nghiên cứu ảnh hưởng của một số thông số công nghệ đến độ nhám bề mặt và năng suất gia công trong gia công cắt dây tia lửa điện thép 9crsi sau khi tôi

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn 1 ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT CHUYÊN NGÀNH: CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY NGHIÊN CỨU ẢNH HƢỞNG CỦA MỘT SỐ THÔNG SỐ CÔNG NGHỆ ĐẾN ĐỘ NHÁM BỀ MẶT VÀ NĂNG SUẤT GIA CÔNG TRONG GIA CÔNG CẮT DÂY TIA LỬA ĐIỆN THÉP 9CrSi SAU KHI TÔI LƢU ANH TÙNG THÁI NGUYÊN, 2011 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn 2 ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT CHUYÊN NGÀNH: CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY NGHIÊN CỨU ẢNH HƢỞNG CỦA MỘT SỐ THÔNG SỐ CÔNG NGHỆ ĐẾN ĐỘ NHÁM BỀ MẶT VÀ NĂNG SUẤT GIA CÔNG TRONG GIA CÔNG CẮT DÂY TIA LỬA ĐIỆN THÉP 9CrSi SAU KHI TÔI Học viên: Lƣu Anh Tùng Hƣớng dẫn khoa học: PGS.TS Nguyễn Quốc Tuấn THÁI NGUYÊN, 2011 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn 3 ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP LƢU ANH TÙNG NGHIÊN CỨU ẢNH HƢỞNG CỦA MỘT SỐ THÔNG SỐ CÔNG NGHỆ ĐẾN ĐỘ NHÁM BỀ MẶT VÀ NĂNG SUẤT GIA CÔNG TRONG GIA CÔNG CẮT DÂY TIA LỬA ĐIỆN THÉP 9CrSi SAU KHI TÔI CHUYÊN NGÀNH: CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Thái Nguyên, 2011 HƯỚNG DẪN KHOA HỌC PGS.TS Nguyễn Quốc Tuấn HỌC VIÊN Lƣu Ang Tùng KHOA ĐÀO TẠO SĐH BGH TRƯỜNG ĐHKTCN Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn 4 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan các số liệu và kết quả nêu trong Luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ một công trình nào khác. Trừ các phần tham khảo đã được nêu rõ trong Luận văn. Tác giả LƢU ANH TÙNG Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn 5 LỜI CẢM ƠN Tác giả xin chân thành cảm ơn Thầy giáo – PGS.TS Nguyễn Quốc Tuấn, người đã hướng dẫn và giúp đỡ tận tình từ định hướng đề tài, tổ chức thực nghiệm đến quá trình viết và hoàn chỉnh Luận văn. Tác giả cũng chân thành cảm ơn KS Hoàng Anh Toàn – Trung tâm thí nghiệm - Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp đã giúp đỡ tận tình tác giả trong quá trình thực hiện thí nghiệm. Tác giả bày tỏ lòng biết ơn đối với các thầy, cô giáo và các bạn bè đồng nghiệp – khoa Cơ khí - Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp đã tạo điều kiện thuận lợi để tác giả hoàn thành Luận văn này. Do năng lực bản thân còn nhiều hạn chế nên Luận văn không tránh khỏi sai sót, tác giả rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến của các Thầy, Cô giáo, các nhà khoa học và các bạn đồng nghiệp. Tác giả Lƣu Anh Tùng Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn 6 MỤC LỤC Nội dung Trang Lời cam đoan 4 Lời cảm ơn 5 Danh mục các bảng biểu 10 Danh mục các đồ thị, hình vẽ 10 Mở đầu 12 I. Tính cấp thiết của đề tài 12 II. Mục đích và đối tượng và phương pháp nghiên cứu 12 III. Ý nghĩa của đề tài 13 IV. Nội dung của đề tài 13 CHƢƠNG I TỔNG QUAN VỀ GIA CÔNG TIA LỬA ĐIỆN 15 1.1 Đặc điểm của phương pháp gia công tia lửa điện 15 1.1.1 Các đặc điểm chính của phương pháp gia công tia lửa điện 15 1.1.2 Khả năng công nghệ của phương pháp gia công tia lửa điện 15 1.2 Các phương pháp gia công tia lửa điện 16 1.2.1 Phương pháp gia công xung định hình 16 1.2.2 Phương pháp gia công cắt dây tia lửa điện 16 1.2.3 Các phương pháp khác 16 1.3 Cơ sở của phương pháp gia công tia lửa điện 18 1.3.1 Bản chất vật lý 18 1.3.2 Cơ chế bóc tách vật liệu 23 1.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình gia công tia lửa điện 23 1.4.1 Các đặc tính về điện của sự phóng tia lửa điện 24 1.4.2 Dòng điện và bước của dòng điện 28 1.4.3 Ảnh hưởng của khe hở phóng điện δ 28 1.4.4 Ảnh hưởng của điện dung C 31 1.4.5 Ảnh hưởng của diện tích vùng gia công 32 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn 7 1.4.6 Ảnh hưởng của sự ăn mòn điện cực 32 1.5 Lượng hớt vật liệu khi gia công tia lửa điện 33 1.6 Chất lượng bề mặt 34 1.6.1 Độ nhám bề mặt 34 1.6.2 Vết nứt tế vi và các ảnh hưởng về nhiệt 35 1.7 Độ chính xác tạo hình khi gia công tia lửa điện 36 1.8 Các hiện tượng xấu khi gia công tia lửa điện 37 1.8.1 Hồ quang 37 1.8.2 Ngắn mạch, sụt áp 38 1.8.3 Xung mạch hở, không có dòng điện 39 1.8.4 Sự quá nhiệt của chất điện môi 39 1.9 Các yếu tố không điều khiển được 39 1.9.1 Nhiễu hệ thống 40 1.9.2 Nhiễu ngẫu nhiên 40 1.10 Dung dịch chất điện môi trong gia công tia lửa điện 40 1.10.1 Nhiệm vụ của dung dịch chất điện môi 40 1.10.2 Các loại chất điện môi 42 1.10.3 Các tiêu chuẩn đánh giá chất điện môi 42 1.10.4 Các loại dòng chảy của chất điện môi 44 1.10.5 Hệ thống lọc chất điện môi 46 CHƢƠNG II MÁY CẮT DÂY VÀ CÁC THÔNG SỐ ĐIỀU CHỈNH TRONG QUÁ TRÌNH GIA CÔNG 49 2.1 Sơ bộ về máy cắt dây tia lửa điện 49 2.1.1 Công dụng của máy cắt dây tia lửa điện 50 2.1.2 Ưu nhược điểm của phương pháp gia công cắt dây tia lửa điện 50 2.1.2.1 Ưu điểm 50 2.1.2.2 Nhược điểm 50 2.2 Độ chính xác khi gia công tia lửa điện 51 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn 8 2.3 Điện cực và vật liệu điện cực 54 2.3.1 Yêu cầu của vật liệu làm điện cực 54 2.3.2 Các loại dây điện cực 55 2.4 Sự thoát phoi trong cắt dây tia lửa điện 55 2.5 Nhám bề mặt khi cắt dây 56 2.6 Các thông số về điện trong điều khiển máy cắt dây tia lửa điện 57 2.6.1 Dòng phóng tia lửa điện Ie và bước của dòng điện 57 2.6.2 Độ kéo dài xung ti 57 2.6.3 Khoảng cách xung t 0 57 2.6.4 Điện áp đánh lửa U i 58 2.6.5 Khe hở phóng điện 58 2.7 Lập trình gia công trên máy cắt dây 59 2.7.1 Các trục điều khiển và hệ tọa độ 59 2.7.2 Các chức năng “G” 60 CHƢƠNG III THỰC NGHIỆM NGHIÊN CỨU ẢNH HƢỞNG CỦA MỘT SỐ THÔNG SỐ CÔNG NGHỆ ĐẾN ĐỘ NHÁM BỀ MẶT VÀ NĂNG SUẤT GIA CÔNG TRONG GIA CÔNG CẮT DÂY TIA LỬA ĐIỆN THÉP 90CrSi SAU KHI TÔI. 71 3.1 Thiết kế thí nghiệm 71 3.1.1 Các giả thiết của thí nghiệm 71 3.1.2 Điều kiện thực hiện thí nghiệm. 71 3.1.2.1 Thiết bị thí nghiệm. 71 3.1.2.2 Vật liệu gia công 73 3.1.2.3 Các dụng cụ đo kiểm 74 3.2 Xây dựng hàm mục tiêu tối ưu hóa một số thông số công nghệ trong gia công cắt dây tia lửa điện thép 9CrSi sau khi tôi. 75 3.2.1 Mô hình định tính quá trình cắt dây tia lửa điện. 75 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn 9 3.2.2 Các thông số đầu vào của thí nghiệm 79 3.3 Ảnh hưởng của các thông số gia công đến nhám bề mặt. 80 3.4 Ảnh hưởng của các thông số gia công đến năng suất gia công. 88 3.5 Tối ưu hóa đa mục tiêu 93 3.6 Gia công cắt thử kiểm nghiệm kết quả 95 CHƢƠNG IV KẾT LUẬN CHUNG VÀ KHUYẾN NGHỊ. 97 TÀI LIỆU THAM KHẢO 99 PHỤ LỤC 101 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn 10 DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng 2.1 Danh mục các mã G Bảng 2.2 Danh mục các mã M Bảng 3.1 Các thông số kỹ thuật của máy cắt dây CW322S Bảng 3.2 Thành phần hóa học các nguyên tố mác thép 9CrSi Bảng 3.3 Chế độ nhiệt luyện thép 9CrSi Bảng 3.4 Phạm vi khảo sát các biến thực nghiệm T on , T off , U. Bảng 3.5 Kế hoạch thí nghiệm tối ưu hóa nhám bề mặt theo T on , T off , U Bảng 3.6. Kết quả thí nghiệm nghiệm tối ưu hóa nhám bề mặt theo T on , T off , U Bảng 3.7. Ma trận thí nghiệm và kết quả thí nghiệm ảnh hưởng T on , T off , U đến năng suất cắt V DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ Hình 1.1. Sơ đồ nguyên lý gia công tia lửa điện Hình 1.2. Pha đánh lửa Hình 1.3. Sự hình thành kênh phóng điện Hình 1.4. Sự hình thành và bốc hơi vật liệu Hình 1.5. Đồ thị điện áp và dòng điện trong một xung phóng điện. Hình 1.6. Mối quan hệ giữa V w và t i [1] Hình 1.7. Mối quan hệ giữa θ và t i [1] Hình 1.8. Mối quan hệ giữa Rmax và ti (với t i = t d + t e ). [1] Hình 1.9- Ảnh hưởng của ti và t 0 đến năng suất gia công [1] Hình 1.10- Ảnh hưởng của khe hở phóng điện δ Hình 1.11. Quan hệ giữa η và ap [1] [...]... cứu ảnh hƣởng của một số thong số công nghệ đến độ nhám bề mặt và năng suất gia công trong gia công cắt dây tia lửa điện thép 9CrSi s au khi tôi - Thiết lập thí nghiệm - Xây dựng hàm mục tiêu tối ưu hóa một số thông số công nghệ trong gia công cắt dây tia lửa điện thép 9CrSi sau khi tôi - Nghiên cứu thực nghiệm xác định hàm toán học biểu diễn mối quan hệ giữa một số thông số công nghệ với nhám bề mặt. .. chí sau: - Độ nhám bề mặt Rz, Ra - Vết nứt tế vi trên bề mặt - Các ảnh hưởng về nhiệt của lớp bề mặt 1.6.1 Độ nhám bề mặt Thông thường khi gia công bằng tia lửa điện, người ta sử dụng hai chế độ gia công sau: Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn 34 - Gia công thô: Tạo ra bề mặt gia công có độ nhám cao, bề mặt cắt thô, xù xì nhưng năng suất cắt cao - Gia công tinh: Tạo ra bề mặt. .. biến Trong trường hợp làm khuôn dập, khuôn ép, cối dập thuốc, các chi tiết có thành mỏng …, một số bề mặt sử dụng thép 9CrSi khi đã tôi cứng, việc gia công các bề mặt này bằng các phương pháp truyền thống là rất khó khăn và đôi khi không thể thực hiện được Do vậy việc tiến hành nghiên cứu Nghiên cứu ảnh hƣởng của một số thông số công nghệ đến độ nhám bề mặt và năng suất gia công trong gia công cắt dây. .. gia công nhẵn bóng, độ nhám nhỏ nhưng năng suất cắt thấp Nói chung bề mặt càng thô thì khả năng chống mài mòn càng giảm và tăng nguy cơ bị ăn mòn hóa học 1.6.2 Vết nứt tế vi và các ảnh hƣởng về nhiệt Để nghiên cứu vết nứt tế vi và các ảnh hưởng về nhiệt trên bề mặt một sản phẩm gia công cắt dây tia lửa điện người ta tiến hành cắt một mặt cắt ngang trên một sản phẩm đã qua gia công cắt dây tia lửa điện. .. lỗ gia công bị ngậm xỉ Về mối quan hệ thời gian xung/khoảng ngắt ta có tỷ lệ ti/to  10 phù hợp cho gia công thô và tỷ lệ ti/to  5 cho gia công tinh và ti/to < 1 cho gia công bề mặt siêu tinh [1] Dưới đây ta nghiên cứu sâu hơn sự ảnh hưởng của từng thông số công nghệ đến chất lượng bề mặt và năng suất gia công - Điện áp đánh tia lửa điện Ui: Đây là điện áp cần thiết để có thể dẫn đến phóng tia lửa điện, ... nhám bề mặt và năng suất gia công khi gia công cắt dây thép 9CrSi sau khi tôi -Tối ưu hóa đa mục tiêu xác định chế độ gia công đảm bảo năng suất và nhám bề mặt theo yêu cầu Chƣơng 4: Kết luận chung và khuyến nghị Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn 15 CHƢƠNG I TỔNG QUAN VỀ GIA CÔNG TIA LỬA ĐIỆN Năm 1943, thông qua việc nghiên cứu tuổi bền của các thiết bị đóng điện, hai vợ... Trong gia công cắt dây, có rất nhiều các thông số công nghệ ảnh hưởng đến chất lượng bề mặt, năng suất gia công, độ chính xác gia công Chất lượng bề mặt và vận tốc cắt là hai thông số quan trọng nhất [1] Do vậy, có khá nhiều nghiên cứu tập trung vào xác định thông số tối ưu để nâng cao chất lượng bề mặt và vận tốc cắt [15] Các nghiên cứu về tối ưu đa số là ở dạng đơn mục tiêu (ví dụ trong [2, 3]) Tuy... công cắt dây tia lửa điện thép 9CrSi sau khi tôi. ” là rất cần thiết Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn 13 II MỤC ĐÍCH, ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Mục đích của đề tài Xác định ảnh hưởng của các thông số (Điện áp phóng điện U, thời gian đóng xung Ton, thời gian ngắt xung Toff) khi cắt dây vật liệu 9CrSi sau khi tôi đến năng suất gia công đảm bảo độ nhám theo yêu... phóng tia lửa điện Ie: là giá trị trung bình của dòng điện từ khi bắt đầu phóng tia lửa điện đến khi ngắt điện Khi bắt đầu phóng điện, dòng điện tăng từ 0 đến giá trị Ie kèm theo sự bốc cháy kim loại Theo nhiều nghiên cứu thì Ie có ảnh hưởng lớn nhất đến ăn mòn vật liệu, độ ăn mòn điện cực và đến chất lượng bề mặt gia công Nói chung thì Ie tăng thì lượng hớt vật liệu tăng và độ nhám gia công lớn và độ. .. giữa nhám bề mặt và năng suất cắt với các thông số của quá trình gia công với thời gian phóng điện Ton, thời gian ngắt xung Toff, hiệu điện thế phóng điện U khi gia công thép 9CrSi sau khi tôi Từ đó đưa ra cơ sở cho việc tối ưu hóa quá trình gia công cũng như tiền đề cho các nghiên cứu khác Đề tài góp phần hoàn thiện việc lựa chọn các thông số tối ưu cho quá trình gia công trên máy cắt dây nói chung và . CHẾ TẠO MÁY NGHIÊN CỨU ẢNH HƢỞNG CỦA MỘT SỐ THÔNG SỐ CÔNG NGHỆ ĐẾN ĐỘ NHÁM BỀ MẶT VÀ NĂNG SUẤT GIA CÔNG TRONG GIA CÔNG CẮT DÂY TIA LỬA ĐIỆN THÉP 9CrSi SAU KHI TÔI LƢU. CHẾ TẠO MÁY NGHIÊN CỨU ẢNH HƢỞNG CỦA MỘT SỐ THÔNG SỐ CÔNG NGHỆ ĐẾN ĐỘ NHÁM BỀ MẶT VÀ NĂNG SUẤT GIA CÔNG TRONG GIA CÔNG CẮT DÂY TIA LỬA ĐIỆN THÉP 9CrSi SAU KHI TÔI Học viên:. CHƢƠNG III THỰC NGHIỆM NGHIÊN CỨU ẢNH HƢỞNG CỦA MỘT SỐ THÔNG SỐ CÔNG NGHỆ ĐẾN ĐỘ NHÁM BỀ MẶT VÀ NĂNG SUẤT GIA CÔNG TRONG GIA CÔNG CẮT DÂY TIA LỬA ĐIỆN THÉP 90CrSi SAU KHI TÔI. 71 3.1