Tìm hiểu quy trình lắp đặt vận hành-Bảo dưỡng sửa chữa tổ hợp bơm ly tâm điện chìm UESPK16-2000-1400 nhằm nâng cao hiệu quả sử dụng

ng dẫn, zoăng làm kín bị hở. Kéo lên sửa chữa. Bơm không có lưu lượng, động cơ làm việc ở chế độ không tải. Hỏng trục truyền của động cơ. Kéo lên sửa chữa. Động cơ không khởi động, Rơle bị hỏng. Chập mạch trên mặt đất. Kiểm tra và sửa chữa. 3.2.7 Tháo và kiểm tra bơm. Yêu cầu trước khi tháo bơm: - Ngắt điện. - Đóng van đường dẫn dung dịch vào miệng giếng. - Tháo cáp ra khỏi tủ điều khiển và đầu giếng. Các bước tháo và kéo máy: - Tháo đường dẫn nước vào. - Tháo đầu giếng (tháo ốc vòng làm kín. . .). - Bắt đầu kẹp vào mặt bích đầu treo, kéo máy lên độ cao 1 – 1.2(m). - Tháo vòng bít lắp đầu kẹp vào đầu trên của bơm. - Tháo đầu nối nhánh vào kéo máy. - Tiếp tục với động cơ điện: + Bắt đầu kẹp vào động cơ điện. + Kéo động cơ điện. + Xả nước ở bộ phận làm mát của động cơ lên sàn khoan. Máy bơm và động cơ điện cần nhanh chóng chuyển tới nơi tháo dỡ sau đó tiến hành rửa sạch trước khi vận chuyển (khi vận chuyển phải đặt trong thùng chuyên dụng). Động cơ và máy bơm được bảo quản nơi khô ráo. 3.3 QUY TRÌNH THÁO LẮP SỬA CHỮA MÁY BƠM LY TÂM ĐIỆN CHÌM UESPK 16-2000-1400. 3.3.1 Tháo máy bơm. Sự tháo lắp kiểm tra bảo dưỡng và sửa chữa cần tiến hành ở phân xưởng. yêu cầu đối với phân xưởng là: phân xưởng phải có thiết bị nâng > 2 tấn, có các dụng cụ thiết bị chuyên dụng. Thời gian tháo sau 3 – 4 nagyf khi kéo bơm ra khỏi giếng. Các bước khi tháo bơm: - Trước tiên ta tháo đầu nối nhanh ở các phần của bơm. - Máy bơm cần đặt nằm ngang trên giá đỡ chuyên dụng. Tháo lắp từng tầng bơm pahir có đế chuyên dụng. - Để tháo lắp các phần của bơm cần có đế tựa 3 bắt với bulong 6 có ren M24 theo phương thẳng đứng. Vòng 2 có thể điều chỉnh để thân 1 đi vào. - Sự tháo lắp phần dưới được tiến hành với việc tháo bỏ vòng 2. 3.3.1.1 Tháo phần trên của máy bơm. Hình 3.5 Ụ tháo lắp chuyên dụng. Chuẩn bị ụ tháo, đặt máy bơm nằm ngang trên ụ tháo. Các bước tháo như sau: - Tháo đầu treo mặt bích ở phần ren cần tháo bỏ đầu nối nhánh, tháo đai ốc. - Tháo đầu nối 2. - Tháo đai ốc của chốt định vị 3. - Tháo vòng làm kín 4 và gối đỡ dưới 3. - Tháo bỏ vòng cách 6 ra khỏi thân vỏ 7 bằng cách tháo 4 bulong M6 trên thân 7. - Kẹp giữ trục 8 để tháo bulong 9. - Bắt đầu kẹp vào thân 7 dùng cẩu nâng bơm theo phương thẳng đứng, rút trục bơm và các tầng bơm ra khỏi thân 7. - Ở phàn dưới của bơm tháo gối đỡ dưới 10, ống lót 11, đệm tì 12. - Bắt đầu kẹp vào giữa đầu nối và vòng đệm ngăn để tháo vòng đệm cuối 13, ống lót 14. - Tháo đệm điều chỉnh 15, tháo bánh công tác 16. - Quay đầu kẹp tháo vòng cách bộ phận dẫn hướng 17, tháo dĩa vành khăn; trên trục 8 tháo then 18, ống lót 14, tháo bánh công tác 16 của tầng tiếp theo. Như vậy ta đã tháo xong một tầng bơm. tiếp tục tháo hết các tầng còn lại và cuối cùng tháo trục 8 ra khỏi gối đỡ 5. 3.3.1.2 Tháo phần giữa của máy bơm. Các bước tháo tương tự như tháo phần trên của bơm. 3.3.1.3 Tháo phần dưới của máy bơm. Hình 3.6 Đầu kẹp. Tháo đai ốc 24, đầu nối chuyển động 22, tiếp theo tháo tấm chắn 23, vặn ốc tháo mặt bích 25, zoăng làm kín 26. Sau đó như ở phần giữa tháo chốt chuyển động 21, bulong 9, kẹp gắn dụng cụ giữ. . . Để tháo vỏ 7 cần tháo vòng chặn 4 ra khỏi cửa hút 27, chú ý khôn tháo hoàn toàn vòng cắt 6. Chú ý: Cần đảm bảo tính thuận ngịch khi tháo rỡ lắp ráp gối tựa ở phần dưới gần trục khi tháo nên bỏ vong 2. Khi tháo bánh công tác cuối cùng thì tháo vòng 28 và tấm chắn 20. 3.3.2 Lắp máy bơm. Yêu cầu: Khi đóng bạc vào thân dẫn hướng phải có đồ gá đóng bạc nhẹ nhàng không gây nứt thân dẫn hướng hay biến dạng bạc. Khi lắp cánh bơm vào trục phải lau sạch bụi bẩn trên rục, bôi một lớp mỡ mỏng sao cho khi lắp cánh bơm vào trục phải nhẹ nhàng tuyệt đối không được dùng búa đóng. . . 3.3.2.1 Lắp phần trên. Trên ụ đỡ được chuản bị cho lắp phần trên bơm. Lắp các tầng bơm theo trình tự: Đặt trục 8 lên giá đỡ, điều chỉnh bulong 6 trên giá đỡ để lắp đế tựa 3, lắp ống lót 14 vào trục 8, lắp đĩa vành khăn, đặt then 18 vào lắp bánh công tác 16 sau đó tiến hành kiểm tra điều chỉnh đệm 16 để đạt khoảng cách A ( khoảng cách từ mặt tiếp xúc trên của bánh công tác đến mặt tiếp xúc trên của đệm đỡ ) lắp ống lót 14 đặt vòng đệm và lắp bộ phận dẫn hướng. Tương tự đối với các tầng tiếp theo. Với mỗi tầng chú ý kiểm tra kích thước A giữa bánh công tác và vòng đệm. Sau khi lắp xong tầng cuối cùng lắp ống lót 14 vòng đệm và gối đỡ 5. Kiểm tra điều cỉnh khe hở B giữa bề mặt làm việc của ở can bằng thủy lực và bề mặt của gối đỡ trục (kích thước B được điều chỉnh bởi đệm 15). Sau cùng lắp ổ cân bằng thủy lực, bắt bulong 9 để giữ các tầng bơm. Chuẩn bị vỏ 7 sau dó tiến hành luồn các phần bơm đã lắp trên trục bơm vào bằng cẩu. Ở đầu dưới của thân có 4 lỗ Φ7 để lắp vòng cắ 6 làm chặt nó bằng bulong M6. Dựng thân 7 thẳng đứng với phần có vòng cắt ở phía dưới. Phía trên thân bôi mỡ AMC3. Dùng cẩu nâng tầng bơm cùng trục đã lắp đặt ra khỏi ụ tháo đưa ra lồng vào vỏ 7. Chú ý các tầng bơm đi vào thân 7 đến vị trí vòng cắt 6, sau đó dùng cẩu đặt phần bơm nằm ngang trên ụ. Tháo chốt hãm, vặn xiết bulong 9. Vòng cắt 6 được xiết chặt với gối đỡ trên bởi chốt định vị 3 quay chốt định vị 2-3 vòng với M = 20 – 25KNm. Sử dụng khóa chuyen dụng để kiểm tra sự quay của trục với Mq = 1KNm, nếu lớn hơn thì phải kiểm tra lại nóc cửa xả đưa toàn bộ phần trên đóng vào thùng. 3.3.2.2 Lắp phần giữa và phần dưới. Các bước chuẩn bị tương tự như trên với các phần giữa không có cửa xả mà tại vị trí ống lót 11 lắp đàu truyền chuyển dộng 21. Phần dưới tại vị trí của tấm đệm 5 thay bằng cửa hút 27. Sau khi tiến hành các bước như với phần trên và phần giữa ta lắp thêm trên chục xoăng làm kín 29 được lắp vào mặt bích. Tren trục 8 lắp khớp truyền chuyển động 22., xiết bulong 9, kiểm tra độ quay của trục với momen không lớn hơn 1KNm. Cuối cùng lắp tấm chắn 23 gắn chặt nó trên mặt bích 25 vào zoăng làm kín 26. Tiến hành đóng gói toàn bộ thiết bị vào thùng chuyên dụng. 3.3.2.3 Nối các phần bơm. Các phần bơm được nối lại với nhau bởi đầu nối nhanh. Sau khi lắp ráp các phần bơm xong phải tiến hành kiểm tra độ cong của trục khi quay, xem trục có bị vặn xoắn, vướng kẹt khi quay không. Quay trục với momen thử là 3KNm đối với bơm có 3 phần. 3.3.3 Bảo dưỡng kỹ thuật. Trong thời gian làm việc bơm cần được theo dõi qua các chỉ số của dụng cụ do và kiểm tra. Không cho phép sự làm việc kéo dài của bơm khi lưu lượng quá thấp và dùng bơm khi làm việc quá tải. Không cho phép làm việc khi áp suất trong cửa hút được tính toán bởi thiết kế. Theo chu kỳ kiểm tra nhiệt độ ổ bi, đệm làm kín động cơ, kiểm tra vòng tuần hoàn nước làm mát. Nhiệt độ ổ bi và đệm lót làm kín không quá 600C. Sau 2000h làm việc thì kiểm tra bơm. Sau 3000 – 4000 làm việc kiểm tra tình trạng bơm, thay dầu trong khớp nối truyền chuyển động. Sau 8000h làm việc thì tiến hành tháo rời các phần bơm, kiểm tra sự mài mòn, ăn mòn chi tiết, tình trạnh đệm làm kín, thay thế các chi tiết mới nếu cần. 3.3.4 Sửa chữa bơm ly tâm chìm UESPK 16-2000-1400. Sau khi tháo bơm tiến hành kiểm tra đánh giá mức độ mòn hỏng của chi tiết trong bơm. Những chi tiết trong giới hạn mòn thì tiếp tục sử dụng, những chi tiết không thể phục hồi thì thay thế phụ tùng mới tương ứng đạt kích thước sử dụng, còn chi tiết nào có thể sửa chữa phục hồi thì sửa chữa để sử dụng. Dưới đây là bảng phân loại đánh giá các chi tiết cần sử dụng trong máy bơm ly tâm điện chìm UESPK 16-2000-1400. Bảng 3.6 Tên chi tiết Các sai lệch về kích thước và khuyết tật cần sửa chữa Phương pháp sủa chữa Bạc lót Nếu bị xước. Hạ cốt bạc với giới hạn mòn của bạc là 0,3. Nếu vượt quá giới hạn mòn thì thay mới. Bánh công tác Bị mài mòn, có vệt xước Bị cong vênh Mòn vượt quá giới hạn Hạ cốt Vuốt Hàn đắp kim loại hoặc mạ để phục hồi. Trục bơm Nếu bị xước ít Lệch tâm,xước,mài mòn>0.2mm Đánh bóng bằng máy tiện. Bỏ đi thay mới. Ổ đỡ thủy lực Nếu bị bong mòn lớp cao su dán Bị mài mòn, xước > 0.2mm Thay mới Vòng tự lựa của bánh công tác Nếu không bị mòn nhiều Mức độ mòn > 0.5mm Mài đảm bảo khe hở và độ nhám cần thiết. Bỏ đi thay mới. Vỏ bơm Mòn thủng vỏ, gấy rạn các ren lắp bulong bị hỏng hay gẫy ngầm Bỏ đi thay mới. Khớp nối truyền chuyển động. Neus không bị mòn nhiều lớp cao dán không bong. Nếu bị mòn và bong lớp keo dán phần cao su với thép. Làm sạch và lắp lại. Thay mới. Các zoăng làm kìn động cơ các tầng Nếu còn tròn đảm bảo độ kín khít. Nếu do nâu ngày bị ép không còn đủ độ kín khít. Sử dụng lại. Thay zoăng mới. Màng cao su ổn áp Bị rách, biến dạng, không đàn hồi. Thay màng mới. Roto Bạc lót bị nứt hoặc hỏng. Sai lệch về kích thước. Bị lệch tâm. Ép ra thay mới. Hạ cốt bạc. Dùng máy tiện để định tâm. Stato Do làm việc lâu nên các lá phe bị ăn mòn nên kiểm tra các rãnh quấn dây. Nếu gẫy các lá phe: Gẫy ít. Gẫy nhiều. Rửa sạch những chỗ gờ trong rãnh nhằm tránh xước dây. Thay mới. 3.3.5 Công tác an toàn. Tất cả các công việc tháo lắp vận hành tổ hợp bơm ly tâm điện chìm UESPK 16-2000-1400 cần tuần thủ các quy tắc an toan trong: Nguyên tắc an toàn trong công nghiệp dầu khí. Nguyên tắc kỹ thuật sử dụng rạm điện, an toàn của trạm điện. Một số điểm chính yếu trong công tác a toàn: - Tất cả các thiết bị phải có hàng rào cách ly bảo vệ, có biển báo. Hàng rào cao không dưới 1,8m có cửa ra vào. - Dây cáp điện giữa đầu giếng và tủ điều khiển phải chôn ngầm(100-150m). - Tủ điều khiển máy biến áp và dây cáp phải được đặt ở nơi rễ quan sát, có biển báo nguy hiểm. - Lớp vỏ của máy biến áp tủ điều khiển và dây cáp cần được nối đất. - Đầu giếng cũng cần có dây nối với đất. - Đầu giếng được bơm thử với áp suất thử P = 50kg/cm2. - Các đường ống dẫn dung dịch bơm ép cần thử với áp suất 200kg/cm2. Tất cả các mặt bích phải được bảo vệ tránh gỉ. Đầu giếng, ống dẫn và các thiết bị trên sàn cần có hàng rào bảo vệ với chiều cao hàng rào không dưới 1,5m, các hàng rào đều có cửa ra vào. Trên hàng rào có biển báo an toàn. Khi lắp ráp máy bơm cần có thiết bị chuyên dụng trong quá trình tháo lắp phải kẹp đầu chuyên dụng và vị trí quy định trên thân bơm. Dây cáp kéo cần có trọng lượng tương ứng. Kiểm tra độ chắc chắn của đầu nối giữa động cơ và máy ơm. Khi thả ơm không được thả với tốc độ lớn hơn 0,2m dây. Khi vận hành thử mọi người phải đứng ngoài hàng rào bảo vệ, nghiêm cấm đứng trong hàng rào bảo vệ. Không di chuyển cáp trong khi tổ hợp đang vận hành cũng như các công tác khác ở đầu giếng, mặt bích đầu nối. CHƯƠNG IV: PHỤC HỒI - SỬA CHỮA BÁNH CÔNG TÁC 4.1. CẤU TẠO CỦA BÁNH CÔNG TÁC VÀ CÁC THÔNG SỐ KỸ THUẬT. Bánh công tác có nhiệm vụ chuyền năng lượng cho chất lỏng khi bánh công tác quay. Đối với máy bơm ly tâm điện chìm UESPK 16-2000-1400 thì dùng bánh công tác dạng kín một của hút. Trong quá trình công nghệ sửa chữa bơm ly tâm, việc thay thế những bánh công tác đã bị hỏng bằng bánh công tác mới tiết kiệm được về mặt thời gian nhưng như thế thì giá thành sửa chữa rất cao, không có lợi về kinh tế. Vì vậy phục hồi khả năng làm việc của những bánh công tác đã bị hỏng là phương pháp rất có lợi về mặt kinh tế. Tuy nhiên không phải bánh công tác nào hỏng cũng có thể phục hồi lại được khả năng làm việc của chúng, mà phụ thuộc vào mức độ hỏng của từng bánh công tác. Những bánh công tác bị hỏng trong những trường hợp sau thì nên loại bỏ, thay thế bằng những bánh công tác mới, không nên phục hồi lại: - Bánh công tác bị rạn, nứt, sứt mẻ, vỡ ở bất kỳ bề mặt nào. - Bề dày cánh dẫn giảm 1/3 bề dày ban đầu. - Các kích thước D1, D2, D3 bị mòn quá lớn. Những bánh công tác có thể phục hồi lại được khi không rơi vào những trường hợp nêu trên. Do bánh công tác của bơm ly tâm bị hỏng chủ yếu là do mòn các bề mặt kích thước lắp rắp với bạc làm kín và lắp với trục bơm, mòn cánh dẫn nên có nhiều cách để phục hòi lại khả năng làm việc của chúng dựa vào hai phương pháp chính là: Phương pháp bổ sung kim loại vào vị trí mòn và phương pháp loại bỏ hệ thống mòn cũ. Đối với phương pháp loại bỏ hệ thống mòn cũ gồm hai cách: sử dụng kích thước sửa chữa (tự do hoặc tiêu chuẩn) và sử dụng chi tiết phụ đều không thích hợp với quy trình phục hồi khả năng làm việc của bánh công tác nên ta không áp dụng. Ta sẽ áp dụng phương pháp phục hồi bằng bổ sung kim loại vào vị trí mòn, do phương pháp này phù hợp với việc phục hồi lại khả năng làm việc của bánh công tác. b2 a D1D2 Hình 4.1 Cấu tạo bánh công tác. Nguyên tắc của phương pháp này là: Bổ sung kim loại vào vị trí mòn của chi tiết có cơ tính tương đương hoặc tốt hơn so với vật liệu chế tạo chi tiết, sau đó gia công lại tới kích thước yêu cầu. Sau đây ta sẽ nghiên cứu một số biện pháp phục hồi khả năng làm việc của chi tiết bị mòn hiện đang được áp dụng để phục hồi bánh công tác của bơm ly tâm. Cấu tạo của bánh công tác gồm 3 dạng chính: Đĩa trước, đĩa sau và các cánh dẫn. Các góc độ chính của bánh công tác: 1 : góc giữa vận tốc tiếp tuyến với biên dạng cánh dẫn 1w  và vận tốc vòng ở cửa vào 1u  1 : góc giữa vận tốc tuyệt đối ở lối vào 1c  , và vận tốc vòng 1u  2 : góc giữa vận tốc tiếp tuyến với biên dạng cánh dẫn 2w  và vận tốc vòng ở cửa ra 2u  2 : góc giữa vận tốc tuyệt đối 2c  và vận tốc vòng 2u  Các góc độ này ảnh hưởng lớn tới các thông số làm việc của bơm. Hình dáng bố trí kết cấu của cánh dẫn chủ yếu phụ thuộc vào góc 1 và góc ra 2 . u1 c1w1 u1 c1w1 u1 c1w1 u2 c2w2 ß1 a 2 c2 u2 w2 a 2 ß1 u2 c2 w2 a 1 ß2 Hình 4.2 Ảnh hưởng của góc tạo bánh công tác. 4.1.1 Ảnh hưởng của góc 1 . Góc 1 là góc bố trí cánh dẫn và cũng là góc biểu thị phương của vận tốc tương đối ở cửa vào của bánh công tác. 1 chỉ phụ thuộc vào 1u  và 1c  ( 1 = 900 thì tổn thất thủy lực nhỏ nhất ); 1c  có hướng kính từ tam giác ta có. tg 1 = 1 1 u c Từ công thức trên nhận thấy 1 không ảnh hưởng trực tiếp tới cột áp của bơm. Nhưng nếu 1 không thích hợp sẽ gây ra va đập hệ thống dẫn và dòng chảy ảnh hưởng tới hiệu suất và cột áp của bơm. Thường 1 = 15 – 30 0. 4.1.2 Ảnh hưởng của góc 2 . Góc 2 là góc bố trí cánh dẫn và cũng là góc biểu thị phương của vận tốc ở lối ra của bánh công tác. Góc 2 ảnh hưởng trực tiếp đến các thành phần của vận tốc ở dòng chất lỏng do đó nó ảnh hưởng tới cột áp của bơm. Tùy theo trị số của góc 2 của bánh công tác mà có 3 loại sau. - Cánh dẫn cong về phía sau gọi là cánh dẫn ngoặt sau 2 < 90 0. - Cánh dẫn hướng kính ở lối ra gọi là cánh dẫn hướng kính 2 = 90 0. - Cánh dẫn cong về phía trước gọi là cánh dẫn ngoặt trước 2 > 90 0. Đối với bơm ly tâm thì thường dùng loại bánh công tác có cánh dẫn ngoặt sau ( 2 < 90 0). Thường chọn góc 2 = 15 – 30 0. 4.2. CÁC DẠNG HỎNG CỦA BÁNH CÔNG TÁC. 4.2.1 Hỏng do mòn. Đây là dạng hỏng thường gặp nhất ở bánh công tác của máy bơm ly tâm. Nguyên nhân là do lắp rắp giữa các chi tiết và do dung dịch bơm . . . Kích thước D1, D2 bị mòn, sự mòn có thể sảy ra trên toàn bộ chu vi (mòn đếu) hoặc bị mòn thành hình ovan. Sự mòn này cũng xẩy ra không đều từ mép ngoài vào tới đĩa trước và đĩa sau làm cho hai kích thước bị côn. Trường hợp đặc biệt có thể tạo nên những rãnh tương đối sâu ở hai bên bề mặt. Rãnh then bị mòn ở bề mặt có vị trí ngược hướng với chiều quay của bánh công tác. Mép ngoài hai đĩa của bánh công tác cũng bị mòn. Sự mòn này không đều và giảm dần từ ngoài vào trong. Có thể quan sát bằng mắt thường hiện tượng này. Bên trong bánh công tác các cánh dẫn bị mòn. Mòn ở phía của ra của bánh công tác thường nhiều hơn mòn ở các cánh dẫn không giống nhau, trên các cánh dẫn cũng khác nhau. Ở hai bên cánh dẫn sát với hai đĩa sự mòn xảy ra mạnh hơn. Kích thước D3 cũng bị mòn, sự mòn làm cho kích thước này có hình ovan. Tất cả các sự mòn hỏng của bánh công tác đã nêu ở trên đều thuộc hai dạng mòn cơ học và mòn hóa học. 4.2.1.1 Mòn cơ học Mòn cơ học là hiện tượng xảy ra trên bề mặt tiếp xúc giữa hai chi tiết hoặc giữa chi tiết với môi trường. Chất lỏng chuyển động tương đối với nhau trong quá trình làm việc. Mòn hóa học có thể xảy ra ba quá trình mòn đồng thời là mòn do mài, mòn do chèn ép hạt mài và mòn do oxi hóa lớp bề mặt. - Mòn do mài: Khi mối ghép hoặc hai bề mặt chi tiết tiếp xúc với nhau có sự chuyển động tương đối với nhau giữa tác dụng của tải trọng tiếp xúc, tại bề mặt tiếp xúccuar hai chi tiết sẽ xuất hiện lực ma sát. Các nhấp nhô trên bề mặt chi tiết sẽ bị lực ma sát phá vỡ và san bằng. Kết quả là bề mặt chi tiết bị mòn dần. Đó là hiệ tượng mòn do mài. Tốc độ mài mòn phụ thuộc vào nhiều yếu tố: Độ nhấp nhô bề mặt, trạng thái bề mặt tiếp xúc, tính chất lý hóa của vật liệu chế tạo chi tiết, tải trọng tác dụng nên mối ghép, tốc độ trượt và nhiệt độ trong mối ghép. - Mòn do hạt mài: Hiện tượng phá hỏng bề mặt tiếp xúc giữa hai chi tiết do có sự chèn ép hạt mài. Các hạt mài ( kim loại và phi kim ) có độ bền và độ cứng lớn hơn độ bền độ cứng của lớp kim loại bề mặt chi tiết. Khi có sự chuyển động tương đối giữa chúng, hạt mài sẽ như một dao cắt, cắt đi lớp kim loại tạo nên những vết xước. Vết xước càng nhiều càng làm tăng độ nhấp nhô bề mặt và làm tăng khả năng oxi hóa quá trình lặp lại dẫn đến bề mặt chi tiết bị mòn. Mòn do gỉ xảy ra trong khi chất bôi trơn bề mặt tiếp xúc giữa hai chi tiết có lẫn nước và có khả năng oxi hóa bề mặt kim loại, làm xuất hiện trên bề mặt chi tiết một lớp oxit có độ bền thấp hơn độ bền của kim loại gốc, dưới tác dụng của tải trọng lớp oxit bị bong ra và chi tiết bị mòn dần về kích thước. - Mòn cơ học phân tửi: Mòn xảy ra do tác dụng đồng thời của tải trọng vào lực ma sát phân tử. Nguyên nhân do các phân tử của từng bộ phận trên bề mặt tiếp xúc có lực liên kết nhỏ dưới tác dụng của áp lực riêng lớn, trên bề mặt tiếp xúc có lực ma sát phân tử lớn một phần của liên kết bị bong ra dẫn đến bề mặt chi tiết bị mòn dần. Mòn cơ học phân tử thường xuất hiện ở bề mặt nhẵn phẳng, chịu áp lực riêng lớn, điều kiên bôi trơn kém. 4.2.1.2 Mòn hóa học và mòn điện hóa. - Mòn hóa học: Là quá trình phá hủy kim loại dưới tác dụng của các nguyên tố hóa học có trong môi trường khí khô hoặc dung dịch không điện li tạo ra trên bề mặt kim loiaj một lớp oxit. Lớp oxit ban đầu hình thành ở bề mặt kim loại sau đóphats triển sâu dần vào bên trong, kéo theo sự thay đổi thành phần kim loại và tính chất của nó. Kim loại lúc đó bị phân hủy từng phần hoặc toàn bộ hoặc sản phẩm ăn mòn có thể ở hình dạng kết tủa trên bề mặt kim loại. Đôi khi qáu trình ăn mòn xảy ra dưới sự phân dair thành phần cấu trúc, thay đổi tính chất cơ lý của kim loại và hợp kim, phá hủy mối liên kết giữa các mạng tinh thể. Đặc điểm: Mòn hóa học xảy ra không theo giai đoạn. Sản phẩm ăn mòn hình thành trực tiếp trên bề mặt. Quá trình phân hủy xảy ra tại chỗ do tương tác giữa kim loại và môi trường ăn mòn. Ăn mòn hóa học thường xảy ra do tác dụng của các chất lỏng không điện phân và khí khô. Dung dịch không điện phân: Các dung dịch không điện phân phần lớn là các chất hữu cơ không dẫn điện. Sự tương tác giữa kim loại với môi trường ăn mòn phụ vào bản chất hóa học của các hợp chất hữu cơ, của nhiệt độ và các yếu tố khác. - Mòn điện hóa: Bản chất: Là sự phá hủy kim loại xảy ra dưới tác dụng của các dung dịch điện phân của khí ẩm lên kim loại và hợp kim. Quá trình ăn mòn phát sinh dòng điện. Đặc điểm: Ăn mòn điện hóa thường xảy ra hai quá trình đồng thời oxi hóa và oxi hóa khử. Trong kim loại thường tồn tại những pha có thế điện cực khác nhau ở môi trường khí ẩm hay môi trường dung dịch điện phân, những pha này tạo thành những pin tế vi ( pin Volta ). Trong quá trình pin tế vi tồn tại luôn xảy ra hiện tượng có một cực của bộ pin hòa tan vào dung dịch, điều này làm cho bề mặt kim loại của chi tiết bị mòn dần. Quá trình hòa tan kim loại còn kéo theo sự trao đổi của các điện tử và các ion giữa kim loại với dung dịch điện phân, do đó quá trình ăn mòn xảy ra trong dung dịch điện phân có cường độ mòn lớn. Tốc độ ăn mòn kim loại trong dung dịch điện phân phụ thuộc vào đặc tính của dung dịch. Trong môi trường axit, môi trường kiềm và môi trường trung tính quá trình ăn mòn xảy ra cũng khác nhau. Mức oxi hóa không chỉ phụ huộc vào môi trường máy làm việc mà còn phụ thuộc vào chất lượng vật liệu chế tạo chi tiết. 4.2.1.3 Kết luận. Từ những lý thuyết trên tác giả có thể đưa ra những nguyên nhân hỏng do mòn của bánh công tác như sau: - Nguyên nhân thứ nhất: do chất lỏng bơm là nước biển ở độ sâu 15-30m chứa rất nhiều tạp chất cơ học ( 3,4mg/lit ), các loại vi khuẩn . . .Nên nguyên nhân mòn là do các hạt rắn trong nước bơm ép. Trong quá trình bơm do không được xử lý kỹ nên các hạt rắn theo dòng chảy chất lỏng chảy vào bánh công tác gây nên mòn. - Nguyên nhân thứ hai: do ma sát của dòng chảy chất lỏng làm việc. Dòng chất lỏng chảy trong bánh công tác với vận tốc và áp suất lớn dần từ tâm ra ngoài. Lực ma sát cũng tăng theo chiều này. - Nguyên nhân thứ ba: mòn do tiếp xúc giữa guồng động với bộ phận dẫn hướng và các bạc làm kín. Trong quá trình làm việc, bánh công tác chịu tác dụng của lực chiều trục và trọng lực bánh công tác do bộ phận cân bằng thủy lực không khử hết hoàn toàn nên bánh công tác có hướng tiếp xúc và cọ sát với thân dẫn hướng và gây ra mòn. Do nước biển có pH cao nên điều kiện bôi trơn giữa các bạc làm kín và bánh công tác hết sức khó khăn nên xảy ra hiện tượng trượt giữa bánh công tác và bạc làm kín. Ngoài ra các tạp chất cơ học có các hạt rắn lọt vào khe hở giữa bạc và bánh công tác gây nên hiện tượng mòn do chèn ép hạt mài. - Nguyên nhân thứ tư: là trong nước bơm ép có rất nhiều các ion và anion Ca2+, Mg2+, Ba2+, Fe2+, . . . Cl-, CO32-, HCO3-, SO42- kết hợp với nhau tạo thành những chất kết tủa và tạo nên các pin tế vi làm ăn mòn bánh công tác. Thực nghiệm đã xác định ở mỏ Bạch Hổ tốc độ ăn mòn từ 0,5 – 1 mm/năm, cá biệt đạt 1,5mm/năm. 4.2.2 Hỏng do va đập thủy lực. Đặc điểm: Trên cánh dẫn của bánh công tác xuất hiện những vết rỗ, hiện tượng xảy ra không đều ở các banh công tác . . . Kích thước các lỗ rỗ có đường kính từ 0,2-1mm ở mép ngoài của cánh dẫn càng xuất hiện nhiều vết rỗ Nguyên nhân gây ra hiện tượng trên là do hiện tượng xâm thực do có sự rò rỉ áp suất ( có thể do đặt bơm chưa hợp lý, thiết bị đầu miệng giêng bị hở, các đường ống dẫn chất lỏng từ bơm tăng áp đến bơm ép vỉa bị hở...) làm cho nước biển có khuynh hướng tạo bọt, các bọt khí này gây nên hiện tượng xâm thực. Các bọt khí này vào những vùng có áp suất cao thì thể tích bị thu nhỏ đột ngột. Như vậy trong dòng hcayr hình thành những khỏng trống cục bộ thu hút các phần tử xung quanh xô tới với vận tốc rất lớn làm cho áp suất ở đó tăng đột ngột. Áp suất cục bộ rất lớn và sự va đập này làm rỗ bề mặt kim loại. Khi xảy ra hiện tượng này dòng chảy trong bánh công tác bị gián đoạn gây nên tiếng động bất thường, lưu lượng, cột áp, hiệu suất của bơm sẽ giảm đột ngột. Kết luận: nguyên nhân của hiện tượng xâm thực là do: + Vận tốc cục bộ của chất lỏng tăng trong cánh guồng. + Cửa vào hẹp vì cánh dẫn dầy. + Mặt bánh công tác có độ nhám không cao. + Áp suất và vận tốc phân bố không đều. + Áp suất tại cửa hút quá nhỏ. + Sự thay đổi hướng chuyển động của chất lỏng ở cửa vào của bánh công tác. 4.2.3 Hỏng do va đập cơ khí. Dạng hỏng này làm cho bánh công tác bị biến dạng gây vỡ, sứt mẻ. R 1 r p2 PIPII p2 p1 R 2 Hình 4.3 Lực dọc trục tác dụng nên bánh công tác. Nguyên nhân do lực dọc trục không bị triệt tiêu hoàn toàn ở ổ cân bằng thủy lực, các bulong ép các tầng cánh lại với nhau bị mòn gây ra. Chuyển động dọc trục làm cho bánh công tác có xu hướng va đập với bộ phận dẫn hướng gây hỏng. Áp lực hướng trục tác dụng nên một bánh công tác được tính toán như sau: Khi bơm làm việc chất lỏng ở bọng hút A chuyển động theo phương song song với trục vào của bánh công tác với áp suất khá nhỏ p1. Sau khi vào bánh công tác dòng chất lỏng ngoặt 900 và trở thành thẳng góc với trục. Áp suất chất lỏng tăng dần và đạt giá trị p2 ở cửa ra ( p1 << p2 ) dưới tác dụng của áp suất p2 một phần chất lỏng đi qua các khe hở giữa bánh công tác và thân bơm. Nếu bỏ qua sự quay của chất lỏng trong các khe hở B,C thì có thể xem gần đúng áp suất trong các khe hở đó bằng p2. Do đó áp lực hướng trục tác dụng lên đĩa sau của bánh công tác hướng về bên trái là:  21222 .. rRpPt   . Áp lực hướng trục tác dụng lên đĩa trước bánh công tác hướng về bên phải:    221121222 .... rRprRpPph   . Do p2 >> p1 => Pt > Pph. Do đó áp lực dọc trục có xu hướng đẩy bánh công tác về hướng ngược với hướng chuyển dộng của chất lỏng vào bánh công tác. ).(..)).(.( 222 22 112 rRHrRppPPP hphtI   . Áp lực P1 thực tế có giá trị nhỏ hơn một ít so với giá trị tính toán: do sự quay của chất lỏng theo các đĩa của bánh công tác trong các khe hở giữa bánh công tác và trục nên áp suất trong các khe hở đó giảm dần từ ngoài vào trong theo các đường parabol. Ngoài ra còn có áp lực PII tác dụng lên bánh công tác theo hướng của dòng chảy: g cQ cmPII 01 0 .. .   Vậy áp lực hướng trục tác dụng lên bánh công tác là: g cQ rRHP PPP h III 0122 1 .. ).(..     Đối với bơm có trcuj thẳng đứng như bơm UESPK 16-2000-14000 thì áp lực hướng trục được tính như sau: cth Pg cQ rRHP . .. ).(.. 01221     : Trọng lượng riêng của chất lỏng Hh: Cột áp lý thuyết của bơm Qlt: Lưu lượng lý thuyết của bơm c0 : Vận tốc chất lỏng ở cửa hút của bánh công tác R1: Bán kính cửa hút của bơm r : Bán kính trục bơm Pct: Trọng lượng bánh công tác 4.2.4 Hỏng do khuyết tật chế tạo. Bánh công tác được chế tạo bằng phương pháp đúc bằng mẫu chảy sau đó được gia công cơ và nhiệt luyện hoặc mạ. Vật liệu chế tạobanhs công tác bằng gang hoặc thép. Trong quá trình chế tạo bánh công tác có thể gặp một số khuyết tật sau. - Các bề mặt bánh công tác bị rỗ khi đúc, do quá trình đúc có khí lọt vào chi tiết đúc hoặc do mẫu vật đúc quá ướt, khi rót kim loại nóng chảy làm bốc hơi nước gây rỗ. - Trên bánh công tác có thể xuất hiện vết nứt, rạn do trong quá trình đúc vật đúc bị làm nguội quá nhanh tạo nên sự co ngót kim loại của vật đúc hoặc trong quá trình gia công nhiệt luyện không thực hiện đúng quy trình gây nên hiện tượng rạn nứt bánh công tác. 4.3. PHỤC HỒI KHẢ NĂNG LÀM VIỆC CỦA BÁNH CÔNG TÁC. Khi sửa chữa chi tiết mòn bằng phương pháp khôi phục lại kích thước danh nghĩa của chi tiết, cần phải đắp thêm một lớp kim loại vào vị trí mòn. Lượng kim loại cần đắp thêm là bao nhiêu cần phải xác định để đảm bảo kích thước cũng như đỡ lẵng phí về thời gian và vật tư. Trước hết phải loại trừ những sai số về hình dáng của chi tiết, gia công cắt ngọt chi tiết bằng máy cắt kim loại, đảm bảo đúng hình dạng ban đầu của chi tiết. Đây là điều bắt buộc phải làm vì: - Đảm bảo lớp kim loại sau khi gia công đắp là đều, tránh tình trạng chỗ mỏng, chỗ dày, tạo độ bền không đều trên bề mặt, hoặc phân bố khối lượng không đều gây mất cân bằng khi chi tiết chuyển động quay. - Đảm bảo tính chất cơ lý lớp bề mặt đồng đều. Chiều dày lớp kim loại đắp được tính bằng chiều dày lớp kim loại thiếu hụt do cắt bỏ phần mòn cộng với chiều dày lượng dư gia công. Trên cơ sở chiều dày lớp đắp đã xác định, ta tính toán lượng vật tư cần thiết và thời gian để đắp đủ kích thước yêu cầu. Hình 4.1.5 là sơ đồ để tính chiều dày lớp đắp đối với dạng trục và lỗ có kích thước danh nghĩa d và D sau khi được cắt bỏ phần mòn đến kích thước dm và Dm. D m Ddm d Hinh 4.4 Sơ đồ tính chiều dày lớp đắp. Chiều dày lớp kim loại đắp đối với dạng trục được tính:     2 m dap dd (mm). Chiều dày lớp kim loại đắp đối với dạng lỗ được tính:     2 m dap DD (mm). Lượng dư này chọn tùy theo phương pháp gia công chi tiết ở khâu tiếp theo. 4.3.1 Bổ sung kim loại bằng phương pháp hàn đắp. Hàn là một phương pháp sửa chữa chi tiết mòn hỏng phổ biến nhất được ứng dụng rộng rãi. Hàn có 3 dạng: hàn nối, hàn đắp và hàn lấp. Hàn đắp là dạng thích hợp nhất đối với việc phục hồi tính chất cơ lý của bánh công tác. Có rất nhiều phương pháp hàn đắp như: hàn đắp bằng tay, hàn đắp dao động, hàn đắp dưới lớp thuốc bảo vệ . . . Tùy thuộc vào điều kiện của xưởng sửa chữa, phạm vi ứng dụng của các phương pháp hàn mà chọn phương pháp hợp lý nhất đem lại hiệu quả cao nhất. Dưới đây là một số phương pháp hàn thông dụng đem lại hiệu quả cao khi phục hồi bánh công tác. 4.3.1.1 Phương pháp hàn đắp bằng tay. Phương pháp hàn đắp bằng tay được dùng để nối các chi tiết gãy, đắp thêm kim loại trên bề mặt chi tiết mòn . . . Đây là phương pháp được dùng rất phổ biến hầu như được ứng dụng ở bất kỳ cơ sở sửa chữa nào. a. Chuẩn bị mối hàn. - Làm sạch dầu, gỉ, và các chất bẩn khác tại vùng hàn. - Đối với những vết nứt phải làm nóng chảy sơ bộ ( thổi bớt một ít kim loại ) sau đó mới tiếp tục hàn. - Vát mép mối hàn để nâng cao chất lượng mối hàn. b. Công nghệ hàn. Hàn có thể hàn nóng hoặc hàn nguội. Hàn nóng cần phải nung chi tiết lên nhiệt độ ( 750 – 8000 ). Hàn nóng cho kết quả mối hàn tốt nhất. Khi hàn cần chú ý tránh làm nứt đường hàn, cong vênh chi tiết. Sau mỗi lớp hàn gõ sạch xỉ rồi mới hàn tiếp. - Que hàn: Chất lượng mối hàn phụ thuộc rất nhiều vào việc chọn loại que hàn và thuốc bảo vệ. Đối với bánh công tác mối hàn cần độ cứng cao có tinh chống mòn tốt nên dùng những loại que hàn đặc biệt hay que hàn hợp kim như T 540, T590 Bánh công tác chế tạo bằng gang hoặc thép thf có thể dùng que hàn gang hoặc que hàn có mã hiệu з34, з42, з42A, з46, з46A . . . - Cường độ dòng điện hàn: Dòng điện hàn cao ngoài độ tăng năng suất còn cho chất lượng mối hàn tốt do hệ số bền và dẻo tăng. Cường độ dòng điện hàn được tính theo công thức: I = KI . d ( A ). KI : Hệ số đắp, với thép KI = 35 – 60 d : Đường kính que hàn (mm). - Hàn thép: với thép có hàn lượng cacbon trung bình và thấp công nghệ hàn rễ dàng, chất lượng mối hàn nhận theo ý muốn. Nhưng với thép có hàm lượng cacbon cao ( C > 0,45% ) và thép đặc biệt thì hàn rất khó, trong mối hàn có nhiều bọt khí gây rỗ và oxi hóa mối hàn. Khi hàn cần chú ý: Nhiệt độ hàn cao, cơ tính vật liệu gia công giảm. Sau khi sửa chữa cần phải nhiệt luyện lại, công việc thêm phức tạp và khó khăn. Tai vùng nóng chảy cacbon và các nguyên tố khác sẽ gây sẽ tác dụng với oxi tạo thành oxit. Thép cacbon có độ dẫn nhiệt tốt, khi nung nóng rễ bị quá nhiệt và bị giòn. Thép cacbon có biến dạng lớn gây ứng suất bên trong lớn dễ xuất hiện vết nứt. - Hàn gang: Hàn gang có thể hàn nguội hoặc hàn nóng. Hàn nguội: dùng cho những chi tiết không cần nâng cao ứng suất, sau khi hàn không gia công cơ . . . cho nên không thể áp dụng hàn lắp bánh công tác được. Hàn nóng: chi tiết được nung trong lửa tới nhiệt độ 500 – 8000C. Hàn xong chi tiết được làm nguội chậm. Hàn nóng khắc phục được nhược điểm của hàn nguội song phức tạp nên ít sử dụng trong việc phục hồi tính chất cơ lý của bánh công tác. c. Đắp hợp kim cứng. Để tăng tính chịu mài mòn người ta đắp hợp kim cứng nên bề mặt của chi tiết . . . Hợp kim cứng được dùng dưới dạng bột hoặc hàn. Bột là hỗn hợp Borit ( 50% Boritcrom với 50% bột Fe ), Voca ( 85%W với 15%C ), các loại cacbit. Khi nung nóng đến nhiệt độ 1260 – 13000C hợp kim cứng chảy ra bám trên bề mặt chi tiết sau đó để nguội. d. Năng suất hàn. Lượng kim loại đắp vào chi tiết đượcxacs định: Q = K.I.t ( g ) K: Số nấu chảy. K = 6 – 18g/Ah. Thường lấy K = 7 – 12g/Ah. I : Cường độ dòng điện hàn ( A ). t : Thời gian hàn ( h ). Tốc độ đắp: . . F IKv  ( cm/h ).  : Khối lượng riêng của vật liệu mối hàn. Thép  = 7,85g/cm3 F : Tiết diện hàn ( cm2 ). 4.3.1.2 Phương pháp hàn đắp dao động. a. Sơ đồ nguyên lý làm việc 7 8 5 6 4 3 1 2 Hình 4.5 Sơ đồ nguyên lý hàn đắp dao động. 1-chi tiết. 2-dây hàn. 3-bộ dao động. 4-nam châm tạo dao động. 5-bộ dẫn động dây hàn. 6-vòi tưới làm mát. 7-bơm nước. 8-thùng chứa. Chi tiết phục hồi sửa chữa ( bánh công tác (1) ) được lắp rắp trên mâm cặp của máy tiện và được dẫn đông quay. Điện cực (2) sợi dây dao động, được nối với cực dương của dòng điện không đổi, điện áp khỏng từ ( 14 – 24V ). Bộ dao động 3 do sức hút của nam châm (4) làm cho sợi dây dao động nên xuống, biên độ dao động từ (1 – 3)mm, tần số dao động từ ( 150 – 100)lần/s. Khi chạm vào chi tiết rồi tách ra nó phóng ra điện tạo hồ quang, điện cưc (2) bị nóng chảy và phủ một lớp kim loại lỏng len bề mặt chi tiết. Bộ dao động (3) được gắn trên bàn xe dao động và chuyển động dọc theo trục của chi tiết. Do chi tiết quay tròn, đầu hàn chuyển dộng tịnh tiến nên lớp kim loại được đắp đều lên chi tiết. b. Ưu điểm - Chiều dày lớp đắp có thể đạt từ ( 0,8 – 2,5 ) mà chi tiết không bị cong vênh. - Nhiệt độn vùng hàn nằm trong giới hạn ( 40 – 80 )0C nên tính chất hóa lý và thành phần hóa học của vật liệu chi tiết ổn định, không thay đổi trong quá trình hàn. - Có thể hàn đắp được những chi tiết có hình dạng phức tạp, kể cả những chi tiết có chiều dày thành mỏng, chi tiết thép cacbon hàm lượng cao và chi tiết thép đặc biệt. - Thiết bị hàn tương đối đơn giản. - Năng suất hàn cao - Lượng kim loại hao phý thấp - Chất lượng kim loại hàn cao - Tránh được tác dụng của oxi và Nito vì có luồng chất lỏng bảo vệ. - Quy trình công nghệ hàn đơn giản. c. Công nghệ hàn đắp dao động * Chuẩn bị: - Làm sạch bề mặt cần hàn của chi tiết - Cắt ngọt, gia công loại bỏ sai số của hình dáng của chi tiết, đảm bảo đúng hình dạng ban đầu của chi tiết. * Chọn dây hàn - Vật liệu dây hàn: tùy theo yêu cầu của lớp đắp. Hàm lượng cacbon nhiều, lớp đắp cứng, dễ nứt, độ bền mỏi giảm. Hàm lượng C < 0,4%, lớp đắp có độ cứng 40 – 45HRC không có vết nứt. Hàm lượng C = ( 0,4 – 0,6 )%, lớp đắp có độ cứng 55HRC, nếu hàm lượng cacbon quá lớn sẽ có vết nứt, độ bền mỏi giảm. Dây hàn dùng loại có ký hiệu: CB – 08A, CB – 10XM, CB – 18MA hoặc những sợi thép cacbon kết cấu: 70,75,80; những sợi thép hợp kim; thép lò xo: HП30,65T . . . - Đường kính sợi dây hàn: Phụ thuộc vào chiều dày lớp đắp và công suất mối hàn. + Chiều dày lớp đắp h chọn đường kính dây dd = (1 – 1,6)mm. + Chiều dày lớp đắp hchọn đường kính dây dd = (1,5 – 2,5)mm. + Chiều dày lớp đắp h >2mm => chọn đường kính dây dd = (2 – 3)mm. * Điện áp và dòng điện hàn Phụ thuộc vào dường kính que hàn. Để quá trình hàn ổn định có thể dùng điện áp Uh = (24 – 30)V, song điện áp cao ngọn lửa hồ quang dài, nguyên tố cacbon và hợp kim bị cháy nhiều, giảm độ cứng, đồng thời tăng khả năng tiêu hao qua hàn. + Nếu dd ≤ 2mm, chọn mật độ dòng Dk = (60- 75)MA/m2, Uh = (10 – 12)V + Nếu dd > 2mm, chọn mật độ dòng Dk = (50- 70)MA/m2, Uh = (15 – 20)V * Tốc độ dẫn sợi dây Vd Quá trình hàn, sợi dây hàn luôn được đua xuống chạm vào chi tiết để tạo hồ Quang. Đây là một việc hết sức quan trọng, nếu tốc độ dây đi xuống Vd lớn, đấu que hàn bị đốt cháy nhanh tạo thành cục kim loại lớn, chưa bị nóng chảy đã rơi vào vùng hàn làm cho chất lượng lớp đắp kém. Nếu tốc độ đi xuống Vd nhỏ, lớp đắp không kịp điền đầy, có khả năng tạo thành lỗ rỗng tron loáp đắp cũng giảm chaats lượng lớp đắp. Tốc độ dây dẫn Vd phụ thuộc vào điện áp và đường kính sợi dây hàn. * Bước đắp: Bước đắp phải chọn sao cho đường hàn tạo ra một lớp kim loại hàn phủ đều lên trên bề mặt chi tiết. Phụ thuộc vào đường kinh dây hàn dd và điện áp hàn Uh ta chọn bước đắp như sau: - Khi Uh = (10 – 12)V, bước đắp: S = (1,2 – 1,5)dd mm/v - Khi Uh = (15 – 20)V, bước đắp: S = (1,5 – 2,0)dd mm/v * Vận tốc đắp: Tốc độ đắp được tính: aSh VdV ddap .. 1....785,0 2  h: Chiều dày lớp đắp (mm) a: Hệ số kể đến sự sai lệch giữa diện tích thực tế của tiết diện lớp đắp với diện tích hình tứ giác có chiều cao h ( tra bảng ).  : Hệ số bám của vật liệu que hàn trong kim loại đắp ( = 0,8 – 0,8). * Tốc quay của chi tiêt: Khi đắp mặt trụ, tốc độ quay của chi tiết: dapVD n . ..60 1000   (v/p). * Lượng dư gia công khi đắp. Khi đã đắp đầy đủ chiều dày kích thước ban đầu của chi tiết cần đắp thêm một lượng dư gia công. Tùy thuộc vào phương pháp gia công tiếp theo mà ta chọn lượng dư cho phù hợp. * Vị trí tưới dung dịch làm mát. Dung dịch làm mát không nên tưới trực tiếp vào vị trí hàn đắp ( vị tí ngọn nửa hồ quang ). Vì nó làm cho ngọn nửa hồ quang kém ổn định và gây biến dạng, nứt lớp kim loại đắp. Khoảng cánh tử vòi tưới đến ngọn lửa hồ quang được xác định thích hợp nhất là như sau: Khoảng cách từ vị trí que hàn đến vòi tưới L = (15 – 35)mm. Vòi tưới đi phía sau: L w H2O w V H2O Hình 4.6 Vị trí tưới dung dịch làm mát. + Góc lệch giữa vòi tưới và vị trí que hàn  = (1/8 – 1/4) chu vi tiết diện. Vòi tưới ở phía trước que hàn theo chiều quay của chi tiết. + Lượng dung dịch tưới không quá (3 – 5)lit/phut. Thành phần dung dịch tưới gồm: (50 – 60)gam/lit Ca(OH)2, (10 – 15)gam/lit dầu công nghiepj 30 hoặc dầu công nghiệp 45 tính cho một lít nước. 4.3.1.3 Hàn dưới lớp thuốc bảo vệ. a. Sơ đồ nguyên lý. Que hàn ( 4 ) được cơ cấu dãn động đẩy xuống liên tục đia qua phiễu (6) chứa thuốc bảo vệ ( 5 ) đến bề mặt chi tiết ( 1 ). Dây hàn và chi tiết nối với nguồn một chiều, chi tiết nối với cực âm, dây hàn nối với cực dương do đó tạo nên hồ quang điện giữa que hàn và chi tiết làm thuốc bảo vệ cháy tạo thành lớp vỏ bọc ( 3 ) bọc lấy ngọn lửa hồ quang ( 2 ) vùng kim loại hàn. Lớp kim loại hàn được bọc bởi vỏ xỉ ( 8 ) do lớp thuốc bảo vệ cháy tạo ra làm cho lớp kim loại hàn nguội dần. 5 6 8 7 3 2 1 4 Hình 4.7 Sơ đồ nguyên lý hàn đắp dưới lớp thuốc bảo vệ. b. Ưu nhược điểm. * Ưu điểm: Năng suất hàn tăng từ 6 – 8 lần so với hàn hồ quang hở vì mật độ dòng lớn 150 – 200A/mm2, phần hở que hàn nhỏ. Lớp vỏ xỉ tạo ra có tác dụng ủ mối hàn làm chậm quá trình nguội của kim loại hàn làm cho lớp kimloaij hàn có cấu trúc đồng đều ít bị rỗ khí. Lớp vỏ bọc hồ quang bảo vệ vùng làm không bị oxi hóa đồng thời làm giảm kim loại bắn ra khỏi vùng hàn trong quá trình hàn. Lượng kim loại mất mát do bắn ra ngoài chỉ bằng 2% lượng kim loại nóng chảy trong quá trình hàn. Có thể điều chỉnh được phần lớp kim loại hàn để nó đạt cơ tính theo yêu cầu. * Nhược điểm: Do có lớp vỏ bọc hồ quang điện nên không nhìn thấy trong quá trình hàn vì vậy phải gá lắp chi tiết hàn thât chính xác. Phải chi phí thêm thuốc bảo vệ nên giá thành hàn đắt. Chi tiết bị đốt nóng đến nhiệt ộ cao có thể làm thay đổi cơ tính của vật liệu. Không dùng cho chi tiết có đường kính nhỏ hơn 40mm. c. Công nghệ hàn đắp: - Chuẩn bị: Tương tự như hàn đắp dao động. - Chế độ đắp: Sợi dây hàn chọn tương tự như hàn dao động. Thuốc bảo vệ có hai loại: + Loại nấu chảy: Có thành phần gần giống thủy tinh, nhiệt độ nóng chảy của thuốc < 12000C. Loại này không có khả năng hợp kim hóa mối hàn. + Loại không nấu chảy: Thành phần thuốc chữa Ferro hợp mim được trộn lẫn theo một tye lệ nhất định, do đó có tác dụng hợp kim hóa mối hàn làm tăng độ cứng. Loại này dễ hút ẩm, cần được bảo vệ cẩn thận. Tốc độ di chuyển que hàn: 100.. . d d d F IK V  (m/h) I : Cường độ dòng điện hàn (A). Kd: Hệ số đắp phụ thuộc vào dòng điện hàn (g/Ah). + Dòng thuận chiều đấu thuận cực. d d d IK .065,03,2  + Dòng thuận chiều đấu ngược cực. d d d IK .4,06,11  + Dòng xoay chiều. d d d IK .4,07  dd : Đường kính sợi dây hàn.  : Khối lượng riêng kim loại sợi dây hàn  = 7,85g/cm2 với thép. F : Diện tích tiếp diện mối hàn (cm2). Tốc độ dẫn của sợi dây: 2.. .4 d iK V dđ   (m/h) Để ngọn lửa hồ quang ổn định Vd = Vđ Tốc độ quay của chi tiết hình trụ: D V n đ ..60  (v/p) D : Đường kính chi tiết (m). Điện áp và dòng điện: Điện áp hàn Uh = 25 – 40V khi đắp mặt phẳng, mặt trụ. Dòng điện hàn. I = 150 – 750A cho đắp mặt phẳng. I = 100 – 350A cho đắp mặt trụ theo đường xoắn. - Điều chỉnh rốc độ dây dẫn. Có hai phương pháp điều chỉnh: + Tự động điều chỉnh. + Điều chỉnh bằng cách dẫn tốc độ dây dẫn hàn không đổi (Vd = const). 4.3.1.4 Ví dụ cụ thể. Bánh công tác của bơm UESPK 16-2000-14000 bị mòn ở kích thước ΦD1. Kích thước danh nghĩa: ΦD1 071.0 036.0 120    Giới hạn mòn của kích thước là 0,5mm. Khi kích thước D1 mòn qua giới hạn ta sẽ phục hối bằng phương pháp hàn đắp dảm bảo điều kiện làm việc cho bánh công tác. D1D2 Quy trình công nghệ hàn đắp: a. Chuẩn bị : - Làm sạch bề mặt cần hàn của chi tiết - Cắt ngọt, gia công loại bỏ sai số của hình dáng của chi tiết, đảm bảo đúng hình dạng ban đầu của chi tiết. - Mài kích thước ΦD1 đến sạch đảm bảo độ tròn theo yêu cầu bản vẽ. b. Chọn dây hàn : Chọn dây hàn có hàm lượng cacbon < 0,4% để lớp đắp có độ cứng 40-45HRC Chọn dây CB – 0,8A. Đường kính dây hàn dd = 2 – 3mm với chiều dài lớp ssawps H > 2mm. c. Điện áp dòng điện hàn : Chọn mật độ dòng Dk = 50 – 70MA/m2. Với Uh = 15 – 20V. d. Tốc độ dẫn của sợi dây : Với dd = 2mm và Uh = 18V chọn Vđ = 65m/h. e. Bước đắp : Với Uh = 18V, dd = 2mm thì bước đắp. S = 1,7dd = 1,7.2 = 3,4mm/v. f) Vận tốc đắp : ash VdV ddđa .. 1....785,0 2  (m/h).  : Hệ số bám vật liệu que hàn trong kim loại. h : Chiều cao đắp. a : Hệ số kể đến sai lêchj giữa diện tích thực tế của tiết diện đắp với diện tích tứ giác có chiều cao h. Ta có: dd = 2mm; Vd = 65m/h;  = 0,8; h = 2,5mm; s = 3,4mm/v; a = 0,4: Vậy: )/(48 4,0.4,3.5,2 1.8,0.65.2.785,0 2 hmVđa  g. Tốc độ quay của chi tiết : )/(12,2 120.14,3.60 48.1000 ..60 .1000 pv D V n đa   h. Lượng dư gia công : sau khi hàn đắp ta mài chi tiết để đặt kích thước sử dụng chọn lượng dư là 0,6mm. Vậy chiều dày lớp đắp là: 2,5 + 0,6 = 3,1mm. i) Vị trí tưới dung dịch làm mát : Khoảng cách từ que hàn đến vòi tưới là 20mm. Góc lệch giữa vòi tưới và vị trí que hàn  = 300. Dung dịch tưới: + (50 – 60g/l) Ca(OH)2 + (10 – 15g/l) dầu công nghiệp 30. + Tất cả tính cho một lít nước. 4.3.2 Phục hồi chi tiết bằng phương pháp mạ. 4.3.2.1 Đặc điểm phạm vi ứng dụng. Đặc điểm của phương pháp mạ là đắp nên bề mặt chi tiết mòn một lớp kim loại mỏng dựa trên nguyên lý của sự điện phân. Trong quá trình điện phân dưới tác dụng của điện trường gây ra bởi các bản cực (1) anot và (2) catot các ion dương trong dung dịch điện phân sẽ đến bám vào bề mặt anot (cực dương). Trên catot các ion dương nhận thêm điện tử để trở thành nguyên tử trung hòa về điện giải phóng hidro ra khỏi dung dịch, các nguyên tử kim loại này được giữ ở catot tạo nên một lớp kim loại phủ lên bề mặt chi tiết. Phạm vi sử dụng: Phương pháp mạ cũng thường dùng để phục hồi chi tiết mòn gồm mạ Crom, mạ Niken, mạ thép, mạ đồng .Dưới đây ta sẽ nghiên cứu phương pháp mạ có nhiều ưu điểm trong việc phục hối tính chất cơ lý của bánh công tác. 1 2 5 3 4 6 Hình 4.8 Sơ đồ nguyên lý phương pháp mạ kim loại. 1. Chi tiết ( Catot ) 4. Vỏ trong của bề mạ 2. Điện cực không tan ( Anot ) 5. Nước (dầu) đung nóng 3. Dung dịch điện phân 6. Vỏ ngoài bằng thép Khối lượng kim loại mạ: m = C.I.t (g). I : Cường độ dòng điện. t : Thời gian điện phân. C: Đương lượng điện hóa. Với Cr => C = 0,3235 Thép => C = 1,043 Ni => C = 1,095 Song ở phương pháp mạ thường sử dụng điện cực không tan ( Anot làm bằng hợp kim Chì – Ăngtimoan ) để không bị tan vào dung dịch mạ, ảnh hưởng đến nồng độ dung dịch. Do vậy có hiện tượng hòa tan trở lại kim loại vào dung dịch, làm giảm lượng kim loại mạ bám vào chi tiết. Vì thế trên thực tế chiều dày lớp kim loại mạ bám trên bề mặt chi tiết ít hơn và được tính theo công thức: 510. ...   kDtCh  (mm). Dk: Mật độ dòng điện: S IDk  (A/dm 2) S : diện tích Catot (m2).  : khối lượng riêng của kim loại mạ (g/cm3).  : lượng hòa tan trở lại dung dịch của kim loại trên Catot (chi tiết) với Cr,  = (10 – 13)% Ưu điểm của phương pháp mạ là có thể phủ một lớp kim loại rất mỏng, không làm thay đổi tính chất kim loại của chi tiết, tăng độ cứng, độ mài mòn, độ bóng cho chi tiết. Có thể phủ nhiều lớp kim loain khác nhau. Nhược điểm của phương pháp là chiều dày lớp kim loại đắp nhỏ, thời gian mạ lâu, thiết bị phức tạp đòi hỏi thợ có trình độ tay nghề cao. 4.3.2.2 Công nghệ mạ. a. Làm sạch bề mặt mạ. - Tẩy dầu mỡ trên bề mặt chi tiết bằng cách rửa trong dung dịch kiềm nóng. - Mài để loại trừ vết mòn, đưa về dạng hình hoc đúng, kiểm tra chât lượng mài và kích thước chi tiết để xác định chiều dày lớp mạ và tính thời gian mạ. - Tẩy gỉ cho chi tiết được tiến hành bằng những phương pháp hóa học hoặc điện hóa: b. Dung dịch mạ. Mạ sắt có thể sử dụng hai loại dung dịch mạ như sau: - Mạ Clorua: FeCl2.4H2O (350 – 500)g/l. NaCl (80 – 90)g/l. HCl (0.5 – 2)g/l. Mật độ dòng điện: Dk = (5 – 20) A/dm2 Nhiệt độ mạ: t = (90 – 100)0C Lượng thoát kim loại:  = (90 – 95)% - Mạ sunfat: FeSO4.7H2O (325)g/l MgSO4. 7H2O (280)g/l Mật độ dòng điện: Dk = (10 – 20) A/dm2 Nhiệt độ mạ: t = (90 – 100)0C Lượng thoát kim loại:  = (90 – 96)% Nồng độ dung dịch mạ: Tỷ lệ giữa FeCl2 với HCl trong dung dịch điện phân được chọn theo công thức: N = 0,006K ± 0,3 (g/l). N: Nồng độ axit trong dung dịch điện phân (g/l). K: Nồng độ dung dịch điện phân. c. Mật độ dòng điện mạ. Phụ thuộc vào nồng độ dung dịch điện phân: Dk = 0,04KA/dm2. Dk nằm trong giới hạn (15 – 100) A/dm2. Lúc bắt đầu mạ sử dụng Dk = 0,5KA/m2. Sau đó cứ năm phút lại tăng mật độ dòng mạ lên 0,5KA/m2 cho đến lúc đạt định mức (3 – 4)KA/m2 và giữ nguyên cho đến lúc kết thúc quá trình mạ. d. Điện áp mạ. Điện áp sử dụng khi mạ: Umạ = 6 – 9(V) e. Nhiệt độ dung dịch mạ. Nhiệt độ dung dịch điện phân trong giới hạn 60 – 900C. Giữ nhiệt độ mạ ổn định trong quá trình mạ, cho phép dao động ± 20C. Nhiệt độ dung dịch mạ cao, tốc độ mạ nhanh song chất lượng mạ kém. Nhiệt độ mạ thấp, độ cứng kim loại mạ cao song giòn, năng suất thấp. Mạ bằng FeCl2, lớp mạ có cấu trúc hạt nhỏ, độ dẻo cao, độ cứng đạt (100 – 200)HB. Mạ bằng FeSO4 lớp mạ có cấu trúc hạt lớn dòn. Độ cứng đạt ( 200 – 300)HB. f. Thời gian mạ. kDC ht .. 10.. 5    ( h ). h : Chiều dày lớp mạ.  : Khối lượng riêng của kim loại mạ. C : Đương lượng điện hóa.  : Lượng hòa tan kim loại vào dung dịch. Dk:Mật độ dòng điện mạ. 4.3.2.3 Ví dụ cụ thể. Bánh công tác của bơm điện ly tâm chìm dùng để bơm ép vỉa đang sử dụng tại XNLD VIETSOVPETRO. Sau khi đã được hàn đắp tieps tục đem mạ để tăng hiệu quả sử dụng của bánh công tác. D1D2 Kích thước danh nghĩa của D1 = 036.0 071.0120 Giới hạn mòn của kích thước này là: 0,5 (mm). Khi các kích thước D1 bị mòn quá giới hạn thì ta sẽ phục hồi lại bằng phương pháp mạ Crom để phục hồi và nâng cao cơ tính cho bề mặt làm việc của hai kích thước. Quy trính công nghệ mạ được tiến hành như sau: a. Chuẩn bị bề mặt mạ. - Làm sạch chi tiết khỏi dầu, gỉ, vết bẩn. - Mài kích thước D1 đến sạch đảm bảo độ đảo, độ tròn theo yêu cầu bản vẽ. - Cách điện những bề mặt không cần mạ bằng sơn cách điện. Sơn từ 2-3 lớp, sau mỗi lớp sơn, chi tiết được sẫy khô trong khoảng 1-2h ở nhiệt độ (100 – 150)0C. - Xâm thực bề mặt mạ bằng phương pháp xâm thực ngay trong bể điện phân, mật độ dòng Dk = (0,8 – 1,2) KA/m2. Nhiệt độ dung dịch t0dd = (60 – 70)0C, thời gian từ 1-2 phút. b. Dung dịch mạ. Sử dụng hỗn hợp H2SO4 + CrO3 + H2O với tỷ lệ H2SO4/ CrO3 là 1:100 như sau: CrO3 – 150g/lit H2SO4 – 1,5g/lit c. Mật độ dòng điện mạ. - Dk = ( 15 – 100 )A/dm2. d. Điện áp mạ. - Lấy trong giới hạn Um = (6 – 8)V. e. Nhiệt độ dung dịch điện phân. - t0 = 570C ± 10C f. Chiều dày lớp mạ. - h = 0,8 – 1mm. g. Thời gian mạ. Thời gian mạ được tính theo công thức: kDC ht .. 10.. 5    ( h ).  : Khối lượng riêng của kim loại mạ Cr:  = 6,92g/cm3 C : Đương lượng điện hóa: C = 0,323g/A.h  : Lượng hòa tan kim loại vào dung dịch:  = (13-15)%. Áp dụng cụ thể với h=1mm ta có thời gian mạ bánh công tác là(Dk=90A/dm2) )(17 90.100.14,0.323,0 10.92,6.1,0 5 ht  h. Gia công chi tiết sau khi mạ. Ngâm trong bể dầu nóng và rửa trong nước nóng để khử ứng suât dư, sau đó sấy khô ở t0(150 – 200)0C trong (2-3)h. Mài kích thước D1 đén sạch bảo đảm độ đảo, độ tròn, độ bóng theo yêu cầu của bản vẽ. Yêu cầu mạ: - Lớp mạ phải đồng đều và đạt độ dày theo yêu cầu sửa chữa. - Không cho phép lớp mạ bám vào các bộ phận khác của chi tiết. - Lớp mạ phải đảm bảo độ cứng, độ bám dính tốt, không bị bong khi gia công cơ: ( Mài sau khi mạ ). 4.3.3 Cân bằng bánh công tác. Sau khi phục hồi tính chất cơ lý của bánh công tác ta phải kiểm tra bánh công tác bằng dụng cụ đo và kiểm tra cân bằng tĩnh, cân bằng động của bánh công tác trước khi đưa vào sử dụng. Phương pháp kiểm tra cân bằng tĩnh như sau: Xỏ trục cân bằng tĩnh qua bánh công tác rồi kẹp chặt bánh công tác bằng đai ốc. Đặt trục cân bằng tĩnh lên giá lăn và lăn nhẹ theo trục quay trên chiều dài ≥ 2D 9D là đường kính trục lăn) nếu trọng tâm của bánh công tác trùng với tâm quay thì sau vài lần quay bánh công tác đã có sự cân bằng tĩnh. Nếu sau nhiều lần quay mọi điemr trên bánh công tác đều rùng vào những điểm dừng của những lần quay trước chứng tỏ bánh công tác không có sự cân bằng tĩnh. Để cân bừng tĩnh ta phải đưa tâm quay và trọng tâm trùng nhau bắng các phương pháp gia công cơ. Cân bằng động được tiến hành trên máy cân bằng. Việc cân bằng bánh công tác như trên tuy chưa thật sự chính xác nhưng cũng đẫ đáp ứng phần nào điều kiện làm việc của bánh công tác giảm thiểu lực dọc trục xuất hiện trong bánh công tác.