Nghiên cứu ảnh hưởng của trơn làm nguội tối thiểu đến lực cắt, mòn của dụng cụ cắt, chất lượng bề mặt gia công khi phay gang cầu bằng dao phay mặt đầu

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP TRẦN VĂN QUÂN LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT CHUYÊN NGÀNH: CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY “NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA BÔI TRƠN LÀM NGUỘI TỐI THIỂU ĐẾN LỰC CẮT, MÒN CỦA DỤNG CỤ CẮT, CHẤT LƯỢNG BỀ MẶT GIA CÔNG KHI PHAY GANG CẦU BẰNG DAO PHAY MẶT ĐẦU” Thái Nguyên – 2011 Tai ngay!!! Ban co the xoa dong chu nay!!! Luận văn Thạc sĩ Chuyên ngành công nghệ CTM ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT CHUYÊN NGÀNH: CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY “NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA BÔI TRƠN LÀM NGUỘI TỐI THIỂU ĐẾN LỰC CẮT, MÒN CỦA DỤNG CỤ CẮT, CHẤT LƯỢNG BỀ MẶT GIA CÔNG KHI PHAY GANG CẦU BẰNG DAO PHAY MẶT ĐẦU” TRẦN VĂN QUÂN Thái Nguyên – 2011 Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn Thạc sĩ Chuyên ngành công nghệ CTM ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP TRẦN VĂN QUÂN LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT CHUYÊN NGÀNH: CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY “NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA BÔI TRƠN LÀM NGUỘI TỐI THIỂU ĐẾN LỰC CẮT, MÒN CỦA DỤNG CỤ CẮT, CHẤT LƯỢNG BỀ MẶT GIA CÔNG KHI PHAY GANG CẦU BẰNG DAO PHAY MẶT ĐẦU” HƢỚNG DẪN KHOA HỌC HỌC VIÊN TS Trần Minh Đức Trần Văn Quân KHOA SAU ĐẠI HỌC BGH TRƢỜNG ĐHKTCN Thái Nguyên – 2011 Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn Thạc sĩ Chuyên ngành công nghệ CTM LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan tồn luận văn thân thực dƣới hƣớng dẫn TS Trần Minh Đức Nếu sai, tơi xin chịu hình thức kỷ luật theo quy định Thái Nguyên, ngày 12/10/2011 Ngƣời thực Trần Văn Quân Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn Thạc sĩ Chun ngành cơng nghệ CTM Mục lục Trang phụ bìa Trang Lời cam đoan Mục lục Danh mục ký hiệu, chữ viết tắt Danh mục hình vẽ, đồ thị, ảnh chụp LỜI NĨI ĐẦU 1.Tính cấp thiết đề tài Mục đích nghiên cứu 10 Đối tƣợng nghiên cứu 10 Nội dung nghiên cứu 10 Phƣơng pháp nghiên cứu 11 Ý nghĩa khoa học ý nghĩa thực tiễn đề tài 11 Tổng quan luận văn 11 CHƢƠNG I: TỔNG QUAN VỀ GIA CÔNG GANG CẦU VÀ BÔI TRƠN LÀM NGUỘI TRONG GIA CÔNG GANG 1.1.Tính gia cơng gang cầu 12 1.2.Hình thành phoi gia công gang cầu 13 1.3 Lực cắt phay gang cầu dao phay mặt đầu 14 1.4 Nhiệt gia công gang cầu 16 1.5 Dụng cụ cắt mòn dụng cụ cắt gia công gang cầu 17 1.6 Bôi trơn làm nguội gia cơng gang cầu 20 Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn Thạc sĩ Chuyên ngành công nghệ CTM Kết luận chƣơng I 27 1.7 Vấn đề nghiên cứu 27 CHƢƠNG II: BÔI TRƠN LÀM NGUỘI TỐI THIỂU TRONG PHAY GANG CẦU BẰNG DAO PHAY MẶT ĐẦU 2.1 Ảnh hƣởng dung dịch trơn nguội đến trình phay gang 28 cầu 2.2 Ảnh hƣởng vị trí, số lƣợng vịi, góc bố trí vòi dẫn dung dịch 28 vào vùng cắt phay dao phay mặt đầu sửu dụng MQL 2.3 Ảnh hƣởng áp lực dịng khí đến mịn dụng cụ cắt bôi 30 trơn làm nguội tối thiểu 2.4 Giới hạn vấn đề nghiên cứu 32 2.4 Phƣơng pháp nghiên cứu 32 Kết luận chƣơng II 33 CHƢƠNG III: NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM 3.1 Xây dựng hệ thống thí nghiệm 34 3.2 Nghiên cứu ảnh hƣởng phƣơng pháp bơi trơn - làm nguội đến lực cắt, mịn dụng cụ cắt chất lƣợng bề mặt kho phay gang 37 cầu dao phay mặt đầu 3.3 Nghiên cứu ảnh hƣởng áp lực dịng khí, chất lƣợng bề mặt, 38 mòn nhám bề mặt phay gang cầu dao phay mặt đầu 3.4 Kết thảo luận 40 Kết luận 54 KẾT LUẬN CHUNG Kết luận chung 55 Những giới hạn, định hƣớng nghiên cứu kiến nghị 55 Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn Thạc sĩ Chuyên ngành công nghệ CTM Tài liệu tham khảo 56 Phụ lục 61 Phụ lục 61 Phụ lục 73 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU CÁC CHỮ VIẾT TẮT STT Chữ viết tắt Nội dung viết tắt Ghi MQL Phƣơng pháp bôi trơn - làm nguội tối thiểu DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ, ẢNH CHỤP STT Hình Nội dung Trang 1.1 Hình thành phoi gia cơng gang 13 1.2 Lực cắt phay dao phay mặt đầu 14 Ba nguồn nhiệt sơ đồ truyền nhiệt trình 1.3 1.4 16 phay Mịn dụng cụ cắt 18 Hệ thống cung cấp nƣớc bôi trơn – làm nguội tối 1.5 thiểu Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN 23 http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn Thạc sĩ Chuyên ngành công nghệ CTM 2.1 Phun dung dịch vào mặt trƣớc dao 29 2.2 Phun dung dịch vào mặt sau dao 29 2.3 Phun mặt trƣớc mặt sau dao 29 2.4 Phun nhiều vòi 30 10 2.5 Mơ hình q trình thí nghiệm 32 11 3.1 Hệ thống thí nghiệm 34 12 3.2 Mảnh dụng cụ cắt 34 13 3.3 Máy nén khí PT-0136 35 14 3.4 Hệ thống vòi phun NOGA 35 15 3.5 Máy đo nhám SJ201 35 16 3.6 Máy đo lực Kistler 9257BA 36 17 3.7 Thiết bị ổn định điều chỉnh áp suất 36 18 3.8 Kính hiển vi điện tử quét CEM 37 Vết mòn mặt trƣớc dụng cụ cắt ứng với MQL áp 19 3.9 suất dịng khí 5KG/Cm2, sau thời gian cắt 13,32 41 phút Vết mòn mặt trƣớc dụng cụ cắt ứng với phƣơng 20 3.10 pháp cắt khô, sau thời gian cắt 13,32 phút; b phóng to a 41 Vết mòn mặt trƣớc dụng cụ cắt ứng với MQL áp 21 3.11 suất dịng khí 4KG/Cm2, sau thời gian cắt 13,32 phút 42 22 3.12 Vết mòn mặt trƣớc dụng cụ cắt ứng với MQL áp 42 Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn Thạc sĩ Chuyên ngành cơng nghệ CTM suất dịng khí Quan hệ thời gian cắt (phút) lƣợng mòn mặt 23 3.13 sau Vb trƣơng hợp gia công khô; gia công có sử dụng MQL 44 Vết mịn mặt sau dụng cụ cắt ứng với phƣơng pháp gia công khô, sau thời gian cắt 13.32 phút 24 3.14 phần trăm thành phần hoá học vùng vết 45 mòn Vết mòn mặt sau dụng cụ cắt ứng MQL áp suất 25 3.15 dịng khí 5KG/Cm2, sau thời gian cắt 17,76 phút 46 Vết mòn mặt sau dụng cụ cắt ứng với gia công 26 3.16 46 khô, sau thời gian cắt 17,76 phút Vết mòn mặt sau dụng cụ cắt ứng với MQL áp 27 3.17 suất dịng khí 6KG/Cm2, sau thời gian cắt 17,76 phú 47 Vết mòn mặt sau dụng cụ cắt ứng MQL áp suất 28 3.18 29 3.19 Biểu đồ thành phần lực cắt gia cơng dịng khí 4KG/Cm2, sau thời gian cắt 17,76 phút 47 49 Quan hệ thời gian cắt (phút) lực cắt Fz (N) 34 3.20 trƣơng hợp cắt khơ; cắt có sử dụng MQL với áp suất dịng khí 4KG/cm2, 5KG/cm2, 6KG/cm2 50 Quan hệ thời gian cắt (phút) lực cắt Fy (N) 35 3.21 trƣơng hợp cắt khơ; cắt có sử dụng MQL với áp suất dịng khí 4KG/cm2, 5KG/cm2, 6KG/cm2 50 36 3.22 Quan hệ thời gian cắt (phút) lực cắt Fx (N) 51 Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn Thạc sĩ 10 Chuyên ngành công nghệ CTM trƣơng hợp cắt khô; cắt có sử dụng MQL với áp suất dịng khí 4KG/cm2, 5KG/cm2, 6KG/cm2 Quan hệ thời gian cắt (phút) giá trị nhám Ra 37 3.23 trƣơng hợp cắt khơ; cắt có sử dụng MQL với áp suất dịng khí 4KG/cm2, 5KG/cm2, 6KG/cm2 52 Quan hệ thời gian cắt (phút) giá trị nhám Rz 38 3.24 trƣơng hợp cắt khơ; cắt có sử dụng MQL với áp suất dịng khí 4KG/cm2, 5KG/cm2, 6KG/cm2 53 LỜI NĨI ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Gang cầu đƣợc gọi gang bền cao Trong cấu trúc loại gang này, graphit có dạng cầu có độ dẻo đáng kể Do tính dẻo chúng tăng, gia cơng gang cầu làm tăng hình thành lẹo dao, tạo chiều dài tiếp xúc dao – phoi lớn nhiệt cắt lớn.Vì q trình gia cơng gặp nhiều khó khăn Hiện vấn đề đƣợc kiểm sốt cách lựa chọn tối ƣu thơng số gia công, sử dụng dung dịch trơn nguôi, sử dụng dụng cụ cắt có khả chịu nhiệt cao Sử dụng dung dịch trơn nguội phƣơng pháp tƣới tràn gia công gang cầu dao gắn mảnh hợp kim cứng có hiệu khơng cao áp lực dung dịch trơn nguội thấp, không xâm nhập vào vùng tiếp xúc phoi dụng cụ cắt nên khả loại bỏ nhiệt không hiệu quả, lực cắt lớn, chất lƣợng bề mặt thấp [5,10] gây tƣợng sốc nhiệt phá huỷ dụng cụ cắt Mặt khác phoi hình thành q trình gia cơng (phoi vụn, độ cứng cao) xâm nhập phận chuyển động máy ảnh hƣởng đến tuổi bền mày, bên cạnh vấn để mơi trƣờng chƣa đƣợc giải Năm 1970 công nghệ gia công khô gia công bôi trơn làm nguội tối thiểu bắt đầu đƣợc nghiên cứu áp dụng Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn Thạc sĩ 61 Chun ngành cơng nghệ CTM Hình Vết mịn mặt trước dụng cụ cắt gia cơng sử dụng MQL với áp suất khí 5KG/cm2 sau thời gian cắt 4.44 phút; b phóng to a Hình Vết mịn mặt trước dụng cụ cắt gia cơng sử dụng MQL với áp suất khí 5KG/cm2 sau thời gian cắt 8.88 phút; b phóng to a Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn Thạc sĩ 62 Chuyên ngành cơng nghệ CTM Hình Vết mịn mặt trước dụng cụ cắt gia công sử dụng MQL với áp suất khí 5KG/cm2 sau thời gian cắt 13.32 phút; b phóng to a Hình Vết mịn mặt trước dụng cụ cắt gia công sử dụng MQL với áp suất khí 5KG/cm2 sau thời gian cắt 17.76 phút; b phóng to a Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn Thạc sĩ 63 Chun ngành cơng nghệ CTM Hình Vết mòn mặt trước dụng cụ cắt gia cơng sử dụng MQL với áp suất khí 5KG/cm2 sau thời gian cắt 22.2 phút; b phóng to a Hình 10 Vết mịn mặt trước dụng cụ cắt gia công sử dụng MQL với áp suất khí 5KG/cm2 sau thời gian cắt 26.64 phút; b phóng to a Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn Thạc sĩ 64 Chun ngành cơng nghệ CTM Hình 11 Vết mịn mặt trước dụng cụ cắt gia công sử dụng MQL áp suất khí 5KG/cm2 sau thời gian cắt 31.08 phút; b phóng to a Hình ảnh mòn mặt sau dụng cụ cắt gia cơng khơ Hình 12 Vết mịn mặt trước dụng cụ cắt gia công khô sau thời gian cắt 4.44 phút Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn Thạc sĩ 65 Chuyên ngành cơng nghệ CTM Hình 13 Vết mịn mặt trước dụng cụ cắt gia công khô sau thời gian cắt 8.88 phút Hình 14 Vết mịn mặt trước dụng cụ cắt gia công khô sau thời gian cắt 13.32 phút Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn Thạc sĩ 66 Chun ngành cơng nghệ CTM Hình 15 Vết mịn mặt trước dụng cụ cắt gia công khô sau thời gian cắt 17.76 phút Hình 16 Vết mịn mặt trước dụng cụ cắt gia công khô sau thời gian cắt 22.22 phút Hình ảnh mịn mặt sau dụng cụ cắt gia cơng sử dụng MQL với áp suất dịng khí 5KG/cm2 Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn Thạc sĩ 67 Chun ngành cơng nghệ CTM Hình 17 Vết mòn mặt sau dụng cụ cắt gia cơng sử dụng MQL áp suất khí 5KG/cm2 sau thời gian cắt 4.44 phút Hình 18 Vết mịn mặt sau dụng cụ cắt gia cơng sử dụng MQL áp suất khí 5KG/cm2 sau thời gian cắt 8.88 phút Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn Thạc sĩ 68 Chun ngành cơng nghệ CTM Hình 19 Vết mịn mặt sau dụng cụ cắt gia công sử dụng MQL áp suất khí 5KG/cm2 sau thời gian cắt 13.32 phút Hình 20 Vết mịn mặt sau dụng cụ cắt gia công sử dụng MQL áp suất khí 5KG/cm2 sau thời gian cắt 17.76 phút Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn Thạc sĩ 69 Chuyên ngành công nghệ CTM Hình 21 Vết mịn mặt sau dụng cụ cắt gia công sử dụng MQL áp suất khí 5KG/cm2 sau thời gian cắt 22.2 phút Hình 22 Vết mòn mặt sau dụng cụ cắt gia cơng sử dụng MQL áp suất khí 5KG/cm2 sau thời gian cắt 26.64 phút Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn Thạc sĩ 70 Chun ngành cơng nghệ CTM Hình 23 Vết mịn mặt sau dụng cụ cắt gia cơng sử dụng MQL áp suất khí 5KG/cm2 sau thời gian cắt 31.08 phút 5.Một số hình ảnh q trình thí nghiêm Hình 24 Hệ thống cơng nghệ vị trí vịi phun Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn Thạc sĩ 71 Chun ngành cơng nghệ CTM Hình 25 Thiết bị điều chỉnh áp suất khí Phụ lục Bảng 1: Số liệu thí nghiệm gia cơng sử dụng phƣơng pháp bôi trơn làm nguội tối thiểu với dầu lạc, áp suất dịng khí 5KG/cm2 Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn Thạc sĩ STT To (phút) 72 Vb (µm) Fx(N) Chun ngành cơng nghệ CTM Fy(N) Fz(N) Ra (µm) Rz (µm) 4.44 120.34 83.16 60.06 63.08 0.74 2.02 8.88 176.22 87.77 65.74 69.53 0.78 3.1 13.32 215.9 95.86 69.08 80.58 0.8 3.98 17.76 298.44 98.53 75.38 101.59 0.67 4.76 22.2 378.12 107.33 79.06 82.32 0.84 6.16 26.64 415.21 117.53 84.41 119.81 0.91 7.3 31.08 469.13 131.8 97.85 164.4 0.92 7.47 35.52 510.96 141.07 104.85 179.6 0.94 8.25 39.96 599.87 162.36 126.1 261.52 1.14 8.36 10 44.4 634.65 177.9 138.95 333.94 1.19 9.12 11 48.84 693.98 200.49 154.34 454.33 1.26 12.47 12 53.28 706.55 254.12 188.91 627.15 1.44 16.04 13 57.72 120.34 1.96 2.56 Bảng 2: Số liệu thí nghiệm gia cơng sử dụng phƣơng pháp bôi trơn làm nguội tối thiểu với dầu lạc, áp suất dịng khí 4KG/cm2 STT To (phút) Vb (µm) Fx(N) Fy(N) Fz(N) Ra (µm) Rz (µm) 4.44 179.55 98.52 76.34 143.9 0.73 4.97 8.88 287.25 118.64 88.77 175.65 0.81 5.79 Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn Thạc sĩ 73 Chuyên ngành công nghệ CTM 13.32 322.1 143.27 108.34 238.91 0.96 6.89 17.76 459.34 190.32 149.94 380.55 1.03 7.59 22.2 515.92 259.06 218.48 670.63 1.23 12.58 26.64 668.38 385.99 341.21 1248.37 1.01 10.01 31.08 814.25 548.11 517.92 2032.52 1.08 9.65 35.52 933.18 662.12 665.84 2455.1 1.9 9.73 39.96 1036.86 653.63 721.47 2562.99 2.21 18.4 10 44.4 2.53 19.73 11 48.84 3.56 21.43 12 53.28 5.23 26.65 Bảng 3: Số liệu thí nghiệm gia cơng sử dụng phƣơng pháp bôi trơn làm nguội tối thiểu với dầu lạc, áp suất dịng khí 6KG/cm2 STT To (phút) Vb (µm) Fx(N) Fy(N) Fz(N) Ra (µm) Rz (µm) 4.44 189.23 58.3 49.41 102.42 0.88 8.06 8.88 251.17 121.62 96.75 198.86 1.26 8.48 13.32 368.51 153.46 120.78 254.9 1.21 8.92 17.76 497.64 196.07 156.17 336.93 1.37 9.2 22.2 600.28 264.43 219.49 574.07 1.93 11.32 Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn Thạc sĩ 74 Chuyên ngành công nghệ CTM 26.64 755.72 389.38 355.43 1161.73 1.55 13.13 31.08 912.23 502.6 512.74 1779.1 1.71 11.1 35.52 989.76 600.03 634.79 2134.83 2.57 12.57 39.96 1005.7 676.82 759.13 2517.32 3.05 12.78 10 44.4 705.71 811.88 2804.02 4.15 21.82 11 48.84 5.13 23.15 12 53.28 6.16 28.11 Bảng 4: Số liệu thí nghiệm gia cơng sử dụng phƣơng pháp gia cơng khơ STT To (phút) Vb (µm) Fx(N) Fy(N) Fz(N) Ra (µm) Rz (µm) 4.44 221.35 121.4 102.71 126.61 1.03 6.82 8.88 511.51 122.17 97.16 134.78 1.12 7.52 13.32 889.35 150 115.29 193.4 1.03 7.35 17.76 995.78 179.39 132.98 292.01 1.16 8.62 22.2 1234.67 252.8 198.24 576.81 1.18 9.7 26.64 1312.75 367.72 309.55 1251.54 2.03 10.46 31.08 1447.21 461.93 442 1591.85 2.52 20.56 35.52 1689.17 532.93 528.48 1961.3 3.43 26 Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn Thạc sĩ 75 Chuyên ngành công nghệ CTM 39.96 4.18 10 44.4 5.39 11 48.84 6.98 12 53.28 8.12 Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN 32.02 http://www.lrc-tnu.edu.vn