Kim loại học và nhiệt luyện (Vật liệu kim loại), Kim loại học, nhiệt luyện, vật liệu chế tạo lò xo supap
I. điều kiện làm việc của lò xo supap,yêu cầu về cơ tính
a. điều kiện làm việc
Lò xo supap có nhiệm vụ bảo đảm cho supap đóng kín và chuyển động theo đúng quy luật của cơ cấu cam phối khí
+ khi động cơ hoạt động lò xo chịu tải trọng thay đổi đột ngột và theo chu kì. lực tác dụng lên bề mặt xupap khá lớn có thể lên đến 13 - 15 Mpa trong động cơ tăng áp .vì vậy lò xo cũng chịu một tải
trọng đột ngột khá lớn như trên
lò xo supap máy kéo
+ nhiệt độ làm việc của xupap rất cao cụ thể là: nhiệt độ supap trong động xăng khoảng 800 - 850-c và trong động cơ điezen là khoảng 500 - 600-c do vậy lò xo cũng phải làm viêc ở một nhiệt độ khá cao.
số liệu chế tạo lò xo supap xe máy:
|
supap |
dường kính ngoài |
đường kính trong |
Bươc lò xo |
chiều dài |
tiết diện dây |
Góc nâng |
|
nạp |
20mm |
14mm |
6mm |
32mm |
2,5mm |
25 |
|
thải |
20mm |
14mm |
6mm |
32mm |
2mm |
25 |
b. yêu cầu về cơ tính
+ Lò xo supap chịu tải trọng lớn, thay đổi đột ngột nên độ cứng và độ bền dai va đập phải cao
+ lò xo chịu tải trọng theo chu kì nên yêu cẩu cơ tinh của lò xo là độ bền mỏi phải cao
+ lò xo làm việc trong môi trường nhiệt độ khá cao đòi hỏi phải chịu nhiệt tốt và chống gỉ tốt
II. chọn vật liệu làm lò xo xác định thành phần hoá học ,lập bảng so sánh với các mac thép tương ứng của các nước :nga ,mỹ ,nhật ,trung quốc.
Trong các vật liệu tự nhiên: ceramic, polymer, kimloai. Ta thấy ngay được chỉ có kim loại mới làm được lò xo supap.và thép hợp kim là phương an tốt nhất để chế tạo nó. Thép hợp kim sắt các bon la một điển hình.
Trong nhom thép các bon hợp kim ta chon mác thép điển hình:60Si2
a. Thành phần hóa học của thép hợp kim 60Si2
|
mácthép |
%C |
%Si |
%Mn |
%Pmax |
%Smax |
%Cr |
%Ni |
|
60Si2 |
0,57-0,65 |
1,5-2,0 |
0,6-0,9 |
0,035 |
0,035 |
-0,3 |
-0,25 |
b. cơ sở lý luận chọn mác thép
+ loại thép này có giưới hạn đàn hồi cao tức khả năng chống lại biến dạng dẻo cao.giưới hạn bền cao có thể lên đến hơn 200 Mpa do hiệu ứng tôi chì và kéo nguội.thông thường thì -- 800 Mpa do vậy hệ số an toàn khi sử dụng là tương đối cao.tỉ lệ -- đạt trong tới hạn 0,85 -- 0,95 rât tốt khi chế tạo lò xo xupap
+ độ cứng của nó khá cao 35 -- 45 HRC hay 350 -- 400 HB . độ dẻo độ dai thấp không đễ xảy ra biến dạng dư trong quá trình làm việc ,song không quá thấp dể dễ phá huỷ giòn
+ giưới hạn mỏi cao để thích ứng với điều kiện tải trọng thay đổi theo chu kỳ
+ độ thấm tôi tốt hơn các loại thép cacbon thông thường
+ tương đối rẻ so với các loại thép hợp kim khác dung để chế tạo lò xo supap
c. bảng thành phần thép tương đương giữa các nước
|
Tên nước |
mácthép |
%C |
%Si |
%Mn |
%Pmax |
%Smax |
%Cr |
%Ni |
%cu |
|
Viêt nam |
60Si2 |
0,57 0,65 |
1,5 2,0 |
0,6 0,9 |
0,035 |
0,035 |
0,3 |
0,25 |
|
|
Nga
|
60C2 |
0,57 0,65 |
1,5 2,0 |
0,6 0,9 |
0,035 |
0,035 |
0,3 |
0,25 |
0,2 |
|
Trung quốc |
60Si2-Mn |
0,56 0,64 |
1,5 2 |
0,6 0,9 |
0,035 |
0,035 |
0,35 |
0,35 |
|
|
mỹ
|
9260H |
0,55 0,65 |
1,7 2,2 |
0,65 1,1 |
|
|
|
|
|
|
nhật bản |
Sup6 |
0,56 0,64 |
1,5 1,8 |
0,7 1,0 |
0,035 |
0,035 |
|
|
|
*nhận xét:
+ về thành phần C thì việt nam, trung quốc,nga giống nhau.còn nhật bản và mỹ có sự giao động về thành phần C lớn hơn tí chút.
+ về thành phần Si thì nhật bản có hàm lượng thấp hơn việt nam,nga,trung quốc.con mĩ thì có hàm lượng Si cao hơn chút ít
+ về thành phần Mn thì nhật bản và mỹ có thành phần lớn hơn một chút so với việt nam,nga và trung quốc
+ về các thành phần vi lượng P vàS như nhau
+ về Cr, Ni việt nam ,nga giống nhau.trung quốc có hàm lượng lớn hơn.mĩ và nhật bản thi ko có cac nguyên tố ấy
+chỉ có nga là thêm Cu vào hợp kim
*kêt luận :
nhìn chùng thành phần hoá học của những nguyên tố quan trọng kô thay đôi nhiều giữa các nước.do vậy nó vẫn giữ được những đặc tính cần thiết.
III. vai trò của các nguyên tố hợp kim chính trong thép 60Si2 đối với cơ tính và công nghệ nhiệt luyện
a. ảnh hưởng của C trong 60Si2
Trong thép c là nguyên tố quan trọng nhất (sau sắt )tổ chức và tính chất của thép chủ yếu là do c quyết định c tồn tại trong thép dưới hai dạng :dung dịch rắn xen kẽ trong mạng tinh thể Fe ở nhiệt độ thấp và ở nhiệt độ cao và dạng liên kết hợp chất xementit .các pha dung dịch rắn có độ dẻo cao , độ bền thấp.trong khi xêmentit là pha cứng và dòn.sự kết hợp của các pha này sẽ cho các tổ chức khác nhau của thép úng với từng thành phần và trạng thái cụ thể .khi lượng c tăng thì lượng xe củng tăng và ngược lại.tổ chức của thép ỏ trạng thái cân bằng phụ thuộc vào hàm lượng c như sau:
- C<0,8% thép trước cùng tích tổ chức là pherit-peclit
- C= 0,8% thép cùng tích tổ chức là peclit
- C>0,8% thép sau cùng tích tổ chức là peclit-xementỉt
hàm lượng c cũng quyết dịnh đến tính chất của thép
cơtính: ảnh hưởng của hàm lượng c đến cơ tính dã được xác định bằng đồ thị sau:
