Một số đặc điểm khi gia công vật liệu kim loại bằng phương pháp mài

MOT S6 D^C DifiM KHIGIA C N G VAT LIEU KIM LOAI BANG PHirONG PHAP MAI " ThS BUI VU HUNG B^ mdn Thiet kimdy KhoaCffkhi Trurcrng Dai hpc Giao thdng VAn tai ThS NGUYEN TIEN DUNG Bo mdn Cong nghe Vat liiu Vi$n Khoa hpc Cffs& Trudmg Dpi hpc Hang Hai Viet Nam Tdm tdtcBai bdo giai thieu mot s6 dgc diim cua qua trinh cSt got thuc him c&t got km loai bangphuangphap mat mot s6 hien tucmg xay qua trinh mai v« nhitng tac dpng cua no tai chat luang bi mat cua chi tiit mat Summary: This paper presents some characters of cutting process when cutting metal by grinding method some phenomena which occur in grinding process and its affects to qualitv of surface I.MODAU Mai la phirang phap gia cong dau tien ma ngirai tim ra, k& tir nguai c6 dai co xat VU hay cong cu lao dong cua minh xuong cac phiSn da va nhan thiy dieu c6 tac dung la sac dung cu hay vu cua minh Mai kirn loai la mot loai hinh gia cong bSng phuong phap c4t got, giong nhu gia cong tien, phay, khoan tren cac may cSt kirn loai noi chung Muc dich cua qua trinh gia cong cua cac loai hinh cat got la tao chi tiet c6 cac be mat can thiet phu hop voi hinh dang hinh hoc, kich thuoc va nham tren be mat May mai la mot nhUng dang may ck kim loai ph6 bien rong rai, d& gia cong be mat kim loai, dung cu cSt la da mai Trong gia cong ca bSng phuong pliap gia ck got, mai la phiromg phap gia cong tinh va mai dong vai tro quan quy^t djnh d^n chat lirong san phSm TSm quan cua mai dugc the hien yeu to sau: hau het cac san pham cao cap deu phai qua mai hoac lien quan dSn qua trinh mai U'u diem ca ban ciia qua trinh mai la dl dat dirge chinh xac kich thuac, chinh xac ve hinh dang hinh hpc, chat lugng be mat gia cong va nang su3t cao Mai c6 kha nang sua dugc sai so vj tri Han nira, mai c6 the gia cong dugc cac vat lieu c6 cung cao da qua nhiet luy?n Trong qua trinh gia cong Ian cuoi nhung chi tiet may da dugc gia cong nhiet luyen vai lugng du Tap chi KHOA HOC GIAO THONG VAN TAI Sd 33 - 03/2011 gia cong nho mai la phuang phap gia cong dat nang suit va hieu qua kinh te cao nhat Ngay nay, cac loai chi tiet may bang thep toi va cac loai chi tik bSng thep nhieu ph§n hgp kim, hgp kim cung dugc san xuat va ung dung rong rai va vai sir phat triln cua cong nghe che tao phoi, cac loai chi tiet may dugc tao hinh cang chinh xac hom, vai lugng du gia cong nho lam lugng cac nguyen cong mai va theo cac nhom may mai san xuat ca cang tang khong ngung Tuy nhien, viec nghien cuu ve qua trinh mai mot each c6 he thong thi lai sau cung vi gap phai mot so kho khan nhu sau: (1) Toe ciia mai rat Ion: Van toe mai thuang la tren 15m/s, chu yeu la khoang tir 25-35m/s vai mai thucmg va 150-200m/s cho mai cao toe Vai toe thi vice dac chinh xac cac thong so vimg mai la rat kho khan; (2) Do cau tao cua da mai: Trong qua trinh cat, tai cung mot thai diem c6 nhieu hat mai cung tham gia cat got (c6 nhieu luai cat), thong so hinh hoc cua cac luai cat khong giong va luon luon thay doi qua trinh mai Do vay viec dua dugc mot mo hinh vung mai chinh xac va c6 djnh mot thai gian tuong doi dai la rat kho khan De gop phan lam phong phii them nhung hieu biet ve mai va cac hien tugng xay qua trinh mai, muc tieu ciia bai bao la trinh bay mot so dac diem ve qua trinh mai phang kim loai gia cong ca II NOI DUNG 2.1 Qua trinh cat got mai Mai la mot qua trinh tao phoi nhu cac qua trinh gia cong cat got khac nhung a muc nho han nhieu va toe cao vai sir tham gia cua mot lugng Ian hat mai Neu nhu nghien cuu cu the qua trinh ck cua mot hat da thi ve nguyen tac no giong nhu qua trinh tao phoi cua dao cat dan (dao tien, mot rang dao phay) Tuy nhien qua trinh cat cua mai c6 nhung dac diem rieng khac biet so vai cat bang dao cat dan (thi du: dao phay) nhiing khac biet cu the nhu sau: (1) Tren be mat phSng cat luai ck cua da mai la khong lien tuc (gian doan); (2) Co sir phu thuoc Ian giiJa chieu day va be rong lat cat ma mot hat da thirc hien cat; (3) Hinh dang hinh hoc cua ti!rng hat da rat khac biet va cac dinh cat cua hat mai qua trinh cat c6 goc cao xuac cat am; (4) Hat da nSm hon don tren be mat lam viec cua da mai; (5) Toe dp cat rat cao, mot thai di6m tire thai mot lugng Ian hat mai d6ng thai tham gia cat got, tuc la ck mot lugng Ian hat phoi; (6) Hat mai c6 dp cung rat cao, c6 tinh chju nhiet va luai eat co tinh gion; (7) Tac dung dpng hpc cua moi hat da len be mat mai co kha nang nang cao nhiet cat cao xuac tuc thai; (8) Hat da miet trugt tren be mat gia cong tmac xuat hien eat gpt Nhiet c5t tuc thdi phat sinh qua trinh mai, da lam tang tinh chay deo cua kim loai va tao kha nang de tao phoi cua cac dinh eung tron tren hat da, tue la cat toe dp cao se sinh nhiet Ion, la y6u 16 cSn thi§t qua trinh mai CJ t6c dp thSp hat mai khong th6 co kha nang cat gpt Nhu vay dac di^m la thupc tinh cat gpt ciia hat mai va la dieu kien can thiet dl tao phoi qua trinh cat gpt Tap chi KHOA HOC GIAO THONG VAN TAI So 33 - 03/2011 Hinh Sa cdu tao hinh dang ciia hat mai Hat mai c6 cac dinh cat nhpn khong the thuc hien cat dugc, bai no khong eo dugc dp hhn dpng hpc can thiet Trong qua trinh lam viec ban kinh cung dinh tang dSn va ban kinh cung dat dugc trj so nhat djnh no mat kha nang cat gpt Nhu vay qua trinh cat phoi mai phu thupc vao hinh dang hinh hpc cua phan cat gpt cua hat mai Hmh Luai cSt cua da mai co ban kinh dinh cat la p Gia djnh rang lu5i cat cua da mai co ban kinh dinh cat la p (hinh 2) Ban kinh tao m6i lien he cu the bai goc cat thuc te va chieu day lat cat Khi cat nhung lap kim loai khac a nhung khoang each khac tir ducmg cat, se co biSn dang khac a goc cat khac Tir hinh ta thay rang lat cat cang nho thi dinh goc cat thuc te cang tii hon nen gay bien dang kim loai eat, tuc la neu a ^ thi 5^^ 180° Nhu vay, doi vai lop kim loai nam true tiep tren duang cat, goc cat dat dugc tai dai lugng ma khong the thuc hifn cat dugc, luc chi xay hien tugng mik nen kim loai Khi tang chiSu day lap cat (a) goc cat thuc t8 tang, ma a=p, 5,=90'', tuc la a>p, 5, < 90° Chi c6 the cat phoi ma a > p tir bat phuang trinh tren thay ring r cang nho (ban kinh dinh cua luai cat tren hat mai) thi lap cat kim loai co thi cat dugc cang nho Tir hinh ta thiy ring hat mai CO thi cat phoi no co ban kinh dinh luai cat p„ truang hgp no co thi cat dugc lat co chilu diy a, nho han hat co ban kinh dinh luai cat p-a Tir nhung trinh bay tren day thiy ro, qua trinh cit phoi cua hat da co thi trinh bay nhu sau: a fa«p; b (ap) Hinh Sa dS mo td qua trinh tdch phoi ciia mat mai Hinh 3a - Hat mai vao thai diem tham gia cat se va dap canh cat len be mat kim loai be mat gia cong, lire va dap phu thupc vao toe dp eat va lugng tien dao Luc va dap yeu dan di bai thai diem no va dap thi nhung hat da khac dang cat phoi roi Neu dp ben dpng lire hpc ciia hat da la khong Ion tuc la ban kinh dinh luai eat la nho thi dinh luai cat se bj pha buy tai thai diem tiep xuc vai be mat gia cong Neu dinh luai cit co ban kinh la dang ke p thi tiep xiic vai be mat gia cong no cung khong cat phoi bai liic a « p , hat mai se trugt tren be mat kim loai ma ap lire miet tang dan, luc nhiet lugng sinh rat Ion Hinh 3b - Khi ma ap lire miet nen ciia hat da len be mat lap kim loai tang thi dong thai xuat hien sir chay deo ciia kim loai nhiet phat sinh miet nen, lam cho kim loai mem hon Hinh 3c - Chieu sau eiia lap eat dat tai gia trj a, xuat hien trang thai cat phoi Nhu vay qua trinh lam viec cua mot hat mai bat ky no nam tren cung tiep xiic vai be mat gia cong co the phan chia may giai doan sau (trugt, miet, cat phoi) Do da mai khong the co luai cat lien tuc nhu dao cat kim loai, cac luai cit ciia hat mai khong the sap dat tren cung mot mure giong nhau, va cac ban kinh cat gpt cua cac hat da khae nhau, bai vay tat ca cac hat mai dang ciing tham gia cit gpt cung thai dilm cung khong lam viec giong nhau: mot so thi miet trugt, mot so thi miet nen, mot so thi cit phoi Nhirng hat mai co ban kinh luai cit Ion, tuc la nhung hat da mon khong thi thuc hien nhiJng lat cit mong Nhung hat khong thuc hien cat gpt, no chi miet trugt tren be mat kim loai, teong hgp sinh nhiet rat Ion Khi mai bang hat da co dinh cit nhgn (ban kinh dinh luai cit nho) lugng nhiet sinh nho hon, bai vi hat da milt trugt tren bl mat kim loai it hon, p nho dl dang hinh bat phuang trinh a> p Thai gian dl thuc hien qua trinh cat ciia mot hat da bang khoang 0,001-0,0005 giay, thuc te la mot khoanh khic rat nho Tong lugng hat phoi cit mot dan vj thai gian la rit Ian (hang tram trieu phoi mot phiit) Chieu day phoi ciing khac (tir mot vai nm din vai phin muai p-m) Nhirng hat phoi nho nhat dual tac dung ciia nhiet cat bj chay tia Ilia mai Nhung hat phoi Ion hon ciing vai phan mon ciia hat da dugc nuac tuai ngupi ru'a troi 2.2 Bien doi cau true tren lo-p be mat 1dm loai mai Chiing ta bilt ring 80% cong t6n hao mai bien nhiet nang, chi khoang 20%nang lugng hiru ich lam biln d6i luai cau triic Khi mai nhiet lugng sinh nung nong toan bp phoi mai, nhien be mat nai tilp xiic giOa da mai va be mat gia cong nhiet lugng co thi rat Tap chi KHOA HOC GIAO THONG VAN TAI So 33 - 03/2011 '^U.LKI [ Ion Phan tich bing tia Ranghen bl mat phoi mai da toi cung thiy ring xuat hien dang kl phan Austennit du Nhu vay chumg to ring bi toi lin hai (toi thur eip) xay qua trinh mai thep da toi, nhiet dp phai Ion hon du dl bien doi Austennit (800°C) Khi mai nhihig hat da a trang thai khong thich hgp dl tao phoi co thi phat sinh nhiet tai leOO^C Tuy nhien, thai gian tac dung cua nhiet tren lap bl mat la khong dang kl, dieu thi hien mai cac chi tiet ehua toi thi cau true lap kim loai bl mat khong thay doi Bai dl thay d6i lap ciu tnic cua thep chua toi can co thai gian du Ian va a nhiet dp cao ban so vai thep da toi Khi giij diing chi dp cit mai, tren lap bl mat chi tilt gia cong da toi co lap kim loai mong bien doi cau true hau qua bj toi thu cap va ram cao Lap kim loai ngoai ciing la lap bj toi thu cap CO ciu true tl vi la Austennitmactenxit Lap kim loai nim lap kim loai ram (trustit va trostmactenxit), ma tilp theo a lap kim sau hon da toi ban diu xay cac giai doan ram ciu true (ram mactenxit) Trong truang hgp, mai vai che cit cao hoac da bi mon hat, se tao nhirng vung bien doi cau true te vi kha sau tren kim loai - chay mai Chay mai la hien tugng xay nhiet cat tap trung mot viing eit nho Trong mpi truang hgp xuat hien chay mai tren lap be mat deu dan den phi phim mai, bai chay mai se din din pha buy chi tilt chju tai trpng Chay mai co the xuat hien a hai dang: dang ram va dang toi lai NhiJng vlt chay mai Ion xuit hien ciing hien tugng ram lam giam dp ciimg tir 61-64 tai 4555 HRC Chieu sau ciia cac vet chay mai co the tai 2mm Cac vlt chay mai thuang co mau sam toi, la mai vai che dp mai qua Ian NhiJng vet chay mai Ion xuat hien ciing trang thai toi thu cap (toi Ian hai) xuat hien truang hgp ma nhiet viing mai nao vugt qua nhiet bien doi Austennit (Diem AC, tren gian sit - cacbon), sau vung dual tac dung ciia nuac tuai ngupi bi toi l?ii Ian hai NhiJng vlt chay mai nho xuat hien eung hien tugng ram la vet sam nho dirt doan co cau tnic hat trustit, sir xuat hien trang thai chay mai phu thupc ca ban vao loai h?t mai nao Tuc la phu thupc chit lugng da mai, khong phu thupc vao chi dp mai, mac dii co thi xu ly bang mpi bien phap thay d6i chi dp mai, thi du: mai la mat lau ban Thuong thi lap co dp sau l-3nm Bai dp sau ciia lap qua nho nen khong cho phep dugc dp cung cua lap Cac vlt tiy miu ciia vung chay mai xuat hien toi thu cap kem hon so vai be mat mai thong thuang, cac vet tiy miu co mau sang hon Khac biet vl miu tiy cho thay ring, tai vung chay mai co xuat hien toi mactenxit, phin khong chay mai la ram mactenxit Neu sau mai xong ma loai san phim dugc ram lai thi dp tiy mau cua toan bp bl mat giong Theo cau triic, hien tugng chay mai nhu tren tao mot lap mong kim loai bj toi mactenxit chieu day 50|xm va lap phia dual la viing d?m mim trustit tai 1mm NhiJng vlt chay mai nho co hien tugng toi lai, bilu hien bing nhiJng vet tay dut doan Cau tnic tl vi cua cac vet tuang tir ciu tnic tl vi cua lap co vlt chay mai Ion bai vi a cac vung chay mai nho lap mactenxit mong khong qua lO^im (tuy nhien dp cung bl mat thi rap chi KHOA HOC GIAO THONG VAN TAI So 33 - 03/2011 luon CO dp Cling thap ban, lap mactenxit mong khong qua lOjim va lap kim loai phia duoi la lap dem mem trostit tai 70^m) Sir bien doi cau true dan den xuat hien npi ung suit vi no c6 lien quan den thay d6i the tieh kim loai NIU npi ung suit vugt qua dai lugng ben pha buy tuc thai ciia kim loai thi se xuit hien va nut De khac phuc hien tugng chay mai can giam cac kha nang sinh nhiefkrhi mai Kinh nghiem cho thay rang lugng nhiet phat sinh mai va kha nang gay chay mai chu yeu bit ngu6n tir viec chpn che dp mai, chpn dac tinh cua da mai va dieu khiln may mai thich hgp Nhiet xuat hien ma sat giua be mat mai va da mai la nguyen nhan chinh, do bien phap huong tai giam nhiet mai la giam he so ma sat giiia bl mat mai va da mai 2.3 Bien dang dec mai Chiing ta biet rang kim loai va cac hgp kim ky thuat co cau da tinh the va chiing bao gom nhung hat tinh the eo kich thuac khac nhau, sap xep khong co quy luat, chiing chen sit vai nhau, tao moi lien kit ea hpc Be mat cua kim loai da tinh thi tich tu, lien kit chuyin tilp bing nhiJng lop hat tinh thi nho va nhung manh tinh thi nim h6n don Khi gia cong kim loai bang phuang phap cat gpt xuat hien bien dang deo dan hoi lop kim loai mong nim phia dual be mat gia cong Sir tang dan qua trinh biln dang deo ca ban la hien tugng trugt tiic la djch chuyin tuang doi giiJa tiing phan tinh thi rieng biet theo mat ciia mang tinh thi xac dinh CQng co the noi ring qua trinh trugt la sir djch chuyin tuang doi ciia mot lap nguyen tu so vai lap nguyen tii duai tac dung cua lire bien dang (duai tac dung ciia luc cit) Khi ung suat tac dung vao tinh the dii Ian de bat dau gay trugt thi hien tugng djch chuyen bat dau xay Qua trinh bien dang deo gay bien dang dan hoi, no Ian toa va phat tan bing toe dp am (vai sat 5130m/s) Tuy nhien qua trinh bien dang deo de lam djch chuyen mot phan tinh the kim loai can co thai gian du Ian Bai vay a toe dp cao thuang thay hien tugng bien dang deo cue bp timg phan Biln dang deo bao gom ca khai niem bien dang mien giiJa cac tinh the, cac hat co djch chuyin tuong d6i vai Cac hat chuyin djch khong nhilu, van t6c djch chuyen khong Ian nhien co thi gay pha huy duang bien hat, gay pha buy kim loai Khi cit kim loai cac hat a lap canh ria ngoai bi keo dan theo huang lire cat, cac tinh the ve ca ban dugc xip theo huang mang tinh the NhiJng hat nho cung co xu huong nhu vay, chiing bj keo theo huong bien dang, tao boa van tren kim loai Khi cit kim loai cac hat a lap canh ria ngoai bj keo dan theo huang ciia lire cat, cac tinh the vl CO ban dugc xIp theo huong mang tinh the NhiJng hat nho ciing co xu huong nhu vay, chiing bj keo theo huong biln dang, tao hoa van tren kim loai Nhu vay, bien dang deo xuit hien se xay nhiJng hien tugng sau: Thay d6i hinh dang ciia hat; Thay doi huong to chijc ciia hat tao hoa van; Xuat hien ung suit du; Phat sinh lire pha huy npi tinh thi va giua cac tinh thi tir din tai pha huy tinh thSng nhat ciia hat; Thay doi cac tinh chat ca ly cua kim loai tren lop be mat Khi biln dang deo qua nhilu se gay biln ciing tren bl mat, liic lop kim loai bin han, Tap chi KHOA HOC GIAO THONG VAN TAI So 33 - 03/2011 dp Cling te vi cao hon, tinh deo giam Qua trinh biln dang deo dugc chia hai dang: biln dang v6i lam bin hoan toan; biln dang vai lam ben khong hoan toan Ben pha buy xuit hien tac dung cua nhiet, nhiet eit lam tang tinh luu dpng cua nguyen tu, va lam cho sai lech mang tinh thi xay dl dang, din den pha buy ciu tnic hat tinh thi, tao hien tugng bien dang deo Bin pha buy cang tang nhiet dp eit cang tang, keo dai thai gian ben moi Tat ca cac yeu to thupc chi dp cit, dIu co xu huong lam tang nhiet cit tren be mat gia cong (chinh xac han vung biln dang deo), hoac tang thai gian tac dung cua nhiet cit, din din dl dang xuat hien bin moi, lam giam dp bin Nguge lai, cac ylu to lam giam thai gian ben moi (tang toe dp biln dang) hoac giam nhiet dp biln dang cua kim loai (tuai ngupi tot ban, tang tinh dan nhiet cua kim loai, giam ma sat) dIu din din kha nang tang bin Trong qua trinh mai, da mai dong vai tro chinh lam tang nhiet gia cong Va nlu cang tang thai gian tilp xiic giiJa da mai vai bl mat gia cong, thi tac dung nhiet lln bl mat Ian ban, dan din tang kha nang phat sinh ben pha buy 2.4 IJng suat dir ciia 16'p be mat mai Nhieu nghien ciiu dIu cho thay ring, npi ling suit dIu anh huong din tinh chit sir dung ciia chi tiet may Thuc anh huong Ion nhit den dp bin mon chinh la dp ciing tl vi lop kim loai bl mat Nhu vay de danh gia trang thai lop bl mat phai danh gia dugc dai lugng va diu ciia umg suat du Ung suat du xuat hien qua trinh thuc hien cac nguyen cong cong nghe va ton tai san pham sau thuc hien xong cac nguyen cong L/ng suit du ciia lop be mat xuat hien nhiJng truang hgp sau: Do bien dang deo lop be mat; Bien dang deo khong dong deu, lien quan den hien tugng sgi kim loai tren lop be mat bj keo chay va xuat hien umg suat du nen, sap xep theo huang cat; Chay mai tren lop kim loai mong phan bo tiing viing, lam xuat hien ling suit du keo vung nay; Bien doi pha nhirng lop kim loai khac nhau, dan den t^o nhiJng vung ciu tnic khac voi khoi lugng rieng khac nhau, cung vi tao nhiJng lop nhiJng ling suat du co dau va gia trj khac Ung suit du dupe phan ba loai co ban Lfng suat loai mot: co tinh chat pha buy Ion, mit thuang co thi quan sat dugc Loai ling suit Ian toa tren toan the tich chi tiet hoac la chilm phan Ion tren chi tilt LTng suit loai hai: la loai ung suit tinh thi tai cho (cue bp), Ian toa the tich ciia mot hoac vai hat nguyen tu kim loai Ung suit loai ba: Ian toa tren the tich tren mot vai mang tinh thi hat kim loat Nhilu thi nghiem da chung minh ring mai cac kim loai da toi tren lop bl mat/thuong tao ling suit du keo (doi dat toi 80-lOOKG/mm^) Dai lugng ling suit du (doi ca diu) phu thupc vao chi dp mai Chilu sau Ian toa ling suit du vao phia ben lop be mat khoang 0,02-0,04mm chilu diy lop ung suit 0,005-0.01mm Nghien ciiu vl dai lugng va tinh chat npi ling suit CO mot y nghTa rit Ion, bai vi hang loat nhirng nghien ciiu da khing djnh ring se nang cao dp bin moi tao tren bl mat kim loai ling suit nen va nang cao tinh chju mai mon tren bl mat co npi ling suit mang bit ky diu nao Dac biet quan trpng la d^i lugng ling suat tao kit qua cua qua trinh mai tuong tu nhu dai lugng ling suit da tao bang phuong phap lam bin bl mat dac biet (ggi la cong nghe lam ben be mat) (Xem tiep trang 116) T9P chi KHOA HOC GIAO THONG VAN TAI S6 33 - 03/2011 ... lam giam dp bin Nguge lai, cac ylu to lam giam thai gian ben moi (tang toe dp biln dang) hoac giam nhiet dp biln dang cua kim loai (tuai ngupi tot ban, tang tinh dan nhiet cua kim loai, giam... phang kim loai gia cong ca II NOI DUNG 2.1 Qua trinh cat got mai Mai la mot qua trinh tao phoi nhu cac qua trinh gia cong cat got khac nhung a muc nho han nhieu va toe cao vai sir tham gia cua... sinh rat Ion Hinh 3b - Khi ma ap lire miet nen ciia hat da len be mat lap kim loai tang thi dong thai xuat hien sir chay deo ciia kim loai nhiet phat sinh miet nen, lam cho kim loai mem hon Hinh