tóm tắt luận văn thạc sĩ kỹ thuật NGHIÊN cứu ẢNH HƯỞNG của CHẾ độ CÔNG NGHỆ sửa đá đến độ NHÁM bề mặt

Để thực hiện được ý tưởng đã nêu tác giả chọn đề tài: “Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ công nghệ sửa đá đến độ nhám bề mặt khi mài thép không gỉ trên máy mài tròn ngoài”.. Đề tàiluận văn

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP

TRÒN NGOÀI

Học Viên: Đỗ Mạnh Cường Lớp: CHK11 CTM

Chuyên ngành: Công nghệ Chế tạo máy HDKH: TS Trần Minh Đức

THÁI NGUYÊN - 2010

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP

TRÒN NGOÀI

Học Viên: Đỗ Mạnh Cường Lớp: CHK11 CTM

Chuyên ngành: Công nghệ Chế tạo máy HDKH: TS Trần Minh Đức

HƯỚNG DẪN KHOA HỌC HỌC VIÊN

TS Trần Minh Đức Đỗ Mạnh Cường

THÁI NGUYÊN - 2010

1 Tính cấp thiết của đề tài

Hiện nay cùng với sự phát triển mạnh mẽ củakhoa học kỹ thuật đòi hỏi các chi tiết máy, các máy mócphải có độ chính xác về kích thước, hình dáng hình học,

độ bền mỏi, độ bền nhiệt và khả năng chống mài mòncao Để đạt được các yêu cầu đó một mặt người ta ápdụng các phương pháp gia công tiên tiến (gia công bằngdòng hạt mài, gia công bằng tia nước có hạt mài, giacông bằng siêu âm, gia công bằng xung điện.v.v…) mặtkhác người đã ta sử dụng các loại vật liệu có cơ, lý tínhtốt, chịu được mài mòn cao.v.v… thép không gỉ là mộttrong những loại vật liệu đáp ứng được các yêu cầu đó

Do những ưu điểm nổi bật: độ dẻo dai cao, độ bền nóngcao, khả năng chóng mài mòn cao và phản ứng từ kémcho nên thép không gỉ đã được dùng rất nhiều trongcông nghiệp như: Làm đồ gia dụng, bình chứa, chày,cối, ống công nghiệp, tàu thuyền công nghiệp, vỏ ngoàikiến trúc, các công trình xây dựng, nồi hơi, máygiặt.v.v…

Với hàm lượng các bon thấp, hàm lượng Crôm,Niken và các nguyên tố hợp kim khác cao do đó thépkhông gỉ là một loại vật liệu rất khó gia công đặc biệt làgia công bằng phương pháp mài (gây ra hiện tượng bết,dính) Vì vậy gia công thép không gỉ bằng phương phápmài được rất nhiều nhà khoa học trong và ngoài nướcquan tâm nghiên cứu, ở đây để gia công thép không gỉbằng phương pháp mài tác giả chọn hướng nghiên cứu

về chế độ công nghệ sửa đá nhằm tạo ra bộ thông sốcông nghệ sửa đá hợp lý từ đó sẽ nâng cao được khảnăng cắt của đá, nâng cao được tính linh hoạt của côngnghệ mài, nâng cao được tuổi bền của đá mài, đáp ứngđược thực tiễn sản xuất ở nước ta hiện nay

Để thực hiện được ý tưởng đã nêu tác giả chọn

đề tài: “Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ công nghệ sửa đá đến độ nhám bề mặt khi mài thép không gỉ trên máy mài tròn ngoài”.

2 Ý nghĩa của đề tài

2.1 Ý nghĩa khoa học

- Xác lập được quan hệ giữa các thông số côngnghệ sửa đá với độ nhám bề mặt Kết quả nghiên cứu sẽ

là cơ sở khoa học cho việc tối ưu hóa quá trình mài

- Đề tài sẽ bổ sung được một số kết quả nghiêncứu cơ bản về mài thép không gỉ trong điều kiện kỹthuật và công nghệ cụ thể ở Việt Nam

2.2 Ý nghĩa thực tiễn

Xuất phát từ điều kiện gia công cụ thể: Cặp đá mài– vật liệu gia công, hệ thống công nghệ, chất lượng sảnphẩm yêu cầu… sẽ chọn được chế độ công nghệ sửa đáhợp lý nhằm đảm bảo chất lượng sản phẩm theo yêu cầu

tế vi lớp bề mặt.

- Khi mài, mỗi hạt mài tạo ra một phoi riêng biệt cókích thước rất nhỏ, vì thế mài là quá trình cào xước tế vi

bề mặt gia công

- Hạt mài có độ cứng cao, cắt gọt không liên tục nên

có thể gia công được vật liệu rất cứng như: thép tôi, hợpkim cứng nhưng lại không gia công được những vậtliệu rất mềm Trong quá trình cắt đá mài có khả năng tựmài sắc

1.2 Cơ sở vật lý của quá trình mài

1.2.1 Qúa trình tạo phoi khi mài

1.2.2 Lực cắt khi mài

1.2.3 Công suất cắt khi mài

1.2.4 Nhiệt cắt khi mài

1.2.5 Sự mài mòn của hạt mài và chất dính kết

1.2.6 Rung động khi mài

1.2.7 CLBM gia công bằng phương pháp mài

1.3 Kết luận chương 1

* Định hướng nghiên cứu

Xuất phát từ các cơ sở khoa học đã trình bày ởtrên, để tiếp tục nghiên cứu sâu hơn về quá trình màinhằm tạo ra các sản phẩm cơ khí chất lượng cao Với ýtưởng muốn điều khiển Topography của đá để cải thiệntính cắt gọt, nâng cao tuổi bền của đá mài nhằm đáp ứngtính linh hoạt của thực tiễn sản xuất ở Việt Nam Đề tài

luận văn mang tên “Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ công nghệ sửa đá đến độ nhám bề mặt khi mài thép không gỉ trên máy mài tròn ngoài” là cần thiết, có ý

nghĩa khoa học và thực tiễn.

Chương 2:

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA CHẾ ĐỘ CÔNG NGHỆ SỬA ĐÁ ĐẾN CHẤT LƯỢNG BỀ

MẶT KHI MÀI THÉP KHÔNG GỈ

2.1 Topography của đá mài

Làm sắc là quá trình tạo khả năng cắt cho đá mài.Quá trình làm sắc bao gồm:

- Hạ thấp độ cao của chất dính kết trên chiều caobiên dạng đá để tạo ra không gian chứa phoi và làm chocác hạt mài nhô cao khỏi chất dính kết

- Tạo các lưỡi cắt trên hạt mài

2.1.2 Định nghĩa, tính chất và ý nghĩa của

10,5% Crôm Tên gọi là "thép không gỉ" nhưng thật ra

2.2.2 Phân loại thép không gỉ

Thép không gỉ gồm có 4 loại: Austenitic, Ferritic,Austenitic-Ferritic (Duplex), và Martensitic

2.3 Giới hạn vấn đề nghiên cứu

Mô hình tổng quát của phương pháp và mụcđích nghiên cứu được trình bày trên hình sau:

Hình 2.21 Mô hình tổng quát phương pháp nghiên

cứu và mục đích nghiên cứu

- Đã đưa ra được cơ sở lý thuyết của vấn đề cầnnghiên cứu.

- Xây dựng được phương pháp nghiên cứu đánhgiá độ nhám bề mặt khi mài thép không gỉ bằng 2 chỉtiêu Ra, Rt

Chương 3:

NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM

* Sơ đồ quy hoạch thực nghiệm và ma trận thực nghiệm

Sơ đồ quy hoạch thực nghiệm và ma trận thựcnghiệm với 2 thông số thay đổi được thể hiện trên hìnhsau:

Sơ đồ quy hoạch thực nghiệm và ma trận thực nghiệm

* Phương pháp tiến hành thí nghiệm

Qúa trình thí nghiệm được thực hiện theo cácbước sau đây:

(hình 3.4)

+ Bước 2: Tiến hành mài tròn ngoài chạy dao

Để giảm số lần đo nhấp nhô tế vi bề mặt nhưng vẫn đảm

phụ thuộc vào quá trình thí nghiệm

Kết quả đo của tất cả các điểm thí nghiệm đượctính toán và tổng hợp ở Bảng sau:

Sau khi tính toán biến đổi ta được kết quả như sau:

0, 247.100,054.10

* Đối với R t làm tương tự ta được kết quả như sau:

0,123.100,027.10

R t ,) với chế độ công nghệ sửa đá (S sđ , t sđ )

1 1.2

1.4 1.6

0.005 0.01

Luong chay dao doc S(m/ph)

Quan he giua Ra voi Ssd,tsd

Chieu sau cat t(mm/htd)

Luong chay dao doc S(m/ph)

Quan he giua Rt voi Ssd,tsd

Chieu sau cat t(mm/htd)

* Hình thái bề mặt gia công

Để đánh giá chất lượng bề mặt khi mài một cáchchính xác và đầy đủ ta tiến hành chụp ảnh tế vi bề mặtgia công ở 6 điểm thí nghiệm bằng kính hiển vi điện tửquét JSM 6490 tại Viện Khoa học vật liệu Hà Nội, kếtquả cho trên các hình sau

3.7 Thảo luận kết quả

Kết quả hồi qui đã cho biết quan hệ giữa độnhám bề mặt và chế độ công nghệ sửa đá khi mài thépkhông gỉ SUS304 bằng đá mài hải dương Cn40G-400x50x203x35m/s trên máy mài tròn ngoài được thểhiện ở phương trình (3.12), (3.14):

đến độ nhám bề mặt gia công nhưng ở các mức độ khác

của tsđ

- Khi Ssđ nhỏ, tsđ lớn thì nhấp nhô bề mặt Ra, Rt

tăng Nguyên nhân: Khi sửa đá tinh mật độ lưỡi cắt tĩnhtăng, bề mặt đá mịn hơn, không gian thoát phoi nhỏ hơnlàm cho ma sát giữa đá và bề mặt gia công tăng, lực cắttăng, nhiệt cắt tăng nên biến dạng dẻo bề mặt chi tiếttăng, nhám bề mặt tăng Trong trường hợp này, ảnhhưởng của biến dạng dẻo bề mặt trội hơn

- Khi Ssđ lớn, tsđ nhỏ thì nhấp nhô bề mặt Ra, Rt

giảm Nguyên nhân: Khi sửa đá thô mật độ lưỡi cắt tĩnhgiảm, bề mặt đá nhấp nhô hơn, không gian thoát phoilớn hơn làm cho ma sát giữa đá và bề mặt gia cônggiảm, lực cắt giảm, nhiệt cắt giảm nên nhám bề mặt

giảm Tuy nhiên không nên sửa đá với tsđ quá nhỏ vì khisửa đá như vậy chất lượng bề mặt giảm không đáng kể

mà chỉ làm cho khả năng cắt của đá giảm mạnh, lực cắttăng mạnh, rung động tăng dẫn đến tuổi bền của đágiảm

hai bên đường cắt xảy ra mạnh hơn, các hạt mài bị vỡlàm cho quá trình cắt dừng đột ngột tạo ra vết lồi lõmtrên bề mặt mài đồng thời gây ra ứng suất tập trung khichi tiết làm việc sau này (hình 3.8, hình 3.9, hình 3.10)

Ở các điểm có Ssđ lớn, tsđ nhỏ (điểm P4, P5, P6) hiệntượng vật liệu bị nén giãn sang hai bên đường cắt xảy ranhỏ hơn dẫn đến bề mặt có ít vết lồi lõm hơn và chấtlượng bề mặt đạt được cao hơn (hình 3.5, hình 3.6, hình3.7)

- Căn cứ vào yêu cầu công nghệ cụ thể (tuổi bền,chất lượng.v.v…) ta hoàn toàn có thể xác định được bộ

cầu kỹ thuật của nguyên công

3.8 Kết luận chương 3

- Đã tiến hành nghiên cứu thực nghiệm Đã thunhận, lưu trữ và xử lý được số liệu thí nghiệm Số liệuthí nghiệm phong phú đảm bảo độ tin cậy

- Các kết quả nghiên cứu thực nghiệm phù hợpvới các nghiên cứu lý thuyết

- Đã xây dựng được mô hình quan hệ giữa độnhám bề mặt gia công với chế độ công nghệ sửa đá khimài thép SUS304 bằng đá bằng đá mài hải dươngCn40G-400x50x203x35m/s trên máy mài tròn ngoài.

Mô hình cho phép đánh giá mức độ ảnh hưởng của chế

độ công nghệ sửa đá tới độ nhám bề mặt gia công ứngvới các điều kiện công nghệ cụ thể và là cơ sở để lựachọn chế độ công nghệ sửa đá hợp lý hoặc tối ưu gópphần giảm chi phí, nâng cao hiệu quả kinh tế - kỹ thuậtcủa quá trình sản xuất

- Đã đánh giá chất lượng bề mặt gia công khimài thép SUS304 qua các thông số như: độ nhám bềmặt, hình thái bề mặt gia công Kết quả đã cho phépkhẳng định: chất lượng bề mặt gia công khi mài ở chế

KẾT LUẬN CHUNG VÀ HƯỚNG NGHIÊN CỨU

TIẾP THEO CỦA ĐỀ TÀI

1 Kết luận chung

Nội dung của luận văn là “Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ công nghệ sửa đá đến độ nhám bề mặt khi mài thép không gỉ trên máy mài tròn ngoài”.

Qua ba chương luận văn đã nêu được các vấn đề sau:

- Luận văn đã tổng kết được các lý thuyết cơ bản

về công nghệ mài, về sửa đá và về thép không gỉ

- Từ bài toán đặt ra ta chọn phương pháp nghiêncứu là kết hợp giữa lý thuyết và thực nghiệm trong đónghiên cứu thực nghiệm là chủ yếu

- Xây dựng được hệ thống thí nghiệm đảm bảođược yêu cầu của vấn đề lý thuyết cần nghiên cứu, có

độ chính xác, độ tin cậy và độ ổn định cao với thiết bị

đo nhám hiện đại

- Đã tiến hành thí nghiệm với kết quả tốt

- Đã nghiên cứu và đánh giá nhám bề mặt củachi tiết gia công bằng cách xét ảnh hưởng đồng thời của

mặt trong từng trường hợp cụ thể

- Đã xây dựng được mô hình quan hệ giữa độnhám bề mặt gia công với chế độ công nghệ sửa đá khi

mài thép SUS304 bằng đá bằng đá mài hải dươngCn40G-400x50x203x35m/s trên máy mài tròn ngoài

- Xác định được chế độ sửa đá hợp lý cho cặp đámài – vật liệu gia công nhằm đạt được chất lượng bềmặt cao hơn góp phần nâng cao hiệu quả của quá trìnhsản xuất

Chọn như vậy sẽ làm tăng thể tích không gian chứaphoi, giảm ma sát trong vùng cắt, giảm lực cắt nên giảmđược biến dạng dẻo bề mặt gia công, độ nhẵn bề mặt đạtđược cao hơn, tuổi bền của đá cao hơn

2 Hướng nghiên cứu tiếp theo của đề tài

Kết quả của đề tài mới chỉ dừng lại ở đánh giáảnh hưởng của chế độ công nghệ sửa đá đến chất lượng

bề mặt gia công (chủ yếu là nhám bề mặt) Do vậy cònnhiều vấn đề chưa được quan tâm đến và sẽ được tiếptục nghiên cứu và phát triển, đó là vấn đề ảnh hưởngcủa các thông số đặc trưng của hạt mài (độ hạt, độ cứng,cấu trúc.v.v…), vấn đề nhiệt cắt, lực cắt, rung động,mòn, ứng suất dư lớp bề mặt, tính kinh tế, năngsuất.v.v… trong mài thép không gỉ nói riêng cũng nhưmài các vật liệu khó gia công có độ dẻo dai cao khác nóichung đang được sử dụng phổ biến trong ngành chế tạomáy ở nước ta hiện nay

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1 Bành Tiến Long, Trần Thế Lục, Trần Sỹ

Túy (2001), Nguyên lý gia công vật liệu, NXB Khoa

học và Kỹ thuật, Hà Nội

2 Ngô Cường (2007), Nghiên cứu ảnh hưởng

của chế độ cắt đến một vài thông số đặc trưng cho quá trình cắt khi mài tinh thép ШХ15 và X12M bằng đá mài Hải Dương trên máy mài tròn ngoài, Luận án tiến sỹ kỹ

thuật, Hà Nội

3 Trần Văn Địch (2003), Nghiên cứu độ chính

xác gia công bằng thực nghiệm, NXB Khoa học và Kỹ

thuật, Hà Nội

4 Nguyễn Văn Tính (1978), Kỹ thuật mài,

NXB Công nhân kỹ thuật, Hà Nội

5 Trần Văn Địch, Nguyễn Trọng Bình và các

tác giả (2003), Công nghệ chế tạo máy, NXB Khoa học và

Kỹ thuật, Hà Nội

6 Nguyễn Minh Tuyển (2005), Quy hoạch

thực nghiệm, NXB Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội.

7 Trần Minh Đức (2002), Nghiên cứu ảnh

hưởng của các thông số công nghệ sửa đá đến tuổi bền

của đá mài khi mài tròn ngoài, Luận án tiến sỹ kỹ thuật,

Hà Nội

8 Nguyễn Văn Hùng (2003), Nghiên cứu tối ưu

các thông số công nghệ của quá trình mài điện hoá bằng

đá mài kim cương khi gia công hợp kim cứng, Luận án tiến

sỹ kỹ thuật, Hà Nội

9 Trần Văn Địch, Hoàng Văn Điện, Phùng

Xuân Sơn (2006), Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ cắt đến độ nhám bề mặt khi mài phẳng, Tạp chí khoa học công

nghệ các trường đại học kỹ thuật số 55

10 Janez Gradisek, Andreas Baus, Edvard

Govekar, Fritz Klocke, Igor Grabec (2003),

Automatic chatter detection in grinding, International Journal of Machine Tools  Manufacture, 43.

11 Janez Gradisek, Andreas Baus, Edvard

Govekar, Fritz Klocke, Igor Grabec (2003), Automatic

chatter detection in grinding, International Journal of

Machine Tools

12 Xun Chen, W Brian Rowe, B Mills, D.R

Allanson (1996), Analysis and simulation of the grinding

process, Part III-Comparison with experiment,

International Journal of Machine Tools  Manufacture, 8

13 X Zhou, F Xi (2002), Modeling and

predicting surface roughness of the grinding process, International Journal of Machine Tools  Manufacture,

42

14 S Malkin (1989), Grinding technology

theory and applicatinons of machining with abrasives,

Publishers by Ellis Horwood Limited

Fertigungsverfahren Band 2, VDI Verlag.

16 M Kaiser (1996), Fortschrittliches

abrichten moderner schleifscheiben.

schnittbedingugen auf den prozessverlauf beim schleifen, Düseldorf.

18 Bi Zhang, Jiexin Wang, Fulun Yang,

Zhenqi Zhu (1999), The effect of machine stiffness on

grinding of silicon nitride, International Journal of Machine Tools  Manufacture, 39.

19 M.A Maksoud, A.J Brooks (1995),

Electrochemical grinding of ceramic form tooling,

Journal of Materials Processing Technology 55

20 R Gupta, K.S Shishodia, G.S Sekhon

(2001), Optimization of Grinding process parameters

using enumeration method, Journal of Materials

Processing Technology 112

21 B.Anand Ronald, K.Sasikanth,

L.Vijayaraghavan and R.Krishnamurthy (2006), Effect

of grit size on performance during Grinding of Al/ SiCp MMC with diamond wheel, International Conference on

Manufacturing Science and Technology, Melaka, Malaysia

Sachidanandam (2002), A multi-objective genetic

algorithm (GA) approach for optimization of surface grinding operations, International Journal of Machine

Tools & Manufacture 42

23 S.M El-Tayeb, K.O Low, P.V Brevern

(2006), Enhancement of surface quality and tribological

properties using burnishing process, International

Conference on Manufacturing Science and Technology,Melaka, Malaysia

24 Yoshio Ichida (2008), Mechanical

properties and grinding performance of crystalline cBN abrasive grains, Diamond & Related

ultrafine-Materials 17