Phương pháp và Tiêu chuẩn Phát hiện Độ Phẳng Mặt Vòng Đệm Than Chì Carbon

Độ phẳng mặt vòng đệm graphite là chỉ số then chốt về chất lượng đệm, quyết định trực tiếp hiệu suất và tuổi thọ làm kín. Sai lệch độ phẳng quá mức gây tiếp xúc mặt không đều, rò rỉ cục bộ và mài mòn nhanh. Là kỹ sư kiểm tra độ chính xác tại Huahao Sealing Co., Ltd. (霍邱县华豪密封件有限公司), chúng tôi đã thiết lập hệ thống phát hiện độ phẳng toàn diện. Bài viết này trình bày hệ thống phương pháp, tiêu chuẩn, điểm vận hành và các vấn đề thường gặp trong kiểm tra độ phẳng mặt vòng graphite.

1. Khái niệm cơ bản về độ phẳng

1.1 Định nghĩa và đơn vị

Độ phẳng là sự sai lệch của bề mặt thực tế so với mặt phẳng lý tưởng — khoảng cách giữa điểm cao nhất và thấp nhất. Trong thực tế kỹ thuật, nó được biểu thị bằng micromet (μm) hoặc vạch sáng. Một vạch sáng tương ứng với nửa bước sóng ánh sáng natri 589,3 nm, tức 0,0002945 mm (khoảng 0,3 μm).

1.2 Tiêu chuẩn kiểm tra

• Đệm kín cơ khí thông thường: ≤0,0009 mm (3 vạch sáng)
• Đệm kín cơ khí tốc độ cao (vận tốc tuyến tính >25 m/s): ≤0,0006 mm (2 vạch sáng)
• Đệm khí khô: ≤0,0006 mm (2 vạch sáng)
• Đệm tĩnh độ chính xác cao: ≤0,0015 mm (5 vạch sáng)

2. Phương Pháp Kiểm Tra Chính

2.1 Giao Thoa Ánh Sáng Đơn Sắc (Phương Pháp Tiêu Chuẩn)

#### Nguyên Lý

Ánh sáng đơn sắc từ đèn natri (bước sóng 589,3 nm) chiếu lên bề mặt kiểm tra, tạo ra các vân giao thoa với mặt phẳng quang học. Số lượng và hình dạng vân xác định độ phẳng:

• 1 vân sáng = 0,0002945 mm
• Vân thẳng: đạt, số vân tương ứng với số vạch sáng
• Vân cong: vượt tiêu chuẩn, hướng và độ cong cho biết lồi hay lõm
• Vân đồng tâm: bề mặt cầu hoặc nón, không đạt nghiêm trọng

#### Các Điểm Cần Lưu Ý Khi Thao Tác

1.Vệ sinh bề mặt kiểm tra và mặt phẳng trước khi kiểm tra bằng acetone hoặc ethanol không chứa nước

2.Đặt mặt phẳng nhẹ nhàng lên bề mặt kiểm tra, tránh ấn mạnh

3.Điều chỉnh góc chiếu sáng để vân giao thoa rõ nét

4.Đếm vân bằng kính hiển vi đọc hoặc quan sát trực tiếp

5.Kiểm tra 3-4 hướng khác nhau, lấy giá trị lớn nhất

#### Ưu Điểm và Hạn Chế

• Ưu điểm: độ chính xác cao (0,0001 mm), trực quan, tiêu chuẩn quốc tế
• Hạn chế: yêu cầu bề mặt đánh bóng Ra≤0,05 μm, không đo được bề mặt lớn hoặc thô ráp

2.2 Giao Thoa Laser

#### Nguyên Lý

Máy giao thoa laser sử dụng tính kết hợp của laser để tính độ phẳng qua phân tích vân giao thoa. Độ chính xác đạt 0,0001 mm với đầu ra số hóa.

#### Ưu Điểm

• Kiểm tra nhanh, dưới 30 giây mỗi chi tiết
• Có thể đo bề mặt lớn trên 500 mm đường kính
• Đầu ra số, lưu trữ và truy xuất dễ dàng
• Phù hợp kiểm tra theo lô

2.3 Phương Pháp Đồng Hồ So

#### Nguyên Lý

Đặt chi tiết lên bàn chuẩn chính xác, đo nhiều điểm bằng đồng hồ so; độ phẳng là hiệu số giữa giá trị lớn nhất và nhỏ nhất.

#### Các Điểm Cần Lưu Ý Khi Thao Tác

• Sử dụng đồng hồ so có độ chính xác 0,001 mm
• Tối thiểu 9 điểm đo (lưới 3×3)
• Đo theo cùng một hướng, tránh lỗi đo lặp lại
• Độ phẳng bàn chuẩn phải tốt hơn chi tiết 3 lần

#### Hạn Chế

• Độ chính xác thấp hơn (0,001 mm), không phù hợp với vòng đệm yêu cầu cao
• Đo tiếp xúc có thể làm hỏng bề mặt đánh bóng

2.4 Đo Bằng Khí Nén

#### Nguyên Lý

Dùng sự thay đổi khe hở giữa vòi khí nén và bề mặt kiểm tra; sự thay đổi áp suất phản ánh độ phẳng. Độ chính xác 0,0002 mm.

#### Đặc Điểm

• Không tiếp xúc, không làm hỏng bề mặt
• Nhanh, phù hợp kiểm tra theo lô
• Có thể tích hợp trực tuyến
• Chi phí thiết bị cao hơn

2.5 Máy Đo Tọa Độ (CMM)

#### Nguyên Lý

Quét nhiều điểm bằng CMM, phần mềm tạo mặt phẳng phù hợp và tính độ phẳng.

#### Đặc Điểm

• Độ chính xác cao (0,0002 mm)
• Đo được bề mặt phức tạp
• Chậm, phù hợp lấy mẫu kiểm tra
• Đầu tư thiết bị lớn

3. Yêu Cầu Môi Trường Kiểm Tra

3.1 Kiểm Soát Nhiệt Độ

• Nhiệt độ kiểm tra tiêu chuẩn: 20±2℃
• Chi tiết cần được giữ trong phòng kiểm soát nhiệt độ ít nhất 4 giờ trước khi kiểm tra
• Tốc độ thay đổi nhiệt độ: <1℃/giờ
• Độ chênh nhiệt độ theo chiều dài: <0,5℃/m

3.2 Kiểm Soát Độ Ẩm

• Độ ẩm tương đối: 50%-60%
• Tránh ngưng tụ ảnh hưởng đến độ rõ của vân giao thoa

3.3 Kiểm Soát Rung

• Bàn kiểm tra nên đặt xa nguồn rung (máy móc, máy nén)
• Vận tốc rung <0,5 mm/s
• Sử dụng nền cách ly rung nếu cần thiết

3.4 Độ Sạch Sẽ

• Phòng kiểm tra phải sạch sẽ, không bụi, không dầu mỡ
• Vệ sinh chi tiết, mặt phẳng và dụng cụ bằng acetone trước khi sử dụng
• Người vận hành đeo găng tay không xơ vải

4. Quy trình phát hiện và đánh giá

4.1 Chuẩn bị trước khi thử nghiệm

1.Điều kiện nhiệt độ: 4+ giờ ở 20±2°C

2.Vệ sinh chi tiết: lau mặt bằng acetone, lau khô bằng khăn không xơ

3.Vệ sinh mặt phẳng: lau bằng giấy kính và ethanol không chứa nước

4.Thiết bị: bật nguồn máy giao thoa kế 15 phút để ổn định nguồn sáng

4.2 Thao tác thử nghiệm

1.Đặt chi tiết mặt lên trên trên bàn thử

2.Nhẹ nhàng đặt mặt phẳng quang học lên mặt chi tiết

3.Điều chỉnh góc đèn natri (khoảng 30° góc tới)

4.Quan sát hình dạng và số lượng vân giao thoa

5.Xoay chi tiết, thử 4 hướng (0°, 45°, 90°, 135°)

6.Ghi lại số lượng vân sáng tối đa

4.3 Tiêu chuẩn đánh giá

• Đạt: số vân sáng tối đa ≤3 (tương đương 0.0009 mm)
• Không đạt: số vân sáng tối đa >3
• Vân cong: không đạt dù số lượng thế nào
• Vân đồng tâm: không đạt nghiêm trọng, cần mài rà lại

4.4 Báo cáo thử nghiệm

Phải bao gồm:

• Thông tin chi tiết (số bản vẽ, lô, số thứ tự)
• Phương pháp và thiết bị thử
• Môi trường (nhiệt độ, độ ẩm)
• Kết quả từng hướng
• Giá trị tối đa và kết luận
• Người kiểm tra và ngày tháng

5. Các vấn đề thường gặp và giải pháp

5.1 Vân giao thoa không rõ ràng

Nguyên nhân:

• Độ nhám mặt Ra>0.05 μm
• Vệ sinh bề mặt chưa sạch
• Bụi giữa mặt phẳng và chi tiết
• Công suất nguồn sáng không đủ

Giải pháp:

• Mài rà và đánh bóng lại đạt Ra≤0.05 μm
• Vệ sinh lại bằng acetone
• Lau mặt phẳng bằng giấy kính
• Điều chỉnh khoảng cách và góc nguồn sáng

5.2 Độ lặp lại kém

Nguyên nhân:

• Điều kiện nhiệt độ chưa đủ thời gian
• Chi tiết chưa giải phóng ứng suất
• Mặt phẳng không đạt chuẩn
• Lỗi đọc kết quả của người kiểm tra

Giải pháp:

• Kéo dài điều kiện nhiệt độ lên 8+ giờ
• Ủ chi tiết 24 giờ sau khi hoàn thiện
• Hiệu chuẩn mặt phẳng định kỳ (độ phẳng ≤0.00005 mm)
• Đào tạo người kiểm tra, xác minh kết quả hai lần

5.3 Vân biên bất thường

Nguyên nhân:

• Mẻ hoặc võng mép
• Áp lực mép không đều khi mài rà
• Biến dạng kẹp chi tiết

Giải pháp:

• Dùng đồ gá mài rà chuyên dụng, áp lực đều
• Kiểm soát áp lực mài rà 0.05-0.10 MPa
• Vát mép 0.2×45° sau khi mài rà

6. Các trường hợp thử điển hình

6.1 Vòng graphite đệm kín cơ khí bơm ly tâm

Chi tiết: ĐK ngoài 75 mm, ĐK trong 65 mm, cao 15 mm

Yêu cầu: độ phẳng ≤0.0009 mm (3 vân sáng)

Thử: giao thoa kế laser, tối đa 2 vân sáng ở 4 hướng

Kết luận: đạt

6.2 Vòng graphite đệm khí khô máy nén tốc độ cao

Chi tiết: ĐK ngoài 150 mm, ĐK trong 120 mm, cao 20 mm

Yêu cầu: độ phẳng ≤0.0006 mm (2 vân sáng)

Thử: giao thoa đơn sắc, tối đa 1.5 vân sáng ở 4 hướng

Kết luận: đạt

6.3 Vòng graphite đệm kín lò phản ứng lớn

Chi tiết: ĐK ngoài 500 mm, ĐK trong 450 mm, cao 30 mm

Yêu cầu: độ phẳng ≤0.0015 mm (5 vân sáng)

Thử: giao thoa kế laser, tối đa 4 vân sáng

Kết luận: đạt

Kết luận

Phát hiện độ phẳng mặt vòng graphite đệm kín là bước then chốt đảm bảo chất lượng đệm. Qua các phương pháp khoa học, kiểm soát môi trường nghiêm ngặt và quy trình chuẩn hóa, chất lượng mặt đệm được xác định chính xác, ngăn ngừa sản phẩm không đạt ra thị trường. Huahao Sealing Co., Ltd. trang bị thiết bị phát hiện hiện đại bao gồm giao thoa kế laser và giao thoa đơn sắc, với hệ thống phát hiện độ phẳng toàn diện đảm bảo mỗi vòng graphite đệm kín đều đáp ứng yêu cầu chất lượng. Khách hàng được chào đón ủy thác thử nghiệm bên thứ ba hoặc tham quan năng lực kiểm tra của chúng tôi.