Tài liệu ứng dụng của dụng cụ cắt có phủ cứng trong công nghiệp

-1MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài: Kể từ khi đất nước chuyển sang kinh tế thị trường, sản xuất công nghiệp cũng như các công trình xây dựng khác của chúng ta đã ghi nhận có một tốc độ phát triển nhanh. Trên quan điểm vì sự phát triển bền vững kinh tế của đất nước, chúng ta cần phải sử dụng những nguyên vật liệu nhập khẩu và nguyên vật liệu trong nước sản xuất cho phù hợp và thích ứng với các yêu cầu riêng của mình. Bên cạnh đó cần tìm các giải pháp công nghệ xử lý bề mặt để nâng cao tính năng sử dụng của vật liệu. Có rất nhiều biện pháp công nghệ. Một trong những biện pháp hữu hiệu đó là sử dụng công nghệ phun phủ kim loại nhằm để các chi tiết chịu nhiệt cao và chống ăn mòn, mài mòn, phục hồi các chi tiết máy bị mòn. Trong ứng dụng các dụng cụ cắt, giảm hệ số ma sát sẽ làm giảm sự phát sinh nhiệt trong quá trình gia công, do đó làm chậm quá trình phá hủy lưỡi cắt. Còn trong các ứng dụng có ma sát trượt, lớp phủ có xu hướng làm giảm sự bám dính của vật liệu cho phép quá trình di chuyển tương đối ít bị hạn chế hơn. Khởi đầu từ năm 1985, nghiên cứu về lớp phủ cứng trong phòng thí nghiệm bắt đầu được các hãng sản xuất dụng cụ cắt chú ý. Vào đầu những năm 90 các kết quả được triển khai sang các hãng sản xuất thiết bị tạo lớp phủ trong chân không là môi trường lý tưởng để thực hiện các phản ứng và liên kết của lớp phủ mà không bị lẫn tạp chất. -2Các nước công nghiệp như Mỹ, Nhật, Hàn Quốc, Thụy Điển, Nga, cho rằng công nghệ tạo lớp phủ cứng là một trong những công nghệ ưu tiên và hiệu quả kinh tế cao cho nên đầu tư lớn vào công nghệ này. Châu á các nước như Úc, Đài loan, Trung Quốc triển khai công nghệ phủ cứng rất mạnh mẽ. Trong thời gian gần đây, lớp phủ cứng đã được quan tâm nghiên cứu ở một số cơ sở nghiên cứu trong nước như: Đại học Bách khoa Hà Nội, Viện ứng dụng công nghệ (Trung tâm Quang điện tử, Bộ KH và CN), Đại học khoa học tự nhiên (Đại học quốc gia TPHCM)…. Các dụng cụ cắt có lớp phủ cứng có các ƣu điểm sau: Giảm hiệu ứng kết dính giữa vật liệu của dụng cụ cắt và vật liệu gia công. Cải thiện khả năng chống mài mòn của dụng cụ cắt nhờ độ cứng cao của lớp phủ. Nâng cao khả năng chống lại quá trình ô xy hóa nhiệt tại bề mặt dụng cụ cắt. Giảm ma sát giữa bề mặt dụng cụ cắt và vật liệu gia công, phoi cắt được thoát dễ dàng hơn giúp giảm tải nhiệt lớn cho lưỡi cắt của dụng cụ. Ứng dụng của dụng cụ cắt có phủ cứng trong công nghiệp: Tuổi thọ của mũi khoan tăng lên nhiều lần tùy thuộc và loại vật liệu được gia công: 4 lần đối với thép tăng cứng bề mặt, thép dụng cụ. 5 lần đối với gang đúc. 9 lần đối với thép không rỉ. -3Tuổi thọ mũi ta rô tăng lên trên 2 lần đối với các vật liệu như thép không rỉ, thép các bon, gang xám, thậm chí tăng lên đến 4 ÷ 5 lần đối với thép kết cấu. Do vậy việc tiến hành nghiên cứu “Nâng cao chất lượng đầu dao cắt bánh răng côn xoắn bằng phương pháp hóa nhiệt luyện, phun phủ bề mặt” là rất cần thiết. 2. Mục đích của đề tài: Xây dựng công nghệ phun phủ bề mặt đầu dao (lưỡi dao) côn xoắn; xác định các thông số ảnh hưởng của đầu dao phay khi cắt bánh răng côn xoắn sau khi đầu dao cắt được hóa nhiệt luyện, phun phủ bề mặt, đến năng suất gia công và chất lượng sản phẩm đảm bảo theo yêu cầu. 3. Đối tƣợng nghiên cứu của đề tài: - Đầu dao (6’’, 9’’); vật liệu thân dao thép 45; vật liệu lưỡi dao P9, P18. - Vật liệu gia công: Thép CT45 - Công nghệ phun phủ PVD – TiN tại Viện nghiên cứu cơ khí Hà Nội. - Máy: máy phay 525, 528 tại Công ty thiết bị công nghiệp Tùng Linh 4. Phƣơng pháp nghiên cứu của đề tài: - Nghiên cứu lý thuyết kết hợp với thí nghiệm. - Tiến hành thí nghiệm và xử lý số liệu thí nghiệm. - Phân tích và đánh giá kết quả. -45. Ý nghĩa của đề tài: - Ý nghĩa khoa học: Về mặt khoa học đề tài phù hợp với xu thế phát triển trong nước và ngoài nước khi dụng cụ cắt dùng phương pháp hóa nhiệt luyện, phun phủ bề mặt. - Ý nghĩa thực tiễn: Ngày nay các dụng cụ cắt sau khi được hóa nhiệt luyện, phun phủ bề mặt đã được sử dụng rộng rãi ở nhiều nước trên thế giới. Vì vậy, đề tài này có ý nghĩa trong thực tiễn trong các nhà máy có các dụng cụ cắt như mũi khoan, dao doa, dao phay..... - Nâng cao chất lượng các loại bánh răng côn xoắn sử dụng trong ô tô, máy kéo, máy công cụ... -5Chương 1:TỔNG QUAN VỀ PHỦ PVD, ĐẶC ĐIỂM VÀ ỨNG DỤNG TRONG CẮT KIM LOẠI 1.1. Phủ bay hơi hoá học CVD (Chemical Vapour Deposition) - Phủ bay hơi lý học PVD (Physical Vapour Deposition) Sự ra đời của nhiều loại vật liệu mới cho khả năng cắt với vận tốc cắt tới vài trăm m/phút cũng không làm mất đi vị trí quan trọng của thép gió trong cắt kim loại vì thép gió có tính ưu việt: Khả năng dễ gia công, tạo hình được các dụng cụ có hình dáng phức tạp, độ dai va đập cao (Khoảng 2,5 lần so với hợp kim cứng), độ cứng nóng đáp ứng được các chế độ công nghệ trung bình và thấp, giá thành thấp. Thép gió được dùng làm dụng cụ cho các nguyên công như: Khoan, khoét, doa, phay rãnh…nói chung là các nguyên công gia công lần cuối. Điều kiện thoát phoi và nhiệt ở đó thường khó khăn hơn so với tiện vì thế việc nâng cao chế độ công nghệ và tuổi bền cho dao thép gió bằng phủ có ý nghĩa vô cùng quan trọng để nâng cao năng suất và chất lượng gia công vì lớp phủ có những ưu điểm như nâng tính chống mòn, giảm lực cắt và nhiệt cắt trên lưỡi cắt và vì thế ảnh hưởng trực tiếp đến biến dạng và động thái rạn nứt của dao. So với vật liệu không phủ thì nó tăng lên đáng kể tốc độ cắt lẫn tuổi thọ của dụng cụ. Bảng1: Dữ liệu thị trường thế giới về phủ bay hơi cho dụng cụ Loại dụng cụ Tổng giá trị Phủ Phủ VCD Không phủ PVD Dụng cụ thép gió 4 tỷ USD 23% 0% 77% Dụng cụ hợp kim cứng 6tỷ USD 10% 60% 30% Dụng cụ tạo hình 8 tỷ USD 3% 5% 92% Tổng số 18 tỷ USD 10% 22% 68% -6Thống kê số liệu thị trường thế giới về dụng cụ phủ cho thấy rằng chỉ sau 15 năm, phủ PVD được ứng dụng trong ngành dụng cụ thì có đến 23% các dụng cụ thép gió, 3% dụng cụ tao hình và 10% dụng cụ hợp kim cứng được phủ bằng phương pháp này. Nhu cầu phủ PVD cho thép gió cao gấp hơn 2 lần hợp kim cứng cho thấy ý nghĩa quan trọng của phủ đối với thép gió trong công nghiệp. Người ta dự đoán tốc độ sử dụng dụng cụ phủ hàng năm sẽ tăng đến 10% trong tương lai. 1.1.1. Khái niệm phủ PVD Phủ PVD được thực hiện trong buồng kín chứa khí trơ với áp suất thấp khoảng dưới 10-2 bar ở nhiệt độ từ 4000C ÷ 5000C. Với nhiệt độ của quá trình như thế phủ PVD thích hợp cho các dụng cụ thép gió. Do nhiệt độ thấp các nguyên tử khí và kim loại khi bay hơi phải được ion hoá và kéo về bề mặt cần phủ nhờ một điện thế âm đặt vào đó. Quá trình bắn phá bề mặt phủ bằng các ion của khí trơ được thực hiện trước khi phủ để làm tăng độ dính kết của vật liệu phủ với nền. Vật liệu phủ thông dụng hiện nay cho PVD là TiN, TiCN, TiAlN và CrN. Ứng suất dư trong lớp phủ là ứng suất dư nén. Chiều dày lớp phủ thường bị hạn chế dưới 5m để tránh sự tạo nên ứng suất dư có cường độ cao trong lớp phủ. 1.1.2. Khái niệm phủ CVD Phủ bay hơi hoá học CVD dùng để phủ lên bề mặt làm việc của dụng cụ các lớp mỏng ceramics như: TiC, TiN, TiCN, Al2O3 và kim cương nhân tạo với chiều dày 5 m ÷ 10 m. Chi tiết phủ được đặt và nung nóng trong buồng kín chứa khí H2 (dưới áp suất khí quyển hoặc nhỏ hơn). Các hợp chất bay hơi được đưa vào buồng này để tạo ra các thành -7phần của lớp phủ thông qua các phản ứng hoá học. Nhiệt độ của quá trình từ 800oC ÷ 1050oC và chu kỳ nung nóng diễn ra vài giờ. 1.1.3. Tại sao phải sử dụng phủ PVD hoặc CVD Chưa quan tâm tới các ứng dụng cụ thể, lý do chính để sử dụng PVD hoặc CVD hết sức đơn giản, đó là bài toán kinh tế: Làm giảm chi phí trên mỗi sản phẩm. Bài toán tiết kiệm chi phí được xác định dễ dàng như sau: Giảm thời gian gia công, thời gian thay dụng cụ + Tăng tốc độ gia công = Tiết kiệm. 1.1.4. Phủ PVD và CVD nâng cao tuổi thọ và hiệu suất dụng cụ Hai đặc trưng chính được chọn làm cơ sở, đó là: độ cứng và ma sát. Vật liệu Thép HSS Hợp kim cứng PVD&CVD dụng cụ Độ cứng 58  62 62  65 70  76 > 80 (HRC) Bảng 4: Độ cứng của các kim loại, hợp kim và vật liệu phủ So với dụng cụ có nền không phủ thì việc phủ có hệ số ma sát nhỏ hơn nhiều. Đối với các dụng cụ tạo hình biến dạng, hệ số ma sát thấp cũng có nghĩa là sẽ làm giảm áp lực tác dụng. Trong ứng dụng các dụng cụ cắt, giảm hệ số ma sát sẽ làm giảm sự phát sinh nhiệt trong quá trình gia công, do đó làm chậm quá trình phá hủy lưỡi cắt. Còn trong các ứng dụng có ma sát trượt, lớp phủ có xu hướng làm giảm sự bám dính của vật liệu cho phép quá trình di chuyển tương đối ít bị hạn chế hơn. -81.1.5. Mức độ nâng cao tuổi thọ dụng cụ sau khi phủ PVD và CVD Theo các đánh giá sơ bộ, tuổi thọ dụng cụ khi phủ thường gấp từ 2 -3 lần so với khi không phủ. Tuy nhiên trong nhiều trường hợp, ứng dụng cụ thể còn cho thấy tuổi thọ có thế tăng gấp 10 lần. 1.1.6. Phương pháp phủ nào tốt hơn, PVD hay CVD Có nhiều vấn đề khác nhau cần phải tính toán khi trả lời câu hỏi này như ứng dụng, vật liệu nền và dung sai dụng cụ. Đơn giản là khi dung sai và vật liệu cho phép, CVD sẽ có ưu thế hơn trong nhiều ứng dụng, đặc biệt là trong các ứng dụng tạo hình biến dạng kim loại có ứng suất cao. Các quá trình phủ CVD tạo ra các liên kết kiểu khuếch tán giữa lớp phủ và nền, liên kết này lớn hơn nhiều so với liên kết được tạo ra trong PVD. Quá trình phủ CVD được thực hiện ở nhiệt độ cao, khoảng 800oC đến 1050 oC. Đặc điểm này có thể làm hạn chế cho việc phủ CVD trong một số trường hợp. Quá trình phủ PVD thực hiện được trên một diện rộng hơn, với nhiều nền và ứng dụng khác nhau. Đó là vì được thực hiện ở nhiệt độ thấp hơn (400 oC ÷ 500 oC) với độ dày trung bình 2 ÷ 5 m. Với đặc tính này thì rất lý tưởng cho việc phủ PVD cho các dụng cụ cắt thép gió (HSS), hợp kim cứng cũng như các chi tiết đòi hỏi dung sai chặt chẽ như các chi tiết khuôn mẫu... Hơn nữa, nhiệt độ quá trình thấp nghĩa là sai lệch về điểm “0” sẽ được tiến hành trên hầu hết các vật liệu, miễn là nhiệt độ rút ra chính xác vẫn được duy trì. 1.2. Cấu tạo dụng cụ cắt có lớp phủ Có thể có một hoặc nhiều lớp phủ trên bề mặt mảnh hợp kim. Loại một -9lớp phủ được chế tạo đơn giản và rẻ tiền tuy nhiên tuổi thọ của dao thấp do dao chóng mòn hơn và vết nứt (nếu có) dễ lan đến vật liệu nền hơn so với loại nhiều lớp phủ. Loại nhiều lớp phủ thì mỗi lớp phủ có những tính chất và công dụng nhất định. Có thể có 2, 3 hoặc nhiều lớp phủ hơn. Loại này tạo cho dao độ tin cậy cao hơn và khả năng gia công liên tục dài hơn. Một loạt các lớp phủ mỏng bảo vệ vật liệu nền một cách mạnh mẽ hiệu quả, kéo dài tuổi bền của dao. Khi gia công thép thì có thể chọn mảnh hợp kim nhiều lớp phủ với lớp ngoài cùng có ma sát thấp (chẳng hạn bằng TiN), lớp kế tiếp có tính chống mòn do tạo lỗ trống (oxit nhôm), lớp thứ 3 có tác dụng chống mòn do tạo lỗ trống và mòn mặt sau (TiCN), cuối cùng là vật liệu nền. 1.2.1. Vật liệu nền 1.2.2. Vật liệu phủ Vật liệu phủ chính là carbide titanium (TiC), titanium nitride (TiN), oxit nhôm (Al2O3), titanium cacbide nitride (TiCN). Đây là các vật liệu rất cứng, có độ chóng ăn mòn và độ trơ hoá học cao, tạo một rào cản rất tốt giữa dụng cụ và phoi. 1.3. Ứng dụng phủ PVD: Phủ PVD có 4 dạng cơ bản: - Sử dụng dòng điện tử có điện thế thấp - Dòng điện tử có điện thế cao - Hồ quang - Phương pháp phát xạ từ lệch - 10 KẾT LUẬN Sự ra đời và quá trình phát triển của công nghệ phun phủ dụng cụ cắt kim loại. Phương pháp phủ lý học PVD thực hiện ở nhiệt độ 4000C ÷ 5000C. Chiều dày lớp phủ thường bị hạn chế dưới 5µm. Phương pháp phủ hóa học CVD thực hiện ở nhiệt độ 8000C ÷ 10500C.Với chiều dày từ 5 µm ÷ 10µm. So sánh phủ lý hoc PVD và phủ lý học CVD. Giới thiệu một số vật liệu phủ và tính chất của các vật liệu phủ. - 11 Chƣơng 2: MÒN, TUỔI BỀN VÀ NHU CẦU PHẢI PHUN PHỦ BỀ MẶT CỦA DỤNG CỤ CẮT BÁNH RĂNG CÔN XOẮN 2.1. Mòn dụng cụ cắt 2.1.1. Khái niệm chung về mòn Mòn là hiện tượng phá huỷ bề mặt và sự tách vật liệu từ một hoặc cả hai bề mặt trong chuyển động trượt, lăn hoặc va chạm tương đối với nhau. Eyre và Davis định nghĩa mòn liên quan đến sự hao hụt về khối lượng hoặc thể tích, dẫn đến sự thay đổi vượt quá giới hạn cho phép về hình dạng hoặc topography của bề mặt. Nói chung mòn xảy ra do sự tương tác của các nhấp nhô bề mặt. Trong quá trình chuyển động tương đối, đầu tiên vật liệu trên bề mặt tiếp xúc có thể bị biến dạng do ứng suất ở đỉnh các nhấp nhô vượt quá giới hạn dẻo, nhưng chỉ một phần rất nhỏ hoặc không một chút vật liệu nào tách ra, sau đó vật liệu bị tách ra từ bề mặt dính sang bề mặt đối tiếp hoặc tách ra thành những hạt mài rời. Trong trường hợp vật liệu chỉ dính từ bề mặt này sang bề mặt khác, thể tích hay khối lượng mòn ở vùng tiếp xúc chung bằng không mặc dù một bề mặt vẫn bị mòn. Định nghĩa mòn nói chung dựa trên sự mất mát của vật liệu, nhưng sự phá huỷ của vật liệu do biến dạng mà không k m theo sự thay đổi về khối lượng hoặc thể tích của vật liệu cũng là một dạng mòn. Giống như ma sát, mòn không phải là do tính chất của vật liệu mà là sự phản ứng của một hệ thống, các điều kiện vận hành sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến mòn ở bề mặt tiếp xúc chung. ai lầm đôi khi cho rằng ma sát lớn trên bề mặt tiếp xúc chung là nguyên nhân mòn với tốc độ cao. Mòn bao gồm sáu hiện tượng chính tương đối khác nhau và có chung một kết quả là sự tách vật liệu từ các bề mặt trượt đó là: dính - mỏi bề - 12 mặt - va chạm - hoá ăn mòn và điện. Theo thống kê khoảng 2/3 mòn xảy ra trong công nghiệp là do các cơ chế dính, trừ mòn do mỏi, mòn do các cơ chế khác là một hiện tượng xảy ra từ từ. Trong thực tế, mòn xảy ra do một hoặc nhiều cơ chế. Trong nhiều trường hợp mòn sinh ra do một cơ chế nhưng có thể phát triển do sự kết hợp với các cơ chế khác làm phức tạp hoá sự phân tích hỏng do mòn. Phân tích bề mặt các chi tiết bị hỏng do mòn chỉ xác định được các cơ chế mòn ở giai đoạn cuối. Trong hầu hết các quá trình cắt kim loại, khả năng cắt của dụng cụ sẽ giảm dần đến một lúc nào đó dụng cụ sẽ không tiếp tục cắt được do mòn hoặc hỏng hoàn toàn. Mòn dụng cụ là chỉ tiêu đánh giá khả năng làm việc của dụng cụ bởi vì nó hạn chế tuổi bền của dụng cụ. Mòn dụng cụ ảnh hưởng trực tiếp đến độ chính xác gia công, chất lượng bề mặt và toàn bộ khía cạnh kinh tế của quá trình gia công. ự phát triển và tình kiếm những vật liệu dụng cụ mới cũng như các biện pháp công nghệ mới để tăng bền bề mặt chính là nhằm mục đích làm tăng khả năng chống mòn của dụng cụ. 2.1.2. Các cơ chế mòn của dụng cụ cắt: 2.1.2.1. Mòn do dính 2.1.2.2. Mòn do hạt mài 2.1.2.3. Mòn do khuếch tán 2.1.2.4. Mòn do ôxy hoá 2.1.3. Mòn dụng cụ và cách xác định - Mòn theo mặt sau - Mòn theo mặt trước - Mòn đồng thời cả mặt trước và mặt sau - Mòn tù lưỡi cắt - 13 2.1.4. Ảnh hưởng của mòn dụng cụ đến chất lượng bề mặt gia công Khi bị mòn, dạng và thông số hình học phần cắt của dụng cụ bị thay đổi dẫn đến các hiện tượng vật lý sinh ra trong quá trình cắt thay đổi (như nhiệt cắt, lực cắt…) và ảnh hưởng xấu đến chất lượng bề mặt gia công. 2.2. Tuổi bền của dụng cụ cắt 2.2.1. Khái niệm chung về tuổi bền của dụng cụ cắt Tuổi bền của dụng cụ là thời gian làm việc liên tục của dụng cụ giữa hai lần mài sắc, hay nói cách khác tuổi bền của dụng cụ là thời gian làm việc liên tục của dụng cụ cho đến khi bị mòn đến độ mòn giới hạn. Tuổi bền là nhân tố quan trọng ảnh hưởng lớn đến năng suất và tính kinh tế trong gia công cắt. Tuổi bền của dụng cụ phụ thuộc vào chính yêu cầu kỹ thuật của chi tiết gia công. 2.3. Cải thiện dụng cụ cắt bánh răng côn xoắn bằng lớp phủ bề mặt Bằng cách tạo lớp phủ cứng lên bề mặt dụng cụ làm cho dụng cụ cắt ít mòn hơn, ma sát thấp hơn và kéo dài tuổi thọ. Các ưu điểm này của dụng cụ có phủ là do nhiệt cắt và lực cắt thấp nên ma sát giảm đi đồng thời giảm khả năng dính vào phôi cho nên vật liệu từ bề mặt dụng cụ chuyển lên ít hơn, đồng thời độ cứng bề mặt tăng làm giảm mòn cào xước. Khuếch tán giảm do tạo nên rào chắn và ổn định tính chất hóa học của dụng cụ. Vật liệu nền: Như đã phân tích ở trên, để giảm mòn có hiệu quả vấn đề chọn vật liệu phủ phù hợp với vật liệu nền là rất quan trọng. Với dụng cụ cắt kim loại, thép gió thường được dùng làm vật liệu nền cho các lớp phủ mỏng nitrit chế tạo bằng phương pháp vật lý. - 14 KẾT LUẬN Xuất phát từ cơ sở lý thuyết về ứng suất, biến dạng và quá trình nhiệt trong khi cắt các tác giả đã đưa ra cơ chế mài mòn của dụng cụ cắt không có lớp phủ. Đối với các dụng cụ cắt có phủ, một cơ chế mòn phức tạp bao gồm mòn dính, mòn cào xước, mòn bóc lớp và mòn do không ổn định hóa học bao gồm mòn khuếch tán, mòn hòa tan và mòn điện hóa đã được đưa ra. Ngoài những giải pháp tìm vật liệu mới, tạo lớp phủ cứng trên chi tiết và dụng cụ để chống mòn, tăng tuổi bền và cải thiện chất lượng bề mặt là một giải pháp hiệu quả được nghiên cứu tại nhiều nước trên thế giới. Để lựa chọn lớp phủ một cách hiệu quả, căn cứ vào mô hình mòn cào xước và mòn hòa tan hóa học một mô hình hỗn hợp được đưa ra để mô tả quá trình mòn của dụng cụ cắt có phủ. Trong các lớp phủ chống mài mòn được dự đoán theo mô hình hỗn hợp, Nitrit Titan là một trong các vật liệu dự đoán là có tính chất bền hóa học và khả năng chống mòn cào xước tốt. - 15 CHƢƠNG 3: THẤM NITƠ VÀ PHỦ PVD – TiN 3.1. Thấm Nitơ 3.1.1. Định nghĩa và mục đích Thấm nitơ là phương pháp nhiệt luyện làm bão hoà (thấm và khuếch tán) Nitơ vào bề mặt thép, nhằm mục đích chủ yếu là: - Làm tăng độ cứng, tính chống mài mòn. - Tăng độ bền mỏi. - Tăng khả năng chống ăn mòn trong các môi trường không khí, hơi, nước... - Trang trí nghệ thuật cho sản phẩm. Độ cứng của lớp thấm Nitơ thường cao hơn độ cứng của lớp thấm cacbon và có thể giữ đến nhiệt độ 4000C  5000C, trong khi ấy độ cứng cao của lớp thấm cacbon chỉ giữ được đến 2000C  2250C . Thấm nitơ dùng cho các bánh răng, xilanh của động cơ lớn, khuôn dập và dụng cụ cắt gọt. 3.1.2. Lý thuyết về Nitơ hoá, tổ chức và tính chất của lớp thấm Nitơ 3.1.3. Thép dùng để thấm nitơ 3.1.4. Công nghệ thấm nitơ Khi thấm Nitơ, thời gian thấm thường rất dài và chiều dày lớp thấm lại rất mỏng do quá trình thấm được tiến hành ở nhiệt độ thấp (5000C 6500C), hệ số khuếch tán nhỏ. Tốc độ thấm Nitơ chậm hơn thấm cacbon tới 10 lần. Ví dụ muốn được lớp thấm dày 0,25 – 0,3 mm cần 24 giờ; lớp thấm dày 0,4 mm cần 48 giờ khi thấm ở nhiệt độ 5000C 5200C . - 16 3.1.5. Các phƣơng pháp thấm Nitơ 3.1.5.1. Thấm Nitơ thể khí 3.1.5.2. Thấm Nitơ thể lỏng 3.1.5.3. Công dụng của thấm nitơ Thấm nitơ được áp dụng trong những trường hợp sau đây: 3.1.5.3.1. Thấm nitơ để tăn cứng và tính chống mài mòn 3.1.5.3.2. Thấm Nitơ để tăng tính chống ăn mòn 3.1.5.4 Các dạng khuyết tật sai hỏng khi thấm Nitơ và biện pháp ngăn ngừa 3.1.5.4.1 Biến dạng và thay đổi kích thước 3.1.5.4.2 Độ giòn cao và bong lớp thấm 3.1.5.4.3 Độ cứng thấp và không đồng đều 3.1.5.4.4 Lớp thấm mỏng 3.1.6. Thấm nitơ plasma 3.1.6.1 Thấm plasma 3.1.6.2 Nguyên tắc của glow discharge 3.1.6.3. Thấm plasma Nitơ 3.1.6.3.1. Khái niệm 3.1.6.3.2 Cấu trúc tế vi 3.1.7 Nghiên cứu thực nghiệm thấm Nitơ 3.1.7 Nghiên cứu thực nghiệm thấm Nitơ 3.1.7.1 Thiết bị thấm Nitơ Một số hình ảnh của lò thấm Nitơ - 17 - Hình 3.8. Hình ảnh lò thấm Nitơ thể khí Hình 3.9. Hình ảnh lò thấm Nitơ thể lỏng - 18 - Hình 3.13. Lò thấm Nitơ plasma của tại viện nghiên cứu cơ khí Hà nội 3.1.7.2 Mẫu thí nghiệm Chọn thép chế tạo dao phay bánh răng côn xoắn để tiến hành làm thí nghiệm đó là: - Với thép thấm Nitơ plasma: Thép P18 thấm ở 5000  5300C - Thời gian thấm: 24h - Chiều dày lớp thấm từ 0,06 ÷ 0,07 mm Hình 3.16. Thấm 8 lưỡi dao phay bánh răng côn xoắn - 19 3.1.7.3. Kết quả thực nghiệm: 3.1.7.3.1. Quy trình công nghệ thấm Nitơ plasma a) Chi tiết và vật liệu b) Chương trình điều khiển quá trình công nghệ thấm Nitơ 3.1.7.3.2. Kết quả thấm Nitơ plasma trên mẫu - 20 3.2 Phủ PVD – TiN 3.2.1. Thiết bị phủ PVD – TiN Hình 3.17. Hình ảnh lò phủ PVD - TiN