Như chúng ta đã biết , chân vịt tàu biển phải thường xuyên làm việc trong môi trường nước mặn. Đây là điều kiện thuận cho việc ăn mòn, xâm thực chân vịt. Vì vậy việc chọn lựa vật liệu sản xuất chân vịt cực kỳ quan trọng. Nó không chỉ giảm hư hỏng, kéo dài tuổi thọ mà còn tăng hiệu suất làm việc của cả bộ máy. Công nghệ sản xuất chân vịt đã nghiên cứu và phát triển nhiều loại vật liệu phù hợp. Việc sử dụng loại vật liệu nào sẽ còn tùy thuộc và đặc tính chân vịt và tàu thuyền.
- Hợp kim đồng
Trước hết đồng là một kim loại tốt. Đồng là kim loại lâu đời nhất được sử dụng bởi con người. Nó được sử dụng từ thời tiền sử. Từ năm 5000 trước công nguyên, đồng đã được nấu chảy từ các oxit đồng đơn giản. Đồng và hợp kim đồng là một số loại vật liệu linh hoạt nhất hiện có. Việc kết hợp các tính chất vật lý như cường độ, độ dẫn điện, khả năng chống ăn mòn, khả năng gia công, độ dẻo làm cho đồng thích hợp với nhiều ứng dụng trong đó có sản xuất chân vịt tàu biển. Các tính chất nói trên có thể được tăng cường hơn nữa với các biến thể trong thành phần và phương pháp sản xuất.
Các hợp kim đồng được sử dụng phổ biến cho vật liệu sản xuất chân vịt đó là CU1, CU2,CU3,CU4.
- CU1 (Đồng mangan)
Từ 52-62% đồng, 35-40% kẽm, 0.5-4% cho các chất mangan, thiếc, chì, nhôm, sắt và niken tăng khả năng chống ăn mòn cho chân vịt. Hợp kim có sức chịu kéo lên tới 440N/mm2
- CU2( Niken-Mangan Đồng)
Từ 50-57% đồng, 33-38% kẽm, 3-8% niken, 1-4% cho các chất mangan, thiếc, chì, nhôm và sắt. Hợp kim này có sức chịu kéo lên tới 440N/mm2
- CU3 (Niken-Nhôm đồng)
Từ 77-82% đồng, 7-11% nhôm, 3-6% niken, 0.5-4 % cho các chất mangan, thiếc, chì, kẽm, sắt. Hợp kim này có sức chịu kéo lên tới 590N/mm2.
- CU4 (Mangan-Nhôm đồng)
Từ 70-80% đồng, 6.5-9% nhôm, 1.5-3% niken, 8-20% cho các chất mangan, thiếc, chì, kẽm và sắt. Hợp kim này có sức chịu kéo lên 630N/mm2
Với các hợp đồng, chân vịt sẽ có độ dẻo cần thiết, dễ dàng gia công hoặc sửa chữa. Tuy nhiên đây là vật liệu sản xuất chân vịt tương đối khó đúc và chi phí cao.
- Hợp kim thép không gỉ
Thép không gỉ hay còn gọi là inox, là một hợp kim của sắt, có chứa tối thiểu 10,5% crom. Thép có khả năng chống ăn mòn, chống oxy hoá tốt. Trong đó Crom như một chiếc vai trò như chiếc áo giáp bảo vệ thép, lớp crom càng dày, thép càng chống oxy hoá tốt. Do đó thép không gỉ cũng là một lựa chọn cho vật liệu sản xuất chân vịt tàu biển. Thông thường các mác thép không gỉ sử dụng cho đúc chân vịt sẽ gồm các loại sau:
- 12Cr1Ni
Từ 11.5-12.5% Crom, 0.8-1.5% các chất Niken, Cacbon, Silic, Phốt pho, Mangan, Lưu huỳnh, Mô lip đen và Sắt. Những hợp kim này có sức chịu kéo từ 540-690N/mm2
- 13Cr4Ni
Từ 12-13.5% Crom, 3.5-5% các chất Niken, Cacbon, Silic, Phốt pho, Mangan, Lưu huỳnh, Mô lip đen và Sắt. Những hợp kim này có sức chịu kéo từ 760-960N/mm2
- 16Cr5Ni
Từ 15-17% Crom, 4-6% các chất Niken, Cacbon, Silic, Phốt pho, Mangan, Lưu huỳnh, Mô lip đen và Sắt. Những hợp kim này có sức chịu kéo từ 760-960N/mm2
- 19Cr11Ni
Từ 18-20% Crom, 9-12% các chất Niken, Cacbon, Silic, Phốt pho, Mangan, Lưu huỳnh, Mô lip đen và Sắt. Những hợp kim này có sức chịu kéo từ 440-640N/mm2
Thép không gỉ chống ăn mòn tốt, chống va đập tốt nên một khi xảy ra hư hỏng như cong vênh, sẽ rất khó gia công uốn nắn.
- Các hư hỏng thường gặp của chân vịt
- Xâm thực
Ở môi trường tốc độ cao và áp suất thấp, sinh ra các bọt khí liên tục bị phá vỡ khi va vào mặt cánh quạt rồi lại sinh ra cái mới. Điều này gây ra những phản ứng cơ- điện-hoá học phức tạp phá huỷ bề mặt cánh quạt ở dạng rỗ khí, lâu ngày làm giảm hiệu suất làm việc của chân vịt. Hiện tượng này là nguyên nhân khách quan không phải do các yếu tố như vật liệu sản xuất chân vịt hay cách vận hành. Cách khắc phục vấn đề này là sử dụng chân vịt đường kính lớn hoặc diện tích lớn hơn để tăng lực đẩy, cho phép giảm số vòng quay. Từ đó hạn chế phần nào hiện tượng xâm thực.
- Sinh vật biển bám dính
Chân vịt hoạt động trong nước biển. Đó là điều kiện để các sinh vật biển, hà..bám dính lên chân vịt. Việc chân vịt hay thân tàu bị hà bám làm bề mặt của chúng không còn được trơn nhẵn. Từ đó làm tăng lực ma sát vô ích, tạo ra lực cản đòi hỏi động cơ hoạt động mạnh hơn, tiêu tốn nhiên liệu hơn. Để khắc phục điều này, người ta dùng nhân công để cạo hà định kỳ.
- Nứt gãy do mỏi
Chân vịt tàu biển đều trải qua hiện tượng mòn theo quá trình sử dụng. Do các dao động ngang, dọc, xoắn với hệ số bất đối xứng dần dần hình thành sự giòn hóa cục bộ trên chân vịt và sẽ hình thành vết nứt. Vết nứt thường xuất hiện ở các điểm có ứng suất cao nhất như vị trí chuyển từ cạnh dày sang mỏng, thay đổi hình thái, khu vực đã sửa chữa, hàn nắn…Trong thời gian đầu, khả năng chịu đựng của chân vịt bị giảm nhưng vẫn hoạt động được. Chú ý tránh vòng xoay động cơ rơi vào vùng cấm về dao động xoắn tức vòng quay cộng hưởng thì ứng suất phát sinh, nhanh chóng làm hư gãy cánh quạt.
- Va chạm vật cứng
Chân vịt hoạt động đôi khi bị va chạm với dãy đá ngầm, san hô, lưới cá…Những tình huống này dễ chân vịt bị cong vênh, nứt gãy. Cách khắc phục đối với hư hỏng nhẹ là gia công uốn, nắn để khôi phục hình dạng ban đầu. Ngoài ra, vật liệu sản xuất chân vịt cũng có ảnh hưởng đến khả năng chịu va đập của nó. Chẳng hạn vật liệu nhôm thì sẽ chịu va đập kém hơn các chân vịt làm bằng thép hay đồng thau.
Trên đây là chia sẻ của chúng tôi về các vật liệu sản xuất chân vịt và một số hư hỏng thường gặp. Hy vọng đã mang lại cho các bạn những kiến thức mới mẻ. Nếu còn băn khoăn điều gì hoặc muốn đặt mua chân vịt tàu biển, mời các bạn tham khảo thêm tại đây nhé. https://chanvittauthuy.leadi.vn/binhduong
