Nguyễn Hoàng Anh – Phạm Tuấn Anh – Nguyễn Trọng Huấn

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

Cộng hòa xã hội chủ nghĩa Việt Nam

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN THIẾT KẾ XƯỞNG
HỌ VÀ TÊN:

PHẠM TUẤN ANH.
NGUYỄN HOÀNG ANH.
NGUYỄN TRỌNG HUẤN.

KHÓA

:

56

VIỆN

:

VIỆN KHOA HỌC VÀ KỸ THUẬT VẬT LIỆU

NGÀNH

:

XỬ LÝ NHIỆT VÀ BỀ MẶT

1. Đầu đề thiết kế.
Thiết kế xưởng nhiệt luyện trục thứ cấp ô tô tải, khuôn đùn ép, trục cam.
2. Các số liệu ban đầu
- Trục thứ cấp: sản lượng 250 tấn
- Khuôn đùn ép: sản lượng 120 tấn
- Trục cam: sản lượng 250 tấn
3. Nội dung thiết kế và tính toán.
- Chương 1: Giới thiệu tổng quát chi tiết và vật liệu làm chi tiết.
- Chương 2: Quy trình chế tạo.

Page 1


Nguyễn Hoàng Anh – Phạm Tuấn Anh – Nguyễn Trọng Huấn

- Chương 3: Tính toán thời gian nhiệt luyện.
- Chương 4: Tính toán và lựa chọn thiết bị.
- Chương 5: Tính toán số công nhân và tiền lương cho công nhân tại xưởng nhiệt
luyện.
- Chương 6: Thiết kế nhà xưởng.
- Chương 7: An toàn lao động.

4. Các bản vẽ và đồ thị (ghi rõ họ tên và kích thước bản vẽ).
- Bản vẽ mặt bằng xưởng: A3
- Bản vẽ mặt cắt ngang xưởng: A3
- Bản vẽ bố trí đường điện, nước: A3

5. Cán bộ hướng dẫn: Ths. Nguyễn Văn Đức
6. Ngày giao nhiệm vụ thiết kế: 9/9/2015.
7. Ngày hoàn thành nhiệm vụ: 15/12/2015.

Hà Nội,Ngày….tháng….năm 2015
CHỦ NHIỆM BỘ MÔN

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

TS. Nguyễn Anh Sơn

ThS. Nguyễn Văn Đức

Sinh viên đã hoàn thành và nộp thiết kế cho bộ môn
Ngày 15 tháng 12 năm 2015

Page 2


Nguyễn Hoàng Anh – Phạm Tuấn Anh – Nguyễn Trọng Huấn

LỜI NÓI ĐẦU

Ngày nay, sự phát triển của các ngành khoa học kỹ thuật như cơ khí chế tạo máy,
công nghiệp hóa học, điện tử, tin học, công nghiệp ôtô xe máy… và đời sống hàng
ngày đều gắn bó và cần đến các vật liệu có tính đa dạng với chất lượng ngày càng cao.
Công nghệ nhiệt luyện là công nghệ làm thay đổi tính chất của vật liệu bằng cách
thay đổi cấu trúc của vật liệu. Đặc biệt là trong cơ khí chế tạo máy, nhiệt luyện đóng
vai trò quan trọng vì không những nó tạo cho chi tiết sau khi gia công có những tính
chất cần thiết như độ cứng, độ bền, độ dẻo, độ dai, khả năng chống mài mòn và chống

ăn mòn… Mà còn làm tăng tính công nghệ của vật liệu. Do đó có thể nói nhiệt luyện
là một trong những yếu tố quan trong quyết định đến chất lượng sản phẩm cơ khí.
Hiện nay, nhà nước ta đang có chủ trương nội địa hóa các thiết bị sản xuất máy
móc trong công nghiệp, đặc biệt là công nghệ sản xuất ô tô, xe máy, các loại động cơ
nông nghiệp… các chi tiết đều đòi hỏi yêu cầu về cơ tính và chất lượng. Để nâng cao
chất lượng cho các chi tiết này thì nhiệt luyện là một quá trình không thể thiếu trong
quy trình sản xuất.
Nhiệt luyện quyết định đến tuổi thọ của các sản phẩm. Thông qua nhiệt luyện các
chi tiết sẽ có tuổi thọ làm việc cao hơn, tiết kiệm kinh tế cho sản xuất.
Vì trình độ và thời gian có hạn nên đồ án của chúng em có nhiều sai sót. Rất
mong thầy cô và các bạn đóng góp ý kiến xây dựng bản đồ án này để chúng em nhận
được thêm những kinh nghiệm khi làm việc thực tế. Chúng em xin chân thành cảm ơn
sự giúp đỡ tận tình của các thầy, cô trong bộ môn Vật liệu học, Xử lý nhiệt và bề mặt.

Hà Nội, Ngày 15 tháng 12 năm 2015
Nhóm sinh viên thực hiện:
Phạm Tuấn Anh
Nguyễn Hoàng Anh
Nguyễn Trọng Huấn

Page 3


Nguyễn Hoàng Anh – Phạm Tuấn Anh – Nguyễn Trọng Huấn

Mục Lục

Page 4



Nguyễn Hoàng Anh – Phạm Tuấn Anh – Nguyễn Trọng Huấn

BÁO CÁO ĐỒ ÁN
THIẾT KẾ XƯỞNG NHIỆT LUYỆN
CHƯƠNG I. GIỚI THIỆU TỔNG QUÁT.
1.1. TRỤC THỨ CẤP
Trục thứ cấp: Một đầu trục thứ cấp lắp vào vòng bi đũa trong bánh răng sơ cấp,
đầu phía sau đưa mômen xoắn ra ngoài. Phía sau trục thứ cấp đặt trên vòng bi lắp ở vỏ
hộp số. Trên trục thứ cấp có then hoa để lắp bánh răng gài số và bộ đồng tốc. Trục thứ
cấp nằm trung tâm với trục sơ cấp.

Hình 1.1: Hộp số xe oto cùng những cụm chi tiết chính: Các bánh răng, Cơ cấu gài
số, Bộ đồng tốc, Trục hộp số ,Vỏ và nắp hộp số, các ổ bi.
1.1.1 Phân tích chi tiết:
-

Khối lượng chi tiết 16kg.
Diện tích xung quanh chi tiết: 0.18m2

Page 5


Nguyễn Hoàng Anh – Phạm Tuấn Anh – Nguyễn Trọng Huấn

Hình 1.2: Bản vẽ trục thứ cấp

1.1.2 Chức năng chi tiết:
- Trục thứ cấp một đầu lắp vào vòng bi đũa trong bánh răng sơ cấp, đầu phía sau đưa
mô men xoắn ra ngoài. Phía sau trục thứ cấp đặt trên vòng bi lắp ở vỏ hộp số. Trên
trục thứ cấp có then hoa để lắp bánh răng gài số và bộ đồng tốc. Trục thứ cấp nằm

trung tâm với trục sơ cấp.
1.1.3. Điều kiện làm việc.
- Trục thứ cấp chịu tải trọng và mô men xoắn khá lớn.
- Trục làm việc liên tục chịu được khả năng va đập lớn và chịu mài mòn tốt.
- Bên cạnh vật liệu chế tạo nên Trục phải đạt yêu cầu thì bề mặt lắp ghép cũng đòi hỏi
độ chính xác cao về hình dáng học và vị trí tương quan. Nên đòi hỏi phải có động
bóng bề mặt, độ đồng tâm, độ vuông góc các bề mặt cần thiết để trục làm việc được
lâu dài, để tránh gây mài mòn cho các bề mặt.
1.1.4 Vật liệu chế tạo chi tiết.
Dựa vào chức năng và điều kiện làm việc của Trục thứ cấp nên ta có thể chọn vật
liệu chế tạo là. 40Cr, 18CrMnTi.
- Thép 40Cr: Là thép hợp kim hóa tốt, được dùng phổ biến. Được dùng chế tạo những
chi tiết chịu tải trọng tĩnh và va đập tương đối cao mà bề mặt có thể bị mài mòn như
trục, bánh răng…để có cơ tính tốt nhất thép phải qua nhiệt luyện hóa tốt (tôi + ram
cao) nên có tên gọi là thép hóa tốt
- Thép 18CrMnTi: Thuộc nhóm thép hợp kim kết cấu thấm cacbon chuyên dùng chế
tạo các chi tiết truyền lực như trục chuyền động, bánh răng, cam, chốt xích….nên đòi
hỏi độ dẻo dai va đập còn bề mặt cần cứng vững
chịu được mài mòn vì thế
trước khi dùng phải thấm cácbon rồi đem tôi + ram thấp. Tuy nhiên giá thành cao.
=> chọn mác 40Cr.
•

Chọn mác thép: 40Cr

Thành phần hóa học:
Page 6


Nguyễn Hoàng Anh – Phạm Tuấn Anh – Nguyễn Trọng Huấn


C (%)

Cr (%)

Mn (%)

Ni (%)

Si (%)

S (%)

0.38 –
0.43

0.8 – 1.1

0.5 – 0.8

≤ 0.03

0.17 – 0.37 ≤ 0.035

P (%)
≤ 0.03

1.2. KHUÔN ĐÙN ÉP.
1.2.1. Đặc điểm
-


Khuôn là một kết cấu cơ khí phức tạp, được làm bằng chất liệu cứng và bền
Khuôn và qua áp lực cao và phải chịu được áp lực ép của máy mà không bị nứt
gãy
Độ cứng yêu cầu sau nhiệt luyện: 6065 HRC
Khối lượng chi tiết: 8,3 kg
Hình ảnh minh họa :

Hình1.3 Khuôn đùn ép nhôm
1.2.2. Điều kiện làm việc
- Khuôn đùn ép có kích thước nhỏ nhưng chịu nhiệt độ cao do phải tiếp xúc lâu với
phôi
- Chịu áp suất cao nhưng tải trọng va đập nhỏ
- Bề mặt khuôn phải chịu mài mòn để đảm bảo tuổi thọ của khuôn
- Cần độ bền và độ dai cao để đảm bảo không bị biến dạng khi chịu tải trọng lớn.
1.2.3. Lựa chọn vật liệu

Page 7


Nguyễn Hoàng Anh – Phạm Tuấn Anh – Nguyễn Trọng Huấn

- Để đảm bảo tính cứng nóng khá cao, phải dung loại thép có thành phần hợp kim hóa
cao bằng Cr và có khoảng 0,30 0,40 C, ngoài ra cần thêm Vanadi để nâng cao tính
chống mài mòn và Mo để cải thiện tính thấm tôi
- Căn cứ vào các yêu cầu trên , chọn vật liệu làm chi tiết là AISI H13.
- Dưới đây là bảng thành phần hóa học của thép này:
C
0,320,4


Mo

Cr

1,10-1,75

4,75-5,50

V

Si

0,8-1,3

0,8-1,2

P

S

0,03

0,03

- Một số mác thép thay thế:
TCVN
30Cr2W8V

JIS
SKD61


TCVN
40Cr5W2VSi

- Ảnh hưởng của các nguyên tố chính:
+ Crôm (Cr) : tăng độ cứng cho khuôn, tăng khả năng chống ăn mòn và độ bền của
thép ở nhiệt độ cao.
+ Vanadi : tăng tính chịu mài mòn, làm mịn hạt thép khi xử lý nhiệt, tăng độ thấm tôi
+ Molipden : cải thiện độ thấm tôi
1.3. TRỤC CAM ÔTÔ
Là chi tiết rất quan trọng trong oto nó có tác dụng điều khiển quá trình đóng mở
các xupap nạp nguyên liệu và thải khí .
1.3.1. Đặc điểm :
- Trọng lượng mỗi chi tiết : 3,5 ( kg).
- Bản vẽ sơ lược của chi tiết :

Page 8


Nguyễn Hoàng Anh – Phạm Tuấn Anh – Nguyễn Trọng Huấn

Hình 1.4 : Bản vẽ chi tiết của trục cam

- Các yêu cầu kĩ thuật khi nhiệt luyện trục cam :
+ Tôi cứng bề mặt nhất là các vấu cam và ổ trục .
+ Độ cứng trong lõi đạt .
+ Chiều sâu lớp thấm tôi đạt .
+ Chi tiết sau nhiệt luyện không bị biến dạng cong vênh.
1.3.2 .Điều kiện làm việc :
-Chịu mài mòn cao.

- Chịu momem xoắn uốn cao, moomem xoắn: M =204 ( N.m) (toyata 86).
- Ngoài ra chi tiết còn chịu mỏi do làm việc theo chu kì.
1.3.3. Lựa chọn vật liệu :
-Do điều kiện làm việc như trên nên ta lựa chọn thép caccbon trung bình (0.3-0.5
%C) qua nhiệt luyện hóa tốt để có cơ tính tổng hợp cao chống uốn xoắn tốt chịu bền
mỏi đồng thời qua tôi tần số thì bề mặt chịu mà mòn tốt.
-Các mác vật liệu có thể sử dụng để chế tạo trục cam : + Thép C45.
+ Thép 15Cr.
+ Gang cầu.

Page 9


Nguyễn Hoàng Anh – Phạm Tuấn Anh – Nguyễn Trọng Huấn

Thép C45 : có hàm lượng các bon trong khoảng 0.42÷0.5 % có thể sử dụng công
nghệ hóa tốt để năng cao cơ tính . Đây là loại thép phổ biến dễ kiếm giá thành rẻ thích
hợp làm trục cam cho các loại oto trọng tải nhỏ .
Thép 15Cr :là loại thép hợp kim sử dụng cho trục cam có yêu cầu cao về cơ tính độ
bền chụi uốn xoắn cao. Tuy nhiên mác thép này khá đắt .
Gang cầu : Đây là loại vật liệu mới được đưa vào sử dụng trong ngành công nghiệp
oto thế giới có chế độ chế tạo nhiệt luyện đặc biệt .Nó có cơ tính rất cao thích hợp sử
dụng cho những loại xe yêu cầu công suất lớn và độ bền cao. Loại gang này chưa có
tại Việt Nam
- Ta lựa chọn mác thép C45 để chế tạo trục cam vì :
+ Loại thép này có hàm lượng cacbon trung bình đem nhiệt luyện hóa tốt có cơ
tính tổng hợp cao.
+ Đây là loại thép rẻ dễ kiếm
+ Thích hợp với loại oto nhỏ như toyata 86
+ Dễ chế tạo và nhiệt luyện đồng thời vẫn đáp ứng ứng được yêu cầu về cơ tính.

-Thánh phần mác thép C45 :
Bảng 1 : thành phần mác thép C45
C
0.42÷0.5%

Mn

Si

0.5÷0.8

0.1÷0.5%

%

Page 10

P
≤0.045%

S
≤ 0.045%


Nguyễn Hoàng Anh – Phạm Tuấn Anh – Nguyễn Trọng Huấn

CHƯƠNG II. QUY TRÌNH CHẾ TẠO
2.1 TRỤC THỨ CẤP
- Trục thứ cấp được chế tạo từ phôi rèn. Sơ đồ chế tạo được mô tả như sơ đồ sau:
Thép


Kiểm tra

Phôi rèn

Nhiệt luyện KT

Ủ

Gia công cơ khí

Hình 2.1: Quy trình chế tạo trục thứ cấp.
2.1.1. Chế tạo phôi:
- Sử dụng phôi rèn: Vì trục thứ cấp phải làm việc trong điều kiện với tải trọng lớn và
chịu mài mòn nhiều. Nên chọn phương pháp phôi rèn sẽ loại bỏ hết được các khuyết
tật và chi tiết có độ cứng vững tốt nhất.
2.1.2. Nhiệt luyện sơ bộ (Ủ)
- Ủ hoàn toàn ở 890oC để đạt độ cứng (180 ÷ 200) HB để tiến hành gia công cơ khí
tiếp theo.
- Nguyên công ủ là nguyên công trước khi gia công cơ nhằm mục đích làm mềm thép
để tiến hành gia công tinh (cắt gọt) ở trạng thái nguội. Khi ủ, chi tiết được nung đến
nhiệt độ Tủ = Ac3 + ( 30 ÷ 50 )oC. Sau khi giữ nhiệt sẽ được làm nguội cùng lò với tốc
độ nguội là (120 ÷ 150)oC/h. Theo giản đồ Fe – Fe3C, thép 40r, nhiệt độ ủ hoàn toàn là
Tủ = 890oC. Chọn ủ để khử bỏ được ứng suất, khử sự không đồng nhất về tổ chức.
2.1.3. Gia công cơ khí:
- Sau khi ủ để làm mềm thép, tiền hành gia công bề mặt chi tiết bao gồm: Các bậc của
trục, tiện rãnh thoát, đầu ren.

Page 11



Nguyễn Hoàng Anh – Phạm Tuấn Anh – Nguyễn Trọng Huấn

2.1.4. Nhiệt luyện kết thúc:
- Tôi + Ram cao:
+ Vì điều kiện làm việc của trục thứ cấp cần chịu va đập, mài mòn, chống uốn, nên
yêu cầu cơ tính tổng hợp rất cao. Đối với mác 40Cr, để có cơ tính tổng hợp cao cần tôi
và ram cao(nhiệt luyện hóa tốt) để đạt được tổ chức xoocbit ram.
+ Tôi ở nhiệt độ 850oC sau đó làm nguội trong dầu nóng 60oC rồi đem rao cao ở nhiệt
độ 550oC rồi làm nguội trong không khí.
- Tôi tần số + ram thấp:
+ Tôi tần số: Tôi tại các rãnh thoát, đầu ren của chi tiết. Nguyên công này đảm bảo khi
làm việc tại các rãnh thoát và đầu ren sẽ chịu được mài mòn mạnh.
+ Ram thấp: tại nhiệt độ 200oC. Vì trong quá trình làm việc, trục chịu momen uốn khá
lớn vậy nên nguyên công này cần thiệt để tang độ bền, độ dẻo dai của chi tiết mà đồng
thời độ cứng vẫn được đảm bảo.
2.1.5. Kiểm tra sau nhiệt luyện:
- Tiến hành kiểm tra độ cứng, độ cong vênh, vết nứt…

2.2. KHUÔN ĐÙN ÉP
2.2.1.Quy trình gia công chế tạo
Quy trình chế tạo khuôn đùn ép nhôm được mô tả trên sơ đồ hình 2.2

Phôi

Tiện tạo
hình

Nhiệt
luyện sơ


Nhiệt
Lấy dấu

Khoan

Phay

bộ (ủ)

luyện kết
thúc

Thấm
Nitơ

Hình 2.2 Quy trình chế tạo khuôn đùn ép nhôm
2.2.2. Nhiệt luyện sơ bộ ( ủ đẳng nhiệt )
Ủ ở nhiệt độ 840 để đạt độ cứng khoảng 180 200 HB để tiến hành gia công cơ khí
tiếp theo
Page 12


Nguyễn Hoàng Anh – Phạm Tuấn Anh – Nguyễn Trọng Huấn

Mục đích của ủ là làm mềm thép để dễ gia công ở trạng thái nguội, thép sau khi ủ
sẽ khử bỏ được ứng suất, khử sự không đồng nhất về tổ chức
Thiết bị ủ hoàn toàn: sử dụng lò Ц-60:
+ Công suất: 60kW
+ Buồng làm việc: 450*600 (mm)

+ Nhiệt độ lò tối đa: 900

Hình 2.3: Sơ đồ nhiệt luyện sơ bộ khuôn đùn ép
2.2.3. Nhiệt luyện kết thúc ( tôi và ram cao )
Tôi nhằm muc đích nâng cao độ cứng và tính chống mài mòn cho khuôn, do đó
kéo dài thời gian làm việc của khuôn, đồng thời nâng cao độ bền. Với thép AISI H13,
ta chọn nhiệt độ tôi là 1100 , sau đó làm nguội trong dầu
Ram nhằm mục đích giảm hoặc khử bỏ ứng suất dư tạo ra sau quá trình tôi, giúp
chi tiết có độ dẻo và độ dai cao hơn , nhưng có độ bền bà độ cứng phù hợp với yêu cầu
làm việc của chi tiết. ta chọn ram cao ở nhiệt độ 600 , rồi làm nguội ngoài không khí.
Độ cứng đạt được của chi tiết khoảng 35-40 HRC
Để tăng tính chống mài mòn của khuôn đùn ép, ta tiến hành thấm Nitơ ở 520 , độ
cứng bề mặt sau thấm là 60 65 HRC

Page 13


Nguyễn Hoàng Anh – Phạm Tuấn Anh – Nguyễn Trọng Huấn

Hình 2.4: Sơ đồ nhiệt luyện kết thúc khuôn đùn ép.
-

Đồ gá khi ủ, ram, thấm :

-

Đồ gá khi tôi : hình dạng khay

Page 14



Nguyễn Hoàng Anh – Phạm Tuấn Anh – Nguyễn Trọng Huấn

2.3. TRỤC CAM.

Phôi
- Sơ đồ:

Ủ

Gia công cơ
khí

Nhiệt luyện kết
thúc

Gia công tinh
Hình 2.5 : Sơ đồ quy trình chế tạo trục cam
Page 15


Nguyễn Hoàng Anh – Phạm Tuấn Anh – Nguyễn Trọng Huấn

2.3.1. Nhiệt luyện sơ bộ (ủ ) :
- Giảm độ cứng dễ cắt gọt khi gia công cơ khí.
- Nhiệt độ ủ : T = 900°C.
- Làm nguội cùng lò.
- Độ cứng đạt được : 10÷15 HRC.
2.3.2. Gia công cơ khí :
- Gồm các nguyên công: phay , tiện, mài…

2.3.3. Nhiệt luyện kết thúc :
2.3.3.1. Tôi + ram cao :
- Do điều kiện làm việc chịu uốn xoắn cao nên yêu cầu cơ tính tổng hợp cao . Vì
vậy ta tiến hành nhiệt luyện hóa tốt mác thép C45 để nâng cao cơ tính cho lõi chịu
xoắn chịu uốn tốt
- Độ cứng đạt được : 20÷25 HRC.
a) Tôi :
+ Nhiệt độ : 900°C .
+Thời gian 1 (giờ )
+ Môi trường làm nguội trong nước .
b) Ram cao:
+ Nhiệt độ ram : 560°C
+Thời gian 1 (giờ).
2.3.3.2. Tôi bề mặt + ram thấp:
- Do chi tiết làm viêc trong điều kiện chụi mài mòn cao nên ta tiến hanh tôi bề
mặt + ram thấp để năng cao độ cứng bề mặt và khả năng chống mài mòn.
a) Tôi bề mặt:
+Nhiệt độ tôi : 950°C.
Page 16


Nguyễn Hoàng Anh – Phạm Tuấn Anh – Nguyễn Trọng Huấn

+ Tần số : 50000 (hz.)
+ Thời gian: 4 (s).
+Môi trường làm nguội : nước
+ Tôi chủ yếu các vấu cam và cổ trục.
b) Ram thấp:
+Nhiệt độ : 170°C.
+ Làm nguội trong không khí.

+ Độ cứng đạt được 50÷55 HRC.

2.3.6. Quy trình nhiệt luyện tổng quát :

Hinh 2.6. Quy trình nhiệt luyện trục cam

Page 17


Nguyễn Hoàng Anh – Phạm Tuấn Anh – Nguyễn Trọng Huấn

CHƯƠNG III. TÍNH TOÁN THỜI GIAN
NHIỆT LUYỆN
3.1. TRỤC THỨ CẤP.

Hình 3.1: Quy trình nhiệt luyện trục thứ cấp
Gồm có : Ủ (890oC) -> Tôi (850oC, làm nguội trong dầu 60oC) + Ram cao (550oC) ->
Tôi cao tần (950oC) + Ram thấp (200oC).
3.1.1. Ủ
 Thiết bị: Lò giếng Щ30. Nhiệt độ làm việc: 950oC
 Không gian làm việc của lò: .450x800 (mm)
 Đồ gá:

 Khối lượng đồ gá: Mgá = 33kg
 Diện tích xung quanh gá: 0.134 m2
 Kích thước gá: Chiều cao: 550mm

Đường kính đáy: 300mm
Page 18



Nguyễn Hoàng Anh – Phạm Tuấn Anh – Nguyễn Trọng Huấn

* Tính toán thời gian nung chi tiết đến nhiệt độ ủ:
- Nhiệt độ trung bình của vật nung: =
t2d: Nhiệt độ ban đầu của vật nung, t2d = 25 oC = 298K
t2c: Nhiệt độ cuối giai đoạn của vật nung, t2c = 890 oC = 1163K
=> ttb = 706 oC
Tra bảng 1.5.1 và 1.3.1 [1] ta xác định được:
- Hệ số dẫn nhiệt: λ = 35,75 [W/m.K]
- Nhiệt dung riêng: c = 560,7 [J/kg.K]
- Hệ số truyền nhiệt: α = 127 [W/m2.K]
Hệ số Bio:

Bio S 0,04 = 0,142 < 0,25 => Vật là vật mỏng.

S: chiều dày truyền nhiệt của vật nung.
Vật được nung 2 phía vì vậy S = r = 0,04 [m]
-

Công suất hữu ích của lò:
Nh = = = 20000 [W]
η: Hệ số sử dụng hữu ích của lò, η = 0,7 – 0,8
Ntk: Công suất thiết kế của lò.

-

Số chi tiết trong một mẻ để sử dụng hết công suất hữu ích của lò:
= = 6.98 chi tiết.


- Trong đó:
+ k hệ số tỷ lễ giữ nhiệt độ đạt được ở giai đoạn đầu và nhiệt độ nung cần đạt, k =
0,85 – 0,95-> chọn k = 0,9
+ F là diện tích bề mặt nung chi tiết, F = 0,18m2
Page 19


Nguyễn Hoàng Anh – Phạm Tuấn Anh – Nguyễn Trọng Huấn

+ T1: Nhiệt độ của lò, T1 = 890 + 273 = 1163 K
+ T2c: Nhiệt độ cuối giai đoạn nung của chi tiết, T2c = 880 + 273 = 1153 K
 Chọn số chi tiết/mẻ là : n = 6
-

Khối lượng chi tiết/mẻ: Mct = 6 x 16 = 96 [kg]
Khối lượng mẻ xếp: M = Mct + Mgá = 96 + 33 = 129 [kg]
Diện tích hấp thụ của cả mẻ: F = 7. Fct + Fgá = 6. 0,18 + 0,134 = 1,214[m2]
Kiểm tra điều kiện:
= 200.04 [KW] > 90 [KW].
 Ta thấy Nkt > Ntk nên quá trình nung đến 890oC trong lò ủ phải trải qua 2 giai

đoạn:
• Giai đoạn 1: Nhiệt độ lò thay đổi
- Khi kết thúc giai đoạn 1 nhiệt độ chi tiết đạt t’2:
t’2 = t1 - = 890 - = 760oC.
- Thời gian nung gian đoạn 1:
- = 2659.15[s]

•


Giai đoạn 2: Nhiệt độ lò không thay đổi
= = 1202.29[s]

Thời gian nung Tn = (t1 + t2).kx = (2659.15 + 1202.29).1,8 = 6950.6 [s] = 116
phút
kx là hệ số sắp xếp, kx = 1,8
• Tính toán thời gian giữ nhiệt: Tgn = ( ÷)Tn = (29 ÷ 58) [Phút] => chọn Tgn = 40
phút.
•

*Tổng kết quá trình ủ trục thứ cấp:

Page 20


Nguyễn Hoàng Anh – Phạm Tuấn Anh – Nguyễn Trọng Huấn

Hình 3.2: Thời gian ủ sơ bộ trục thứ cấp

3.1.2. Tôi:
 Thiết bị: Lò giếng Щ30. Nhiệt độ làm việc 950 oC
 Buồng làm việc: 450 x 800mm
 Đồ gá như đồ gá dùng cho ủ.

* Tính toán thời gian tôi:
- Nhiệt độ trung bình của vật nung: =
t2d: Nhiệt độ ban đầu của vật nung, t2d = 25 oC = 298K
t2c: Nhiệt độ cuối giai đoạn của vật nung, t2c = 850 oC = 1123K
=> ttb = 672 oC
Tra bảng 1.5.1 và 1.3.1 [1] ta xác định được:

- Hệ số dẫn nhiệt: λ = 35,75 [W/m.K]
- Nhiệt dung riêng: c = 560,7 [J/kg.K]
- Hệ số truyền nhiệt: α = 127 [W/m2.K]
- Công suất hữu ích của lò:
Nh = = = 20000 [W]
-

Số chi tiết trong một mẻ để sử dụng hết công suất hữu ích của lò:

-

= = 7.2 chi tiết.
 Chọn số chi tiết/mẻ là : n = 6
Khối lượng chi tiết/mẻ: Mct = 6 x 16 = 96 [kg]
Khối lượng mẻ xếp: M = Mct + Mgá = 96 + 33 = 129 [kg]
Diện tích hấp thụ của cả mẻ: F = 6 . Fct + Fgá = 6. 0,18 + 0,134 = 1,214[m2]

- Kiểm tra điều kiện:
= 190 [KW] > 60 [KW]
 Quy trình tôi chia làm 2 giai đoạn:
•

Giai đoạn 1: Nhiệt độ lò thay đổi
Page 21


Nguyễn Hoàng Anh – Phạm Tuấn Anh – Nguyễn Trọng Huấn

- Khi kết thúc giai đoạn 1 nhiệt độ chi tiết đạt t’2:
t’2 = t1 - = 850 - = 720 oC.

- Thời gian nung gian đoạn 1:
= 2514.5 [s]
• Giai đoạn 2: Nhiệt độ lò không thay đổi
= 1202.3 [s]
=> Thời gian nung là: tt =( + ).kx = 6690.2[s] = 110 [phút]
Thời gian giữ nhiệt: ttgn = 41 phút
Sau đó làm nguội trong dầu 60 oC

Hình 3.3: Thời gian tôi
3.1.3. Ram cao:





Thiết bị: lò giếng ΠA-32-1. Nhiệt độ tối đa 650 oC
Buồng làm việc: 500 x 650 mm
Công suất 30KW
Đồ gá như đồ gá dùng cho ủ.

Tra bảng 1.5.1 và 1.3.[1] ta xác định được:
- Hệ số dẫn nhiệt: λ = 39,5 [W/m.K]
- Nhiệt dung riêng: c = 498 [J/Kg.K]
- Hệ số truyền nhiệt: α = 65 [W/m2.K]
- Công suất hữu ích của lò:
Nh= = = 20000(W)

- Số chi tiết:
Page 22


.


Nguyễn Hoàng Anh – Phạm Tuấn Anh – Nguyễn Trọng Huấn

= = 18,7 => Chọn n = 12
=> Diện tích cả mẻ: Fm = 12.0,18 + 0,134 = 2,294[m2]
=> Khối lượng cả mẻ: M = 12.16 + 33 = 225 [kg]
- Kiểm tra điều kiện:
= 109 [KW] > 30 [KW]
=> Nung xảy ra 2 giai đoạn:
Giai đoạn 1: Nhiệt độ lò thay đổi
- Khi kết thúc giai đoạn 1 nhiệt độ chi tiết đạt t’2:
t’2 = t1 - = 550 - = 415oC.
- Thời gian nung gian đoạn 1:
= - 1993,7 [s]
• Giai đoạn 2: Nhiệt độ lò không thay đổi
•

= 1950,9[s]
=> Thời gian nung là: tt =( + ).kx = 7114,86[s] = 118[phút]
Thời gian giữ nhiệt: 1,5 ÷ 2h

Hình 3.4: Thời gian ram cao
3.1.4. Ram thấp






Thiết bị: lò giếng ΠA-32-1. Nhiệt độ tối đa 650 oC
Buồng làm việc: 500 x 650 mm
Công suất 30KW
Đồ gá như đồ gá dùng cho ủ.

- Nhiệt độ trung bình của vật nung: =
Page 23


Nguyễn Hoàng Anh – Phạm Tuấn Anh – Nguyễn Trọng Huấn

t2d: Nhiệt độ ban đầu của vật nung, t2d = 25oC = 298k
t2c: Nhiệt độ cuối giai đoạn của vật nung, t2c = 200oC = 473K
=> ttb = 139oC
Tra bảng 1.5.1 và 1.3.1 [1] ta xác định được:
- Hệ số dẫn nhiệt: λ = 43.01 [W/m.K]
- Nhiệt dung riêng: c = 498 [J/Kg.K]
- Hệ số truyền nhiệt: α = 30 [W/m2.K]
Hệ số Bio:

Bio S 0,04 = 0.028<0.25 => Vật là vật mỏng.

- Công suất hữu ích của lò:
Nh= = = 20000(W)
- Số chi tiết:
= = 65,8 chi tiết.
Chọn n = 12.
=> Diện tích cả mẻ: Fm = 12.0,18 + 0,134 = 2,294[m2]
=> Khối lượng cả mẻ: M = 12.16 + 33 = 225 [kg]
- Kiểm tra điều kiện:

= 18 [KW] < 30 [KW]
- Thời gian nung:
tn = = = 4660,12[s] = 78 [phút]
- Thời gian giữ nhiệt:
×
t’= A+b D

Tra bảng 1.9.3[1] ta được : A=120 , b=1
×
×
t’= A+b D=120+1 72=192 (phút).
Page 24


Nguyễn Hoàng Anh – Phạm Tuấn Anh – Nguyễn Trọng Huấn

Hình 3.5: Thời gian ram thấp
3.1.5.Tôi tần số
-Chọn lớp thấm tôi

δ

=2mm.

Tần số f= = (Hz).
o

T= 950 C.
o


o

-Các thông số khác : (T 25 C ÷ 950 C)
cm 2

Chọn q= 0,7 kW/
λ

=7 × (W/) (theo bảng 2.13[1].

=35,75(W/m.K).

C=560 (J/kg.K)
ρ

=7,8(g/) = 7,8. 103 (kg/m3)

-Hệ số khuếch tán nhiệt : a=

λ
c× ρ

o

m2

==8,184 . 10-6 (
o

a,Giai đoạn 1 :( Từ 25 C ÷ 770 C):

- Áp dụng công thức gần đúng:

Page 25

/s).