Hiện nay, nhiệt luyện chân không đã không còn là một công nghệ xa lạ ở Việt Nam. Ưu điểm của công nghệ này ngoài những yếu tố thân thiện với môi trường thì một ưu điểm không thể không nói tới đó là chất lượng của sản phẩm nhiệt luyện. Với sự đầu tư mạnh mẽ vào các thiết bị nhiệt luyện chân không, ngành công nghiệp chế tạo khuôn mẫu trong những năm gần đây đã có những bước phát triển vượt bậc.
Trong quá trình nhiệt luyện, do mác vật liệu, kích thước và hình dạng của chi tiết khác nhau, nên cần có tốc độ nung, nhiệt độ nung nóng, thời gian giữ nhiệt, tốc độ làm nguội cũng khác nhau. Do đó các yếu tố quan trọng trong quá trình nhiệt luyện là: Tốc độ nung nóng, nhiệt độ nung, thời gian giữ nhiệt và tốc độ làm nguội. Các yếu tố này đều quan trọng ở mức độ khác nhau, nếu 1 trong 4 yếu tố không đúng thì sản phẩm sau nhiệt luyện sẽ không đạt yêu cầu kỹ thuật thậm chí dẫn đến sai hỏng như: cong vênh, nứt vỡ dẫn đến phế phẩm.
Khi nhiệt luyện các khuôn có hình dạng phức tạp, tiết diện không đồng đều, đặt biệt là những khuôn to (>200kg) do tốc độ nguội bề mặt và tâm rất khác nhau, nhiều trường hợp bị nứt trong quá trình làm nguội khi tôi.
Hơn nữa, việc nhiệt luyện những bộ khuôn lớn >200kg thường phải chuyển ra nước ngoài làm là do khả năng của các cơ sở nhiệt luyện ở trong nước vẫn chưa ổn định dẫn đến những khuôn kích cỡ lớn, hình dạng phức tạp tôi trong nước thường bị nứt vỡ ngay sau khi tôi hoặc có tuổi thọ quá thấp.
Vì vậy, trong trường hợp này, nhằm giảm những ảnh hưởng rất lớn đến tiến độ sản xuất, gây thiệt hại lớn về kinh tế, cần phải đồng thời lựa chọn áp suất tôi hợp lý, đủ để làm nguội nhanh không tạo peclit vừa phải điều chỉnh làm sao để giảm thiểu sự chênh lệch nhiệt độ giữa các vị trí khác nhau trên sản phẩm. Tôi phân cấp là một lựa chọn hợp lý (biểu thị đường cong c ở hình 1).
Với mong muốn có thể giải quyết các vấn đề trên, năm 2014, KS. Ngô Bảo Trung, Tổng Công ty Máy động lực và Máy nông nghiệp, Viện Công nghệ Viện Công nghệ cùng các đồng nghiệp đã tiến hành nghiên cứu đề tài: “Nghiên cứu ứng dụng phương pháp tôi phân cấp trong lò chân không để nhiệt luyện khuôn kích thước lớn”.
Các nội dung nghiên cứu chính của đề tài bao gồm:
- Nghiên cứu lý thuyết ảnh hưởng của tốc độ nguội đến tổ chức vật liệu, đến biến dạng khi tôi thép: Ảnh hưởng của tốc độ nguội tới tổ chức vật liệu; Cơ sở lý thuyết về sự thay đổi kích thước trong quá trình nhiệt luyện.
- Cơ sở lý thuyết tôi phân cấp, nguyên lý tôi phân cấp: Cơ sở lý thuyết quá trình tôi phân cấp; Tôi phân cấp trong lò chân không.
- Thực nghiệm: Khảo sát khuôn hỏng; Kiểm tra một số tính chất mẫu thí nghiệm; Thực hiện tôi phân cấp để đo tốc độ nguội trên mẫu thí nghiệm; Lựa chọn các thông số công nghệ phù hợp cho quá trình tôi phân cấp trên lò chân không đối với 03 khuôn >200kg; Kiểm tra độ cứng, đánh giá chất lượng sản phẩm.
Thông qua việc nghiên cứu lý thuyết, nhóm đề tài đã có cơ sở để tiến hành khảo sát thực tế trên khuôn hỏng, từ đó đề ra phương án khắc phục hợp lý. Trên cơ sở kế thừa những nghiên cứu đã có cùng với những thí nghiệm sau khi tiến hành thực nghiệm đo tốc độ nguội trên mẫu thí nghiệm có chiều dày 150mm-250mm (đây là dải kích thước chiều dày phổ biến của các loại khuôn lớn), nhóm nghiên cứu đề tài đã lựa chọn được thông số hợp lý để xây dựng được quy trình công nghệ tôi phân cấp 03 sản phẩm khuôn chế tạo từ thép SKD61, khối lượng >200kg không bị nứt vỡ, đảm bảo yêu cầu độ cứng sau khi ram với điều kiện thích hợp.
Thành công của đề tài là cơ sở giúp cho những nhà nhiệt luyện có thêm phương án tham khảo đáng tin cậy để nhiệt luyện những bộ khuôn SKD61 có hình dáng phức tạp khác trên thiết bị lò nhiệt luyện chân không.
Có thể tìm đọc toàn văn Báo cáo kết quả nghiên cứu của Đề tài (Mã số 10905) tại Cục Thông tin Khoa học và Công nghệ Quốc gia.