Nghiên cứu bù tái chế hạt mài SUPREME GARNET trong gia công tia nước có hạt mài

Luận văn này là một phần công việc trong nội dung nghiên cứu của NCS Trần Quốc Hùng – trường CĐ Kinh tế, kỹ thuật Thái Nguyên.. GIỚI THIỆU VỀ PHƯƠNG PHÁP GIA CÔNG TIA NƯỚC CÓ HẠT MÀI Gia

Trang 1

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP

TIA NƯỚC CÓ HẠT MÀI

Học Viên: Lê Xuân Hưng Lớp: CHK12 CNCTM Chuyên ngành: Công nghệ Chế tạo máy HDKH: TS Vũ Ngọc Pi

THÁI NGUYÊN - 2011

Trang 2

LỜI CẢM ƠN

Xin được bày tỏ lòng biết ơn chân thành tới thầy giáo: TS Vũ Ngọc Pi,

Trường đại học Kỹ thuật Công nghiệp - người đã tận tình hướng dẫn tôi trong suốt quá trình thực hiện đề tài

Xin chân thành cảm ơn tập thể cán bộ, giảng viên khoa Cơ khí - Trường đại học Kỹ thuật Công nghiệp đã tạo điều kiện tốt nhất cho tôi trong quá trình học tập

và thực hiện đề tài

Xin gửi lời cảm ơn đến các kỹ thuật viên thuộc trung tâm CTA-NARIME, Viện nghiên cứu Cơ khí – Bộ Công Thương và anh chị em trong công ty cổ phần TNHH Phúc Sinh, Huyện Từ Liêm – Hà Nội

Luận văn này là một phần công việc trong nội dung nghiên cứu của NCS Trần Quốc Hùng – trường CĐ Kinh tế, kỹ thuật Thái Nguyên Tôi xin cảm ơn những ý kiến đóng góp và sự giúp đỡ của anh Hùng trong suốt thời gian tôi thực hiện thí nghiệm cho luận văn

Tôi cũng xin cám ơn những ý kiến đóng góp quý báu của các bạn đồng nghiệp, sự động viên của gia đình đã giúp cho tôi hoàn thành luận văn này

Tuy nhiên, do thời gian có hạn, nên luận văn này chắc hẳn còn nhiều thiếu sót Rất mong được sự đóng góp ý kiến của các nhà khoa học và bạn bè đồng nghiệp để đề tài được hoàn thiện hơn

Tôi xin cam đoan luận văn này là công trình do tôi tìm hiểu tổng hợp và nghiên cứu Trong luận văn có sử dụng một số tài liệu tham khảo như đã nêu trong luận văn

Thái Nguyên, ngày 20 tháng 10 năm 2011,

Lê Xuân Hƣng

Trang 3

Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Chuyên ngành CN CTM

Học viên:Lê Xuân Hưng Trường ĐH KTCN – ĐHTN

2

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 2.1 Một số tiêu chuẩn về kích thước hạt mài 20 Bảng 2.2 Phân nhóm kích thước hạt theo cỡ hạt mài tương ứng 21 Bảng 2.3 Tính chất một số loại hạt mài dùng cho cắt tia nước

áp suất cao

22

Bảng 2.4 Các đặc tính cơ bản của một số hạt mài 22 Bảng 2.5 Các thông số kỹ thuật của hạt mài corindon 23 Bảng 2.6 Các thông số kỹ thuật của hạt mài SiC 23 Bảng 2.7 Các thông số kỹ thuật của hạt mài Garnet 23 Bảng 2.8 Các thông số kỹ thuật của hạt mài Olivin AFS 90 23 Bảng 2.9 Các thông số kỹ thuật của hạt mài Supreme Garnet 24 Bảng 2.10 Các thông số quá trình thí nghiệm trong nghiên cứu của Babu 30 Bảng 3.1 Thành phần hóa học của vật liệu thí nghiệm C45 41 Bảng 3.2 Các thông số quá trình thí nghiệm nghiên cứu vỡ hạt 41 Bảng 3.3 Phân loại hạt mài tái chế 44 Bảng 3.4 Khả năng tái chế của hạt mài Supreme garnet 44 Bảng 3.5 Tỷ lệ và lượng hạt mài mới bù tái chế 45 Bảng 3.6 Khả năng cắt của hạt mài bù tái chế 48 Bảng 3.7 Thành phần hóa học của vật liệu thí nghiệm Al 6061-T6 50 Bảng 3.8 Kết quả đo độ nhám Ra trên mẫu Al6061-T6 51

Trang 4

Số hiệu Tiêu đề hình Trang

Hình 1.1 Sơ đồ nguyên lý hệ thống gia công tia nước có hạt mài 10 Hình 1.2 Hệ thống bơm cấp nước của hãng Flow 11

Hình 1.4 Hệ thống bơm khuếch đại áp 12 Hình 1.5 Ống dây dẫn nước cao áp dạng vòng xoắn đàn hồi 12

Hình 1.7 Sơ đồ đầu cắt và quỹ đạo chuyển động của hạt mài 14 Hình 1.8 Hệ thống cấp và điều chỉnh lưu lượng hạt mài 15 Hình 2.1 Hình ảnh các loại hạt mài thường gặp 19 Hình 2.2 Ảnh hưởng của áp suất nước, chiều dài ống, đường kính ống

hội tụ và hình dáng bình trộn tới hệ số vỡ, kích thước hạt mài sau khi vỡ

27

Hình 2.4 Hạt mài Ấn độ trước và sau khi vỡ 28

Hình 2.6 Kích thước trung bình của các loại hạt mài tái chế 32 Hình 2.7 Ảnh hưởng của hạt mài tái chế tới chiều sâu cắt lớn nhất 31 Hình 2.8 Ảnh hưởng của hạt mài tái chế tới nhám bề mặt gia công 31 Hình 2.9 Khả năng tái chế cua hạt mài Ấn độ 31 Hình 2.10 Ảnh hưởng của hạt mài tái chế đến bề rộng rãnh cắt 32 Hình 2.11 Ảnh hưởng của hạt mài bù tái chế tới khả năng cắt 33 Hình 2.12 Tỷ lệ các cỡ hạt mài mới, tái chế lần I, tái chế lần II 34 Hình 2.13 Khả năng cắt của hạt mài tái chế 34 Hình 2.14 Khả năng cắt của hạt mài bù tái chế 35 Hình 2.15 Chất lượng cắt của hạt mài GMA tái chế 36 Hình 2.16 Chất lượng cắt của hạt mài bù tái 37

Trang 5

4

Hình 3.1 Máy cắt tia nước có hạt mài và bể chứa hạt mài 40 Hình 3.2 Phôi thép 45 dùng để cắt thí nghiệm thu hồi hạt mài tái chế 41 Hình 3.3 Máy sàng phân loại hạt mài 43 Hình 3.4 Sàng của hãng Endecotts tiêu chuẩn ISO3310-1 43 Hình 3.5 Tỷ lệ thành phần hạt mài mới 43 Hình 3.6 Thành phần hạt mài theo các cỡ 45 Hình 3.7 Thiết bị thí nghiệm xác định khả năng cắt của hạt mài 47 Hình 3.8 Phôi thí nghiệm và sơ đồ tính hmax 47 Hình 3.9 Kết quả phôi thí nghiệm sau khi cắt 48 Hình 3.10 Khả năng cắt của hạt mài bù tái chế 49 Hình 3.11 Ảnh chụp hạt mài Supreme garnet 49 Hình 3.12 Sự cắt trễ của tia nước 50 Hình 3.13 Ảnh hưởng của lưu lượng hạt mài và loại hạt mài đến độ nhám

bề mặt khi đo cách mặt trên 2mm

52

Hình 3.14 Ảnh hưởng của lưu lượng hạt mài và loại hạt mài đến độ nhám

bề mặt khi đo cách mặt trên 10 mm

52

Trang 6

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN 1

DANH MỤC BẢNG BIỂU 2

DANH MỤC HÌNH VẼ 3

CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU VỀ PHƯƠNG PHÁP GIA CÔNG TIA NƯỚC CÓ HẠT MÀI……… 7

1.1 Lịch sử ra đời và xu hướng phát triển 7

1.2 Các thiết bị trong hệ thống gia công tia nước có hạt mài 9

1.2.1 Hệ thống cấp nước 9

1.2.2 Cụm bơm khuếch đại áp 10

1.2.3 Đường ống cao áp 12

1.2.4 Đầu cắt 13

1.2.5 Hệ thống cấp và điều chỉnh lưu lượng hạt mài 14

1.2.6 Hệ thống điều khiển chuyển động 16

1.2.7 Bể chứa hạt mài, phoi và dập năng lượng còn lại tia nước sau khi cắt 16

1.3 Ưu nhược điểm của phương pháp gia công tia nước có hạt mài 16

1.4 Thách thức trong gia công tia nước có hạt mài 17

CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN 18

2.1 Tổng quan nghiên cứu về sự vỡ hạt mài trong AWJ 18

2.1.1 Các loại hạt mài được sử dụng trong AWJ 18

2.1.2 Chọn hạt mài làm đối tượng nghiên cứu của luận văn 25

2.1.3 Tổng quan về các nghiên cứu về sự vỡ của hạt mài trong AWJ 25

2.3 Thực trạng nghiên cứu về tái chế và bù tái chế hạt mài 29

2.4 Kết luận chương 2 38

Trang 7

6

CHƯƠNG 3 BÙ TÁI CHẾ HẠT MÀI SUPREME GARNET 39

3.1 Khả năng tái chế của hạt mài Supreme garnet 39

3.1.1 Thiết lập các thông số thí nghiệm 40

3.1.2 Kết quả và thảo luận về khả năng tái chế của hạt mài Supreme garnet 43

3.2 Nghiên cứu phương pháp bù tái chế cho hạt mài Supreme Garnet 45

3.3 Khả năng cắt của hạt mài bù tái chế 46

3.3.1 Thiết lập các thông số cho thí nghiệm 46

3.3.2 Xác định kích thước hạt tối ưu cho bù tái chế 48

3.4 Chất lượng cắt của hạt mài bù tái chế 50

3.4.1 Thiết lập các thông số cho thí nghiệm 50

3.4.2 Kết quả và thảo luận 51

3.5 Kết luận chương 3 52

KẾT LUẬN VÀ CÁC KIẾN NGHỊ CHUNG 54

1 Kết luận của luận văn 54

2 Đề xuất hướng nghiên cứu tiếp 55

TÀI LIỆU THAM KHẢO 56

PHỤ LỤC BÀI BÁO ĐÃ XUẤT BẢN 58

Trang 8

CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU VỀ PHƯƠNG PHÁP GIA CÔNG TIA NƯỚC CÓ HẠT MÀI

Gia công bằng tia nước là phương pháp gia công tiên tiến được phát triển gần đây, trong đó năng lượng của tia nước áp suất cao (ASC) được sử dụng để gia công

vật liệu Công nghệ cắt bằng tia nước ASC có 2 loại là cắt bằng tia nước (pure

waterjet - WJ) và cắt bằng tia nước có hạt mài (Abrasive waterjet - AWJ) Cắt bằng

tia nước nghĩa là chỉ dùng tia nước có áp suất cao để cắt vật liệu cần gia công Phương pháp này được sử dụng để cắt các loại vật liệu có độ cứng không quá cao như: bìa các-tông, da, vải, nhựa, thức ăn hoặc tấm nhôm mỏng Cắt bằng tia nước

có hạt mài (AWJ) có thể cắt những loại vật liệu khó gia công như: thép không gỉ, kính, ceramics, titan… Trong phương pháp này, hạt mài được trộn vào tia nước áp suất cao và được gia tốc nhờ áp lực của tia nước AWJ có nhiều ưu điểm và ngày nay được áp dụng rất rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khác nhau

Trong chương này, tác giả sẽ giới thiệu về lịch sử và xu hướng phát triển của gia công tia nước có hạt mài, các thiết bị chủ yếu trong hệ thống gia công AWJ, ưu nhược điểm và thách thức trong gia công AWJ

Trang 9

8

TS Franz cũng đã tìm cách duy trì liên tục áp suất cao cho tia nước nhưng đã không thành công đồng thời tuổi thọ của các thiết bị cắt như vậy thời đó chỉ tính bằng phút, chứ không phải hàng trăm giờ như ngày nay Mặc dù ông chưa thể chế tạo được một máy cắt gỗ như vậy nhưng nghiên cứu của ông đã đặt nền móng và đã được công ty Flow International phát triển thành hệ thống cắt tia nước hoàn thiện hơn như ngày nay

Sự cống hiến đáng ghi nhận nhất của Flow là trong những năm 1970 Flow

đã phát triển một mẫu bơm khuếch đại có tính ứng dụng cao Năm 1979, tiến sĩ Mohamed Hashish – người làm việc tại phòng thí nghiệm của FLow (Mỹ) đã tìm cách tăng khả năng cắt của máy cắt tia nước để cắt kim loại Ông đã tìm ra giải pháp

kỹ thuật là trộn thêm hạt mài vào dòng tia nước có áp suất và vận tốc cao để tăng khả năng cắt [1] Ông được coi là cha đẻ của phương pháp gia công bằng tia nước

có hạt mài Kể từ đó cắt bằng tia nước có hạt mài được ứng dụng rộng rãi trong sản xuất công nghiệp và dân dụng

Ngày nay, với sự phá t triển của kỹ thuật, công nghệ tia nước áp suất cao đã được nghiên cứu ứng dụng trong các ngành công nghiệp và cả y học

Năm 1994, người Đức đã đăng ký bản quyền phát minh về ứng dụng cắt và làm sạch bằng tia nước áp suất c ao trong y tế Với ứng dụng này , tia nước với áp suất làm việc từ 5 đến 30MPa được sử dụng làm dao mổ trong phẫu thuật Một điều

lý thú nữa là khi cắt các phần cứng của cơ thể như xương , muối hoặc đường đã được dùng để là m hạt mài , do chúng luôn tồn tại trong cơ thể và được cơ thể chấp nhận

Năm 2002, Flow phát triển hệ thống cắt Dynamic Waterjet cho phép cắt vật liệu nhanh hơn, không bị gờ, do đó đã mở rộng khả năng cho các ứng dụng của phương pháp gia công này So với ngày nay, ứng dụng cắt gỗ đầu tiên mà TS Franz

đã đề xuất chỉ còn là một ứng dụng nhỏ trong các ứng dụng của công nghệ tia nước ASC

Hiện nay, thiết bị cắt bằng tia nước có hạt mài được sử dụng rộng rãi ở các nước phát triển như Mỹ , Đức, Trung quốc , Áo, Pháp, Nhật, Hà Lan trong rất nhiều lĩnh vực khác nhau từ sản xuất cho tới dân dụng và y tế

Trang 10

Như đã giới thiệu ở trên công nghệ gia công bằng tia nước ASC gồm 2 loại đó

là cắt bằng tia nước (pure waterjet) và cắt bằng tia nước có hạt mài (abrasive waterjet) Ở hình 1.1 là sơ đồ nguyên lý hệ thống của công nghệ gia công tia nước

có hạt mài Một hệ thống AWJ thông thường gồm 7 thành phần chính:

- Hệ thống cấp nước sạch;

- Cụm bơm khuếch đại áp;

- Các đường ống áp lực cao;

- Đầu cắt tạo ra tia nước ASC trộn hạt mài;

- Hệ thống cấp và điều chỉnh lưu lượng hạt mài;

- Hệ thống điều khiển chuyển động;

- Bể nước chứa hạt mài, phoi và dập năng lư ợng còn lại của tia nước sau khi cắt

Hình 1.1 Sơ đồ nguyên lý hệ thống gia công tia nước có hạt mài [2]

1.2.1 Hệ thống cấp nước

Để đảm bảo hoạt động của hệ thống cắt bằng tia nước hạt mài được ổn định , kéo dài tuổi thọ , trước hết hệ thống cấp nước cho máy phải có bộ phận khử nước cứng, bộ phận làm sạch nước bằng lọc thô và lọc tinh

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	425,13 KB