Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống
1
/ 27 trang
THÔNG TIN TÀI LIỆU
Thông tin cơ bản
Định dạng
Số trang
27
Dung lượng
353,38 KB
Nội dung
i BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN NGUYỄN THỊ QUỐC DUNG NGHIÊN CỨU QUÁ TRÌNH TIỆN THÉP HỢP KIM QUA TÔI BẰNG DAO PCBN LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT Thái nguyên – 2012 i BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN NGUYỄN THỊ QUỐC DUNG NGHIÊN CỨU QUÁ TRÌNH TIỆN THÉP HỢP KIM QUA TÔI BẰNG DAO PCBN CHUYÊN NGÀNH: CHẾ TẠO MÁY MÃ SỐ: 62 52 04 01 LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC PGS.TS PHAN QUANG THẾ Thái nguyên – 2012 i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan công trình nghiên cứu riêng Trừ phần tham khảo đƣợc ghi rõ luận án, kết quả, số liệu nêu luận án trung thực chƣa đƣợc công bố công trình khác Tác giả ii LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên, xin đƣợc cám ơn PGS.TS Phan Quang Thế, Hiệu trƣởng trƣờng Đại học Kỹ thuật Công Nghiệp, thầy hƣớng dẫn khoa học định hƣớng chiến lƣợc, hƣớng dẫn tận tình đóng góp quý báu thầy trình làm NCS viết luận án Tôi muốn bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến tập thể cán giảng viên, giáo sƣ, tiến sĩ trƣờng đại học Kỹ thuật Công nghiệp, đặc biệt môn Kỹ thuật Cơ khí, tình cảm giúp đỡ nhiệt tình mà nhận đƣợc suốt thời gian nghiên cứu Tôi muốn đƣợc cảm ơn giúp đỡ vô tƣ bạn bè, đồng nghiệp phòng thí nghiệm trƣờng ĐHKT Công Nghiệp, trƣờng ĐHSP Thái Nguyên, trƣờng ĐH Khoa học Tự nhiên, trƣờng ĐHBK Hà Nội, viện Khoa học Vật liệu Việt Nam, kỹ sƣ nhà máy cán thép Lƣu Xá, NasteelVina, Việt-Ý, công ty TNHH Cơ khí Vĩnh Thái, trung tâm gia công trƣờng ĐH Công Nghiệp Hà Nội dành điều kiện làm việc tốt cho sở vật chất, dụng cụ, máy móc, giúp hoàn thành đƣợc nghiên cứu Tôi muốn đƣợc bày tỏ biết ơn đến Ban Giám Hiệu, khoa Đào tạo sau Đại học, khoa Cơ khí trƣờng Đại học Kỹ thuật Công nghiệp dành điều kiện thuận lợi để hoàn thành luận án Cuối cùng, muốn đƣợc dành tình cảm biết ơn cho gia đình bạn bè tình yêu ủng hộ vô bờ họ nghiên cứu Nghiên cứu sinh Nguyễn Thị Quốc Dung iii MỤC LỤC Trang Lời cam đoan i Lời cảm ơn ii Các chữ viết tắt vi Danh mục thuật ngữ ký hiệu vi Danh mục bảng biểu .x Danh mục hình vẽ đồ thị xi Phần mở đầu Chƣơng TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ TIỆN CỨNG 1.1 Khái niệm chung 1.2 Vật liệu dụng cụ cắt PCBN 1.3 Quá trình tạo phoi tiện cứng 1.3.1 Các hình thái phoi cắt kim loại 1.3.2 Cơ chế hình thành phoi tiện cứng 10 1.4 Lực ứng suất cắt kim loại .12 1.4.1 Mô hình tính toán lực cắt 12 1.4.2 Mô hình tính lực cắt nghiêng 14 1.4.3 Ứng suất dụng cụ cắt .15 1.4.4 Sự phân bố ứng suất vùng biến dạng .16 1.4.5 Lực cắt tiện cứng .17 1.5 Nhiệt cắt trình tiện cứng 19 1.5.1 Các nguồn nhiệt cắt kim loại 19 1.5.2 Các phƣơng pháp đo đạc nhiệt độ cắt kim loại .19 1.5.3 Nhiệt cắt tiện cứng dụng cụ PCBN 20 1.6 Mòn tuổi thọ dụng cụ CBN 21 1.6.1 Các dạng mòn chế mòn dụng cụ PCBN 21 1.6.2 Các nhân tố ảnh hƣởng đến mòn dụng cụ PCBN 23 1.7 Kết luận chƣơng 24 Chƣơng NGHIÊN CỨU ĐẶC TRƢNG CỦA QUÁ TRÌNH TẠO PHOI KHI TIỆN THÉP HỢP KIM QUA TÔI BẰNG DAO PCBN .26 2.1 Phƣơng pháp nghiên cứu hình thành phoi .26 iv 2.2 Ảnh hƣởng độ cứng phôi đến hình thái phoi tiện thép hợp kim qua dao PCBN 26 2.3 Ảnh hƣởng vận tốc cắt đến hình thái phoi 29 2.4 Cơ chế hình thành phoi tiện thép hợp kim qua dao PCBN 32 2.5 Kết luận chƣơng 36 Chƣơng NGHIÊN CỨU ĐẶC TRƢNG VỀ LỰC CẮT KHI TIỆN THÉP HỢP KIM QUA TÔI BẰNG DAO PCBN 37 3.1 Biến thiên lực cắt theo chiều dài cắt tiện thép hợp kim qua dao PCBN 37 3.2 Ảnh hƣởng tốc độ cắt đến thành phần lực cắt tiện cứng trực giao thép 9XC dao PCBN 40 3.3 Phân tích ảnh hƣởng điều kiện cắt đến thành phần lực cắt tiện cứng trực giao thép 9XC dụng cụ PCBN .41 3.4 Kết luận chƣơng 43 Chƣơng XÁC ĐỊNH TRƢỜNG PHÂN BỐ NHIỆT TRONG DỤNG CỤ PCBN KHI TIỆN THÉP HỢP KIM QUA TÔI 45 4.1 Xác định trƣờng phân bố nhiệt dụng cụ PCBN tiện cứng trực giao phƣơng pháp phần tử hữu hạn (FEM) 45 4.1.1 Mô hình tính nhiệt 45 4.1.2 Các thông số xác định từ thực nghiệm 48 4.1.3 Tính toán tốc độ sinh nhiệt riêng 50 4.1.4 Trƣờng phân bố nhiệt dụng cụ PCBN tiện cứng trực giao thép 9XC dao PCBN xác định phƣơng pháp phần tử hữu hạn 55 4.2 Trƣờng phân bố nhiệt dụng cụ PCBN tiện cứng trực giao thép 9CX xác định phƣơng pháp thực nghiệm 57 4.2.1 Thiết bị chế độ thí nghiệm 57 4.2.2 Trƣờng phân bố nhiệt dụng cụ PCBN 59 4.3 Kết luận chƣơng 61 Chƣơng MÕN DỤNG CỤ PCBN VÀ CHẤT LƢỢNG BỀ MẶT KHI TIỆN THÉP HỢP KIM QUA TÔI 62 5.1 Mòn chế mòn dụng cụ PCBN tiện thép hợp kim qua 62 v 5.1.1 Ảnh hƣởng độ cứng vật liệu gia công đến mòn chế mòn dụng cụ PCBN 62 5.1.2 Ảnh hƣởng chế độ cắt đến mòn chế mòn dụng cụ PCBN 67 5.1.3 Biến thiên chiều cao mòn dụng cụ PCBN theo chiều dài cắt tiện thép hợp kim qua .70 5.2 Chất lƣợng bề mặt gia công tiện thép hợp kim qua dao PCBN .72 5.2.1 Nhám bề mặt gia công 72 5.2.2 Luồng vật liệu biến dạng dẻo lớp biến cứng bề mặt gia công 73 5.3 Kết luận chƣơng 77 Chƣơng TỐI ƢU HÓA ĐA MỤC TIÊU CHẾ ĐỘ CẮT KHI TIỆN THÉP HỢP KIM QUA TÔI BẰNG DAO PCBN 79 6.1 Xây dựng mô hình toán 79 6.1.1 Thiết bị chế độ thực nghiệm .80 6.1.2 Xây dựng mô hình hồi qui mô tả nhám bề mặt .81 6.1.3 Xây dựng mô hình hồi qui mô tả mòn dụng cụ 84 6.2 Tối ƣu hóa đa mục tiêu chế độ cắt tiện thép 9XC qua giải thuật di truyền (GAs) 87 6.2.1 Xác định toán 87 6.2.2 Kết thực giải thuật di truyền cho toán tối ƣu đơn mục tiêu 89 6.2.3 Kết thực giải thuật di truyền cho toán tối ƣu đa mục tiêu 90 6.3 Kết luận chƣơng 91 KẾT LUẬN VÀ PHƢƠNG HƢỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO .92 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN 94 TÀI LIỆU THAM KHẢO 96 vi CÁC CHỮ VIẾT TẮT Ký hiệu Ý nghĩa PCBN Nitrit Bo lập phƣơng đa tinh thể CBN Nitrit Bo lập phƣơng BN Nitrit Bo SEM Kính hiển vi điện tử quét QSD Cơ cấu dừng dao nhanh EDX Phân tích nhiễu xạ Rơnghen RTD Cảm biến nhiệt điện trở FEM Phƣơng pháp phần tử hữu hạn GA Giải thuật di truyền DANH MỤC CÁC THUẬT NGỮ VÀ KÝ HIỆU Ký hiệu Đơn vị Ý nghĩa - Biến dạng 0 MPa Giới hạn trƣợt - Biến dạng trƣợt 1/s Tốc độ biến dạng MPa Ứng suất trƣợt G MPa Mô đun đàn hồi trƣợt - Hệ số ma sát A mm2 Diện tích tiếp xúc AR mm2 Diện tích tiếp xúc thực V m/p Vận tốc cắt t1 mm Chiều dày cắt hay lƣợng chạy dao t2 mm Chiều dày phoi rad Góc trƣợt rad Góc trƣớc góc sau dụng cụ mm Chiều dày vùng biến dạng , y vii Vs m/p Vận tốc trƣợt mặt phẳng trƣợt Vc m/p Vận tốc phoi mặt trƣớc dụng cụ ky MPa ứng suất giới hạn - Biến dạng giới hạn y 1/s Tốc độ biến dạng giới hạn w mm Chiều rộng cắt FC N Lực tiếp tuyến FT N Lực dọc trục FR N Lực tổng hợp FS N Lực cắt nằm mặt phẳng trƣợt FSN N Lực vuông góc với mặt phẳng trƣợt FF N Lực ma sát mặt trƣớc dụng cụ FN N Lực pháp tuyến với mặt trƣớc dụng cụ Fx, Fy, Fz N Các thành phần lực cắt rad Góc ma sát rad Góc nâng lƣỡi cắt kg/m3 Khối lƣợng riêng vật liệu gia công c J/(kg.0C) Nhiệt dung riêng vật liệu gia công RT - Hệ số phân phối nhiệt kx , k y , kz W/(m.0C) Hệ số dẫn nhiệt theo ba phƣơng x, y z q W/m3 T T T , , x y z Tốc độ sinh nhiệt riêng thể tích Biến thiên nhiệt độ theo phƣơng x, y z h W/(m2.0C) Hệ số truyền nhiệt đối lƣu T o Nhiệt độ xác định theo không gian thời gian T o Nhiệt độ môi trƣờng xung quanh lx , l y , lz - Các cosin phƣơng pháp tuyến biên V mm3 Thể tích vật thể rắn ux ,uy m/p Thành phần vận tốc vật liệu theo hai phƣơng x y ST, Sq, Sh - Các biên phân biệt tạo nên diện tích phần tử khảo sát C C viii Ti, Tj, Tk o Nhiệt độ điểm nút kAB MPa Ứng suất cắt mặt phẳng trƣợt As mm2 Diện tích mặt phẳng trƣợt ( x) MPa Ứng suất tiếp mặt trƣớc V(x) m/p Vận tốc lớp phoi dƣới s MPa Giới hạn chảy trƣợt trung bình bề mặt tiếp xúc l mm Chiều dài tiếp xúc phoi dụng cụ sec MPa ứng suất chảy trƣợt vùng biến dạng thứ hai sec 1/s Tốc độ biến dạng vùng trƣợt thứ hai q21 W/mm2 Tốc độ sinh nhiệt ma sát phoi mặt trƣớc q22 W/mm2 Tốc độ sinh nhiệt biến dạng dẻo phoi miền C biến dạng thứ hai q3 W/mm2 Tốc độ sinh nhiệt mặt tiếp xúc dao phôi Kc - Hệ số lực cắt dụng cụ mòn Ftf,Fcf N Lực cắt dọc trục lực cắt tiếp tuyến dụng cụ mòn y - Hàm hồi qui thực nghiệm xj - Các biến mã hóa thông số zj bj - Hệ số hồi qui biến độc lập bju - Hệ số hồi qui biến kép N - Số thí nghiệm k - Số yếu tố độc lập m - Số thí nghiệm lặp lại tâm XT - Ma trận chuyển vị ma trận kế hoạch tbj - Chuẩn số Student t pf - Trị số tra bảng chuẩn số Student p - Mức có nghĩa mô hình hồi qui f2 - Bậc tự lặp Sb - Độ lệch trung bình phân bố b l - Số hệ số có nghĩa phƣơng trình hồi qui Sll2 - Phƣơng sai lặp thí nghiệm lặp lại tâm data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read ... 36 Chƣơng NGHIÊN CỨU ĐẶC TRƢNG VỀ LỰC CẮT KHI TIỆN THÉP HỢP KIM QUA TÔI BẰNG DAO PCBN 37 3.1 Biến thiên lực cắt theo chiều dài cắt tiện thép hợp kim qua dao PCBN ... Kết luận chƣơng 24 Chƣơng NGHIÊN CỨU ĐẶC TRƢNG CỦA QUÁ TRÌNH TẠO PHOI KHI TIỆN THÉP HỢP KIM QUA TÔI BẰNG DAO PCBN .26 2.1 Phƣơng pháp nghiên cứu hình thành phoi .26 iv 2.2... đến hình thái phoi tiện thép hợp kim qua dao PCBN 26 2.3 Ảnh hƣởng vận tốc cắt đến hình thái phoi 29 2.4 Cơ chế hình thành phoi tiện thép hợp kim qua dao PCBN 32 2.5 Kết luận