Thiết kế chế tạo thiết bị thí nghiệm kiểm tra đặc tính ma sát và độ chịu mài mòn của lớp bề mặt

Nguy ễn Th ị Qu ốc Dung và Đtg Tạp chí KHOA H ỌC & CÔNG NGH Ệ 118 (04): 29 - 36 THI ẾT K Ế CH Ế TẠO THI ẾT B Ị THÍ NGHI ỆM KI ỂM TRA ĐẶC TÍNH MA SÁT VÀ ĐỘ CH ỊU MÀI MÒN C ỦA L ỚP B Ề MẶT * Nguy ễn Th ị Qu ốc Dung , Lý Vi ệt Anh, Lê V ăn Nh ất, Nguy ễn Đình An Tr ường ĐH Kỹ thu ật Công nghi ệp – ĐH Thái Nguyên TÓM T ẮT Vi ệc ki ểm tra đánh giá ch ất l ượng và tính ch ất các l ớp b ề mặt đóng vai trò quan tr ọng, đặc bi ệt khi công ngh ệ ph ủ tăng b ền b ề mặt ngày càng được ứng d ụng r ộng rãi. Bài báo này trình bày v ề một nghiên c ứu ch ế tạo thi ết b ị ki ểm tra đặc tính ma sát và mòn l ớp b ề mặt Pin-on-dics (POD). Lo ại thi ết b ị ch ế tạo ra có c ấu t ạo và nguyên lý v ận hành đơ n gi ản, đáp ứng được yêu c ầu đánh giá kh ả năng ch ống mòn và đặc tính ma sát c ủa các b ề mặt v ật li ệu, đặc bi ệt máy r ất thích h ợp trong vi ệc ki ểm tra các l ớp v ật li ệu b ề mặt r ất m ỏng nh ư các l ớp ph ủ với chi ều dày ch ỉ vài nanomet. Từ khóa: POD, độ mòn, kh ả năng ch ịu mòn, h ệ số ma sát, l ớp m ạ. GI ỚI THI ỆU* nguyên lý đo độ dày m ất mát c ủa v ật li ệu [8]. Các b ề mặt v ới yêu c ầu có độ bền cao và kh ả Dẫn t ới s ố lượng thí nghi ệm ph ải làm r ất năng ch ống mòn t ốt ngày càng được s ử dụng nhi ều, c ần nhi ều lo ại thi ết b ị thí nghi ệm khác nhi ều trong k ỹ thu ật. Đặc bi ệt v ới công ngh ệ nhau, s ố mẫu c ần s ử dụng c ũng r ất l ớn, và ph ủ nh ư ph ủ bay h ơi; th ấm Ni-tơ; m ạ đơ n quan tr ọng nh ất là khó có th ể đánh giá được ch ất; m ạ tổ hợp và m ạ composite, đã t ạo ra mức độ ảnh h ưởng c ủa các thông s ố đến nhau. một b ước ti ến v ượt b ậc v ề vi ệc t ăng tu ổi th ọ Với s ự phát tri ển c ủa khoa học công ngh ệ, các và độ bền c ủa các chi ti ết làm vi ệc trong các thi ết b ị được s ử dụng để xác định h ệ số ma sát điều ki ện ch ịu mài mòn nh ư các lo ại d ụng c ụ và kh ả năng ch ịu mòn c ủa v ật li ệu hi ện nay đã cắt kim lo ại, các chi ti ết quan tr ọng nh ư xi- có nh ững b ước c ải ti ến rõ r ệt. Ch ỉ bằng m ột lanh, pit-tông s ử dụng trong động c ơ máy lần ch ạy máy, các thông s ố từ hệ số ma sát, bay, xe đua [1] lượng mòn, kh ả năng ch ịu mòn, đặc bi ệt ảnh Vi ệc ki ểm tra đánh giá tính ch ất ma sát và kh ả hưởng c ủa các nhân t ố đến các thông s ố này năng ch ống mòn c ủa các l ớp b ề mặt đóng vài nh ư độ ẩm môi tr ường, v ận t ốc ma sát gi ữa trò đặc bi ệt quan tr ọng, nh ất là đối v ới các l ớp hai b ề mặt, nhi ệt độ bề mặt hoàn toàn có ph ủ có chi ều dày ch ỉ vài nanomet s ẽ góp ph ần th ể xác định được trên các ph ần m ềm c ủa cải ti ến công ngh ệ bề mặt c ũng nh ư t ạo ra các máy [6,7]. Tuy nhiên do ph ải tích h ợp các chi ti ết có kh ả năng đáp ứng các yêu c ầu cao thi ết b ị kèm theo để tính toán và xác định giá về độ ch ịu mài mòn, t ăng tu ổi th ọ chi ti ết trong tr ị các nhân tố nên giá thành c ủa các máy này nh ững điều ki ện làm vi ệc kh ắc nghi ệt [1]. tăng lên r ất cao; tham kh ảo c ủa m ột s ố hãng Tr ước kia các thi ết b ị ki ểm tra tính ch ất ma sát chuyên s ản xu ất máy nh ư: máy CH-2034 và độ ch ịu mài mòn c ủa b ề mặt v ật li ệu ti ếp Peseux c ủa hãng Miktech (Switzerland) xúc th ường làm vi ệc theo nguyên tắc ki ểm tra (8000€); máy Falex ISC-200PC c ủa hãng từng thông s ố đơ n l ẻ. T ức là trên m ột thi ết b ị Falex (M ỹ) hawei (12.000€) [4]. ch ỉ ki ểm tra được m ột thông s ố ví d ụ nh ư độ Qua tham kh ảo các tài li ệu trên thế gi ới, mòn ho ặc là h ệ số ma sát, Có th ể li ệt kê nh ư nhóm tác gi ả nh ận th ấy các máy ki ểm tra v ề các máy giúp tính toán h ệ số ma sát trên các thông s ố ma sát nêu trên ph ần l ớn ho ạt nguyên lý m ặt ph ẳng nghiêng hay nguyên lý động d ựa trên nguyên lý tính toán ma sát ti ếp lực kéo ch ớm tr ượt trên m ặt ph ẳng ngang [7] xúc gi ữa m ột đĩa quay v ới bề mặt các chi ti ết hay các máy đo độ mòn đơ n gi ản d ựa trên khác, chúng được g ọi chung là máy Pin-on- disc machines (máy ch ốt quay trên đĩa) g ọi * Tel: 0915308818; Email: quocdungktcn@yahoo.com.vn tắt là máy POD [5,6,7,8]. 29 Nguy ễn Th ị Qu ốc Dung và Đtg Tạp chí KHOA H ỌC & CÔNG NGH Ệ 118 (04 ): 29 - 36 Từ điều ki ện s ản xu ất s ẵn có, m ột lo ại thi ết b ị sát được t ạo ra nh ờ tải tr ọng đặt lên tay đòn ki ểm tra đánh giá tính ch ất ma sát và kh ả (5). Trên tay đòn (5) có gia công m ột rãnh năng ch ống mòn c ủa các l ớp b ề mặt, POD có tr ượt để ch ốt (1) và b ộ ph ận mang ch ốt (4) có giá thành th ấp k ết c ấu đơ n gi ản phù h ợp v ới th ể dịch chuy ển d ọc theo tay đòn trong ki ện s ản xu ất trong n ước đã được nghiên cứu kho ảng 15mm. và ch ế tạo. Các k ết qu ả th ử nghi ệm cho th ấy Để xác định l ượng mòn c ủa c ặp v ật li ệu ch ốt máy POD thi ết k ế đáp ứng được yêu c ầu c ần và đĩa s ẽ được cân tr ước khi l ắp vào máy. Xác thi ết nh ư giá thành r ẻ, ho ạt động tin c ậy v ới định t ải tr ọng treo trên tay đòn sau đó tính nguyên lý v ận hành máy đơ n gi ản, d ễ dàng toán ra ph ản l ực liên k ết trên hai b ề mặt ti ếp thay đổi các thông s ố đầu vào để ki ểm tra tính xúc. Sau kho ảng chu k ỳ xác định (theo th ời ch ất b ề mặt trong nh ững điều ki ện khác nhau, gian ho ặc s ố vòng quay c ủa máy) ch ốt và đĩa đã giúp cho các k ết qu ả đánh giá được đầy đủ được tháo ra cân l ại. Ti ến hành thí nghi ệm và chính xác h ơn. sau nhi ều l ần s ẽ xác định được bi ểu đồ lượng THI ẾT K Ế MÁY PIN-ON-DISC (POD) mòn c ủa v ật li ệu. Quá trình này được trình Sơ đồ nguyên lý bày rõ r ằng ở ph ần ti ến hành thí nghi ệm. 650 Tính ch ất ma sát gi ữa hai b ề mặt mà đặc tr ưng b ởi h ệ số ma sát c ủa c ặp v ật li ệu s ẽ A Ptd 5 được xác định thông qua l ực ma sát nh ờ Sensor đo l ực g ắn trên kh ớp n ối gi ữa động c ơ và tr ục mang đĩa. Sensor được s ử dụng là lo ại 4 Sensor điện áp n ối tr ực ti ếp v ới Vôn-kế. T ừ giá 2 200 220 B Ptt tr ị điện áp ng ười ti ến hành thí nghi ệm s ẽ tính 1 toán ra l ực ma sát mà ch ốt tác d ụng lên đĩa. T ỉ số gi ữa l ực ma sát và l ực tác d ụng c ủa ch ốt lên 550 A đĩa s ẽ bi ểu th ị hệ số ma sát c ủa hai b ề mặt. 3 700 B (1: ch ốt; 2: đĩa; 3: động c ơ; 4:b ộ ph ận mang ch ốt; 5:tay đòn) Hình 1. Sơ đồ nguyên lý máy POD ệ ạ Máy POD làm vi c trên nguyên lý t o ma sát Hình 2. Sơ đồ nguyên lý đo F ms tr ượt gi ữa b ề mặt ch ốt và đĩa nh ư hình 1. B ộ ph ận ch ủ yếu là m ột đĩa quay (disc) (2) được Lực ma sát: F CoF = F ms = F T gắn v ới động c ơ điện (3), đĩa được g ắn ch ặt Lực F T được xác định thông qua c ảm bi ến trên động c ơ nh ờ 1 bu-lông có ren trái để khi (sensor) điện áp. động c ơ quay đĩa không b ị văng ra ngoài, trên N: là t ải tr ọng tác d ụng c ủa ch ốt lên đĩa. Sau đĩa là ch ốt (pin) (1). Ch ốt (1) được k ẹp ch ặt khi xác định được N thông qua v ật n ặng treo trên tay đòn. trên b ộ ph ận mang ch ốt (4) m ột vít. Ch ốt và F đĩa có th ể thay th ế một cách d ễ dàng để có th ể Hệ số ma sát c ủa c ặp v ật li ệu µ ⇒ µ = ms N tạo ra các b ề mặt ma sát c ủa các lo ại v ật li ệu Mô men xo ắn trên tr ục động c ơ: T = F T . r khác nhau. Áp l ực tác d ụng trên b ề mặt ma Công su ất trên tr ục động c ơ: P = T. ω 30 Nguy ễn Th ị Qu ốc Dung và Đtg Tạp chí KHOA H ỌC & CÔNG NGH Ệ 118 (04): 29 - 36 Xác định tr ọng l ượng đối tr ọng, t ải tr ọng (a+ b ) 2 c 2 QNaq().+ . ().() Nq − N đặt lên tay đòn = 2 2 (1) Pdt Xác định tr ọng l ượng đối tr ọng x Tay đòn luôn n ằm ở vị trí cân b ằng khi không Nh ư v ậy khi xác định được v ị trí c ủa ch ốt a treo t ải tr ọng. Tuy nhiên b ản thân tay đòn(5) và v ị trí treo đối tr ọng x ta s ẽ xác định được và c ủa b ộ ph ận mang ch ốt (s ố (1) và (4) trên tr ọng l ượng đối tr ọng. sơ đồ nguyên lý hình 1) đều có tr ọng l ượng Xác định tr ọng l ượng t ải tr ọng Ptt nên chúng s ẽ tác d ụng áp l ực ph ụ lên điểm YB ti ếp xúc gi ữa đĩa và ch ốt, gây sai l ệch trong A B Ptd D XB = 0 C quá trình tính toán. Để kh ử ảnh h ưởng c ủa các c a b kh ối l ượng này m ột đối tr ọng s ẽ được treo vào đầu bên trái c ủa ch ốt quay. D ựa vào kích Hình 4. Sơ đồ tính l ực tác d ụng lên đĩa th ước, v ật li ệu c ủa tay đòn và b ộ ph ận mang Sau khi treo đối tr ọng l ực tác d ụng t ừ ch ốt lên ch ốt có th ể xác định được tr ọng l ượng đối đĩa ≈ 0N. T ải tr ọng tác d ụng lên tay đòn được tr ọng c ần đặt vào tay đòn ký hi ệu là P dt theo xác định d ựa trên yêu c ầu áp l ực tác d ụng b ề sơ đồ ch ịu l ực c ủa tay đòn d ưới đây. mặt ma sát. V ới s ơ đồ ch ịu l ực c ủa tay đòn x nh ư trên hình 3, v ới áp l ực trên b ề mặt ma sát Pdt YB là P td thì t ải tr ọng c ần tác d ụng lên tay đòn P tt A B D XB = 0 C b được xác định theo công th ức: c a q.c (N) q.(a+b) (N) P. a P = td (2) Q(N) tt a+ b N = 0(N) Hình 3. Sơ đồ ch ịu l ực c ủa tay đòn Ki ểm tra b ền cho tay đòn Ch ọn v ật li ệu ch ế tạo tay đòn được làm b ằng Trong th ực t ế ch ế tạo nhóm thi ết k ế ch ọn v ật thép h ộp có kích th ước m ặt c ắt ngang bxh có li ệu ch ế tạo tay đòn là thép h ộp 25x50 có độ độ dày e, ứng su ất u ốn cho phép [σ ]. D ựa dày 4,83 mm ứng su ất cho phép c ủa thép h ộp u [σ ] = 30N/mm 2. vào v ật li ệu và kích th ước c ủa tay đòn, và gi ả u thi ết là tr ọng l ượng c ủa tay đòn phân b ố đều, Trong điều ki ện tính toán b ền, gi ả sử tải tr ọng ta tính được tr ọng l ượng c ủa tay đòn ph ần và đối tr ọng được treo t ại hai điểm ngoài cùng phía bên trái và bên ph ải kh ớp quay B l ần của tay đòn. Kích th ước a = 200 mm, b = 350 lượt là q.c(N) và q.(a+b)(N). Chi ều dài tay mm, c = 100mm. Qua công th ức (1) và (2) ta đòn phía bên trái kh ớp B là c mm, và bên ph ải xác định được P dt = 18N và P tt = 3,65N. Pdt = 18N là (a+b) mm. q là t ải tr ọng phân b ố có đơ n v ị Ptt =3,65N YB N/mm, kho ảng cách t ừ ch ốt quay B đến b ộ Ptd = 10N A B D XB = 0 C ph ận mang ch ốt là a; hình v ẽ 3. 100 200 350 275 Bộ ph ận mang ch ốt (4) được ch ế tạo b ằng 0,55 N 50 1,23 N.m 3 N 1,01 N.m thép CT3 ch ốt (1) trong thí nghi ệm là thép hợp kim 09CrSi, có tr ọng l ượng là Q(N) tác dụng theo ph ươ ng th ẳng đứng d ọc theo ph ươ ng c ủa ch ốt. Nh ư v ậy, gi ả sử trong th ời 0,9 N.m điểm hi ện t ại, bộ ph ận mang ch ốt đang n ằm 1,08 N.m tại v ị trí cách kh ớp quay B m ột đoạn là a thì Hình 5. Sơ đồ tính b ền cho tay đòn đối tr ọng c ần đặt lên đầu trái c ủa tay đòn cách Với l ực tác d ụng t ừ ch ốt lên đĩa P td = 10N kh ớp B m ột đoạn x sẽ có tr ọng l ượng P đt được xác định theo công th ức sau: Mô-men l ớn nh ất tác d ụng lên tay đòn là 1,23 31 Nguy ễn Th ị Qu ốc Dung và Đtg Tạp chí KHOA H ỌC & CÔNG NGH Ệ 118 (04 ): 29 - 36 N.m. Nh ư v ậy v ới ứng su ất u ốn cho phép c ủa Dạng s ản xu ất c ủa máy là d ạng s ản xu ất lo ạt σ 2 tay đòn [ u] = 30N/mm Mômen u ốn l ớn nh ất nh ỏ, đơ n chi ếc, gia công theo ph ươ ng pháp tay đòn xác định theo công th ức: tập trung nguyên công. Ví d ụng chi ti ết ch ốt = [σ ] số (1) g ồm 5 nguyên công, chi ti ết đĩa s ố (2) M x.W x (3) có 6 nguyên công. 3− 3 hb. hb1 . 1 Jx = (4) 12 y b h h1 x b1 Hình 6. Sơ đồ mặt c ắt ngang c ủa tay đòn Hình 7. Máy POD được ch ế tạo Chi ều dày m ặt c ắt ngang tay đòn là 4,83mm Động c ơ có t ốc độ 1450 v/p, công su ất 200W do đó Jx tính theo công th ức (4) s ẽ là: đảm b ảo t ạo được t ốc độ quay và mô men bh.()3− ( b − 2).( eh − 2) e 3 xo ắn trên đĩa th ỏa mãn áp l ực l ớn nh ất 96N. J= ( mm 4 ) (5) x 12 Tấm l ực k ế (Sensor) 1050C dán trên tr ục J động c ơ s ẽ ch ỉ ra giá tr ị điên áp qua đó ta tính W= x (mm 3 ) (6) x b / 2 được giá tr ị của l ực ma sát gi ữa ch ốt và đĩa. Mô-men l ớn nh ất trên tay đòn trong tr ường Lượng mòn c ủa v ật li ệu được xác định d ựa hợp này là: vào l ượng v ật li ệu m ất mát sau m ỗi chu k ỳ. =[σ ] = = Lượng v ật li ệu m ất mát được xác định b ằng Mx u .W x 30.4246 12738(N . mm ) (7) Tải tr ọng t ối đa trên tay đòn là: cách cân các m ẫu sau các chu k ỳ này. − =12738 3.75 ≈ Ptt 36(N ) (8) 350 ±0,5 Lực tác d ụng t ối đa trên đĩa là: Ø6 P .550 Ø17,5 P=tt = 96( N )(9) td 200 60 10 Do v ậy t ải tr ọng t ối đa c ủa t ải tr ọng treo trên thanh là 36N và áp l ực t ối đa c ủa ch ốt lên đĩa Ø22 +0.5 không được v ượt quá 96N. Trong tr ường h ợp 0,1 thí nghi ệm v ới P tt = 3,6N t ạo ra P td ≈ 10N tay ± đòn hoàn toàn đủ bền. 20 CH Ế T ẠO VÀ TH Ử NGHI ỆM MÁY POD Ch ế tạo máy POD Ø80 ±0.5 Dựa trên s ơ đồ nguyên lý trình bày ở trên, máy POD được ch ế tạo th ực t ế nh ư hình 7. Hình 8. Mẫu m ạ 09CrSi Với 16 chi ti ết, v ới các ph ươ ng pháp gia công Sau 2 gi ờ đồng h ồ chi ều dày l ớp m ạ Al 2O3 –Ni là ti ện, phay, c ắt, hàn, sau máy được ghép n ối, ≈ 80 µm. lắp ráp và trang trí. 32 Nguy ễn Th ị Qu ốc Dung và Đtg Tạp chí KHOA H ỌC & CÔNG NGH Ệ 118 (04): 29 - 36 Th ử nghi ệm máy POD đã ch ế tạo Có th ể th ấy qua bi ểu đồ hệ số ma sát hình 9 Để th ử nghi ệm máy POD đã ch ế tạo, nhóm mẫu được m ạ có h ệ số ma sát nh ỏ hơn m ẫu tác th ực hi ện th ực nghi ệm và so sánh c ụ th ể ch ưa được m ạ kho ảng 30%. Sau kho ảng 5 trên các m ẫu được m ạ và ch ưa được m ạ chu k ỳ ki ểm tra (m ỗi chu k ỳ ≈34 phút), do composite. M ẫu m ạ được ch ọn có v ật li ệu mẫu ki ểm tra được mài nh ẵn nên h ệ số ma sát hợp kim 09CrSi được ch ế tạo v ới kích th ước đạt t ới giá tr ị ổn định. M ẫu m ạ là 0,01 và m ẫu nh ư đầu pin và đĩa mài. V ới m ột s ố mẫu được ch ưa mạ là kho ảng 0,027. mạ composite Al 2O3 – Ni và m ột s ố mẫu không được m ạ để so sánh kh ả năng ch ịu mòn Bi ểu đồ lượng mòn thu được r ất t ươ ng đồng của chúng. với bi ểu đồ lượng mòn c ủa các chi ti ết máy theo lý thuy ết. Có m ột chú ý là v ới m ẫu m ạ số Ti ến trình th ực nghi ệm được th ực hi ện t ại phòng thí nghi ệm đề tài c ấp Nhà n ước c ủa 4 có th ể nh ận th ấy khi đạt t ới 1 giá tr ị lớn c ủa tr ường Đại h ọc K ỹ thu ật Công nghi ệp. số vòng quay t ức là lúc này giá tr ị lượng mòn tăng r ất ch ậm, đây là điều đáng quan tâm để Thí nghi ệm đo độ mòn và h ệ số ma sát được ti ến hành l ần l ượt cho các lo ại v ật li ệu b ề mặt phát tri ển kh ả năng ch ống mòn cho các v ật khác nhau. K ết qu ả thí nghi ệm cho các m ẫu li ệu. Các nhà k ỹ thu ật có th ể ki ểm tra c ơ tính th ử với b ề mặt v ật li ệu thép h ợp kim 09CrSi, của b ề mặt ch ốt và đĩa lúc này, sau đó phân bề mặt m ẫu được làm s ạch b ằng ph ươ ng pháp tích để đư a ra ý t ưởng ch ế tạo các b ề mặt siêu âm, và được m ạ Al 2O3–Ni sau 2 gi ờ và 4 tươ ng t ự nh ằm t ăng kh ả năng ch ịu mòn cho mẫu không được m ạ. Th ực nghi ệm được th ực sản ph ẩm. hi ện v ới 2 m ức độ áp l ực là 10N và 20N tác dụng t ừ ch ốt lên đĩa, t ươ ng đươ ng v ới t ải tr ọng được treo vào đầu tay đòn là 3,65N và 7,3N. Kết qu ả th ể hi ện trên b ảng 2 và s ơ đồ hình 9. Quá trình đánh giá l ượng mòn được th ực nghi ệm trên động c ơ điện quay v ới t ốc độ 1450 v/p; cứ sau 34 phút (t ức là t ươ ng đươ ng với đĩa quay được 50.000 vòng) m ẫu được đem cân m ột l ần trên cân điện t ử có v ạch chia 1/10 gram sau đó tính ra l ượng v ật li ệu c ủa Hình 9. Quan h ệ S-µ mẫu m ất đi theo đơ n v ị mm 3. T ải tr ọng c ố định được treo trên tay đòn là 30 N. Để gi ảm ảnh h ưởng c ủa rung động và nhi ệt độ, máy POD được g ắn ch ặt trên n ền nhà b ằng vít, th ời gian ngh ỉ tối thi ểu sau m ỗi l ần làm th ực nghi ệm là 15 phút. Sau tính toán quan h ệ gi ữa lượng mòn c ủa m ẫu v ới th ời gian ti ếp xúc được v ẽ lại nh ư đồ th ị hình 10. PHÂN TÍCH K ẾT QU Ả VÀ TH ẢO LU ẬN Các k ết qu ả về hệ số ma sát và l ượng mòn trên các m ẫu th ử được cho trong b ảng 1 và bảng 2 trong ph ần ph ụ lục và trên đồ th ị hình Hình 10. Quan h ệ S-u 9 và 10. 33 Nguy ễn Th ị Qu ốc Dung và Đtg Tạp chí KHOA H ỌC & CÔNG NGH Ệ 118 (04 ): 29 - 36 KẾT LU ẬN Composite Al 2O3 – Ni cho th ấy tính ưu vi ệt Các k ết quả th ử nghi ệm cho th ấy máy POD rõ r ệt v ề kh ả năng ch ịu mòn c ủa l ớp m ạ. Hệ thi ết k ế đáp ứng được yêu c ầu c ần thi ết nh ư số ma sát gi ảm kho ản 30 % và kh ả năng giá thành r ẻ, ho ạt động tin c ậy. Nguyên lý v ận ch ống mòn t ăng kho ảng 50%. hành máy r ất đơ n gi ản phù h ợp v ới n ăng l ực Tuy nhiên đề tài m ới ch ỉ đư a ra nghiên c ứu ở của sinh viên, d ễ dàng thay đổi các thông s ố cùng m ột t ải tr ọng và m ột t ốc độ quay xác đầu vào để ki ểm tra tính ch ất b ề mặt trong định c ủa động c ơ. Các y ếu t ố về nhi ệt độ, độ nh ững điều ki ện khác nhau. Kh ả năng m ở ẩm c ủa môi tr ường không được k ể đến. Do đó rộng tính n ăng c ủa máy r ất d ễ dàng để tăng độ chính xác c ủa thí nghi ệm ch ưa th ể hoàn ti ện ích cho máy, nh ư l ắp thêm b ộ bi ến t ần toàn ch ắc ch ắn. H ơn n ữa để đảm b ảo giá cho động c ơ, có đồng h ồ đếm s ố vòng quay thành c ủa máy th ấp nhóm tác gi ả cũng lo ại b ỏ của đĩa Tuy nhiên ch ắc ch ắn s ẽ làm t ăng giá thành c ủa máy. khá nhi ều ti ện ích cho máy nh ư máy tính chuyên dùng tích h ợp trên máy (s ử dụng Thí nghi ệm ti ến hành trên các m ẫu hợp kim laptop), b ộ đếm s ố vòng quay, b ộ bi ến t ần 09CrSi cho th ấy: để tăng kh ả năng ch ống mòn của b ề mặt ti ếp xúc, các m ẫu được m ạ thay đổi t ốc độ động c ơ. Bảng 1. Quan h ệ gi ữa s ố vòng quay (th ời gian ti ếp xúc) và h ệ số ma sát c ủa v ật li ệu Tải tr ọng tác d ụng 10N Số Mẫu Mẫu Mẫu Mẫu Lần vòng số 1(ch ưa m ạ) số 2 (ch ưa m ạ) số 1( m ạ) số 2( m ạ) đo quay Fms µµµ Fms µµµ Fms µµµ Fms µµµ 1 1000 2.2 0.22 2 0.2 1.5 0.15 1.6 0.16 2 2000 1.6 0.16 1.4 0.14 1.02 0.1 1.03 0.1 3 3000 1.1 0.11 1.02 0.102 0.5 0.05 0.5 0.05 4 4000 0.5 0.05 0.6 0.06 0.3 0.03 0.32 0.03 5 5000 0.31 0.031 0.3 0.03 0.12 0.01 0.14 0.01 6 6000 0.29 0.029 0.29 0.029 0.11 0.01 0.12 0.01 7 7000 0.28 0.028 0.28 0.028 0.1 0.01 0.11 0.01 8 8000 0.27 0.027 0.27 0.027 0.1 0.01 0.1 0.01 Tải tr ọng tác d ụng 20N Số Mẫu Mẫu Mẫu Mẫu Lần vòng số 1(ch ưa m ạ) số 2 (ch ưa m ạ) số 1( m ạ) số 2( m ạ) đo quay Fms µµµ Fms µµµ Fms µµµ Fms µµµ 1 1000 2.1 0.21 2.3 0.23 1.51 0.15 1.6 0.16 2 2000 1.8 0.18 1.14 0.114 1.02 0.1 1.03 0.1 3 3000 1.1 0.11 1.03 0.103 0.5 0.05 0.5 0.05 4 4000 0.6 0.06 0.61 0.061 0.3 0.03 0.32 0.03 5 5000 0.33 0.033 0.32 0.032 0.12 0.01 0.14 0.01 6 6000 0.24 0.024 0.29 0.029 0.11 0.01 0.12 0.01 7 7000 0.23 0.023 0.28 0.028 0.1 0.01 0.11 0.01 8 8000 0.24 0.024 0.26 0.026 0.1 0.01 0.1 0.01 34 Nguy ễn Th ị Qu ốc Dung và Đtg Tạp chí KHOA H ỌC & CÔNG NGH Ệ 118 (04): 29 - 36 Bảng 2. Quan h ệ gi ữa s ố vòng quay (th ời gian ti ếp xúc) v ới l ượng mòn Lượng mòn m ẫu ch ưa được m ạ Al 2O3 - Ni (mm 3) Lần Số mẫu mẫu mẫu mẫu đo vòng quay số 1 số 2 số 3 số 4 1 250 1.5 1.503 1.533 1.498 2 500 2 2.06 2.07 2.02 3 1000 2.88 2.872 2.923 2.924 4 1500 3.243 3.433 3.523 3.613 5 2000 3.643 4.02 4.03 4.34 6 2500 4.243 4.83 4.89 5.31 7 3000 5.02 5.14 5.202 6.01 8 3500 5.32 6.03 6.5 7.02 9 4000 6.12 7.12 7.5 7.98 10 4500 6.32 7.32 7.7 8.18 Lượng mòn m ẫu đã m ạ Al 2O3 - Ni (mm 3) Lần Số mẫu mẫu mẫu mẫu đo vòng quay số 1 số 2 số 3 số 4 1 250 0.72 0.8 0.81 0.85 2 500 0.8 0.92 0.91 1.12 3 1000 1.01 1.08 1.3 1.35 4 1500 1.5 1.62 1.67 1.77 5 2000 1.89 1.97 2.02 2.13 6 2500 2.23 2.33 2.38 2.5 7 3000 2.51 2.63 2.69 2.76 8 3500 2.65 2.71 2.77 2.9 9 4000 2.88 3.01 3.03 3.31 10 4500 3.02 3.08 3.15 3.45 Chinese Insititute of Engineers, Vol 28, No.1, TÀI LI ỆU THAM KH ẢO pp.1-8; 2005 [1]. P.Q. Th ế, N. Đ. Bình, T. M. Đức, Ảnh h ưởng [5]. P.Q. Th ế, N. Đ. Bình, T.M. Đức, M ạ của các thông s ố quá trình t ới độ cứng t ế vi c ủa composite Ni-Al2O3-gi ải pháp k ỹ thu ật nâng cao lớp m ạ composite, T ạp chí khoa h ọc và công ngh ệ kh ả năng ch ống mòn c ủa l ớp m ạ Ni, T ạp chí khoa ĐHTN, s ố 78, trang 3-7, 2011 học và công ngh ệ ĐHTN, s ố 78, trang 13-16, 2011 [2]. Indira Rajagopal, Composite Coatings, [6]. D. Fawcett, A Textbook of Histology, W.B. Surface Modification Technologie, Marcel Saunders Co., Sprieger,PA, 1986 Dekker, Inc, New York, 1989 [7]. D.B. Burr, R.B. Martin, Structure, Function [3]. Hovestad.A, Jansen. L.J.J, Electrochemical Co-deposition of Inert Particles in a Metallic and Adaptation of Compact Bone, Raven Press, Matrix, Journal of Applied Electrochemistry, Vol New York, 1989 25, pp.1-8; 2005 [8]. S. Weiner, H.D. Wagner, The material bone: [4]. Kuo.S.L, Effect of Nickel Ion Concentration structure–mechanical function relations, Annu. on Ni/Al2O3 composite coatings, Journal of Rev. Mater. Sci. 28 (1998) 35 Nguy ễn Th ị Qu ốc Dung và Đtg Tạp chí KHOA H ỌC & CÔNG NGH Ệ 118 (04 ): 29 - 36 SUMMARY DESIGN AND MANUFACTURING A LABORATORY EQUIPMENT TO JUDGE POSSIBILITY WEARPROOF OF HARDENING COATING * Nguyen Thi Quoc Dung , Ly Viet Anh, Le Van Nhat, Nguyen Dinh An College of Technology – TNU The inspection, and assessment the quality and characteristics of the surfaces are very important role, especially when coating technology increases durable surface increasingly wide applications. This paper presents a study and manufacturing a equipment to test about wear and characteristics of friction surface Pin-on-Disc (POD). The laboratory equipment has construction and simple operation principle. It is meet the requirement assess resistant towear and friction characteristics of the surface materials. Especially, this machine is suitable for testing on the surface layer which is very thin materials such as coatings with a thickness of only a few nanometers. Key words : POD, wear rate, posibility wearproof, coefficient of friction, coating. Ngày nh ận bài: 13/3/2014; Ngày ph ản bi ện: 15/3/2014; Ngày duy ệt đăng: 25/3/2014 Ph ản bi ện khoa h ọc: TS. Nguy ễn Kh ắc Tuân – Tr ường ĐH K ỹ thu ật Công nghi ệp – ĐH Thái Nguyên * Tel: 0915308818; Email: quocdungktcn@yahoo.com.vn 36