CÔNG NGHỆ MÀI KHÔN NÓNG (phần 1)

TS. Nguyễn Văn Tường

Khoa Cơ khí, ĐH Nha Trang

             Để nâng cao chất lượng bề mặt xy lanh động cơ người ta thường gia công lần cuối bằng mài khôn hoặc mài khôn kim cương hoặc mài khôn đỉnh phẳng. Chất lượng bề mặt sau các bước gia công này rất cao. Tuy nhiên điều đó vẫn chưa làm thỏa mãn các nhà sản xuất động cơ, nhất là các sản xuất động cơ xe đua.

Trong thế giới cạnh tranh của đua xe ô tô, thành công thường được tính bằng phút. Các đội xe đua hàng đầu luôn luôn tìm kiếm ngay cả những sự thay đổi nhỏ nhất mà nó có thể làm nên sự khác biệt giữa một chiến thắng và một sự khởi đầu khác. Để xác định rõ lợi thế đó, những người chế tạo động cơ có hiệu suất cao và những nhà cung cấp liên tục tìm kiếm các phương pháp và vật liệu nhằm tiếp cận, nhưng không thể vượt quá,  các nguyên tắc chỉ đạo nghiêm ngặt của hiệp hội xe đua NASCAR (National Association for Stock Car Auto Racing) và các hội đồng khác. Kết quả của những nỗ lực này là công nghệ mài khôn nóng (hot honing), được phát triển bởi công ty C-K Technologies (Mỹ), với sự hợp tác với công ty Sunnen Products Co. (Mỹ). Ngày nay các nhà sản xuất động cơ đều công nhận đây là công nghệ hàng đầu trong chế tạo động cơ xe đua.

Các chi tiết kim loại được gia công từ phôi đúc thường có ứng suất bên trong. Khi có sự thay đổi của nhiệt độ, các ứng suất này gây nên sự thay đổi về cấu trúc và kích thước. Đối với các động cơ, khi vận hành, nhiệt sinh ra trong quá trình cháy sẽ làm biến dạng các xy lanh. Do có sự biến dạng này nên kích thước và hình dáng của xy lanh bị thay đổi trong một mức độ nhất định và độ đồng tâm của xy lanh sẽ không được đảm bảo.

Vấn đề nhiệt rất quan trọng trong đua xe. Trong quá trình đua, khi thân động cơ đạt nhiệt độ vận hành thì hình dáng của lỗ xy lanh bị thay đổi dưới một mức độ biến dạng mà nó có thể có một tác động tiêu cực đến chất lượng làm kín của sec-măng và kết quả là làm giảm công suất động cơ. Để làm giảm mức độ biến dạng này, người ta cố gắng gia công xy lanh động cơ ở điều kiện thân động cơ bị nung nóng và xy lanh bị biến dạng dưới một mô men nào đó sinh ra bởi nhiệt. Đây chính là vấn đề cơ bản của mài khôn nóng.

Người ta sử dụng một khối kim loại để chất tải phía trên thân động cơ. Khối kim loại này này đóng vai trò như là nắp quy-lát động cơ. Tên tiếng Anh của chi tiết này là torque plate, xin tạm gọi là tấm mô-men. Tấm này có các lỗ tương ứng với các lỗ xy lanh để đầu mài khôn xuyên qua khi mài. Bên trong tấm cũng có các khoang nước làm mát như trong nắp quy-lát. Người ta cho chất lỏng đã được đun nóng chạy tuần hoàn từ lối vào của đường nước làm mát của động cơ và thoát ra ở lối xả. Chất lỏng này cũng được đưa vào bên trong tấm mô-men. Lượng nhiệt sinh ra từ chất lỏng này sẽ làm cho xy lanh bị biến dạng. Vậy điều kiện nhiệt độ của thân động cơ khi gia công lỗ xy lanh gần giống với điều kiện làm việc của nó. Do đó quá trình mài khôn sẽ tạo ra kích thước xy lanh gần giống với kích thước xy lanh ở điều kiện vận hành.