Luận án Nghiên cứu ảnh hưởng của lớp phủ bề mặt đến độ bền mỏi của chi tiết máy dạng trục

Tên luận án:

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA LỚP PHỦ BỀ MẶT ĐẾN ĐỘ BỀN MỎI CỦA CHI TIẾT MÁY DẠNG TRỤC

Ngành:

KỸ THUẬT CƠ KHÍ

Tóm tắt nội dung tài liệu:

Luận án tiến sĩ "Nghiên cứu ảnh hưởng của lớp phủ bề mặt đến độ bền mỏi của chi tiết máy dạng trục" do Nguyễn Vĩnh Phối thực hiện tại Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh, ngành Kỹ thuật Cơ khí, tập trung vào việc đánh giá ảnh hưởng của các phương pháp mạ phủ bề mặt đến độ bền mỏi của chi tiết máy dạng trục. Đề tài được triển khai trong giai đoạn 2014-2020.

Vấn đề nghiên cứu xuất phát từ thực trạng mài mòn và phá hủy chi tiết máy, đòi hỏi các giải pháp phục hồi bề mặt. Trong khi mạ crôm cứng truyền thống gây ô nhiễm môi trường, phương pháp phun phủ nhiệt khí tốc độ cao (HVOF) sử dụng vật liệu carbide vonfram (WC-10Co-4Cr) được xem xét như một giải pháp thay thế tiềm năng. Độ bền mỏi là một thông số quan trọng để đánh giá tuổi thọ của các chi tiết dạng trục, do đó, luận án tập trung vào việc đánh giá ảnh hưởng của các lớp phủ này.

Mục tiêu chung của luận án là nghiên cứu và đánh giá ảnh hưởng của lớp phủ bề mặt (mạ crôm cứng và phủ HVOF WC-10Co-4Cr) trên nền thép C45 đến độ bền mỏi của chi tiết máy dạng trục ứng với các chiều dày mạ phủ khác nhau. Các mục tiêu cụ thể bao gồm phân tích ảnh hưởng của chiều dày, ứng suất dư và mật độ vết nứt tế vi của lớp mạ crôm, cũng như chiều dày và ứng suất dư của lớp phủ carbide vonfram. Luận án cũng tiến hành so sánh độ bền mỏi giữa hai phương pháp trên các chiều dày lớp mạ phủ khác nhau và xác định chiều dày lớp phủ hợp lý để nâng cao độ bền mỏi.

Các đóng góp mới của luận án bao gồm việc xây dựng phương trình đường cong mỏi Basquin dựa trên chiều dày lớp phủ để dự đoán độ bền mỏi; đề xuất cách tính toán sự thay đổi của ứng suất dư và mật độ vết nứt tế vi; xác định ảnh hưởng của chiều dày lớp mạ crôm và lớp phủ carbide vonfram đến ứng suất dư, mật độ vết nứt và độ bền mỏi. Luận án cũng thiết lập mô hình toán và phương trình mỏi cho hai phương pháp phủ và so sánh để lựa chọn phương pháp và chiều dày tối ưu.

Kết quả nghiên cứu đã chỉ ra rằng, đối với lớp mạ crôm, ứng suất kéo giảm dần và mật độ vết nứt tế vi tăng dần khi tăng chiều dày lớp mạ, dẫn đến độ bền mỏi giảm đáng kể (từ 2,3% đến 11,62% so với chi tiết nền). Ngược lại, lớp phủ carbide vonfram luôn tồn tại ứng suất dư nén và tăng theo chiều dày lớp phủ, giúp độ bền mỏi tăng (từ 4,65% đến 10,46% so với chi tiết nền, và cao hơn 12,5% đến 28,3% so với mạ crôm khi xét cùng chiều dày). Lớp phủ carbide vonfram được đánh giá là phương án thay thế tốt cho mạ crôm cứng. Tuy nhiên, việc lựa chọn phương pháp và chiều dày phủ cần dựa trên điều kiện làm việc cụ thể và yếu tố kinh tế. Nghiên cứu này chỉ áp dụng cho thép C45 và khuyến nghị mở rộng nghiên cứu sang các vật liệu và chiều dày lớp phủ nano.

Mục lục chi tiết:

• Mở đầu
• Chương 1: Tổng quan
• Chương 2: Cơ sở lý thuyết
• Chương 3: Vật liệu-thiết bị và phương pháp thí nghiệm
• Chương 4: Kết quả nghiên cứu lý thuyết
• Chương 5: Kết quả nghiên cứu thực nghiệm và bàn luận
• Kết luận và kiến nghị