PHƯƠNG PHÁP GIA CÔNG ĐẶC BIỆT Trang - 193 - trong lớp kim loại đã bò nóng chảy và đông lại nhanh. Một phần hơi kim loại ngưng tụ lại trên bề mặt. Do đó lớp bề mặt trở nên cứng có tính chòu mài mòn rất tốt. + Một số nhà nghiên cứu giải thích quá trình làm cứng bằng cơ chế tác dụng của nhiệt. Ý kiến khác lạu giải thích bằng quá trình di chuyển và tích tụ lại của vật liệu điện cực làm bằng hợp kim cứng, gọi đó là quá trình “mạ bằng hợp kim cứng”. Có lẽ do tác dụng của cả hai hiện tượng trên. Một “lớp trắng” được hình thành với độ cứng rất cao (600-800 Hv), bề dày của nó khoảng vài phần trăm milimét. Trong lớp này đầy bộng khí. Khối u li ti bằng carbid, và nhiều vết nứt chân chim. Lớp tráng chủ yếu thành hình từ nguyên liệu chính. Dưới đó có một vùng 0,1 mm mà chất lượng nhiệt luyện của nó cũng ảnh hưởng lớn đến tính chòu mài mòn. + Các đặc trưng công nghệ làm cứng bề mặt bằng tia điện tử là điện dung, điện áp, cường độ dòng điện và thời gian gia công. Điện áp không nguy hiểm về tiếp xúc điện, chỉ là <32V. Cần phải chú ý đến quan hệ giữa điện dung và cường độ dòng điện sao cho không để phảt sinh hồ quang điện. Công suất Hình 5.54 : Sơ đồ nguên lý thiết bò làm cứng bề mặt bằng tia lửa điện. Z: Tổng trở; E: Chỉnh lưu; R: Điện trở; C: Tụ; Vi: Bộ dao động; M: Vật gia công (dụng cụ); T: Bàn máy PHƯƠNG PHÁP GIA CÔNG ĐẶC BIỆT Trang - 194 - tăng thì làm tăng lớp bề mặt được làm cứng nhưng nó trở nên sù sì hơn. Duy trì đúng thời gian gia công là rất quan trọng. Thời gian quá dài thì có thể làm cháy bề mặt. Để kiểm tra bề mặt thì sau khi đánh sạch sẽ bề mặt bằng bàn chải đồng sẽ soi kính hiển vi. Nếu bề mặt có ánh bạc, không có biến màu khác thì đạt. Với thép gió đã được gia công như vậy thì đạt độ cứng 65-68 HRc. + Nguyên liệu làm điện cực có thể là hợp kim cứng, grafit hoặc gang. Kích thước thích hợp là 2 x 20mm. + Hiện nay phương pháp gia công này đã được áp dụng thành công để làm cứng bề mặt các dụng cụ sau đây : dao cắt, gọt gỗ, dao cắt kim loại, khuôn rèn, dao cắt, cổ van, cánh bơm nước, mũi khoan mỏ, khoan đá, mũi đục đá, các chi tiết máy nông nghiệp. Đối với dao cắt gọt kim loại, trước khi làm cứng thì cần phải mài các cạnh dao thật kỹ. Điện cực được đưa đi song song với cạnh của dao, khoảng cách với cạnh chỉ được 0,1-0,3 mm, nếu không thì cạnh của dao sẽ bò phá vỡ. Đưa điện cực đi suốt bề mặt. Bề rộng được làm cứng từ 1 đến 4 mm, tuỳ theo dụng cụ gia công. + Người ta thường làm cứng bề mặt, mặt nào phải chòu nhiều tác dụng nhất, tức là mặt trước của dao tiện thô, mặt lưng của dao tiện tinh, mặt lưng của dao phay, mặt lưng và cạnh trước của mũi khoan v. v. . . Hình 5.55 : Làm cứng bề mặt lưng của dao tiện tinh, bề mặt đã tôi của mũi khoan PHƯƠNG PHÁP GIA CÔNG ĐẶC BIỆT Trang - 195 - + Công nghệ làm cứng bề mặt bằng tia lửa điện là công nghệ đơn giản, công nhân có tay nghề không cao lắm cũng có thể thực hiện được. Năng suất lao động cũng tương đối cao. Ví dụ muốn làm cứng một bề mặt 1 cm 2 chỉ cần thời gian từ 30 giây đến 1 phút. + Khi tổ chức nơi gia công, cần chú ý đến tác dụng làm loá mắt của tia lửa điện, do đó phải có ánh sáng mạnh để chiếu sáng nơi làm việc. + Tính chòu nhiệt mài mòn của dao được tăng lên đáng kể, song cũng chưa bằng với hợp kim cứng. Trong quá trình sử dụng, không được tăng quá lớn tốc độ cắt, và nó cũng không có khả năng gia công được những vật liệu mà dao cắt chế tạo bằng thép dụng cụ đã không thực hiện được. VIII. Đặc điểm và phạm vi ứng dụng : 1) Đặc điểm : - Gia công tia lửa điện chủ yếu để gia công những vật liệu khó gia công mà các phương pháp truyền thống không làm được. - Năng suất gia công phụ thuộc vào vật liệu điện cực và tốc độ tiến của dụng cụ. - Độ chính xác phụ thuộc các yếu tố : Độ chính xác máy, dụng cụ, khe hở phóng điện, . . . - Độ nhám bề mặt phụ thuộc vào năng lượng một lần phóng điện. - Điện áp làm việc của thiết bò lớn hơn 42V nên rất nguy hiểm, khi chuẩn bò gia công phải đóng bộ phận bao che rồi mới khởi động máy. - Nhược điểm quan trọng của gia công tia lửa điện là thiết bò tương đối đắt tiền, so với phương pháp gia công cắt gọt thì năng suất thấp hơn, lại sử dụng điện cực với số lượng lớn. Ở những máy lớn thì độ nhám bề mặt lớn, lớp bề mặt sau khi gia PHƯƠNG PHÁP GIA CÔNG ĐẶC BIỆT Trang - 196 - công còn một số tính chất bất lợi. Do đó khi ứng dụng phương pháp này cần phải có sự cân nhắc nhất đònh. 2) Phạm vi ứng dụng và tính kinh tế khi gia công tia lửa điện : - Phạm vi ứng dụng quan trọng nhất của phương pháp này là gia công kim loại có độ cứng không giới hạn. Để gia công thì nó có lợi thế là tạo hình một cách tự động rãnh cắt và rãnh thoát hình côn, có thể gia công chi tiết có hình dạng phức tạp với độ chính xác phù hợp. - Có thể thay thế cho phương pháp cắt gọt truyền thống trong những trường hợp phương pháp này không kinh tế hoặc không đạt độ chình xác mong muốn. - Trong một số trường hợp, nó có thể giúp bỏ những quy trình trung gian nào đó như nhiệt luyện, nắn thẳng, sửa bavia, lắp chi tiết, dao, .v.v. - Có thể sử dụng phương pháp này trong một số trường hợp sau : Biến cứng bề mặt chi tiết, làm tăng khả năng mài mòn. Chế tạo và phục hồi các khuôn dập đã tôi và khuôn bằng hợp kim cứng. Các lưới sàng, rây bằng cách gia công đồng thời các lỗ bằng điện cực rất mạnh. Mài phẳng, mài tròn, mài sắc hoặc làm rộng lỗ. Gia công các lỗ có đường kính nhỏ 0,15mm của các vòi phun cao áp có năng suất cao (từ 15 đến 30 s/chiếc), gia công lỗ sâu từ 60mm cho sai số 5 μm. Lấy các dụng cụ bò gãy và kẹt trong chi tiết (bulon, taro . . .). Gia công khuôn mẫu và các chi tiết cần độ chính xác cao bằng vật liệu hợp kim cứng, v.v… - Hiện nay phương pháp này được áp dụng để làm cứng các dụng cụ sau : Dao cắt gọt gỗ, dao cắt kim loại, Khuôn rèn dao cắt, cánh bơm nước, mũi khoan nhỏ, khoan đá, mũi đục đá, các chi tiết máy công nghiệp. - Do tính chất phức tạp của công nghệ, mà không thể nói một cách nhất quán về tính kinh tế. Nó phụ thuộc rất nhiều PHƯƠNG PHÁP GIA CÔNG ĐẶC BIỆT Trang - 197 - vào nhiệm vụ đã cho, vì vậy phải xem xét trong từng trường hợp cụ thể. Trong bảng dưới đây là những số liệu có tính chất thông tin về thời gian để chế tạo dụng cụ ép nhựa có kích thước lớn, khi gia công bằng cắt gọt và gia công bằng tia lửa điện. Bảng 5.7 : Thời gian cần thiết để chế tạo khuôn ép nhựa gia công cắt gọt và tia lửa điện Gia công truyền thống Gia công tia lửa điện ỨNG DỤNG Giờ Giờ Giờ Giờ Giờ Giờ Giờ Giờ Tấm nối Chốt chữ thập Đầu Lồng đóng mở Mâm cặp cuộn dây Khuôn của đèn tín hiệu hướng 210 160 710 340 50 250 210 130 240 145 85 100 420 290 950 484 135 350 28 44 24,5 15 12 13 105 62 130 60 41 30 90 50 144 156 13 48 223 156 298,5 231 66 91 47 46 69 51,3 51 74 - Công nghệ tia lửa điện là phương pháp gia công mới, vì vậy còn nhiều triển vọng phát triển nữa. Trước tiên người ta cố gắng nâng cao nắng suất của máy, nhờ đó sức mạnh cạnh tranh của nó tăng lên trong từng trường hợp gia công kim loại mềm chủ yếu nhờ dùng loại máy phát điều chỉnh độc lập mà năng suất tăng lên. Đồ thò trên hình 5.56 mô tả sự tăng trưởng của năng suất. Về phương diện độ chính xác cũng có sự phát triển quan trọng. Hiện nay có thể đạt độ chính xác 0,005mm, khi thiết kế máy người ta lỗ lực nhiều để giảm độ hao mòn của PHƯƠNG PHÁP GIA CÔNG ĐẶC BIỆT Trang - 198 - điện cực. Ngày nay người ta còn chế tạo những máy chuyên dùng được điều khiển bằng chương trình số. - Ở nước ta còn quá ít máy gia công tia lửa điện được sử dụng trong công nghiệp, vì vậy chúng ta còn rất nhiều việc phải làm để cho kỹ thuật gia công hiện đại này ngày càng được ứng dụng rộng rãi và mang lại hiệu quả kinh tế lớp. Hình 5.56 : Sự tăng trưởng của năng suất PHƯƠNG PHÁP GIA CÔNG ĐẶC BIỆT Trang - 199 - B - PHƯƠNG PHÁP GIA CÔNG CẮT DÂY TIA LỬA ĐIỆN (Electric Discharge Wire Cutting - Wire EDM) Mục tiêu : Sau khi học nghiên cứu xong chương này, người nghiên cứu có khả năng sau : - Hiểu khái niệm gia công cắt dây tia lửa điện. - Hiểu, biết nguyên lý gia công bằng cắt dây tia lửa điện. - Tường minh dụng cụ và thiết bò. I. Khái niệm : Là phương pháp gia công tia lửa điện nhưng khác ở chỗ điện cực được làm bằng một dây mảnh, được cuốn liên tục chạy theo đường gia công đònh trước. Từ khi kỹ thuật NC/CNC được sử dụng rộng rãi, máy tia lửa điện có điện cực cắt không phải dạng đònh hình, mà là dây kim loại được áp dụng đã phát triển nhanh chóng. Đây là máy EDM bằng dây, nên gọi là máy cắt dây tia lửa điện. II. Nguyên lý gia công : - Tương tự như gia công tia lửa điện. Nhưng có thêm một công đoạn : Dây điện cực được hướng rất thẳng, đó là một yêu cầu vô cùng thiết yếu, vì vậy từng đoạn nó được nung nóng bằng dòng điện và được kéo căng ra, trong quá trình đó nó được làm nguội và mất đi trạng thái bò cong. Dây được luồng dẫn qua khe lỗ dẫn hướng đến vật gia công, để tránh dây bò uốn cong. - Trong trường hợp này điện cực là một dây đồng, vônphram hoặc molipden (hình 5.58). Phôi 1 được gá trên bàn máy có khả năng dòch chuyển đi lại theo hai hướng vuông góc với PHƯƠNG PHÁP GIA CÔNG ĐẶC BIỆT Trang - 200 - nhau. Dây điện cực 3 (hay điện cực dây) được chuyển từ cuộn dây 4 sang cuộn dây 5 nhờ một động cơ chuyên dùng. Các con lăn dẫn hướng 2 và 7 được dùng để giữ dây điện cực tương đối so với phôi 1. Quá trình cắt rãnh prophin được thực hiện theo dưỡng 6 hoặc theo chương trình phần mềm của máy. Dưỡng 6 có thể kẹp chặt hoặc dán (bằng keo) trên phôi 1. Hình 5.57 : Sơ đồ nguyên lý gia công cắt dây tia lửa điện Hình 5.58 : Sơ đồ gia công bằng điện cực dây. 1) Phôi 2,7) Các con lăn dẫn hướng 3) Dây điện cực; 4,5) Các cuộn dây 6) Dưỡng chép hình . 710 340 50 250 210 130 240 1 45 85 100 420 290 950 484 1 35 350 28 44 24 ,5 15 12 13 1 05 62 130 60 41 30 90 50 144 156 13 48 223 156 298 ,5 231 66 . tế lớp. Hình 5. 56 : Sự tăng trưởng của năng suất PHƯƠNG PHÁP GIA CÔNG ĐẶC BIỆT Trang - 199 - B - PHƯƠNG PHÁP GIA CÔNG CẮT DÂY TIA LỬA ĐIỆN (Electric Discharge Wire Cutting - Wire EDM) . . Hình 5. 55 : Làm cứng bề mặt lưng của dao tiện tinh, bề mặt đã tôi của mũi khoan PHƯƠNG PHÁP GIA CÔNG ĐẶC BIỆT Trang - 1 95 - + Công nghệ làm cứng bề mặt bằng tia lửa điện là công nghệ