CHƯƠNG 9 CÁC PHƯƠNG PHÁP GIA CÔNG ĐẶC BIỆT pot

Đặc điểm chung của các phương pháp gia công này là: Không đòi hỏi dụng cụ phải có độ cứng cao hơn độ cứng của vật liệu gia công.. Dưới tác dụng của điện trường, các điện tử được tách ra

CÁC PHƯƠNG PHÁP GIA

CÔNG ĐẶC BIỆT

Khái niệm

Sự phát triển của các ngành công nghiệp gắn liền với quá trình tìm kiếm các loại vật liệu mới Các loại vật liệu mới được đặc trưng bởi các

tính năng sau:

Khả năng chống và chịu mài mòn cao

Độ cứng và độ bền cao, chịu nhiệt cao

Làm việc ổn định trong các môi trường hóa

chất

Đặc điểm chung của các phương pháp gia công này là: Không đòi hỏi dụng cụ phải có độ cứng cao hơn độ cứng của vật liệu gia công.

Khả năng gia công không phụ thuộc vào tính chất cơ

lý của vật liệu gia công mà chủ yếu phụ thuộc vào các thông số về hóa, nhiệt, điện của vật liệu gia công.

Đạt được độ chính xác kích thước và độ nhẵn bề mặt cao so với các phương pháp gia công truyền thống.

Có khả năng gia công được các vật liệu có độ cứng cao, thậm chí rất cao (sau nhiệt luyện).

Hiệu quả kinh tế đạt được cao, nhất là khi gia công

mới thành một số nhóm chủ yếu như sau:

Gia công bằng ăn mòn hóa học (CM)

Gia công bằng ăn mòn điện hóa (ECM)

Gia công bằng ăn mòn điện (EDM): xung điện, cắt bằng dây

Gia công bằng siêu âm (USM)

Gia công bằng chùm tia lase (LBM), chùm tia điện tử (EBM)

Gia công bằng tia nước (wJM), nước và

1 Gia công kim loại bằng tia lửa điện

Thực chất: Dùng hai điện cực bằng kim loại đặt trong mạch điện, được xây dựng trên cơ sở của hiện tượng ăn mòn dưới sự tác dụng của tia lửa điện Dưới tác dụng của điện trường, các

điện tử được tách ra từ âm cực phóng về dương cực (chi tiết) để tách các phần tử kim loại ra với vận tốc lớn sẽ phá hủy cực dương tách kim loại tạo thành bề mặt gia công

Đặc điểm gia công bằng tia lửa điện

Điện cực (đóng vai trò dụng cụ) có độ cứng thấp hơn rất nhiều so với độ cứng của vật gia

công (chi tiết), điện cực thường được sử dụng là đồng, grafit Có hai dạng điện cực là dạng thỏi

(dùng cho máy xung định hình) và điện cực dây (tạo hình chi tiết hệ lỗ có profin phức tạp)

Chất lỏng làm dung môi phải không dẫn điện Khả năng công nghệ của phương pháp gia

công:

Đạt độ chính xác gia công cao, sai lệch 0,015

 0,02 mm, khi gia công thô 0,5  0,6 mm

Độ bóng bề mặt đạt cấp 4  5 (Rz = 40  20), gia công tinh đạt cấp 6

Sai số xảy ra khi gia công EDM:

Lỗ bị côn sau khi gia công

Độ rộng của lỗ do phóng điện bề mặt sườn của điện cực

Sai số do điện cực bị mòn khiến cho kích

thước và hình dáng của điện cực thay đổi, làm thay đổi làm thay đổi kích thước lỗ trước gia

công,

gia công các lỗ sâu, chế tạo khuôn, chày, cối

dập, làm bề bề mặt các dụng cụ, mài, cắt, gia

công hợp kim cứng …

Nhược điểm của phương pháp: hiệu suất

phương pháp thấp, chi phí cao vì hao mòn dụng

cụ nhanh, tiêu hao năng lượng lớn (gấp 50 lần

so với các phương pháp gia công cơ điện),

không gia công được các vật liệu không dẫn

điện

2 Gia công kim loại bằng cơ - điện - hoá (ECMM)

Khi gia công điện hóa dựa trên nguyên lý điện

phân với mục đích lấy di kim loại khỏi bề mặt chi tiết gia công và chi tiết được nối với dương cực còn dụng cụ nối với âm cực, khe hở giữa bề mặt chi tiết và dụng cụ chứa đầy dụng dịch điện giải thích hợp phản ứng hóa học xảy ra khi gia công tạo nên lớp lớp màng thụ động (dẫn điện kém) bám trên bề mặt chi tiết gia công

(dương cực) ngăn cản phản ứng, để phá vỡ lớp màng này để cho quá trình ăn mòn tiếp tục có 2 phương

pháp:

chất điện giải (hàn chục atm) làm trực tiếp thành dòng chảy qua khe hở giữa điện cực âm và

dương để phá lớp màng thụ động trong quá

trình gia công

Cơ điện hóa (ECMM): phá vỡ lớp màng thụ động trên dương cực bằng tác dụng của lực cơ học để cho phản ứng tiếp tục

a Nguyên lý gia công:

Về bản chất gia công cơ điện hóa vẫn dựa trên nguyên lý hòa tan dương cực, nhưng ở đây

do sản phẩm của phản ứng được hình thành tạo thành chất kết tủa dưới dạng màng mỏng (màng thụ động) bám trên bề mặt chi tiết gia công

(dương cực), màng này có độ dẫn điện kém gây cản trở cho quá trình phản ứng điện hóa ở

dương cực Muốn cho phản ứng tiếp tục thì

màng thụ động này cần phải được phá hủy dưới

b Khả năng công nghệ:

Gia công a nốt:

+ Khi gia công thô: Với I = 15  25 A/cm2 ;

Năng suất Q = 2000  3000 mm3/ph; Nhẵn bề mặt: Ra  cấp 3, cấp 4

+ Khi gia công tinh: với I  1  2 A/cm2 ; Độ

nhẵn bề mặt đạt cấp 10  12; Không có khuyết tật bề mặt; Năng suất thấp

Dung dịch điện giải thường dùng là silicat

Natri + nước (NaSiO3 + H2O) có tỷ trọng 1,15 

Chỉ áp dụng được với vật liệu dẫn điện (dụng

cụ, chi tiết); Môi trường trung gian: dung dịch

điện giải dẫn điện

Thông số sử dụng: U = 3  30V; Mật độ

dòng d = 0,2  2 A/cm2

Áp lực gia công: P= 5  30 N/cm2

Độ nhẵn đạt được: Ra > 0,1  0,08 m.

Mài điện hóa bằng đá dẫn điện

Mài điện hóa bằng đá mài trung tính

Mài khôn điện hóa

Đánh bóng điện hóa

Cắt HKC bằng phương pháp điện hóa

3 Phương pháp tạo mẫu nhanh

3.1 Thực chất

Nội dung của phương pháp này là chế tạo ra một chi tiết hoặc mẫu bằng những công nghệ và thiết bị chuyên dụng, sau đó từ mẫu này sẽ đúc ra chi tiết máy để đưa vào sử dụng thử Mẫu trên cũng có thể chế tạo trực

tiếp từ kim loại hoặc vật liệu polyme rồi đem dùng ngay nhưng công nghệ phức tạp hơn nhiều.

Lĩnh vực sử dụng công nghệ này là trong trường

hợp nghiên cứu chế tạo thử, thiết kế mẫu và kiểu dáng công nghiệp cho sản phẩm mới đòi hỏi phải rất nhanh chóng chiếm lĩnh thị trường, thí dụ: chế tạo kiểu dáng

a ưu nhược điểm

Tạo mẫu nhanh có những ưu điểm sau đây:

Tăng khả năng quan sát trong quá trình thiết kế

Tạo được mẫu có độ phức tạp cao

Giảm chi phí thời gian thiết kế và chế tạo

Cho phép giảm chu kỳ phát triển sản phẩm để đưa sản phẩm ra thị trường nhanh hơn các

Nhược điểm của phương pháp tạo mẫu mhanh:

Độ bền của mẫu phụ thuộc vào vật liệu và

công nghệ sử dụng

Độ chính xác của sản phẩm không cao vì

nguyên tắc gia công đắp vật liệu vào mẫu theo từng lớp

Giá thành của mẫu còn cao do chi phí đầu tư

và bảo trì thiết bị lớn

Theo vật liệu để gia công có các phương

pháp sau:

Dựa trên cơ sở chất lỏng:

Trọng hệ thống tạo mẫu nhanh dạng này vật liệu tạo mẫy ban đầu ở trạng thái lỏng, trong

suốt quá trình tạo mẫu vật liệu được lưu hóa

chuyển từ trạng thái lỏng sang trạng thái rắn có các phương pháp: SLA, SGC, SCS, v.v…

Dựa trên cơ sở dạng tấm cứng (solid):

Vật liệu gia công là các tấm mỏng được cuộn lại thành cuộn và được trải ra bằng các ru lô

(con lăn) Phần thuộc chi tiết được cắt lại, gia

nhiệt và cán dính vào lớp trước đó, phần vật liệu còn lại bị cắt nhỏ và loại bỏ

Dựa trên cơ sở dạng bột :

Dựa trên cơ sở nguồn nhiệt sấy khô: có sử

dụng laze và không sử dụng nguồn laze

Công nghệ tạo mẫu nhanh được áp dụng

trong nhiều lĩnh vực khác nhau như ô tô, các

sản phẩm tiêu dùng, máy móc, y học, hàng

không, quân sự, quốc phòng, khảo cổ, kiến trúc,

mỹ nghệ, v.v… mức độ ứng dụng trong từng lĩnh vực khác nhau

Hiện nay, công nghệ tạo mẫu nhanh đang

được xem như là một công cụ để rút ngắn thời gian thiết kế và phát triển sản phẩm, đặc biệt là các sản phẩm có hình dạng phức tạp

4 Luyện kim bột

4.1 Khái niện về luyện kim bột

Khác với phương pháp luyện kim loại thông thường, luyện kim bột là quá trình chế tạo chi

tiết từ bột kim loại hoặc bột các hợp chất của

kim loại Nguyên lý cơ bản là làm thế nào để tạo được liên kết bền giữa các hạt mà bản chất của chúng hoàn toàn khác biệt Quy trình công nghệ sản xuất chi tiết bằng phương pháp luyện kim

Trộn bột với chất dính và chất phụ gia.

Tạo hình sản phẩm: tạo ra sản phẩm có hình dáng theo yêu cầu nhưng chưa có liên kết bền giữa các hạt bột vật liệu

Thiêu kết (gia công nhiệt): tạo liên kết giữa các hạt vật liệu và độ bền cần thiết cho chi tiết

Gia công tinh: tinh chỉnh kích thước, ép lại,

nhiệt luyện v.v…

Ứng dụng: Vật liệu kim loại bột thường được sử

dụng trong các lĩnh vực sau:

Dùng làm vật liệu kết cấu: chi tiết bằng bột

đồng, bột sắt, đồng thanh, đồng thau v.v…

Tạo hợp kim đặc biệt: ví dụ vật liều từ cứng

AlNiCo; từ mềm Fe – Ni; F – Si; Tiếp điểm

W-Ag; Vật liệu chịu nhiệt Ta – C; Al – Ni; vật liệu

siêu dẫn Nb3Sn

cứng mà thành phần chính là cacbit kim loại như

WC, TiC, TaC với chất dính coban kim loại Một

họ compozit kim loại mà nền là những kimm loại như nhôm, sắt v.v… pha tăng cường là những vật liệu phi kim loại hoặc kim loại khác

Vật liệu chịu nhiệt cao: Các cấu tử cơ bản

thường là Mo2C, SiC, ZrB2 , Si3N4

Vật liệu xốp có độ xốp khoảng 25% ví dụ như: ổ trượt tự bôi trơn, tấm lọc, màng lọc xốp (độ xôpx khoảng 35  40%), xương nhân tạo v.v…