Nghiên cứu nâng cao hiệu quả của hạt mài tái chế và hạt mài bù tái chế sử dụng trong công nghệ gia công bằng tia nước trộn hạt mài

1 GIỚI THIỆU VỀ LUẬN ÁN 1. Tính cấp thiết của đề tài - Gia công bằng tia nước trộn hạt mài là một trong những phương pháp gia công tiên tiến. Phương pháp này có thể gia công được hầu hết các loại vật liệu trong chế tạo cơ khí mà các phương pháp gia công truyền thống khó hoặc không thể thực hiện được; - Nghiên cứu nâng cao hiệu quả của hạt mài tái chế và hạt mài bù tái chế sử dụng trong công nghệ gia công bằng tia nước trộn hạt mài là rất cấp thiết. 2. Đối tượng nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu của đề tài là khả năng cắt, chất lượng cắt của các hạt mài: - Hạt mài mới Supreme garnet cỡ hạt 80; - Hạt mài tái chế (hạt mài được sử dụng lại sau khi sử lý); - Hạt mài bù tái chế (hạt mài mới + hạt mài tái chế) khi gia công thép tấm không gỉ mác SUS 201 và SUS 304 mạ mầu một mặt bằng phương pháp tia nước trộn hạt mài. 3. Mục đích nghiên cứu Xây dựng được cơ sở khoa học ứng dụng hiệu quả hạt mài tái chế và hạt mài bù tái chế trong công nghệ gia công bằng tia nước trộn hạt mài. 4. Mục tiêu nghiên cứu - Tìm ra được khối lượng hạt mài tái sử dụng, từ hạt mài Supreme garnet cỡ hạt 80; - Tìm ra được khả năng cắt và chất lượng cắt của hạt mài tái chế và hạt mài bù tái chế so với hạt mài mới; - Đánh giá được hiệu quả kinh tế của hạt mài tái chế và hạt mài bù tái chế so với việc sử dụng hạt mài mới. 5. Phương pháp nghiên cứu a) Nghiên cứu lý thuyết - Nghiên cứu bản chất cắt của hạt mài tái chế và hạt mài bù tái chế; - Nghiên cứu hiệu quả của việc sử dụng hạt mài tái chế và bù tái chế. b) Nghiên cứu thực nghiệm Xác định khả năng cắt, chất lượng cắt của hạt mài tái chế và hạt mài bù tái chế. 6. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài luận án a) Ý nghĩa khoa học của đề tài - Xây dựng được cơ sở khoa học về khả năng cắt của hạt mài tái chế và hạt mài bù tái chế trong công nghệ cắt bằng tia nước trộn hạt mài; - Chứng minh hiệu quả của việc sử dụng hạt mài tái chế và bù tái chế trong phương pháp gia công bằng tia nước trộn hạt mài. b) Ý nghĩa thực tiễn của đề tài - Kết quả nghiên cứu ứng dụng được vào thực tế sản xuất để giảm chi phí gia công bằng tia nước trộn hạt mài; 2 - Lập chỉ dẫn khi sử dụng hạt mài tái chế và hạt mài bù tái chế, giúp nhà sản xuất ứng dụng thuận lợi. 7. Các điểm mới của luận án - Hạt mài Supreme garnet cỡ hạt 80 có khả năng tái chế tốt, kết quả thu hồi hạt mài khi gia công thép tấm không gỉ mác SUS 304 chiều dày 15.8mm từ hạt mài có kích thước lớn hơn 90m đạt được xấp xỉ 58,8%; - Khả năng cắt của hạt mài tái chế và hạt mài bù tái chế từ hạt mài Supreme garnet luôn tương đương khả năng cắt của hạt mài mới, nên hạt mài tái chế và bù tái chế có thể được sử dụng chế độ cắt như hạt mài mới; - Sau khi ra khỏi vòi phun các hạt mài có nhiều kích thước khác nhau. Tuy nhiên, các hạt mài có kích thước từ 90 đến 150 µm là các hạt cắt đạt chiều sâu cắt lớn nhất; - Kích thước hạt mài thích hợp cho tái chế hoặc bù tái chế được xác định là những hạt mài có kích thước từ 90m trở lên; - Khi tái chế được xấp xỉ 58,8% thì giá thành của hạt mài tái chế bằng (30  40)% của giá thành hạt mài mới và giá thành của hạt mài bù tái chế bằng (60  65)% giá thành của hạt mài mới. Điều này chỉ ra rằng nếu sử dụng hạt mài tái chế và bù tái chế từ hạt mài Supreme garnet cho phép giảm đáng kể chi phí trong gia công. 8. Bố cục của luận án Nội dung luận án được trình bày trên 125 trang. Ngoài phần mở đầu và phần kết luận chung được trình bày trên 4 trang, nội dung luận án gồm 5 chương: Chương 1. Tổng quan về gia công bằng tia nước trộn hạt mài, vấn đề tái chế và bù tái chế hạt mài (17 trang); Chương 2. Thiết bị, Hạt mài, thông số và mẫu thí nghiệm (26 trang); Chương 3. Nghiên cứu thực nghiệm xác định hiệu quả hạt mài tái chế (28 trang); Chương 4. Nghiên cứu thực nghiệm xác định hiệu quả hạt mài bù tái chế (33 trang); Chương 5. Đánh giá hiệu quả kinh tế của hạt mài tái chế và hạt mài bù tái chế (17 trang). Chương 1. TỔNG QUAN VỀ GIA CÔNG BẰNG TIA NƯỚC TRỘN HẠT MÀI, VẤN ĐỀ TÁI CHẾ VÀ BÙ TÁI CHẾ HẠT MÀI 1.1. Tổng quan về gia công bằng tia nước hạt mài - Gia công bằng tia nước trộn hạt mài sau vòi tăng tốc là tạo ra dòng nước ở áp suất rất cao (350 MPa), được dẫn cưỡng bức đi qua một lỗ có đường kính rất nhỏ (0,33 mm) để tạo ra một tia nước có vận tốc rất lớn (gần 1000 m/s). Khi tia nước có vận tốc rất lớn này đi qua một cửa cấp hạt mài, do có chênh lệch áp suất, dòng hạt mài sẽ bị hút vào hòa trộn với tia nước trong buồng trộn và được tia nước đẩy đi với vận tốc bằng 50  70% vận tốc tia nước (500  700 m/s). Ở vận tốc rất cao này, các hạt mài tuy có khối lượng rất nhỏ nhưng lại có một động 3 năng phá hủy vô cùng lớn. Khi bắn vào bề mặt phôi, động năng của các hạt mài chuyển thành lực cắt cơ học, cắt phoi từ phôi gia công một cách dễ dàng; - Nhược điểm của phương pháp gia công bằng tia nước trộn hạt mài là chi phí cho gia công tương đối cao và lượng chất thải sau gia công đổ ra môi trường rất lớn (ở châu Âu, chi phí cho một giờ gia công từ (250  300) đôla/giờ. Ở Việt Nam chi phí cho một giờ gia công từ (2,5  5,0) triệu đồng/giờ. 1.1.1. Quy luật ảnh hưởng một số thông số cơ bản đến khả năng cắt bằng tia nước trộn hạt mài 1.1.1.1. Ảnh hưởng của p, V dc , q hm đến h max a) b) c) Hình 1.2. Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của một số thông số cơ bản đến chiều sâu cắt lớn nhất (h max ) [80] a) Áp suất nước (p); b) Vận tốc dịch chuyển đầu cắt (V dc ); c) Lưu lượng hạt mài (q hm ). Quy luật ảnh hưởng của một số thông số cơ bản đến chiều sâu cắt lớn nhất được trình bày trên hình 1.2. Quan sát hình 1.2 thấy rằng: - Chiều sâu cắt lớn nhất tăng tỷ lệ thuận với áp suất nước (hình 1.2a); - Chiều sâu cắt lớn nhất tỷ lệ nghịch với vận tốc dịch chuyển đầu cắt (hình 1.2b); - Chiều sâu cắt lớn nhất phụ thuộc vào lưu lượng khối lượng hạt mài tham gia cắt. Khi tăng lưu lượng khối lượng hạt mài tham gia cắt thì chiều sâu cắt tăng nhưng khi khối lượng hạt mài tăng quá một giá trị nào đó thì chiều sâu cắt lớn nhất lại bắt đầu giảm (hình 1.2c). 1.1.1.2. Quan hệ giữa áp suất nước, đường kính vòi phun đến lưu lượng hạt mài - Lưu lượng hạt mài tăng tỷ lệ thuận với áp suất nước. Áp suất nước xấp xỉ 325MPa thì lưu lượng hạt mài tối ưu là 9g/s [61]; - Lưu lượng hạt mài tăng tỷ lệ thuận với đường kính vòi phun. Đường kính vòi phun xấp xỉ bằng 1,1mm thì lưu lượng hạt mài tối ưu là 9g/s; 1.1.1.3. Ảnh hưởng của khoảng cách gia công đến độ sâu cắt tối đa - Khoảng cách gia công (khoảng cách từ đầu vòi phun đến bề mặt gia công) xấp xỉ bằng 2mm thì độ sâu cắt đạt được tối đa [5, 89, 93]; - Độ sâu cắt tối đa giảm dần khi khoảng cách gia công > 2mm. 1.1.1.4. Ảnh hưởng của đường kính và chiều dài vòi phun [48] - Tỷ lệ loại bỏ vật liệu gia công tăng khi đường kính vòi phun tăng từ 0.7 đến 1,3 mm và giảm khi đường kính vòi phun >1,6 mm; h max (mm) P (MPa) V dc (mm/ph) h max (mm) q hm (g/s) h max (mm) 4 - Chiều dài vòi phun xấp xỉ bằng 40mm cho độ sâu cắt lớn nhất. Nhưng để kết hợp giữa tuổi bền và khả năng cắt tốt nhất, chiều dài vòi phun phải nằm trong khoảng từ 75 đến 105 mm. Thường bằng 76,2; 88,9 và 101,6 mm (quy đổi từ kích thước hệ anh). 1.1.1.5. Ảnh hưởng của đường kính vòi tăng tốc và đường kính vòi phun - Khả năng cắt lớn nhất đạt được khi tỷ lệ giữa đường kính vòi phun và đường kính vòi tăng tốc và nằm trong khoảng từ 3 đến 4 [93]. 1.2. Tổng quan về tái chế và bù tái chế hạt mài Để nâng cao hiệu quả gia công bằng tia nước hạt mài đã có một số nghiên cứu về tái chế và bù tái chế cho hạt mài Barton garnet, hạt mài GMA garnet và hạt mài Garnet miền nam Ấn Độ, kết quả như sau: - Khả năng cắt và chất lượng cắt của hạt mài Barton garnet và hạt mài GMA garnet tái chế đã được chứng minh là tốt hơn hạt mài mới [35, 89]; - Khả năng cắt của hạt mài Garnet tái chế (nguồn gốc miền nam Ấn độ) đã được chứng minh chỉ bằng 82% so với hạt mài mới khi cắt nhôm - Al6061. Để nghiên cứu tái chế và bù tái chế hạt mài cần thiết phải hiểu về vỡ của hạt mài và ảnh hưởng của các thông số đến vỡ của hạt mài trong quá trình gia công, đã có một số nghiên cứu về vấn đề này như sau: 1.2.2. Quá trình vỡ của hạt mài trong gia công Trong quá trình gia công, vỡ của hạt mài xảy ra ở hai giai đoạn là giai đoạn trộn và giai đoạn cắt: - Giai đoạn trộn do hạt mài va chạm với thành buồn trộn và thành trong của vòi phun và do bản thân chúng va chạm với nhau; - Giai đoạn cắt do hạt mài va chạm với phôi, va chạm với nam dập sóng nước và bản thân chúng va chạm với nhau; - Do bị vỡ trong quá trình trộn nên kích thước hạt mài trung bình sau khi ra khỏi vòi phun nhỏ hơn so với kích thước hạt mài ở đầu vào vòi phun. - Quá trình vỡ của hạt mài phụ thuộc vào nhiều yếu tố: loại hạt mài, kích thước hạt mài, lưu lượng hạt mài, áp suất nước gia công, vật liệu gia công, chiều dày của vật liệu, … 1.3. Giới hạn nội dung nghiên cứu của đề tài luận án 1.3.1. Nội dung thí nghiệm Các thí nghiệm cắt bằng tia nước trộn hạt mài được tiến hành trên phôi thép không gỉ SUS304 và SUS201 bao gồm: - Thí nghiệm cắt bằng hạt mài mới; - Thí nghiệm cắt bằng hạt mài tái chế; - Thí nghiệm cắt bằng hạt mài bù tái chế. 1.3.2. Đánh giá kết quả thí nghiệm - Tìm ra được khối lượng hạt mài tái sử dụng từ hạt mài Supreme garnet cỡ hạt 80; - Tìm ra được khả năng cắt và chất lượng cắt của hạt mài tái chế và hạt mài bù tái chế so với hạt mài mới; 5 - Xác định kích thước hợp lý của hạt mài tái chế và hạt mài bù tái chế; - Xây dựng được cơ sở khoa học ứng dụng hiệu quả hạt mài tái chế và hạt mài bù tái chế trong công nghệ gia công bằng tia nước trộn hạt mài; - Đánh giá được hiệu quả kinh tế của hạt mài tái chế và hạt mài bù tái chế so với việc sử dụng hạt mài mới. KẾT LUẬN CHƯƠNG 1 Từ tổng quan về phương pháp gia công bằng tia nước trộn hạt mài, vấn đề tái chế và bù tái chế hạt mài có thể kết luận như sau: - Cơ chế hạt mài bị vỡ do tương tác với thành buồng trộn, thành trong của vòi phun, tương tác với phôi và giữa chúng tương tác với nhau. Sự vỡ của hạt mài ảnh hưởng tới chất lượng cắt khi gia công; - Kích thước của hạt mài < 60m có khả năng cắt kém; - Khả năng cắt của hạt mài còn phụ thuộc vào lịch sử hình thành hạt mài; - Hạt mài Supreme garnet cỡ hạt 80 (xuất xứ Ấn Độ), đang được ứng dụng phổ biến trong gia công bằng tia nước trộn hạt mài ở Việt Nam nhưng chưa có nghiên cứu nào về tái chế và bù tái chế cho hạt mài này cũng như đánh giá hiệu quả việc sử dụng chúng. Vì vậy, đề tài: “Nâng cao hiệu quả của hạt mài tái chế và bù tái chế trong gia công bằng tia nước áp suất cao” sẽ có tính khoa học và tính ứng dụng cao. Chương 2. THIẾT BỊ, HẠT MÀI, THÔNG SỐ VÀ MẪU THÍ NGHIỆM 2.1. Thiết bị 2.1.1. Máy gia công bằng tia nước trộn hạt mài Model M23120B Flow Waterjet: - Áp suất nước cực đại do bơm tạo ra cho việc cắt vật liệu: 380 MPa; - Áp suất nước chọn cho quá trình cắt liên tục: 350 MPa. 2.1.2. Thiết bị phân loại hạt mài Có nhiều phương pháp có thể phân loại hạt mài. Trong đề tài này chọn cách phân loại hạt mài bằng sàng vì khả năng phù hợp của nó với thực tế sản xuất. Sàng hạt mài được chế tạo theo tiêu chuẩn ISO 3310-1. Mục đích phân loại hạt mài bằng sàng là để xác định khối lượng, kích thước hạt mài trước khi vào buồng trộn vòi phun và sau khi ra khỏi vòi phun tham gia cắt phôi. 2.1.3. Thiết bị đo độ nhám bề mặt - Model: MITUTOYO Surftes SJ-301. - Thông số độ nhám được sử dụng để đánh giá chất lượng bề mặt cắt bằng tia nước trộn hạt mài mới, hạt mài tái chế và hạt mài bù tái chế. 6 2.1.4. Thiết bị chụp hình dạng hạt mài Ký hiệu (Model): JSM-5410LV scanning microscope, được sử dụng để quan sát sự thay đổi hình dạng hình học của hạt mài trước khi vào buồng trộn vòi phun và sau khi ra khỏi vòi phun để tham gia cắt. 2.2. Xác định hạt mài cho nghiên cứu Đề tài chọn hạt mài Supreme garnet cỡ hạt 80 đang được sử dụng ở Việt Nam. 2.3. Vật liệu phôi và mẫu phôi thí nghiệm Vật liệu phôi thí nghiệm là thép SUS 201 và thép SUS 304. Ảnh mẫu phôi phù hợp cho thí nghiệm xác định độ sâu cắt lớn nhất (hình 2.20). Phương pháp tính độ sâu cắt lớn nhất được mô tả trên hình 2.21. Hình 2.20. Ảnh phôi thép SUS 304 và SUS 201 có chiều dày thay đổi Hình 2.21. Sơ đồ phương pháp tính chiều sâu cắt lớn nhất 2.4. Thiết lập các thông số cho thí nghiệm cắt bằng tia nước áp suất cao trộn hạt mài 2.4. Xác định thông số đầu vào của thí nghiệm Nhóm các thông số cần điều chỉnh được gồm: - Vận tốc dịch chuyển đầu cắt: V dc (mm/ph); - Khối lượng lưu lượng hạt mài: q hm (g/s); - Loại hạt mài: hạt mài mới, hạt mài tái chế và hạt mài bù tái chế. Nhóm các thông số không cần điều chỉnh trong quá trình gia công gồm: - Áp suất làm việc: P (MPa); - Khoảng cách từ vòi phun đến bề mặt gia công:  (mm); - Đường kính lỗ vòi tăng tốc: d ori (mm); - Đường kính lỗ vòi phun: d f (mm) và chiều dài vòi phun: l f (mm). 2.4.2. Xác định thông số đầu ra của thí nghiệm - Độ sâu cắt lớn nhất h max (mm); - Độ nhám bề mặt (R a ), chiều rộng rãnh cắt trên và dưới. 2.4.3. Thiết lập các thông số thí nghiệm xác định khả năng tái chế - Máy thí nghiệm M23120B Flow Waterjet; - Áp suất nước làm việc liên tục: 350 MPa; h max = AB.sin  h max A B C Chiều dày thay đổi 7 - Đường kính lỗ vòi tăng tốc: 0.33 mm; - Đường kính lỗ vòi phun: 1,02 mm, chiều dài vòi phun: 101,6 mm; - Vận tốc dịch chuyển đầu cắt: 100 mm/ph; - Khoảng cách gia công: 2mm; - Lưu lượng hạt mài: 9g/s; - Loại hạt mài: Supreme garnet cỡ hạt 80; - Phôi thí nghiệm: SUS 304 kích thước (500 x 200 x 15.8) mm; - Góc đầu cắt so với mặt phôi gia công: 90 0 ; - Kết quả thí nghiệm: khối lượng hạt mài thu hồi được sau gia công (kg). 2.4.4. Thiết lập các thông số thí nghiệm xác định độ sâu cắt lớn nhất của hạt mài Các thông số thí nghiệm xác định độ sâu cắt lớn nhất được thiết lập giống như mục 2.4.3 ngoại trừ các phần khác như sau: - Vận tốc dịch chuyển đầu cắt là: 100, 125, 150, 175 và 200 mm/ph; - Loại hạt mài: hạt mới, hạt mài tái chế và hạt mài bù tái chế; - Phôi thí nghiệm: SUS 304, SUS 201 có chiều dày thay đổi (hình 2.20); - Kết quả của thí nghiệm: Độ sâu cắt đạt được lớn nhất (h max ). 2.4.5. Thiết lập các thông số thí nghiệm xác định độ nhám bề mặt Các thông số thí nghiệm xác định độ nhám bề mặt được thiết lập giống như mục 2.4.3 ngoại trừ các phần khác như sau: - Phôi thí nghiệm là thép SUS 304 có kích thước 30 x 30 x 10mm; - Vận tốc dịch chuyển của đầu cắt: 10, 20, 30, 40 và 50 mm/ph; - Loại hạt mài: hạt mới, hạt mài tái chế và hạt mài bù tái chế; Kết quả thí nghiệm: Giá trị độ nhám R a của các bề mặt gia công cắt bằng hạt mài mới, hạt mài tái chế và hạt mài bù tái chế đo theo hướng tiến của đầu cắt ở các độ sâu cách nhau 5mm theo chiều sâu cắt trên phôi. KẾT LUẬN CHƯƠNG 2 Từ phân tích trong nội dung chương 2 cho phép kết luận như sau: - Chọn được hệ thống thiết bị phù hợp cho thí nghiệm, đảm bảo độ tin cậy cho kết quả nghiên cứu tại Việt Nam; - Chọn được bộ thông số kỹ thuật cho các thí nghiệm: áp suất nước gia công cắt, vận tốc dịch chuyển đầu cắt, lưu lượng hạt mài và khoảng cách gia công; - Chọn được hạt mài phục vụ nội dung nghiên cứu: Supreme garnet cỡ hạt 80, hạt mài tái chế và hạt mài bù tái chế; - Chọn được vật liệu mẫu thí nghiệm (thép SUS 304, SUS 201) và thiết kế mẫu thí nghiệm phù hợp với nội dung nghiên cứu; - Chọn được các chỉ tiêu kỹ thuật đánh giá kết quả nghiên cứu: Độ sâu cắt lớn nhất, tình trạng, độ nhám bề mặt gia công và chiều rộng rãnh cắt. 8 Chương 3. NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM XÁC ĐỊNH HIỆU QUẢ HẠT MÀI TÁI CHẾ Mục tiêu nghiên cứu của chương này là xác định khả năng thu hồi của hạt mài tái chế, xác định kích thước hạt mài hợp lý cho tái chế, khả năng cắt, chất lượng cắt và hiệu quả của hạt mài tái chế. 3.1. Xác định khả năng thu hồi của hạt mài mới Supreme garnet cỡ hạt 80 Ký hiệu kích thước của hạt mài bằng chữ (S). Tiến hành thí nghiệm theo các thông số đã thiết lập ở mục 2.4.3. Kết quả thí nghiệm được trình bày trong bảng 3.1. Bảng 3.1. Kết quả thí nghiệm thu hồi hạt mài Supreme garnet cỡ hạt 80 so với đầu vào TT Khoảng kích thước Kết quả tái chế (%) 1 90 µm < S < 355 µm 58.8 2 106 µm < S < 355 µm 53.4 3 125 µm < S < 355 µm 47.0 4 150 µm < S < 355 µm 38.7 5 180 µm < S < 355 µm 27.4 6 212 µm < S < 355 µm 16.4 7 250 µm < S < 355 µm 4.6 Quan sát bảng 3.1 thấy rằng khi thu hồi từ hạt mài có kích thước càng nhỏ thì khối lượng hạt mài thu hồi được càng nhiều. Tỷ lệ thu hồi hạt mài khi gia công thép SUS 304 chiều dày 15.8mm, từ hạt mài có kích thước  90 µm được 58,8% do đó rất khả thi cho tái chế. 3.2. Nghiên cứu phân bố khối lượng, kích thước hạt mài Supreme garnet trong quá trình gia công bằng tia nước trộn hạt mài 3.2.1. Phân bố khối lượng, kích thước của hạt mài mới trước và sau khi cắt phôi Bảng 3.2. Khối lượng và kích thước hạt mài mới trước và sau khi cắt phôi TT Khoảng kích thước hạt mài (m) Khối lượng hạt mài trước khi cắt phôi (%) Khối lượng hạt mài sau khi cắt phôi (%) 1 300m < S < 355m 50 0 2 250m < S  300m 32.52 4.52 3 212m < S  250m 14.48 11.8 4 180m < S  212m 2.32 11.04 5 150m < S  180m 0.68 11.28 6 125m < S  150m - 8.28 7 106m < S  125m - 6.4 8 90m < S  106m - 5.4 9 Nhận xét : Sau khi cắt phôi, khối lượng và kích thước của hạt mài mới thay đổi rất nhiều. Tiến hành thu hồi, làm sạch và phân loại hạt mài bằng sàng (lấy lại những hạt mài có kích thước > 90m) kết quả được trình bày trong bảng 3.2. Để nghiên cứu khối lượng và kích thước hạt mài như thế nào sẽ đóng vai trò quyết định khả năng cắt và chất lượng cắt vật liệu, quá trình phân bố khối lượng, kích thước của hạt mài trước vòi phun và sau khi ra khỏi vòi phun đã được tiến hành xem xét. 3.2.2. Phân bố khối lượng, kích thước của hạt mài trước vòi phun và sau khi ra khỏi vòi phun Các mẫu hạt mài tái chế được thiết lập theo khoảng kích thước hạt mài thu hồi. Mẫu số 1: 90  m  S < 355  m Mẫu số 3: 125  m  S < 355 Mẫu số 2: 106  m  S < 355  m Mẫu số 4: 150  m  S < 355  m Ngoài ra, quy ước mẫu hạt mài Supreme garnet cỡ hạt 80 là “hạt mài mới”. Hình 3.2. Đồ thị kết quả thí nghiệm khối lượng, kích thước của hạt mài mới trước khi vào và sau khi ra khỏi vòi phun để tham gia cắt Quan sát hình 3.2 và hình 3.3 thấy rằng khối lượng hạt mài mới (hình 3.2) và hạt mài tái chế (hình 3.3) theo từng khoảng kích thước sau khi ra khỏi vòi phun tham gia cắt khác hoàn toàn khối lượng hạt mài ở đầu vào. Cụ thể là khối lượng theo từng khoảng kích thước ở đầu vào giảm xuống rất mạnh. Điều này chứng tỏ rằng trong quá trình trộn và tăng tốc, hạt mài có kích thước lớn sẽ vỡ thành hạt mài có kích thước nhỏ. Do bị vỡ nên khối lượng theo từng khoảng kích thước hạt mài sau khi ra khỏi vòi phun mới thực sự đóng vai trò quyết định khả năng cắt và chất lượng cắt vật liệu gia công chứ không phải khối lượng, kích thước của hạt mài ở đầu vào. 10 Hình 3.3. Đồ thị kết quả thí nghiệm khối lượng, kích thước của hạt mài tái chế (mẫu số 1) trước khi vào và sau khi ra khỏi vòi phun để tham gia cắt phôi 3.2.3. Hình dạng hình học của hạt mài mới và hạt mài tái chế trước khi vào buồng trộn vòi phun và sau khi ra khỏi vòi phun Quan sát hình 3.7 thấy rằng, kích thước và hình dáng của các hạt mài sau khi ra khỏi vòi phun khác với đầu vào: các hạt mài có nhiều cạnh sắc hơn và có kích thước nhỏ hơn trước khi vào buồng trộn vòi phun (hình 3.7b và hình 3.7d). a) b) c) d) Hình 3.7. Ảnh hình dạng hạt mài trước khi vào buồng trộn vòi phun và sau khi ra khỏi vòi phun a) Hạt mài mới trước khi vào buồng trộn vòi phun b) Hạt mài mới sau khi ra khỏi vòi phun c) Hạt mài tái chế trước khi vào buồng trộn vòi phun d) Hạt mài tái chế sau khi ra khỏi vòi phun Sở dĩ có các đặc điểm trên là do hạt mài trong quá trình trộn chúng va chạm với thành buồng trộn và thành vòi phun có độ cứng rất cao (HRA = 89  95) hoặc cũng có thể do bản thân chúng va chạm với nhau nên đã bị vỡ ra [61]. Do bị vỡ nên các hạt mài to trở thành nhiều hạt nhỏ hơn (kích thước giảm đi) như mô tả trên hình 3.8. Trên thực tế các hạt mài thường có su hướng vỡ ra một vài mảnh to và một số mảnh nhỏ. Nếu một hạt bị vỡ ra thành hai mảnh to và một số mảnh nhỏ thì thường một hạt tròn có su hướng vỡ thành các hạt dài (Hình 3.8a). Điều đó có [...]... khi gia công bằng tia nước trộn hạt mài mới Độ nhám bề mặt khi gia công bằng tia nước trộn hạt mài tái chế 1 Độ nhám bề mặt khi gia công bằng tia nước trộn hạt mài bù tái chế 0.5 0 5 10 15 20 25 30 Độ sâu cắt tại các vị trí khác nhau của bề mặt gia công (mm) Hình 4.16 Đồ thị biểu diễn độ nhám bề mặt gia công tại các vị trí khác nhau khi gia công bằng hạt mài mới, hạt mài tái chế và hạt mài bù tái chế. .. nằm trong một khoảng kích thước từ (2.5  3.2)m của cùng một cấp độ nhám Như vậy có thể kết luận rằng: chất lượng bề mặt gia công bằng tia nước trộn hạt mài tái chế và tia nước trộn hạt mài bù tái chế là tương đương như khi gia công bằng tia nước trộn hạt mài mới a Hạt mài mới b Hạt mài tái chế c Hạt mài bù tái chế Hình 4.17 Hình ảnh độ nhám (x 1000) của bề mặt khi cắt bằng tia nước trộn hạt mài tại... khi cắt bằng tia nước trộn hạt mài mới, tia nước trộn hạt mài tái chế và tia nước trộn hạt mài bù tái chế được mô tả trên hình 4.16 Quan sát hình 4.16 nhận thấy: Các giá trị độ nhám bề mặt khi cắt bằng tia nước trộn hạt mài tái chế nhỏ nhất, sau đó đến các giá trị độ nhám bề mặt khi cắt bằng tia nước trộn hạt mài bù tái chế và cuối cùng các giá trị độ nhám bề mặt khi cắt bằng tia nước trộn hạt mài mới... đối với hạt mài mới Chương 4 NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM XÁC ĐỊNH HIỆU QUẢ HẠT MÀI BÙ TÁI CHẾ Mục tiêu nghiên cứu của chương 4 là tìm ra khả năng cắt và chất lượng cắt của hạt mài bù tái chế, đồng thời xác định dải kích thước phù hợp của hạt mài bù tái chế Trên cơ sở đó đánh giá hiệu quả của việc sử dụng hạt mài bù tái chế 4.1 Nghiên cứu phân bố khối lượng, kích thước của hạt mài bù tái chế trước khi vào buồng... lớn nhất và nhỏ nhất Quan sát hình ảnh độ nhám của bề mặt khi cắt bằng tia nước trộn hạt mài mới, tia nước trộn hạt mài tái chế và tia nước trộn hạt mài bù tái chế được máy đo ghi lại (hình 4.17) thấy rằng: sự dao động của biên dạng bề mặt, khi cắt bằng tia nước trộn hạt mài mới có nhiều xung nhấp nhô lớn hơn sự dao động của biên dạng bề mặt, khi cắt bằng tia nước trộn hạt mài tái chế và bù tái chế Do... tái chế và bù tái chế có thể được sử dụng chế độ cắt như hạt mài mới; 3) Xác định chế độ cắt cho các vật liệu khác nhau khi sử dụng hạt mài tái chế hoặc hạt mài bù tái chế, có thể áp dụng được bảng hệ số khả năng gia công của các loại vật liệu bằng tia nước trộn hạt mài như trong gia công bằng tia nước trộn hạt mới; 4) Sau khi ra khỏi vòi phun các hạt mài có nhiều kích thước khác nhau Tuy nhiên, các hạt. .. phôi và ở mặt dưới của phôi khi gia công bằng tia nước trộn hạt mài bù tái chế cũng tuân theo quy luật như khi gia công bằng tia nước trộn hạt mài tái chế Hình 4.15 Hình ảnh biên dạng rãnh cắt ở mặt trên và mặt dưới của phôi gia công khi vận tốc dịch chuyển đầu cắt thay đổi 4.4.2.4 So sánh chất lượng cắt bằng tia nước trộn hạt mài mới, hạt mài tái chế và hạt mài bù tái chế bằng chỉ tiêu độ nhám 3.5 3.21... Chiều rộng của rãnh được cắt bằng hạt mài tái chế tương đương với khi cắt bằng hạt mài mới; - Độ nhám bề mặt (Ra) khi gia công bằng hạt mài tái chế nhỏ hơn khi gia công bằng hạt mài mới nhưng vẫn nằm trong cùng một cấp độ nhám với hạt mài mới; - Do khả năng cắt và chất lượng cắt của hạt mài tái chế tương đương của hạt mài mới, điều này cho phép sử dụng hạt mài tái chế với các thông số công nghệ cắt tương... thay số và tính toán, giá thành hạt mài bù tái chế theo (5.2) là: - Cbtc = 9107 đồng/kg, khi máy tái chế chạy 1 ca và kgs = 1 - Cbtc = 8795 đồng/kg, khi máy tái chế chạy 1 ca và kgs = 0.5 So sánh giá thành của hạt mài bù tái chế với giá thành của hạt mài mới thấy rằng: giá thành của hạt mài bù tái chế cao nhất chỉ gần bằng 2/3 giá thành của hạt mài mới Vì vậy khi gia công bằng tia nước trộn hạt mài, nếu... mẫu hạt mài bù tái chế này - Phương pháp thứ hai: Tiến hành bù duy trì khối lượng hạt mài đầu vào Hạt mài mới được bù vào từng khoảng kích thước của hạt mài tái chế cho đủ 17 100% khối lượng hạt mài ở đầu vào Sau đó tiến hành nghiên cứu ảnh hưởng đến khả năng cắt và chất lượng cắt khi cắt bằng các mẫu hạt mài bù tái chế này Tương tự như hạt mài mới và hạt mài tái chế, khối lượng, kích thước của hạt mài . tái chế và hạt mài bù tái chế trong công nghệ cắt bằng tia nước trộn hạt mài; - Chứng minh hiệu quả của việc sử dụng hạt mài tái chế và bù tái chế trong phương pháp gia công bằng tia nước trộn. hợp lý của hạt mài tái chế và hạt mài bù tái chế; - Xây dựng được cơ sở khoa học ứng dụng hiệu quả hạt mài tái chế và hạt mài bù tái chế trong công nghệ gia công bằng tia nước trộn hạt mài; . về tái chế và bù tái chế hạt mài Để nâng cao hiệu quả gia công bằng tia nước hạt mài đã có một số nghiên cứu về tái chế và bù tái chế cho hạt mài Barton garnet, hạt mài GMA garnet và hạt mài