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

Nguyễn Thị Quốc Dung và Đtg Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 118(04): 29 - 36

29

THIẾT KẾ CHẾ TẠO THIẾT BỊ THÍ NGHIỆM KIỂM TRA ĐẶC TÍNH MA SÁT

VÀ ĐỘ CHỊU MÀI MÒN CỦA LỚP BỀ MẶT

Nguyễn Thị Quốc Dung*

, Lý Việt Anh, Lê Văn Nhất, Nguyễn Đình An

Trường ĐH Kỹ thuật Công nghiệp – ĐH Thái Nguyên

TÓM TẮT

Việc kiểm tra đánh giá chất lượng và tính chất các lớp bề mặt đóng vai trò quan trọng, đặc biệt khi

công nghệ phủ tăng bền bề mặt ngày càng được ứng dụng rộng rãi. Bài báo này trình bày về một

nghiên cứu chế tạo thiết bị kiểm tra đặc tính ma sát và mòn lớp bề mặt Pin-on-dics (POD). Loại

thiết bị chế tạo ra có cấu tạo và nguyên lý vận hành đơn giản, đáp ứng được yêu cầu đánh giá khả

năng chống mòn và đặc tính ma sát của các bề mặt vật liệu, đặc biệt máy rất thích hợp trong việc

kiểm tra các lớp vật liệu bề mặt rất mỏng như các lớp phủ với chiều dày chỉ vài nanomet.

Từ khóa: POD, độ mòn, khả năng chịu mòn, hệ số ma sát, lớp mạ.

GIỚI THIỆU

*

Các bề mặt với yêu cầu có độ bền cao và khả

năng chống mòn tốt ngày càng được sử dụng

nhiều trong kỹ thuật. Đặc biệt với công nghệ

phủ như phủ bay hơi; thấm Ni-tơ; mạ đơn

chất; mạ tổ hợp và mạ composite, đã tạo ra

một bước tiến vượt bậc về việc tăng tuổi thọ

và độ bền của các chi tiết làm việc trong các

điều kiện chịu mài mòn như các loại dụng cụ

cắt kim loại, các chi tiết quan trọng như xi￾lanh, pit-tông sử dụng trong động cơ máy

bay, xe đua [1]…

Việc kiểm tra đánh giá tính chất ma sát và khả

năng chống mòn của các lớp bề mặt đóng vài

trò đặc biệt quan trọng, nhất là đối với các lớp

phủ có chiều dày chỉ vài nanomet sẽ góp phần

cải tiến công nghệ bề mặt cũng như tạo ra các

chi tiết có khả năng đáp ứng các yêu cầu cao

về độ chịu mài mòn, tăng tuổi thọ chi tiết trong

những điều kiện làm việc khắc nghiệt [1].

Trước kia các thiết bị kiểm tra tính chất ma sát

và độ chịu mài mòn của bề mặt vật liệu tiếp

xúc thường làm việc theo nguyên tắc kiểm tra

từng thông số đơn lẻ. Tức là trên một thiết bị

chỉ kiểm tra được một thông số ví dụ như độ

mòn hoặc là hệ số ma sát,… Có thể liệt kê như

các máy giúp tính toán hệ số ma sát trên

nguyên lý mặt phẳng nghiêng hay nguyên lý

lực kéo chớm trượt trên mặt phẳng ngang [7]

hay các máy đo độ mòn đơn giản dựa trên

*

Tel: 0915308818; Email: [email protected]

nguyên lý đo độ dày mất mát của vật liệu [8].

Dẫn tới số lượng thí nghiệm phải làm rất

nhiều, cần nhiều loại thiết bị thí nghiệm khác

nhau, số mẫu cần sử dụng cũng rất lớn, và

quan trọng nhất là khó có thể đánh giá được

mức độ ảnh hưởng của các thông số đến nhau.

Với sự phát triển của khoa học công nghệ, các

thiết bị được sử dụng để xác định hệ số ma sát

và khả năng chịu mòn của vật liệu hiện nay đã

có những bước cải tiến rõ rệt. Chỉ bằng một

lần chạy máy, các thông số từ hệ số ma sát,

lượng mòn, khả năng chịu mòn, đặc biệt ảnh

hưởng của các nhân tố đến các thông số này

như độ ẩm môi trường, vận tốc ma sát giữa

hai bề mặt, nhiệt độ bề mặt… hoàn toàn có

thể xác định được trên các phần mềm của

máy [6,7]. Tuy nhiên do phải tích hợp các

thiết bị kèm theo để tính toán và xác định giá

trị các nhân tố nên giá thành của các máy này

tăng lên rất cao; tham khảo của một số hãng

chuyên sản xuất máy như: máy CH-2034

Peseux của hãng Miktech (Switzerland)

(8000€); máy Falex ISC-200PC của hãng

Falex (Mỹ) hawei (12.000€) [4].

Qua tham khảo các tài liệu trên thế giới,

nhóm tác giả nhận thấy các máy kiểm tra về

các thông số ma sát nêu trên phần lớn hoạt

động dựa trên nguyên lý tính toán ma sát tiếp

xúc giữa một đĩa quay với bề mặt các chi tiết

khác, chúng được gọi chung là máy Pin-on￾disc machines (máy chốt quay trên đĩa) gọi

tắt là máy POD [5,6,7,8].