Bài Tập Lớn về Vật Liệu Học

Tài liệu tham khảo Bài Tập Lớn Vật Liệu Học (trục cam động cơ ô tô)
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài Tập Lớn về Vật Liệu HọcBài Tập Lớn Vật Liệu HọcI. Nội dung.Cho chi tiết có yêu cầu cơ bản :Trục cam động cơ ô tô. Đường kính Ø40mm, hình dạng phức tạp,chịuứng suất uốn và ứng suất tiếp xúc và mài mòn bề mặt.Trục cam động cơ ô tô.Câu 1: Điều kiện làm việc của chi tiết.Trục cam làm việc trong động cơ ô tô, trong cơ cấu điều phối xupap nạpvà xupap xả. Trong quá trình làm việc, bề mặt cam luôn luôn tiếp xúc vớicác xupap trong quá trình pittong làm việc.Vì động cơ hoạt động nhiều,khi chạy với tốc độ cao thì pittong phải hoạt động liên tục với tộc độ rấtlớn.Điều đó cũng đồng nghĩa các cơ cấu cung cấp cho nó cũng phải hoạtđộng với tốc độ lớn. Trục cam động cơ được chế tạo và làm việc phảiluôn tiếp xúc với xupap. Từ điều kiện làm việc ta có thể thấy ngay đượcchi tiết:+ Làm việc ở tốc độ cao.+Chịu tải trọng va đập+Chịu mài mòn bề mặt+ Ứng suất bề mặt tiếp xúc lớnVậy yêu cầu cơ tính của trục cam là :+ Độ bền cao: để đảm bảo chi tiết làm việc lâu dài và chính xác vì đây làmột chi tiết quan trọng.+ Độ dai va đập: đảm bảo độ tin cậy trong quá trình làm việc,chịu va đập.+ Độ cứng bề mặt cao : để đảm bảo cho bề mặt cam chống được màimòn trong quá trình tiếp xúc liên tục với các xupap.Ngoài ra, trục cam có hình dạng phức tạp nên yêu cầu tính công nghệcao.Để đảm bảo sản xuất hàng loạt thì yêu cầu phải chọn vật liệu phùhợp,giá thành chi phí rẻ.Câu 2a) Dựa vào yêu cầu về cơ tính, hình dáng phức tạp, đường kính của chitiết trục cam Ø40, ta chọn vật liệu chế tạo trục cam là thép hoá tốt cómác: 40XHM theo tiêu chuẩn ГOCT của NgaEm chọn mác thép này vì: chi tiết trục cam làm việc trong điều khiện chịutải trọng động cũng như tải trọng va đập liên tục, ngoài ra do làm việc ởtốc độ cao nên bề mặt cam cần có khả năng chịu mài mòn cao. Hình dạngcủa trục cam phức tạp nên ta phải chọn thép thấm Cacbon hoặc là théphoá tốt. Trục cam là một chi tiết quan trọng, liên quan đến sự hoạt độngcủa xe cũng như người điều khiển xe nên ta chọn vật liệu chế tạo trụccam là thép hoá tốt. Đường kính trục trung bình nên ta chọn thép hoá tốt:crôm- niken thường. Ta chọn mác thép 40XHM còn loại trừ được hiệntượng giòn ram loại II. Bảng thành phần hoá học(%) của thép 40XHM và một số thép tương đươngT.chuẩn Mác thép C Mn Cr Ni Mo P S Khác max max maxГOCT 40XHM 0,36- 0,5- 0,45- 1-1,4 0,20 0,035 0,025 0,17-0,37 Si 0,40 0,80 0,75 Cu TCVN Câu 3: Thép hợp kim là loại thép mà người ta cố ý đưa thêm vào trong thép cácnguyên tố hợp kim một lượng đủ lớn để làm thay đổi tổ chức và cải thiệntính chất( cơ, lý, hóa). Lượng hợp kim đưa vào phải có hàm lượng lớn hơn các giới hạn chotừng nguyên tố hợp kim( không có giá trị chung cho mọi nguyên tố) nhưsau: Mn ≥ 0,80-1,00% Si ≥ 0,50-0,80% Cr ≥ 0,50-0,80%, Ni ≥ 0,50-0,80% W ≥ 0,10-0,50% Mo ≥ 0,05-0,20%, Ti ≥ 0,10% Cu ≥ 0,30% B ≥0,0005%. Nhỏ hơn giới hạn trên các nguyên tố hợp kim được coi là tạp chất.Tuy nhiên các giới hạn trên cũng chỉ là quy ước và không cứng nhắc mộtcách quá chặt chẽ. Lượng hợp kim đưa vào ảnh hưởng mạnh đến thép làm cho thép hợpkim có các đặc tính vượt trội so với thép cacbon có cùng thành phầncacbon. Ảnh hưởng của nguyên tố hợp kim đến cơ tính: Thép hợp kim có tính thấm tôi cao hơn nên thép hợp kim có độ bền caohơn so với thép cácbon: - Độ bền của thép hợp kim chỉ được phát huy khi qua nhiệt luyên tôi+ ram: khi không qua nhiệt luyện tôi+ ram độ bền của thép hợp kim không cao hơn thép cácbon bao nhiêu. - Ưu việt của thép hợp kim càng rõ khi tiết diện của thép càng lớn và lượng hợp kim đủ để bảo đảm tôi thấu. Khi tiết diện nhỏ(≤20mm) ưu viêt này không thể hiện được do thép cácbon cũng tôi thấu được với tiết diện như vậy. - Do tính thấm tôi tốt nên thép hợp kim dùng môi trường tôi chậm ( dầu) nên khi tôi ít biến dạng và nứt hơn so với thép cácbon luôn phải tôi nước. Do vậy các chi tiết có hình dạng phức tạp phải qua tôi( do đòi hỏi về độ bền) đều phải dùng thép hợp kim. - Khi tăng mức độ hợp kim hoá làm tăng được độ thấm tôi làm tăng độ cứng, độ bền song thường làm giảm độ dẻo, độ dai nên lượng hợp kim cần thiết chỉ vừa đủ, không nên dùng thừa. Do vậy nguyên tắc chọn mác thép hợp kim cao hay thấp là phụ thuộc vào kích thước( tiết diện). Ảnh hưởng của nguyển tố hợp kim đến quá trình nhiệt luyện: Các nguyên tố hợp kim có ảnh hưởng lớn đến quá trình nhiệt luyện,đặc biệt là tôi và ram. - Chuyển biến khi nung nóng để tôi: Các thép hợp kim thông thường vẫn có tổ chức peclit, nên khi nung nóng để tôi vẫn có các chuyển biến pha ...