bộ giáo dục và đào tạo

trờng đại học nông nghiệp I
---------------------------------

Hoàng văn đôn

Nghiên cứu ứng dụng công nghệ mạ crôm để
mạ trục vít và xi lanh máy ép dầu

luận văn thạc sĩ kỹ thuật
Chuyên ngành: kỹ thuật máy và thiết bị cơ giới hoá Nông Lâm nghiệp

m số: 60.52.14

Ngời hớng dẫn khoa học:ts. Tống ngọc tuấn

Hà nội 2007
Trng i hc Nụng nghip H Ni - Lun vn Thc s khoa hc k thut -------------------------------

i


lời cam đoan
Tôi xin cam đoan rằng,số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn
này là trung thực và cha hề đợc sử dụng để bảo vệ một học vị nào.
Tôi xin cam đoan rằng, mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận
văn này đã đợc cám ơn và các thông tin trích dẫn trong luận văn này
đều đã chỉ rõ nguôn gốc.

Tác giả luận văn

Hoàng Văn Đôn

Trng i hc Nụng nghip H Ni - Lun vn Thc s khoa hc k thut -------------------------------

i


Lời cám ơn
Để hoàn thành luận văn này Tôi xin chân thành cám ơn sự chỉ
bảo tận tình của thầy hớng dẫn TS. Tống Ngọc Tuấn, cùng tập thể
các thầy, cô giáo Bộ môn Công nghệ Cơ khí Khoa Cơ điện Trờng
Đại học Nông nghiệp I - Hà Nội đ đóng góp cho tôi nhiều ý kiến
quý báu.
Tôi xin trân trọng cám ơn Kỹ s Đặng Đức Tuấn và các cán bộ,
công nhân trong Công ty TNHH Kỹ thuật HàNội cùng bạn bè đồng
nghiệp đ tạo nhiều điều kiện thuận lợi để tôi hoàn thành luận văn tốt
nghiệp.
Xin chân thành cám ơn sự giúp đõ của các thầy cô giáo trong Bộ
môn Máy chế biến Khoa Cơ điện Trờng Đại học Nông nghiệp I Hà Nội đ tạo điều kiện cho tôi tiến hành thực nghiệm đề tài.

Tác giả luận văn

Hoàng Văn Đôn

Trng i hc Nụng nghip H Ni - Lun vn Thc s khoa hc k thut -------------------------------

ii



Mục lục

Lời cam đoan

i

Lời cám ơn

ii

Mục lục

iii

Danh mục các bảng

vi

Danh mục các hình

vii

Mở đầu

i

Chơng 1: tổng quan về vấn đề nghiên cứu

3


1.1. Đặc thù về máy chế biến

3

1.2. Các phơng pháp bảo vệ kim loại và phục hồi chi tiết máy

3

1.2.1. Các phơng pháp bảo vệ kim loại

3

1.2.2. Các phơng pháp phục hồi chi tiết máy

6

Chơng 2: phơng pháp nghiên cứu

13

2.1. Lựa chọn đối tợng nghiên cứu.

13

2.2. Phơng pháp nghiên cứu lý thuyết

13

2.3. Phơng pháp nghiên cứu thực nghiệm


14

2.3.1. Lựa chọn thông số vào, thông số ra

14

2.3.2. Phơng pháp xử lý kết quả thí nghiệm

14

Chơng 3: cơ sở lý thuyết

18

3.1. Điều kiện làm việc của trục vít, xi lanh máy ép dầu

18

3.1.1. Sơ đồ cấu tạo và nguyên lý làm việc của máy ép dầu.

18

3.1.2. Điều kiện làm việc của trục vít, xi lanh máy ép dầu.

19

3.2. Một số đặc trng của mạ crôm.

19


3.2.1. Cơ sở lý thuyết chung về mạ điện.

19

3.2.1.1. Thành phần dung dịch và chế độ mạ

22

3.2.1.2. Mật độ dòng điện catot Dc

24

Trng i hc Nụng nghip H Ni - Lun vn Thc s khoa hc k thut -------------------------------

iii


3.2.1.3. Khuấy.

24

3.2.1.4. Anot.

25

3.2.1.5. Một số biện pháp làm giảm sự không đồng đều của lớp mạ

26

3.2.1.6 . Một số loại mạ điện.


27

3.2.1.7. Phơng pháp kiểm tra lớp mạ.

30

3.2.2. Một số đặc trng của mạ crôm.

36

3.2.2.1. Tính chất và công dụng của chất mạ crôm.

36

3.2.2.2. Những đặc điểm kỹ thuật của quá trình mạ crôm.

37

3.2.2.3. ảnh hởng của thành phần dung dịch đến chất lợng lớp mạ.

38

3.2.2.4. ảnh hởng của nhiệt độ và mật độ dòng điện.

41

3.2.2.5. Thành phần dung dịch mạ crôm.

43


3.2.2.6. Pha chế và sửa chữa dung dịch mạ crôm.

45

3.2.2.7. Sự phân bố anot.

46

3.2.2.8. Những h hỏng thờng gặp khi mạ crôm, nguyên nhân và biện pháp
khắc phục.

47

3.2.2.9. Một số quy trình công nghệ mạ crôm.

49

3.2.2.10. Tẩy lớp mạ hỏng.

52

Chơng 4: kết quả nghiên cứu thực nghiệm

53

4.1. Lựa chọn các yếu tố đầu vào và các thông số đầu ra khi nghiên cứu trên
bình Hull

53


4.2. Thiết bị thí nghiệm trên bình Hull

54

4.3. Quy trình mạ thí nghiệm trên bình Hull.

55

4.3.1. Chế tạo mẫu mạ thí nghiệm.

55

4.3.2. Pha chế dung dịch mạ thí nghiệm.

55

4.3.3. Mạ thí nghiệm.

56

4.4. Kết qủa thí nghiệm trên bình Hull

56

4.4.1. ảnh hởng của tỷ lệ (H2SO4/CrO3)

56

Trng i hc Nụng nghip H Ni - Lun vn Thc s khoa hc k thut -------------------------------


iv


4.4.1.1. Mẫu mạ thí nghiệm

56

4.4.1.2. Kết quả đo trên catot

57

4.4.1.3. ảnh hởng của tỷ lệ H2SO4/CrO3 đến sự phân bố lớp mạ (độ che phủ) 58
4.4.1.4. Sự thay đổi độ nhám theo vị trí ở các tỷ lệ H2SO4/CrO3 khác nhau 60
4.4.2. ảnh hởng của nhiệt độ dung dịch

62

4.4.2.1. Mẫu mạ thí nghiệm

62

4.4.2.2. Kết quả đo trên catot

62

4.4.2. 3. Sự thay đổi độ nhám theo vị trí ở các nhiệt độ dung dịch khác nhau

66


4.5. Xây dựng quy trình mạ trục vít và xi lanh

68

4.5.1. Sơ đồ bố trí các cực trong bể mạ

68

4.5.2. Xây dựng Quy trình mạ trục vít và xilanh

68

4.5.3. Kết quả mạ trục vít và xi lanh

70

4.5.4. Kiểm tra chất lợng lớp mạ nhờ chạy thử

72

KT LUN V NGH

74

1 - Kt lun:

74

2 - ngh:


74

Tài liệu tham khảo

75

phụ lục

77

Trng i hc Nụng nghip H Ni - Lun vn Thc s khoa hc k thut -------------------------------

v


danh mục các bảng
Số bảng

Tên bảng

Trang

Bảng 3.1 Tốc độ kết tủa của crôm, miicrômet/giờ

39

Bảng 3.2 Dung dịch và chế độ làm việc của mạ crôm cứng

43


Bảng 3.3 Thành phần dung dịch mạ crôm tự điều chỉnh

44

Bảng 3.4 Thành phần dung dịch mạ crôm bảo vệ, trang trí.

44

Bảng 3.5 Những h hỏng thờng gặp khi mạ crôm nguyên nhân và biện pháp
khắc phục

48

Bảng 4.1 Các mức thay đổi của các yếu tố đầu vào

53

Bảng 4.2 Số liệu thí nghiệm ảnh hởng của tỷ lệ H2SO4/CrO3

57

Bảng 4.3 ảnh hởng của tỷ lệ H2SO4/CrO3 độ che phủ

59

Bảng 4.4 Số liệu tính toán để kiểm tra đồng nhất phơng sai

59

Bảng 4.5 Số liệu tính toán để đánh giá mức độ ảnh hởng của yếu tố vào


59

Bảng 4.6 Sự thay đổi độ nhám theo các vị trí ở các tỷ lệ H2SO4/CrO3 khác nhau 61
Bảng 4.7: Số liệu thí nghiệm ảnh hởng của nhiệt độ dung dịch

63

Bảng 4.8 ảnh hởng của nhiệt độ dung dịch đến độ che phủ

64

Bảng 4.9 Số liệu tính toán để kiểm tra đồng nhất phơng sai

65

Bảng 4.10 Số liệu tính toán để đánh giá mức độ ảnh hởng của yếu tố vào 65
Bảng 4.11 Quy trình mạ trục vít và xi lanh

Trng i hc Nụng nghip H Ni - Lun vn Thc s khoa hc k thut -------------------------------

69

vi


danh mục các hình
Số hình

Tên hình


Trang

Hỡnh 1.1. Phõn loi cỏc phng phỏp phc hi chi tit mỏy
Hình 3.1: Sơ đồ cấu tạo máy ép dầu
Hình 3.2. Sơ đồ nguyên lý mạ điện
Hình 3.3. Sử dụng anot phụ
Hình 3.4. Sử dụng anot chép hình chi tiết
Hình 3.5. Sử dụng catot phụ
Hình 3.6. Sử dụng bảng chắn phi kim
Hình 3.7. Cấu tạo bình Hull
Hình 3.8. Cấu tạo thớc hull

8
18
19
25
26
26
26
35
36

Hình 3.9 ảnh hởng của nhiệt độ và mật độ dòng điện đến tính chất
mạ(thành phần CrO3 250g/l, H2SO4 2,5 g/l)
Hình 3.10 Dùng vật cách điện để che chắn không gian tự do
Hình 4.1. Mô hình thí nghiệm trên bình Hull
Hình 4.2. Thiết bị thí nghiệm
Hình 4.3. Máy đo độ nhám Mitutoyo SJ 400
Hình 4.4 Phơng pháp đo độ nhám ở các vị trí khác nhau

Hình 4.5. Đồ thị ảnh hởng của tỷ lệ H2SO4/CrO3 đến độ che phủ
Hình 4.6. Sự thay đổi độ nhám theo các vị trí ở các tỷ lệ H2SO4/CrO3 khác nhau
Hình 4.7 Đồ thị ảnh hởng của nhiệt độ dung dịch đến độ che phủ
Hình 4.8. Sự thay đổi độ nhám theo các vị trí ở các nhiệt độ dung
Hình 4.9. Sơ đồ bố trí các cực khi mạ trục vít và mặt ngoài xi lanh
Hình 4.10. Trục vít trớc và sau khi mạ
Hình 4.11. Xi lanh trớc và sau khi mạ
Hình 4.13: Chiều dày lớp mạ trục vít.
Hình 4.14: chiều dày lớp mạ xi lanh
Hình 4.15. Một số hình ảnh lắp máy ép dầu
Hình 4.16. Trục vít sau khi chạy thử

lớp
42
47
53
54
55
57
60
62
66
67
68
70
70
71
72
73
73


Trng i hc Nụng nghip H Ni - Lun vn Thc s khoa hc k thut -------------------------------

vii


Mở đầu
Chất lợng bề mặt của chi tiết máy với các đặc tính nh khả năng chịu
mài mòn, chịu nhiệt, độ cứng, chống gỉ, tính trơ hoá học v.v có ý nghĩa
quyết định đến tuổi thọ và độ tin cậy của chúng, vì qua nghiên cứu ngời ta
thấy rằng hầu hết các chi tiết máy bị h hỏng bắt đầu từ việc phá huỷ bề mặt
ngoài (bị cào xớc, bị mòn, biến dạng bề mặt và thay đổi kích thớc, bị ăn
mòn hoá học bề mặt v.v).
Ngày nay, cùng với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học kỹ thuật, máy
và thiết bị cơ khí không ngừng đợc cải tiến để đáp ứng đợc các điều kiện
đòi hỏi có độ chính xác, năng xuất lao động cao, đi đôi với tuổi thọ và tính ổn
định cao trong quá trình làm việc. Từ những yêu cầu trên, chất lợng chi tiết
máy cần phải đợc cải thiện đặc biệt là lớp bề mặt ngoài của nó phải đựoc làm
bền bằng những công nghệ thích hợp nh: làm bền bằng công nghệ mạ điện ,
bằng nhiệt luyện, bằng cơ và điện ,
Mặt khác do nhu cầu làm việc của chi tiết máy, do nhu cầu sử dụng
máy và thiết bị ngày càng nhiều, cùng với việc sử dụng các loại vật liệu kim
loại hiếm vào chế tạo chi tiết máy đòi hỏi giá thành cao. Từ đó mà việc tạo
nên một lớp kim loại có độ bền cao trên bề mặt chi tiết làm bằng vật liệu
thông thờng là rất cần thiết.
Cộng nghệ crôm là sự phát triển mới của công nghệ mạ điện, là một nội
dung quan trọng của công nghệ bề mặt và là một trong những công nghệ bề
mặt tiên tiến. Nó cho phép vừa phục hồi kích thớc, vừa tạo đợc chất lợng
bề mặt về độ cứng, khả năng chịu mài mòn, chịu ăn mòn v.v Do đó nó đợc
sử dụng rộng r i trong nhiều ngành kinh tế nh: đầu máy toa xe, hàng không,

tàu thuyền, cơ giới công trình, thiết bị điện tử, khai thác mỏ, Nông nghiệp
v.v và đặc biệt trong lĩnh vực chế biến thuỷ hải sản.

Trng i hc Nụng nghip H Ni - Lun vn Thc s khoa hc k thut -------------------------------

1


Từ những yêu cầu thực tế trên, tôi đ đi nghiên cứu và thực hiện đề tài
Nghiên cứu ứng dụng công nghệ mạ crôm để mạ trục vít và xi lanh máy ép
dầu từ đó làm cơ sở cho việc phát triển, ứng dụng rộng r i kỹ thuật này trong
chế tạo và sửa chữa máy.
Mục đích của đề tài: Xây dựng quy trình mạ crôm trục vít và xi lanh máy ép dầu.
Để đạt đợc mục đích trên, nội dung cụ thể của đề tài gồm:
- Tìm hiểu điều kiện làm việc của trục vít và xi lanh máy ép dầu;
- Nghiên cứu cơ sở lý thuyết của mạ điện và một số đặc trng của mạ crôm
- Nghiên cứu ảnh hởng của một số thông số đến chất lợng lớp mạ làm
cơ sở xây dựng quy trình mạ trục vít và xi lanh.
- Mạ và chạy thử để đánh giá chất lợng lớp mạ.
Đề tài thực hiện và hoàn thành tại Bộ môn công nghệ cơ khí, Khoa Cơ
điện, Trờng đại học Nông nghiệp I Hà Nội và Công ty TNHH kỹ thuật Hà
nội

Trng i hc Nụng nghip H Ni - Lun vn Thc s khoa hc k thut -------------------------------

2


Chơng 1
Tổng quan về vấn đề nghiên cứu

1.1. Đặc thù về máy chế biến
Đặc thù của các máy chế biến là làm việc trong môi trờng ăn mòn
mạnh, trong khi đó các sản phẩm ăn mòn thờng có hại cho con ngời cũng
nh gia súc, chính vì vậy vật liệu để chế tạo các chi tiết của máy chế biến cần
có tính chống ăn mòn cao.
Máy chế biến cũng nh các loại máy khác, trong quá trình làm việc sẽ
bị h hỏng. Để nâng cao hiệu quả sử dụng cần phải có đầy đủ chi tiết dự
phòng, điều này càng quan trọng đối với các máy làm việc có tính thời vụ nh
máy chế biến. Một trong các hớng để giải quyết có đầy đủ chi tiết dự phòng
là sử dụng chi tiết phục hồi. Vấn đề này càng có ý nghĩa đối với các chi tiết
nhập ngoại.
Một trong các máy chế biến là máy ép dầu. Hiện Khoa Cơ - Điện có
một số loại máy ép dầu nhập ngoại và sản xuất trong nớc. Trong số đó có
một máy ép dầu đợc chế tạo trong nớc bị hỏng. Qua khảo sát thấy rằng một
trong các nguyên nhân máy bị hỏng là do trục vít, xi lanh bị gỉ dẫn đến kẹt.
1.2. Các phơng pháp bảo vệ kim loại và phục hồi chi tiết máy
1.2.1. Các phơng pháp bảo vệ kim loại
Trong đời sống và trong sản xuất công nghiệp, ở đâu có máy móc ở đó
có quá trình ăn mòn kim loại.
Vào bất cứ một xí nghiệp, cơ sở sản xuất nào ta cũng gặp những khối
lợng lớn các chi tiết, các kết cấu kim loại trở thành phế phẩm vì hiện tợng
ăn mòn.
Tình trạng kim loại bị ăn mòn là mối đe doạ lớn đối với các ngành chế
tạo máy và sản xuất.
Do bị ăn mòn mà khối lợng lớn kim loại trở thành phế phẩm, nhiều
thiết bị không sử dụng đợc. Ngoài ra, cũng do kim loại bị ăn mòn mà thờng
Trng i hc Nụng nghip H Ni - Lun vn Thc s khoa hc k thut -------------------------------

3



xuyên xảy ra hỏng hóc bắt buộc phải ngừng sản xuất làm giảm sản lợng, có
khi gây tai nạn dẫn đến nhiều tổn thất không lờng trớc đợc.
Mặt khác nếu quá trình ăn mòn kim loại không đợc giải quyết kịp thời
thì sự hao phí về kim loại là rất đáng kể.
Theo thống kê thì lợng kim loại bị tổn thất do hiện tợng bị ăn mòn rất
lớn. Trong tổng số kim loại của thế giới hàng năm đợc dùng vào các công
trình kiến trúc và các sản phẩm kim loại có tới 30% kim loại do bị ăn mòn và
h hỏng. Trong tổng số kim loại bị h hỏng đó có khoảng 2/3 có thể thu hồi tái
sản xuất còn lại 1/3 bị mất hẳn. Những chi phí gián tiếp do phải ngừng sản xuất
do sự cố gây ra bởi sự ăn mòn làm sản lợng giảm sút và những tổn thất do tai
nạn thì không lờng trớc đợc.
Điều đó cho thấy rằng ăn mòn kim loại gây tổn thất đáng kể đối với nền
kinh tế. Vì vậy, các biện pháp bảo vệ hay hạn chế quá trình ăn mòn kim loại
đóng vai trò quan trọng đối với mọi quốc gia trên thế giới.
Trong ăn mòn kim loại có hai dạng là ăn mòn hoá học và ăn mòn điện hoá:
Ăn mòn hoá học: ăn mòn hoá học là quá trình phá huỷ kim loại do tác
dụng hoá học của môi trờng với kim loại.
Vì vậy ăn mòn hoá học chỉ xảy ra trong môi trờng chất điện ly dạng
lỏng và trong môi trờng không khí.
Điểm khác nhau cơ bản giữa ăn mòn hoá học và ăn mòn điện hoá là quá
trình ăn mòn hoá học không phát sinh ra dòng điện và sản phẩm ăn mòn hoá
học nằm ngay trên bề mặt tiếp xúc giữa kim loại với môi trờng.
ăn mòn hoá học chia làm hai loại: ăn mòn trong môi trờng các chất
không điện ly dạng lỏng; ăn mòn trong môi trờng khí.
ăn mòn khí là dạng ăn mòn phổ biến và có hại. Để bảo vệ kim loại,
ngời ta sử dụng các biện pháp sau:
- Tạo hợp kim chịu nóng: đa vào kim loại gốc (chủ yếu là sắt) các
nguyên tố hợp kim để tạo nên hợp kim có tính chịu nóng cao.
Trng i hc Nụng nghip H Ni - Lun vn Thc s khoa hc k thut -------------------------------


4


- Bao phủ bảo vệ: bao phủ lên chi tiết hoặc các kết cấu kim loại cần
bảo vệ một lớp kim loại, hợp kim hoặc vật liệu phi kim chịu đợc tác dụng của
môi trờng ở nhiệt độ cao.
- Dùng môi trờng khí để bảo vệ: lựa chọn môi trờng thích hợp để hạn
chế hoặc ngăn cản quá trình ăn mòn đối với kim loại hoặc hợp kim làm việc ở
nhiệt độ cao.
- Giảm tốc độ oxy hoá: dùng nhiều biện pháp để hạn chế tác dụng giữa
kim loại hoặc hợp kim với môi trờng khí nh nung nóng trong môi trờng
lỏng, trong lò kín.
ăn mòn điện hoá: là quá trình ăn mòn mà trong đó có phát sinh dòng
điện. Vì vậy quá trình ăn mòn kim loại do điện hoá chỉ xảy ra khi kim loại
tiếp xúc với môi trờng điện ly.
Để bảo vệ kim loại không bị ăn mòn điện hoá cần lựa chọn đúng kim
loại để chế tạo các kết cấu, máy móc, thiết bị. Trong trờng hợp không thể lựa
chọn đợc kim loại có đủ độ bền trong điều kiện vận hành với các chỉ tiêu
kinh tế kỹ thuật cao, thì cần có các phơng pháp nh sau:
- Hợp kim hoá.
- Xử lý môi trờng ăn mòn
- Bao phủ bảo vệ
- Bảo vệ điện hoá
- Kết cấu hợp lý.
Trong các phơng pháp bảo vệ ăn mòn bằng bao phủ bề mặt thì mạ điện
là một phơng pháp đợc ứng dụng khá rộng r i. Ngoài khả năng bảo vệ nó
còn đợc dùng để trang trí nhiều chi tiết.
Trong thực tế ngời ta còn sử dụng kết hợp các phơng pháp đó sao cho
thích hợp và kinh tế nhất.


Trng i hc Nụng nghip H Ni - Lun vn Thc s khoa hc k thut -------------------------------

5


1.2.2. C¸c ph−¬ng ph¸p phôc håi chi tiÕt m¸y
Håi phôc chi tiÕt lµ mét trong c¸c biÖn ph¸p n©ng cao hiÖu qu¶ kinh tÕ
cña c¸c xÝ nghiÖp söa ch÷a.
Việc phục hồi chi tiết máy trong quá trình sản xuất trong sửa chữa máy.
Khi không có chi tiết mới thay thế cho các chi tiết bị hỏng thì ñể bảo trì ñược
các thông số kinh tế - kỹ thuật của máy phải sử dụng các chi tiết phục hồi. Các
chi tiết mới, chi tiết phục hồi có thể ñược sản xuất trong nước hay nhập ngoại.
Chi tiết phục hồi thường rẻ hơn rất nhiều so với chi tiết mới (chỉ chiếm
khoảng 35 ÷ 60% giá mua chi tiết mới). Các chi tiết càng phức tạp, càng ñắt
khi chế tạo mới và các chi tiết nhập ngoại thì nếu phục hồi ñược, hiệu quả
kinh tế càng cao.
Lý do chi tiết phục hồi rẻ hơn chi tiết mới gồm:
- Tiết kiệm ñược nguyên vật liệu vì lượng hao mòn của chi tiết thường
rất nhỏ so với khối lượng của nó;
- Không phải mất công tạo phôi;
- Chi phí gia công chi tiết giảm do không phải gia công tất cả các bề
mặt mà chỉ gia công những bề mặt có hư hỏng.
Tuy vậy ñể các chi tiết phục hồi ñược khách hàng chấp nhận, rõ ràng
chúng phải có chất lượng tốt.
Có rất nhiều dạng hư hỏng của chi tiết máy. Việc phân loại chúng dựa
vào một số cơ sở. Hiện có rất nhiều phương pháp phục hồi cho phép hồi phục
ñược nhiều loại hư hởng, thậm chí một loại hư hỏng có thể ñược hồi phục
bằng nhiều phương pháp khác nhau.
Hư hỏng của chi tiết có thể ñược chia thành ba nhóm: mòn; hư hỏng cơ

học và hư hỏng hoá nhiệt.
Mòn là dạng hư hỏng hay gặp nhất. Dựa vào mức ñộ mòn, mòn lại có
thể chia thành ba nhóm: mòn ñều; mòn không ñều sinh ra ôvan, côn (ñây là

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn Thạc sỹ khoa học kỹ thuật -------------------------------

6


loại thường gặp nhất ở các bề mặt làm việc và bề mặt chính của chi tiết.; các
vết xước và sây sát nhỏ.
Hư hỏng cơ học (cơ khí) gồm: các vết nứt, thủng, gãy, vỡ, uốn, xoắn,
các vết xước và sây sát lớn.
Hư hỏng hoá - nhiệt gồm: gỉ, rỗ do bị ăn mòn (hoá học và ñiện hoá),
cháy, tạo cặn dầu, cặn nước, cong vênh (do giãn nở vì nhiệt).
Trên cơ sở phân loại hư hỏng như trên, các phương pháp phục hồi (loại
bỏ hư hỏng) ñược chia thành ba nhóm: loại bỏ mòn (hồi phục cặp lắp ghép);
loại bỏ hư hỏng hoá - nhiệt và loại bỏ hư hỏng cơ học .
Ta thấy một hư hỏng có thể ñược loại bỏ bằng nhiều phương pháp khác
nhau. ðể hồi phục hoàn toàn một chi tiết (khi chi tiết có nhiều loại hư hỏng)
thường phải sử dụng tổ hợp nhiều phương pháp phục hồi khác nhau. Hiệu quả
phục hồi chi tiết phụ thuộc ñáng kể vào phương pháp gia công chúng và lựa
chọn phương pháp hay tổ hợp phương pháp phục hồi hợp lý.
Việc chọn phương pháp phục hồi hợp lý trong một số trường hợp còn
làm tăng chất lượng (tuổi thọ) của chi tiết phục hồi so với chi tiết mới.
ðể xây dựng quy trình công nghệ phục hồi chi tiết máy cần qua tầm
ñến những số liệu ban ñầu sau:
- Bản vẽ của chi tiết mới với các chỉ dẫn về kích thước, yêu cầu cấp
chính xác gia công và ñộ nhám bề mặt; vị trí tương ñồi giữa các trục và bề
mặt làm việc và các yêu cầu kỹ thuật khác;

- Vật liệu, ñộ cứng và dạng nhiệt luyện của chi tiết mới;
- Bản vẽ của chi tiết sửa chữa với các chỉ dẫn về phương pháp gia công
bề mặt và các phương pháp kiểm tra chuyên dùng (nếu chi tiết sửa chữa bằng
phương pháp kích thước sửa chữa hay ghép thêm chi tiết phụ thì trên bản vẽ
cần chỉ dẫn các thay ñổi tương ứng về kích thước và cầu trúc;

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn Thạc sỹ khoa học kỹ thuật -------------------------------

7


HỒI PHỤC CHI TIẾT
(loại bỏ hư hỏng)
Loại bỏ mòn
(hồi phục cặp lắp ghép)

Không khôi
phục kích
thước ban
ñầu

Kích thước
sửa chữa

GC
C¬
khÝ

GC
Nguéi


Loại bỏ hư hỏng
hóa - nhiệt

Loại bỏ hư hỏng
cơ học (cơ khí)

Khôi phục
kích thước
ban ñầu

Ghép thêm
chi tiết phụ

GC

NhiÖt

Biến
dạng
dẻo

Sử dụng vật
liệu của
chính chi
tiết

ðắp thêm
vật liệu lên
chi tiết


- Hàn ñắp kim loại;
- Phụ kim loại;
- Mạ ñiện và mạ hoá;
- Sử dụng polime;
- ðúc kim loại lỏng
-…..

Sử dụng
mối liên kết
không tháo
ñược

Hàn

Sử dụng
mối liên kết
tháo ñược

Dán

ðinh
tán

Hình 1.1. Phân loại các phương pháp phục hồi chi tiết máy
- ðiều kiện phủ các kim loại khác nhau, ñảm bảo chi tiết phục hồi có
các cơ - lý tính cần thiết;
- Bản vẽ cụm trong ñó có chi tiết sửa chữa;
- Biểu công nghệ của nhà máy chế tạo chi tiết mới;
- Các yêu cầu về thiết bị, catalog về dụng cụ cắt, ño, phụ trợ;

- ðịnh mức về thời gian cắt, thời gian phụ, thời gian chuẩn bị - kết thúc
và thời gian bổ sung.
- Dung sai lắp ghép và lượng dư gia công.

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn Thạc sỹ khoa học kỹ thuật -------------------------------

8


ý nghĩa phục hồi chi tiết còn cho phép làm giảm nhu cầu trong sản xuất
phụ tùng thay thế và ngoại tệ để mua phụ tùng.
Dới đây trình bày sơ lợc về các phơng pháp phục hồi.
Gia công nguội: các công việc về nguội đợc sử dụng với t cách là các
công việc bổ sung hay hoàn thiện, ngời ta cũng sử dụng chúng khi chuẩn bị
chi tiết để hồi phục bằng các phơng pháp khác nhau. Các công việc về nguội
có: dũa khi tu sửa các phần bị g y của chi tiết, khoan, doa, khoét lỗ, cắt
ren,cạo, rà và mài nghiền.
Gia công cơ khí: trong sửa chữa đợc sử dụng nh là một phơng pháp
gia công độc lập hoặc phối hợp các phơng pháp hồi phục khác trong quá
trình chuẩn bị và gia công kết thúc bề mặt.
Trong thực tế sản xuất ngời ta sử dụng các phơng pháp hồi phục chi
tiết băng gia công cơ để hồi phục bề mặt bị hao mòn hay bị h hỏng hoặc lắp
thêm chi tiết phụ.
Để hồi phục chi tiết ngời ta sử dụng rộng r i các dạng gia công cơ nh
sau: tiện, khoan, doa, phay, mài, đánh bóng, mài nghiền.
Biến dạng dẻo: hồi phục chi tiết bằng phơng pháp biến dạng dẻo dựa
trên khả năng thay đổi hình dáng và kích thớc của kim loại nhng không bị
phá hỏng dới tác dụng của tải do biến dạng còn lại. Khi bến dạng dẻo, thể
tích của chi tiết không thay đổi còn kim loại thì dịch chuyển từ vùng này sang
vùng khác. Bằng phơng pháp biến dạng dẻo có thể hồi phục hàng loạt chi tiết

ở trạng thái nguội cũng nh trạng thái nóng.
Biến dạng còn lại ở chi tiết đợc hồi phục ở trạng thái nguội diễn ra do
trợt các phần bên trong của hạt (tinh thể) kim loại.
Để gia công chi tiết bằng áp lực ở trạng thái nguội cần sử dụng tải ngoài
lớn. Các lớp biến dạng của kim loại khi đó bị thay đổi các tính chất cơ lý:
giảm độ dẻo, tăng giới hạn chảy, tăng độ cứng do biến cứng.

Trng i hc Nụng nghip H Ni - Lun vn Thc s khoa hc k thut -------------------------------

9


Để hồi phục các chi tiết bằng áp lực ở trang thái nóng ngời ta đốt nóng
nó đến độ rèn.Lực biến dạng sẽ giảm đáng kể. Biến dạng dẻo của kim loại
diễn ra do trợt toàn bộ hạt kim loại.
Đốt nóng chi tiết đa đến làm thay đổi cấu trúc và cơ tính của kim loại.
Vì vậy sau khi hồi phục băng áp lực ở trạng thái nóng các chi tiết quan trọng
phải đợc gia công nhiệt.
Hàn có hai loại hàn là hàn hơi và hàn hồ quang.
Hàn hơi là trong kim loại nóng chảy nhờ nhiệt nhận đợc nhờ ngọn lửa
của khí đốt. Ngọn lửa dùng phổ biến để hàn và hàn đắp trong sửa chữa máy là
ngọn lửa axêtylen- oxy và ít hơn nhiều là propan- butan, dầu hoả- oxy.
Khi hàn hồ quang điện, kim loại của chi tiết bằng hồ quang phát sinh
giữa thanh vật liệu que hàn và chi tiết. Hàn hồ quang có thể sử dụng dòng điện
một chiều hay dòng điện xoay chiều. Hàn bằng dòng điện một chiều hồ quang
cháy ổn định hơn (Q = 43%, t0 = 42000C) so với cực âm (Q = 36%, t0=
36000C). Nếu nh cần tăng chiều sâu chảy của chi tiết khi hàn ngời ta tiến
hành hàn ở trờng thuận (nối chi tiết với cực dơng). Các chi tiết có chiều dày
nhỏ (để tránh cháy, thủng) cũng nh các chi tiết thép cacbon trung bình và
thép hợp kim cao để trong vùng chuyển tiếp không tạo các vết nứt tôi ngời ta

hàn với chiều ngợc (nối chi tiết với cực âm nguồn điện). Khi hàn bằng dòng
điện xoay chiều nhiệt toả ra giống nhau ở que hàn và ở chi tiết.
Phơng pháp đúc kim loại lỏng: một số phần của bộ phận di động của
máy kéo xích, máy làm đất, máy đào đất và một số máy khác làm việc trong
môi trờng bột mài, bị mài mòn mạnh và mất một số kim loại đáng kể.
Để hồi phục các chi tiết bị hao mòn lớn ngời ta dùng các phơng pháp
có năng suất cao nh: hàn đắp, lắp vành bánh, đệmTuy nhiên các phơng
pháp đó không phải lúc nào cũng có chất lợng và năng suất cao, các chi tiết
mòn một phía hồi phục rất khó khăn hay nói chung là không có thể. Vì vậy

Trng i hc Nụng nghip H Ni - Lun vn Thc s khoa hc k thut -------------------------------

10


các chi tiết nh thế tốt hơn hết là hồi phục băng đúc gang hay thép trong
khuôn chế tao đặc biệt (khuôn kim loại).
Trong thời gian rót giữa chi tiết và gang nóng chảy diễn ra các quá trình
sau: gang làm nóng bề mặt chi tiết và làm mềm chúng cacbon trong gang nóng
chảy khuyếch tán vào bề mặt nóng của chi tiết hồi phục. Gang gần bề mặt mất
một phần cacbon do khuyếch tán. Grafit dạng tấm bị chia nhỏ và nó có cấu trúc
nhỏ hạt hơn. Giữa thép và gang có thể nhận thấy vùng chuyển tiếp. Gang xung
quanh chi tiết đợc hồi phục (cách độ 1mm) Biến thành kim loại gần với thép
cùng tích, chuyển tiếp một cách đều đặn có cấu trúc hạt nhỏ mịn và cơ tính cao
hơn. Sau đó cấu trúc kim loại chuyển từ từ thành cấu trúc gang bình thờng.
Mạ điện là một trong những phơng pháp đợc sử dung rộng r i để
phục hồi các chi tiết có hao mòn không lớn. Trong quá trình mạ, chi tiết
không bị đốt nóng nhiều, không làm thay đổi cấu trúc và tính chất của kim
loại chi tiết. Lợng d gia công rất nhỏ so với khi hàn. Độ cứng của lớp mạ
phụ thuộc vào chế độ mạ và kim loại mạ và có thể đạt tới 1200MPa.

Trong đó mạ crôm đợc ứng dụng phổ biến nhất để chế tạo và phục hồi
các chi tiết sau đó ít hơn mạ đồng mạ niken, mạ kẽm.
Phun kim loại là một trong các quá trình để hồi phục các chi tiết máy. ở
phơng pháp này chi tiết đợc phủ một lớp kim loại có chiều dày 20430 àm
đến 648 mm và hơn nữa.
Khi phun kim loại vật liệu phun đợc cung cấp vào đầu phun, ở đó kim
loại bị nóng chảy và dới tác dụng của khí trơ hay không khí nén đợc phun
và chuyển đến bề mặt chi tiết hồi phục có vật liệu và hình dáng bất kì.
Phơng pháp kích thớc sửa chữa: khi khe hở trong các cặp lắp ghép do
hao mòn đạt tới giá trị giới hạn Smax, thì chúng không thể làm việc đợc và khả
năng làm việc của cặp lắp ghép chỉ có thể hồi phục đợc khi giảm khe hở đến
giá trị ban đầu Sbđ của nó.

Trng i hc Nụng nghip H Ni - Lun vn Thc s khoa hc k thut -------------------------------

11


Các cặp lắp ghép nằm bên ngoài máy (tổng thành) và ít quan trọng có thể
tiến hành hồi phục trong quá trình phục vụ kĩ thuật bằng điều chỉnh (siết chặt).
Tuy nhiên ở một số lắp ghép quan trọng làm việc trong điều kiện ma sát
ớt việc điều chỉnh nh vậy không đem lại hiệu quả do thay đổi vùng chịu tải
của cặp; lắp ghép. ở phơng pháp hồi phục chi tiết bằng kích thớc sửa chữa
một trong nhng chi tiết của lắp ghép thờng là chi tiết quan trọng và có gia
thành cao đợc gia công theo kích thớc sửa chữa. Băng phơng pháp gia
công ngời ta hồi phục lại hình dáng hình học, độ bóng, và các thông số chính
xác khác của các bề mặt hao mòn của các chi tiết. Chi tiết hồi phục có thể có
một số kích thớc sửa chữa. Số lợng và giá thành của chúng phụ thuộc vào
đại lợng hao mòn, lợng d gia công và lợng dự trữ độ bền của chi tiết.
Từ những trình bày trên đây thấy rằng các chi tiết của máy chế biến nói

chung, trục vít, xilanh của máy ép dầu nói riêng ngoài yêu cầu phải có cơ lý
tính tốt còn phải đảm bảo không bị gỉ. Mạ điện là một trong những phơng
pháp vừa có khả năng tăng cơ lý tính của bề mặt chi tiết vừa có khả năng bảo
vệ đợc kim loại khỏi ăn mòn. Chính vì vậy việc nghiên cứu ứng dụng công
nghệ này để mạ các chi tiết máy luôn có ý nghĩa thực tiễn cao.

Trng i hc Nụng nghip H Ni - Lun vn Thc s khoa hc k thut -------------------------------

12


Chơng 2
Phơng pháp nghiên cứu
2.1. Lựa chọn đối tợng nghiên cứu.
Đối tợng nghiên cứu ở đây là một chi tiết cụ thể: trục vít và ống xilanh của
máy ép dầu ( phụ lục 1). Một số mẫu thí nghiệm đợc đánh giá trên bình Hull.
Công nghệ mạ điện có rất nhiều phơng pháp khác nhau, chất lợng lớp
mạ phụ thuộc rất nhiều vào rất nhiều phơng pháp mạ và các yếu tố ảnh
hởng. Do đó, trong phạm vi của đề tài chỉ giới hạn nghiên cứu công nghệ mạ
crôm và một số yếu tố công nghệ ảnh hởng tới chất lợng lớp mạ.
Địa điểm phối hợp nghiên cứu là công ty TNHH kỹ thuật Hà nội và
bộ môn bảo quản chế biến trờng ĐH Nông nghiệp I H Nội
2.2. Phơng pháp nghiên cứu lý thuyết
Xuất phát từ mục tiêu nội dung của đề tài là nghiên cứu ứng dụng công
mạ điện vào phục hồi chi tiết máy, chúng tôi đ đa ra phơng pháp nghiên
cứu nh sau :
Trớc tiên chúng tôi tìm hiểu điều kiện làm việc của đối tợng để
khẳng định phơng án lựa chọn là hợp lý. Sau đó nghiên cứu các cơ sở lý
thuyết của quá trình mạ crôm, xác định ảnh hởng của những thông số đến
quá trình mạ.

Căn cứ vào việc nghiên cứu, phân tích, lý thuyết kỹ thuật mạ crôm, đồng
thời tổng hợp nội dung có liên quan của các tài liệu , công trình nghiên cứu trong
và ngoài nớc để vận dụng xây dựng quy trình mạ crôm bảo vệ chi tiết máy.
Xây dựng lựa chọn đối tợng thí nghiệm trên bình hull, sau đó tiến
hành thực nghiệm trên hai chi tiết xilanh và trục vít của máy ép dầu tại Khoa
Cơ - Điện Trờng Đại học Nông nghiệp I - H Nội.
Từ đối tợng thí nghiệm thu đợc chúng tôi đo kiểm tra chất lợng lớp
mạ.

Trng i hc Nụng nghip H Ni - Lun vn Thc s khoa hc k thut -------------------------------

13


Nghiên cứu các cơ sở hình thành lớp mạ. Nghiên cứu lý thuyết về mạ
điện, xem xét các tài liệu có liên quan đến công nghệ, tình hình công nghệ
ứng dụng công nghệ mạ điện nói chung, mạ crôm nói riêng trong và ngoài
nớc cũng nh hiệu quả của nó.
Nghiên cứu khả năng ứng dụng của lớp mạ crôm.
Nghiên cứu ảnh hởng của các thông số công nghệ đến chất lợng lớp mạ
Nghiên cứu; tìm hiểu kỹ thuật và dung dịch mạ crôm.
2.3. Phơng pháp nghiên cứu thực nghiệm
2.3.1. Lựa chọn thông số vào, thông số ra
Qua nghiên cứu lý thuyết , để khẳng định việc lựa chọn lớp mạ crôm là hợp
lý và dựa vào điêu kiện thực tế lựa chọn thông số vào , thông số ra
Yêu cầu của thông số vào: là các biến độc lập điều chỉnh đợc, có hiệu ứng
ảnh hởng rõ nét. Trong đề tài của chúng tôi chọn tỷ lệ H2SO4 /CrO3 và nhiệt độ
dung dịch là các thống số đầu vào. độ che phủ và độ nhám của lớp mạ là các
thông số đầu ra
2.3.2. Phơng pháp xử lý kết quả thí nghiệm

Để lựa chọn các thông số công nghệ, tiến hành một số thí nghiệm trên
bình hull. xử lý kết quả thí nghiệm bao gồm các bớc sau:
2.3.2.1. Loại bỏ sai số thô.
ở mỗi điểm thí nghiệm với m lần lặp lại (m=6) có thể có những thông
số ra khác quá nhiều so với gí trị trung bình, những giá trị này cần phải đợc
kiểm tra xem có đáng tin cậy hay không. Nếu không đáng tin cậy cần loại bỏ
và nên làm thí nghiệm bù để đảm bảo số lần lặp lại ở các thí nghiệm là nh
nhau. Những giá trị nghi ngờ là giá trị lớn nhất và giá trị nhỏ nhất. Có nhiều
tiêu chuẩn loại bỏ sai số thô, dới đây trình bày một trong các tiêu chuẩn đó:

Trng i hc Nụng nghip H Ni - Lun vn Thc s khoa hc k thut -------------------------------

14


- Tính trung bình thực nghiệm ở điểm thí nghiệm thứ u:
yu =

1 mu
yui ,
m u i =1

(2.1)

trong đó: yu - giá trị trung bình thực nghiệm ở điểm thí nghiệm thứ u;
mu số lần lặp ở điểm thí nghiệm thứ
yui giá trị thông số ra ở điểm u, lần lặp lại i.
- Tính phơng sai thực nghiệm ở điểm thí nghiệm thứ u theo các công
thức sau:
Khi mu< 25


S2u =

1 mu
( yui yu ) 2
mu 1 i =1

Khi mu>25

S2u =

1
mu

(2.2)

mu

(y

ui

(2.3)

yu ) 2

i =1

trong đó: S2u- phơng sai thực nghiệm ở điểm thí nghiệm thứ u.
- tính gí trị chuẩn thực nghiệm của các giá trị nghi ngờ(giá trị lớn nhất

và giá trị nhỏ nhất) theo các công thức sau:
Đối với giá trị lớn nhất: Vmax=

yu max y u
Su

(2.4)

Đối với giá trị nhỏ nhất: Vmax=

Yu Yu min
Su

(2.5)

- Tra bảng(bảng phụ lục 3- [12]) xác định giá trị chuẩn lý thuyết Vm , ,
u

- So sánh giá trị chuẩn thực nghiệm với giá trị chuẩn lý thuyết:
Nếu Vmax(Vmin) > Vm , thì giá trị lớn nhất yu-max(giá trị nhỏ nhất yu-min)
u

phải loại bỏ. Ngợc lại chúng là đáng tin cậy. Khi phải loại bỏ, nếu cần (sau
khi xác định giá trị tơng đối) phải làm thí nghiệm bù.

Trng i hc Nụng nghip H Ni - Lun vn Thc s khoa hc k thut -------------------------------

15



2.3.2.2. Kiểm tra giả thiết đồng nhất phơng sai (theo chuẩn Fisher).
Mức độ không đồng đều của điều kiện thí nghiệm của mức độ nhiễu
đợc kiểm nghiệm bằng phơng pháp đánh giá đồng nhất phơng sai theo tiêu
chuẩn phân bố thống kê. Cách kiểm tra đợc tiến hành nh sau:
Ftt =

S max

2

1 N 2
2
( S u S max )
N u =1

,

(2.8)

Trong đó: N- số điểm thí nghiệm.
Mẫu số trong (2.8) chính là giá trị trung bình của (N-1) ớc
lợng phơng sai còn lại sau khi đ loại bỏ s2max.
Bậc tự do của tử số là: 1= m-1= 5
Bậc tự do của mẫu số là: 2= (N-1)(m-1) = 4.5 = 20 ; = 0,05
Trong đó m là số lần lặp thí nghiệm.
Nếu số lần lặp ở các thí nghiệm là khác nhau, thì giá trị thực ghiệm của
chuẩn Ftt sẽ tính theo công thức:
N

2

(mu 1) + 1 m S 2max .S max

Ftt= N u =1
2
2
(mu 1)S u (mS 2 1).S max

,

(2.11)

mã

u =1

Tỷ số (2.11) so sánh ớc lợng phơng sai cực đại S2max có số lần
lặp thí nghiệm là

mS2max

với ớc lợng phơng sai của toàn bộ các lần lặp lại ở(N-

1) thí nghiệm còn lại.
Bậc tự do của tử số trong (2.11) khi số lần lặp lại mu không nh nhau là:
(2.11a)

1 = ms 1
2
ã mã


Của mẫu số là:

N

2 = (m 1) m
u
S
u =1

2

max

+1

(2.11.b)

Trng i hc Nụng nghip H Ni - Lun vn Thc s khoa hc k thut -------------------------------

16


2.3.2.3. Đánh giá ảnh hởng thực sự của thông số vào (X) đến thông số ra (Y).
ở đây dùng tiêu chuẩn Fisher và đợc tiến hành nh sau:
- Xác định:

m N
(Y j Y0 ) 2 ,
N 1 u =1


2

Se =

Trong đó: Y0 =

1
N

- Xác định : Y0 =

1
N

(2.9)

N

Y

j

j =1

N

S

2
j


(2.10)

j =1

2

SC =

- Xác định :

Sx
2
Sc

(2.11)

- Tra bảng(bảng phụ lục 3- [12]) với k1= N -1 = 5- 1 = 4: K2= N(m-1) =
20 và = 0,05 có Fk ;k ;
2

1

- Nếu F > Fk ;k ; thì ảnh hởng của thông số vào đến thông số ra là đáng
2

1

tin cậy.
2.3.2.4. Vẽ đồ thị ảnh hởng của thông số vào đến thông số ra.

Trục hoành biểu diễn thông số vào, trục tung biểu diễn thông số ra.
Qua đồ thị có thể đánh giá ảnh hởng của thông số vào đến thông số
ra và lựa chọn thông số vào.

Trng i hc Nụng nghip H Ni - Lun vn Thc s khoa hc k thut -------------------------------

17