Nghiên cứu mối quan hệ giữa chế độ cắt và tuổi bền của dụng cụ phủ TiAlN khi tiện tinh thép không gỉ SUS 201

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP .... LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT NGÀNH : CÔNG NGHỆ C

Trang 1

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP



LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

NGÀNH : CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY

NGHIÊN CỨU MỐI QUAN HỆ GIỮA CHẾ ĐỘ CẮT VÀ TUỔI BỀN DỤNG CỤ PHỦ TiAlN KHI TIỆN TINH

THÉP KHÔNG GỈ SUS 201

23

HOÀNG VĂN VINH

THÁI NGUYÊN - 2010

Trang 2

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP



NGÀNH : CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY

NGHIÊN CỨU MỐI QUAN HỆ GIỮA CHẾ ĐỘ CẮT VÀ TUỔI BỀN DỤNG CỤ PHỦ TiAlN KHI TIỆN TINH

THÉP KHÔNG GỈ SUS 201

Người HD Khoa học : PGS.TS NGUYỄN QUỐC TUẤN

THÁI NGUYÊN – 2010

Trang 3

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG

NGHIỆP



CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT

NAM Độc lập - Tự do - Hạnh phúc



NGÀNH: CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY

Người HD khoa học : PGS TS NGUYỄN QUỐC TUẤN

Người hướng dẫn khoa học

PGS TS NGUYỄN QUỐC TUẤN

Học viên

HOÀNG VĂN VINH

Trang 4

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi Các kết quả, số liệu nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được công bố trong bất kỳ công trình nào khác

Tác giả luận văn

Hoàng Văn Vinh

Trang 5

LỜI CẢM ƠN

Tác giả chân thành cảm ơn sự hướng dẫn tận tình của PGS TS Nguyễn Quốc Tuấn trong suốt quá trình hoàn thành luận văn này

Tác giả xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ của các thầy cô giáo Khoa

Cơ khí trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên đã tạo điều kiện giúp đỡ tận tình trong việc nghiên cứu đề tài

Cuối cùng tác giả xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ của Ban giám

hiệu, Khoa Sau Đại học trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên đã cho phép và tạo điều kiện thuận lợi để tá c giả hoàn thành bản luận văn này

Trang 6

MỤC LỤC

1 Tính cấp thiết của đề tài 1

2 Mục đích 1

3 Ý nghĩa khoa học và thực tiến của đề tài 2

4 Đối tượng và phương pháp nghiên cứu 2

Chương 1 1.1 Quá trình cắt và tạo phoi 3

1.2 Lực cắt khi tiện 6

1.2.1 Lực cắt khi tiện và các thành phần lực cắt 6

1.2.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến lực cắt khi tiện 8

1.3 Nhiệt cắt 11

1.3.1 Khái niệm chung 11

1.3.2 Các nguồn nhiệt trong cắt kim loại 14

1.4 Các chỉ tiêu đánh giá chất lượng bề mặt sau gia công cơ 17

1.4.1 Độ nhám bề mặt và phương pháp đánh giá 17

1.4.2 Tính chất cơ lý lớp bề mặt sau gia công cơ 21

1.5 Các nhân tố ảnh hưởng đến độ nhám bề mặt khi gia công cơ 26

1.5.1 Ảnh hưởng của các thông hình học của dụng cụ cắt 26

1.5.2 Ảnh hưởng của tốc độ cắt 27

1.5.3 Ảnh hưởng của lượng chạy dao 28

1.5.4 Ảnh hưởng của chiều sâu cắt 29

1.5.5 Ảnh hưởng của vật liệu gia công 29

1.5.6 Ảnh hưởng của rung động hệ thống công nghệ 29

1.6 Kết luận chương 1 30

Chương 2 TỔNG QUAN VỀ DAO PHUN PHỦ 2.1 Khái niệm về phun phủ 31

Trang 7

2.1.1 Phủ bay hơi hoá học CVD (Chemical Vapour Deposition) -

Phủ bay hơi lý học PVD (Physical Vapour Deposition) 31

2.1.2 Phủ PVD và CVD nâng cao tuổi thọ và hiệu suất dụng cụ 35

2.1.3 So sánh phủ PVD và CVD 36

2.2 Cấu tạo dụng cụ cắt có lớp phủ 37

2.3.1 Vật liệu nền 37

2.3.2 Vật liệu phủ 38

2.3 Ứng dụng phủ: 39

MÒN VÀ TUỔI BỀN DỤNG CỤ CẮT 3.1 Mòn dụng cụ cắt 45

3.1.1 Khái niệm chung về mòn 45

3.1.2 Các cơ chế mòn của dụng cụ cắt: 46

3.1.3 Mòn dụng cụ và cách xác định 50

3.2 Tuổi bền của dụng cụ cắt 53

3.2.1 Khái niệm chung về tuổi bền của dụng cụ cắt 53

3.2.2 Các nhân tố ảnh hưởng đến tuổi bền của dụng cụ cắt 54

3.2.3 Phương pháp xác định tuổi bền dụng cụ cắt 58

Chương 4 NGHIÊN CỨU MỐI QUAN HỆ GIỮA CHẾ ĐỘ CẮT VÀ TUỔI BỀN DỤNG CỤ PHỦ TiAlN KHI TIỆN TINH THÉP KHÔNG GỈ SUS 201 4.1 Thép không gỉ 60

4.1.1 Sơ lược về thép không gỉ 60

4.1.2 Thép không gỉ SUS 201: 62

4.2 Thiết kế thí nghiệm 63

4.2.1 Các giới hạn của thí nghiệm 63

Trang 8

4.2.2 Mô hình toán học 63

4.3 Hệ thống thiết bị thí nghiệm 65

4.3.1 Yêu cầu với hệ thống thí nghiệm 65

4.3.2 Mô hình thí nghiệm 65

4.3.3 Điều kiện thí nghiệm 66

4.4 Thực nghiệm để xác định tuổi bền dụng cụ phủ TiAlN khi tiện thép không gỉ SUS 201 68

4.4.1 Nội dung: 68

4.3.2 Các thông số đầu vào của thí nghiệm: 69

4.3.3 Thực nghiệm xác định tuổi bền: 69

4.5 Đồ thị biểu diễn sự ảnh hưởng của chế độ cắt đến tuổi bền T 76

4.6 So sánh tuổi bền với hợp kim thông dụng 76

4.6.1 Tính toán tuổi bền dụng cụ hợp kim T15K6 76

4.6.2 So sánh: 78

4.7 Một số hình ảnh dụng cụ sau khi gia công: 78

Chương 5 KẾT LUẬN CHUNG CỦA LUẬN VĂNVÀ HƯỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO CỦA ĐỀ TÀI 5.1 Kết luận chung 84

5.2 Hướng nghiên cứu trong tương lai 84

Trang 9

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ - ĐỒ THỊ

Hình 1.1: Sơ đồ hoá miền tạo phoi 3

Hình 1.2: Miền tạo phoi 5

Hình 1.3: Miền tạo phoi với các vận tốc cắt khác nhau 5

Hình 1.4: Hệ thống lực cắt khi tiện 7

Hình 1.5: (a) Quan hệ giữa lực cắt và góc trước n 9

(b) Ảnh hưởng của góc trước đến ứng suất n trên dụng cụ cắt 9

Hình 1.6a: Ảnh hưởng của lượng chạy dao và độ cứng phôi đến lực cắt 9

Hình 1.6b,c: Ảnh hưởng bán kính mũi dao (b) và góc trước đến lực cắt (c) 10 Hình 1.7:- (a) Sơ đồ hướng các nguồn nhiệt 13

- (b) Ba nguồn nhiệt và sơ đồ truyền nhiệt trong cắt kim loại 13

Hình 1.8: Tỷ lệ % nhiệt truyền vào phoi, phôi, dao và môi trường phụ thuộc vào vận tốc cắt [1] 14

Hình 1.9 Đường cong thực nghiệm của Boothroyd để xác định tỷ lệ nhiệt () truyền vào phôi [5] 15

Hình 1.10: Sơ đồ phân bố ứng suất trên mặt sau mòn 16

Hình 1.11: Độ nhám bề mặt 18

Hình 1.12: Ảnh hưởng của thông số hình học của dao tiện tới độ nhám bề mặt 26

Hình 1.13: Ảnh hưởng của tốc độ cắt tới nhám bề mặt khi gia công thép 27

Hình 1.14: Ảnh hưởng của lượng chạy dao tới độ nhám bề mặt 28

Hình 2.1: Cấu trúc lớp phủ 32

Hình 2.2: Bột phủ PVD 32

Hình 2.3 Một số dụng cụ phủ 39

Hình 2.4: Sơ đồ 4 phương pháp phủ PVD cơ bản 40

Hình 2.5: Hình ảnh một số thiết bị phủ và sơ đồ thiết bị phủ PVD 42

Hình 2.6: Các dụng cụ được ứng dụng phủ PVD 43

Trang 10

Hình 3.1: Ảnh hưởng của vận tốc cắt đến cơ chế mòn khi cắt liên tục (a) 47

và khi cắt gián đoạn (b) 47

Hình 3.2: Các dạng mòn phần cắt của dụng cụ 51

Hình 3.3: Các thông số đặc trưng cho mòn mặt trước và mặt sau – ISO3685 52 Hình 3.4: Ảnh hưởng của vận tốc cắt đến mòn mặt trước và mặt sau 55

Hình 3.5: Tuổi bền dụng cụ tính theo thể tích phoi được bóc tách [27] 56

Hình 3.6: Tuổi bền dụng cụ tính bằng phút [27] 56

Hình 3.7: Quan hệ giữa lượng mòn mặt sau và tuổi bền mảnh PCBN với góc trước n 57

Hình 3.8: Quan hệ giữa thời gian, tốc độ và độ mòn của dao 58

Hình 3.9: Quan hệ giữa tốc độ cắt V và tuổi bền T của dao 58

Hình 3.10: Quan hệ giữa V và T (đồ thị lôgarit) 59

Hình 4.1: Mô hình hệ thống thí nghiệm 65

Hình 4.2: Thí nghiệm trên máy tiện 66

Hình 4.3: Máy tiện thực hiện thí nghiệm (PRIMERO – PL 1840) 67

Hình 4.4: Dao tiện 68

Hình 4.5:Vật liệu đang cắt trên máy 69

Hình 4.6: Đồ thị biểu diển ảnh hưởng của V, S đến tuổi bền khi t=0.3 mm 76 Hình 4.7: Ảnh SEM mẫu dao tiện khi chưa gia công 78

Hình 4.8: Ảnh SEM mẫu dao tiện sau 42 phút với V = 180(m/p), s = 0,05(mm/vòng), t=0.45 mm 79

Hình 4.9: Ảnh SEM mẫu dao tiện sau 42 phút với V = 180(m/p), s = 0,15(mm/vòng), t=0.15 mm 80

Hình 4.10: Ảnh SEM mẫu dao tiện sau 49 phút với V = 95(m/p), s = 0,15(mm/vòng), t=0.45 mm 82

Hình 4.11: Ảnh SEM mẫu dao tiện sau 58.5 phút với V = 95(m/p), s = 0,05(mm/vòng), t=0.15 mm 83

Trang 11

data error !!! can't not

read

Trang 12

read

Trang 13

read

Trang 14

read

Trang 15

read

Trang 17

read

Trang 18

read

Trang 19

read

Trang 20

read

Trang 21

read

Trang 22

read

Trang 23

read

Trang 24

read

Trang 26

read

Trang 27

read

Định dạng
Số trang	27
Dung lượng	311,05 KB