Bài viết trình bày kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của khoảng cách phun Lp và áp suất phun Pp đến độ nhám bề mặt Rz khi phun trên bề mặt thép hợp kim 16Mn bằng máy phun hạt mài Shang-Po TM-DT1. Từ đó xây dựng đồ thị xác định ảnh hưởng của khoảng cách phun và áp suất phun đến độ nhám bề mặt khi phun hạt mài.
KHOA HỌC CÔNG NGHỆ P-ISSN 1859-3585 E-ISSN 2615-9615 NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA KHOẢNG CÁCH VÀ ÁP SUẤT PHUN ĐẾN ĐỘ NHÁM BỀ MẶT THÉP HỢP KIM 16Mn KHI PHUN TRÊN MÁY PHUN HẠT MÀI RESEARCH ON EFFECTS OF BLASTING DISTANCE AND PRESSURE TO SURFACE ROUGHNESS OF 16Mn ALLOY STEEL WHEN BLASTING USING BLASTING MACHINE Đặng Xn Thao¹,*, Hồng Văn Gợt , Phạm Đức Cường¹ TĨM TẮT Bài báo trình bày kết nghiên cứu ảnh hưởng khoảng cách phun Lp áp suất phun Pp đến độ nhám bề mặt Rz phun bề mặt thép hợp kim 16Mn máy phun hạt mài Shang-Po TM-DT1 Từ xây dựng đồ thị xác định ảnh hưởng khoảng cách phun áp suất phun đến độ nhám bề mặt phun hạt mài Kết nghiên cứu đưa sở giúp kỹ sư công nghệ xác định thông số đầu vào tốt nhằm làm tạo độ nhám mong muốn phun vật liệu thép hợp kim 16Mn Từ khóa: Thơng số cơng nghệ; nhám bề mặt; thép 16Mn; máy phun hạt mài ABSTRACT The report presents the results of research on the effect of blasting distance Lp and pressure Pp to surface roughness Rz when blasting on the surface of 16Mn alloy steel with Shang-Po TM-DT1 blasting machine Accordingly, a graph shall be developed to determine the effect of blasting distance and pressure on surface roughness when blasting abrasives The research results are the basis for the technology engineers to find out the best input parameters to clean and create the desired roughness when blasting on 16Mn alloy steel material Keywords: Technological parameters; surface roughness; steel 16Mn; blasting machine Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội Viện Nghiên cứu Cơ khí * Email: xuanthao.haui@gmail.com Ngày nhận bài: 08/01/2019 Ngày nhận sửa sau phản biện: 18/4/2019 Ngày chấp nhận đăng: 15/8/2019 GIỚI THIỆU Trong cơng nghiệp chế tạo máy có nhiều chi tiết cần làm cần tạo nhám cho bề mặt sản phẩm Điển chi tiết cần làm trước sơn, sơn lại, mạ phun phủ việc làm cần thiết, việc làm để loại bỏ lớp rỉ sét, dầu mỡ, bụi bẩn bám bề mặt chi tiết Q trình phun cần tạo độ nhám mong muốn để tăng độ bền bám dính lớp sơn, lớp phủ, lớp mạ bề mặt chi tiết… Trong số, phương pháp làm máy phun hạt mài dùng phổ biến rộng rãi Phương pháp làm phun hạt mài Benjamin Chew Tilghman phát minh năm 1870, từ có nhiều loại máy phun hạt mài với chủng loại kích cỡ khác Đặc điểm phương pháp dòng hạt mài phun vào bề mặt cần làm qua vòi phun nhờ máy phun hạt mài với áp lực khoảng cách định nhằm bóc lớp vật liệu bị ơxi hóa, lớp rỉ sét, lớp sơn cũ chất bẩn nhằm làm bề mặt sản phẩm Để sử dụng máy phun hạt mài làm hiệu quả, việc nghiên cứu chế độ công nghệ để đưa thông số phun phù hợp cho yêu cầu cần thiết [1, 2, 3] Để giúp kỹ sư cơng nghệ có đánh giá cụ thể cho việc gia công làm bề mặt chi tiết, báo nghiên cứu ảnh hưởng khoảng cách phun Lp áp suất phun đến độ nhám bề mặt Rz thực phun thép hợp kim 16Mn sử dụng máy phun hạt mài Shang-Po TM-DT1 MƠ HÌNH THÍ NGHIỆM VÀ TRANG THIẾT BỊ KÝ HIỆU: Ký hiệu Lp Pp t s Đơn vị mm Bar Giây mm Ý nghĩa Khoảng cách phun Áp suất phun Thời gian Đường kính hạt phun 44 Tạp chí KHOA HỌC & CƠNG NGHỆ ● Số 53.2019 2.1 Mơ hình thí nghiệm Việc tiến hành thí nghiệm ảnh hưởng thơng số đầu vào khoảng cách phun áp suất phun , thông số đầu độ nhám bề mặt Rz Trong thí nghiệm này, nhóm tác giả thí nghiệm với thơng số đầu vào mẫu Hình sơ đồ mơ tả nghiên cứu thực nghiệm q trình gia công phun hạt mài với thông số công nghệ SCIENCE - TECHNOLOGY P-ISSN 1859-3585 E-ISSN 2615-9615 đầu vào áp suất, khoảng cách phun, không xét đến ảnh hưởng yếu tố nhiễu; đầu độ nhám bề mặt cần nghiên cứu Hình Mẫu thí nghiệm thép hợp kim 16Mn Hình Sơ đồ thí nghiệm nghiên cứu ảnh hưởng áp suất phun khoảng cách phun đến độ nhám bề mặt gia công 2.2 Trang thiết bị thí nghiệm - Thiết bị phun: Máy phun hạt mài Shang-Po, Moded TMDT1, Phòng Thí nghiệm trọng điểm Cơng nghệ Hàn, Viện Nghiên cứu Cơ khí (hình 2) Một số đặc tính kỹ thuật sau: + Phun bi, phun cát, phun hạt mài khí nén; + Lưu lượng khí nén cần dùng: 3,5 - 6,0m3/phút; + Áp lực làm việc: 5,0 - 7,5 Bar/cm2 - Hạt phun: Hạt Al2O3, kích thước hạt 0,35 ÷ 1,19 mm (hình 3) - Mẫu thí nghiệm: Thép hợp kim16Mn với kích thước Ø30x12 mm (hình 4) - Thiết bị đo: Máy đo độ nhám Rugosoft 10-10G (hình 5) Hình Máy đo độ nhám Rugosoft 10-10G 2.3 Thơng số thí nghiệm Để nghiên cứu, đánh giá ảnh hưởng khoảng cách phun Lp tới độ nhám bề mặt, tác giả tiến hành thực nghiệm với khoảng cách phun thay đổi khoảng 40 ÷ 140mm mô tả chi tiết bảng Để nghiên cứu, đánh giá ảnh hưởng áp suất phun Pp tới độ nhám bề mặt, tác giả tiến hành thực nghiệm với áp suất phun thay đổi khoảng ÷ 7,5Bar mơ tả chi tiết bảng Bảng Ảnh hưởng Lp tới Rz Mẫu TN (mm) 40 60 80 100 120 140 (Bar) t(s) s(mm) 6,0 30 0,35 ÷ 1,19 Bảng Ảnh hưởng Pp tới Rz Hình Máy phun hạt mài Shang-Po Moded TM-DT1 Mẫu TN 10 11 12 (mm) 100 (Bar) 5,0 5,5 6,0 6,5 7,0 7,5 t(s) s(mm) 30 0,35 ÷ 1,19 KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM VÀ THẢO LUẬN Hình Hạt phun Al2O3 3.1 Ảnh hưởng khoảng cách phun (Lp) tới độ nhám bề mặt chi tiết (Rz) Để xác định ảnh hưởng khoảng cách phun tới độ nhám bề mặt chi tiết phun, tiến hành thí nghiệm ứng No 53.2019 ● Journal of SCIENCE & TECHNOLOGY 45 KHOA HỌC CÔNG NGHỆ P-ISSN 1859-3585 E-ISSN 2615-9615 với mẫu thử có thứ tự ÷ Trong q trình thí nghiệm, thơng số khác (lưu lượng khí 6,0 m3 /phút; kích thước hạt phun 0,35 ÷ 1,19mm; thời gian phun 30 giây) giữ cố định, có khoảng cách phun L thay đổi Để đảm bảo tính xác độ tin cậy cao, sau gia công mẫu đo vị trí khác sau lấy kết trung bình lần đo Kết đo ảnh hưởng L tới Rz thể bảng [4, 5] Bảng Ảnh hưởng L tới Rz Mẫu (mm) 40 60 80 (Bar) 6,0 6 100 120 140 t (s) 30 s (mm) 0,35 ữ 1,19 Rz (àm) 59,373 59,113 55,529 61,384 60,597 63,217 70,325 72,176 70,873 78,487 75,745 75,929 67,534 67,112 66,489 58,334 57,402 56,076 RzTB (µm) 58,005 61,733 71,125 3.2 Ảnh hưởng áp suất phun tới nhám bề mặt RZ Để xác định ảnh hưởng áp suất phun tới độ nhám bề mặt, tiến hành phun mẫu thử có thứ tự 7÷12 Trong q trình thí nghiệm, thơng số khác (lưu lượng khí 6,0m3 /phút; kích thước hạt phun 0,35 ÷ 1,19mm; thời gian phun 30 giây) giữ cố định, có áp suất phun P thay đổi Để đảm bảo tính xác độ tin cậy cao, sau gia cơng mẫu đo vị trí khác sau lấy kết trung bình lần đo Kết đo ảnh hưởng P tới Rz thể bảng [4, 5] Bảng Ảnh hưởng P tới Rz Mẫu (mm) (Bar) 5,0 5,5 6,0 t (s) s (mm) 76,720 67,045 57,271 Hình Đồ thị thực nghiệm biểu diễn quan hệ nhám bề mặt khoảng cách phun Ảnh hưởng khoảng cách phun đến độ nhám bề mặt chi tiết thể bảng hình thấy thay đổi khoảng cách phun từ 40mm tới 100mm độ nhám Rz tăng theo Khi khoảng cách phun tiếp tục tăng từ 120mm tới 140mm độ nhám Rz lại có xu hướng giảm dần Nguyên nhân khoảng cách gần độ nhám giảm hạt phun với khoảng cách ngắn chưa bị động năng, đồng thời chùm tia hạt phun 46 Tạp chí KHOA HỌC & CƠNG NGHỆ ● Số 53.2019 chụm hạt ban đầu bay vào làm sói mòn bề mặt chi tiết lớn tới hạt bay tới làm đỉnh nhấp nhô cao hạt ban đầu tạo Ngược lại khoảng cách phun tiếp tục tăng từ 120mm tới 140mm độ nhám giảm khoảng cách lúc ảnh hưởng tới gia tốc hạt phun giảm mà độ nhám giảm theo 100 30 10 6,5 11 7,0 12 7,5 0,35 ÷ 1,19 Rz (µm) 56,953 57,395 58,323 64,419 69,711 65,340 72,414 71,502 71,132 75,108 74,351 79,167 61,920 60,908 63,139 59,790 57,433 58,100 RzTB (µm) 57,557 66,490 71,683 76,209 61,989 58,441 Hình Đồ thị thực nghiệm biểu diễn quan hệ nhám bề mặt áp suất phun P-ISSN 1859-3585 E-ISSN 2615-9615 SCIENCE - TECHNOLOGY Ảnh hưởng khoảng áp suất đến độ nhám bề mặt chi tiết thể bảng hình thấy thay đổi áp suất phun từ 5,0 ÷ 6,5Bar độ nhám Rz tăng theo Khi khoảng áp suất tiếp tục tăng từ 7,0 ÷ 7,5Bar độ nhám Rz lại có xu hướng giảm dần Nguyên nhân áp suất giảm làm cho độ nhám Rz lại có xu hướng giảm hạt khơng có gia tốc cao khoảng cách lại xa, điều phù hợp với lý thuyết khí động lực học Ngược lại áp suất phun tiếp tục tăng từ 7,0 ÷ 7,5Bar độ nhám giảm hạt nhận gia tốc lớn, hạt ban đầu bay vào làm sói mòn bề mặt chi tiết lớn tới hạt bay tới làm đỉnh nhấp nhô cao hạt ban đầu tạo KẾT LUẬN Bài báo trình bày kết nghiên cứu thực nghiệm đánh giá ảnh hưởng khoảng cách phun áp suất phun đến độ nhám bề mặt thép hợp kim 16Mn gia công phương pháp phun hạt mài, sử dụng hạt phun Al2O3 Từ kết thực nghiệm, đánh giá ảnh hưởng khoảng cách phun áp suất phun đến độ nhám bề mặt thép 16Mn Khoảng cách cho độ nhám cao Lp = 100mm áp suất phun cho độ nhám cao Pp = 6,5Bar Trong hai thông số xét khoảng cách phun có ảnh hưởng lớn áp suất phun tới độ nhám bề mặt thép 16Mn, nhiên khác biệt không nhiều TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nguyễn Văn Tư, 1999 Xử lý bề mặt NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội [2] Hồng Tùng, 2002 Cơng nghệ phun phủ ứng dụng NXB Khoa học Kỹ thuật [3] Hoàng Văn Gợt, 2012 Công nghệ phun phủ phương pháp thực nghiệm NXB Khoa học Kỹ thuật [4] Trần Văn Địch, 2003 Nghiên cứu độ xác gia cơng thực nghiệm NXB Khoa học Kỹ thuật [5] Nguyễn Văn Dự, Nguyễn Đăng Bình, 2011 Quy hoạch thực nghiệm kỹ thuật NXB khoa học Kỹ thuật AUTHORS INFORMATION Dang Xuan Thao1, Hoang Van Got2, Pham Duc Cuong1 Hanoi University of Industry National Research Institute of Mechanical Engineering No 53.2019 ● Journal of SCIENCE & TECHNOLOGY 47 ... phương pháp phun hạt mài, sử dụng hạt phun Al2O3 Từ kết thực nghiệm, đánh giá ảnh hưởng khoảng cách phun áp suất phun đến độ nhám bề mặt thép 16Mn Khoảng cách cho độ nhám cao Lp = 100mm áp suất phun. .. đầu vào áp suất, khoảng cách phun, không xét đến ảnh hưởng yếu tố nhiễu; đầu độ nhám bề mặt cần nghiên cứu Hình Mẫu thí nghiệm thép hợp kim 16Mn Hình Sơ đồ thí nghiệm nghiên cứu ảnh hưởng áp suất. .. tới hạt bay tới làm đỉnh nhấp nhô cao hạt ban đầu tạo KẾT LUẬN Bài báo trình bày kết nghiên cứu thực nghiệm đánh giá ảnh hưởng khoảng cách phun áp suất phun đến độ nhám bề mặt thép hợp kim 16Mn