SVTH: BÙI VĂN HIỀN GVHD:TS. LÊ THƯỢNG HIỀN
PHỤ LỤC
Trang
PHỤ LỤC……………………………………………………………….1
ĐỀ TÀI ……………………………………………………………………… 2
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN ……………………………………………… 3
LỜI NÓI ĐẦU …………………………………………………………………….4
TÔI VÀ THIẾT BỊ TÔI CAO TẦN……………… ……………………………5
I. TÔI BỀ MẶT THÉP………………… ………………….……………5
1. Định nghĩa và mục đích…… …………………………………………… 5
2. Chọn nhiệt độ tôi thép…… ……………………………………………….14
3. Tốc độ tôi tới hạn và độ thấm tôi….……………………………………….14
4. Tôi trong các môi trường …………………………………………………17
II. THIẾT BỊ TÔI CAO TẦN……………………………………………20
1. Tìm hiểu về tôi cao tần……………… ……………………………………20
2. Các thiết bị tôi cao tần…………………………………………………… 23
3. Quá trình tôi một chi tiết………………………………………………… 30
4. Một số lò tôi cao tần phổ biến hiện nay……………………………………35
TÀI LIỆU THAM KHẢO………………………… ………………………… 39
ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU, TÌM HIỂU VỀ THIẾT BỊ TÔI CAO TẦN
YÊU CẦU:
Page 1
SVTH: BÙI VĂN HIỀN GVHD:TS. LÊ THƯỢNG HIỀN
 Nguyên lý hoạt động của máy
 Kết cấu máy
 Phạm vi ứng dụng
 Ưu, nhược điểm

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
Page 2
SVTH: BÙI VĂN HIỀN GVHD:TS. LÊ THƯỢNG HIỀN
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………

LỜI NÓI ĐẦU
Page 3
SVTH: BÙI VĂN HIỀN GVHD:TS. LÊ THƯỢNG HIỀN
Sự phát triển của tất cả các nghành kỹ thuật như chế tạo cơ khí, luyện kim, công
nghiệp hóa học, xây dựng, kỹ thuật điện, giao thông vận tải, kỹ thuật hàng không
Và đời sống thường ngày đều gắn chặt với công nghệ nhiệt luyện.
Công nghệ nhiệt luyện là quá trình nung, giữ nhiệt, và làm nguội, nhằm làm thay
đổi tính chất của vật liệu (chủ yếu là vật liệu kim loại) bằng cách thay đổi cấu trúc
bên trong mà không làm thau đổi hình dáng và kích thước của chi tiết.
Trong cơ khí nhiệt luyện đóng vai trò quan trọng vì không những nó tạo cho chi
tiết sau khi gia công cơ những tính chất cần thiết như độ cứng, độ bền, độ dẻo dai,
khả năng chống mài mòn v.v mà còn làm tăng tính công nghệ của vật liệu. Vì vậy
có thể nói nhiệt luyện là một trong những yếu tố công nghệ quan trọng quyết định
chất lượng của sản phẩm cơ khí.
Với các tính năng như vậy, công nghệ nhiệt luyện trở nên rất cần thiết cho nhiều
lĩnh vực của đời sống. Nhiệt luyện nâng cao chất lượng sản phẩm ,có ý nghĩa kinh tế
rất lớn và là thước đo để đánh giá trình độ phát triển khoa học, kỹ thuật của mỗi quốc
gia. Trong khuôn khổ em được giao là: “ Nghiên cứu và tìm hiểu về thiết bị tôi cao
tần’’. Với sự hướng dẫn của thầy giáo TS. Lê Thượng Hiền. Em rất mong được sự
chỉ bảo tận tình của thầy đề em hoàn thành tốt đồ án này.
Tuy nhiên do thời gian có hạn nên chắc chắn bài làm sẽ có phần thiếu sót, em
mong nhận được những ý kiến đóng góp của thầy cô và các bạn.
Xin chân thành cám ơn!
SVTH: Bùi Văn Hiền
TÔI VÀ THIẾT BỊ TÔI CAO TẦN
I. TÔI BỀ MẶT THÉP
1. Định nghĩa và mục đích

Page 4
SVTH: BÙI VĂN HIỀN GVHD:TS. LÊ THƯỢNG HIỀN
a. Định nghĩa
Tôi là phương pháp nhiệt luyện gồm nung nóng thép lên quá nhiệt độ tôi tới hạn
A
C1
hoặc A
C3
tùy thuộc vào loại thép để làm xuất hiện austenit, giữ nhiệt rồi làm
nguội nhanh thích hợp để austenit chuyển hóa thành mactenxit hay các tổ chức không
ổn định khác có độ cứng cao.
Hình 1.1.1- Nhiệt luyện thép
Hình 1.1.2- kim loại khi tôi
Các đặc trưng của tôi là:
Page 5
SVTH: BÙI VĂN HIỀN GVHD:TS. LÊ THƯỢNG HIỀN
- Nhiệt độ tôi thấp nhất của các loại thép cũng phải cao hơn A
C1
, tức là phải nung đến
trạng thái austenite.
- Làm nguội nhanh, do đó không những có ứng suất
tổ chức
mà ứng suất
nhiệt
cũng rất lớn,
điều này dễ dẫn đến nứt, cong, vênh sản phẩm nên phải thận trọng khi làm nguội.
- Các tổ chức tạo thành khi tôi đều có độ cứng cao.
Các giai đoạn chuyển hóa Austenit thành Mactenxit:
Trạng thái ban đầu khi xuất hiện Austenit
Page 6

SVTH: BÙI VĂN HIỀN GVHD:TS. LÊ THƯỢNG HIỀN
Page 7
SVTH: BÙI VĂN HIỀN GVHD:TS. LÊ THƯỢNG HIỀN
Page 8
SVTH: BÙI VĂN HIỀN GVHD:TS. LÊ THƯỢNG HIỀN
Page 9
SVTH: BÙI VĂN HIỀN GVHD:TS. LÊ THƯỢNG HIỀN
Page
10
SVTH: BÙI VĂN HIỀN GVHD:TS. LÊ THƯỢNG HIỀN
b. Mục đích:
1) Nâng cao độ cứng và tính chống mài mòn của thép, do ó kéo dài được thời hạn làm
việc của các chi tiết chịu mài mòn.
Hình 1.1.3- Một số sản phẩm khi tôi
Page
11
SVTH: BÙI VĂN HIỀN GVHD:TS. LÊ THƯỢNG HIỀN
2) Nâng cao độ bền, do đó nâng cao được khả năng chịu tải của chi tiết máy.
Hình 1.1.4- Các chi tiết máy sau khi tôi
Page
12
SVTH: BÙI VĂN HIỀN GVHD:TS. LÊ THƯỢNG HIỀN
Nguyên công tôi thép chiếm vị trí đặc biệt quan trọng trong nhiệt luyện thép vì các lý
do sau đây:
- Cùng có ram, nó quyết định cơ tính của thép phù hợp với điều kiện làm việc, do đó
quyết định tuổi thọ của chi tiết máy.
- Là một trong những nguyên công gia công cuối cùng, khi chi tiết đã ở dạng thành
phẩm, vì thế hư hỏng ở khâu này sẽ gây ra lãng phí công sức của các khâu gia công
trước.
- Rất dễ gây nứt, cong, vênh, trong quá trình gia công.

Dưới đây là một số hình ảnh khi tôi:
Hình 1.1.5- Tôi bánh răng
Page
13
SVTH: BÙI VĂN HIỀN GVHD:TS. LÊ THƯỢNG HIỀN
Hình 1.1.6- Tôi đĩa răng
Hình 1.1.7- Tôi thép Φ28
Page
14
SVTH: BÙI VĂN HIỀN GVHD:TS. LÊ THƯỢNG HIỀN
Hình 1.1.8- Tôi trục kích thước lớn
2. Chọn nhiệt độ tôi thép
a. Đối với thép trước cùng tích và cùng tích (≤0.8%C):
Nhiệt độ lấy cao hươn A
C1
, tức là nung thép đến trạng thái hoàn toàn austenite.
Cách tôi này gọi là tôi hoàn toàn.
t
o

tôi
= A
C3
+ (30 – 50
o
C). Tổ chức đạt được là M + A
dư.
b. Đối với thép sau cùng tích (>0.8%): Nhiệt độ lấy cao hơn AC1 nhưng thấp hơn
AC3, tức là nung tới trạng thái không hoàn toàn là austenite: A + X
eII

. Gọi là tôi
không hoàn toàn.
t
o

tôi
= A
C3
+ (30 – 50
o
C). Tổ chức đạt được là M + A
dư.
+ X
eII.
Page
15
SVTH: BÙI VĂN HIỀN GVHD:TS. LÊ THƯỢNG HIỀN
3. Tốc độ tôi tới hạn và độ thấm tôi
a. Tốc độ tôi tới hạn: Tốc độ tôi tới là tốc độ nguội nhỏ nhất cần thiết để austenite
chuyển biến thành mactenxit. Tính giá trị gần đúng của nó theo công thức:
Vth =
Trong đó
A1- Nhiệt độ tới hạn dưới của thép,
o
C
-

:Nhiệt độ và thời gian ứng với austenite quá nguôi kém ổn định nhất
Tốc độ tôi tới hạn của thép càng nhỏ càng dễ tôi cứng, vì lúc đó chỉ cần môi trường
nguội chậm cũng đủ để đạt độ cứng.

b. Các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ tới hạn
Mọi yếu tố làm tăng hay giảm tính ổn định của austenit quá nguội (A
qn
) đều làm
tăng hay giảm V
th
:
- Thành phần hợp kim của austenite: Austenit càng giàu nguyên tố hợp kim (trừ C
o
),
đường C càng dịch chuyển sang phải, V
th
càng nhỏ.
- Sự đồng nhất của Austenit: Austenit có thành phần C càng đồng nhất thì càng dễ
chuyển biến thành Mactenxit. Khi austenit có thành phần C phân bố không đều thì nó
sẽ tạo thành hỗ hợp F + X
e
hơn.
- Các phần tử rắn chưa tan hết vào Austenit khi nung như các phần tử cacbit, X
e
, làm
khó khăn cho chuyển biến austenite thành mactenxit, do đó làm tăng V
th
Kích thước của hạt austenite: hạt austenite nhỏ với tổng biên giới hạt lớn sẽ thúc
đẩy chuyển biến thành peclit và khó chuyển biến thành mactenxit. Vì thế mặc dù hạt
austenit to tạo nên các sản phẩm có tính đòn cao, nhưng nó cho V
th
nhỏ hơn.
c. Độ thấm tôi
- Là chiều sâu lớp tôi cứng có tổ chức Mactenxit.

Tốc độ nguội nhanh độ thấm tôi tăng đường phân bố tốc đọ nguội nông hơn.

Page
16
SVTH: BÙI VĂN HIỀN GVHD:TS. LÊ THƯỢNG HIỀN
Hình 1.3.1- Sơ đồ giải thích độ thấm tôi
Tôi đầu mút:
Hình 1.3.2- Tôi đầu mút
Thép 1080: Thép C thường (0,8%)
Thép 5210: C thấm (0,2% C)
Thép 3160: C trung bình (0,6%C)
4. Tôi trong các môi trường
Page
17
SVTH: BÙI VĂN HIỀN GVHD:TS. LÊ THƯỢNG HIỀN
a. Yêu cầu với môi trường tôi:
• Chi tiết sau tôi phải đạt tổ chức Mactenxit
• Chi tiết không bị cong, vênh, nứt
b. Đường cong nguội lý tưởng:
 Giai đoạn làm nguội nhanh qua vùng 500 - 600
o
C (AS kém ổn định nhất).ư
 Giai đoạn làm nguội chậm trong phần chuyển biến Mactenxit 200 – 300
o
C để
tránh ứng suất nhiệt cho chi tiết.
c. Các môi trường tôi thông dụng:
 Nước:
- Rẻ, an toàn, dễ kiếm
- Làm nguội nhanh ở cả 2 khoảng nhiệt độ

- Cứng cao, biến dạng lớn
- Nước nóng (>40
o
C) làm giảm tốc độ nguội
- Là môi trường tôi của thép C- không dung cho chi tiết có hình dạng phức
tạp
 Dầu:
- Làm nguội chậm ở cả 2 khoảng nhiệt độ
- Dầu nóng và nguội khả năng tôi giống nhau (dung dầu nóng 60 – 800
o
C) để
tăng tính linh động
- Là môi trường tôi của thép HK và chi tiết có hình dạng phức tạp
 Các môi trường tôi khác:
- Môi trường tôi muối nóng chảy: Áp dụng cho thép HK tôi đẳng nhiệt
- Mụi trường tôi Polime
- Mụi trường tôi của lò chân không: Nito lỏng
Page
18
SVTH: BÙI VĂN HIỀN GVHD:TS. LÊ THƯỢNG HIỀN
Bảng 1- Tốc độ nguội tới hạn của một số môi trường tôi
 Tôi trong một môi trường:
Hình 1.3.3- Tôi trong một môi trường
Page
19
SVTH: BÙI VĂN HIỀN GVHD:TS. LÊ THƯỢNG HIỀN
 Tôi trong hai môi trường:
Hình 1.3.4- Tôi trong hai môi trường
• Giai đoạn đầu: Nguội nhanh trong môi trường tôi mạnh hơn (Nước, dung dịch
muối…)

• Giai đoạn 2: Làm nguội trong môi trường yếu hơn (Dầu ) →Giảm được mức
độ BD của chi tiết
Nhược điểm: Khó xác định được thời điểm chuyển môi trường
 Tôi phân cấp (a)
• Áp dụng chủ yếu cho thép HK cao
• Nhúng vào môi trường T > Mđ 50 – 100
o
C→ giữ nhiệt→ nguội trong không
khí
 Tôi đẳng nhiệt (b)
→ Cần độ dai cao hơn, chống biến dạng và kgoong cần Ram→ tôi ra B
 Tôi tự ram
Dùng cho các chi tiết cần tôi bộ phận. Quá trình ram xảy ra tiếp sau quá trình tôi.
Page
20
SVTH: BÙI VĂN HIỀN GVHD:TS. LÊ THƯỢNG HIỀN
Hình 1.3.5- Tôi tự ram
 Gia công lạnh
→ Khử bỏ AS dư sau tôi ở một số thép HK có điểm Mf quá thấp
→ Làm lạnh : -50- (-70
o
C) → Độ cứng có thể tăng 1- 10 HRC
II. CÁC THIẾT BỊ TÔI CAO TẦN
1. Tìm hiểu về tôi cao tần
a) Nguyên lý chung
- Tôi cao tần là một trong những phương pháp nhiêt luyện làm thay đổi tổ chức,
do đó biến đổi cơ tính và các tính chất khác theo phương hướng đã chọn trước.
- Tôi cao tần dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ, dùng sức nóng của dòng điện
tạo ra trên bề mặt chi tiết khi chi tiết đặt trong 1 từ trường biến thiên.
Page

21
SVTH: BÙI VĂN HIỀN GVHD:TS. LÊ THƯỢNG HIỀN
Hình 2.1.1- Cảm ứng điện từ
Chiều sâu lớp bề mặt có dòng điện chạy qua ∆ tỉ lệ nghịch với tần số f của nó theo
công thức:
∆= Trong đó:
∆-Chiều sâu lớp bề mặt có mật độ dòng cứng cao, cm.
ρ - Điện trở suất của kim loại nung, Ώ.cm.
µ- Độ từ thẩm của kim loại nung, m/A.
f- Tần số của dòng điện, Hz.
b) Chọn tần số và thiết bị
- Tần số dòng điện quyết định chiều dày lớp nung nóng do đó quyết định chiều
sâu lớp tôi cứng;
- Thường chọn chiều sâu lớp tôi cứng bằng 20% diện tích;
- Chiều dày lớp tôi cứng tương ứng với thiết bị có tần số và công suất như sau:
∆ = 4÷ 5mm cần = 2500 ÷ 8000Hz, P> 100Kw;
∆ = 1÷ 2mm cần = 66000 ÷ 250000Hz, P = 50 ÷ 100Kw;
c) Các phương pháp tôi
- Nung nóng rồi làm nguội toàn bề mặt, áp dụng cho các bề mặt tôi nhỏ;
Page
22
SVTH: BÙI VĂN HIỀN GVHD:TS. LÊ THƯỢNG HIỀN
- Nung nóng rồi làm nguội tuần tự, từng phần riêng biệt áp dụng khi tôi bánh
răng, trục khuỷu;
- Nung nóng rồi làm nguội liên tục liên tiếp, áp dụng đối với các chi tiết dài.
d) Tổ chức và tính chất của thép sau khi tôi cao tần
 Tổ chức
- Nhiệt độ chuyển biến pha A
C1
, A

C3
nâng cao lên do vậy độ tôi phải lấy
cao hơn tôi thể tích thong thường là 100÷200
o
C;
- Độ quá nhiệt cao nên tốc độ chuyển biến pha khi nung rất nhanh, thời
gian chuyển ngắn hạt γ nhỏ mịn nên sau khi tôi được M rất nhỏ mịn;
- Để đảm bảo hạt nhỏ sau khi tôi cảm ứng trước đó thép phải được nhiệt
luyện tôi + ram cao thành X ram tổ chức sau khi tôi cảm ứng là bề mặt
M hình kim nhỏ mịn lõi X ram.
 Cơ tính
- Sau khi tôi cao tần thép có cơ tính là:
+ Bề mặt độ cứng đạt 55 ÷ 62HRC;
+ Lõi dẻo dai khoảng 20 ÷ 30HRC;
+ Lớp bề mặt chịu ứng suất nén dư có thể tới 800N/mm
2
.
→Do đó chi tiểt sau khi tôi có những đặc điểm sau:
+ Vừa chịu được ma sát, mài mòn vừa chịu tải trọng tĩnh và va đập cao, rất
thích hợp với bánh răng trục truyền, chốt trục khuỷu,…
+ Chịu mỏi cao;
+ Chịu uốn, xoắn tốt.
e) Ưu, nhược điểm
 Ưu điểm:
- Năng suất cao do thời gian nóng ngắn;
- Chất lượng tốt: Tránh được các khuyết tật như Oxy hoá, thoát cacbon, độ
biến dạng thấp;
- Dễ cơ khí hóa, tự động hóa.
→Tôi cao tần được đáp ứng rộng rãi trong sản xuất hang loạt lớn cho các chi tiết
mà bề mặt không quá phức tạp. Chi tiết sau tôi cao tần vừa chịu được ma sát, mài

Page
23
SVTH: BÙI VĂN HIỀN GVHD:TS. LÊ THƯỢNG HIỀN
mòn vừa chịu tải trọng tĩnh và va đập cao, rất thích hợp với bánh răng trục truyền,
chốt ,trục khuỷu, Ngoài ra, chi tiết còn chịu mỏi cao, chịu uốn, xoắn tốt
 Nhược điểm
- Khó áp dụng cho các chi tiết có hình dạng phức tạp, tiết diện thay đổi đột
ngột;
- Khi sản xuất đơn chiếc loạt nhỏ, tính kinh tế thấp.
2. Các thiết bị tôi cao tần
- Về công nghệ: Bộ nguồn, bộ điều áp xoay chiều 3 pha, biến áp cao áp,
chỉnh lưu cao áp, biến tần, cuộn cảm, cuộn dây làm việc….
Dưới đây là một số hình ảnh:
Hình 2.2.1 Từ trường xuất hiện trong cuộn dây làm việc
Page
24
SVTH: BÙI VĂN HIỀN GVHD:TS. LÊ THƯỢNG HIỀN
Page
25