tóm tắt luận văn thạc sĩ kỹ thuật đánh giá khả năng cắt của đá mài CBN khi mài thép x12m nhiệt luyện trên máy mài phẳng theo chỉ tiêu lực cắt

Khả năng cắt của đá mài có thể xác định qua một số chỉ tiêu như: Lực cắt, độ mòn, công suất cắt, nhiệt cắt hoặc hiệu ứng cắt lại,.... Mục đích nghiên cứu - So sánh khả năng cắt của đá mà

PHẦN MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài

Phương pháp mài, với rất nhiều ưu điểm, đã chiếm một vị trí rất quan trọng trong gia công cơ khí hiện đại

Thép X12M được dùng phổ biến để chế tạo những chi tiết chính xác, chịu tải va đập lớn, chịu mài mòn và chịu ăn mòn hóa học như: khuôn và chày dập nguội, con lăn, chốt ắc (xích xe tăng,

xe ủi), chày dập thuốc tây, Thép X12M ở trạng thái ủ tương đối

dễ gia công, nhưng sau khi tôi và ram thì có tính gia công rất thấp

và được xếp vào nhóm thép khó gia công nhất [6]

Vật liệu CBN có độ cứng chỉ sau kim cương và khả năng chịu nhiệt đến 1371oC Đá mài CBN được biết đến với rất nhiều tính năng ưu việt, đặc biệt khi mài những loại thép khó gia công (như X12M) Do có độ cứng cực cao và độ dai va đập lớn, đá mài CBN

có khả năng duy trì dung sai rất nhỏ, quá trình cắt ổn định tạo ra chất lượng bề mặt gia công cao và ổn định Ngoài ra, đá mài CBN còn có khả năng lấy đi lượng dư đều đặn trên bề mặt của chi tiết gia

công mà không cần bù độ mòn của đá mài Tuy nhiên loại đá mài này rất đắt Để có thể sử dụng đá mài CBN có hiệu quả kinh tế - kỹ thuật thì cần thiết phải có sự đánh giá về khả năng cắt gọt của loại

đá mài này

Khả năng cắt của đá mài có thể xác định qua một số chỉ tiêu như: Lực cắt, độ mòn, công suất cắt, nhiệt cắt hoặc hiệu ứng cắt lại, Trong các chỉ tiêu trên: Lực cắt là chỉ tiêu cơ bản đặc trưng cho bản chất vật lý của quá trình mài Lực cắt ảnh hưởng lớn đến sự mài mòn của đá, đến biến dạng đàn hồi và tiếp xúc của hệ thống công nghệ, đến rung động, nhiệt độ mài, đến độ chính xác và chất lượng bề mặt gia công Lực mài tuy nhỏ nhưng diện tích tiếp xúc của đỉnh hạt mài với bề mặt gia công rất nhỏ nên lực cắt đơn vị rất lớn

Mài bằng đá mài CBN được nhiều nhà khoa học các nước quan tâm nghiên cứu và ứng dụng nhưng ở Việt Nam có rất ít công trình nghiên cứu về lĩnh vực này được công bố, việc sử dụng đá mài CBN vào sản xuất cũng chưa phổ biến

Xuất phát từ những đặc điểm và tình hình trên, tác giả chọn đề tài:

“Đánh giá khả năng cắt của đá mài CBN khi mài thép X12M nhiệt luyện trên máy mài phẳng theo chỉ tiêu lực cắt.”

2 Ý nghĩa của đề tài

2.1 Ý nghĩa khoa học

Đóng góp những kết quả nghiên cứu về mài bằng đá mài CBN

2.2 Ý nghĩa thực tiễn

Kết quả nghiên cứu sẽ góp phần nâng cao hiệu quả kinh tế

-kỹ thuật khi mài bằng đá mài CBN

- Kết quả nghiên cứu có thể ứng dụng khi mài các chi tiết máy

có độ chính xác, chịu tải va đập lớn, chịu mài mòn và chịu ăn mòn hóa học như: khuôn và chày dập nguội, con lăn, chốt ắc (xích xe tăng, xe ủi), chày dập thuốc tây, và tham khảo khi mài các mác thép khó gia công khác

3 Đối tượng, mục đích và phương pháp nghiên cứu

3.1 Đối tượng nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu của đề tài là: Khả năng cắt của đá mài CBN khi mài thép X12M nhiệt luyện trên máy mài phẳng

3.2 Mục đích nghiên cứu

- So sánh khả năng cắt của đá mài CBN với đá mài Al2O3 khi mài thép X12M nhiệt luyện trên máy mài phẳng theo chỉ tiêu lực cắt

- Dùng làm tài liệu tham khảo cho việc giảng dạy, học tập và nghiên cứu

3.3 Phương pháp nghiên cứu

Phương pháp nghiên cứu lý thuyết kết hợp với thực nghiệm

- Nghiên cứu cơ sở lý thuyết

- Tiến hành thí nghiệm và xử lý số liệu thí nghiệm

- Phân tích và đánh giá kết quả

3.4 Nội dung nghiên cứu

Nội dung nghiên cứu gồm: nghiên cứu tổng quan về chất lượng bề mặt gia công và các yếu tố ảnh hưởng đến các thông số đặc trưng cho chất lượng bề mặt gia công bằng phương pháp mài; nghiên cứu tổng quan về các đặc tính cắt gọt của đá mài CBN và chất lượng bề mặt mài bằng đá CBN; đánh giá chất lượng bề mặt mài bằng đá CBN và xây dựng mô hình thực nghiệm về quan hệ giữa độ nhám bề mặt gia công với chế độ cắt khi mài bằng đá CBN

Chương 1:

TỔNG QUAN VỀ KHẢ NĂNG CẮT CỦA ĐÁ MÀI

VÀ CÁC NGHIÊN CỨU VỀ KHẢ NĂNG CẮT CỦA ĐÁ MÀI

CBN

1.1 Đặc điểm của quá trình mài

1.2 Một số phương pháp đánh giá khả năng cắt của đá mài

1.2.1 Đánh giá theo chỉ tiêu lực cắt

1.2.2 Đánh giá theo chỉ tiêu mòn

1.2.3 Đánh giá theo chỉ tiêu công suất

1.2.4 Đánh giá theo chỉ tiêu nhiệt cắt

1.2.5 Đánh giá theo chỉ tiêu rung động

1.2.6 Đánh giá theo hiệu ứng cắt lại

1.2.7 Đánh giá theo hệ số khả năng cắt của đá mài

1.3 Tính gia công của vật liệu khi mài

1.4 Một số kết quả nghiên cứu về khả năng cắt của đá mài CBN

1.4.1 Lực cắt

1.4.2 Mòn

1.4.3 Công suất

1.4.4 Nhiệt cắt

1.4.5 Rung động

1.6 Kết luận chương 1

1 Phương pháp mài có một vị trí quan trọng trong ngành cơ khí chính xác do khả năng gia công những vật liệu có độ cứng, độ bền cao, cho độ chính xác và độ bóng bề mặt cao

2 Khả năng cắt gọt của đá mài có thể được đánh giá theo một

số chỉ tiêu khác nhau: Lực cắt, mòn, công suất cắt, nhiệt cắt, hệ số khả năng cắt, rung động, …

3 Để nâng cao hiệu quả kinh tế - kỹ thuật của quá trình mài cần thiết phải có những đánh giá khả năng cắt của đá mài

4 Các nghiên cứu cho thấy đá mài CBN có nhiều đặc tính ưu việt hơn hẳn đá mài thông thường, tuy nhiên trong một số trường hợp lại sử dụng không hiệu quả bằng đá mài thông thường (mài thô, mài với tốc độ cắt cao ) Để sử dụng đá mài CBN hiệu quả tương xứng với tính ưu việt của nó cần có nhiều hơn nữa những nghiên cứu về loại đá mài này

5 Các nghiên cứu về khả năng cắt của đá CBN đều sử dụng phương pháp thực nghiệm vì vậy kết quả chỉ phù hợp với các điều kiện công nghệ cụ thể nhưng lại dễ dàng áp dụng vào sản xuất

6 Thép X12M nhiệt luyện có tính gia công thấp, thuộc nhóm thép khó gia công nhất Đá mài CBN có rất nhiều tính năng ưu việt, đặc biệt khi mài những loại thép khó gia công Những nghiên cứu

về mài thép X12M nhiệt luyện sẽ có nhiều ý nghĩa về mặt khoa học

và thực tiễn

7 Trong những công trình nghiên cứu về khả năng cắt của đá mài CBN, khi đánh giá theo chỉ tiêu lực cắt, chưa có công trình nào đánh giá về độ ổn định của lực cắt, hiệu ứng cắt lại, hệ số khả năng cắt, hệ số lực cắt và độ ổn định của hệ số lực cắt

Chương 2:

HỆ THỐNG THÍ NGHIỆM ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG CẮT CỦA ĐÁ MÀI KHI MÀI THÉP X12M NHIỆT LUYỆN TRÊN

MÁY MÀI PHẲNG

2.1 Mục đích nghiên cứu thực nghiệm

2.2 Phương pháp thí nghiệm

2.2.1 Mẫu thí nghiệm

2.2.2 Đá mài

2.2.3 Sửa đá

2.2.4 Tưới nguội

2.2.5 Máy thí nghiệm

2.2.6 Thiết bị đo lực và phần mềm xử lý

1 Thiết bị đo

2 Phần mềm xử lý

2.2.7 Chế độ cắt

2.2.8 Sơ đồ thí nghiệm

2.2.9 Phương pháp đánh giá

2.3 Kết luận chương 2

1 Đã xây dựng được hệ thống thí nghiệm (máy mài, phôi, đá mài, đồ gá, thiết bị đo, …) cùng với các điều kiện công nghệ cụ thể đảm bảo độ chính xác và các yêu cầu đặt ra nhằm tiến hành nghiên cứu bằng thực nghiệm để đánh giá khả năng cắt của đá mài CBN khi mài thép X12M nhiệt luyện trên máy mài phẳng theo chỉ tiêu lực cắt

2 Các phần mềm xử lý số liệu thí nghiệm đảm bảo độ chính xác, có nhiều tính năng và dễ dàng sử dụng trong quá trình thực nghiệm cũng như xử lý số liệu sau thực nghiệm

Chương 3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

3.1 Lực cắt và hệ số lực cắt

- Lực cắt tiếp tuyến và lực cắt pháp tuyến khi mài bằng đá CBN thấp hơn nhiều so với khi mài bằng đá mài Al2O3

- Khi mài bằng đá mài CBN, lực mài giảm dần theo thứ tự: Emulsion, Tectylcool 1290, Tectylcool 1240

- Khi mài bằng đá mài Al2O3, lực mài giảm dần theo thứ tự: Tectylcool 1240, Emulsion, Tectylcool 1290

3.2 Độ ổn định của lực cắt

- Lực cắt khi mài bằng đá CBN ổn định hơn nhiều so với khi mài bằng đá mài Al2O3

- Sự thay đổi lực cắt khi mài bằng đá mài CBN là rất nhỏ do

đá mài CBN có độ cứng rất cao, độ chịu mài mòn lớn, độ dai va đập lớn, ít xảy ra hiện tượng tự mài sắc

- Lực cắt khi mài bằng đá mài CBN khi sử dụng ba loại dung dịch trơn nguội khác nhau là Emulsion, Tectylcool 1240, Tectylcool

1290 ít thay đổi hơn so với đá mài Al2O3

3.3 Hệ số khả năng cắt

- Hệ số lực cắt Kp của đá mài CBN nhỏ hơn và ổn định hơn so với đá mài Al2O3

- Khi cắt với 15 lượt cắt, tỉ lệ hệ số khả năng cắt của đá mài CBN so với đá mài Al2O3 tăng dần từ Techtylcool 1290 (1.96 lần), Emulsion (2.09 lần) đến Tectylcool 1240 (2.5 lần)

- Khi cắt với 30 lượt cắt, tỉ lệ hệ số khả năng cắt của đá mài CBN so với đá mài Al2O3 tăng dần từ Emulsion (1.86 lần), Techtylcool 1290 (1.93 lần), đến Tectylcool 1240 (2.46 lần)

3.4 Hiệu ứng cắt lại

- Sau mỗi lần cắt lại, lực cắt giảm dần đến một giá trị ổn định

- Số lần cắt lại của đá mài CBN ít hơn so với đá mài Al2O3

(khoảng 2 ÷ 3 lượt)

- Lực cắt sau mỗi lần cắt lại của đá mài CBN nhỏ hơn và giảm

ổn định hơn so với đá mài Al2O3

- Lực cắt khi ổn định của đá mài CBN nhỏ hơn so với đá mài

Al2O3

3.5 Một số nhận xét

- Đá mài CBN có độ cứng cao hơn, độ sắc hơn đá mài Al2O3

nên lực cắt nhỏ hơn, hệ số lực cắt Kp nhỏ hơn, hệ số khả năng cắt cao hơn trong cùng điều kiện mài, số lần cắt lại ít hơn

- Độ chịu mài mòn của đá mài CBN cao hơn đá mài Al2O3

(khoảng 63 lần) [9], đồng thời đá mài CBN rất ít xảy ra hiện tượng

tự mài sắc nên lực cắt của đá mài CBN ổn định hơn nhiều so với đá mài Al2O3

- Khi sử dụng ba loại dung dịch trơn nguội là Emulsion, Tectylcool 1240 và Tectylcool 1290, sự khác biệt về lực cắt của đá mài CBN là nhỏ hơn nhiều so với đá mài Al2O3

3.6 Kết luận chương 3

1 Đã xác định được ảnh hưởng của ba loại dung dịch trơn nguội là Emulsion, Tectylcool 1240 và Tectylcool 1290 đến lực cắt pháp tuyến và lực cắt tiếp tuyến khi mài thép X12M bằng đá mài CBN và đá mài Al2O3

2 Đã đánh giá được khả năng cắt của đá mài CBN và đá mài

Al2O3 khi mài thép X12M nhiệt luyện trên máy mài phẳng theo chỉ tiêu lực cắt Các yếu tố của lực cắt được đánh giá là: Giá trị lực cắt

và hệ số lực cắt, độ ổn định của lực cắt, hệ số khả năng cắt và hiệu ứng cắt lại theo lực cắt Kết quả cho phép khẳng định: Khả năng cắt gọt của đá mài CBN khi mài thép X12M nhiệt luyện trên máy mài phẳng cao hơn hẳn so với đá mài Al2O3

KẾT LUẬN CHUNG

1 Mài là một quá trình phức tạp với tập hợp lớn các yếu tố ảnh hưởng làm cho mô hình lý thuyết và thực nghiệm có sự khác nhau đáng kể Chỉ có mô hình thực nghiệm mới mô tả chính xác và khách quan quá trình đó

2 Ảnh hưởng của dung dịch trơn nguội tới lực mài khi mài bằng đá mài CBN ít hơn so với đá mài Al2O3 Quy luật ảnh hưởng của dung dịch trơn nguội đến khả năng cắt của đá mài Al2O3 và đá mài CBN là không giống nhau:

- Với đá mài CBN: Khả năng cắt tăng dần theo thứ tự: Emulsion, Tectylcool 1290, Tectylcool 1240

- Với đá mài Al2O3: Khả năng cắt tăng dần theo thứ tự: Tectylcool 1240, Emulsion, Tectylcool 1290

3 Đã đánh giá được khả năng cắt gọt của đá mài CBN khi mài thép X12M nhiệt luyện trên máy mài phẳng theo chỉ tiêu lực căt Việc đánh giá được thực hiện với bốn yếu tố:

- Giá trị lực cắt và hệ số lực cắt: Lực cắt pháp tuyến Fy và lực cắt tiếp tuyến Fz khi mài bằng đá mài CBN nhỏ hơn rất nhiều so với khi mài bằng đá mài Al2O3 Hệ số lực cắt (Kp = Fy/Fz) của đá mài CBN nhỏ hơn so với đá mài Al2O3

- Độ ổn định của lực cắt: Lực cắt khi mài bằng đá mài CBN ổn định hơn rất nhiều so với khi mài bằng đá mài Al2O3

- Hệ số khả năng cắt (Kc = Qw/Fy): Đá mài CBN có hệ số khả năng cắt cao hơn nhiều và ổn định hơn so với hệ số khả năng cắt của đá mài Al2O3

- Hiệu ứng cắt lại theo lực cắt: Số lần cắt lại của đá mài CBN

ít hơn (khoảng 2 ÷ 3 lượt cắt), đồng thời lực cắt giảm ổn định hơn

và có giá trị nhỏ hơn nhiều so với khi mài bằng đá mài Al2O3

Đánh giá chung là khả năng cắt gọt của đá mài CBN khi mài thép X12M nhiệt luyện trên máy mài phẳng cao hơn hẳn so với khi mài bằng đá Al2O3