Nghiên cứu chế độ cắt dao tiện có lưỡi cắt tròn

- Thiêu kết lần cuối ở nhiệt độ cao1400- 15000C trong 1 đến 3 giờ tạo thành hợp kim cứng Sau khi thiêu kết, hợp kim cứng có độ cứng cao nên chỉ có thể gia công bằng phương pháp mài hoặc

PHỤ LỤC

Chương 1: Vật liệu dụng cụ cắt và cơ sở vật lý của quá trình cắt 6

1.1: Các loại dụng cụ thường dùng trong ngành chế tạo máy 6

1.1.1: Đặc tính cơ bản chung của vật liệu dụng cụ cắt 6

1.2.3.3: Sơ đồ tạo phoi 30

1.2.5: Sự co rút phoi và các yếu tố ảnh hưởng đến hệ số co rút phoi 36

3.3.1 : Ảnh hưởng đến độ nhấp nhô 55

3.4 : Các phương pháp nâng cao chất lượng bề mặt 57

Chương 4 : Phương pháp quy hoạch thực nghiệm 59

4.1.2 : Cơ sở lý thuyết quy hoạch và sử lý số liệu thực nghiệm 59 4.1.3 : Các mô hình toán học thường được dùng trong nghiên cứu thực

nghiệm gia công

4.2.4 : Thiết bị đo độ nhám Mitutoyo MITUTOYO SurftestSJ - 301 76

4.3 : Thực nghiệm nghiên cứu ảnh hưởng của V, S, t đến chất

lượng bề mặt dao tiện có lưỡi cắt tròn

PHẦN MỞ ĐẦU

I Tính cấp thiết của đề tài

Chất lượng bề mặt của chi tiết sau khi gia công là một trong những yêu cầu

kỹ thuật quan trọng của ngành gia công cơ khí

Khi công nghệ càng phát triển thì chất lượng bề mặt càng được coi là một yêu cầu chủ chốt của công nghệ gia công Chính vì lẽ đó mà ngày nay, các thiết bị

đo hiện đại lần lượt ra đời nhằm đáp ứng nhu cầu về kiểm tra chất lượng bề mặt sau khi gia công

Chất lượng bề mặt gia công là một hàm đa biens của các yếu tố công nghệ (chế độ cắt, thông số hình học dụng cụ cắt, vật liệu…) vì vậy nghiên cứu chất

lượng bề mặt là nghiên cứu các yếu tố liên quan ảnh hưởng trực tiếp tới chúng

Do tính cấp thiết của yếu tố này nên tôi đã chọn đề tài: “ Nghiên cứu chế độ cắt dao tiện có lưỡi cắt tròn” làm đề tài nghiên cứu

II Nội dung nghiên cứu

- Tổng quan về các nghiên cứu độ nhám bề mặt

- Ảnh hưởng của độ nhám bề mặt tới khả năng làm việc của chi tiết máy

- Nghiên cứu lý thuyết về chế độ cắt và ảnh hưởng của chế độ cắt tới chất lượng bề mặt

- Nghiên cứu thực nghiệm khi cắt cùng loại vật liệu bằng dụng cụ cắt thông thường và dụng cụ cắt có lưỡi cắt tròn

- Quy hoạch thực nghiệm, sử lý số liệu thực nghiệm, xây dựng công thức quan hệ Ra với chế độ cắt

III Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu là dụng cụ cắt có lưỡi cắt tròn và ảnh hưởng của nó tới chất lượng bề mặt

Việc nghiên cứu thực nghiệm được tiến hành với các điều kiện sau:

- Máy thực nghiệm: Máy tiện CNC- 1440

- Vật liệu gia công là : Thép C45

- Vật liệu làm dao là : T15K6

- Đối tượng gia công là bề mặt trụ ngoài

- Thiết bị đo độ nhấp nhô tế vi bề mặt của hãng Mitutoyo, kí hiệu Surftes SJ – 301

IV Phương pháp nghiên cứu

Dùng phương pháp nghiên cứu l í thuyết kết hợp với thực nghiệm

Nghiên cứu lí thuyết để tìm mối quan hệ giữa thông số cắt V, S, t và độ nhám bề mặt

Nghiên cứu thực nghiệm khi cắt bằng dụng cụ có lưỡi cắt tròn

Sử lý kết quả bằng thực nghiệm và đưa ra kết luận

V Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

* Tính chịu mài mòn

Làm việc trong điều kiện nhiệt độ cao, ma sát lớn thì sự mòn dao là điều thường xảy ra Thông thường vật liệu càng cứng thì tính chống mài mòn càng cao Tuy nhiên ở điều kiện nhiệt độ cao khi cắt (700 – 8000C) thì hiện tuợng mài mòn

cơ học không còn là chủ yếu nữa, mà ở đây sự mài mòn chủ yếu do hiện tượng chảy dính (bám dính giữa vật liệu gia công và vật liệu làm dụng cụ cắt) là cơ bản Ngoài ra do việc giảm độ cứng ở phần cắt do nhiệt độ cao khiến cho lúc này hiện tượng mòn xảy ra càng khốc liệt

Vì vậy, vật liệu làm phần cắt dụng cụ phải có tính chịu mòn cao

Năm Vật liệu

dụng cụ V m/ph

Nhiệt độ giới hạn đặc tính cắt 0

C

Độ cứng HRC

200

300

300-500 100-200

Bảng 1: Các loại vật liệu lam dụng cụ cắt 1.1.2.1: Thép các bon dụng cụ

Để đạt được độ cứng, tính chịu nhiệt và chịu mài mòn, lượng C trong thép Cacbon dụng cụ không thể được dưới 0,7% (thường từ 0,7- 1,3%) và lượng P, S thấp (P< 0,035%, S < 0,025%)

Độ cứng sau khi tôi và ram đạt HRC = 60 - 62

- Sau khi ủ độ cứng đạt đượckhoảng HB = 107-217 nên dễ gia công cắt và gia công bằng áp lực

- Tính chịu nhiệt kém, độ cứng giảm nhanh khi nhiệt độ đạt đến 200o –

300oC ứng với tốc độ cắt 4-5 m/ph

- Khó mài và dễ biến dạng khi nhiệt luyện do đó ít dùng để chế tạo những dụng cụ định hình, cần phải mài theo profile khi chế tạo

Ký hiệu của thép Các bon dụng cụ được giải thích như sau :

Giả sử ta có nhãn hiệu Y10A

- Chữ Y: Kí hiệu của Cácbon

- Chữ A: Kí hiệu của chất lượng tốt (hàm lượng P,S <0,03%)

- Số10: Giá trị trung bình của cácbon trong thép (0,95- 1,09%)

Ngoài ra còn có các nhãn hiệu khác như Y7,Y8… Y10,Y12 nhưng chất lượng kém hơn (không có chữ A) nên hiện nay ít dùng

1.1.2.2: Thép hợp kim dụng cụ

Thép hợp kim dụng cụ là loại thép có hàm lượng Cacbon cao, ngoài ra còn

có thêm một số nguyên tố hợp kim với hàm lượng nhất định ( 0.5 – 3%)

Các nguyên tố hợp kim như: Cr, W, Co, V có tác dụng:

- Làm tăng tính thấm tôi của thép

- Tăng tính chịu nóng đến 300oC, tương ứng với tốc độ cắt cao hơn thép cacbon dụng cụ khoảng 20%

Nhóm Nhãn

hiệu

Kí hiệu Liên

0,04

-

-

0,3

0,15-II

Cr 9CrSi

X 9XC

1,1 0,85-0,95

0,95-<0,4 0,3-0,6

<0,35 1,2-1,6

1,3-,1,6 0,95-,1,25

0,7 0,8-1,0

0,45-<0,35 0,15-0,35

1,3-1,6 0,9-1,2

- 1,2-1,6

Bảng 2 : Thành phần hoá học của một số nhãn hiệu thép hợp kim dụng cụ

Chú thích: C – cacbon, Mn – mangan, Si – silic, Cr – crôm, W – vonram,

V – vanadi

Ký hiệu của liên xô cũ: X – Crôm, T – mangan, B – vôngam

Thép hợp kim dụng cụ nhóm I thường dùng chủ yếu để chế tạo các loại dụng

Thép hợp kim dụng cụ nhóm IV có hàm lượng Vonfram lớn, hạt mịn nênđộ cứng cao, tuy nhiên độ độ thâm tôi thấp dùng để chế tạo các loại dụng cụ cắt cần có lưỡi cắt sắc bén Tuổi bền cao và để gia công các loại vật liệu cứng

Nhìn chung, thép hợp kim dụng cụ chủ yếu được dùng để chế tạo các loại dụng cụ cầm tay và gia công ở tốc độ thấp

1.1.2.3: Thép gió: (HSS – High Speed Steel – thép cao tốc)

Thép gió có tính cắt cao hơn hẳn các loại thép nên trên, do đó từ khi thép gió

ra đời, nó đã tạo ra một cuộc cách mạng về cắt gọt và năng suất gia công, làm xuất hiện một thế hệ các máy bán tự động và tự động tốc độ cao

Nền cơ bản của thép gió vẫn là thép cacbon, nhưng có hàm lượng Cacbon cao hơn, đặc biệt hàm lượng các nguyên tố hợp kim Crôm, Vônfram, Côban, Vanadi tăng lên đáng kể nhất là Vônfram

Những nguyên tố hợp kim này hợp với Cácbon tạo thành các cacbít có độ cứng cao, chịu mòn tốt, trong đó cácbít Vônfram (WC) đóng vai trò nòng cốt Các cácbít này ở nhiệt độ nhỏ hơn 600oC sẽ không thoát ra khỏi mạng máctensit nên vật liệu vẫn giữ được tính cắt tốt

Tác dụng chủ yếu của Crôm là tăng độ thấm tôi, Vanadi tạo thành cacbít Vanadi có độ cứng cao, chịu mòn tốt , Côban không tạo thành cacbít mà hoà tan vào sắt, khi lượng Cácbon lớn hơn 5% thì tính chịu nhiệt của thép gió nâng cao

Ngoài ra còn có các loại thép gió có năng suất cao

Ngoài ra, chất lượng thép gió phụ thuộc rất nhiều vào nhiệt luyện Vì vậy khi nhiệt luyện thép gió cần chú ý một số điểm chủ yếu sau:

Không nung nóng thép gió đột ngột đến nhiệt độ cao, (nhiệt độ tôi khoảng

1300oC) mà phải tăng nhiệt độ dần dần từ 650oC, vì thép gió có độ dẫn nhiệt kém Thông thường thép gió được nung nóng qua 3 giai đoạn với nhiệt độ lần lượt 650o

C, 1260 oC và 1280oC

Phải ram sau khi tôi nhiều lần (3 lần) mổi lần trong 1 giờ (nhiệt độ ram

560oC ) Sau mỗi lần ram phải để nguội đến nhiệt độ thường

- Độ thấm tôi lớn, sau khi tôi đạt độ cứng HRC = 63 – 66

- Độ chịu nhịêt khoảng 600oC tương ứng với tốc độ cắt V = 25 - 35m/ph

So sánh giữa P18 và P9:

- Năng suất gia công khác nhau không đáng kể

- P9 rẻ hơn P18 (vì hàm lượng W chỉ bằng một nửa)

- P18 rễ nhiệt luyện hơn chịu mòn tốt hơn, dể mài sắc, mài bóng hơn và có tính bền cao hơn P9

Hình 1.1: Sơ đồ nhiệt luyện thép gió 1.1.2.4: Hợp kim cứng

Từ năm 1915-1925 ở Mỹ và Đức đã tiến hành thử nghiệm chế tạo hợp kim cứng Ơû Liên Xô cũ, hợp kim cứng ra đời vào những năm 1930-1935

Hợp kim cứng là loại vật liệu làm phần cắt dụng cụ được chế tạo theo phương pháp luyện kim bột

Thành phần chủ yếu của HKC là Cácbit của một số kim loại khó nóng chảy như Vonfran,Titan,Tantan và được liên kết bởi chất dính kết

Tính cắt của HKC do các pha Cácbit kim loại quyết định Độ bền cơ học

do Coban tạo nên

Những tính năng cơ bản của HKCso với các loại vật liệu làm dao khác như sau:

- Độ cứng cao HRA = 80 – 90 (HRC >70-71)

- Độ chịu nhiệt cao: 800-10000C, do đó tốc độ cắt cho phép của hợp kim cứng có thể đạt đến V >100 m/ph

- Độ chịu mòn gấp 1,5 lần so với thép gió

- Chịu nén tốt hơn chịu uốn (hàm lượng Coban càng lớn thì sức bền uốn càng cao)

Hợp kim cứng được chế tạo qua các giai đoạn sau:

-Tạo bột Vonfram, Titan và Tantan nguyên chất

- Tạo ra các Cácbit tương ứng từ các bột nguyên chất W, Ti, Ta

- Trộn bột Cácbit vời bột Coban theo thành phần tương ứng với các loại hợp kim cứng

- Ép hỗn hợp dưới áp suất lớn (100-140MN/mm2) nung sơ bộ đến 900oC trong khoảng 1 giờ

- Tạo hình theo các dạng yêu cầu

- Thiêu kết lần cuối ở nhiệt độ cao1400- 15000C trong 1 đến 3 giờ tạo thành hợp kim cứng

Sau khi thiêu kết, hợp kim cứng có độ cứng cao nên chỉ có thể gia công bằng phương pháp mài hoặc bằng các phương pháp đặc biệt (điện hoá, tia lửa điện…)

Hợp kim cứng là loại kim loại bột nên có độ xốp (khoảng 5%)

Hạt cácbit càng mịn, phân bố càng đều thì tính năng thì tính năng của hợp kim cứng càng cao, chủ yếu là độ cứng và tính chịu mài mòn Độ cứng của hợp kim cứng phụ thuộc vào lượng Cácbit Vonfram, Cácbit Titan và Cácbit Tantan Lượng Cácbit càng lớn thì độ cứng càng cao

Lượng coban càng nhiều thì độ cứng càng giãm, tuy nhiên độ bền và tính dẻo càng tăng

Có ba nhóm hợp kim cứng thường gặp như sau:

a Nhóm một Cácbit – kí hiệu K (ISO) hoặc BK (Nga) thành phần gồm:

Cácbitvonfram (WC) và Coban (Co) nhóm này chủ yếu để gia công vật liệu

b.Nhóm hai cácbit – kí hiệu là P (ISO) hoặc TK (Nga) thành phần gồm:

Cácbit Vonfram (WC), Cácbit Titan (TiC) và Coban (Co)

Nhóm hai Cácbit có tính chóng dính cao hơn nên được dùng để gia công kim loại dẽo như thép,…(thường hình thành phoi dây khi cắt và có nhiệt độ căt cao ở mặt trước)

c Nhóm ba cácbit – kí hiệu M (ISO) hoặc TTK ( Nga) thành phần gồm:

Cácbit Vonfram (WC), Cácbit Titan (TiC) và Coban (Co) và Cácbit Tantan (TaC)

Loại này thường được dùng để gia công các loại vật liệu khó gia công

Ở nước ta, cũng đã từng sản xuất thử nghiệm hợp kim cứng Tuy nhiên do chất lượng chưa ổn định, mặt khác giá thành cao

ISO phân hợp kim cứng theo ba nhóm chính khi tạo phoi:

- Nhóm kí hiệu P cho các vật liệu cắt ra phoi dây

- Nhóm kí hiệu M là loại vạn năng dùng gia công các loại vật liệu cắt ra phoi dây và phoi xếp

- Nhóm loại K dùng gia công các loại vật liệu cho phoi hạt và phoi vụn Đặt tính chung của hợp kim cứng khi tăng độ cứng và tính chịu mài mòn thì

sẽ giảm tính dẻo Khi tăng tính dẻo (tăng lượng Coban) sẽ làm giảm tính mài mòn

và tính chịu nhiệt

Sự phát triển của hợp kim cứng xuất phát từ các nhóm công cụ (ví dụ: loại P10, P20, P30) theo hai hướng Một hướng là tăng thành phần Cácbít Titan (ví dụ P03) làm tăng tính chịu mòn và cắt được ở tốc độ cao Hướng thứ hai là tạo được hợp kim cứng có độ dẻo cao dùng để cắt các loại vật liệu có độ cứng và va đập mạnh (ví dụ, bào và tiện thô) với tốc độ cắt thấp, diện tích và lực cắt lớn hơn Các loại hợp kim cứng P40, P50 để gia công thép có thành phần Coban (Co) tương đối lớn

Hợp kim cứng được chế tạo thành các dạng theo tiêu chuẩn (các mảnh hợp kim cứng) Các mảnh đó được hàn, kẹp lên thân dụng cụ tiêu chuẩn Ngày nay, các mảnh hợp kim cứng được phủ lên một lớp mỏng vài mirômet bằng các loại cácbít cứng như TiC, TiC/ TiN (Cácbít Titan, Nitrít Titan) Các lớp phủ làm tăng độ cứng,

tính chịu mài mòn và chịu nhiệt của hợp kim cứng (độ cứng > 91 HRA, chịu được nhiệt độ khoảng1000 độ C, ứng với tốc độ cắt V>300m/ph

Để sử dụng hợp lí và có hiệu quả hợp kim cứng cần chú ý các điều kiện sau:

- Không dùng dung dich trơn nguội (gia công khô) hoặc phải tưới mạnh và nhiều

* Đối với dụng cụ:

- Xác định thông số hình học theo điều kiện gia công

- Đảm bảo kích thước thân dụng cụ để khi gia công không có rung động

- Mài sắc hợp lý và từ từ bằng đá mài sắc Cácbít Silíc hoặc đá mài kim cương

* Đối với máy công cụ:

-Máy có độ cứng vững tốt không rung động ở tốc độ cắt cao và lực cắt lớn đảo bảo kẹp chặt tốt dụng cụ và chi tiết

-Kiểm tra công suất cắt và công suất máy để tránh quá tải

Để chuyển hoá hòa toàn từ Ai2O3 sang Al2O3 .Người ta nung đất sét kỹ thuật

ở nhiệt độ 1400-16000

C Sau đó nghiền nhỏ thành bột mịn Bột được ép thành những mảnh dao có hình dạng và kích thước tiêu chuẩn sau đó đem thêu kết

Hiện nay có 3 loại vật liệu gốm được sử dụng gồm:

a Ôâxit nhôm thuần khiết (99%Al2O3)

Hiện nay Al2O3 còn thêm không dưới 10% ôxit kẽm (ZnO2) làm tăng thêm sức bền

c Vật liệu gốm không Oxít

Loại này được chế tạo từ nitrit silic (Si3N4) có sức bền uốn cao hơn nhiều so với hai loại trên, chủ yếu được dùng để gia công nhôm và hợp kim nhôm

Đối với vật liệu gốm thì độ hạt càng mịn, sức bền uốn càng tăng

* Các tính năng chủ yếu của vật liệu gốm

+ Độ cứng và tính giòn cao

+ Chịu mòn và chịu nhiệt cao nên thường dùng để cắt ở tốc độ cao

+ Tính dẫn nhiệt kém nên khi cắt không dùng dung dịch trơn nguội

+ Tính dẻo kém do sức bền uống kém, vì vậy không dùng để gia công khi có rung động, va đập và lực cắt lớn

+ Mài sắc bằng đá mài kim cương

* Phạm vi sử dụng của vật liệu gốm

- Tốc độ cắt không nhỏ hơn 100m/ph

- Khi gia công thép, tốc độ cắt: V= 1 – 2 lần so với khi cắt bằng HKC

- Khi gia công gang, tốc độ cắt V = 2 – 3 lần so với HKC

- Tốc độ cắt tinh lớn nhất khi gia công thép xây dựng có thể đạt đến 600m/ph, khi gia công gang, V = 800m/ph

- Vì chịu rung rộng và va đập kém nên chủ yếu được dùng để gia công tinh ở chiều sâu cắt và lượng chạy dao bé

- Vì tính dẫn nhiệt kém nên không dùng dung dịch trơn nguội khi cắt Riêng đối với Nitritsilic (Si3N4) có sức bền và tính dẫn nhiệt cao hơn ôxit nhôm khoảng bốn lần nên có thể dùng dung dịch trơn nguội

- Nhờ có tính mòn cao nên thường dùng để gia công lần cuối để đạt độ chính xác kích thước và độ nhẵn bề mặt cao

- Các mảnh dao gốm thường được kẹp cơ khí vào thân dao và không mài sắc lại

* So với hợp kim cứng, mảnh dao gốm có những ưu điểm sau

- Năng suất cao hơn vì thời gian máy giảm do tốc độ cắt cao khi cùng một tuổi bền

- Tuổi bền tăng nếu cắt cùng một tốc độ cắt

- Sai lệch kích thước gia công nhỏ hơn

- Chất lượng bề mặt đạt được cao hơn

- Giá thành rẽ hơn

1.1.2.6: Vật liệu tổng hợp (nhân tạo) siêu cứng

Sau vật liệu gốm, người ta tiếp tục nghiên cứu và chế tạo một loại vật liệu làm dụng cụ mới Đó là vật liệu tổng hợp siêu cứng Có hai loại thường gặp là: kim cương tổng hợp và Nitrit Bo lập phương (còn gọi là Elbo)

a Kim cương nhân tạo

Kim cương nhân tạo được tổng hợp từ than chì (Graphit) ở áp lực và nhiệt độ cao

* Những tính năng cơ bản của kim cương:

+ Độ cứng tế vi của kim cương cao nhất trong các loại vật liệu hiện nay, cao hơn của hợp hợp kim cứng từ 5 – 6 lần, độ cứng tế vi của hợp kim cứng khoảng (120 – 180 )10sPa với 1Pa = 1Nm2

+ Độ dẫn nhiệt cao gấp hai lần hợp kim cứng

+ Giòn, chịu tải trọng va đập kém

+ Chịu mài mòn, tuy nhiên khi gia công thép C có hàm lượng Cacbon thấp thì lại bị mòn nhanh do hiện tượng khuếch tán

Do hệ số dẫn nhiệt cao, nên tuy chịu nhiệt kém, kim cương vẫn có thể cắt được ở tốc độ rất cao

* Phạm vi sử dụng

+ Thường được dùng làm đá mài để mài sắc dụng cụ cắt bằng hợp kim cứng + Dùng làm dao tiện để gia công gang và các kim loại màu

b Nitrit Bo lập phương (còn gọi là Elbo)

Là hợp chất giữa Nitơ và nguyên tố Bo Tính cắt của nó tương tự như kim cương

1.2 Cơ sở vật lý quá trình cắt kim loại

Đối tượng khảo sát của quá trình cắt là nghiên cứu sự biến dạng đàn hồi và biến dạng dẻo của vật liệu gia công và dụng cụ cắt, lực, ứng suất, công tiêu hao khi cắt, Từ đó, xác định các quy luật ảnh hưởng của điều kiện cắt đến những đặc tính

cơ học của quá trình cắt

Nghiên cứu sự biến dạng dẻo của vật liệu gia công trong quá trình cắt là một trong những hướng nghiên cứu chủ yếu Như đã biết sự biến dạng dẻo của vật liệu gia công đồng thời xảy ra trong miền tạo phoi, ở phần phoi tiếp xúc với mặt tước của dụng cụ cũng như ở miền tiếp xúc của bề mặt gia công với mặt sau dụng cụ

Trạng thái ứng suất và biến dạng giữa các vùng kể trên ở một mức nào đó (tùy điều kiện cắt cụ thể) có quan hệ tương hỗ, do đó xác lập được mối quan hệ đó giúp ta hiểu được sâu hơn về các quy luật phức tạp của quá trình cắt

1.2.1 Cấu tạo tinh thể của kim loại

Hiện nay trong bảng tuần hoàn Mendeleep đã có hơn 100 nguyên tố hóa học, trong đó ba phần tư là kim loại Theo định nghĩa cổ điển, để phân biệt kim loại và phi kim thì kim lọai là những vật thể sáng, dẻo, có thể rèn được, có tính dẫn nhiệt cao Các định nghĩa như trên chưa được hoàn toàn chính xác, hiện nay người ta cho rằng đặc điểm chủ yếu để phân biệt kim loại và phi kim là: Kim loại có hệ số nhiệt

độ của điện trở dương, còn phi kim có hệ số nhiệt độ của điện trở âm

Để có thể giải thích các tính chất của kim loại và hiểu được những hiện tượng xảy ra trong quá trình cắt, ta cần biết cấu tạo nguyên tử và cách sắp xếp các nguyên tử của kim loại

1.2.1.1 Cấu tạo nguyên tử

Như đã biết, mỗi nguyên tử là một hệ thống phức tạp bao gồm hạt nhân (có chứa pronton, notron) và các điện tử tự do bao quanh nó Đặc điểm quan trọng nhất của kim loại là số điện tử hóa trị (số điện tử ở lớp ngoài cùng đối với kim loại thông thường và lớp sát ngoài cùng đối với kim loại ở nhóm chuyển tiếp) rất ít, thường chỉ là 1,2 Những điện tử này dễ bị bứt ra và trở thành điện tử tự do, còn nguyên tử trở thành ion dương

Điện tử tự do quyết định các tính chất đặc trưng cho kim loại như tính dẫn nhiệt, sự phản xạ ánh sáng Mặt khác điện tử tự do có trong kim loại là một đặc trưng để hình thành liên kết kim loại và nó bảo đảm cho mối liên kết này không bị biến đổi trong quá trình biến dạng dẻo, khiến cho kim loại có tính dẻo cao

1.2.1.2 Liên kết kim loại

Trong hóa học ta đã làm quen với liên kết ion (ví dụ, muối NaCl) trong đó lực tác dụng giữa các nguyên tử là lực hút tĩnh điện giữa các nguyên tử trái dấu (ví

dụ Na+

và CL-) Mối liên kết giữa các nguyên tử (ion) kim loại thì khác

Hình 1.2: Liên kết kim loại

Như đã biết, phần lớn các nguyên tử trong kim loại tồn tại dưới dạng ion dương có các điện tử tự do bao quanh Giữa các ion dương sinh ra lực đẩy, còn giữa các điện tử tự do và ion dương sinh ra lực hút Sự cân bằng của hai lực này chính là cơ sở của liên kết kim loại

1.2.1.3 Cấu tạo mạng tinh thể của kim loại

Các nguyên tử trong kim loại sắp xếp có trật tự Chúng đều nằm trên các mặt song song và cách đều nhau Các mặt này gọi là mặt tinh thể Tập hợp vô số các mặt tinh thể như vậy tạo thành mạng tinh thể

Để đơn giản trong việc nghiên cứu và biểu diễn các mạng tinh thể người ta dùng ô cơ bản Ô cơ bản là phần nhỏ nhất đặc trưng cho một loại mạng tinh thể Có thể xen mạng tinh thể gồm vô số ô cơ bản sắp xếp liên tiếp nhau hợp thành

Trong các kim loại thông thường ta thường gặp 3 loại mạng tinh thể: Lập phương thể tâm, lập phương diện tâm và lục giác xếp chặt

Hình 1.3: Mô hinh mạng tinh thể kim loại

a Lập phương diện tâm

b Lập phương thể tâm

c Lập phương xếp chặt Thực tế không phải ở mọi điểm của mạng tinh thể kim loại đều có cấu tạo trật tự như đã trình bày ở trên, mà trong một số bộ phận của mạng có sự phá hủy sắp xếp trật tự, gây lên sai lệch về mạng tinh thể Cần chú ý là những sai lệch này luôn luôn tồn tại trong mạng, rất khó phá hủy Có nhiều nguyên nhân gây ra sai lệch trong mạng tinh thể, một trong những nguyên nhân đó là kim loại không thể nguyên chất tuyệt đối mà luôn có một lượng nhất định các nguyên tố khác Do kích

thước các nguyên tử đó khác với các nguyên tử kim loại nên do đó nó làm mất đi

sự sắp xếp trật tự kim loại

Nói chung những sai lệch về mạng tinh thể chiếm tỷ lệ rất thấp (thường không quá 1 ÷2% thể tích mạng) nhưng có ảnh hưởng rất lớn đến cơ tính kim loại

1.2.2 Sự biến dạng của kim loại

Biến dạng là quá trình làm thay đổi hình dạng của kim loại do tác dụng của tải trọng bên ngoài hay của các hiện tượng vật lý

Khi tác dụng tải trọng bên ngoài , tùy theo mức độ chất tải, kim loại có thể biến dạng đàn hồi, biến dạng dẻo hoặc bị phá ủy trải qua 3 giai đoạn biến dạng đàn hồi, biến dạng dẻo, phá hủy

Biến dạng đàn hồi là biến dạng lại trở lại trạng thái cũ sau khi bỏ tải trọng Biến dạng đàn hồi xảy ra khi tải trọng tác dụng nhỏ hơn tải trọng ứng với giới hạn đàn hồi của mỗi loại vật liệu

Để xác định giới hạn đàn hồi, dẻo, phá hủy ta dùng phương pháp thực nghiệm kéo nén đúng tâm

Độ bền: là khả năng của kim loại chống lại tác dụng của lực bên ngoài mà không bị phá hỏng Dạng phá hỏng của kim loại thử kéo là bị đứt

Để đánh giá tình trạng chịu lực của vật liệu khác nhau, ta dùng khái niệm ứng suất, ứng suất là tải trọng tác dụng lên một đơn vị thể tích của mẫu thử

σb = Pmax/F0 (kG/mm2)

Độ đàn hồi: là khả năng thay đổi hình dạng dưới tác dụng của lực bên ngoài rồi trở lại như cũ khi bỏ lực tác dụng Độ dàn hồi có thể xác định bằng lực kéo

Độ dẻo: là khả năng biến dạng vĩnh cửu của kim loại dưới tác dụng của lực bên ngoài mà không bị phá hỏng Độ dẻo được đánh giá bằng:

Độ co thắt tỷ đối

Độ giãn dài tương đối

Hình 1.4: M u thử kéo

Hình 1.5: Biểu đồ quan hệ giữa lực và độ biến dạng dài

Trục tung biểu thị lực kéo (N), trục hoành biểu thị giá trị độ giãn dài của

mẫu thử (mm) ứng với các giá trị lực kéo

Đoạn O trên biểu đồ là đoạn thẳng, chứng tỏ độ giãn dài tỷ lệ thuận với lực

kéo Nếu tăng lực tiếp tục thì độ giãn dài và lực kéo không tỷ lệ thuận nữa mà độ

giãn dài tăng nhanh hơn lực kéo, ứng suất tại P là giới hạn đài hồi của vật liệu,

σđh = PA/F0

Tăng lực kéo mẫu thử tiếp tục giãn dài, từ điểm E kim loại có hiện tượng

chảy tức là lực kéo không tăng nhưng mẫu thử vẫn giãn dài thêm ra Ứng suất tại điểm E là giới hạn chảy của vật liệu, σch = PE/F0

Nhưng trong thực tế do nhiều vật liệu giòn khó xác định được giới hạn

chảy nên người ta qui ước σch = 0,2, tức là ứng suất tại đó khi bỏ tải trọng có độ

biến dạng dư là 0,2% so với chiều dài ban đầu của mẫu

Qua điềm E nếu tiếp tục tăng lực kéo, mẫu thử tiếp tục giãn dài và tại B có

hiện tượng thắt nhỏ lại ở điểm giữa của mẫu và đứt hẳn tại C, tại B lực kéo là lớn

nhất, vị trí điểm B ứng với giới hạn bền khi kéo của vật liệu PB, có

Sơ đồ kéo chỉ rõ nếu tải trọng đạt tới Pb mẫu bị hình thành cổ thắt, lúc này lực giảm đi nhưng cổ thắt vẫn phát triển (mẫu vẫn dài ra) cho đến khi đứt

Thực chất của quá trình phá hủy là sự phát sinh và phát triển của vết nứt tế

vi

1.2.2.1 Biến dạng dẻo của đơn tinh thể

Để việc khảo sát biến dạng dẻo của kim loại (đa tinh thể) được thuận lợi, trước tiên khảo sát trường hợp đơn giản và cơ bản nhất là biến dạng dẻo của đơn tinh thể

Hình thức biến dạng dẻo chủ yếu của đơn tinh thể là trượt Ngoài ra còn có hình thức song tinh

Trượt là sự dịch chuyển tương đối với nhau của các phần tinh thể theo những mặt và những phương nhất định gọi là mặt và phương trượt

Mạng tinh thể của kim loại bao gồm vô số mặt và phương, nhưng không phải mặt và phương nào cũng có thể là mặt và phương trượt Mặt và phương xảy ra trượt phải có liên kết nguyên tử bền hơn khi dịch chuyển, mối liên kết nguyên tử trong

nó không bị phá hủy, đồng thời mối liên kết giữa các mặt trượt với nhau phải yếu

Thực nghiệm đã chứng tỏ rằng: chỉ những thành phần ứng suất tiếp do ngoại lực gây ra trên mặt trượt mới gây ra trượt

Quá trình trượt ở trong mạng tinh thể của đơn tinh thể sẽ xảy ra theo trình tự sau:

- Trước hết mạng tinh thể sẽ bị trượt theo hệ trượt có lợi nhất, tức là hệ có ứng suất tiếp trên nó lớn hơn cả Theo hệ trượt này hai phần của đơn tinh thể dịch chuyển tương đối với nhau một khoảng cách nào đó rồi dừng lại vì mạng tinh thể vùng xung quanh mặt trượt bị xô lệch không có khả năng tiếp tục được nữa Tiếp

đó mạng tinh thể lại tiếp tục trượt trên các mặt khác song song với mặt trượt ban đầu Quá trình cứ như vậy cho đến khi các mặt của cùng một hệ trượt trượt hết

- Cuối cùng trên bề mặt của đơn tinh thể xuất hiện những bậc thang mà ta gọi

là giải trượt

Ngoài trượt là chủ yếu ra kim loại còn bị biến dạng dẻo là song tinh Song tinh là sự chuyển động giữa hai phần tử của mạng tinh thể theo các mặt và phương nhất định để sau đó hai phần của mạng tinh thể đối xứng với nhau qua mặt đó Mặt phẳng đối xứng gọi là mặt song tinh

Khác với trượt, song tinh tiến hành với tốc độ nhanh hơn nhiều do đó thường xảy ra khi chịu va đập Nói chung biến dạng dẻo bằng song tinh khó hơn trượt rất nhiều

1.2.2.2 Biến dạng dẻo của đa tinh thể

Như đã biết, đa tinh thể là tập hợp của nhiều đơn tinh thể nên có thể coi biến dạng dẻo của đa tinh thể là sự tổng hợp biến dạng dẻo của nhiều đơn tinh thể Do vậy, trong từng hạt cùng có các quá trình trượt và song tinh, song do phương mạng giữa các hạt lệch nhau, ở vùng biên giới hạt mạng tinh thể bị xô lệch nên quá trình biến dạng dẻo của đa tinh thể phức tạp hơn nhiều và mang một số đặc điểm mới sau:

- Trạng thái ứng suất trong đa tinh thể không đều Do phương mạng giữa các hạt lệch nhau nên tải trọng đặt vào dù là cùng hướng và phân bố đều, các hạt khác

nhau vẫn chịu kéo nén khác nhau, thậm chí có hạt bị kéo, có hạt bị nén, có hạt chịu biến dạng nhiều, có hạt bị biến dạng ít, có hạt chịu biến dạng đàn hồi

- Do phương mạng giữa các hạt trong đa tinh thể định hướng ngẫu nhiên, nên

có hạt dễ, có hạt khó biến dạng Hạt có phương mạng dễ biến dạng sẽ trượt trước, song lại bị các hạt xung quanh chưa biến dạng cản trở sự trượt, khi đó lực tác dụng phải tăng lên nữa để khắc phục trở lực trượt của các hạt xung quanh thì quá trình trượt của hạt mới tiếp tục được

Như vậy có thể thấy trở lực đối với biến dạng dẻo của đa tinh thể lớn hơn đơn tinh thể

- Biên giới hạt có ảnh hưởng rất lớn đến biến dạng dẻo của đa tinh thể Do mạng tinh thể ở biên giới hạt bị xô lệch nên ở nhiệt độ thường nó khó bị biến dạng dẻo hơn bản thân hạt Đó cũng là lý do giải thích hiện tượng kim loại hạt nhỏ có độ bền hơn kim loại hạt lớn Hơn nữa cũng để thấy rằng hạt càng nhỏ có nghĩa là trong một đơn vị thể tích số hạt càng nhiều, như vậy với cùng một độ biến dạng, sự biến dạng sẽ được phân bố trong nhiều hạt Chính vì lý do đó mà kim loại hạt nhỏ, trước khi bị phá hủy, có thể chịu được một lượng biến dạng lớn, nên có độ dẻo và độ dai hơn kim loại hạt lớn

- Trong quá trình trượt đa tinh thể, cũng giống như ở đơn tinh thể, có quá trình quay Ở đây quá trình quay của hạt rất khó vì bị ảnh hưởng của các hạt xung quanh

Biến dạng dẻo có ảnh hưởng rất nhiều đến hình dạng hạt (hình 1.3b) Khi kéo các hạt bị kéo dài ra theo phương kéo còn khi nén các hạt bị dẹp lại Độ kéo dài hay độ dẹp của hạt tỷ lệ thuận với sự biến đổi về hình dạng của chi tiết

Nếu trong kim loại có tạp chất hay pha thứ hai nào đó thì khi biến dạng nó bị kéo dài ra thành tổ chức thớ

Khi bị biến dạng rất lớn sẽ xuất hiện hiện tượng định hướng lại phương

tác dụng và khi mức độ biến dạng vô cùng lớn thì hầu như mặt trượt của các hạt sẽ

có phương giống nhau hay gần giống nhau

Hiện tượng đó gọi là hiện tượng biến dạng chọn hướng hay biến dạng techtua

Sau khi biến dạng dẻo, cơ tính của kim loại thay đổi rất nhiều Do sự hình thành các hạt, blốc, do mạng tinh thể bị xô lệch sau khi biến dạng dẻo nên độ bền,

độ cứng tăng lên, còn độ dẻo, độ dai giảm đi Sự biến đổi đó càng nhiều thì biến dạng càng lớn

1.2.3 Quá trình cắt và tạo phoi

1.2.3.1: Ý nghĩa của quá trình tạo phoi

Để tạo phoi lực tác dụng phải đủ lớn tạo ứng suất lớn hơn sức bền vật liệu gia công

O : biến dạng dẻo đầu tiên; OE: kết thúc biến dạng dẻo; E: đường nối liền khu vực chưa biến dạng và phoi, miền tạo phoi di chuyển cùng với dcc

Biến dạng phụ do phoi ma sát với mặt trước DCC

Những lớp kim loại kề mặt trước biến dạng nhiều hơn hạt tinh thể kéo dài gọi là TECHTU

1.2.3.2: Trạng thái biến dạng miền tạo phoi

Miền tạo phoi là khu vực mà trong đó kim loại từ trạng thái phôi bị biến dạng và trở thành phoi cắt

Qua thực nghiệm của các công trình nghiên cứu trên thế giới Bằng sự biến dạng của các vạch và vòng tròn khắc trên mặt bên của phôi sau khi cắt chứng tỏ miền tạo phoi có dạng chêm

Biến dạng dèo của lớp phôi bị cắt bắt đầu từ đường OL, trên đó xuất hiện những vết trượt đầu tiên Khi phoi đi qua miền tạo phoi các biến dạng sẽ tăng dần mỗi khi đi qua các mặt trượt tiếp theo Đường OM sẽ là giới hạn cuối của miền tạo

phoi Sau khi vượt qua giới hạn đó, không xuất hiện thêm biến dạng mới nữa, lúc này vật liệt đã trở thành phoi mang tính chất đặc trưng của phoi

Hình 1.6: Sự biến dạng của kim loại trong vùng tạo phoi

Sự biến dạng của các phần tử kim loại khi qua miền tạo phoi ban đầu tăng chậm sau đó tăng nhanh dần Có thể biến dạng dẻo về cơ bản tập trung trong một dải hẹp của miền tạo phoi nằm kề với giới hạn của miền tạo phoi

Kích thước, hình dáng của miền tạo phoi phụ thuộc vào tốc độ cắt Tốc độ cắt càng lớn miền tạo phoi càng thu hẹp và quay đi một góc

Chiều rộng của miền tạo phoi phụ thuộc vào tính chất vật liệu gia công và điều kiện cắt

Do sự tập trung biến dạng ở giới hạn cuối của miền tạo phoi, nên để đơn giản trong nghiên cứu và tính toán chúng ta qui ước là quá trình biến dạng xảy ra dọc theo mặt trượt O và nghiêng một góc với phương của véc tơ tốc độ cắt

O : là mặt trượt qui ước

Góc trượt theo những thí nghiệm của TUME thì =25o-35o

1.2.3.3: Sơ đồ tạo phoi

Dụng cụ do tác động của lực P, mặt trước sẽ đi từ vị trí ban đầu a0, b0, di chuyển đến a1, b1 làm ép lượng kim loại bị cắt trong vùng a0a1b1 và cắt nó theo mặt a0a1

Do lực tác động từ mặt trước nên phần kim loại bị cắt b1b2 sẽ bị lồi lên thành b1’b1’’b2 Lớp a1b1 nằm kề với mặt trước bị nén sẽ dãn dài thành a1b1’ còn lớp kim loại càng xa mặt trước bị nén càng giảm nên dãn dài ít hơn

Khi lực đạt tới một giá trị giới hạn nào đó, trong kim loại xuất hiện mặt trượt a1b2 Lực tác dụng lên mặt trượt đạt đến giới hạn chảy của kim loại Lúc đó bắt đầu xuất hiện yếu tố phoi đầu tiên trượt theo phương của mặt trượt a1b2

Dao tiếp tục đi sâu và cắt lớp kim loại theo đường a1a2, mặt trước của dao tác dụng lên vùng a1ca2 khi lực tăng, lớp kim loại gần mặt trước a2c sẽ dãn dài thành a2c1 Vào thời điểm mà lực đạt đến giới hạn chảy sẽ xuất hiện mặt trượt mới a2b3 lúc đó lực cắt giảm đi và yếu tố phoi mới hình thành di chuyển theo mặt a2b3

Do sự biến dạng không đồng đều nên yếu tố phoi hình thành có dạng hình thang bốn cạnh a2c1b2b3 có a2c1 dầy hơn Kết quả là yếu tố phoi hình thành trước

nó quay một góc α Vậy ta có thể tóm tắt quá trình tạo phoi qua các giai đoạn như hình sau :

Hình 1.7: Sơ đồ tạo phoi

Từ sự phân tích biến dạng khi cắt như trên, ta thấy hiện tượng trượt khi cắt có những điểm tương tự như khi kéo nén mẫu kim loại Qua việc nghiên cứu kim cương ở vùng cắt chứng tỏ rằng hướng bị trượt thay đổi rất phức tạp trong toàn bộ tiết diện của phần tử phoi

1.2.3.4: Trạng thái ứng suất ở miền tạo phoi

Qua phân tích sơ đồ cắt ta có công thức để xác định ứng suất tiếp và pháp:

Rsin(Φ+θ-γ).sin Φ γ - Góc trước của dụng cụ cắt

σ = ──────── θ- Góc ma sát trên mặt trước của dụng cụ cắt

b.x b- chiều rộng cắt

Hình 1.8: Trạng thái ứng suất trong miền tạo phoi

So sánh ứng suất tiếp tính theo công thức trên và ứng suất tiếp tới hạn cần để trượt trong khoa hoc về sức bền vật liệu thì giá trị ở đây thường cao hơn, vì ta đã không xét đén đặc trưng pghức tạp trong miền tạo phoi Việc xác định giá trị x rất khó chính xác nên để đơn giản ta sử dụng công thức sau:

Rcos(Φ+θ-γ).sin Φ Trong đó τ- ứng suất tiếp dọc thoe OB

τ = ─────────── σ - ứng pháp vuông góc với OB

a.b Φ – Góc trượt

Rsin(Φ+θ-γ).sin Φ γ - Góc trước của dụng cụ cắt

σ = ──────── θ - Góc ma sát trên mặt trước của dcc

a.b b - chiều rộng cắt

x - khoảng cách từ điểm B đến mf cắt

a - khoảng cách từ điểm a đến mf cắt

1.2.3.5: Ý nghĩa của góc trƣợt

Góc trượt là thông số đặc trưng cho hướng và giá trị của biến dạng trong

miền tạo phoi

Chiều dày phoi ớn hơn chiều dày cắt kim loại a

1.2.3.6: Kết luận

Biến dạng cục bộ phân bố theo phương chuyển động của dao không đồng

đều, lớp kim loại nằm trên mặt trước bị biến dạng nhiều nhất và càng xa măt trước

thì mức độ biến dạng càng giảm

Biến dạng trượt hoặc đứt trên biên tuyến của các phân tố phoi làm với

phương chuyển động một góc β (Φ) - góc trượt, ngoài ra còn có những phương trượ

khác làm góc với phương trượt cơ bản

Việc cắt và đứt kim loại thực hiện bởi lưỡi cắt theo mặt cắt

Yếu tố phoi thoát ra biến dạng không đồng đều theo cả phương dọc và

ngang

Cấu tạo hạt của kim loại bị biến dạng hạt rất lớn trong phương thẳng góc với

lưỡi cắt do ma sát của phoi và mặt trước của dụng cụ cắt

1.2.4: Các loại phoi

1.2.4.1 Phoi xếp

Phoi thu được khi gia công vật liệu dẻo (thép, đồng thau,…) ở tốc độ cắt

thấp, chiều dày cắt lớn và góc cắt của dao có giá trị tương đối lớn Phoi kéo dài

thành từng đoạn ngắn mặt đối diện với mặt trước của dao rất bóng, mặt kia có

nhiều gợn nẻ Nhìn chung phoi có dạng từng đốt xếp lại (hình 1.10.b)

Hình 1.10: Các dạng phoi

Phoi xếp chịu biến dạng rất lớn, do đó vật liệu gia công bị mất tính dẻo và

được hóa bền đến mức là các phần tử của phoi đều bị trượt theo mặt OF Phoi xếp

thu được khi gia công thép, có độ cứng cao hơn độ cứng của vật liệu gia công từ 2

-3 lần Điều đó chứng tỏ vật liệu bị hóa bền ở mức độ cao

1.2.4.2 Phoi dây

Phoi thu được khi gia công vật liệu dẻo với tốc độ cắt cao, chiều dày nhỏ Phoi kéo dài liên tục, mặt kề với mặt trước của dao rất bóng, còn mặt đối diện hơi gợn (hình 1.10.c) Ở phoi dây ta khó quan sát mặt trượt như phoi xếp Điều đó chứng tỏ mức độ biến dạng dẻo khi tạo thành phoi dây ít hơn khi hình thành phoi xếp

1.2.4.3 Phoi vụn

Khi gia công vật liệu giòn (gang, đồng thau cứng,…) ta thường thu được loại phoi này Trong quá trình cắt dao không làm cho các yếu tố phoi trượt mà dường như bứt nó lên (Hình 1.10a) Có thể giải thích quá trình hình thành phoi vụn như sau:

Khi gia công, lớp kim loại bị cắt không qua giai đoạn biến dạng dẻo Do tác dụng của dao, trong vật liệu gia công phát sinh biến dạng đàn hồi và ứng suất nén theo phương chuyển động của dao, mặt khác theo phương thẳnggóc với chuyển động xuất hiện ứng suất kéo Các yếu tố của phoi bị tách ra chủ yếu do tác dụng của ứng suất kéo, bởi vì vật liệu giòn là loại vật liệu có ứng suất kéo kém hơn ứng suất nén rất nhiều

Độ bóng đạt được khi cắt ra phoi vụn không cao, bề mặt có cấu tạo gần giống như bề mặt kim loại khi bị phá hủy giòn

Khi cắt ra phoi xếp và phoi dây, phoi tiếp xúc với mặt trước của dao một đoạn L trước khi rời khỏi dao Sau đoạn tiếp xúc đó phoi tách ra khỏi mặt trước và cuộn lại theo hình xoắn ốc Sở dĩ như vậy vì phoi ở phần tiếp xúc với dao dày thêm, làm chop các yếu tố của phoi có dạng hình thang

Nếu giữ nguyên các điều kiện cắt khác và tăng tốc độ cắt thì sự biến dạng

Góc cắt càng lớn, chiều dày cắt càng bé thì biến dạng của phoi càng lớn nên bán kính của cuộn phoi càng nhỏ

Dạng mặt trước của dao cũng ảnh hưởng rất lớn đến bán kính của cuộn phoi Khi dao bị mòn mặt trước, tạo ra một rãnh cong thì độ cong của rãnh đó trực tiếp ảnh hưởng đến bán kính của cuộn phoi

Diện tích tiếp xúc của phoi với mặt trước của dao phụ thuộc vào tính chất vật liệu gia công, tốc độ cắt, chiều dày cắt và các điều kiện khác Nếu diện tích tiếp xúc

đó giảm đi thì khi cùng một giá trị lực cắt, tải trọng đơn vị lên dao sẽ tăng lên

1.2.5 Sự co rút phoi và các yếu tố ảnh hưởng đến hệ số co rút phoi

Về mặt hình thức, sự biến dạng dẻo của lớp kim loại bị cắt được biểu hiện: chiều dài của lớp phoi cắt ra Lf ngắn hơn quãng đường mà dao phải đi L dọc theo

bề mặt gia công, còn chiều dày của phoi a f lớn hơn chiều dày cắt a Chiều rộng của phoi b f khi góc λ nhỏ (λ <300) thay đổi không đáng kể so với chiều rộng cắt b

Sự biến đổi kích thước của lớp kim loại bị cắt, do kết quả của biến dạng dẻo, được đánh giá bằng hệ số co rút phoi và được ký hiệu là K

Nếu cho rằng thể tích khối kim loại trước và sau khi biến dạng không đổi và

Trị số của hệ số co rút phoi phụ thuộc vào tát cả các yếu tố có ảnh hưởng đến

sự biến dạng của phoi (tính chất cơ lý của vật liệu gia công, hình dạng hình học của dao, chế độ cắt và các điều kiện cắt khác) và có giá trị thay đổi trong một phạm vi rộng K = 1 ÷ 8

Để xác định hệ số co rút phoi, ta dùng các phương pháp sau:

- Đo trực tiếp chiều dài hoặc chiều dày của phoi cắt ra bằng dụng cụ đo chiều dài hoặc bằng kính hiển vi

- Đo theo phương pháp trọng lượng

Trong trường hợp phoi cắt quá ngắn (5 ÷ 10mm), chọn lấy một phoi tương đối phẳng để đo chiều dài và cân trọng lượng Diện tích của phoi cắt ra sẽ là:

1000

Q F

L - Chiều dài phoi(mm)

Vì thể tích của phoi không thay đổi nên: L f F f = L.s.t

Từ đó ta có:

L K L f



1000

f

Q K

L s t





1.2.5.1 Ảnh hưởng của vật liệu gia công

Tính chất của vật liệu gia công có ảnh hưởng lớn đến hệ số co rút phoi Khi giữ nguyên các điều kiện cắt khác, vật liệu càng dẻo thì liên kết giữa các nguyên tử trong kim loại càng yếu, khiến cho sự sắp xếp của mạng tinh thể kim loại càng bị phá hủy, do đó khi cắt kim loại sẽ bị biến dạng nhiều hơn

Xét (Hình 16) trong tam giác OCF ta có : CF = OF.Sin = a

Trong tam giác OBF ta có: BF = OF.cos( - ) = a f

Do đó

a f K

÷ 700 thì hệ số co rút phoi tăng lên vì chiều dày phần cong của lưỡi cắt tham gia làm việc tăng lên (AB >A’B’) Phoi khi thoát ra còn bị biến dạng hơn do

sự giao nhau trên cung cong (Phương thoát phoi coi như thẳng góc cắt bới lưỡi cắt, hình 1.12b) Ngoài ra chiều dày cắt lúc này thay đổi dọc theo đoạn cong của lưỡi cắt và có giá trị nhỏ hơn chiều dày cắt trên đoạn thẳng, do đó phoi trên đoạn cong

bị biến dạng nhiều hơn trên đoạn thẳng

t a

a

S

Hình 1.12b) Phương thoát phoi khi lưỡi cắt cong

Trên đoạn cong của lưỡi cắt (khi  >00 ) giá trị của góc trước thay đổi và giảm dần (theo chiều kim đồng hồ) khiến cho hệ số co rút phoi tăng

Khi tăng bán kính mũi dao, hệ số co rút phoi tăng do chiều dài đoạn cong của lưỡi cắt tăng

c ÷ 4000c

Khi tăng tốc độ cắt, chiều dài tiếp xúc với phoi và mặt trước của dao giảm đi

do đó làm giảm ma sát, hệ số co rút phoi giảm

Khi tốc độ cắt đạt 200 ÷ 300 m/ph, thì hệ số co rút phoi hầu như không thay đổi