Chương I tổng quan về vật liệu composite khái niệm



tải về 342.73 Kb.
trang3/3
Chuyển đổi dữ liệu01.11.2017
Kích342.73 Kb.
1   2   3

5. THÀNH PHẦN TỔ HỢP VẬT LIỆU COMPOSITE SỬ DỤNG ÉP GUỐC PHANH.

Với mục đích đạt được hệ số mài mòn nhỏ nhất, hệ số ma sát tốt qua nghiên cứu một số đề tài về vật liệu ma sát trong đó có đề tài nghiên cứu ứng dụng vật liệu ma sát trên cơ sở vật liệu Composite. Được sự đóng góp ý kiến của các thầy hướng dẫn kết hợp với một số thử nghiệm đã xây dựng được hai mẫu tổ hợp vật liệu với các thành phần như sau:



5.1 Mẫu 1.

Nhựa kết dính là fenol Cacbanol Formandehyt pha trộn với tỷ lệ 0,9 mol: 0,1 mol: 1,25 mol.

Các thành phần gồm: (Tính theo phần trăm trọng lượng)

Nhựa: 21%

Cao su nitril: 6%

Bột amiăng + bột gỗ: 33%

Bột oxyt kẽm: 5,5%

Bột magie: 7,5%

Bột cao su: 18%

Axit stearic: 0,5%

5.2 Mẫu 2 (Tính theo phần trăm trọng lượng).

Chất kết dính là nhựa Phenol – Formandehyt + bột gỗ: 55%.

Bột đồng: 10%

Bột gang: 10%

Bột Grafit: 5%

Bột thuỷ tinh: 10%

Axit stearic: 0,5%

Bột cao su: 10%

Tổng trọng lượng vật liệu đúc: 1,8 kg.

5.3 Một số đánh giá và nhận xét.

- Nhìn chung về mặt trọng lượng: Guốc được đúc từ hai mẫu vật liệu trên nhẹ hơn nhiều so với chế tạo guốc phanh bằng gang, trọng lượng trung bình của guốc Composite khoảng từ 3,5-4kg.

- Độ hấp thụ nước: Với mẫu 1 ít hấp thụ nước hơn mẫu 2 có thể do hàm lượng cao su ở mẫu 1 cao hơn nên khả năng giảm độ hấp thụ nước tốt hơn.

- Mẫu 2 có độ cứng cao hơn mẫu 1. Điều này thấy được khi chế tạo guốc phanh theo 2 mẫu lốp thử nghiệm thì guốc theo mẫu 2 chịu mài mòn tốt hơn mẫu 1 và có thời gian làm việc cũng dài hơn. Tuy nhiên cũng cần lưu ý trong quá trình lắp ráp cần tránh va đập quá mạnh gây sứt mẻ guốc hãm (với guốc mẫu 2)

- Khi đo về hệ số ma sát cho thấy mẫu 1 có hệ số ma sát lớn hơn mẫu 2. Tuy nhiên khi so sánh với hệ số ma sát của guốc gang truyền thống thì mẫu 2 vẫn đảm bảo tương ứng và đủ khả năng thay thế.

- Cả 2 mẫu đều làm việc tốt ở nhiệt độ cao, ít bị ảnh hưởng bởi các môi trường hoạt hoá như dầu, mỡ, axit.....

- Tính đúc của 2 mẫu vật liệu trên tốt, qui trình đúc đơn giản không đòi hỏi nhiều về mặt kỹ thuật.


6. CÔNG NGHỆ ÉP GUỐC PHANH TẦU HOẢ COMPOSITE.

6.1 Đặc điểm, cấu tạo má phanh Composite.

a. Đặc điểm.

Má phanh tầu hoả – guốc phanh (guốc hãm) là một trong những chi tiết chủ yếu của hệ thống hãm đầu máy, toa xe và xe than nước. Guốc hãm được kẹp chặt trên đế guốc hãm, đế guốc hãm phụ thuộc vào cấu tạo xà mang guốc hãm hoặc tam giác hãm. Guốc hãm cùng với đế guốc hãm có thể quay tự do quanh cổ trục xà mang guốc hãm hoặc cũng có thể không quay tự do quanh cổ trục xà mang guốc hãm. Hiện nay đầu máy, toa xe sử dụng chủ yếu guốc hãm bằng gang.

Ở nước ta, guốc hãm làm bằng vật liệu Polymer Composite mới đang được chế tạo thử nghiệm. Qua một số thí nghiệm sử dụng vật liệu Polymer Composite làm vật liệu ma sát cho ta những kết quả rất khả quan. So với vật liệu ma sát làm bằng gang, thì vật liệu ma sát làm bằng Polymer Composite có một số tính chất hơn hẳn như: hệ số ma sát cao, độ mài mòn thấp, có tính kinh tế… Tuy nhiên nó cũng có một số nhược điểm như: khả năng chịu nhiệt kém, cơ tính giảm rõ rệt trong môi trường hoạt hoá (xăng, dầu, mỡ bôi trơn…). Nhưng xét về tổng thể thì nó có ưu điểm hơn nhiều và việc ứng dụng vật liệu Polymer Composite làm má phanh tầu hoả sẽ làm cho nó có tuổi bền cao hơn đem lại nhiều lợi ích kinh tế.

Hình 1: Đế guốc hãm quay tự do với cổ trục xà mang guốc hãm



b. Cấu tạo guốc phanh Composite.

Guốc phanh Composite được cấu tạo từ 2 phần chính: Phần xương guốc và phần nhựa Composite.



b1/ Phần xương guốc.

Xương guốc phanh chế tạo bằng thép tấm CT5, dầy 4 mm và được gia công trên máy đột dập. Xương được dập cong, dập tạo gân hai bên và hai đầu, dập tạo vấu tỳ để tháo lắp guốc phanh với cơ cấu hàm. Ngoài tác dụng là phần chứa Composite còn làm tăng khả năng cứng vững không bị biến dạng xương guốc. Trên bề mặt xương có dập vuốt các lỗ. Khi đúc một phần nhựa sẽ đùn ra mặt sau, đùn đầy vào các lỗ được vuốt thành các mũ đinh nhựa giúp cho phần xương và nhựa đúc không bị tách bật ra khi chịu lực phanh, luôn là một khối thống nhất vững chắc.

Phần ụ gang ở giữa xương được đúc liền với tai cài then guốc hãm. Toàn bộ phần này được hàn chắc với xương guốc hãm. Phần ụ gang có tác dụng làm sạch bề mặt bánh xe trong quá trình làm việc, xung quanh được xẻ thêm các rẵnh nhằm tăng thêm diện tích bám chắc cho nhựa đúc. Thường chiều cao ụ gang đúc bằng chiều dày nhựa đúc.

b2/ Phần nhựa Composite.

Là phần mà sau khi nhựa Composite được ép bám chắc vào phần xương guốc phanh. Đây là phần làm việc chính của bộ guốc phanh, nó tạo nên ma sát phanh và chịu mài mòn trực tiếp trên bánh xe. Do vậy phần vật liệu Composite này cần được tính toán, chế thử và phải theo một liều lượng nhất dịnh. Nhờ lực ép của máy – gia nhiệt của lò mà phần nhựa Composite này đóng rắn và bám chắc vào xương guốc phanh.



6.2 Thành phần tổ hợp vật liệu Composite.

Sử dụng ép guốc phanh.

Với mục đích đạt được hệ số mài mòn nhỏ nhất, hệ số ma sát tốt qua nghiên cứu một số đề tài về vật liệu ma sát trong đó có đề tài nghiên cứu ứng dụng vật liệu ma sát trên cơ sở vật liệu Composite đã xây dựng được mẫu tổ hợp vật liệu để ép guốc phanh với các thành phần như sau:


Chất kết dính là nhựa phenol Formandehyt và thành phần gồm: (tính theo % trọng lượng).Thành phần

Tỷ lệ %

(tính theo % trọng lượng).




Phenol Formandehyt

25 30

Bột đồng + bột nhôm

10

Bột Grafit

3 5

Sợi Amiăng + sợi thuỷ tinh

20 25

Bột màu

1

Mùn cưa

Còn lại

Ngoài ra, để cho khuôn không bị dính trong quá trình ép còn sử dụng thêm 0,4% (tính theo % trọng lượng) chất chống dính, bôi trơn, nhựa DOP.

Việc tăng, giảm liều lượng của nhựa Phenon - Formandehyt và sợi Amiăng tuỳ thuộc vào kinh nghiệm của người chế tạo và yêu cầu kỹ thuật của guốc phanh. Nếu muốn có độ cứng cao, hệ số ma sát cao thì tăng tỷ lệ sợi amiăng lên, đồng thời ta cũng phải tăng nhựa Phenon - Formandehyt lên và ngược lại. Nếu muốn guốc phanh có độ mài mòn cao hơn thì tăng tỷ lệ bột Grafit và ngược lại.

Nhìn chung về mặt trọng lượng, guốc phanh được ép từ mẫu vật liệu trên nhẹ hơn nhiều so với chế tạo guốc phanh bằng gang, trọng lượng trung bình của guốc phanh Composite khoảng từ 3,5 4 kg.

Guốc phanh làm từ mẫu vật liệu trên có hệ số ma sát cao và đảm bảo đủ khả năng thay thế guốc phanh làm bằng gang hiện nay.

Mẫu vật liệu này đều làm việc tốt ở nhiệt độ cao, ít bị ảnh hưởng của các môi trường hoạt hoá như dầu, mỡ, axít...

Tính đúc của mẫu vật liệu trên tốt, quy trình đúc đơn giản không đòi hỏi nhiều về mặt kỹ thuật.



6.3 Chuẩn bị vật liệu ép.

Sau khi có được tỷ lệ pha trộn của vật liệu ma sát trên cơ sở kết quả của các thí nghiệm cũng như các yêu cầu của má phanh ta chuẩn bị vật liệu ép theo các bước sau:

Bước 1: Cho hỗn hợp nhựa, chất tăng cường và các phụ gia vào máy trộn đều. Tác dụng của máy trộn là làm đồng đều các thành phần của vật liệu ma sát. Có thể dùng các loại máy có trục rẵnh xoắn accimet.

– Bước 2: Sau khi đã trộn đều các thành phần của vật liệu, hỗn hợp được lấy ra đem lên máy cán, cán đi cán lại nhiều lần.

Bước 3: Cho hỗn hợp đã được cán kĩ sấy ở nhiệt độ 800C nhằm tách nước (tốt nhất sấy bằng gió nóng) đảm bảo khô kiệt.

– Bước 4: Hỗn hợp sau khi sấy khô được đưa vào máy nghiền thành bột, hạt nhỏ mịn.

Bước 5: Cho hỗn hợp bột đã nghiền mịn trộn đều với bột cao su.

– Bước 6: Sấy tiếp một lần nữa hỗn hợp. Sau giai đoạn này ta được hỗn hợp ép hoàn chỉnh.

6.4 Công nghệ ép guốc phanh.

Sau khi đã chuẩn bị đầy đủ xương guốc và vật liệu ép, quá trình ép guốc phanh được thực hiện trên máy ép thuỷ lực. Trước khi gá lắp khuôn lên máy cần phải kiểm tra kỹ tình trạng của thiết bị, các chế độ làm việc, hành trình lên xuống nhanh, chậm của bàn và đầu máy. Chế độ làm việc của lò ra nhiệt, kiểm tra các rơle khống chế nhiệt độ, hệ thống đồng hồ báo áp lực ép nén. Cho máy hoạt động thử để kiểm tra hệ thống bơm, các van điều tiết dầu, đảm bảo làm viếc tốt và ổn định. Bổ sung dầu ép, chuẩn bị các trang thiết bị phụ, các cơ cấu kẹp, định vị khuôn cối đầy đủ. Sau khi kiểm tra máy xong tiến hành gá kẹp chày và áo đổ bột lên máy. Đảm bảo chắc chắn, cứng vững trong suốt quá trình làm việc, kiểm tra độ đồng tâm của chày và áo đổ bột, tránh không bị để lệch gây sứt mẻ, phá hỏng khuôn cối và hệ thống dẫn hướng, định vị. Căn chỉnh cơ cấu lấy sản phẩm ra khỏi khuôn hoạt động nhẹ nhành và chính xác.



Quá trình ép guốc phanh được tiến hành theo trình tự sau:

– Bước 1: Chuẩn bị vật liệu ép, khuôn, máy ép.

_Bước 2: Xương guốc đã được làm sạch dầu, mỡ được đặt nằm ngay ngắn trong lòng cối khuôn tránh không để xương guốc bị kênh, bị nghiêng.



– Bước 3: Đổ vật liệu ép vào khuôn, việc xác định chính xác lượng vật liệu đổ vào khuôn là hết sức cần thiết. Nó giúp sản phẩm sau khi được ép không sinh thừa, dễ dàng tháo dỡ sản phẩm ra khỏi khuôn. Ngược lại nếu thừa vật liệu ép, sản phẩm được điền đầy nhựa, lồi lõm không đảm bảo chất lượng. Việc định lượng cụ thể vật liệu cần có nhiều kinh nghiệm của thợ vận hành kết hợp với ép thử nghiệm một vài chi tiết qua đó ta sẽ có được khối lượng vật liệu ép chính xác cho một chi tiết.

– Bước 4: Sau khi đã cho đầy đủ khối lượng vật liệu ép vào khuôn ta cho đầu máy có lắp chày ép từ từ đi xuống ép trực tiếp vào hỗn hợp ở trong lòng áo đổ bột. Lò ra nhiệt được mở cấp nhiệt cho toàn bộ khuôn cối. Khống chế nhiệt độ ở khoảng 1500C, tăng dần lực ép đạt 200 kg/cm2 (200 bar).

– Bước 5: Duy trì lực ép và nhiệt độ trong khoảng thời gian từ 35 40 phút. Đây là khoảng thời gian cần thiết để vật liệu đóng rắn hoàn toàn, phần nhựa ép và xương guốc liên kết chắc chắn sản phẩm đã định hình chính xác trong lòng khuôn. Lò cung cấp nhiệt được tắt. Cho đầu máy mang chày ép từ từ đi lên. Vận hành cơ cấu đẩy sản phẩm cùng với cối lên và lấy sản phẩm ra.

Bước 6: Vệ sinh sạch sẽ toàn bộ khuôn cối, sau đó tiếp tục quy trình ép sản phẩm tiếp theo.

Quy trình công nghệ ép guốc phanh Composite


Bước 1

- Chuẩn bị vật liệu ép.

- Chuẩn bị khuôn mẫu.

- Chuẩn bị máy ép.




Bước 2

- Làm sạch xương và các vết dầu, mỡ, bụi trên bề mặt xương phanh.

- Đặt xương nằm ngay ngắn trong cốt của khuôn. Xương phanh nằm trong khuôn phải cân bằng, không bị nghiêng, bị lệch.


Bước 3

- Định lượng chính xác khối lượng vật liệu ép.




Bước 4

- Cho đủ vật liệu ép vào khuôn và vận hành máy ép.

- Điều chỉnh nhiệt độ ép.


Bước 5

- Cho chày đi lên và tắt lò gia nhiệt.

- Vận hành cơ cấu đẩy cối khuôn cùng sản phẩm lên và lấy sản phẩm ra ngoài.


Bước 6

- Vệ sinh khuôn, cối, chày ép và thực hiện quá trình ép tiếp theo.



6.5 Khuôn mẫu ép.

Khuôn ép guốc phanh Composite là khuôn kim loại được chế tạo trên các máy công cụ chuyên dùng. Khuôn ép gồm các bộ phận chính sau:

Cối khuôn: Được chế tạo bằng thép C45, sau chế tạo tiến hành nhiệt luyện đạt độ cứng 38 42 HRC. Phần lòng cối được đánh bóng 5 6, cối có hình dạng, kích thước giống phần xương guốc phanh và có tác dụng định vị phần xương trong quá trình ép. Toàn bộ phần cối được lắp lỏng trong lòng áo đổ bột và khi vận hành cơ cấu đẩy sản phẩm, cối khuôn cùng với sản phẩm được đẩy lên. Cối khuôn có kích thước và dung sai như hình vẽ.

Áo đổ bột: Phần chứa vật liệu để ép sản phẩm và đóng góp một phần trong quá trình tạo hình sản phẩm. Áo đổ bột được lắp ghép sít trượt với cối khuôn và được cố định trên bàn máy ép nhờ 18 bu lông M10 bắt vào 4 rãnh trên đế áo đổ bột. Áo đổ bột được ghép lại từ các tấm thép có vật liệu là thép C45. Tấm thép dọc của áo có bề dày 30cm và được gia công 3 rãnh để bắt 24 bulông M10 với tấm thép nganh (có bề dày 20cm). Sau chế tạo được nhiệt luyện đạt độ cứng 38 42 HRC. Toàn bộ phần lòng áo được gia công đạt độ bóng 5 6. Hình dáng và cấu tạo áo đổ bột như hình vẽ.



– Chày ép: Chày được lắp ghép với đế chày thông qua 24 bulông M10. Đế trên đế chày được chế tạo 3 rãnh để bắt 21 bulông M10 để định vị trên đầu di trượt của máy ép. Đế chày được chế tạo bằng thép CT6 có độ dày 20 mm. Chày ép là phần ép nén vật liệu tạo hình cho sản phẩm. Vật liệu chế tạo chày là thép C45. Sau chế tạo được nhiệt luyện đạt độ cứng 38 42 HRC. Bề mặt làm việc của chày được đánh bóng 5 6 và có biên dạng, kích thước như hình vẽ.


CHƯƠNG IV
KẾT LUẬN CHUNG.
Xã hội của chúng ta đã bước vào kỷ nguyên của công nghệ và vật liệu mới. Việc nghiên cứu nâng cao chất lượng của vật liệu luôn luôn được đặt ra nhằm đáp ứng yêu cầu ngày càng cao của ngành công nghiệp hiện đại.

Vật liệu ma sát là một trong những loại vật liệu hiện thu hút được sự quan tâm của các nhà nghiên cứu và sản xuất do vật liệu ma sát có mặt trong tất cả các cơ cấu máy móc, thiết bị. Để có được một sản phẩm có tính chất như mong muốn thay thế các loại vật liệu ma sát truyền thống. Trong những năm gần đây các nhà khoa học đã không ngừng đầu tư nghiên cứu khả năng thay thế của vật liệu ma sát trên cơ sở vật liệu Polymer- Composite. So với vật liệu chế tạo từ kim loại vật liệu ma sát trên cơ sở của Polymer- Composite có những ưu điểm nổi bật sau: Khối lượng riêng nhỏ- dễ chế tạo, có độ bền cơ học cao, bền với sự phá hoại của các môi trường hoạt hoá, không bị gỉ, trong đó bị số ma sát thấp (tương đương với nhôm- đồng) nhưng có nhược điểm là độ ồn không cao, khi sử dụng độ mòn tương đối thấp.

Đây là một lĩnh vực nghiên cứu hết sức sâu rộng, với nội dung đề tài được giao em xin được trình bày những vấn đề cơ bản sau:

- Một số lý thuyết về ma sát- mài mòn. Đánh giá chung về khả năng làm việc trong lĩnh vực ma sát của vật liệu.

- Tổng quan về vật liệu Polymer - Composite.

- Nghiên cứu tổng quan về vật liệu ma sát các yếu tố ảnh hưởng đến tính chất cơ lý của tổ hợp vật liệu ma sát.



- Khảo sát ảnh hưởng của Cao su đến tính chất cơ lý của vật liệu ma sát.

- Khảo sát ảnh hưởng của môi trường đến tính chất cơ lý của vật liệu ma sát.

- Khảo sát ảnh hưởng của Bột độn đến tính chất cơ lý của vật liệu ma sát.

-Nghiên cứu sơ lược guốc phanh xe lửa chế tạo bằng gang.
- Ứng dụng vật liệu Composite chế tạo guốc phanh tầu hoả.

TÀI LIỆU THAM KHẢO



  1. Nghiên cứu chế tạo vật liệu Polymer - Composite sử dụng trong lĩnh vực ma sát.

Tác giả: Nguyễn Thanh Liêm.

  1. Nghiên cứu chế tạo vật liệu Polymer - Composite trên cơ sở nhựa Epoxy gia cường bằng sợi Cacbon.

Tác giả: Nguyễn Châu Giang.

  1. Nghiên cứu chế tạo vật liệu ma sát trên cơ sở cao su thiên nhiên - cao su tổng hợp và nhựa Teflon.

Tác giả: Phùng Mạnh Ngọc.

  1. Kỹ thuật ma sát và biện pháp nâng cao tuổi thọ thiết bị.

Tác giả: Nguyễn Anh Tuấn - Nguyễn Văn Thêm.

Nhà xuất bản KHKT - 1990.

1   2   3


Cơ sở dữ liệu được bảo vệ bởi bản quyền ©tieuluan.info 2017
được sử dụng cho việc quản lý

    Quê hương