CÁC PHƢƠNG PHÁP GIA CÔNG CƠ A Gia công bằng siêu âm 1 Khái niệm Gia công siêu âm là truyền dao động vào vùng cắt dưới tần số siêu âm Dao động này va đập vào hạt mài, hạt mài va đập vào vùng cắt tạo nê[.]
CÁC PHƢƠNG PHÁP GIA CƠNG CƠ A Gia cơng siêu âm Khái niệm: - Gia công siêu âm truyền dao động vào vùng cắt tần số siêu âm Dao động va đập vào hạt mài, hạt mài va đập vào vùng cắt tạo nên bề mặt cần gia cơng + Siêu âm sóng đàn hồi có tần số từ 20khz – Ghz, dùng để gia công với tần số từ 15 – 30 khz + Máy siêu âm dùng để gia công chi tiết chế tạo từ vật liệu cứng dòn thủy tin, gốm, sứ, đá, germani, hợp kim cứng, kim cương… Nguyên lý: - Gia công siêu âm vật thể rắn thực chất ứng dụng cọ sát học môi trường hai pha để tạo nên tác dụng gia công + Máy phát siêu âm phát dao động có tần số từ 18-30 kHz truyền đến biến từ 5, dao động biến thành dao động học có tần số cịn biên độ dao động khoảng 5-10 micromet Để nhận đc biên độ dao động cần thiết cho việc gia công 30-80 micromet cần có truyền đặt sau biến từ + Dụng cụ có hình dạng theo yêu cầu gia công đc lắp vào đầu truyền 4, dung dịch hạt mài đc đưa vào vùng gia cơng phía đầu dụng cụ + Chi tiết gia công đc gá đặt bàn máy dịch chuyển theo phương thẳng đứng + Khi chi tiết gia cơng cố định gia công đc lỗ thông lỗ không thông, lỗ định hình cong, cắt rãng, cắt đứt… + Nếu cung cấp cho phơi thêm chuyển động phụ thực ngun cơng phay, mài ,tiện cắt đứt, cắt riêng Đặc điểm Ƣu điểm: - cho phép gia công đc vật liệu vô cứng, rắn ,giịn - cho phép gia cơng vật liệu phi kim loại - không gây tượng nứt tế vi bề mặt - không gây tai nạn lao động Nhƣợc điểm: - Độ lớn bề mặt gia công: bề mặt gia công nhỏ thao tác thực phức tạp khó khăn - Độ sâu gia cơng: gia cơng đc lỗ khơng sâu lắm, tăng độ sâu giảm suât - Năng suất thấp gia công vật liệu từ hợp kim cứng thép Khi sử dụng siêu âm để bổ sung cho công nghệ truyền thống để gia cơng vật liệu cứng khó gia cơng cần phải ý đến nhược điểm cảu công nghệ gia công siêu âm nêu Ngồi với thiết bị gia cơng siêu âm tần số thấp( < 16kHz) người cơng nhân chóng mệt mỏi Phạm vi ứng dụng: - Gia công phương pháp siêu âm: khoan, mài gia công ren ,làm bavia, gia công rãnh - Gia công phương pháp siêu âm phối hợp phương pháp gia công khác: khoan, phay, xoi lỗ, mài, mài tinh, mài dĩa, mài bóng ma sát - Gia cơng không cắt gọt: hàn ,làm kim loại, lắp ghép ép,phân tích vật liệu có phân tử lớn, xúc tiến nhanh qui trình giac ơng hóa điện hóa B Gia cơng tia nƣớc có hạt mài ( gia công tia nƣớc giống y chan khơng có hạt mài thui ) Khái niệm: - Gia cơng tia nƣớc có hạt mài: Là phương pháp gia công mới, dùng tai nước thêm vào phần tử hạt mài ( trình gia cơng mạnh hơn, có hiệu hơn, nhằm tạo khả cắt loại vật liệu cứng) tác động vào vùng chi tiết gia cơng, q trình tiến hành liên tục tạo thành chi tiết gia cơng Ngun lí: - - Hạt mài trộn với nước ống trộn trước đc phun ngồi Vận tốc dịng nước cao tạo vùng chân không hút hạt mài từ vào mà ko cần máy khác để đưa dòng hạt mài vào Tia dung dịch thơng thường đc đẩy khí nén nhằm mục đích tăng tốc độ dịng chảy - Bề mặt gia công đc gia công tia hạt mài ko có vết xước bề mặt gia cơng pp khác (các pp gia cơng có tạo phoi) - Mỗi thành phần dòng tia nước hạt mài có mục đích riêng biệt + Hạt mài dòng tia nước cung cấp lực mài mòn + Dịng tia có tác dụng đưa vật liệu hạt mài đến chi tiết gia cơng để mài mịn, tia nước có gia tốc với hạt mài, mang dịng hạt mài vật liệu bị mài mòn khỏi vùng làm việc Bề mặt trước gia công tia hạt mài phải đc tẩy bui, phoi, dầu nhờn, axit tạp chất khác Đặc điểm Ƣu điểm: Chất lượng vết cắt cao Vết cắt bắt đầu chỗ mà khơng cần khoan mồi trước cắt vật liệu mỏng Có khả tự động hóa cao Có thể gia cơng vật liệu tổng hợp, nhựa Cho phép gia cơng bề mặt khó khăn phức tạp Có thể cắt vật liệu mà phương pháp thơng thường gia cơng khó khăn Nhƣợc điểm: Khó kiểm sốt độ xác kích thước Giá thành thiết bị cịn cao Phạm vi sử dụng: Cắt đứt cắt định hình bề mặt kim loại phi kim loại Khoan lỗ tia nước áp lực cao Ứng dụng tia nước công nghiệp làm bề mặt Ứng dụng tia nước kĩ thuật đào đường hầm CÁC PHƢƠNG PHÁP GIA CƠNG HĨA I Ngun lí gia cơng - Gia cơng hóa phương pháp gia cơng khơng truyền thống, vật liệu tách tiếp xúc trực tiếp với chất khắc hóa mạnh - - Nhiều hóa chất khác dùng để tách vật liệu từ chi tiết gia công nhiều cách khác Tùy theo yêu cầu mà người ta áp dụng phương pháp phay hóa, khắc hóa, tạo phơi hóa gia cơng quang hóa Chiều sâu cắt gia cơng hóa đến 12,5mm cho chi tiết kim loại máy bay Tuy nhiên nhiều trường hợp ứng dụng gia cơng hóa, chiều sâu u cầu vài phần nghìn mm hay chí II Các phƣơng pháp gia cơng hóa Phay hóa Phay hóa dùng cho chi tiết lớn mà q trình gia cơng cần bóc lượng gia công nhiều Phương pháp cắt bóc lớp kim loại bảo vệ thường sử dụng Người ta thường dùng dưỡng mẫu để cắt phải ý đến tượng cắt lẹm phát sinh q trình khắc hóa - Phay hóa tạo nên độ nhám bề mặt thay đổi theo vật liệu gia công khác Độ nhám bề mặt phụ thuộc vào chiều sâu thấm Khi chiều sâu thấm tăng độ nhám trở tồi Phƣơng pháp tạo phơi hóa Phương pháp tạo phơi hóa: phương pháp áp dụng tượng ăn mịn hóa học để tiến hành cắt chi tiết kim loại dạng mỏng có độ dày nhỏ đến 0,025 mm hay cắt mẫu phức tạp khác - Những ứng dụng phương pháp tạo phơi hóa thường giới hạn cho vật liệu mỏng hay chi tiết phức tạp lí nêu Chiều dày vật liệu lớn khoảng 0,76 mm Tương tự, vật liệu tơi cứng dịn gia cơng tạo phơi hóa nơi mà phương pháp chắn làm gãy vỡ chi tiết Khắc hóa Khắc hóa: Là phương pháp gia cơng hóa dùng để tạo bảng tên, phẳng có chữ hình ảnh minh họa mặt Những gia cơng máy khắc truyền thống hay phương pháp tương tự - Khắc hóa tạo nên phẳng có chữ chìm cách đảo ngược phần cần khắc Gia cơng quang hóa Gia cơng quang hóa : Là phương pháp gia cơng hóa mà phương pháp kháng quang tạo lớp phủ sử dụng để gia cơng kim loại địi hỏi sai số khắt khe, hay mẫu phức tạp chi tiết phẳng - Gia cơng quang hóa sử dụng rộng rải công nghiệp điện tử Để sản xuất mạch phức tạp sản phẩm bán dẫn Chính cơng nghệ tạo nên mạch tích hợp qui mơ lớn (VLSI) vi điện tử CÁC PHƢƠNG PHÁP GIA CƠNG ĐIỆN HĨA - - - Khái niệm Là phương pháp gia công đặc trưng để gia cơng bề mặt có hình dáng định phương pháp ăn mịn điện hóa Dùng khoan lỗ điện hóa hay cịn gọi gia cơng điện hóa, mài điện hóa, làm bavia điện hóa (hay đánh bóng điện hóa) Bản chất phương pháp gia cơng khơng có tác động khí dụng cụ tới bề mặt gia công Nguyên lý gia công Phương pháp gia công điện hoá dựa sở định luật điện phân Faraday Chi tiết nối với cực dương, dụng cụ nối với cực âm nguồn Hai điện cực đặt vào bể đựng dung dịch điện phân Khi đóng mạch điện điều kiện điện phân hợp lý, dịng điện qua bể có tác dụng làm hoà tan kim loại anod với lượng xác định theo định luật Faraday (tỷ lệ với lượng điện chạy qua, tỷ lệ với thành phần hố trị chúng) Nếu đồng thời với hịa tan anod, mà lấy lớp bề mặt có kết cấu khơng cịn chặt chẽ, q trình mài điện hóa Các phƣơng pháp gia cơng điện hóa Mài điện hóa Đánh bóng điện hóa Gia cơng lỗ điện hóa Làm bavia điện hóa CÁC PHƢƠNG PHÁP GIA CƠNG NHIỆT A Phƣơng pháp gia công tia lửa điện (EDM) Khái niệm Là phương pháp phóng tia lửa điện lên bề mặt vật liệu gia công, làm cho lớp vật liệu bị bỏ bị nóng chảy bóc q trình điện nhiệt Ngun lí gia cơng : ăn mòn kim loại tia lửa điện Dụng cụ chi tiết hai điện cực, dụng cụ Cathod chi tiết Anod Hai điện cực đặt dung dịch cách điện ln có ion dịch chuyển tự - Khi điện áp ăng từ bề mặt âm có điện tử phóng ra, tiếp tục điện áp tang chất lỏng hai điện cực bị ion hóa làm cho chất lỏng trở nên dẫn điện Dịng điện tiếp tục chạy chừng điện áp chưa đạt ‘ trị số tắt’ ,ở q trình phóng điện khơng trì Đặc điểm - Gia công tia lửa điện chủ yếu để gia công vật liệu khó gia cơng phương pháp truyền thống khơng làm - Độ xác phụ thuộc vào yếu tố: độ xác máy, dụng cụ , khe hở phóng điện… - Độ nhám bề mặt phụ thuộc vào lượng lần phóng điện - Điện áp làm việc thiết bị lớn nên gây nguy hiểm Nhược điểm: - Thiết bò tương đối đắt tiền So với phương pháp gia công cắt gọt suất thấp - Sử dụng điện cực với số lượng lớn Ở máy lớn độ nhám bề mặt lớn, lớp bề mặt sau gia cơng cịn số tính chất bất lợi => ứng dụng cần phải có cân nhắc định Phạm vi ứng dụng Ứng dụng quan trọng gia cơng kim loại có độ cứng khơng giới hạn Để gia cơng có lợi tạo hình cách tự động rãnh cắt rãnh hình cơn, gia cơng chi tiết có hình dạng phức tạp với độ xác phù hợp Có thể thay cho phương pháp cắt gọt truyền thống trường hợp phương pháp không kinh tế khơng đạt độ xác mong muốn Trong số trường hợp, giúp bỏ quy trình trung gian nhiệt luyện, nắn thẳng, sửa bavia, lắp chi tiết, dao, v.v Có thể sử dụng số trường hợp: Biến cứng bề mặt chi tiết, làm tăng khả mài mòn Chế tạo phục hồi khuôn dập khn hợp kim cứng Mài phẳng, mài trịn, mài sắc làm rộng lỗ Gia cơng lỗ có đường kính nhỏ 0,15mm vịi phun cao áp có suất cao (từ 15 đến 30 s/chiếc), gia công lỗ sâu từ 60mm cho sai số 5μm Lấy dụng cụ bỏ gãy kẹt chi tiết (bulong, taro ) - - Gia công khuôn mẫu chi tiết cần độ xác cao vật liệu hợp kim cứng… B Phƣơng pháp gia công chùm tia tia điện tử Khái niệm Gia công chùm tia điện tử phương pháp gia công dùng lượng chùm tia điện tử hội tụ bề mặt gia cơng làm nóng chảy bốc vật liệu Mục đích cơng nghệ gia công tia điện tử biến đổi động điện tử thành nhiệt với tỉ lệ cao nhờ cách làm nóng cục mà ta tiến hành nhiều phương pháp gia cơng nhiệt khác Ngun lí gia cơng Đặc điểm Ƣu điểm: + Có thể gia cơng vật liệu + Mật độ công suất lớn (MW/cm2) + Gia cơng xác khả tự hãm điện tử lớp mỏng vật liệu + Có thể điều chỉnh tức thời cường độ vị trí tia điện tử + Bảo đảm hóa học nhờ có buồng chân khơng Nhƣợc điểm: + Chỉ gia cơng buồng chân khơng + Giá thành gia cơng tương đối cao + Có nguy hiểm phóng xạ tia Rơnghen Phạm vi ứng dụng - Có thể gia cơng vật liệu có cấu trúc thép, wolfram, platin, tantal, molipden, silic, germani, grafit, kim cương, hồng ngọc, oxit nhơm, sứ, thủy tinh, thạnh anh hợp kim cứng khác - Cũng thường dùng để gia công profin phức tạp, phay rãnh, khoan lỗ tinh vi gia công kích thước nhỏ, khắc nấu chảy - Đặc biệt dùng hiệu để khoan va phay lỗ rãnh có kích thức từ 0,01-1 mm, kể với kim loại cứng - Có thể gia cơng lỗ phạm vi 5-15 mm với cơng suất trung bình từ đến 10W Tỉ lệ đường kính chiều sâu 1:10 tới 1:20 - Ngoài kim loại, cịn gia cơng vật liệu dẫn điện kính, gốm… - Trong q trình gia cơng, giãn nở nhiệt lớn, để tránh rạn nứt nên nung nóng vật trước gia cơng C Phƣơng pháp gia công chùm tia laser (LBM Khái niệm: Gia công chùm tia laze qúa trình xử lý nhiệt tia laser dùng làm nóng chảy bốc vật liệu Tia laser chùm tia ánh sáng đơn sắc, có tính định hướng cao, bước sóng ngắn nên dùng hệ thống quang học tập trung diện tích nhỏ, có mật độ lượng cao → nhiệt độ lên đến hàng ngàn độ, nung nóng, làm chảy đốt cháy kim loại vùng tác dụng vào Ngun lí gia cơng Khi dèn phát sáng, tồn nàng lượng tập trung vào vị trí dặt hồng ngọc Các ion Cr +3 hồng ngọc bị kích lên mức nàng lượng cao, tụt xuống phát lượng tử Nhờ hệ dao dộng gương phẳng 6, lượng tử di lại nhiều lần qua hồng ngọc kích thích ion Cr phóng chùm tia lượng tử Hệ quang học tập trung chùm tia tác dụng lên vật gia công đặt bàn máy - Quá trình tác dụng chùm tia laser vào vị trí gia cơng sau: + Vật liệu gia cơng hút lượng chùm tia laser chuyển lượng thành nhiệt + Nung nóng vật liệu gia cơng dến nhiệt dộ phá hỏng vật liệu + Phá hỏng vật liệu gia cơng đẩy chúng khỏi vùng gia công + Vật liệu gia cơng nguội dần sau chùm tia laser tác dụng xong Đặc điểm - Laser sử dụng dụng cụ phát tia lượng tập trung mạnh mà tương lai gần số lĩnh vực đó, cách mạng kỹ thuật gia công kim loại - Hiện sử dụng thành công việc gia công siêu tinh công nghệ hàn điểm nhỏ luyện kim - Gia cơng chùm tia lazer q trính xử lý nhiệt tia lazer dùng làm nóng chảy bốc vật liệu - Máy tia lazer máy cắt tia sáng hoạt động theo chế độ xung - Lazer có nghĩa khuếch đại ánh sáng xạ cưỡng (thường gọi lượng tử sáng) Phạm vi ứng dụng - Trong công nghiệp lazer sử dụng vào việc hàn , khoan , cắt loại vật liệu có độ nóng chảy cao kể phi kim - Gia công chùm tia lazer có hiệu dối với lỗ nhỏ - Lazer dùng để kiểm tra chất lượng sản phẩm đúc kiểm tra độ tinh khiết chất lỏng khí , sản phẩm điện tử - Trong y khoa laser ứng dụng việc giải phẫu , điều trị bệnh bong võng mạc mắt, khoan răng, châm cứu - Ngồi laser thâm nhập vào sống qua băng từ , máy in laser, máy photo laser nhiều thứ khác D Phƣơng pháp cắt hồ quang Khái niệm - Plasma chất khí phân hủy ion hóa mạnh , tức hỗn hợp phần tử , nguyên tử , ion điện tử theo tỉ lệ định - Gia công plasma công nghệ dùng tia plasma sinh từ hồ quang cháy catot anod ( vật gia công đầu phun) tia hồ quang plasma Ngun lí gia cơng - Là phương pháp gia cơng dùng dịng plasma có nhiệt độ từ 10.000 – 14.000 độ C để cắt kim loại cách làm nóng chảy cục vị trí dùng áp lực dịng khí đẩy phần kim loại nóng chảy khỏi vị trí - Quá trình cắt plasma chia làm hai phần: + Đầu tiên dịng khí nóng làm nóng chảy làm xun thủng vật liệu + Sau dịng plasma dịch chuyển theo đường dẫn vạch sẵn để cắt vật liệu Đặc điểm - Dịng plasma hỗn hợp khí electron tự , ion dương , nguyên tử phân tử - Các loại khí thường dùng để tạo plasma phát sinh điện cực catod bên vịi phun chi tiết gia cơng ( anod) Dòng plasma qua dòng nước làm nguội đầu vịi phun thu hẹp lại thành tia để tác động trực tiếp vào vị trí yêu cầu - Tia plasma đến chi tiết gia cơng có vận tốc cao nhiệt độ cực nóng tâm , nhiệt độ đủ để cắt đứt miếng kim loại dày 155,4 mm Phạm vi ứng dụng - Hầu hết ứng dụng gia cơng plasma gia cơng cắt kim loại - Đột lỗ hay gia công cắt dọc theo đường dẫn xác định - Có thể gia cơng tay điều khiển CNC - Có thể gia cơng kim loại thép cabon , nhôm , thép không gỉ