạo mọi điều kiện thuận lợi giúp đỡ em trong quá trình học tập và hoàn thành đề tài này.
Đặc biệt em xin chân thành cảm ơn T.S Phạm Thị Hồng Nga là ngƣời trực tiếp hƣớng dẫn đề tài. Trong quá trình thực hiện đề tài cô đã tận tình hƣớng dẫn, giúp em giải quyết các vấn đề nảy sinh trong quá trình thực hiện và hoàn thành đề tài đúng định hƣớng ban đầu. Trong quá trình thực hiện khoá luận tốt nghiệp, chúng em đã đƣợc sự giúp đỡ, hỗ trợ và động viên từ gia đình cùng các bạn. Nhờ đó mà chúng em đã hoàn thành đƣợc khóa luận nhƣ mong muốn.
Xin gửi lời cảm ơn chân thành đến đội ngũ nhân viên Công ty Xử Lý Nhiệt Minh Hạnh, Cơ Sở Gia Công Cơ Khí Chính Xác Nhƣ Ngọc đã giúp đỡ em trong việc thực hiện đề tài. Chúng em cũng gửi lời cảm ơn đến Th.S Nguyễn Văn Thức – Bộ môn Kỹ Thuật Công Nghiệp thuộc trƣờng Đại học Sƣ Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh, Th.S Lý Quốc Cƣờng – Viện Kỹ Thuật Nhiệt Đới – Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam, cô Trần Thị Tuyết Nga – Khoa Công Nghệ Vật Liệu thuộc trƣờng Đại Học Bách Khoa Thành Phố Hồ Chí Minh, thầy Trần Ngọc Thiện – Khoa Cơ Khí thuộc trƣờng Cao đẳng Cao Thắng. Xin chân thành cảm ơn các thầy cô trong hội đồng chấm khóa luận tốt nghiệp đã cho chúng em những đóng góp quý báu để đề tài nghiên cứu thêm hoàn chỉnh. Trong quá trình thực hiện và trình bày khóa luận không thể tránh khỏi những sai sót và hạn chế, do vậy chúng em rất mong nhận đƣợc sự góp ý, nhận xét phê bình của quý thầy cô và các bạn.
Sinh viên thực hiện Hồ Thị Hoài Thƣơng Nguyễn Văn Tƣ iii do an TÓM TẮT ĐỒ ÁN Nghiên cứu cơ sở lý thuyết công nghệ phun phủ kim loại và phƣơng pháp Laser Cladding áp dụng sửa chữa, phục hồi, nâng cao chất lƣợng bề mặt vật liệu. Phun phủ kim loại là một trong những phƣơng pháp gia công bề mặt vật liệu đƣợc sử dụng rộng rãi ở các nƣớc tiên tiến, cũng nhƣ đƣợc sử dụng trong nhiều thập kỷ qua trên thế giới, phƣơng pháp phun phủ là một loại phƣơng pháp tiên tiến đƣợc đƣa vào Việt Nam, làm tăng độ cứng và độ bền của bề mặt chi tiết, khả năng chống mài mòn và ăn mòn tốt. Hiện nay phun phủ kim loại cũng đã đƣợc sử dụng trong nhiều ngành kỹ thuật và đem lại hiệu quả đáng khích lệ. Công dụng chủ yếu là bảo vệ các kết cấu và chi tiết làm việc trong các môi trƣờng khác nhau, phục hồi các chi tiết máy bị mài mòn, ăn mòn, xâm thực.
Trong đồ án này sẽ giới thiệu và trình bày các dạng sai hỏng, phân tích điều kiện làm việc cũng nhƣ vật liệu chế tạo của khuôn dập nóng, từ đó áp dụng các phƣơng pháp hóa bền bề mặt để làm tăng cơ tính làm việc của vật liệu. Ngoài ra còn trình bày về một số loại công nghệ phun phủ nhiệt, cụ thể là công nghệ phun phủ bằng hồ quang điện, Plasma và Laser Cladding. Sau đó tiến hành thực nghiệm nhiệt luyện và phun phủ các loại bột 25%Cr – 5%Al – Fe, Al2O3 – 40%TiO2, Co50 – 20%TiC trên thép SKD61, kiểm tra đặc tính của lớp phủ bằng phƣơng pháp quan sát tổ chức tế vi và đo độ cứng. Kết quả thực nghiệm cho thấy lớp phủ 25%Cr – 5%Al – Fe xuất hiện vết nứt, lớp phủ Al2O3 – 40%TiO2 đồng đều nhƣng độ cứng thấp hơn thép nền SKD61, lớp phủ Co50 – 20%TiC đạt độ cứng đề ra (cao hơn thép nền).
Sinh viên thực hiện Hồ Thị Hoài Thƣơng Nguyễn Văn Tƣ iv do an ABSTRACT Researching the basic theory about metal spraying technology and Laser Cladding method for applying to repair, restore, and improve the quality of material surface. Metal spraying is one of the material surface repairing method which is widely used in advanced countries, as well as used for many decades all over the world, metal spraying is an advanced method that introduced to Vietnam, to increase the hardness and durability of the machine surfaces, resistance to abrasion and corrosion. Currently, metal spraying has also been used in many technical branches and brought many good results. Its principal use is protect the texture and detail which work in different environments, restore the mechine parts that abraded, corrosive,.
This project will introduce and present the wrong surface types, and analyze working conditions as well as mechanical materials of hot die. Since then, to apply the surface hardening method to increase the working properties of material. Moreover it also presents some thermal spraying technology, specially electric arc spraying, and plasma spraying, and Laser Cladding technology. And then conducting experiments on heat and spraying 25%Cr – 5%Al – Fe, Al2O3 – 40%TiO2, Co50 – 20%TiC flour with SKD61 steel, checking the properties of the coating by microstructure observation and hardness method.
The experiment results showed that 25%Cr – 5%Al – Fe coating appears cracks, Al2O3 - 40% TiO2 coating is equal but lower than hardness of orginal SKD61 steel, Co50 - 20% TiC coating achieve hardness as request (higher orginal steel). v do an MỤC LỤC NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP. i LỜI CAM KẾT. ii LỜI CẢM ƠN.
vi DANH MỤC BẢNG BIỂU. ix DANH MỤC SƠ ĐỒ, HÌNH ẢNH. x DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT. xiii CHƢƠNG 1: GIỚI THIỆU.
Tính cấp thiết của đề tài:.2 Mục đích nghiên cứu của đề tài: .3 Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu: .1 Đối tƣợng nghiên cứu: .2 Phạm vi nghiên cứu: .Phƣơng pháp nghiên cứu: .Nội dung đồ án tốt nghiệp. 2 CHƢƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT .Khuôn dập nóng.1Khái niệm dập nóng: .2Điều kiện làm việc của khuôn dập nóng: .3Yêu cầu cơ tính khuôn dập nóng: .4 Các dạng sai hỏng và phƣơng pháp nâng cao chất lƣợng bề mặt bằng Laser: .5 Vật liệu làm khuôn dập nóng: .3 Khái quát về công nghệ phun phủ: .4 Các phƣơng pháp phun phủ nhiệt:.1 Phƣơng pháp phun phủ bằng khí cháy: .2 Phƣơng pháp phun nổ:. 12 vi do an 2.3 Phƣơng pháp phun HVOF: .4 Công nghệ phun phủ kim loại bằng hồ quang điện: .5 Công nghệ phun plasma:.5 Các phƣơng pháp nâng cao chất lƣợng bề mặt bằng tia Laser: .1 Kiểu gia nhiệt – Heating .2 Kiểu nóng chảy – Melting .3 Kiểu bốc hơi - Vaporization .3 Nguyên lý hoạt động của phƣơng pháp Laser Cladding: .4 Ƣu điểm của phƣơng pháp Laser Cladding:.5Vật liệu phun phủ:.7 Các ứng dụng của phƣơng pháp Laser Cladding:. 30 CHƢƠNG 3: CÔNG NGHỆ PHUN PHỦ NHIỆT .1 Công nghệ phun phủ bằng hồ quang điện: .3 Ƣu và nhƣợc điểm: .4 Ứng dụng của phun phủ kim loại bằng công nghệ phun hồ quang: .2 Công nghệ phun phủ bằng Plasma: .3 Vật liệu dùng trong phun phủ Plasma: .4 Ƣu và nhƣợc điểm: .5 Thông số máy: Thiết bị phun phủ plasma 3710-PRAXAIR-TAFA, Mỹ:.
37 CHƢƠNG 4: PHƢƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM .1Vật liệu nghiên cứu: .2 Tính toán cho quá trình nhiệt luyện:. 41 vii do an 4.3 Xử lí bề mặt trƣớc khi phun: .