Đai đồng dùng trong vũ khí được chế tạo bằng phương pháp đúc ly tâm có làm nguội cưỡng bức để làm nhỏ mịn hạt tinh thể, tăng cơ tính vật liệu…
Improvment of mechanical properties of Cu-Ni alloy MH 95-9 used as pro-jectile driving band
Nguyễn Khải Hoàn
Cục Khoa học công nghệ và môi trường Bộ Quốc phòng
Nguyễn Tài Minh
Trung tâm Công nghệ, Tổng cục CNQP
TÓM TẮT
Cơ tính và tổ chức tế vi của hợp kim đồng-niken MH 95-5 được cải thiện bằng gia công áp lực kết hợp xử lý nhiệt. Phương pháp công nghệ này đã được sử dụng để nâng cao cơ tính vật liệu chế tạo chi tiết vũ khí.
ABSTRACT
Mechanical propelties and microstructure of copper-nickel alloy (MH95-5) were enhanced by deformation and heat treatment. This technology is used for production of projectile driving band
1. Đặt vấn đề
Đai đồng dùng trong vũ khí được chế tạo bằng phương pháp đúc ly tâm có làm nguội cưỡng bức để làm nhỏ mịn hạt tinh thể, tăng cơ tính vật liệu [1]. Rõ ràng phương pháp này cho phép cải thiện tổ chức và cơ tính của sản phẩm đúc, tuy nhiên mức độ cải thiện chất lượng chưa đạt yêu cầu đối với chi tiết vũ khí làm việc trong điều kiện đặc biệt khốc liệt (độ bền và độ dai còn thấp).
Trong quá trình ghép đai, tuy đai đồng đã bị biến dạng, nhưng mức độ biến dạng không lớn do vậy không đủ để tăng cơ tính. Với chi tiết đai đồng làm việc ở điều kiện khắc nghiệt: áp suất cao, lực cắt lớn… yêu cầu đai phải có cơ-lý tính rất tốt như: không có khuyết tật, cỡ hạt tinh thể nhỏ, độ bền và độ dẻo cao… Vì vậy cần cải thiện cơ tính của đai đồng bằng giải pháp phù hợp là gia công áp lực (GCAL) phôi trước khi tiến hành ghép đai.
2. Thực nghiệm
2.1. Nghiên cứu lý thuyết
2.1.1. Lựa chọn phương án GCAL
GCAL kim loại và hợp kim ở trạng thái nguội thuận lợi, dễ thao tác, lượng dư cho gia công cơ khí nhỏ, tuy nhiên trở lực biến dạng lớn, mức độ biến dạng đạt được nhỏ, xảy ra hiện tượng biến cứng cho kim loại và hợp kim…
GCAL kim loại và hợp kim ở trạng thái nóng, khả năng biến dạng tốt, dễ điền đầy, hàn các khuyết tật, không xảy ra biến cứng do gia công ở nhiệt độ cao hơn nhiệt độ kết tinh lại của kim loại và hợp kim…
Để GCAL bán thành phẩm dạng ống từ hợp kim màu hệ đồng, nhôm phương pháp ép chảy thường được sử dụng. ở trong nước đối với hợp kim nhôm một số cơ sở đã đầu tư thiết bị và công nghệ ép chảy để tạo ra nhiều sản phẩm dạng ống, hình khác nhau. Đối với hợp kim đồng, đặc biệt ống có kích thước lớn chưa thể ứng dụng công nghệ ép chảy do hạn chế về năng lực thiết bị (yêu cầu lực ép, nhiệt độ ép, gia nhiệt buồng ép cao…) và khó khăn về khả năng chế tạo khuôn ép chảy có độ bền cao.
Qua phân tích khảo sát các phương án khác, đã chọn công nghệ GCAL chồn nóng phôi đúc từ hợp kim đồng-niken MH 95-5 để nâng cao cơ tính và cải thiện tổ chức vật liệu do làm giảm kích thước hạt tinh thể vật liệu.
2.1.2. Phương áp dập chồn
Nguyên lý dập chồn được trình bày trên hình 1. Phôi đầu vào có dạng hình vành khăn được nung đến nhiệt độ rèn và đặt vào lòng khuôn dập. Trường ứng suất trong ổ biến dạng là trạng thái nén ba chiều nên chất lượng vật rèn tốt. Thiết bị dập chồn là máy dập ma sát trục vít có tốc độ dập nhanh giảm sự mất nhiệt trong quá trình dập, lượng cháy hao kim loại ít.
 |
| Hình 1. Sơ đồ nguyên lý dập chồn |
2.1.3. Thiết kế khuôn dập
Khuôn dập được tính toán, thiết kế và trình bày ở hình2.
 |
|
| Hình 2. Bản vẽ lắp khuôn dập phôi đai đạn | |
| 1- Bàn máy dưới 3- Bu lông+đai ốc M30 5- Bu lông M20 7- Phôi 9- Bu lông+đai ốc M20 |
2- Đế trung gian 4- Móng kẹp 6- Khuôn dưới 8- Khuôn trên 10- Bàn máy trên |
2.1.4. Tính toán kích thước phôi GCAL
Căn cứ để tính là kích thước phôi tinh:
Φngoài = 146m, Φtrong= 122 mm, H=22,3 mm.
Với mức độ biến dạng 30% và từ công thức tính biến dạng (1):
ε1= (1 -H1/Ho) . 100% (1)
trong đó : H1= 30
ε1= 30%
Sẽ tính được kích thước phôi trước GCAL là :
Φngoài = 146 mm ; Φtrong = 116 mm ; H = 43 mm
