NGHIÊN cứu ẢNH HƯỞNG của một số THÔNG số CÔNG NGHỆ đến NĂNG SUẤT GIA CÔNG của PHƯƠNG PHÁP TIA lửa điện có TRỘN bột TITAN TRONG DUNG DỊCH điện môi

Kỷ yếu hội nghị khoa học công nghệ toàn quốc khí - Lần thứ IV NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ THÔNG SỐ CÔNG NGHỆ ĐẾN NĂNG SUẤT GIA CÔNG CỦA PHƯƠNG PHÁP TIA LỬA ĐIỆN CÓ TRỘN BỘT TITAN TRONG DUNG DỊCH ĐIỆN MÔI INFLUENCE OF PROCESS PARAMATERS ON MATERIAL REMOVAL RATE OF ELECTRICAL DISCHARGE MACHINING USING POWDER TITANIUM MIXED DIELECTRIC FLUID Bành Tiến Long1, Ngô Cường2, Nguyễn Hữu Phấn3, Phạm văn Đông4 Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội, Hà Nội 2,3 Trường Cao đẳng Kinh tế - Kỹ thuật, ĐH Thái Nguyên, Thái Nguyên Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội, Hà Nội long.banhtien@hust.edu.vn; 3phanktcn@gmail.com TÓM TẮT Năng suất gia công thấp, điện cực dụng cụ liên tục bị hao mòn chất lượng bề mặt gia công thấp hạn chế chủ yếu làm giới hạn khả ứng dụng phương pháp gia công tia lửa điện (EDM) Hiện nay, sử dụng bột dẫn điện trộn vào dung dịch điện môi EDM (PMEDM) phương pháp nâng cao hiệu gia công EDM quan tâm nhiều công trình nghiên cứu Bài báo giới thiệu kết nghiên cứu ảnh hưởng số thông số công nghệ đến suất gia công (MRR) thép làm khuôn EDM có trộn bột titan dung dịch điện môi Công cụ sử dụng để thiết kế thí nghiệm đánh giá mức độ ảnh hưởng thông số đến MRR phương pháp Taguchi Các thông số công nghệ: vật liệu điện cực, vật liệu phôi, phân cực điện cực, thời gian phát xung, thời gian ngừng phát xung, cường độ dòng điện nồng độ bột titan sử dụng để nghiên cứu Sự ảnh hưởng thông số công nghệ đánh giá thông qua giá trị trung bình hệ số (S/N) MRR Kết cho thấy, thông số công nghệ có mức độ ảnh hưởng khác đến MRR cường độ dòng điện, vật liệu điện cực, nồng độ bột thông số có ảnh hưởng mạnh Từ khóa: EDM, PMEDM, MRR, Taguchi, hệ số S/N, Titan ABSTRACT Electrical discharge machining process suffers with drawback of low material removal rate, high tool wear and low quality of machined surface, which limits its applicability Powder mixed electrical discharge machining (PMEDM) overcomes this drawback by improving the efficiency of the process This study focuses on machining of die steel materials using titanium powder Taguchi’s method and analysis of variance were employed to identify the significant parameters that effect material removal rate The process parameters considered in this study are electrode material, workpiece material, electrode polarization, time pulse generator, pulse generator downtime, amperage and concentration of titanium powder The results showed that, intensity of electric current, electrode material and powder concentration are most significant parameters that influence material removal rate Keywords: EDM, PMEDM, MRR, Taguchi’s method, Signal to noise ratio, Titanium ĐẶT VẤN ĐỀ EDM phương pháp sử dụng phổ biến để tạo hình bề mặt khuôn, mẫu Vì vậy, nghiên cứu nhằm nâng cao hiệu gia công EDM góp phần quan trọng vào phát triển ngành công nghệ Hiệu việc trộn bột dẫn điện thích hợp vào 345 Kỷ yếu hội nghị khoa học công nghệ toàn quốc khí - Lần thứ IV dung dịch điện môi EDM khẳng định qua nhiều nghiên cứu [1-6] Tuy nhiên, số lượng thông số công nghệ lớn, chế gia công chưa rõ ràng gây trở ngại lớn nghiên cứu công nghệ Nghiên cứu thực nghiệm khảo sát phương pháp sử dụng để tìm thông số công nghệ hợp lí tối ưu cho phương pháp gia công Phương pháp gia công có số lượng thông số công nghệ lớn phức tạp dẫn đến chi phí cho nghiên cứu thực nghiệm tăng theo Các phương pháp nghiên cứu thực nghiệm cho kết có độ xác cao chi phí thấp ưu tiên sử dụng Để đảm bảo hiệu kinh tế kỹ thuật nghiên cứu thực nghiệm lĩnh vực EDM nhiều phương pháp sử dụng: đặc trưng bề mặt (RSM), mạng nơtơron (ANN), Taguchi, Hiện nay, Taguchi phương pháp sử dụng phổ biến nghiên cứu tối ưu hóa thông số công nghệ PMEDM [7] Ảnh hưởng vật liệu bột trộn dung dịch điện môi, cường độ dòng điện thời gian phát xung đến lượng mòn điện cực Cu gia công thép EN31 EDM đánh giá phương pháp Taguchi [8] Kết cho thấy rằng: lượng mòn điện cực giảm dần bột trộn dung dịch điện môi bột Gr cho lượng mòn điện cực nhỏ đột Cu; cường độ dòng điện thời gian phát xung tăng dẫn đến lượng mòn điện cực tăng theo Taguchi phương pháp sử dụng để đánh giá mức độ ảnh hưởng bột Al trộn dung dịch điện môi đến Ra bề mặt thép H13 EDM [9] Phân cực điện cực âm kết hợp với xuất bột Al dung dịch điện môi làm Ra giảm Cường độ dòng điện thời gian phát xung tăng dẫn đến Ra tăng theo Trị số MRR tối ưu EDM xác định phương pháp Taguchi [10] Bột Al2O3 xuất dung dịch điện môi làm MRR tăng lên MRRmax = 12.47mm3/min với nồng độ bột 6g/l Quá trình tối ưu hóa đơn thông số theo tiêu MRR, Ra thực phương pháp Taguchi gia công thép EN31 PMEDM [11] Kết cho thấy: MRR Ra chịu ảnh hưởng mạnh nồng độ bột cường độ dòng phóng điện Trong điều kiện thí nghiệm, thời gian gia công sản phẩm PMEDM so với gia công EDM [12] Bằng phương pháp Taguchi ảnh hưởng loại bột Gr, SiC, Al2O3 trộn dung dịch điện môi đến MRR lượng mòn điện cực EDM [13] Kết cho thấy: bột Gr cho MRR lớn bột SiC lại nhận lượng mòn điện cực nhỏ Năng suất gia công WC EDM cải thiện đáng kể trộn bột SiC dung dịch điện môi [14] MRR tăng 90% so với dung dịch điện môi không trộn bột Và phương pháp Taguchi xác định MRRmax = 1.419mm3/min với nồng độ bột 8g/l Nghiên cứu ảnh hưởng kích thước nồng độ bột Al đến MRR, lượng mòn điện cực Ra cho thấy: kích thước nồng độ thấp cao làm cho MRR tăng lên [15] Lượng mòn điện cực Ra giảm bột trộn dung dịch điện, môi nhiên giảm dừng lại với trị số kích thước nồng độ bột định Các kết nghiên cứu cho thấy: phương pháp triển vọng để nâng cao suất chất lượng EDM Vì vậy, nghiên cứu nhằm làm rõ PMEDM cần thiết Trong nghiên cứu này, ảnh hưởng số thông số công nghệ EDM với bột titan trộn vào dung dịch điện môi đến MRR gia công tinh thép làm khuôn thực Các thông số: vật liệu điện cực, cường độ dòng điện, thời gian phát xung, thời gian ngừng phát xung, phân cực điện cực, nồng độ bột titan, tương tác vật liệu điện cực với vật liệu phôi, tương tác vật liệu phôi với nồng độ bột tương tác vật liệu điện cực với nồng độ bột sử dụng để phân tích đánh giá Kết cho thấy vật liệu điện cực, cường độ dòng điện, nồng độ bột thông số có ảnh hưởng mạnh đến MRR EDM ĐIỀU KIỆN THÍ NGHIỆM Máy xung điện CNC- AG40L (Hãng Sodick, Inc USA) sử dụng để thực thí nghiệm với sơ đồ thí nghiệm Hình Hai cánh khuấy quay ngược chiều với tốc độ 200vòng/phút để bột titan không bị lắng đọng suốt trình thí nghiệm Bơm dung môi 346 Kỷ yếu hội nghị khoa học công nghệ toàn quốc khí - Lần thứ IV sử dụng để giữ lưu lượng ổn định (600lit/giờ) vào khe hở phóng điện đẩy phoi khỏi vùng gia công Nam châm có nhiệm vụ hút phoi gia công để phoi không lẫn với bột titan vào vùng gia công Đáy thùng làm phẳng vật liệu cách từ(gỗ) nhằm mục đích: bột không bị lắng đọng ngóc ngách phôi không bị nhiễm từ nam châm gây Các loại thép làm khuôn SKD61, SKD11 SKT4 sử dụng phổ biến lựa chọn để nghiên cứu Đặc trưng thép làm khuôn rõ ảng với kích thước mẫu 45x27x10mm Cu, Gr hai loại vật liệu điện cực sử dụng phổ biến quan tâm nhiều nghiên cứu Thành phần hóa học đặc tính hai loại vật liệu điện cực Bảng Điện cực có dạng trụ tròn có kích thước đường kính φ23mm với chiều dài 35mm, Hình Bột titan có kích thước cỡ hạt 45µm lựa chọn để trộn dung dịch điện môi do: khả dẫn điện tốt, khối lượng riêng nhỏ, không nhiễm từ, Dung dịch điện môi thí nghiệm dầu xung điện HD-1 Đây loại dầu sử dụng phổ biến lĩnh vực gia công xung Việt Nam Hình Sơ đồ thí nghiệm Đo khối lượng phôi trước sau gia công cân điện tử AJ 203 (Hãng Shinko Denshi Co LTD - Japan), khối lượng lớn mà cân cân 200g, độ xác 0,001g Thực lần đo mẫu thí nghiệm kết giá trị trung bình lần đo Bảng Đặc trưng vật liệu phôi Vật liệu SKD61 SKD11 SKT4 Nhiệt độ 0C Khối lượng riêng kg/dm3 Nhiệt dung riêng J/kg.K Điện trở suất Ohm.mm2/m Môđul đàn hồi N/mm2 Độ dẫn nhiệt W/m.K 20 7,80 460 0,52 215.103 24,30 500 7,64 550 0,86 176.103 27,70 600 7,6 590 0,96 165.103 27,50 20 7,70 460 0.65 193.103 40,9.103 200 7,65 - - 188.103 50,4.103 400 7,60 - - 173.103 55,2.103 20 7,80 460 0,30 215.103 36,0 500 7,64 550 0,71 176.103 36,8 600 7,60 590 0,84 165.103 36,0 347 Nhiệt độ hóa lỏng 14540C 137014000C 145015100C Kỷ yếu hội nghị khoa học công nghệ toàn quốc khí - Lần thứ IV Bảng Đặc tính kỹ thuật vật liệu điện cực STT Đặc tính kỹ thuật Cu Gr (HK-2) Thành phần hóa học (%) 99.78 99,99 Điện trở suất (µΩ.m) 14 Nhiệt độ nóng chảy (oC) 1083 3675 Khối lượng riêng (g/Cm3) 8,96 1,811 Độ cứng tế vi (HB) 100 10 Kích thước hạt (µm) - Hình Hình dạng điện cực PHƯƠNG PHÁP THIẾT KẾ THÍ NGHIỆM Bảng Các thông số khảo sát STT Kí hiệu Thông số Mức Dof 1 Vật liệu phôi A Vật liệu điện cực B Cu Sự phân cực điện cực C Thời gian phát xung (µs) SKD61 SKD11 SKT4 Cu* Gr - + -* D 10 20 Cường độ dòng điện (A) E 6 Thời gian ngừng phát xung (µs) F 38 57 85 Nồng độ bột Ti (g/l) G 10 20 Vật liệu phôi tương tác với vật liệu điện cực AxB - - - Vật liệu phôi tương tác với nồng độ bột Ti AxG - - - 10 Vật liệu điện cực tương tác với nồng độ bột Ti BxG - - - 11 Tổng 20 348 Kỷ yếu hội nghị khoa học công nghệ toàn quốc khí - Lần thứ IV Bảng Ma trận thí nghiệm L27 STT A B C D E F G SKD61 Cu - 38 SKD61 Cu + 10 57 10 SKD61 Cu -* 20 85 20 SKD61 Cu* + 10 85 SKD61 Cu* -* 20 38 10 SKD61 Cu* - 57 20 SKD61 Gr -* 20 57 SKD61 Gr - 85 10 SKD61 Gr + 10 38 20 10 SKD11 Cu + 20 85 11 SKD11 Cu -* 38 10 12 SKD11 Cu - 10 57 20 13 SKD11 Cu* -* 57 14 SKD11 Cu* - 10 85 10 15 SKD11 Cu* + 20 38 20 16 SKD11 Gr - 10 38 17 SKD11 Gr + 20 57 10 18 SKD11 Gr -* 85 20 19 SKT4 Cu -* 10 57 20 SKT4 Cu - 20 85 10 21 SKT4 Cu + 38 20 22 SKT4 Cu* - 20 38 23 SKT4 Cu* + 57 10 24 SKT4 Cu* -* 10 85 20 25 SKT4 Gr + 85 26 SKT4 Gr -* 10 38 10 27 SKT4 Gr - 20 57 20 * - Thể trạng thái lặp thông số công nghệ Để tối ưu hóa kết nghiên cứu, Taguchi sử dụng hệ số (S/N) Trong nghiên cứu thực nghiệm xác định trị số hệ số S/N cao với kết Trị số S/N cao thể rằng: thay đổi đặc trưng chất lượng sản phẩm điều kiện khảo sát cao nhiều so với ảnh hưởng ngẫu nhiên nhiễu Một thiết kế công nghệ có S/N cao luôn cho kết tối ưu thay đổi nhiễu Hệ số S/N tính toán để xác định ảnh hưởng thông số tương tác đến kết khảo sát Chế độ tối ưu thông số công nghệ dễ dàng xác định thông 349 Kỷ yếu hội nghị khoa học công nghệ toàn quốc khí - Lần thứ IV qua đặc trưng hệ số S/N Các trường hợp nghiên cứu có đặc trưng chất lượng khác có hệ số S/N Với kết nghiên cứu MRR hệ số S/N xác định (1): S/N = -10 Log10 [MSD] (1) MSD - Tổng nghịch đảo bình phương trung bình giá trị đo KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 4.1 Kết MRR MRR xác định thông qua khối lượng phôi thời gian thí nghiệm Mỗi thí nghiệm lặp lần Các kết thực nghiệm xử lí phần mềm Minitab 16 để xác định MRR hệ số S/N, Bảng Bảng Kết MRR STT MRR MRR S/N MRR MRR-I MRR-II MRR-III (mm3/min) 10,038 10,262 11,159 10,487 20,385 5,988 8,643 9,876 8,169 17,65 3,252 2,766 3,438 3,152 9,859 9,782 10,211 10,723 10,239 20,186 12,433 14,283 16,197 14,304 22,957 0,158 0,036 0,073 0,089 -25,225 38,442 37,599 36,357 37,466 31,465 21,413 23,598 25,715 23,575 27,376 38,656 44,02 33,854 38,843 31,637 10 18,476 19,586 18,583 18,882 25,511 11 4,294 4,025 3,252 3,857 11,538 12 9,609 17,407 16,472 14,496 22,263 13 10,467 10,391 10,967 10,608 20,505 14 0,173 0,355 0,432 0,32 -11,925 15 16,869 26,748 27,113 23,577 26,797 16 12,271 30,09 29,296 23,885 25,272 17 59,001 62,561 57,446 59,669 35,498 18 17,076 16,739 17,661 17,159 24,683 19 1,302 0,999 1,455 1,252 1,623 20 19,405 20,954 21,876 20,745 26,301 21 4,003 4,955 4,163 4,374 12,707 22 0,16 0,209 0,226 0,198 -14,342 23 6,184 6,652 7,51 6,782 16,544 24 20,333 18,79 19,923 19,682 25,866 25 11,197 10,544 10,205 10,649 20,526 26 26,079 25,126 26,705 25,97 28,281 27 54,494 54,091 54,494 54,36 34,705 350 Kỷ yếu hội nghị khoa học công nghệ toàn quốc khí - Lần thứ IV 4.2 Ảnh hưởng thông số đến MRR Các liệu thu từ thực nghiệm cần phải kiểm tra độ sai lệch mức phù hợp chúng Hình 3a rằng: điểm liệu phân bố theo đường thẳng, có xuất giá trị ngoại lai không đáng kể Điều chứng tỏ liệu phân bố bình thường sai lệch liệu Hình 3b cho thấy kiểu ngẫu nhiên số dư hai phía mặt không sơ đồ lỗi không ngẫu nhiên Hình 3c sơ đồ thăm dò đặc điểm chung liệu bao gồm kiểu giá trị Phần nhô cao hình độ sai lệch kết Việc có khoảng cách hai để giá trị ngoại lai kết Sự thay đổi biểu đồ phụ thuộc vào số lượng khoảng để nhóm liệu Kết cho thấy, sơ đồ liệu xu hướng phân bố chuẩn Vì vậy, giá trị liệu khảo sát theo mô hình thiết kế thí nghiệm Taguchi phù hợp Hình 3d sơ đồ phân bố tất liệu theo thứ tự để tìm lỗi không ngẫu nhiên Kết cho thấy giá trị dự đoán phân bố toàn giá trị khảo sát phạm vi lỗi nhỏ Các kết phân tích phương sai (ANOVA) sử dụng để xác định ảnh hưởng hệ số đến suất bóc tách vật liệu trung bình Phân tích ANOVA cho MRR có khoảng tin cậy 90% thể Bảng Kết ANOVA rằng: vật liệu điện cực (F=148,24), thời gian phát xung (F=27,98), cường độ dòng điện (F=9,94), tương tác vật liệu gia công bột titan (F=7,68), thời gian phát xung (F=6,45), nồng độ bột titan (F=6,24), phân cực điện cực (F=5,7), tương tác vật liệu điện cực với bột titan (F=4,03) thông số có ảnh hưởng mạnh đến MRR Các thông số tương tác lại có ảnh hưởng không đáng kể đến MRR Normal Probability Plot Versus Fits (response is Means) (response is Means) 99 95 Standardized Residual 90 Percent 80 70 60 50 40 30 20 10 -1 -2 -2 -1 Standardized Residual 20 10 40 30 Fitted Value 50 60 b) a) Histogram Versus Order (response is Means) (response is Means) Standardized Residual Frequency 1 -1 -2 -2 -1 Standardized Residual 2 10 12 14 16 18 Observation Order 20 22 24 26 d) c) Hình Đồ thị số dư cho MRR Bảng ANOVA MRR Thông số Dof SS V 55,45 27,73 F Ftable P Vật liệu phôi (A) Vật liệu điện cực (B) Phân cực điện cực (C) 120,78 120,78 5,7 3,776 0,054 Thời gian phát xung (D) 1186,1 593,05 27,98 3,463 0,001 1,01 3,463 0,419 3142,51 3142,51 148,24 3,776 0,000 351 Kỷ yếu hội nghị khoa học công nghệ toàn quốc khí - Lần thứ IV Cường độ dòng điện (E) 421,26 210,63 9,94 3,463 0,012 Thời gian ngừng phát xung (F) 273,41 136,71 6,45 3,463 0,032 Nồng độ bột (G) 164,49 82,25 6,24 3,463 0,034 Tương tác AxB 21,39 10,7 0,5 3,463 0,627 Tương tác AxG 651,34 162,84 7,68 3,18 Tương tác BxG 170,79 85,4 4,03 3,463 0,078 Lỗi 127,2 21,2 Tổng 26 633,72 Hình Ảnh hưởng thông số đến MRR 0,015 Hình Ảnh hưởng tương tác đến MRR Ảnh hưởng thông số công nghệ đến trị số MRR Hình 4, kết cho thấy rằng: MRR lớn gia công thép SKD11 nhỏ gia công thép SKT4, Hình 4a Vật liệu có nhiệt độ nóng chảy, bay cao làm cho lượng vật liệu phôi bị nóng chảy, bay giảm dẫn đến MRR giảm theo ngược lại Cu Gr hai loại vật liệu điện cực có MRR khác nhau, Hình 4b So với Cu, suất bóc tách vật liệu Gr cao nhiều Điều nhiệt độ nóng chảy Gr cao nhiều so với Cu Phân cực dương điện cực cho MRR lớn so với phân cực điện cực âm, Hình 4c Điều chuyển hóa lượng suốt trình nạp lượng phân cực điện cực âm nhiều so với phân cực dương dẫn đến làm giảm lượng sử dụng để gia công Thời gian phát xung tăng từ (5÷20)µs làm MRR tăng theo, Hình 4d Nguyên nhân lượng tia lửa điện tỷ lệ thuận với cường độ dòng điện thời gian phát xung Tuy nhiên, thời gian phát xung dài dẫn đến lượng xung phân chia cho nhiều điện tử Ion làm cho lượng chúng giảm xuống dẫn đến MRR giảm theo MRR tăng mạnh cường độ dòng điện tăng 4÷8A, Hình 4e Cường độ dòng điện tăng làm lượng tia lửa điện dẫn đến khối lượng vật liệu phôi bị nóng chảy, bay gia công tăng theo Thời gian ngừng phát xung có ảnh hưởng khác đến MRR, Hình 4f Thời gian ngừng phát xung tăng (38÷57)µs làm MRR tăng lên lại giảm đáng kể tăng (57÷85)µs Đây khoảng thời gian để dung dịch điện môi phục hồi cách điện sau lần phát xung tạo ổn định cho trình gia công Tuy nhiên, khoảng thời gian lớn làm tăng tổng thời gian gia công dẫn đến MRR giảm Bột titan trộn vào dung dịch điện môi làm tăng MRR, Hình 4g Nồng độ bột tăng (0÷20)g/l làm MRR liên tục tăng lên Tuy nhiên, độ dốc đồ thị MRR giảm nồng độ bột tăng (10÷20)g/l dẫn đến lượng tăng MRR giảm Hình tương tác phôi với điện cực (AxB), điện cực với bột (BxG), phôi với bột (AxG) ảnh hưởng đến MRR Từ Hình 5a,c rằng: thép SKD61 có ảnh hưởng mạnh đến MRR vật liệu điện cực thay đổi, MRR thép SKD11 SKT4 có quy 352 Kỷ yếu hội nghị khoa học công nghệ toàn quốc khí - Lần thứ IV luật ảnh hưởng giống MRR Cu thay đổi lớn so Gr MRR loại thép khác nồng độ bột trộn dung dịch điện môi thay đổi, Hình 5b,e Khi tăng nồng độ bột (0÷20)g/l làm MRR thép SKT4 tăng lên mạnh lại làm cho MRR thép SKD61 giảm xuống MRR thép SKD11 lại tăng nồng độ bột tăng (0÷10)g/l lại giảm nồng độ bột tăng lớn (10÷20)g/l Hình 5d, f cho thấy: MRR Cu bị ảnh hưởng nồng độ bột titan không đáng kể MRR lớn với nồng độ bột 20g/l nhỏ không bột Gr có ảnh hưởng đến MRR lớn so với Cu nồng độ bột thay đổi Trong môi trường có bột trộn dung dịch điện môi ảnh hưởng vật liệu điện cực đến MRR lớn so với không bột ảnh hưởng mạnh nồng độ bột 10g/l Gr Cu cho MRR lớn với nồng độ bột 20g/l nhỏ nồng độ bột 0g/l Trong nghiên cứu thực nghiệm xác định trị số hệ số S/N cao kết Bảng kết ANOVA trị số S/N MRR với khoảng tin cậy 90% Kết cho thấy: vật liệu điện cực (F=16,394), cường độ dòng điện (F=5,618), tương tác vật liệu phôi nồng độ bột (AxG)(F=4,877) thông số công nghệ có ảnh hưởng mạnh đến hệ số S/N MRR Các thông số công nghệ lại có ảnh hưởng yếu đến hệ số S/N MRR Như vậy, vật liệu điện cực, cường độ dòng điện tương tác AxG lựa chọn để xác định trị số tối ưu MRR Hình diễn tả ảnh hưởng thông số đến hệ số S/N MRR, cụ thể: vật liệu gia công thép SKD11(A2), vật liệu điện cực Gr(B2), phân cực điện cực dương (C2), thời gian phát xung 20µs (D3), cường độ dòng điện 8A (E3), thời gian ngừng phát xung 85µs (F3) nồng độ bột 10g/l (G2) mức thông số khảo sát cho giá trị hệ số S/N lớn Điều làm kết tối ưu bị ảnh hưởng nhiễu trị số tối ưu xác Hình diễn tả ảnh hưởng tương tác thông số đến hệ số S/N MRR, cụ thể: tương tác thép SKD61 với điện cực Gr (A1xB2), tương tác thép SKD11 với nồng độ bột titan 20g/l (A3xG3), tương tác vật liệu điện cực Gr với nồng độ bột titan 20g/l (B2xG3) cặp tương tác cho trị số hệ số S/N lớn dẫn đến trị số MRR tối ưu tốt Bảng ANOVA S/N MRR Thông số Dof SS V F Fbảng P Vật liệu phôi (A) 50,58 25,29 0,27 3,463 0,877 Vật liệu điện cực (B) 1553,97 1553,97 16,39 3,776 0,007 Phân cực điện cực (C) 325,22 325,22 3,43 3,776 0,113 Thời gian phát xung (D) 270,72 135,36 1,43 3,463 0,311 Cường độ dòng điện (E) 1065,04 532,52 5,62 3,463 0,042 Thời gian ngừng phát xung (F) 10,84 5,42 0,06 3,463 0,945 Nồng độ bột (G) 29,66 14,83 0,16 3,463 0,815 Tương tác AxB 42,36 21,18 0,22 3,463 0,806 Tương tác AxG 1849,07 462,27 4,88 3,18 0,043 Tương tác BxG 24,16 12,08 0,13 3,463 0,883 Lỗi 568,75 94,79 26 5790,36 Tổng 353 Kỷ yếu hội nghị khoa học công nghệ toàn quốc khí - Lần thứ IV Hình Ảnh hưởng thông số đến S/N MRR Hình Ảnh hưởng tương tác đến S/N MRR 4.3 Tối ưu hóa MRR Bảng Mức ảnh hưởng đại lượng khảo sát Thông số S/N MRR MRR Vật liệu phôi (A) Yếu - Yếu Vật liệu điện cực (B) Mạnh B2 Mạnh B2 Phân cực điện cực (C) Yếu - Yếu - Thời gian phát xung (D) Mạnh D3 Yếu - Cường độ dòng điện (E) Mạnh E3 Mạnh E3 Thời gian ngừng phát xung (F) Mạnh F2 Yếu - Nồng độ bột (G) Mạnh G3 Yếu - Tương tác AxB Yếu - Yếu - Tương tác AxG Mạnh A3G3 Mạnh A2G3 Tương tác BxG Yếu - Yếu - Từ kết ANOVA MRR hệ số S/N MRR xác định xác trạng thái thông số khảo sát có ảnh hưởng mạnh đến MRR, Bảng Năng suất gia công điều kiện tối ưu tính toán sở thông số có ảnh hưởng mạnh Thông số công nghệ hợp lí với MRR là: A2, B2, C2, D3, E3, F3, G2 Trong có thông số vật liệu điện cực (B) cường độ dòng điện (E) có ảnh hưởng mạnh đến MRR Trị số MRR xác định theo công thức [17]: µ B , E ,A ×G = MRRtoiuu = B2 + E3 + A2 × G3 − 2.T 3 (2) Trong đó: B2 = 32,397 mm3/phút, E3 = 22,165mm3/phút, A2 × G3 =18,41mm3/phút, T = 17,14mm3/phút Giá trị MRR điều kiện tối ưu: MRRtoiuu = 32,397 + 22,165 + 18,41 - 17,14 = 38,692mm3/min Độ xác khoảng phân bố MRR: 31,292 mm3/phút ≤ MRRtoiuu ≤ 46,092mm3/phút với CICE = ±7,4 Khoảng phân bố phổ biến MRR: 35,152 mm3/phút ≤ MRRtoiuu ≤ 42,232mm3/phút với CIPOP = ±3,45 354 Kỷ yếu hội nghị khoa học công nghệ toàn quốc khí - Lần thứ IV KẾT LUẬN Bằng phương pháp Taguchi, ảnh hưởng thông số công nghệ tương tác chúng đến suất bóc tách vật liệu phương pháp PMEDM sử dụng bột titan trộn dung dịch điện môi làm sáng tỏ Đồng thời trị số tối ưu MRR xác định Phân tích ANOVA rằng, vật liệu điện cực, cường độ dòng điện tương tác vật liệu gia công với bột titan thông số có ảnh hưởng mạnh đến MRR Các thông số khác tương tác chúng có ảnh hưởng đến đặc trưng chất lượng khác Trị số tối ưu suất bóc tách vật liệu 38,692mm3/phút với điện cực Gr để gia công thép SKD11 cường độ dòng điện 8A nồng độ bột titan 10g/l Mức độ tin cậy trị số tối ưu khoảng 90% TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] K Ojha, R K Garg, K K Singh, Experimental Investigation and Modeling of PMEDM Process with Chromium Powder Suspended Dielectric, International Journal of Applied Science and Engineering, 2011, Vol (2), p 65-81 [2] M L Jeswani, Effect of the addition of graphite powder to kerosene used as the dielectric fluid in electrical discharge machining, Wear, 1981, Vol 70, p 133-139 [3] P Pecas, E Henriques, Influence of silicon powder-mixed dielectric on conventional electrical discharge machining, International Journal of Machine Tools & Manufacture, 2003, Vol 43, p 1465–1471 [4] P Pecas, E Henriques, Electrical discharge machining using simple and powder-mixed dielectric: The effect of the electrode area in the surface roughness and topography, Journal of materials processing technology, 2008, Vol 200, p 250-258 [5] W S Zhao, Q.G.Meng, Z.L.Wang, The application of research on powder mixed EDM in rough machinng, Journal of materials processing technology, 2002, Vol 129, p 30-33 [6] H K Kansal, Sehijpal Singh, P Kumar, Parametric optimization of powder mixed electrical discharge machining by response surface methodology, Journal of Materials Processing Technology, 2005, Vol 169, p 427-436 [7] C R Sanghani, Dr G D Acharya, A Review of Research on Improvement and Optimization of Performance Measures for Electrical Discharge Machining, Int Journal of Engineering Research and Applications, 2014, Vol (1), pp 433-450 [8] V Parkash, D Kumar, Effect of Powder Mixed Dielectric Medium on Tool Wear Rate in EDM, International journal of scientific research(IJSR), 2013, Vol (2), p 107-109 [9] G Singh, P Singh, G Tejpal, B Singh, effect of machining parameters on surface roughness of H13 Steel in EDM process using powder mixed fluid, International Journal of Advanced Engineering Research and Studies, 2012, Vol (1), p 148-150 [10] M Rajendra, G Krishna Mohana Rao, experimental evaluation of Electrical Discharge Machining of D3 Die Steel with Al2O3 Abrasive Mixed Dielectric Material By Using Design of Experiments, International Journal of Research in Engineering and Technology, 2014, Vol (01), p 599-606 [11] V Kumar, M Rajpal, M Singh, Experimental Study of Surface Parameters of EN31 on Powder Mixed EDM using Taguchi Methodology, International Journal for Scientific Research & Development, 2014, Vol (7), p 122-125 [12] M A Razak, A M Abdul-Rani, A M Nanimina, Improving EDM Efficiency with SiliconCarbide Powder-Mixed Dielectric Fluid, International Journal of Materials, Mechanics and Manufacturing, 2015, Vol (1), p 40-43 355 Kỷ yếu hội nghị khoa học công nghệ toàn quốc khí - Lần thứ IV [13] G R Mahendra, V M Deepak, Study on Effect of Powder Mixed dielectric in EDM of Inconel 718, International Journal of Scientific and Research Publications, 2014, Vol (11), p 1-7 [14] Y K Shriram, V K Mukund, U.Rawat, Effect of Powder Mixed Dielectric on Performance Measures of EDM for Tungsten Carbide, International Journal of Innovative Research in Advanced Engineering (IJIRAE), 2014, Vol (10), p 106-111 [15] P Singh, A Kumar, N Beri, V Kumar, Some Experimental investigation on aluminum powder mixed EDM on machining performance of hastelloy steel, International Journal of Advanced Engineering Technology, 2010, Vol 1, p 28-45 [16] R Roy, A Primer on the Taguchi Method, New York: Van Nostrand Reinhold, 1990 356 [...]... khoa học và công nghệ toàn quốc về cơ khí - Lần thứ IV 5 KẾT LUẬN Bằng phương pháp Taguchi, ảnh hưởng của các thông số công nghệ và sự tương tác của chúng đến năng suất bóc tách vật liệu của phương pháp PMEDM sử dụng bột titan trộn trong dung dịch điện môi đã được làm sáng tỏ Đồng thời trị số tối ưu của MRR đã được xác định Phân tích ANOVA đã chỉ ra rằng, vật liệu điện cực, cường độ dòng điện và sự... sự tương tác giữa vật liệu gia công với bột titan là 3 thông số có ảnh hưởng mạnh đến MRR Các thông số khác và sự tương tác của chúng sẽ có ảnh hưởng đến các đặc trưng chất lượng cũng khác nhau Trị số tối ưu của năng suất bóc tách vật liệu là 38,692mm3/phút với điện cực Gr để gia công thép SKD11 khi cường độ dòng điện 8A và nồng độ bột titan 10g/l Mức độ tin cậy của trị số tối ưu khoảng 90% TÀI LIỆU... Improving EDM Efficiency with SiliconCarbide Powder-Mixed Dielectric Fluid, International Journal of Materials, Mechanics and Manufacturing, 2015, Vol 3 (1), p 40-43 355 Kỷ yếu hội nghị khoa học và công nghệ toàn quốc về cơ khí - Lần thứ IV [13] G R Mahendra, V M Deepak, Study on Effect of Powder Mixed dielectric in EDM of Inconel 718, International Journal of Scientific and Research Publications,