Nghiên cứu tạo lớp phủ cứng đa lớp tin TinCN trên dụng cụ cắt bằng phương pháp hồ quang chân không

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI Nguyễn Thành Hợp NGHIÊN CỨU TẠO LỚP PHỦ CỨNG ĐA LỚP TiN-TiCN TRÊN DỤNG CỤ CẮT BẰNG PHƯƠNG PHÁP HỒ QUANG CHÂN KHÔNG Chuyên ngành : Vật lý kỹ thuật LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC VẬT LÝ KỸ THUẬT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC : 1.TS Phạm Hồng Tuấn 2.GS.TS Võ Thạch Sơn Hà Nội – Năm 2011 Trường ĐH Bách Khoa Hà Nội Luận văn thạc sỹ khoa học  LỜI CAM ĐOAN Tôi Nguyễn Thành Hợp, học viên lớp cao học khoá 2009B, chuyên ngành Vật lý kỹ thuật Tôi xin cam đoan luận văn "Nghiên cứu tạo lớp phủ cứng đa lớp TiN – TiCN dụng cụ cắt phương pháp hồ quang chân không." nghiên cứu, tìm hiểu hướng dẫn TS Phạm Hồng Tuấn, GS.TS Võ Thạch Sơn, chép người khác Tôi xin chịu trách nhiệm lời cam đoan Hà Nội, ngày 15 tháng 09 năm 2011 Tác giả   Nguyễn Thành Hợp Lớp Cao học ngành Vật lý kỹ thuật, khóa 2009B HV: Nguyễn Thành Hợp Khóa 2009B Trường ĐH Bách Khoa Hà Nội Luận văn thạc sỹ khoa học  Lời cảm ơn Tôi xin chân thành cảm ơn TS Phạm Hồng Tuấn, Trung tâm Quang Điện tử – Viện Ứng dụng Công nghệ - Bộ Khoa học & Công nghệ, GS.TS Võ Thạch Sơn – Viện Vật lý kỹ thuật – Trường Đại học Bách khoa Hà Nội hướng dẫn tận tình giúp hoàn thành luận văn tốt nghiệp Tôi xin cảm ơn lãnh đạo Trung tâm Quang Điện tử cán nghiên cứu Phòng Công nghệ màng mỏng tạo điều kiện tốt sở vật chất, kinh phí thực hỗ trợ chuyên môn cho trình thực luận văn tốt nghiệp Trung tâm Quang Điện tử-Viện Ứng dụng Công nghệ Tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến gia đình, bạn bè thầy cô Viện Vật lý kỹ thuật, Viện Đào tạo sau đại học tạo điều kiện giúp đỡ trình học tập thời gian thực luận văn tốt nghiệp Hà Nội, ngày 15 tháng 09 năm 2011 Tác giả Nguyễn Thành Hợp Lớp Cao học ngành Vật lý kỹ thuật, khóa 2009B HV: Nguyễn Thành Hợp Khóa 2009B Trường ĐH Bách Khoa Hà Nội Luận văn thạc sỹ khoa học  MỤC LỤC Danh mục ký hiệu, chữ viết tắt .5 Danh mục bảng .5 Danh mục hình vẽ, đồ thị LỜI NÓI ĐẦU CHƯƠNG 1- TỔNG QUAN 10 1.1.Phương pháp tạo lớp phủ cứng .10 1.1.1 Phương pháp CVD 10 1.1.2 Phương pháp PVD 11 1.2 Ứng dụng lớp phủ cứng công nghiệp 13 1.3.Một số phương pháp khảo sát đánh giá cấu trúc màng cứng TiN/TiCN 17 1.3.1.Phương pháp XRD 17 1.3.2.Phương pháp EDAX 19 1.3.2.Phương pháp đo độ cứng 20 1.3.4.Phương pháp đo chiều dày màng 22 CHƯƠNG - XÂY DỰNG MÔ HÌNH NGHIÊN CỨU VÀ HỆ THỰC NGHIỆM 24 2.1 Phương pháp hồ quang chân không (Vacuum Arc) .24 2.1.1.Nguyên lý hoạt động .24 2.1.2.Hiệu ứng “hạt macro” .26 2.1.3.Các đặc tính ưu điểm phương pháp hồ quang chân không 27 2.2.Xây dựng thiết bị thử nghiệm 29 2.2.1.Sơ đồ nguyên lý 29 2.2.2.Thiết bị bốc bay hồ quang xây dựng 30 2.2.3.Quy trình vận hành thiết bị TINA900 35 CHƯƠNG - NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO CÁC MÀNG TiN,TiCN 36 HV: Nguyễn Thành Hợp Khóa 2009B Trường ĐH Bách Khoa Hà Nội Luận văn thạc sỹ khoa học  3.1.Nghiên cứu chế tạo màng TiN 36 3.2.Nghiên cứu chế tạo màng TiCN 41 CHƯƠNG - NGHIÊN CỨU PHỦ MÀNG TiN-TiCN TRÊN MŨI KHOAN 47 4.1.Tổng quan mũi khoan tác dụng lớp phủ cứng 47 4.2.Nghiên cứu xử lý bề mặt đế trước mạ .48 4.2.1.Chuẩn bị bề mặt 48 4.2.2.Xử lý hóa học 49 4.2.3.Xử lý plasma 51 4.3.Thiết kế màng đa lớp TiCN/TiN phủ lên mũi khoan 51 4.4.Nghiên cứu quy trình mạ lớp phủ cứng đa lớp TiCN/TiN lên mũi khoan 53 4.5.Đánh giá chất lượng 57 CHƯƠNG - THỬ NGHIỆM TUỔI BỀN MŨI KHOAN TRƯỚC VÀ SAU KHI MẠ 59 5.1.Phương pháp thử nghiệm 59 5.2.Thiết bị thông số thử nghiệm .61 5.3.Kết thử nghiệm .62 KẾT LUẬN .66 TÀI LIỆU THAM KHẢO .67 HV: Nguyễn Thành Hợp Khóa 2009B Trường ĐH Bách Khoa Hà Nội Luận văn thạc sỹ khoa học  Danh mục ký hiệu, chữ viết tắt Ký hiệu PVD Viết tắt cho cụm từ Nghĩa tiếng Việt Physical Vapor Deposition Phương pháp lắng đọng vật lý từ pha CVD Chemical Vapor Deposition Phương pháp lắng đọng hóa học từ pha IP Ion Plating Phương pháp mạ ion XRD X-Ray Diffraction Nhiễu xạ tia X SEM Scanning electron microscope Hiển vi điện tử quét TiN Titan Nitride TiCN Titanium Carbo Nitride Danh mục bảng Bảng Độ cứng số loại vật liệu 11 Bảng Phạm vi ứng dụng lớp phủ cứng .15 Bảng Một số đặc tính điển hình phương pháp hồ quang chân không 28 Bảng Sự thay đổi độ cứng màng theo thiên áp .40 Bảng Thành phần nguyên tố vật liệu khoan thử nghiệm 61 HV: Nguyễn Thành Hợp Khóa 2009B Trường ĐH Bách Khoa Hà Nội Luận văn thạc sỹ khoa học  Danh mục hình vẽ, đồ thị Hình 1 Dụng cụ cắt mạ lớp phủ cứng TiN, TiCN 16 Hình Khuôn ép nhựa phủ TiN 17 Hình Hình học nhiễu xạ kế tia X (XRD) 18 Hình Nguyên lý phép phân tích EDAX .19 Hình Sơ đồ hệ phân tích EDAX 20 Hình Máy đo chiều dày màng mỏng Anpha – Step IQ .22 Hình Chiều dày mẫu màng TiN khảo sát 23 Hình Bản vẽ cấu tạo đầu hồ quang .24 Hình 2 Điểm cathode di chuyển bề mặt bia .25 Hình Hạt marco xuất bề mặt màng 27 Hình Sơ đồ nguyên lý phương pháp bốc bay hồ quang chân không 29 Hình Thiết bị mạ bốc bay hồ quang chân không Trung tâm Quang Điện tử 30 Hình Đầu bốc bay hồ quang lắp đặt buồng chân không 30 Hình Đầu hồ quang chân không 31 Hình Nguồn hồ quang chân không 32 Hình Thiết bị điều khiển lưu lượng khí CH4, N2, Ar 33 Hình 10 Các bình khí công tác CH4, N2, Ar 34 Hình 11 Bảng điều khiển thiết bị chân không TINA900 .35 Hình Điểm cathode di chuyển bề mặt bia Titan 37 Hình Phổ XRD màng TiN chế tạo FN2=50sccm 37 Hình 3 Phổ EDAX màng TiN chế tạo FN2=50sccm 38 Hình Chiều dày màng TiN đo thiết bị Alpha – step IQ (Thời gian lắng đọng: 10 phút) 39 Hình Thiết bị đo độ cứng Vickers Mikrohärte-Prüfeinrichtung mhp 100 40 Hình Mẫu màng TiN chế tạo 41 HV: Nguyễn Thành Hợp Khóa 2009B Trường ĐH Bách Khoa Hà Nội Luận văn thạc sỹ khoa học  Hình Các mô hình cấu trúc TiCN 42 Hình Ảnh hưởng hệ số xC đến tính chất màng TiCxN1-x [11] 42 Hình Biểu đồ thể mài mòn biên theo tỷ lệ C/N hỗn hợp rắn TiCN [12] 43 Hình 10 Phổ XRD màng TiCN với tỷ lệ khí CH4/N2 44 Hình 11 Ảnh SEM chụp hình thái bề mặt màng TiCN 44 Hình 12 Mối liên hệ độ cứng màng thiên áp đế 45 Hình 13 Mẫu màng TiN-TiCN chế tạo 46 Hình Cấu tạo mũi khoan xoắn 48 Hình Xử lý ba via mũi khoan 49 Hình Quá trình lan truyền vết nứt lớp nhiều lớp 52 Hình 4 Mô hình phủ màng đa lớp TiCN/TiN lên mũi khoan .53 Hình Hình ảnh mũi khoan trước phủ TiCN/TiN 54 Hình Bề mặt mũi khoan trước phủ TiCN/TiN 54 Hình Lưu đồ thể bước phủ màng đa lớp TiCN/TiN lên mũi khoan .55 Hình Hình ảnh mũi khoan sau phủ TiCN/TiN 57 Hình Lớp phủ cứng TiCN/TiN bề mặt mũi khoan 58 Hình 10 Vết đo độ cứng bề mặt mẫu màng TiCN/TiN 58 Hình Đồ thị phụ thuộc Vb vào thời gian 59 Hình Lưu đồ thử nghiệm tuổi bền mũi khoan 60 Hình Mài mòn mặt sau mép cắt mũi khoan 61 Hình Mũi khoan thử nghiệm 62 Hình 5 Quá trình khoan thử nghiệm thiết bị CNC DMU60T 63 Hình Ảnh chụp trình mòn mũi khoan có phủ lớp phủ cứng 63 Hình Hình ảnh mép cắt mũi khoan phủ TiCN/TiN mũi khoan không phủ sau thử nghiệm 63 Hình Đồ thị phụ thuộc độ mòn mặt sau vào số lỗ gia công mũi khoan phủ TiCN/TiN không phủ 64 HV: Nguyễn Thành Hợp Khóa 2009B Trường ĐH Bách Khoa Hà Nội Luận văn thạc sỹ khoa học  LỜI NÓI ĐẦU Trong lĩnh vực gia công kim loại, nhu cầu tăng suất, tăng độ xác nâng cao chất lượng bề mặt gia công đặt Nhiều biện pháp thực nhằm đáp ứng nhu cầu Cuối thập niên 1960, nhà chế tạo dụng cụ cắt giới thiệu dao carbide thiêu kết với lớp phủ mỏng cacbua Lớp cacbua titanium với độ dày nhỏ (2-15 micromet) làm thay đổi đáng kể đặc tính dụng cụ cắt Lớp phủ nâng cao tính chống mòn, giảm lực cắt nhiệt cắt lưỡi cắt ảnh hưởng trực tiếp đến biến dạng động thái rạn nứt dao Lớp phủ làm tăng lên đáng kể tốc độ cắt lẫn tuổi thọ dụng cụ cắt Đến nay, phương pháp lắng đọng vật lý từ pha ( Physical vapor deposition -PVD) chế tạo lớp phủ cứng đời 20 năm ngày ứng dụng rộng rãi để tạo lớp phủ bảo vệ chống mài mòn cho dụng cụ trình gia công khí như: dụng cụ cắt gọt, dụng cụ tạo hình, khuôn gia công áp lực, khuôn ép nhựa Những lợi ích mà lớp phủ cứng đem lại là: • Nâng cao suất gia công (tuổi thọ dụng cụ kéo dài hơn, bề mặt gia công hoàn thiện giảm bớt công đoạn hoàn thiện bề mặt ) • Hạ giá thành sản phẩm • Cải thiện chất lượng bề mặt sản phẩm • Giảm tiêu hao vật liệu bôi trơn trình gia công Các lớp phủ cứng tiêu biểu như: TiN, TiCN, TiAlN, TiC, Cr, CrN, DLC,…đã ứng dụng rộng rãi nước phát triển Hiện dụng cụ cắt có mạ lớp phủ cứng phải nhập từ nước với giá thành cao, điều làm tăng chi phí sản xuất tăng giá thành sản phẩm Tại Việt Nam có số sở sản xuất chế tạo dụng cụ cắt chuyên dùng nhiên chủ yếu chế tạo phôi công nghệ mạ lớp phủ cứng lên bề mặt, tuổi bền dụng cụ chưa cao khó cạnh tranh với dụng cụ ngoại nhập HV: Nguyễn Thành Hợp Khóa 2009B Trường ĐH Bách Khoa Hà Nội Luận văn thạc sỹ khoa học  Sau định hướng giúp đỡ TS Phạm Hồng Tuấn, GS.TS Võ Thạch Sơn, tác giả chọn đề tài " Nghiên cứu tạo lớp phủ cứng đa lớp TiN – TiCN dụng cụ cắt phương pháp hồ quang chân không." Mục tiêu bước đầu ứng dụng phương pháp hồ quang chân không mạ lớp phủ cứng TiN, TiCN số dụng cụ cắt điển hình Nội dung nghiên cứu đề tài: - Tổng quan tình hình nghiên cứu liên quan đến lĩnh vực đề tài - Xây dựng mô hình nghiên cứu hệ thực nghiệm - Nghiên cứu chế tạo lớp phủ TiN, TiCN - Thử nghiệm phủ màng đa lớp TiCN/TiN lên mũi khoan - Thử nghiệm đánh giá tuổi bền mũi khoan có phủ TiCN/TiN - Phân tích, đánh giá kết nghiên cứu bàn luận Đề tài mang tính ứng dụng cao, kết nghiên cứu đề tài góp phần phát triển ngành công nghiệp chế tạo dụng cụ cắt Việt Nam Sự thành công đề tài tiền đề để phát triển công nghệ lớp phủ cứng, định hướng ứng dụng sản xuất dụng cụ cắt khuôn mẫu, trang trí bảo vệ Việt Nam HV: Nguyễn Thành Hợp Khóa 2009B Trường ĐH Bách Khoa Hà Nội Luận văn thạc sỹ khoa học  Hình Hình ảnh mũi khoan trước phủ TiCN/TiN Hình Bề mặt mũi khoan trước phủ TiCN/TiN HV: Nguyễn Thành Hợp 54 Khóa 2009B Trường ĐH Bách Khoa Hà Nội Luận văn thạc sỹ khoa học  Làm hóa học Gá mũi khoan lên gá buồng chân không Hút chân không P=10-3 Pa Nung nóng đế Tđế=300 0C Làm plasma, t=5 phút Phủ lớp Ti dTi=0.1 µm Phủ lớp TiCN dTiCN=1.5 µm Phủ lớp TiN dTiN =1.5 µm Kết thúc,chờ nguội xả khí lấy mẫu Hình Lưu đồ thể bước phủ màng đa lớp TiCN/TiN lên mũi khoan Quy trình chi tiết thực theo bước đây: + Xử lý làm mũi khoan phương pháp hóa + Gá chi tiết mạ hệ quay đế buồng chân không +Hút chân không buồng đến áp suất: 10-3Pa HV: Nguyễn Thành Hợp 55 Khóa 2009B Trường ĐH Bách Khoa Hà Nội Luận văn thạc sỹ khoa học  +Nhiệt độ đế Tđế=300 0C + Làm bề chi tiết plasma chân không Làm bề mặt mẫu plasma sử dụng ion khí Ar bắn phá với lượng lớn phá vỡ liên kết lớp oxyt với đế phún xạ khỏi bề mặt đế • Dòng hồ quang I=60A • Lưu lượng khí Ar FAr= 10 sccm • Điện áp thiên áp đế Vđế =-1000V • Thời gian làm đế t=5 phút +Mạ lớp Ti • Lưu lượng khí Ar FAr= 10 sccm • Dòng hồ quang I=60A • Điện áp thiên áp đế Vđế =-200V • Thời gian phủ màng: t=2 phút +Mạ lớp phủ TiCN • Lưu lượng khí N2 FN2=20 sccm • Lưu lượng khí CH4 FCH4=30 sccm • Dòng hồ quang I=60A • Điện áp thiên áp đế Vđế =-200V • Thời gian phủ màng t=37,5 phút +Tạo lớp phủ TiN • Lưu lượng khí N2 FN2= 50 sccm • Dòng hồ quang I=60A • Điện áp thiên áp đế Vđế =-200V • Thời gian phủ màng t=37,5 phút +Kết thúc lấy mẫu Kết thúc trình phủ màng, chờ nhiệt độ buồng giảm xuống 500C, xả khí vào buồng chân không lấy chi tiết mạ HV: Nguyễn Thành Hợp 56 Khóa 2009B Trường ĐH Bách Khoa Hà Nội Luận văn thạc sỹ khoa học  Hình Hình ảnh mũi khoan sau phủ TiCN/TiN 4.5.Đánh giá chất lượng Sau mạ TiCN/TiN lên mũi khoan phải qua công đoạn kiểm tra chất lượng lớp phủ phải đạt tiêu chí mặt kỹ thuật Để đánh giá chất lượng lớp sau mạ phải tiến hành theo bước sau: • Kiểm tra bề mặt lớp phủ TiN kính hiển vi có độ phóng đại cao • Đo độ cứng lớp phủ • Đo độ bám dính lớp phủ với đế • Đo chiều dày lớp phủ Chất lượng lớp mạ TiCN/TiN mũi khoan khảo sát kính hiển vi có độ phóng đại 500x, máy đo độ cứng thấy bề mặt lớp phủ vết nứt, bong tróc, độ cứng lớp phủ mũi khoan đạt 2450HV HV: Nguyễn Thành Hợp 57 Khóa 2009B Trường ĐH Bách Khoa Hà Nội Luận văn thạc sỹ khoa học  Hình Lớp phủ cứng TiCN/TiN bề mặt mũi khoan Hình 10 Vết đo độ cứng bề mặt mẫu màng TiCN/TiN HV: Nguyễn Thành Hợp 58 Khóa 2009B Trường ĐH Bách Khoa Hà Nội Luận văn thạc sỹ khoa học  CHƯƠNG - THỬ NGHIỆM TUỔI BỀN MŨI KHOAN TRƯỚC VÀ SAU KHI MẠ 5.1.Phương pháp thử nghiệm Trong trình cắt, phoi cắt chuyển động trượt ma sát mặt trước dao, mặt gia công chi tiết chuyển động tiếp xúc với mặt sau dao điều kiện áp lực lớn, nhiệt độ cao, ma sát khốc liệt liên tục gây nên tượng mài mòn dao.Mài mòn dao trình phức tạp, xảy theo tượng lý hoá bề mặt tiếp xúc phoi, chi tiết với dụng cụ gia công Khi bị mài mòn, hình dạng thông số hình học phần cắt dao thay đổi gây nên tượng vật lý có ảnh hưởng xấu đến trình cắt chất lượng bề mặt gia công Do đặc điểm trình cắt phức tạp nên khác với mài mòn chi tiết máy bình thường, mài mòn dao có nhiều dạng khác Quá trình mài mòn dao theo thời gian giống trình mài mòn chi tiết máy làm việc, diễn theo giai đoạn hình Vb (mm) C• B • A • a b t (min) T Hình Đồ thị phụ thuộc Vb vào thời gian • Giai đoạn bắt đầu mài mòn (OA) : diễn thời gian ngắn với tốc độ mài mòn cao, thực san học nhấp nhô bề mặt sau giai đoạn gia công học • Giai đoạn mài mòn bình thường (AB): diễn thời gian dài b với tốc độ mài mòn nhỏ, giai đoạn làm việc bình thường dao HV: Nguyễn Thành Hợp 59 Khóa 2009B Trường ĐH Bách Khoa Hà Nội Luận văn thạc sỹ khoa học  • Giai đoạn mài mòn khốc liệt (BC) dao tiếp tục cắt dẫn đến bị cháy bị gãy vỡ Trong luận văn này, tác giả đánh giá tuổi bền mũi khoan thông qua lượng mòn mặt sau Vb, dạng mòn mòn mặt sau lớn mép lưỡi cắt chịu mô men lớn tham gia trực tiếp vào trình cắt Dưới lưu đồ thử nghiệm đánh giá tuổi bền mũi khoan Thông số mũi khoan thử nghiệm Thông số máy thử nghiệm • Loại máy • Tốc độ vòng quay • Tốc độ tiến Tiến hành thử nghiệm Sau gia công 10 lỗ, đo độ mòn Vb Gia công đến giới hạn cho phép Vb < Vb giới hạn Hình Lưu đồ thử nghiệm tuổi bền mũi khoan HV: Nguyễn Thành Hợp 60 Khóa 2009B Trường ĐH Bách Khoa Hà Nội Luận văn thạc sỹ khoa học  Hình Mài mòn mặt sau mép cắt mũi khoan 5.2.Thiết bị thông số thử nghiệm Thông số máy phay CNC DMU60T - Diện tích mặt 800x500 mm - Tốc độ quay trục lớn đạt : 6.300 v/ph - Công suất lớn đạt được: 63 kW - Trọng lượng máy: 5,2 - Dịch chuyển theo phương x: 600 mm; theo phương y: 525 mm; theo phương z: 500 mm Thông số vật liệu khoan Vật liệu khoan thép C45 Thành phần nguyên tố biểu diễn bảng đây: Bảng Thành phần nguyên tố vật liệu khoan thử nghiệm CT45 C Mn Si P S Cr Ni Mo % 0,42÷0,5 0,5÷0,8 0,4 0,045 0,045 0,4 0,4 0,1 Chế độ thử nghiệm: Do đặc tính tiêu biểu mũi khoan phủ cứng giảm hệ số ma sát nên nhiệt sinh trình gia công giảm nhiều so với mũi khoan không phủ HV: Nguyễn Thành Hợp 61 Khóa 2009B Trường ĐH Bách Khoa Hà Nội Luận văn thạc sỹ khoa học  cứng Vì vậy, để đánh giá xác yếu tố chế độ khảo nghiệm cho mũi khoan chạy máy CNC không dùng dung dịch làm mát thông số khảo nghiệm khoan biểu diễn bảng Các thông số thử nghiệm chế độ cắt khoan Chế độ cắt t(mm) S(mm/vòng) n(vòng/min) Số liệu 0,15 1250 Trong luận văn tác giả chọn giá trị Vb≈ 0,42mm giá trị ngưỡng cho phép nhiều tác giả khác sử dụng [5] [7] để đánh giá chất lượng lớp phủ cứng 5.3.Kết thử nghiệm Hình Mũi khoan thử nghiệm HV: Nguyễn Thành Hợp 62 Khóa 2009B Trường ĐH Bách Khoa Hà Nội Luận văn thạc sỹ khoa học  Hình 5 Quá trình khoan thử nghiệm thiết bị CNC DMU60T Hình Ảnh chụp trình mòn mũi khoan có phủ lớp phủ cứng Hình Hình ảnh mép cắt mũi khoan phủ TiCN/TiN mũi khoan không phủ sau thử nghiệm HV: Nguyễn Thành Hợp 63 Khóa 2009B Trường ĐH Bách Khoa Hà Nội Luận văn thạc sỹ khoa học  Kết thử nghiệm mũi khoan không phủ mũi khoan có lớp phủ cứng TiCN/TiN máy phay CNC biểu diễn hình đây: Hình Đồ thị phụ thuộc độ mòn mặt sau vào số lỗ gia công mũi khoan phủ TiCN/TiN không phủ Hiện tượng quan sát trình thử nghiệm: • Mũi khoan lớp phủ cứng Khi gia công đến lỗ thứ 18 bắt đầu nghe thấy âm bất thường từ mũi khoan Sau âm tăng dần đến lỗ thứ 20 bàn máy rung lên mạnh Kiểm tra độ mòn mặt sau Vb mòn giới hạn cho phép Mũi khoan tiếp tục gia công • Mũi khoan có phủ lớp phủ cứng TiCN/ TiN HV: Nguyễn Thành Hợp 64 Khóa 2009B Trường ĐH Bách Khoa Hà Nội Luận văn thạc sỹ khoa học  Mũi khoan gia công ổn định, âm gia công đều, thoát phoi tốt, bàn máy tượng rung mạnh, chất lượng lỗ sau gia công ổn định lỗ thứ 70 Bàn luận kết quả: • Kết thử nghiệm so sánh tuổi bền mũi khoan không phủ lớp phủ cứng mũi khoan có phủ lớp phủ cứng TiCN/TiN lặp lại lần cho kết tương tự đồ thị • Tuổi bền mũi khoan có phủ lớp phủ cứng TiCN/TiN gấp khoảng 3÷4 lần so với mũi khoan không phủ • Chất lượng lỗ gia công mũi khoan có phủ lớp phủ cứng TiCN/TiN tốt hẳn lỗ gia công mũi khoan không phủ lớp phủ cứng Như sử dụng lớp phủ cứng TiCN/TiN phủ lên mũi khoan làm ma sát giảm, nhiệt phát sinh cắt, lực cắt giảm, giảm bám dính với chi tiết gia công Độ cứng bề mặt cao dẫn tới giảm mài mòn, giảm khuyếch tán cản trở khuyếch tán tính chất ổn định hoá học lớp phủ Lớp phủ cứng mũi khoan đem lại kết cho trình gia công cắt gọt sau: • Giảm chi phí dụng cụ tổng giá thành nâng cao tuổi bền dụng cụ • Giảm chi phí dầu bôi trơn trình gia công • Các mũi khoan có lớp phủ cứng TiCN/TiN cắt tốc độ cao Do tăng suất chế tạo giảm ma sát dẫn tới giảm lượng tiêu thụ máy cắt • Cải thiện chất lượng chi tiết gia công với bề mặt gia công có chất lượng bề mặt và độ xác cắt tốt HV: Nguyễn Thành Hợp 65 Khóa 2009B Trường ĐH Bách Khoa Hà Nội Luận văn thạc sỹ khoa học  KẾT LUẬN 1) Trên sở nghiên cứu lớp phủ cứng, phương pháp chế tạo ứng dụng lĩnh vực dụng cụ cắt khuôn mẫu, tác giả lựa chọn phương pháp hồ quang chân không ứng dụng để chế tạo lớp phủ cứng TiCN, TiN Xây dựng thiết bị thử nghiệm sở thiết bị TINA900 Trung tâm Quang Điện tử – Viện Ứng dụng Công nghệ 2) Đã lựa chọn thông số công nghệ phù hợp để nhận lớp phủ TiN, TiCN có độ cứng đạt 2200HV, 2700HV có tốc độ lắng đọng cao (trên 40nm/phút) phù hợp với ứng dụng công nghiệp 3) Đã nghiên cứu mạ thành công lớp phủ cứng lớp TiCN/TiN mũi khoan Lớp phủ có độ bám dính tốt, độ cứng đạt 2450HV 4) Thử nghiệm độ bền mũi khoan có phủ TiCN/TiN thấy tuổi bền gấp 3÷4 lần mũi khoan không mạ ĐỊNH HƯỚNG TIẾP THEO Tác giả nhóm nghiên cứu thuộc Trung tâm Quang Điện tử tiếp tục hoàn thiện quy trình công nghệ chế tạo lớp phủ cứng mũi khoan để có chất lượng giá thành đáp ứng nhu cầu dụng cụ cắt nước HV: Nguyễn Thành Hợp 66 Khóa 2009B Trường ĐH Bách Khoa Hà Nội Luận văn thạc sỹ khoa học  TÀI LIỆU THAM KHẢO A.R.C Sharman, (2008), Tool life and surface integrity aspects when drilling and hole making in Inconel 718, journal of materials processing technology 200, pp 424–432 Chen, Y.C., Liao, Y.S.,( 2003) Study on wear mechanisms in drilling Inconel 718 superalloy J Mater Process Technol 140, pp 269–273 Choudhury, I.A., El-Baradie, M.A., (1998), Machinability of nickelbase super alloys: a general review J Mater Process Technol.77, pp 278–284 Dmitri Sladkov Dissertation(Dr.-Ing),(1974) in Moskau Rubland Ezugwu, E.O., Lai, C.J., (1995), Failure modes and wear mechanisms of M35 high-speed steel drills when machining Inconel 901 J.Mater Process Technol 49, pp 295–312 Ezugwu, E.O., Wang, Z.M., Okeke, C.I., (1999), Tool life and surface ntegrity when machining Inconel 718 with PVD and CVD coated tools Tribol Trans 42 (2), pp353–360 George Levi, Wayne D Kaplan, (1998) Materials Letters 35 pp 344–350 Gissler W et al, (1995) Advance technique Surface engineering Kluwer EU, Houan Zhang, (2007) International Journal of Refractory Metals & Hard Materials 25, pp 440-444 10 Hans K Pulker et al, (1990), Wear and Corrosion resistant coatings by CVD and PVD Expert Verlag 11 Holmberg K, Matthaus, (1994.), Coating Tribology Elsevier 12 I.Sihvo, J.Varis, (2008) Mechanica Nr.5(73) 13 L Karlsson, (2000), Surface and Coatings Technology 126, pp 1-14 14 Min Soo Park, ((2009)), Tool life improvement by peck drilling and thrust force monitoring during deep-micro-hole drilling of steel, International Journal of Machine Tools & Manufacture 49, pp 246–255 15 Nguyên lí gia công vật liệu, Đại học Bách khoa Hà nội, (2001) 16 Nguyên lí & Dụng cụ cắt , ĐHKTCN, (1998) HV: Nguyễn Thành Hợp 67 Khóa 2009B Trường ĐH Bách Khoa Hà Nội Luận văn thạc sỹ khoa học  17 Sổ tay công nghệ chế tạo máy, NXB KHKT HV: Nguyễn Thành Hợp 68 Khóa 2009B ... Phạm Hồng Tuấn, GS.TS Võ Thạch Sơn, tác giả chọn đề tài " Nghiên cứu tạo lớp phủ cứng đa lớp TiN – TiCN dụng cụ cắt phương pháp hồ quang chân không. " Mục tiêu bước đầu ứng dụng phương pháp hồ quang. .. học viên lớp cao học khoá 2009B, chuyên ngành Vật lý kỹ thuật Tôi xin cam đoan luận văn "Nghiên cứu tạo lớp phủ cứng đa lớp TiN – TiCN dụng cụ cắt phương pháp hồ quang chân không. " nghiên cứu, tìm... phương pháp tạo lớp phủ cứng phương pháp CVD PVD sử dụng rộng rãi cho dụng cụ cắt khuôn mẫu 1.1.1 Phương pháp CVD CVD (Chemical Vapor Deposition) phương pháp lắng đọng hóa học từ pha Phương pháp