Tăng khả chịu lực cho thanh ty ren bằng các phương pháp nào?

   Cũng giống như bu lông, thanh ty ren cũng được chia thành nhiều cấp bền khác nhau. Mỗi cấp bền thì khả năng chịu lực của thanh ren là khác nhau. Có rất nhiều phương pháp làm tăng khả năng chịu lực cho thanh ty ren nhưng 3 phương pháp phổ biến nhất là nhiệt luyện thép và gia công cơ học, hóa nhiệt luyện – làm thay đổi cấu trúc và tính chất của thép.

1. Nhiệt luyện thép là gì?

   - Khái niệm: Là nung nóng thép đến một nhiệt độ xác định, giữ nhiệt độ tại đó trong một thời gian thích hợp rồi sau đó làm nguội với tốc độ xác định để nhận được tổ chức có tính chất theo yêu cầu.

   - Đặc điểm:

   + Không làm nóng chảy và biến dạng sản phẩm thép

   + Kết quả được đánh giá bằng biến đổi của tổ chức tế vi và tính chất

• Tác dụng của nhiệt luyện đối với sản xuất cơ khí

   + Tăng độ cứng, tính chống mài mòn và độ bền của thép.

   + Cải thiện tính công nghệ: Phù hợp với gia công cần đủ mềm để dễ cắt, cần dẻo để dễ biến dạng…

   + Nhiệt luyện ở các nhà máy cơ khí.

• Quy trình nhiệt luyện: Bất kì quá trình nhiệt luyện kim loại nào cũng đều bao gồm 3 giai đoạn sau:

   + Nung nóng: Quá trình này phụ thuộc chủ yếu vào nhiệt độ và tốc độ nung.

   + Giữ nhiệt : Là giai đoạn duy trì một nhiệt độ nhất định trong suốt quá trình.

   + Làm nguội : Đặc trưng của quá trình này là tốc độ làm nguội vật liệu gia công.

2. Các phương pháp nhiệt luyện làm tăng cơ tính cho thanh ty ren

2.1 Phương pháp ủ

   -  Ủ là phương pháp nung nóng thép đến nhiệt độ xác định (từ 200 đến trên 1000⁰C), giữ nhiệt lâu rồi làm nguội chậm cùng lò để đạt được tổ chức cân bằng ổn định với độ cứng thấp nhất và độ dẻo cao.

   - Mục đích:

   + Làm mềm thép để tiến hành gia công cắt

   + Tăng độ dẻo để dễ biến dạng (dập, cán, kéo…) nguội.

   + Giảm hay làm mất ứng suất gây nên bởi gia công cắt, đúc, hàn, biến dạng dẻo.

   + Làm đồng đều thành phần hoá học.

2.2 Phương pháp thường hóa 

   - Phương pháp thường hóa : Là nung nóng thép đến một trạng thái, giữ nhiệt rồi làm nguội tiếp theo trong không khí tĩnh độ cứng tương đối thấp (nhưng cao hơn ủ một chút).

   - Mục đích:

     + Đạt độ cứng thích hợp cho gia công cơ

     + Làm nhỏ xêmentit chuẩn bị cho nhiệt luyện kết thúc thường áp dụng cho thép kết cấu trước khi tôi.

     + Thép đỡ giòn, gia công được dễ hơn

2.3 Tôi thép

   - Tôi thép: Là nguyên công quan trọng nhất của nhiệt luyện. Tôi thép là phương pháp nung thép lên cao quá nhiệt độ tới hạn giữ nhiệt rồi làm nguội nhanh thích hợp để tạo thành tổ chức có độ cứng cao.

   - Mục đích:

   + Tăng độ cứng để chống mài mòn tốt nhất, dùng để làm để làm dụng cụ cắt, biến dạng nguôi.

   + Nâng cao độ bền và sức chịu tải

2.4  Ram thép

   - Ram thép: nguyên công bắt buộc khi tôi thép thành Mactenxit. Ram thép là nung nóng thép đã tôi để Mactensit phân hoá thành các tổ chức có cơ tính phù hợp với điều kiện làm việc quy định.

   - Mục đích: Giảm ứng suất, điều chỉnh cơ tính phù hợp với điều kiện làm việc.

   - Các phương pháp ram thép cacbon:

     + Ram thấp (150250^oC). Tổ chức đạt được là Mactenxit ram có độ cứng cao, tính dẻo, dai tốt hơn, áp dụng cho dụng cụ các chi tiết cần độ cứng và tính chống mài mòn cao như: dao cắt, khuôn dập nguội, bánh răng, chi tiết thấm cacbon, ổ lăn, trục, chốt.

     + Ram trung bình (300450^oC). Sau khi ram trung bình độ cứng giảm rõ rệt, nhưng vẫn còn khá cao, giới hạn đàn hồi max, áp dụng cho chi tiết máy, dụng cụ cần độ cứng tương đối cao và độ đàn hồi như lò xo, nhíp..

    + Ram cao (500650^oC). Tổ chức tạo thành có cơ tính tổng hợp cao nhất. áp dụng cho các chi tiết máy cần có giới hạn bền, đặc biệt là giới hạn chảy và độ giai va đập cao như các loại trục, bánh răng làm bằng thép chứa 0.300.50%C, đạt độ bóng cao khi gia công.

   Giới hạn phân chia nhiệt độ Ram chỉ là tương đối chỉ phù hợp cho thép cacbon và thời gian giữ nhiệt khoảng 1 giờ.

   Ngoài ba phương pháp ram trên còn có các loại ram như: Ram màu và tự ram.

3. Gia công cơ học

3.1 Gia công nguội

   - Gia công nguội là gia công thép ở nhiệt độ thường nhằm tạo ra biến hình dẻo để nâng cao tính cơ học (tăng cường độ, độ cứng, nhưng lại làm giảm độ dẻo). Gia công nguội gồm có kéo, rèn dập, cán nguội, vuốt.

   Các sản phẩm thép như dây, sợi kim loại hầu hết được qua kéo nguội, dập nguội. Một hình thức gia công khác là cán nguội. Thép sau khi cán nguội, ở mặt ngoài có những vết lồi lõm theo quy luật. So với kéo, thép cán nguội có nhiều ưu điểm hơn: Cường độ kéo, cường độ nén và lực dính bám giữa bê tông và cốt thép được tăng cường.

   Đối với dây thép nhỏ (đường kính 5 ÷ 10 mm) người ta dùng phương pháp vuốt. Trong phương pháp này, dây thép được kéo qua một lỗ có đường kính nhỏ hơn dây thép. Mỗi lần vuốt giảm khoảng 10% tiết diện dây.

   Số lần vuốt phụ thuộc vào yêu cầu sử dụng, nhưng để đảm bảo tính dẻo và dai, thì sau lần vuốt thứ 4, 5 phải ủ thép một lần. Dây thép vuốt nguội có thể dùng làm cốt thép trong bê tông dự ứng lực, làm dây cáp v.v... Gia công nguội là một biện pháp tiết kiệm kim loại.

3.2 Gia công nóng

   Gia công nóng (biến dạng nóng) là hình thức làm kim loại biến dạng ở trạng thái nóng ở nhiệt độ trên 650-700o C. Để đảm bảo đủ độ dẻo cần thiết, thường biến dạng được thực hiện ở nhiệt độ cao hơn nhiều. Gia công nóng gồm rèn và cán.

   Cán là phương pháp gia công ép nóng qua máy. Do cán liên tục nhiều lần mặt cắt của thép dần dần được cải biến đúng với hình dạng và kích thước yêu cầu. Các loại thép hình dùng trong xây dựng được chế tạo bằng phương pháp cán.

   Rèn là phương pháp gia nhiệt đến trạng thái dẻo cao, dùng búa đập thành cấu kiện có hình dạng nhất định. Rèn có thể thực hiện bằng tay hoặc bằng máy.

   Thép cán và rèn có cấu tạo tương đối tốt và tính năng cơ học cao

4. Hoá nhiệt luyện

   - Định nghĩa: Là đưa chi tiết vào môi trường thấm tôi có thành phần, nhiệt độ thích hợp trong thời gian đủ để nguyên tố thấm sâu vào trong chi tiết sau đó đem nhiệt luyện để cải thiện hơn tính chất của lớp bề mặt.

   - Môi trường thấm: là môi trường chứa nhiều nguyên tố cần thấm có khả năng phản ứng để cố định nguyên tố thấm lên bề mặt chi tiết và khuyếch tán vào sâu phía bên trong. Thấm C: Môi trường khí phân huỷ từ dầu hoả, Thấm N: Khí NH₃…

   - Mục đích chính:

   + Nâng cao độ cứng, tính chống mài mòn và độ mỏi của thép hơn cả tôi bề mặt thấm C, thấm N, thấm C-N…được ứng dụng rộng rãi trong sản xuất cơ khí.

   + Nâng cao tính chống ăn mòn: thấm Cr, thấm Al, Si, B. Các quá trình thấm này phải tiến hành ở nhiệt độ cao và thời gian dài hơn, ít thông dụng hơn.

   -  Các giai đoạn:

   + Khuyếch tán thể khí: là quá trình khuyếch tán chất thấm đến bề mặt chi tiết.

   + Phản ứng tạo nguyên tử hoạt tính và cố định trên bề mặt: hấp phụ tạo nguyên tử hạt trên bề mặt và phản ứng với nền để cố định chúng trên bề mặt (có thể hấp phụ phân ly hoặc phản ứng phân ly ra nguyên tử hoạt tính).

   + Khuyếch tán thể rắn: nguyên tử chất thấm được cố định trên bề mặt khuyếch tán sâu vào bên trong để tạo thành lớp thấm tôi nhất định.

   Trong ba giai đoạn kể trên thì giai đoạn khuyếch tán thể rắn thường chậm nhất do đó là khâu quyết định sự hình thành lớp thấm tôi.

   Kết luận:

   Các phương pháp nêu ở trên giúp thay đổi cấu trúc nguyên tử, phân tử bên trong mà không làm biến dạng hình dáng bên ngoài của vật liệu, đồng thời tăng sức chịu lực của thanh ty ren... khi thi công xây dựng, lắp ráp máy móc...