Chương 1: Giới thiệu Nêu tính cấp thiết và lý do hình thành đề tài, ý nghĩa khoa học và thực tiễn, mục tiêu nghiên cứu, đối tượng, phạm vi và giới hạn của đề tài, phương pháp nghiên cứu, kết cấu của ĐATN và phân định nội dung của vấn đề nghiên cứu .Chương 2: Tổng quan nghiên cứu đề tài Nêu ngắn gọn các khái niệm, định nghĩa, các kiến thức cần thiết khác liên quan đến chủ đề nghiên cứu. Tóm tắt những lý thuyết, nghiên cứu trong và ngoài nước trước đây có liên quan đến lĩnh vực nghiên cứu hẹp của đề tài; đề cập đến các phương pháp nghiên cứu các vấn đề (phương pháp thu thập dữ liệu, phân tích dữ liệu), đánh giá tổng quan tình hình và ảnh hưởng của các nhân tố đến vấn đề nghiên cứu, kết quả phân tích các dữ liệu thu thập. Chương 3: Cơ sở lý thuyết Trình bày các lý thuyết cần sử dụng để giải quyết vấn đế. Chương 4: Phương hướng và các giải pháp cho đề tài Trình bày các yêu cầu của đề tài, các phương hướng vá các giải pháp cụ thể để giải quyết vấn đề (tính toán, thiết kế, chế tạo, công nghệ,…).
Chọn giải pháp (phương án) thực hiện, nêu rõ các bước công việc cần thực hiện để triển khai giải pháp (phương án) đã chọn. Chương 5: Chế tạo thử nghiệm, thực nghiệm và đánh giá Trình bày các thông số kết quả cũng như đưa ra các biểu đồ độ cứng và đánh giá kết quả. Kết luận, đề nghị Nêu những kết luận chung, khẳng định những kết quả đạt được, những đóng góp, đề xuất mới và kiến nghị. Tài liệu tham khảo 3 CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI 2.1 Giới thiệu Đề tài “Thực nghiệm quá trình nhiệt luyện rãnh của trục bằng hồ quang” hướng đến đối tượng nghiên cứu là vật liệu thép C45.
Trong những báo cáo và nghiên cứu nước ngoài trước đây, đa số các nhà nghiên cứu đều tiến hành thực nghiệm trên loại vật liệu này bởi vì tính chất vật lý linh hoạt, ổn định hơn của thép C45 so với những vật liệu kim loại hay hợp kim khác. Ngoài ra, đã và đang có những nghiên cứu về nhiệt luyện bằng hồ quang cùng trên vật liệu là thép C45 nhưng với các bề mặt khác nhau như mặt phẳng, mặt lồi, mặt lõm,. Kết quả và dữ liệu của đề tài “Thực nghiệm quá trình nhiệt luyện rãnh của trục bằng hồ quang” sẽ là một mảnh ghép quan trọng đóng góp vào sự nghiên cứu và phát triển một phương pháp nhiệt luyện mới cho xã hội nói chung và ngành công nghiệp chế tạo nói riêng.2 Giới thiệu về phương pháp nghiên cứu Là một đề tài thực nghiệm nên việc thu thập và xử lý dữ liệu là không thể thiếu. Vì thế hai phương pháp được vận dụng hầu hết trong thời gian thực hiện đề tài là phương pháp thu thập dữ liệu và phương pháp phân tích dữ liệu.
Hiện tại, việc thí nghiệm đo đạc cẩn thận nhiều lần cùng việc tiến hành nhiều phương pháp thực nghiệm khác nhau, khắt khe trong khâu xử lý số liệu đã cải thiện độ tin cậy lên đáng kể. Bằng chứng là trước khi thí nghiệm trên mẫu vật thực nghiệm, nhóm đã tiến hành thí nghiệm trên mẫu thử trước và nhóm đã sử dụng những cách nêu trên khi thực nghiệm nhiều lần. Tính khách quan, trung thực của từng số liệu rất được chú trọng, mặc dù vẫn còn cần nhiều công trình nghiên cứu phát triển từ đề tài để tăng tính khách quan các số liệu cao hơn nữa. Vì thế việc rút ra những kinh nghiệm từ quá trình thực hiện đề tài và đưa ra định hướng phát triển đề tài về sau cũng rất quan trọng.3 Các nghiên cứu liên quan đến đề tài 2.1 Nghiên cứu trong nước Công nghệ tôi bằng Hàn TIG tại Việt Nam vẫn chưa có nhiều công trình nghiên cứu đáng chú ý nhưng trong tương lai hứa hẹn sẽ có nhiều nghiên cứu đột phá về công nghệ này.2 Nghiên cứu nước ngoài Công nghệ tôi bằng Hàn TIG cũng có một số ít kết quả nghiên cứu được công bố dưới đây: 4 Bài báo “EFFECT OF HEAT TREATMENT ON THE MECHANICAL PROPERTIES OF STEEL S45C WELDING PROCESS WITH SMAW (SHIELDED METAL ARC WELDING’’ xuất bản năm 2013.
Bài báo này tác giả nghiên cứu về các quá trình tôi thép C45 sau khi hàn. [3] Bài báo “EFFECT OF SHIELDED METAL ARC WELDING (SMAW) PARAMETERS ON MECHANICAL PROPERTIES OF LOW- CACBON, MILD AND STANLESS-STEEL WELDED JOINTS: A REVIEW” xuất bản năm 2019. Bài báo này tác giả nghiên cứu tác động của các thông số hàn SMAW đối với tính chất cơ học của thép cacbon thấp, thép non, thép không gỉ. Nghiên cứu nhằm mục đích xem xét tác động của các thông số hàn đối với các thử nghiệm độ cứng và độ bền kéo.
[4] Bài báo “WELDING MICROSTRUCTURE AND TENSILE PROPERTIES OF S45C CACBON STEEL” xuất bản năm 2018. Bài báo này tác giả nghiên cứu tính liên kết của thép C45 với hàn nhiều lớp. Các cấu trúc vi mô của hạt được quan sát bằng kính hiển vi quang học. [5] Kết luận: Công nghệ tôi bằng Hàn TIG đã thể hiện được một số tính năng công nghệ nổi bật so với các công nghệ tôi khác theo các kết quả nghiên cứu của các công trình nghiên cứu khắp thế giới.
Việc học hỏi, nghiên cứu các công trình của thế giới để đưa công nghệ này đến với Việt Nam sẽ mở ra một kỷ nguyên mới cho ngành công nghiệp cơ khí của chúng ta. Với một đề tài hết sức mới mẻ và đầy tiềm năng như vậy, chắc chắn sẽ mang lại những thành tựu đột phá trong suốt quá trình nghiên cứu đề tài. Đồng thời tạo ra cơ sở giúp cho các công trình nghiên cứu liên quan sau đó được thực hiện một cách chuyên sâu hơn, khoa học hơn. 5 CHƯƠNG 3: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 3.1 Thông số của thép C45 Đối tượng nghiên cứu của đề tài là vật liệu Thép C45 một loại thép được sử dụng phổ biến trong các ngành kỹ thuật.
Thép C45 (hay thép JIS S45C, thép DIN C45) là thép Cacbon có hàm lượng Cacbon là 0,45% (0,45% C), ngoài ra loại thép này còn chứa các tạp chất khác như silic, mangan, lưu huỳnh, phốt pho, lưu huỳnh, crom, niken… Hình 3.1: Thép C45 Thành phần của thép C45: Bảng 3.1: Thành phần của thép C45 Mác Hàm lượng các nguyên tố (%) thép Cacbon Silic Mangan Phot- Lưu Crom Niken pho huỳnh Không lớn hơn C45 0,42 - 0,16 - 0,50 - 0,040 0,040 0,25 0,25 0,50 0,36 0,80 Ở các điều kiện bình thường, độ cứng của thép C45 khoảng 23 HRC. Do đó độ cứng của thép tương đối cao. Khi yêu cầu thép C45 có độ cứng cao hơn, người ta 6 thường sử dụng các phương pháp tôi, ram để tăng độ cứng của thép. Sau khi nhiệt luyện, thép C45 có thể đạt độ cứng lên đến 50 HRC.
Thép C45 cũng có khả năng chống mài mòn, chống oxy hóa tốt, chịu tải trọng cao. Tính đàn hồi tốt, khả năng chịu va đập mạnh của thép C45 cũng được thể hiện qua độ bền kéo và giới hạn chảy cao.2 Tổng quan về hàn hồ quang điện cực không nóng chảy trong môi trường có khí bảo vệ 3.1 Khái niệm về hàn hồ quang điện cực không nóng chảy trong môi trường có khí bảo vệ Hàn hồ quang điện cực không nóng chảy trong môi trường có khí trơ bảo vệ (GTAW) hay Hàn TIG (Tungsten inert gas) là phương pháp hàn hồ quang sử dụng hồ quang giữa một điện cực Tungsten (không nóng chảy) và bể hàn. Phương pháp này được sử dụng cùng với khí bảo vệ và không dùng áp lực. Kim loại điền đầy có thể dùng hoặc không dùng.
Các khí bảo vệ thường được dùng để hàn là các khí khử Oxy (Hydro, Cacbon, Metan,…), các khí trơ (Argon - Ar, Heli - He) và khí hoạt tính cacbonic (CO2) hoặc hỗn hợp khí CO2 - Ar.2: Cơ cấu hàn hồ quang điện cực không nóng chảy trong môi trường có khí bảo vệ (Hàn TIG) 3.2 Đặc điểm của Hàn TIG 7 Hàn TIG là quá trình hàn hồ quang bằng điện cực Vonfram trong môi trường bảo vệ là khí trơ, mối hàn được khí trơ bảo vệ tránh khỏi sự xâm nhập của không khí bên ngoài. Kim loại nóng chảy được là nhờ nhiệt lượng do hồ quang tạo ra giữa điện cực Vonfram và vật hàn. Cũng như các quá trình hàn MIG và hàn trong khí bảo vệ khác, Hàn TIG có thể sử dụng khí trơ hoặc hỗn hợp khí trơ. Sơ đồ hệ thống Hàn TIG: Hình 3.3: Sơ đồ hệ thống Hàn TIG • Ưu điểm: - Tạo mối hàn chất lượng cao đối với hầu hết các kim loại và hợp kim.
- Nhiệt tập trung cho phép tăng tốc độ hàn, giảm biến dạng sau khi hàn. - Mối hàn không phải làm sạch sau khi hàn. - Hồ quang và vũng hàn có thể quan sát được trong khi hàn. • Nhược điểm: - Năng suất hàn thấp hơn so với các quá trình hàn hồ quang khác, yêu cầu khả năng thao tác khéo léo cũng như phối hợp nhịp nhàng hai tay của người thợ hàn cao hơn so với MIG/MAG và hàn hồ quang tay.
- Không kinh tế so với hàn hồ quang tay hay hàn MIG/MAG khi chỉ thích hợp hàn tấm mỏng. - Vũng hàn khó được bảo vệ tốt khi hàn ở những nơi có gió. - Khí thâm nhập vào mối hàn khi đầu điện cực chạm vào vũng hàn trong quá trình hàn.3 Cấu tạo máy Hàn TIG 1. Thiết bị cấp khí bảo vệ: - Van chỉnh áp và bình khí.4: Van chỉnh áp Hình 3.5: Bình khí - Các loại khí bảo vệ được sử dụng khi hàn: + Argon tinh khiết.
+ Heli tinh khiết. + CO2 tinh khiết. + Hỗn hợp Argon + Heli. + Hỗn hợp Argon + CO2.
Mỏ hàn và kẹp mass: Hình 3.6: Mỏ hàn 9 Hình 3. Một số bộ phận khác: - Bộ phận làm mát. - Các nút điều khiển hàn. Một số máy còn có bộ điều khiển dòng bằng chân.3 Tổng quan về tôi thép 3.1 Khái niệm về tôi thép Tôi là quá trình nhiệt luyện thực hiện nung nóng hợp kim lên với một mức nhiệt độ nhất định để làm xuất hiện tổ chức Austeniteee.
Giữ nhiệt trong thời gian nhất định rồi làm nguội đủ nhanh để Austeniteee chuyển thành Martensite hoặc một tổ chức không ổn định khác cho độ cứng cao hơn. Tôi là một phương pháp nhiệt luyện gồm có nung nóng chi tiết hoặc thép đến trạng thái , giữ nhiệt thời gian và làm nguội nhanh với tốc độ nguội lớn hơn tốc độ nguội tới hạn.8: Sơ đồ quá trình nhiệt luyện 10 Tốc độ nguội tới hạn là tốc độ nguội nhỏ nhất mà chi tiết chuyển biến hoàn toàn thành Martensite, tổ chức tế vi của Martensite được trình bày như sau.