Nghiên cứu nâng cao hiệu quả gia công của phương pháp tia lửa điện bằng biện pháp trộn bột titan vào dung dịch điện môi

1 PHẦN MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Phương pháp gia công tia lửa điện (EDM) phương pháp gia công phi truyền thống, ứng dụng ngày nhiều gia công chi tiết có hình dáng phức tạp, từ vật liệu khó gia công, đặc biệt lòng, lõi khuôn dập khuôn đúc [13] Phương pháp không bị ràng buộc quan hệ độ cứng phôi dụng cụ, vấn đề rung động, ứng suất học, tiếng ồn không xuất suốt trình gia công [34] Tuy nhiên, EDM tồn số hạn chế như: Năng suất bóc tách vật liệu thấp, điện cực dụng cụ bị mòn chất lượng bề mặt gia công không cao (phải có thêm nguyên công gia công tinh) [19] Điều dẫn đến việc tăng giá thành chế tạo phương pháp EDM [103] Trong năm gần đây, nhiều giải pháp nghiên cứu đưa nhằm cải thiện tiêu kinh tế, kỹ thuật trình như: Tối ưu hóa thông số công nghệ, lựa chọn cặp vật liệu điện cực - phôi hợp lý, vật liệu điện cực đặc biệt bột vật liệu dẫn điện trộn vào dung dịch điện môi Trong giải pháp trên, EDM có sử dụng bột dẫn điện trộn vào dung dịch điện môi (PMEDM) biện pháp cho kết khả quan [18], [64], [89] Và biện pháp quan tâm nhiều nghiên cứu Các nghiên cứu PMEDM rằng: Sử dụng biện pháp làm tăng đồng thời suất chất lượng trình gia công [34], [39] Tuy nhiên, PMEDM biện pháp công nghệ mới, thông tin công nghệ chưa nhiều (do bí mật quyền công nghệ) nhiều vấn đề cần làm rõ (vật liệu – kích thước – nồng độ bột, nguyên lý gia công, thông số công nghệ, ) trước ứng dụng rộng rãi thực tiễn sản xuất [88] Vì vậy, củng cố sở lý thuyết phát triển ứng dụng biện pháp công nghệ hướng nghiên cứu quan tâm Hiện nay, máy EDM như: Máy xung định hình, máy cắt dây nhập từ Trung Quốc, Đài Loan, có giá thành không cao nên thiết bị sử dụng phổ biến nước ta Mặc dù vậy, EDM phương pháp có số lượng thông số công nghệ lớn với phạm vi thay đổi rộng Việc lựa chọn thông số công nghệ sản xuất thường dựa vào tài liệu hướng dẫn máy (ít chuyển giao mua máy) theo kinh nghiệm thực tế nên hiệu ứng dụng EDM bị hạn chế Bên cạnh đó, nghiên cứu chuyên sâu lĩnh vực EDM nước ta chưa nhiều chủ yếu nghiên cứu chuyển giao công nghệ Vì vậy, để khai thác hiệu kinh tế - kỹ thuật thiết bị EDM, giảm giá thành chế tạo nâng cao suất gia công, tăng khả cạnh tranh sản phẩm khí bối cảnh hội nhập cạnh tranh khốc liệt, đòi hỏi cấp thiết công trình nghiên cứu theo hướng nâng cao hiệu gia công EDM Nhiều loại vật liệu bột (Si, Al, W, Gr, Cu, Ti, ) sử dụng nghiên cứu PMEDM [56], [64] Với mục tiêu nghiên cứu tập trung vào số hướng: Nâng cao suất, chất lượng bề mặt gia công (bột Al, Gr, Cu, Si, Al2O3, ) nâng cao tính bề mặt gia công (bột W, WC, Ti, TiC, Cr, ) Một số nghiên cứu cho thấy: Sử dụng vật liệu bột hợp lý PMEDM đồng thời nâng cao suất gia công, giảm độ nhám cải thiện tính bề mặt gia công Đặc biệt, suất chất lượng bề mặt gia công đồng thời cải thiện trình tạo hình bề mặt sản phẩm PMEDM nên làm giảm thời gian chế tạo sản phẩm Cho đến nghiên cứu với bột Ti PMEDM tập trung vào giảm độ nhám bề mặt nâng cao tính bề mặt gia công [64], [89] Nghiên cứu tối ưu hóa PMEDM lĩnh vực phức tạp số lượng thông số công nghệ lớn ảnh hưởng chúng đến tiêu tối ưu khác [19], [88] Nhiều phương pháp công cụ tối ưu sử dụng lĩnh vực này: Bề mặt tiêu, mạng nhân tạo, Taguchi, với toán tối ưu phần lớn toán đơn mục tiêu [33], [78] Tuy nhiên, hiệu tối ưu EDM tốt tối ưu đa mục tiêu Ngành chế tạo khuôn mẫu quan tâm phát triển mạnh nước ta Chính phủ đưa sản phẩm khuôn mẫu vào danh mục sản phẩm công nghiệp hỗ trợ ưu tiên phát triển Các mác thép SKD61, SKD11, SKH54, SKH51, AISI 01, SKT4 sử dụng rộng rãi để chế tạo loại khuôn mẫu Vì vậy, nghiên cứu nâng cao suất chất lượng gia công có liên quan trực tiếp với sản phẩm dạng có ý nghĩa thực tiễn với ngành công nghiệp khí nước ta Những vấn đề định hướng cho tác giả chọn đề tài: “Nghiên cứu nâng cao hiệu gia công phương pháp tia lửa điện biện pháp trộn bột Titan vào dung dịch điện môi” Đối tƣợng, mục đích, nội dung phƣơng pháp nghiên cứu 2.1 Đối tƣợng nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu đề tài loại thép làm khuôn SKD61, SKD11, SKT4 gia công xung định hình với điện cực Đồng (Cu) Graphit (Gr) sử dụng dung dịch điện môi có trộn bột Titan 2.2 Mục đích nghiên cứu Mục đích nghiên cứu đề tài nâng cao suất chất lượng bề mặt gia công: Nâng cao tính lớp vật liệu bề mặt gia công; giảm độ nhám bề mặt, số lượng kích thước nứt tế vi bề mặt; tăng suất bóc tách vật liệu; giảm lượng mòn điện cực; ứng dụng nâng cao suất chất lượng bề mặt lòng khuôn dập nóng 2.3 Nội dung nghiên cứu - Nghiên cứu tổng quan EDM, PMEDM - Thực nghiệm nghiên cứu ảnh hưởng cường độ dòng điện, thời gian phát xung, thời gian ngừng phát xung, vật liệu điện cực nồng độ bột đến suất chất lượng bề mặt thép làm khuôn gia công phương pháp xung định hình có trộn bột Ti dung dịch điện môi theo tiêu suất bóc tách vật liệu, lượng mòn điện cực, chất lượng bề mặt gia công - Tối ưu hóa thông số công nghệ theo tiêu suất chất lượng bề mặt gia công - Nghiên cứu ứng dụng kết vào thực tiễn sản xuất - Đo đạc kiểm chứng thực nghiệm 2.4 Phƣơng pháp nghiên cứu - Phương pháp tiếp cận: Kế thừa phát triển từ kết nghiên cứu tác giả trước - Nghiên cứu sở lý thuyết EDM, PMEDM quy hoạch thực nghiệm - Nghiên cứu thực nghiệm bao gồm bước: + Xây dựng hệ thống thí nghiệm kế hoạch thực nghiệm + Tiến hành thực nghiệm + Phân tích kết + Xác định thông số tối ưu + Kiểm chứng kết nghiên cứu thực tiễn sản xuất Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài 3.1 Ý nghĩa khoa học Đề tài nhằm làm rõ ảnh hưởng cường độ dòng điện, thời gian phát xung, thời gian ngừng phát xung… đến suất chất lượng bề mặt số loại thép làm khuôn gia công phương pháp xung định hình có trộn bột Ti dung dịch điện môi Đề tài đóng góp số kết vào hướng nghiên cứu PMEDM dành nhiều quan tâm nhà khoa học 3.2 Ý nghĩa thực tiễn Ba mác thép (SKD11, SKD61, SKT4) hai loại vật liệu điện cực (Cu, Gr) sử dụng phổ biến ngành chế tạo khuôn mẫu phương pháp EDM Kết nghiên cứu luận án tối ưu hóa thông số công nghệ sử dụng để điều khiển máy gia công EDM Kết nghiên cứu kiểm chứng thực tiễn sản xuất sở chế tạo khuôn mẫu Tất điều đảm bảo ý nghĩa thực tiễn đề tài Chƣơng TỔNG QUAN VỀ PHƢƠNG PHÁP GIA CÔNG BẰNG TIA LỬA ĐIỆN 1.1 Phƣơng pháp gia công tia lửa điện (EDM) 1.1.1 Lịch sử phát triển Hiện nay, gia công khí phương pháp gia công tia lửa điện (EDM) phương pháp gia công sử dụng phổ biến phương pháp gia công không truyền thống [1], [34] Năm 1770, nhà khoa học người Anh Joseph Priestly người phát ăn mòn vật liệu tượng phóng điện gây ra, cho nguồn gốc đời EDM Sau nhiều nghiên cứu, hai nhà khoa học B R Lazarenko N I Lazarenko Nga điều khiển thành công hình thành tia lửa điện gia công kim loại, năm 1943 họ đưa sơ đồ cấu trúc máy EDM sử dụng mạch Lazarenko, loại mạch liên tục cải tiến ứng dụng rộng rãi nguồn cung cấp máy EDM Những năm 1950, kỹ thuật viên Mỹ sử dụng mạch điện điều khiển servo để điều chỉnh khoảng cách điện cực phôi gia công ống chân không [79] Tuy nhiên, tới năm 1980 với xuất máy EDM - CNC hiệu phương pháp khẳng định Với cải tiến liên tục, máy EDM ngày trở lên ổn định với việc vận hành máy giám sát hệ thống điều khiển thích nghi EDM sử dụng rộng rãi công ty, tập đoàn giới nói chung Việt Nam nói riêng 1.1.2 Nguyên lý gia công Hình 1.1 Nguyên lý gia công tia lửa điện (EDM) [1] Nguyên lý gia công EDM chuyển đổi lượng điện thành lượng nhiệt thông qua chuỗi tia lửa điện gián đoạn sinh khe hở hai điện cực (trong điện cực dụng cụ điện cực chi tiết gia công (phôi)) ngâm dung dịch điện môi (hình 1.1) Tại khe hở nhỏ dụng cụ chi tiết gia công, điện áp cao đặt vào đánh thủng cách điện dung dịch điện môi làm xuất tia lửa điện gây nóng chảy - bay vật liệu dụng cụ chi tiết gia công Sau lần phóng điện, tụ điện mạch điện nạp điện từ nguồn thông qua cuộn cảm tia lửa điện lại hình thành [34] Các tia lửa điện xuất toàn bề mặt chi tiết gia công làm hình thành bề mặt cần gia công với độ xác xấp xỉ độ xác hình dạng dụng cụ - Dụng cụ: Có nhiều loại vật liệu sử dụng làm dụng cụ Cu, Cu-Zn, Al, Gr, Cu, Gr hai loại sử dụng phổ biến [63] Vật liệu làm dụng cụ EDM nói chung có đặc điểm có tính dẫn điện dễ gia công tạo hình xác Việc chọn loại vật liệu dụng cụ phù hợp cho suất bóc tách vật liệu cao, lượng mòn nhỏ, giá thành thấp [63] Điện cực dụng cụ phân cực âm dương, việc lựa chọn phân cực phụ thuộc vào ứng dụng cụ thể (gia tinh gia công thô) yếu tố như: vật liệu dụng cụ, vật liệu gia công, cường độ dòng điện thời gian phát xung [56] - Chi tiết gia công: Vật liệu chi tiết gia công EDM phải có tính dẫn điện, khả dẫn điện, dẫn nhiệt, điểm nóng chảy, độ cứng vật liệu chi tiết gia công có ảnh hưởng đến suất chất lượng gia công EDM Vật liệu chi tiết gia công có điểm nóng chảy cao khả dẫn nhiệt nhỏ suất bóc tách vật liệu thấp [14] Độ cứng chi tiết gia công có ảnh hưởng đến suất độ nhám bề mặt gia công [65] - Dung dịch điện môi: Trong gia công EDM, dung dịch điện môi có tác dụng điều khiển trình phóng điện, làm nguội hóa rắn phoi, phoi khỏi vùng gia công vào hệ thống lọc, hấp thụ giải phóng lượng nhiệt [34] Tính chất cách điện dung dịch điện môi có ảnh hưởng lớn đến tượng điện phân dụng cụ phôi suốt trình gia công Dung dịch điện môi phải đảm bảo yêu cầu: Có tuổi bền cao, khả cách điện thấp, phục hồi nhanh sau bị tia lửa điện đánh thủng, có khả làm nguội phoi tốt Trong trình gia công dung dịch điện môi phun vào khe hở phóng tia lửa điện, đường kính vòi phun áp suất phun ảnh hưởng đến khả loại bỏ khí, phoi trì nhiệt độ ổn định dung dịch điện môi điểm cháy [34] Lưu lượng loại dung dịch điện môi có ảnh hưởng đến lượng mòn điện cực, suất bóc tách vật liệu chất lượng bề mặt gia công [63], [102] Hiện loại dung dịch điện môi sử dụng phổ biến dầu nước (hình 1.2) Hình 1.2 Dung dịch điện môi EDM [13] 1.1.3 Các ứng dụng EDM gia công khí Hình 1.3 Sơ đồ máy xung định hình [72] - Gia công xung định hình phương pháp EDM mà hình dạng bề mặt điện cực dụng cụ âm bề mặt gia công (hình 1.3) Hiện máy xung tự động hóa mức cao, điều kiện để tạo khe hở phóng điện, đồng trình di chuyển điện cực tạo xung điều khiển tự động servo Trong trình gia công, dung dịch điện môi lọc để loại bỏ hạt phoi vụn vật liệu bị phân hủy tạo xung Xung định hình sử dụng rộng rãi việc tạo hình bề mặt khuôn rèn, khuôn dập, khuôn đúc, - Gia công cắt dây phương pháp EDM sử dụng dây dẫn điện (có đường kính từ 0,1÷0,3mm) làm điện cực, chi tiết gia công đặt bàn máy điều khiển chuyển động theo đường bao nằm hệ tọa độ X-Y (hình 1.4) Gia công cắt dây tạo bề mặt 2D 3D phức tạp Hình 1.4 Sơ đồ phương pháp cắt dây [72] - Ngoài hai phương pháp EDM ứng dụng gia công khí dạng kết hợp với phương pháp gia công truyền thống phay tia lửa điện, mài tia lửa điện, EDM thường dùng gia công khuôn mẫu sản phẩm khí đòi hỏi độ xác cao, có biên dạng phức tạp, có độ bền độ cứng cao mà việc gia công máy công cụ thông thường không hiệu không đáp ứng So với phương pháp gia công truyền thống EDM có ưu điểm sau: Không yêu cầu dụng cụ phải có độ cứng cao độ cứng chi tiết gia công; không gây biến dạng chi tiết gia công tiếp xúc dụng cụ phôi suốt trình gia công, điều tạo nên tính đa phương pháp; lượng nhiệt sử dụng để bóc tách vật liệu phôi lượng nhiệt truyền vào chi tiết gia công không lớn nên gây biến dạng nhiệt cho chi tiết gia công; bề mặt phôi sau EDM vết cào xước mà tập hợp vết lõm nhỏ phân bố ngẫu nhiên nên giúp lưu giữ dầu bôi trơn tốt tăng độ bền mỏi chi tiết làm việc; có khả gia công bề mặt có kích thước nhỏ với hình dạng phức tạp; dễ dàng tự động hóa chuyển động gia công đơn giản Tuy nhiên EDM có số nhược điểm như: Chỉ gia công loại vật liệu dẫn điện; suất chất lượng bề mặt gia công thấp, tăng suất bóc tách vật liệu độ nhám bề mặt gia công tăng; trình gia công xảy tượng cắt mòn điện cực làm ảnh hưởng không tốt đến độ xác gia công; khó xác định xác khe hở phóng điện thông số công nghệ tối ưu 1.1.4 Các thông số công nghệ Hình 1.5 Điện áp dòng điện EDM [56] Điện áp đánh lửa Điện áp EDM có liên quan đến khe hở phóng điện cách điện dung dịch điện môi [56] Điện áp khe hở phóng điện tăng liên tục đến xuất dòng ion đánh thủng cách điện dung dịch điện môi, dòng điện bắt đầu xuất điện áp lớn (U0) giảm xuống giữ trạng thái ổn định (Ud) khe hở phóng điện (hình 1.5) Giá trị điện áp xác định theo kích thước khe hở nhỏ điện cực phôi Điện áp cao làm tăng khe hở phóng điện, điều tạo điều kiện cho dòng dung môi chảy qua làm ổn định 10 trình gia công Năng suất bóc tách vật liệu, lượng mòn điện cực độ nhám bề mặt tăng điện áp tăng [34] Cường độ dòng phóng tia lửa điện (Id) Cường độ dòng điện thông số công nghệ quan trọng đặc trưng cho hiệu gia công EDM [34] Cường độ dòng điện tăng đến giá trị lớn xác định (Id), trị số xác định thông qua diện tích bề mặt gia công chế độ gia công (thô: Id  15A; bán tinh: Id = 8÷15A; tinh: Id  8A) [56] Cường độ dòng điện lớn sử dụng để gia công thô bề mặt có diện tích lớn Cường độ dòng điện cao làm tăng tốc độ bóc tách vật liệu làm lượng mòn điện cực tăng chất lượng bề mặt gia công giảm [79] Thời gian phát xung (ton) Thời gian phát xung (ton= thời gian trễ (tde) + thời gian phóng tia lửa điện (td)) số chu kỳ xung (tp) giây đại lượng quan trọng Năng suất bóc tách vật liệu tỷ lệ thuận với trị số lượng sử dụng ton [85] Năng lượng điều khiển cường độ dòng điện cực đại ton Lượng vật liệu bị nóng chảy bay tăng ton tăng lên Tuy nhiên kéo dài ton làm tăng cường độ tốc độ lan truyền nhiệt xung vào bề mặt phôi dẫn đến tác động đến lớp bề mặt gia công rộng sâu Mặt khác, ton dài dẫn đến lượng bóc tách vật liệu giảm điện cực không bị hao mòn [56] Khi ton ngắn tạo vết lõm bề mặt phôi có đường kính chiều sâu lớn làm tăng độ nhám bề mặt gia công Thời gian ngừng phát xung (tof) Một chu kỳ xung hoàn thành với tof phù hợp trước sang chu kỳ Thời gian tof có ảnh hưởng đến suất bóc tách vật liệu độ ổn định trình gia công [85] Về lý thuyết, tof ngắn trình gia công nhanh ngắn đủ thời gian để vận chuyển phoi ion hóa hoàn toàn dung dịch điện môi Đây nguyên nhân gây ổn định trình gia công, xuất chu kỳ phát xung bất thường rút ngắn dịch chuyển servo điện cực dẫn đến suất gia công giảm Thời gian tof phải lớn thời gian ngừng ion hóa dung môi để không làm xuất hiện tượng phóng tia lửa điện liên tục điểm, thực tế cho thấy, ton tof 160 Bảng 16 Lượng mòn điện cực (TWR) I TN0 II Điện cực Điện cực TWR (g) Sau 122,681 122,365 122,463 Điện cực TWR (g) (mm3/phút) Trước III (mm3/phút) TWR (g) (mm3/phút) Trước Sau 1,762 123,391 122,976 2,321 123,524 2,714 122,611 121,92 2,576 127,098 126,866 1,298 125,817 125,5 1,773 4,295 120,516 119,723 4,435 121,573 120,76 4,547 121,508 4,128 123,524 122,702 4,597 122,312 121,531 4,368 126,957 126,934 0,086 126,866 126,858 0,028 124,836 124,823 0,048 27,021 26,57 11,897 25,595 25,082 11,502 27,118 26,623 11,099 26,881 26,256 9,342 26,688 26,002 10,254 25,539 24,856 10,209 26,093 25,657 19,552 26,267 25,832 19,507 24,746 24,304 19,821 10 122,027 121,618 1,525 124,418 123,806 2,282 127,352 126,756 2,222 11 123,455 123,104 1,309 126,734 126,405 1,227 124,575 124,306 1,003 12 113,952 113,278 3,427 123,363 122,71 3,652 114,475 113,831 3,602 13 121,618 121,346 1,521 123,806 123,405 2,243 123,034 122,5 2,987 14 123,104 123,09 0,078 126,405 126,362 0,12 125,714 125,643 0,199 15 122,702 122,531 0,956 123,09 122,816 1,532 125,301 124,944 1,997 16 26,315 26,181 5,007 26,799 26,442 8,004 25,974 25,559 9,305 17 26,092 25,433 14,776 25,793 25,471 14,439 25,923 25,633 13,004 18 26,422 26,017 6,054 27,557 27,197 5,381 26,792 26,455 5,037 19 126,09 125,947 0,533 124,987 124,871 0,433 124,01 123,797 0,794 20 122,117 121,197 5,145 126,169 125,272 5,017 125,153 124,246 5,073 21 123,596 122,915 2,539 126,67 125,795 3,262 124,435 123,656 2,905 22 123,288 123,268 0,112 124,406 124,318 0,328 125,071 124,966 0,391 23 125,947 125,187 4,251 125,153 124,29 4,827 124,935 124,029 5,067 24 122,915 122,209 3,949 125,795 124,93 4,838 123,047 122,251 4,452 25 25,421 25,219 4,529 26,309 26,109 4,484 25,763 25,558 4,596 26 26,549 25,819 10,56 26,361 25,854 7,578 25,618 25,017 8,984 27 27,238 26,443 11,883 26,098 25,395 15,762 26,607 25,889 16,099 Trước Sau 1,767 125,38 125,065 122,264 0,742 124,252 127,21 126,957 1,415 123,476 122,708 122,246 * Thời gian gia công: 20 phút/thí nghiệm 161 Bảng 17 Độ nhám bề mặt gia công (Ra) Nồng TT Phôi Điện Phân ton I tof độ cực cực (µs) (A) (µs) bột Ra(m) Ra-I Ra-II Ra-III (g/l) SKD61 Cu - 38 3,56 3,12 3,36 SKD61 Cu + 10 57 10 2,96 3,30 3,38 SKD61 Cu -* 20 85 20 2,46 2,61 2,60 SKD61 Cu* + 10 85 3,72 3,55 3,37 SKD61 Cu* -* 20 38 10 3,55 3,64 3,63 SKD61 Cu* - 57 20 1,43 1,33 1,60 SKD61 Gr -* 20 57 4,60 4,86 4,89 SKD61 Gr - 85 10 3,24 3,29 3,18 SKD61 Gr + 10 38 20 4,29 4,42 4,35 10 SKD11 Cu + 20 85 4,27 4,08 4,12 11 SKD11 Cu -* 38 10 2,11 2,17 1,86 12 SKD11 Cu - 10 57 20 3,03 3,26 3,30 13 SKD11 Cu* -* 57 3,33 3,36 3,37 14 SKD11 Cu* - 10 85 10 1,92 1,96 2,24 15 SKD11 Cu* + 20 38 20 4,37 4,69 4,65 16 SKD11 Gr - 10 38 4,65 4,69 4,37 17 SKD11 Gr + 20 57 10 4,36 4,45 4,54 18 SKD11 Gr -* 85 20 2,70 2,81 2,72 19 SKT4 Cu -* 10 57 2,45 2,58 2,61 20 SKT4 Cu - 20 85 10 4,33 4,53 4,08 21 SKT4 Cu + 38 20 2,36 2,75 2,28 22 SKT4 Cu* - 20 38 2,09 2,44 2,24 23 SKT4 Cu* + 57 10 2,72 2,88 3,07 24 SKT4 Cu* -* 10 85 20 3,65 3,32 3,53 25 SKT4 Gr + 85 3,25 3,15 3,30 26 SKT4 Gr -* 10 38 10 3,30 3,23 3,18 27 SKT4 Gr - 20 57 20 5,55 5,96 5,45 162 Bảng 18 Độ cứng lớp trắng bề mặt gia công (HV) TT HV-I HV-II HV-III HV-IV HV-V 523,8 452,7 541,9 532,7 482,4 680,9 660,2 670,8 680,9 602 580,9 541,9 613 580,9 591,3 541,7 500,3 432,1 502,3 507,0 846,6 741,7 932,7 813,3 810,3 641,7 673 626,8 641,7 566 551,2 532,7 541,9 572,8 524,3 756,8 756,8 713 788,4 727,1 612,5 634,2 598,7 612,5 673,0 10 485,7 524,3 541,7 506,6 490,3 11 602 532,7 804,9 685,8 772,3 12 647,9 660,2 665,8 647,9 699,2 13 560,9 513 515,1 541,9 599,2 14 685,8 741,8 602,3 741,8 624,3 15 660,7 602 664,9 706,6 641,7 16 438,9 467,2 491,3 480,9 470,8 17 905,8 977,7 870 938,1 846,6 18 685,8 713 672,8 660,2 685,8 19 547,9 515,1 547,9 544,3 498,4 20 560,9 570,8 727,1 591,3 672,8 21 660,2 591,3 660,2 685,8 560,9 22 460,9 523,8 438,9 474,7 441,9 23 532,7 523,8 523,6 580,9 560,9 24 570,8 610 624,3 591,3 672,8 25 404,5 453,7 497,7 418,3 453,0 26 727,1 699,2 685,8 613,2 680,8 27 891,1 803,2 724,4 953 791,6 * Đo thang đo HV với vị trí hình Phần phụ lục 163 164 165 166 167 Hình Máy xung CNC- AG40L a) Cánh khuấy b) Động khuấy c) Bơm dung môi d) Nam châm vĩnh cửu Hình Thiết bị bình khuấy 168 Hình Cân xác Hình Máy đo độ nhám bề mặt SJ301 169 Hình Máy kiểm tra độ cứng lớp phủ Hình Thực nghiệm 170 Hình Máy dập thử nghiệm Hình Vị trí đo độ cứng lớp bề mặt 171 Versus Fits Normal Probability Plot (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 10 20 40 50 60 b) Sự phân bố số dư a) So sánh với phân bố chuẩn Versus Order Histogram (response is Means) (response is Means) Standardized Residual Frequency 30 Fitted Value 1 -1 -2 -2 -1 Standardized Residual 2 10 12 14 16 18 Observation Order 20 22 24 26 d) Số dư thí nghiệm c) Tần suất xuất Hình Đồ thị số dư cho MRR Normal Probability Plot Versus Fits (response is SN ratios) (response is SN ratios) 99 95 Standardized Residual 90 Percent 80 70 60 50 40 30 20 10 -1 -2 -1 Standardized Residual -2 -20 -10 20 30 40 b) Sự phân bố số dư a) So sánh với phân bố chuẩn Versus Order Histogram (response is SN ratios) (response is SN ratios) Standardized Residual Frequency 10 Fitted Value -1 -2 -1.5 -1.0 -0.5 0.0 0.5 1.0 Standardized Residual 1.5 2.0 10 12 14 16 18 Observation Order 20 22 24 d) Số dư thí nghiệm c) Tần suất xuất Hình 10 Đồ thị số dư cho tỷ số S/N MRR 26 172 Kiểm tra độ tin cậy liệu khảo sát 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 -3 -2 -1 Standardized Residual 10 Fitted Value 15 20 b) Sự phân bố số dư a) So sánh với phân bố chuẩn Versus Order Histogram (response is Means) (response is Means) Standardized Residual 1 -1 -2 -2 -1 Standardized Residual 2 10 12 14 16 18 Observation Order 20 22 24 26 d) Số dư thí nghiệm c) Tần suất xuất Hình 11 Đồ thị số dư cho TWR Normal Probability Plot Versus Fits (response is SN ratios) (response is SN ratios) 99 95 Standardized Residual 90 Percent 80 70 60 50 40 30 20 10 -1 -2 -2 -1 Standardized Residual -30 -20 -10 Fitted Value 10 20 a) Sự phân bố số dư a) So sánh với phân bố chuẩn Versus Order Histogram (response is SN ratios) (response is SN ratios) Standardized Residual Frequency Frequency 5 -1 -2 -1.5 -1.0 -0.5 0.0 0.5 1.0 Standardized Residual 1.5 c) Tần suất xuất 2.0 10 12 14 16 18 Observation Order 20 22 24 d) Số dư thí nghiệm Hình 12 Đồ thị số dư cho tỷ số S/N TWR 26 173 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 -3 -2 -1 Standardized Residual 3 Fitted Value b) Sự phân bố số dư a) So sánh với phân bố chuẩn Histogram Versus Order (response is Means) (response is Means) Standardized Residual Frequency 4 -1 -2 -1 Standardized Residual -2 2 10 12 14 16 18 Observation Order 20 22 24 26 d) Số dư thí nghiệm c) Tần suất xuất Hình 13 Đồ thị số dư cho R a Normal Probability Plot Versus Fits (response is SN ratios) (response is SN ratios) 99 95 Standardized Residual 90 Percent 80 70 60 50 40 30 20 10 -1 -2 -3 -2 -1 Standardized Residual -15.0 -12.5 -10.0 Fitted Value -5.0 b) Sự phân bố số dư a) So sánh với phân bố chuẩn Histogram Versus Order (response is SN ratios) (response is SN ratios) Standardized Residual Frequency -7.5 -1 -2 -2.0 -1.5 -1.0 -0.5 0.0 0.5 Standardized Residual 1.0 1.5 10 12 14 16 18 Observation Order 20 22 24 c) Tần suất xuất d) Số dư thí nghiệm Hình 14 Đồ thị số dư tỷ số S/N Ra 26 174 Normal Probability Plot Versus Fits (response is Means) (response is Means) 99 100 95 90 50 70 Residual Percent 80 60 50 40 30 20 10 -50 -100 -50 Residual 50 100 -100 500 a) So sánh với phân bố chuẩn 600 700 Fitted Value 800 900 b) Sự phân bố số dư Histogram Versus Order (response is Means) (response is Means) 12 100 10 50 Residual Frequency -50 -80 -40 Residual 40 -100 80 10 12 14 16 18 Observation Order 20 22 24 26 d) Số dư thí nghiệm Hình 15 Sơ đồ số dư cho giá trị HV c) Tần suất xuất Normal Probability Plot Versus Fits (response is SN ratios) (response is SN ratios) 1.5 99 95 1.0 90 0.5 70 Residual Percent 80 60 50 40 30 20 0.0 -0.5 10 -1.0 -1.5 -1.0 -0.5 0.0 Residual 0.5 1.0 53 54 55 58 59 Versus Order Histogram (response is SN ratios) (response is SN ratios) 14 1.5 12 1.0 10 0.5 Residual Frequency 57 b) Sự phân bố số dư a) So sánh với phân bố chuẩn 0.0 -0.5 -1.0 56 Fitted Value -1.2 -0.6 0.0 Residual 0.6 1.2 10 12 14 16 18 Observation Order 20 22 24 d) Số dư thí nghiệm c) Tần suất xuất Hình 16 Sơ đồ số dư cho tỷ số S/N HV 26 [...]... cách điện của dung dịch điện môi phụ C1 thuộc chủ yếu vào kích thước hạt bột (r), nồng độ hạt bột (N), hằng số điện môi của vật liệu bột và loại dung dịch điện môi Bột trộn vào dung dịch điện môi đi vào vùng khe hở phóng điện sẽ chịu tác dụng của lực điện trường và các lực khác Các hạt bột sẽ làm giảm sự cách điện của dung dịch điện môi và Ebr giảm khi N tăng 2 Độ lớn khe hở phóng điện Hình 1.20 Hạt bột. .. kết quả nghiên cứu ban đầu cho thấy đây là biện pháp rất khả quan để nâng cao đồng thời cả năng suất và chất lượng gia công 1.2 Biện pháp trộn bột vào dung dịch điện môi trong EDM 1.2.1 Sơ đồ gia công Hình 1.17 Sơ đồ gia công của PMEDM [89] Khả năng cách điện đồng nhất của dung dịch điện môi trong EDM đã tạo ra miền phân bố điện trường với cường độ không đổi dẫn đến khe hở phóng điện nhỏ và tia lửa điện. .. hoá học của lớp bề mặt Thay vì sử dụng các biện pháp công nghệ như mài, đánh bóng, để loại bỏ lớp bề mặt này, hiện nay biện pháp trộn bột vào dung dịch điện môi đã được giới thiệu trong nhiều nghiên cứu và cho kết quả rất khả quan [39] Hình 1.26 Topography bề mặt thép SKH54 gia công bằng EDM [96] Việc trộn các loại bột Cu, Si, Al vào dung dịch điện môi làm giảm sự cách điện của dung dịch điện môi [90]... Tăng nồng độ bột làm tăng năng suất và chất lượng bề mặt gia công Bột Si trộn vào dung dịch điện môi của EDM cho độ nhám 30 bề mặt gia công nhỏ với điện cực phân cực dương [20], [68] Tuy nhiên, để có hiệu quả cao quá trình gia công cần thời gian phóng tia lửa điện ngắn và sự phân bố đều của các hạt bột trong dung môi Trong cùng điều kiện gia công thì bột Al và bột Gr sẽ cho độ nhám bề mặt gia công nhỏ... trong các nghiên cứu của PMEDM là rất khác nhau 24 Hình 1.19 Số liệu thống kê về sử dụng bột trong các nghiên cứu PMEDM (1981÷2015) [64] 1.2.3 Những thay đổi của quá trình EDM khi trộn bột vào dung dịch điện môi 1 Sự cách điện của dung dịch điện môi Sự cách điện của dung dịch điện môi được đặc trưng bởi cường độ điện trường đánh thủng sự cách điện của dung môi (Ebr) và được xác định bởi công thức... của vật liệu dung dịch điện môi đến MRR và chất lượng bề mặt của thép làm khuôn 8407 trong EDM đã được Zhen L et al (2014) nghiên cứu tại [109] Kết quả đã cho thấy: Vật liệu dung dịch điện môi có ảnh hưởng mạnh đến hiệu quả gia công bằng EDM, dầu hỏa cho MRR thấp nhất trong 3 dung dịch điện môi được nghiên cứu và chất điện môi lỏng cho hiệu quả cao hơn chất khí (hình 1.10) Dung dịch điện môi có ảnh hưởng... với bột Gr, Si, Al trộn vào dung dịch điện môi cho lớp bề mặt có độ bền mòn cao hơn so với gia công bằng EDM [94] Sự không xuất hiện của lớp bị ảnh hưởng nhiệt và độ bền mòn tăng cao trên bề mặt gia công sau PMEDM là hiệu quả chính của biện pháp này Sử dụng điện cực Ti và bột C trộn vào dung dịch điện môi đã hình thành lớp TiC có độ bóng cao trên bề mặt của thép SKD61, độ cứng và độ bền mài mòn của. .. Làm rõ nguyên lí gia công Nguyên lý gia công của PMEDM khác so với gia công bằng EDM [4] PMEDM có kích thước khe hở phóng điện lớn hơn và số lượng tia lửa điện nhiều hơn, hình thành các “chuỗi phóng tia lửa điện , xuất hiện đồng thời nhiều tia lửa điện trên bề mặt điện cực và phôi tại một thời điểm (hình 1.24) 28 Hình 1.24 Nguyên lý gia công của PMEDM [43] Bột trộn vào dung dịch điện môi đã quan sát... độ hạt bột (g/l) ep: Điện tích tạo bởi một hạt : Độ nhớt của dung dịch điện môi E: Cường độ điện trường tại khe hở (V/m) (1.4) 23 dp: Đường kính hạt bột (mm) Công thức (1.4) cho thấy: Khả năng dẫn điện toàn phần của dung dịch điện môi tỷ lệ thuận với E2 [104] Độ dẫn điện của dung dịch điện môi tăng khi tăng điện trường và nồng độ bột, giảm độ nhớt dung môi và tăng khe hở phóng điện Các nghiên cứu chỉ... khuôn dập Nghiên cứu về PMEDM với bột Ti và các mác thép này vì vậy sẽ có ý nghĩa khoa học và thực tiễn 1.5 Xác định hƣớng nghiên cứu Từ các nhận xét nêu trên, tác giả xác định hướng nghiên cứu của luận án là: Ảnh hưởng của việc trộn bột Titan vào dung dịch điện môi trong EDM đến năng suất và chất lượng bề mặt gia công 1.6 Một số giả thiết khoa học Biện pháp trộn bột Titan vào dung dịch điện môi trong