Kỷ yếu hội nghị khoa học công nghệ toàn quốc khí - Lần thứ IV MÔ PHỎNG TRƯỜNG NHIỆT ĐỘ TRÊN PHÔI TRONG QUÁ TRÌNH MÀI PHẲNGKHI GIA CÔNGVẬT LIỆU SKD61 SIMULATION OF THE TEMPERATURE FIELD ON THE WORKPIECE IN THE SURFACE GRINDING PROCESS WITH SKD61 STEEL Nguyễn Công Hồng Phong1a, Nguyễn Thị Phương Giang1b, Nguyễn Tiến Đông1c Viện Cơ Khí, Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội a phongnch90@gmail.com; bgiang.nguyenthiphuong@hust.vn; adong.nguyentien@hust.vn TÓM TẮT Hiện tượng nhiệt trình gia công cắt gọt (gọi tắt nhiệt cắt) vấn đề quan trọng ảnh hưởng lớn tới chất lượng lý tính bề mặt chi tiết gia công.Việc nghiên cứu vấn đề nhiệt cắt, đặc biệt trình mài phẳng, hướng nghiên cứu mới quan trọng Việt Nam Bài báo đề cập đến vấn đề mô trường nhiệt độ phôi trình gia công mài phẳng vật liệu có độ cứng cao thép làm khuôn SKD61 Quá trình mô sử dụng mô hình mô nguồn nhiệt thay đổi (moving heat source) giải nhiệt động học tức thời (transient thermal) Kết cho thấy đại lượng công suất cắt hiệu dụng, ảnh hưởng thông số công nghệ trình tính chất đá mài, có ảnh hưởng trực tiếp tới nhiệt độ vùng cắt tạo trường nhiệt độ thay đổi bề mặt phôi Từ khóa: mài phẳng, pKD61, pngăi ̣t pắt moving heat source, transient thermal ABSTRACT The cutting temperature in the machining process is a vital element which affects the surface quality of the workpiece Research about this field, especially in the surface grinding process, is a new research trend in Vietnam This report metion the simulation of the temperature field on the workpiece in surface grinding process with high hardness material SKD61 mold steel The simulation has used the moving heat source model and the transient thermal solution The result showed that the magnitude of grinding power which is affected by process parameter and grinding wheel charateristics has a driect effect to the temperature at the cutting point and making a changing temperature field on the workpiece surface Keywords: surface grinding, SKD61 mold steel, cutting temperature, moving heat source, transient thermal GIỚI THIỆU Để đánh giá chất lượng bề mặt chi tiết gia công sau mài phẳng, tiêu đánh giá độ xác hình học (kích thước, độ nhám bề mặt, độ phẳng…) phải kể đến yếu tố lý tính , gồm có ứng suất dư bề mặt, độ cứng bề mặt sau mài, số lượng vết nứt tế vi tổ chức tế vi bề mặt gia công Nguyên nhân hình thành nên yếu tố phần nhiều tác động học hạt mài chuyển động cắt cào xước gây nên hiện tượng học biến dạng dẻo, biến dạng phá hủy quan trọng gây hiệu ứng nhiệt Vấn đề nhiệt sinh trình cắt gọt đặc biệt trình mài vấn đề mới đối với khoa học giới, chứng nghiên cứu nhiệt sinh trình mài xuất hiện từ năm 50 kỷ trước với nghiên cứu sự chuyển hóa lượng Sự phát triển mô hình nghiên cứu nhiệt sinh trình cắt nhiệt phân bố bề mặt chi tiết gia công hoàn thiện vào năm 1996 với nghiên cứu “tính chất nhiệt hạt mài hiệu quả” Rowe tiếp tục phát triển mạnh mẽ Trong 616 Kỷ yếu hội nghị khoa học công nghệ toàn quốc khí - Lần thứ IV mô hình này, mô hình sử dụng nghiên cứu nhiều nghiên cứu tác động nhiệt vĩ mô (macro) tác động nhiệt vi mô (micro) mô hình nguồn nhiệt di chuyển (moving heat source).[1] Trong trình mài phẳng, lớp chiều sâu cắt bị hớt nhỏ so với toàn kích thước phôi, nghiên cứu tác động nhiệt trình mài phẳng, bỏ qua sự khác biệt kích thước để cực tiểu hóa mô hình thành dạng mô hình ma sát mặt phẳng mà đá mài đóng góp vai trò vật ma sát di chuyển bề mặt phôi, gây hiệu ứng nhiệt mà nguồn nhiệt có độ dài 𝑙𝑐 di chuyển bề mặt phôi với tốc độ 𝑣𝑤 Quá trình mô lại sử dụng mô hình nhiệt động tức thời (transient thermal) Với mô hình đại lượng đầu vào trình (nhiệt độ vùng tiếp xúc) thay đổi vị trí (di chuyển bề mặt phôi) theo hàm thời gian với vận tốc vận tốc phôi gây trường nhiệt độ phôi MÔ PHỎNG TRƯỜNG NHIỆT ĐỘ TRÊN PHÔI TRONG QUÁ TRÌNH MÀI PHẲNG VỚI VẬT LIỆU SKD61 Hình Hình ảnh mài phẳng Chế độ cắt v,s,t, đường kính đá d Start Tính lc Tính công suất cắt Tính hệ số cần thiết Xác định qt truyền vào phôi ANSYS TRANSIENT THERMAL Tính nhiệt độ lớn vùng tiếp xúc End Hình Mô hình mô quá trình 617 Mô trường nhiệt độ phân bố bề mặt phôi Kỷ yếu hội nghị khoa học công nghệ toàn quốc khí - Lần thứ IV 2.1.Xác định các thông số cần thiết cho quá trình mô 2.1.1 Công suất cắt Theo [2] công suất cắt hiệu dụng mài phẳng tính theo công thức: 𝑁𝑒 = 𝐶𝑁 𝑣𝑤𝑟 𝑡 𝑥 𝑠 𝑦 (1) Trong đó: - 𝑁𝑒 công suất cắt hiệu dụng (W) - 𝑣𝑤 vận tốc phôi (m/ph) - 𝑠 lượng chạy dao ngang (mm/ph) - t chiều sâu cắt (mm) - 𝐶𝑁 ,r,x,y hệ số tra bảng 5-55 theo [2] 2.1.2 Năng lượng riêng truyền vào phôi Theo [1] lượng riêng trung bình trình tính 𝑞0 = 𝑙 𝑁𝑒 (2) 𝑐 𝑏𝑤 Trong đó: - 𝑞0 lượng riêng trung bình (J/𝑚𝑚3 ) - 𝑁𝑒 công suất cắt hiệu dụng (W) - 𝑙𝑐 (mm) độ dài cung tiếp xúc tính theo công thức:𝑙𝑐 = √𝑡 𝑑 với d đường kính đá 𝑏𝑤 chiều rộng đá mài (mm) 2.1.3 Nhiệt lớn vùng tiếp xúc Nhiệt độ lớn vùng tiếp xúc tính theo công thức 𝑇 = 𝐶 𝑅𝑤 𝑞0 𝛽 𝑙 √𝑣𝑐 (3) 𝑤 Trong đó: - T: nhiệt độ lớn vùng tiếp xúc - 𝑅𝑤 : hệ số truyền nhiệt vào phôi (trong trường hợp 𝑅𝑤 =90%) - 𝑞0 : lượng riêng trung bình trình (J/𝑚𝑚3 ) - 𝑙𝑐 : chiều dài cung tiếp xúc (mm) - 𝑣𝑤 : vận tốc phôi (lượng chạy dao) (m/ph)n - C: hệ số xác định thông qua hệ số Pe đặc trưng cho yếu tố công nghệ trình mài [1] Pe C >10 1.06 0.2 ... vào trình (nhiệt độ vùng tiếp xúc) thay đổi vị trí (di chuyển bề mặt phôi) theo hàm thời gian với vận tốc vận tốc phôi gây trường nhiệt độ phôi MÔ PHỎNG TRƯỜNG NHIỆT ĐỘ TRÊN PHÔI TRONG. .. nhiệt phôi với