Nghiên cứu tạo hình bề mặt phức tạp và biện pháp nâng cao chất lượng bề mặt trong dụng cụ y tế và sản phẩm cơ khí

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI Lê Văn Thắm Nghiên cứu tạo hình bề mặt phức tạp biện pháp nâng cao chất lượng bề mặt dụng cụ y tế sản phẩm khí Chuyên ngành : Chế tạo máy LUẬN VĂN THẠC SĨ Chế tạo máy NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC : GS.TSKH Bành Tiến Long Hà nội, 2011 Hà Nội – Năm 2011 Luận văn thạc sỹ Hướng dẫn khoa học: GS.TSKH Bành Tiến Long LỜI CẢM ƠN Sau hai năm học tập nghiên cứu, giúp đỡ tận tình thầy giáo GS.TSKH Bành Tiến Long toàn thể Thầy, Cô Bộ môn Gia công Vật liệu Dụng cụ công nghiệp – Viện khí- Trường Đại học Bách khoa Hà nội Em hoàn thành luận văn tốt nghiệp cao học Nhân dịp hoàn thành luận văn cao học Em xin bày tỏ lòng biết ơn đến thầy, cô giáo Bộ môn, Viện Trường Đại học Bách khoa Hà nội tận tình giúp đỡ, tạo điều kiện thuận lợi cho em hoàn thành khóa học Cảm ơn giúp đỡ nhiệt tình Ban giám đốc Công ty cổ phần MEINFA tạo điều kiện giúp đỡ Tôi trình nghiên cứu trình sản xuất dụng cụ y tế Xin chân thành cám ơn thầy phản biện đóng góp ý kiến quí báu bổ ích để luận văn hoàn thiện Ngày … tháng 10 năm 2011 Tác giả Lê Văn Thắm Học viên : Lê Văn Thắm   Luận văn thạc sỹ Hướng dẫn khoa học: GS.TSKH Bành Tiến Long LỜI CAM ĐOAN Luận văn Thạc sĩ “Nghiên cứu tạo hình bề mặt phức tạp biện pháp nâng cao chất lượng bề mặt dụng cụ y tế sản phẩm khí” Hướng dẫn khoa học: GS.TSKH Bành Tiến Long Học viên thực hiện: Lê Văn Thắm Chuyên ngành: Chế tạo máy Khoá học 2009 – 2011, Viện Cơ khí - Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Tôi xin cam đoan công trình nghiên cứu tôi, không nhờ, thuê, mua hay dowload Luận văn người khác Kết nghiên cứu Luận văn hoàn toàn trung thực chưa công bố công trình nghiên cứu Mọi giúp đỡ cho việc thực luận văn cảm ơn thông tin trích dẫn luận văn rõ nguồn gốc Tôi xin chịu trách nhiệm cam đoan Ngày 26 tháng 09 năm 2011 Học viên Lê Văn Thắm Học viên : Lê Văn Thắm   Luận văn thạc sỹ Hướng dẫn khoa học: GS.TSKH Bành Tiến Long MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU PHẦN MỞ ĐẦU 10 CHƯƠNG I 17 TỔNG QUAN VỀ LÝ THUYẾT TẠO HÌNH BỀ MẶT, ỨNG DỤNG GIẢI BÀI TOÁN TẠO HÌNH BỀ MẶT TRONG KHÔNG GIAN 17 1.1 Lý thuyết tạo hình bề mặt 17 1.1.1 Động học trình tạo hình bề mặt 17 1.1.2 Phương trình bề mặt 20 1.2 Xác định đường cong thông số 21 1.2.1 Phương pháp giải tích 21 1.2.2.Phương pháp động học xác định họ bề mặt bao 25 1.2.3 Ứng dụng ten xơ quay viết phương trình bề mặt 28 1.3 Bề mặt khởi thủy, bề mặt dụng cụ 31 CHƯƠNG II 33 TẠO HÌNH BỀ MẶT DỤNG CỤ Y TẾ CÓ HÌNH DẠNG PHỨC TẠP 33 2.1 Khái quát chung việc sản xuất dụng cụ y tế giới Việt Nam 33 2.1.1 Tình hình sản xuất dụng cụ y tế giới Việt Nam 33 2.1.2 Phân loại dụng cụ y tế , lựa chọn sản phẩm nghiên cứu 35 2.1.3 Phương pháp tạo hình lưỡi kéo Moayo đầu cong mũi nhọn/tù 160 38 2.2 Ứng dụng lý thuyết tạo hình bề mặt để xây dựng lý thuyết tạo hình bề mặt lưỡi kéo moayo 160 đầu cong nhọn/tù 41 2.2.1 Cấu tạo Kéo Moayo 160 – đầu cong mũi nhọn/tù 41 2.2.2 Xác định chuyển động tạo hình lưỡi cắt .47 2.2.3 Lập phương trình bề mặt lưỡi cắt 55 2.2.4 Lập trình vẽ đường cong lưỡi cắt 61 CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU ĐỒ GÁ MÀI LƯỠI KÉO CỦA KÉO MỔ MOAYO 160 TRÊN MÁY MÀI SẮC VẠN NĂNG 68 3.1 Phân tích chuyển động, xây dựng sơ đồ gá đặt 68 3.1.1 Mài lòng mo mũi kéo 68 3.1.2 Mài mặt sau lưỡi kéo 71 Học viên : Lê Văn Thắm   Luận văn thạc sỹ 3.2 Hướng dẫn khoa học: GS.TSKH Bành Tiến Long Tính toán sai số gá đặt 72 CHƯƠNG IV 75 BIỆN PHÁP NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG BỀ MẶT TRONG LĨNH VỰC SẢN XUẤT DỤNG CỤ Y TẾ 75 4.1 Những yếu tố ảnh hưởng tới chất lượng bề mặt Dụng cụ y tế áp dụng với kéo Moayo 160 76 4.1.1 Ảnh hưởng vật liệu chi tiết tới chất lượng bề mặt 77 4.1.2 Ảnh hưởng vật liệu đá mài chế độ cắt mài 78 4.1.3 Ảnh hưởng Nhiệt luyện tới chất lượng bề mặt 81 4.1.4 Ảnh hưởng dung dịch trơn nguội gia công tới chất lượng bề mặt 81 4.2 Những Biện pháp nâng cao chất lượng bề mặt 82 4.2.1 Biện pháp nâng cao chất lượng bề mặt nhiệt luyện 82 4.2.2 Biện pháp nâng cao chất lượng bề mặt mài điện hóa 85 4.2.3 Biện pháp nâng cao chất lượng bề mặt Đánh bóng điện hóa 87 KẾT LUẬN 89 TÀI LIỆU THAM KHẢO 91 PHỤ LỤC 92 DANH MUC CÁC BẢNG Trang Bảng 2.1 Trị số tọa độ lưỡi cắt vế trái theo góc β 58 Bảng 2.2 Trị số tọa độ lưỡi cắt vế phải theo góc β 60 Bảng 4.1 Chế độ đánh bóng điện hóa thép không gỉ 87 Học viên : Lê Văn Thắm   Luận văn thạc sỹ Hướng dẫn khoa học: GS.TSKH Bành Tiến Long DANH MỤC HÌNH VẼ Hình Kéo mổ Moayo 160 đầu cong Hình Kéo cắt mống mắt đầu cong Hình Lòng mo không đều, lưỡi cắt mòn không Hình Banh mũi –Nasal Speculam Trang 11 11 11 11 Hình Vam âm đạo kiểu GRAVE/ CUSO Hình Kéo mổ Moayo crissors -160 Hình 1.1 Một số dạng chuyển động tạo hình Hình 1.2 CĐ tạo hình tự đường cong Hình 1.3 CĐ Tạo hình bề mặt phức tạp Hình Sơ đồ thiết lập Ten xơ quay Hình 2.1 : Ca mổ thông thường Hình 2.2 : Ca mổ nội soi Hình 2.3a.Kéo mổ mắt đầu cong ½’’ Hình 2.3b Kéo cắt đường khâu vết thương Hình 2.3c Kéo cắt mống mắt Hình 2.3d Banh mũi Hình 2.3e Kìm kẹp máu Hình 2.3g Bộ dụng cụ phụ khoa Hình 2.3f Kéo Moayo loại Hình 2.13h Vam âm đạo kiểu Grave/Cusco Hình 2.3i Kìm nhổ Hình 2.3k Dao mổ loại Hình 2.5 Bản vẽ kéo Moayo đầu cong mũi nhọn/ tù - 160 11 14 18 18 27 28 33 33 33 33 33 33 33 33 34 34 34 34 41 Hình 2.6 Hình biểu diễn phần mũi kéo mặt phảng ngang XOY Hình 2.7 Hình chiếu phần mũi kéo mặt phẳng ngang ZOY Hình 2.8 Mặt cắt ngang Phần mũi kéo mặt phẳng vuông góc với trục Oy Hình Sơ đồ tính góc trước mặt cắt vuông góc với đường cong lưỡi kéo 42 42 43 Học viên : Lê Văn Thắm   44 Luận văn thạc sỹ Hướng dẫn khoa học: GS.TSKH Bành Tiến Long Hình 10: Sơ đồ xác định mối quan hệ chiều đường cong lưỡi kéo Hình 2.11 Bề mặt lòng mo C chi tiết ; Đường đặc tính E mặt khởi thủy K dụng cụ Hình 12 Sơ đồ mài bề mặt lòng mo C lưỡi kéo vế trái vế phải Hình 2.13 Sơ đồ mài bề mặt sau lưỡi kéo vế trái Hình 2.14 Sơ đồ mài bề mặt sau lưỡi kéo vế phải Hình 2.15: Sơ đồ xác định bề mặt lòng mo lưỡi kéo – Vế trái Hình 2-16: Sơ đồ xác định tọa độ điểm lưỡi cắt – Vế trái Hình 2.17 Hình biểu diễn đường cong lưỡi cắt vế trái Hình 2.18 Hình biểu diễn đường cong lưỡi cắt vế Hình 3.1 Hình biểu diễn sơ đồ gá đặt - mài lòng mo lưỡi kéo vế trái Hình 3.2 Hình biểu diễn đồ gá mài lòng mo lưỡi kéo vế trái Hình 3.3 Hình biểu diễn đồ gá mài lòng mo lưỡi kéo vế phải Hình 3.4.Hình biểu diễn đồ gá mài mặt sau lưỡi kéo Hình 3.5 Sơ đồ xác định sai số định vị mài lòng mo lưỡi kéo Hình 3.6 Sơ đồ tính góc trước γ Hình 4.1 Sơ đồ Hình 4.2 Sơ đồ ram Hình 4.3 Tổ chức tế vi dạng kim Mactenxit Hình 4.4 Lò nhiệt luyện liên tục loại kéo Hình 4.5 Cửa lấy sản phẩm sau ram Hình 4.6 Sơ đồ nguyên lý mài điện hóa Học viên : Lê Văn Thắm   46 48 51 53 54 55 57 65 67 68 69 70 71 72 74 82 82 83 84 84 85 Luận văn thạc sỹ Hướng dẫn khoa học: GS.TSKH Bành Tiến Long LỜI NÓI ĐẦU Sản xuất khí ngày có vai trò quan trọng phát triển kinh tế quốc dân, đặc biết nghiệp công nghiệp hóa đại hóa đát nước hội nhập quốc tế Trong sản xuất có khí, cần thay đổi đại lượng nhỏ chế độ cắt ảnh hưởng lớn đến chất lượng, suất, hiệu trình gia công tức ảnh hưởng đến giá trị kinh tế Hoặc chi tiết cần đạt thay đổi phương pháp tạo hình tức thay đổi giải pháp khoa học công nghệ chất lượng xuất tăng cao Tuy nhiên, có nhiều khoảng trống lý thuyết thực tế nhiều lĩnh vực chưa quan tâm Trái với số quan điểm cho với lịch sử tồn hàng trăm năm , lĩnh vực khí không để nghiên cứu Nhưng ngày người ta tìm nhiều loại vật liệu có tính chất đặc biệt chế tạo máy có tốc độ cao hàng chục ngàn vòng phút; Hoặc máy có lực công tác tới hàng nghìn tấn; Nhiều loại dung dịch bôi trơn, dung dịch trơn nguội mới…cũng tìm Việc lựa chọn phương pháp gia công, phương pháp tạo hình … đổi hàng ngày Trong chế tạo máy, để tạo hình bề mặt cho chi tiết, trước hết cần phải thiết kế Propin chi tiết theo yêu cầu cho, từ chọn dụng cụ, công nghệ , sở xác định chuyển động tạo hình hợp lý, sau thiết kế biên dạng dụng cụ Có nhiều chi tiết có hình dạng phức tạp chọn phương pháp tạo hình đơn giản ngược lại Việc nghiên cứu lựa chọn phương pháp tạo hình bề mặt phù hợp đảm bảo độ xác chất lượng chi tiết gia công, ảnh hưởng tốt đến tuổi bền, tuổi thọ dụng cụ, máy móc hệ thống công nghệ đạt hiệu kinh tế thông qua giá thành sản phẩm Học viên : Lê Văn Thắm   Luận văn thạc sỹ Hướng dẫn khoa học: GS.TSKH Bành Tiến Long Trên giới nước ta có nhiều tác giả có nhiều công trình nghiên cứu lĩnh vực này, bề mặt có hình dạng phức tạp Nhiều nhà khoa học tạo lý thuyết phương pháp tạo hình bề mặt quan trọng Tuy nhiên việc nghiên cứu ứng dụng các phương pháp tạo hình bề mặt gia công khí để gia công Dụng cụ y tế biện pháp nâng cao chất lượng, tuổi thọ chúng chưa trọng nhiều, Dụng cụ y tế liên quan trực tiếp đến an toàn tính mạng, sức khỏe người Chính việc nghiên cứu ứng dụng phương pháp tạo hình bề mặt để gia công bề mặt phức tạp quan trọng số dụng cụ y tế nhiệm vụ có tầm quan trọng ý nghĩa kinh tế, xã hội lớn Với đồng ý Viện Cơ Khí, Viện đào tạo sau đại học Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội đồng ý Thầy giáo GS-TSKH Bành Tiến Long, Em giao đề tài: “Nghiên cứu tạo hình bề mặt phức tạp biện pháp nâng cao chất lượng bề mặt dụng cụ y tế sản phẩm khí” Đề hoàn thành đề tài em vận dụng kiến thức học tìm hiểu tài liệu chuyên ngành liên quan Nhưng hạn chế mặt kiến thức, kinh nghiệm thời gian nên trình thực không tránh khỏi sai sót, em mong nhận ý kiến đóng góp Thầy, Cô Em xin chân thành cảm ơn đến Thầy, Cô Bộ môn Gia công Vật liệu Dụng cụ công nghiệp- Viện Cơ khí, Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội giúp đỡ Em trình hoàn thiện đề tài Học viên : Lê Văn Thắm   Luận văn thạc sỹ Hướng dẫn khoa học: GS.TSKH Bành Tiến Long Đặc biệt Em xin chân thành cảm ơn GS-TSKH Bành Tiến Long trực tiếp hướng dẫn tạo điều kiện giúp đỡ tận tình để Em hoàn thiện đề tài Hà Nội, ngày …tháng … năm 2011 Học viên Lê Văn Thắm Học viên : Lê Văn Thắm   79 Luận văn thạc sỹ Hướng dẫn khoa học: GS.TSKH Bành Tiến Long Quá trình mài thực chất trình dùng vô số hạt mài ( có góc trước âm), chuyển động với vận tốc cao từ 30 ÷ 100m/s, cào xước lên bề mặt chi tiết gia công để lấy lớp phoi mỏng tạo thành bề mặt chi tiết Do trình mài lực cắt lớn, nhiệt cắt cao lớp kim loại bề mặt sát bề mặt có biến đổi khác so với phương pháp gia công khác Khi mài tác động nhiệt cắt trạng thái tính chất lớp bề mặt thường trội so với lực cắt Trong trình mài xảy tượng biến đổi cấu trúc bên lớp bề mặt, phần tử cacbit tập trung phía hạt tinh thể hình thành tổ chức có cấu trúc giống cấu trúc sau trình ủ Quá trình biến đổi cấu trúc tạo giá trị ứng xuất kéo nén với trị số xấp xỉ giới hạn chảy vật liệu Quá trình biến đổi cấu trúc giống cấu trúc sau trình ủ: “ sau bước mài thô bán tinh thường ứng với chiều sâu khoảng 10 ÷ 30µm , sau mài tinh thường ứng với chiều sâu khoảng 5µm Ứng xuất phân bố lớp bề mặt có sâu tới 50 ÷ 100µm.” ( theo tài liệu [1]) 4.1.2.2 Ảnh hưởng vật liệu, chế độ mài Độ cứng hạt vật liệu làm đá mài, độ bền chất dính kết ảnh hưởng tới chất lượng bề mặt mài chi tiết - Vật liệu làm hạt mài : Hạt mài đóng vai trò lưỡi cắt nên độ bền, độ cứng cỡ hạt ảnh hưởng tới chất lượng bề mặt mài Khi mài người ta hay dùng Oxit nhôm, silicol cabit, Boron cabit, Nitorit bo lập phương kim cương nhân tạo để làm vật liệu hạt mài Trong Oxit nhôm để mài vật liệu dẻo bền cho chất lượng bề mặt tương đối tốt, hệ số sinh nhiệt thấp (oxit nhôm trắng) Nitorit bo lập phương có độ cứng gấp đôi Oxit nhôm nên trì độ xác cao thời gian dài, tức cho chất lượng bề mặt tương đối ổn Học viên : Lê Văn Thắm   80 Luận văn thạc sỹ Hướng dẫn khoa học: GS.TSKH Bành Tiến Long định Kim cương nhân tạo có độ cứng cao loại vật liệu khác, có tính cắt gọt tốt, độ dẫn nhiệt tốt, nhiệt độ mài thấp nên chất lượng bề mặt, độ xác mài cao tất loại vật liệu làm hạt mài khác - Chất dính kết định đến khả giữ cho hạt mài liên kết với định tới khả tự bung hạt mài, tức tự làm khả cắt đá mài Từ ảnh hưởng tới độ bóng khả biến cứng bề mặt gia công - Độ hạt đá mài nói lên kích cỡ hạt mài, hạt đá mài lớn khoảng cách hạt lớn, có lưỡi cắt đồng thời tham gia cắt gọt nên độ bóng giảm Ngược lại đá mài có độ hạt lớn tức cỡ hạt nhỏ, đá mài mịn mài bóng Tuy nhiên cần phải phối hợp, hợp lý độ hạt, chất dính kết, vật liệu hạt mài cho phù hợp với vật liệu, trạng thái vật liệu gia công mong đạt chất lượng bề mặt mong muốn - Chế độ cắt mài ảnh hưởng lớn đến chất lượng bề mặt mài Nếu Tốc độ cắt thấp điều kiện khác tạo nên áp lực cắt tăng, đễ làm cho hạt mài rơi nhanh gây mòn đá trước thời hạn, độ bóng bề mặt kém, biến cứng tăng lên Nếu tốc độ cao gây rung động, gây vỡ đá mài nguy hiểm cho người, cho máy chi tiết gia công Khi chọn tốc độ Đá mài cần vào khả giữ liên kết chất dính kết Bước tiến chiều sâu cắt ảnh hưởng tới độ bóng vật liệu mài Khi chọn s t phải độ bóng độ cứng vững hệ thống công nghệ để định Thông thường mài thô chọn Vđ = 30 ÷35m/s; tốc độ vật mài Vct = 0.3 ÷1m/s Sn = 0.005 ÷ 0.015mm/1ht kép Học viên : Lê Văn Thắm   81 Luận văn thạc sỹ Hướng dẫn khoa học: GS.TSKH Bành Tiến Long Với vật liệu làm Kéo thép 4X13 có phần lưỡi kéo nhiệt luyện đạt độ cứng từ 52÷58HRC mài thô ta cần chọn đá mài hợp kim, loại mềm hạt trung bình; mài tinh ta cần chọn đá mềm, hạt nhỏ; vật liệu hạt mài Oxit nhôm Lý việc chọn đá mềm để mài kéo làm thép hợp kim, nhiệt luyện chi tiết có độ bền độ cứng cao, thép hợp kim dai nên phoi mài hay bám (bết) chặt vào đá mài gây cản trở cho trình cắt Do phải dùng đá mềm để hạt mài dễ bứt tạo lưỡi cắt mới, tự làm sắc cho đá Sau mài độ bóng tính chất cơ,lý, hóa lớp bề mặt mài Kéo cải thiện ró rệt Độ bóng cao giúp cho lưỡi cắt kéo sắc, cắt trơn, vệ sinh dễ dàng, bị gỉ tác dụng môi trường hóa chất 4.1.3 Ảnh hưởng Nhiệt luyện tới chất lượng bề mặt Tổ chức hạt sau nhiệt luyện định đến khả chống mài mòn độ bền lâu dụng cụ Chế độ nhiệt luyện (tốc độ nung, thời gian giữ nhiệt, môi trường làm nguội) thành phần vật liệu định đến tạo thành mức độ ổn định tổ chức hạt sau nhiệt luyện Khi nhiệt luyện ( Tôi ram) làm cho tổ chức kim loại biến đổi, chuyển biến pha thành tổ chức mactenxit mactenxit ram, trustit Xocbit ram Các tổ chức có cấu tạo mịn chặt, kéo dài theo phương, chúng có độ cứng, độ bền khả đàn hồi tính chống mài mòn cao 4.1.4 Ảnh hưởng dung dịch trơn nguội gia công tới chất lượng bề mặt Học viên : Lê Văn Thắm   82 Luận văn thạc sỹ Hướng dẫn khoa học: GS.TSKH Bành Tiến Long Chúng ta biết cắt gọt tác dụng biến dạng, lực cắt, chuyển động tương đối dụng cụ chi tiết, vùng cắt phát sinh lượng nhiệt lớn Lượng nhiệt truyên vào phoi, vào dao, chi tiết gia công Khi truyền vào dao chúng làm giảm độ cứng gây mòn gây ảnh hưởng tới chất lượng bề mặt chi tiết gia công Khi truyền vào chi tiết chúng làm biến đổi tổ chức lớp bề mặt, làm sai lệch kích thước chi tiết Do nhiệt phát sinh trình cắt ảnh hưởng lớn tới xuất chất lượng bề mặt gia công Muốn tăng xuất gia công chất lượng bề mặt ta cần chọn dung dịch phương pháp tưới nguội phù hợp Khi tưới nguội với áp xuất cao với dung dịch phù hợp làm tăng suất gia công vầ độ bóng lên nhiều lần độ bóng tăng lên 1-2 cấp 4.2 Những Biện pháp nâng cao chất lượng bề mặt Có nhiều biện pháp để nâng cao chất lượng bề mặt gia công vận dụng vào việc sản xuất Kéo Moayo , bao gồm: - Tăng cường chất lượng mài cách chọ đá mài, thay đổi chế độ mài, sử dụng dung dịch trơn nguội mài Mài điện hóa - Tăng cường chất lượng Nhiệt luyện cách nhiệt luyện tự động theo dây truyền - Mạ Ni –Cr với dụng cụ làm thép bon kết cấu chất lượng tốt - Đánh bóng điện hóa Trong phạm vi đề tài xin tập trung đưa số lý thuyết : Nhiệt luyện; Mài điện hóa đánh bóng điện hóa để nâng cao chất lượng bề măt 4.2.1 Biện pháp nâng cao chất lượng bề mặt nhiệt luyện Học viên : Lê Văn Thắm   83 Luận văn thạc sỹ Hướng dẫn khoa học: GS.TSKH Bành Tiến Long Đối với kéo Moayo 160 có mác thép 4X13 Thành phần thép 4X13 bao gồm: (0,35 – 0.45)% C; (12.5 – 13.5)% Cr; (0.2-0.4)%Si số nguyên tố khác Chế độ nhiệt luyện thép sau: Tº Tº Tºt Tºr Nung Nung Làm nguội Làm nguội tt t o t1 t2 o Hình 4.1 Sơ đồ t1 t2 Hình 4.2 Sơ đồ ram Chế độ tôi: Nhiệt độ tôi: Ttº = (1000 ÷ 1050)ºc Thời gian nung tn = 20 ÷ 25’ Thời gian giữ nhiệt tgn = 10 ÷ 15’ Làm nguội : Trong môi trường dầu Độ cứng sau nhiệt luyện đạt 62÷68 HRC Chế độ Ram: Nhiệt độ ram : Ttº = (400 ÷ 450)ºc Thời gian nung tn = 20 ÷ 25’ Thời gian giữ nhiệt tgn = 1h÷ 2h’ Làm nguội : Cùng lò không khí Độ cứng sau ram đạt 52÷58 HRC Tổ chức tế vi sau nhiệt luyện hình 4.3 Học viên : Lê Văn Thắm   84 Luận văn thạc sỹ Hướng dẫn khoa học: GS.TSKH Bành Tiến Long Thông thường sản xuất hàng loạt Kéo Moayo nhiệt luyện theo dây truyền liên tục thông qua hệ thống lò ram liên tục (Hình 4, Hình 5) Hình 4.3 Tổ chức tế vi dạng kim Mactenxit Hình 4.4 Lò nhiệt luyện liên tục loại kéo Học viên : Lê Văn Thắm   85 Luận văn thạc sỹ Hướng dẫn khoa học: GS.TSKH Bành Tiến Long Trong trình nhiệt luyện hay xảy tượng thoát cabon làm giảm độ cứng lớp bề mặt Để tăng chất lượng bề mặt nhiệt luyện ta cần nung thép môi trường bảo vệ 4.2.2 Biện pháp nâng cao chất lượng bề mặt mài điện hóa Đây phương pháp tổng hợp Mài học với phương pháp gia công điện hóa Nguyên lý sơ đồ mài điện hóa chi tiết xem hình 4.1 hình 4.2 Trong hình 4.6 thể sơ đồ nguyên lý để mài điện hóa: Khi gia công đá mài đóng vai trò điện cựcHình âm, 4.5 Cửa có lấy sản phẩm sau ram hạt mài nhô lên tạo thành khe hở đá mài ( cực âm) chi tiết gia công ( cực dương) Khe hở đá chi tiết chứa đầy dung dịch chất điện phân Khi có dòng điện chiều chạy qua Hình 4.6 Sơ đồ nguyên lý mài điện hóa tồn trình điện hóa hòa tan điện cực dương Vật liệu hòa tan tách khỏi bề mặt gia công nhờ tác dụng học hạt mài đá mài chuyển động Vật liệu hòa tan, dung dịch điện phân hạt mài ngoài, đồng thời chất điện phân liên tục phun vào chứa đầy vùng khe hở Trong hình 4.7 thể sơ đồ nguyên lý để mài điện hóa bề mặt trụ Học viên : Lê Văn Thắm   86 Luận văn thạc sỹ Hướng dẫn khoa học: GS.TSKH Bành Tiến Long Đá mài nối với cực âm nguồn điện chiều qua tiếp điểm Chi tiết nối với cực dương Thông qua biến trở để biến đổi ( điều chỉnh ) cường độ dòng điện cần thiết mạch Dung dịch chất điện phân đưa vào vùng gia công nhờ bơm Chế độ làm việc mài điện hóa thường sử dụng khoảng sau: - Vận tốc đá mài Vđ = 20 ÷ 30m/s - Hiệu điện làm việc U = ÷ 8V Hình 4.7 Sơ đồ mài điện hóa bề mặt trụ - Cường độ dòng điện phụ thuộc khoảng cách cực, diện tích bề mặt tiếp xúc đá mài chi tiết, chi tiết lớn lên đến 2000A - Mật độ dòng điện thường < = 30 (A/cm2) - Dung dịch chất điện phân : Nước thủy tinh NO3Ca Với nước thủy tinh đá bị mòn nhanh Học viên : Lê Văn Thắm   87 Luận văn thạc sỹ Hướng dẫn khoa học: GS.TSKH Bành Tiến Long Năng xuất chất lượng mài phụ thuộc vào độ hạt, nồng độ hạt mài cường độ dòng điện mài Khi nồng độ hạt mài đạt 25% xuất mài cao độ bóng Ra đạt tới 0.05µm Với kéo Moayo ta áp dụng phương pháp mài để mài bề mặt lòng mo thay chi tiết trụ vế kéo phải vế kéo trái 4.2.3 Biện pháp nâng cao chất lượng bề mặt Đánh bóng điện hóa Đánh bóng điện hóa trình đánh bóng chi tiết Anot dung dịch đặc biệt Sau đánh bóng điện hóa ta bề mặt phẳng, bóng đẹp Đánh bóng điện hóa dùng để chuẩn bị bề mặt trước mạ gia công tinh bề mặt làm thép không gỉ, vỏ bia… Khi đánh bóng điện hóa Chi tiết kim loại anot, catot cực chì thép không gỉ Khi có điện bề mặt kim loại hình thành lớp màng dính, điện trở cao, bề mặt chỗ lồi có cường độ dòng điện lớn, kim loại bị hòa tan nhanh, chỗ lõm có cường độ dòng điện nhỏ, kim loại bị hòa tan chậm Kết tạo nên bề mặt phảng Độ bóng sau đánh bóng điện hóa tăng lên so với trước đánh bóng Chế độ đánh bóng điện hóa thép không gỉ tra bảng 4.1: Bảng 4.1 Chế độ đánh bóng điện hóa thép không gỉ Thành phần chế độ công H3PO4 (98%) 50 -60 42 560ml/l H2SO4 (98%) 20-30 - 560ml/l - - - nghệ CrO3 Học viên : Lê Văn Thắm   88 Luận văn thạc sỹ H2H5(OH)3 Hướng dẫn khoa học: GS.TSKH Bành Tiến Long 47 47 - - - - 50-60 100 55-65 10 30 4-5 20-100 5-15 20-50 1.64 -1.75 - 1.76 -1.82 Điện (v) 6-8 6-8 - Nguyên liệu Katot Chì Chì Chì Gietalin Nhiệt độ (ºC) Thời gian (phút) Mật độ dòng Anot (A/dm2) Tỷ trọng (g/l) Phạm vi áp dụng Thép không gỉ Thép không gỉ Thép không gỉ Với Kéo Moayo ta thường sử dụng chế độ cột Lưu ý: Dung dịch đánh bóng điện hóa pha phải xử lý điện phân để nồng độ Cr+6 chuyển thành Cr+3 Mật độ dòng điện 30 -40 A/dm2 Lượng điện 5-6 A giờ/lít Quá trình đánh bóng điện hóa có hòa tan sát làm độ bóng kim loại giảm xuống Khi nồng độ Fe2O3 = 6-8% phải thay dung dịch; Khi nồng độ Cr3 > 2% phải thay dung dịch Khi điện phân dung dịch người ta sử dụng điện cực Graphit lớn; Catot cách ly ống sứ Sau điện phân phải loại bỏ Cr3 vòng Katot Thời gian đánh bóng điện hóa không nên kéo dài lại làm giảm độ bóng Khi đánh bóng điện hóa độ bóng bề mặt tăng lên từ đến cấp độ bóng Ngoài kéo mạ Cr, Mạ Ni Học viên : Lê Văn Thắm   89 Luận văn thạc sỹ Hướng dẫn khoa học: GS.TSKH Bành Tiến Long KẾT LUẬN Đề tài : “Nghiên cứu tạo hình bề mặt phức tạp biện pháp nâng cao chất lượng bề mặt dụng cụ y tế sản phẩm khí” phát triển lý thuyết tạo hình bề mặt Nhà khoa học trước Đề tài tập trung vận dụng lý thuyết có, để giải toán tạo hình bề mặt phức tạp áp dụng lĩnh vực y tế, mà cụ thể kéo mổ Moayo 160 đầu cong, mũi nhọn-tù (chưa có có tiền lệ Việt Nam) Kéo mổ Moayo dụng cụ phẫu thuật có bề mặt phức tạp cong chiều, có yêu cầu kỹ thuật cao Hiện đa số loại kéo Moayo đầu cong kéo mổ tương tự phải nhập từ nước với giá đắt Dưới hướng dẫn GS.TSKH Bành Tiến Long, đóng góp ý kiến thày cô Bộ môn Gia công Vật liệu Dụng cụ công nghiệp – Viện khí- Trường ĐHBK HN, đề tài đạt số kết có khả áp dụng tính toán, thiết kế công nghệ sản xuất kéo mổ Moayo Việt Nam giai đoạn Kết nghiên cứu luận văn tốt nghiệp nêu là: - Nghiên cứu lý thuyết tạo hình bề mặt; Giải số toán tạo hình không gian chiều - Ứng dụng phương pháp tạo hình bề mặt để xây dựng phương pháp tạo hình bề mặt lòng mo lưỡi kéo mổ Moayo 160 đầu cong, mũi nhọn/ tù loại dụng cụ y tế có hình dạng phức tạp - Lập phương trình bề mặt lòng mo, lập giải hệ phương trình xác định đường cong lưỡi kéo trên; Lập thuật toán xác định tọa độ điểm vẽ đường cong lưỡi kéo phần mềm phù hợp - Nghiên cứu đồ gá mài lưỡi Kéo mổ Moayo 160 đầu cong, mũi nhọn/ tù., máy mài sắc vạn năng, ; tính toán sai số đồ gá, đưa số thông số ảnh Học viên : Lê Văn Thắm   90 Luận văn thạc sỹ Hướng dẫn khoa học: GS.TSKH Bành Tiến Long hưởng tới độ xác gia công bề mặt lòng mo Mô trình mài Lòng mo phần mềm phù hợp - Nghiên cứu, xác định số yếu tố ảnh hưởng tới chất lượng bề mặt dụng cụ y tế, biện pháp nâng cao chất lượng bề mặt từ nâng cao chất lượng tuổi thọ dụng cụ y tế Một số vấn đề cần tiếp tục nghiên cứu để đáp ứng nhu cầu phát triển sản xuất dụng cụ y tế hướng tới xuất - Nghiên cứu chế tạo đồ gá mài lòng mo; mài mặt sau lưỡi kéo; - Lập phương trình điều khiển để mài mặt sau lưỡi cắt kéo mổ Moayo kéo mổ tương tự để gia công máy CNC; lập trình điều khiển Robot để mài mặt sau lưỡi kéo - Nghiên cứu công nghệ đánh bóng điện hóa bề mặt kéo - Nghiên cứu công nghệ mài điện hóa để mài lòng mo mặt sau lưỡi cắt Trong trình nghiên cứu, tính toán trình bày luận văn tránh khỏi hạn chế, sai sót Em mong giúp đỡ, góp ý Thày Hội đồng để luận văn tốt nghiệp hoàn thiện Một lần nữa, em xin chân thành cảm ơn GS.TSKH Bành Tiến Long, Thày, Cô Bộ môn Gia công Vật liệu Dụng cụ công nghiệp, Hội đồng bảo vệ giúp đỡ, tận tình bảo tạo điều kiện để Em hoàn thành luận văn tốt nghiệp Hà nội, ngày 26 tháng 09 năm 2011 Học viên thực Lê Văn Thắm Học viên : Lê Văn Thắm   91 Luận văn thạc sỹ Hướng dẫn khoa học: GS.TSKH Bành Tiến Long TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] N.E Kotsin : Phép tính véc tơ mở đầu phép tính Ten xơ(1976), Nhà xuất Khoa học kỹ thuật [2] GS.TSKH Bành Tiến Long, PGS.TS Trần Thế Lục, Ths Nguyễn Chí Quang (2000), Công nghệ tạo hình bề mặt dụng cụ công nghiệp,Nhà xuất Khoa học kỹ thuật, Hà nội [3] PGS.PTS Nguyễn Đắc Lộc, PGS.PTS Lê Văn Tiến(1978), Công nghệ chế tạo máy, Nhà xuất Khoa học kỹ thuật [4] TSKH Lê Công Dưỡng(2000), Vật liệu học, Nhà xuất Khoa học kỹ thuật, Hà nội [5] TSKH Lê Dương Linh, Đặng Lê Toàn, Tạ Anh Tuấn(1989), Sách tra cứu nhiệt luyện thép dụng cụ, Nhà xuất Khoa học kỹ thuật, Hà nội [6] Bành Tiến Long Lý thuyết tạo hình bề mặt thực đôi động học dụng cụ cắt- chi tiết Luận án tiến sỹ khoa học kỹ thuật, Praha,1991 [7] Litvin – Ph.L(1978) Teoriia rubtratyx zaceppleni [8] Trang Web tham khảo: Photograph for Medical Instruments Học viên : Lê Văn Thắm   92 Luận văn thạc sỹ Hướng dẫn khoa học: GS.TSKH Bành Tiến Long PHỤ LỤC Phụ lục 1: Danh sách số công ty sản xuất dụng cụ y tế giới HNM Medical, A Manufacturer of Surgical Instruments 2007 1.866.291.8498 Cong ty: Surgical King Co ( Pakistan) –SX Dung cu phau thuat Sante International ( Pakistan) Ves Vacuum International Co Pvt Ltd ( Pakistan) Saweez Surgical Corporation ( Pakistan) Paramid Industry ( Pakistan) Bright Surgical Company ( Pakistan) Plus Surgicals ( India) Pushpa Trading Co ( India) 10 Globe International ( India) 11 Swen Medical Devices Pvt Ltd ( India) 12 Health Mission Instruments ( United Kingdom) 13 Fine Instruments Co ( Germany) 14 R K Instrumente,Germany ( Germany) 15 Herkules ( United States Of America) Học viên : Lê Văn Thắm   93 Luận văn thạc sỹ Hướng dẫn khoa học: GS.TSKH Bành Tiến Long Phụ lục 2: Phân chia Dụng cụ y tế theo quốc tế (Theo trang Web: themedica.com) • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • Anaesthesia Instrument Arthroscopy Instrument Cardiovascular Instrument Cast Instruments Curette Dental Instrument Dermal Instrument Ear Instrument Forceps Knives Laparoscopy Equipment Laryngoscope Nail Instrument Nasal Instrument Neurosurgery Instrument Ophthalmic Instrument Oral Instrument Orthopedic Instrument Physiotherapy Equipments Rectal Instrument Scalpels Scissors Urological Instrument Học viên : Lê Văn Thắm   ... hợp - Nghiên cứu biện pháp nâng cao chất lượng bề mặt nhằm nâng cao tuổi thọ độ tin c y Dụng cụ y tế Đối tượng- Phạm vi nghiên cứu a Đối tượng : Các bề mặt phức tạp sản phẩm khí Dụng cụ y tế b... tới chất lượng bề mặt 81 4.2 Những Biện pháp nâng cao chất lượng bề mặt 82 4.2.1 Biện pháp nâng cao chất lượng bề mặt nhiệt luyện 82 4.2.2 Biện pháp nâng cao chất lượng bề mặt. .. vào việc tạo hình bề mặt chi tiết có hình dạng phức tạp lĩnh vực Y tế Từ đưa biện pháp nâng cao chất lượng bề mặt gia công nhằm nâng cao tuổi thọ độ tin c y sản phẩm, đặc biệt sản xuất Dụng cụ