Trình bày tổng quan về gia công tia lửa điện. Nghiên cứu ảnh hưởng của một số thông số công nghệ đến chất lượng bề mặt chi tiết được gia công bằng phương pháp xung tia lửa điện. Tiến hành các thí nghiệm và xử lý số liệu.
1 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC THÔNG SỐ CƠNG NGHỆ TRONG Q TRÌNH MÀI TỚI SỰ PHÂN BỐ NHIỆT KHI MÀI LÀM MÁT BẰNG KHƠNG KHÍ LẠNH PHẦN I: NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC CẤU TRÚC ĐÁ MÀI VÀ CÁC THÔNG SỐ CÔNG NGHỆ NGÀNH: CÔNG NGHỆ CƠ KHÍ MÃ SỐ:………… NGUYỄN TRỌNG HÙNG Người hướng dẫn khoa học: TS.TRƯƠNG HOÀNH SƠN HÀ NỘI 2006 MỤC LỤC MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU Chương I: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ NHIỆT MÀI 1.1 Vị trí mài sản xuất khí 1.2 Các dạng hư hỏng thường gặp mài 15 1.3 Ảnh hưởng nhiệt mài đến chất lượng gia công chi tiết máy 19 1.4 Các phương pháp làm mát vùng mài 21 1.4.1 Sử dụng dung dịch trơn nguội 21 1.4.2 Sử dụng chất kết dính có hệ số dẫn nhiệt cao 24 1.4.3 Sử dụng khơng khí lạnh 26 Chương II: PHÂN TÍCH TRUYỀN NHIỆT TRONG Q TRÌNH MÀI 32 2.1 Nhiệt sinh vùng mài 32 2.2 Nhiệt độ bề mặt chi tiết mài 34 2.2.1 Cơ sở nhiệt động học-Lý thuyết M.C.Shaw 34 2.2.2 Nhiệt độ bề mặt chi tiết mài theo lý thuyết M.C haw……………….38 2.3 Sự phân bố nhiệt vùng mài mài khô 41 2.3.1 Cơ sở nhiệt động học theo M.C.Shaw 45 2.3.2 Nhiệt truyền vào chi tiết gia công 45 2.3.3 Nhiệt truyền vào đá mài 46 2.3.4 Nhiệt truyền vào phoi 46 Chương III: PHÂN TÍCH LÝ THUYẾT VỀ SỰ PHÂN BỐ NHIỆT MÀI KHI LÀM MÁT BẰNG KHÍ LẠNH 47 3.1 Mô hình truyền nhiệt vùng mài 47 3.2 Phân tích truyền nhiệt vùng mài 48 3.3 Ảnh hưởng thông số đến phân bố nhiệt 50 3.3.1 Các thông số liên quan đến cấu trúc đá mài 50 3.3.2 Các thông số liên quan đến thông số công nghệ 56 Chương IV: MỘT SỐ KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM TRONG Q TRÌNH MÀI LÀM MÁT BẰNG KHƠNG KHÍ LẠNH 59 4.1 Mơ hình thí nghiệm 59 4.2 Điều kiện thực nghiệm 61 U U U U U U U U U U U U U U U U U U U U U U U U U U U U U U U U U U U U U U U U U U U U U U U U U U U U U U U U U U 4.3 Kết thí nghiệm thảo luận 65 4.3.1 Khả làm mát khí lạnh bề mặt chi tiết gia công 65 4.3.2 Ảnh hưởng cấu trúcđá mài đến khả làm mát 67 4.3.3 Ảnh hưởng thông số công nghệ đến khả làm mát………69 4.4 Kết luận 73 Chương V: CÁC KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO 75 Lời cảm ơn TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC Tóm tắt luận văn Tiếng Việt U U U U U U U U U U U U U U LỜI NÓI ĐẦU Ngày nay, công nghiệp gia công hướng tới môi trường cơng nghệ đảm bảo độ xác gia cơng chất lượng bề mặt chi tiết máy đòi hỏi ngày cao đồng thời phải tạo môi trường gia cơng có lợi cho mơi trường, cho sức khoẻ người lao động Điều cho thấy tiếp tục sử dụng loại dung dịch trơn nguội truyền thống có sử dụng hợp chất hố hóc có hại cho sức khoẻ người lâu dài mà địi hỏi phải có thay nhằm thoả mãn yêu cầu khoa học công nghệ Cho đến nay, sử dụng khí lạnh làm nguội gia cơng cơng nghệ đáp ứng yêu cầu nói cơng nghiệp gia cơng Do cần sớm đầu tư, nghiên cứu, phát triển công nghệ sử dụng khí lạnh làm nguội q trình gia cơng Việt nam nước có cơng nghiệp đà phát triển nên việc áp dụng công nghệ trình sản xuất tạo tiền đề tốt cho nghiệp phát triển tạo tiền đề cho việc phát bền vững sau Việc sử dụng khí lạnh để làm mát vùng mài nghiên cứu ứng dụng số nước (1) Đã có nhiều cơng trình nghiên cứu khả mát P P khả ứng dụng khơng khí lạnh để làm mát vung mài thay cho dung dich làm mát truyền thống Các kết nghiên cứu việc thổi lường khơng khí lạnh qua vùng mài có tác dụng làm cho nhiệt độ bề mặt mài chi tiết hạ xuống phần nhiệt lấy khỏi vùng mài Tuy nhiên, nghiên cứu khả làm mát khơng khí (2) P P lạnh chủ yếu nghiên cứu dạng thực nghiệm Để việc cho việc sử dụng khơng khí lạnh để làm mát q trình mài có hiệu cần có nghiên cứu lý thuyết Ở phạm vi đề tài này, tác giả mong muốn đưa số nghiên cứu lý thuyết khả làm nguội chi tiết gia công mài cách sử dụng khí lạnh Nghiên cứu ảnh hưởng thông số công nghệ đến khả làm mát khí lạnh mài, qua đưa thông số mối quan hệ yếu tố mài Tồn nghiên cứu luận văn trình bày chương Chương giới thiệu chung nhiệt mài Chương giới thiệu khả công nghệ phương pháp mài, ưu điểm tồn chúng Sau phân tích ảnh hưởng nhiệt mài gây nên đồng thời đưa phương pháp truyền thống làm giảm nhiệt mài giới thiệu phương pháp mài sử dụng khí lạnh để làm mát vùng mài nhiệt độ bề mặt chi tiết mài Chương trình bày phân tích truyền nhiệt vùng mài trình mài Chương tiếp tục giới thiệu rõ sở truyền nhiệt gia công, đề cập đến cở sở tính tốn truyền nhiệt khu vực gia công theo lý thuyết M.C Shaw dựa vào để làm sở cho tính tốn thực nghiệm sau đề tài Chương trình bày phân tích mặt lý thuyết truyền nhiệt vào chi tiết mài làm mát khí lạnh Chương tác giả muốn đưa lý thuyết phân tích truyền nhiệt mài đến thành phần hệ thống công nghệ khu vực mài dùng khí lạnh để làm mát vùng mài Qua phân tích rõ ảnh hưởng yếu tố hệ thống công nghệ, yếu tố chế độ mài đến trình truyền nhiệt Một số kiểm nghiệm ảnh hưởng không khí lạnh tới việc làm mát q trình mài thực nghiệm trình bày chương Chương làm rõ ảnh hưởng thông số công nghệ đến khả làm mát khí lạnh thực nghiệm để chứng minh phân tích lý thuyết đưa trước Q trình thực nghiệm tiến hành trung tâm mài VKC45 hãng Hitachi Seiki sản xuất, sử dụng đá mài kim cương có tỷ lệ lỗ khí khác để mài vật liệu Hợp kim cứng T 15 K Nhiệt độ bề mặt chi tiết mài đo R R R R bằng cặp ngẫu nhiệt trực tiếp vùng mài Đây kết hợp tác tác giả với Phịng thí nghiệm nghiên cứu q trình gia cơng xác trường đại học Ritsumeikan-Nhật Bản Các thảo luận kết đạt được, đánh giá đưa kết luận kết thực nghiệm phần chương Chương trình bày số kết luận đạt đề tài nghiên cứu đưa hướng nghiên cứu Phần chủ yếu đưa kết luận phân tích mơ hình lý thuyết thực nghiệp đề tài Đánh giá kết đề tài đưa vấn đề liên quan chưa nghiên cứu đề tài, đề xuất hướng nghiên cứu nhằm đảm bảo hiệu tối đa nội dung đề tài 1.Chương I: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ NHIỆT MÀI 1.1 Vị trí mài sản xuất khí sống Mài phương pháp gia công cắt gọt tốc độ cao số lượng lớn lưỡi cắt hạt mài Các hạt mài liên kết đá mài chất kết dính Lỗ khí thành phần quan trọng để tạo khả cắt gọt đá mài Với tốc độ phát triển khoa học kỹ thuật, yêu cầu độ xác chi tiết máy ngày cao, mài phương pháp gia cơng tinh có hiệu cao thoả mãn yêu cầu Có thể nói, khơng có phương pháp mài khó chế tạo chi tiết có độ xác cao Tầm qua trọng mài thể qua yếu tố sau: - Trong gia cơng khí, mài chiếm từ 20-25% giá thành chế tạo chi tiết có ngun cơng mài hay có liên quan đến mài - Sẽ khơng có xã hội văn minh khơng có phương pháp mài Nhìn chung sản phẩm cao cấp sống xã hội văn minh phải qua mài có liên quan đến q trình mài Quá trình mài thực chất thực máy mài đá mài[1] Ngày P P nay, với phát triển khoa học kỹ thuật, có nhiều loại máy mài đại vật liệu đá mài đời với nhiều tính năng, cơng dụng khác nhau, độ xác gia cơng ngày nâng cao Máy mài thường chế tạo theo loại: máy mài trịn ngồi, máy mài trong, máy mài mặt phẳng, máy mài vô tâm,… Một đặc điểm nội bật máy mài so với loại máy cơng cụ khác chúng có khả thực lớp cắt nhỏ (vài µm) có khả điều chỉnh máy với lượng dịch chuyển rt nh Chất dính kết Hạt mài Lỗ Hình 1-1 Đá mài cấu trúc đá mài Hình 1-2 Một số dạng hạt mài 10 Đá mài chế tạo với nhiều chủng loại phong phú để gia cơng hầu hết tất bề mặt chi tiết gia cơng: đá mài trịn ngồi, đá mài tròn trong, đá mài mặt phẳng, đá mài ren, đá mài răng, đá mài rãnh, Đá mài (Hình 1-1) đặc trưng yếu tố: dạng hạt mài, kích thước hạt mài, U U độ cứng đá, cấu trúc đá, chất kết dính mảng để nhận dạng đá mài Các loại vật liệu sử dụng để chế tạo đá mài như: Kim cương tự nhiên nhân tạo, CBN (Cubic Nitride Boron), Ôxyt nhôm (Al O ), Carbide Silic R R R R (SiC), Ôxyt Silic (SiO2), Các loại vật liệu sử dụng làm chất kết dính như: kim loại (Metal), thuỷ tinh hoá (Vitrified), nhựa tổng hợp (Resin),…Đá mài chế tạo theo phương pháp khác nhằm tạo đặc tính khác chúng, đặc điểm quan tâm nhiều tỷ lệ lỗ khí đá mài sau chế tạo Hình 1-3 mơ độ cứng cỏc 9000 8000 7000 Vật liệu đá mài Vật liệu dụng cụ cắt khác 6000 5000 4000 3000 Thép Oxyt Silic Silic đơn tinh thể Zirconia Nitride Silic Oxyt nhôm CBN 1000 Carbide Silic 2000 Kim cuơng Độ cøng Knoop, kg/mm2 loại vật liệu hạt mài dùng chế tạo đá mài Hình 1-3 Độ cứng loại vật liệu mài So với phương pháp gia công cắt gọt dụng cụ cắt có lưỡi cắt xác 63 Để chế tạo đá mài có tỷ lệ lỗ khí cao, sản xuất đá cần tuân thủ quy trình phức tạp nhiều thời gian Trước chế tạo, hạt mài qua quy trình xử lý cẩn thận , sau phủ lớp kim loại bề mặt hạt mài Tiếp theo đá mài đúc, ép tạo hình tuỳ theo hình dáng kết cấu biên dạng bề mặt chi tiết cần gia cơng Sau đá mài xử lý qua trình thiêu kết khí nhiệt độ từ 10230K đến 12730K P P P P thời gian dài Quá trình thiêu kết diễn chậm, nhiều thời gian khả liên kết hạt mài cao làm tăng tỷ lệ lỗ khía bên hạt mài Tiếp theo trình xử lý Phophor, xử lý nhiệt cuối xử lý Nitơ nhiệt độ không thời gian khoảng 10 phút Hình 4-2 Topograph đá mài lỗ khí M1 Quá trình thực nghiệm tiến hành với giả thuyết điều kiện môi trường lý tưởng-không chịu ảnh hưởng nhiệt độ, gió, độ ẩm khơng khí, rung động ngoại vi ít,…Q trình thực nghiệm với loại đá mài M1, M2 M3, điều chỉnh thông số chế độ cắt tốc độ tịnh tiến bàn máy, vận tốc quay đá, chiều sâu lớp cắt 64 Hình 4-3 Topograph đá mài lỗ khí M2 Kết cấu đá mài dùng thực nghiệm mơ tả Hình 4-1, Hình 4-2 Hình 4-3 Theo đó, mật độ kích thước lỗ khí đá mài M1 lớn Hình 4-4 Topograph đá mài lỗ khí M3 Kết thực nghiệm xác định thông qua giá trị thu thiết bị đo nhiệt bề mặt chi tiết gia công Sau đo, kết kết nối xử 65 lý máy tính để so sánh, đối chứng Quá trình thực nghiệm tiến hành nhiều lần, lần thay đổi thơng số thực nghiệm để tìm mối liên hệ, ảnh hưởng chúng trình làm mát mài Để xác định khả làm mát khơng khí lạnh vùng mài, việc đo nhiệt độ bề mặt chi tiết thực với nhiệt độ ban đầu chi tiết 4.3 Kết thí nghiệm thảo luận 4.3.1 Khả làm mát khí lạnh bề mặt chi tit gia cụng Nhiệt độ bề mặt chi tiết gia công, K 360 340 M1 Mài khô M2 Mài dïng khÝ l¹nh M3 320 300 280 Mài dùng chất bôi trơn 10 Chiều sâu cắt t, àm Hỡnh 4-4 S thay i nhit mài hợp kim T15K6 điều kiện mài khác Hình 4-4 nhiệt độ bề mặt chi tiết mài mài khô, mài ướt mài làm mát khí lạnh.Có thể thấy nhiệt độ bề mặt chi tiết máy mài làm mát khí lạnh thấp so với mài khô chí thấp 66 mài ướt chiều sâu mài nhỏ (dưới 6µm) Điều đạt nhiệt độ chi tiết mài trưứoc mài lạnh thấp nhiều so với mài khô v mi t (nhit phũng) Sự tăng nhiệt độ bề mặt chi tiết gia công T, K 80 60 M1 M2 M3 40 Mài khô 20 Mài dùng khí lạnh 10 20 30 40 Năng lựơng mài Qo, W Hình 4-5 Sự tăng nhiệt bề mặt chi tiết gia công Tuy nhiên để chứng minh khả làm mát lấy nhiệt khỏi vùng mài, cần xem xét tăng lên nhiệt độ bề mặt chi tiết mài với nhiệt độ ban đầu chi tiết Hình 4-5 thể nhiệt độ tăng lên bề mặt chi tiết mài mài khơ mài làm mát khí lạnh với lượng mài khác nhiệt độ ban đầu chi tiết 2540K Năng lượng mài xác định cách đo lực mài tiếp tuyến, sau nhân với vận tốc mài Khi tiến hành thực nghiệm, với điều kiện trình bày phần 4.2, kết thu cho thấy thay đổi lượng mài (bằng cách thay đổi chiều sâu cắt) mức độ truyền nhiệt từ bề mặt chi tiết gia công 67 thay đổi theo Có thể thấy lượng tăng nhiệt độ bề mặt chi tiết mài mài lạnh thấp so với mài khơ Điều giải thích với có mặt khơng khí lạnh vừng mài, phần nhiệt lấy khỏi bề mặy chi tiết dơ làm cho nhiệt độ bề mặt chi tiết mài thấp Sự thay đổi nhiệt độ bề mặt mài đwocj thể rõ hình 4.6 với nhiệt độ ban đầu chi tiết giống 150s 25°K 25°K 150s 278°K 278K w=258K Mài khô Mài dùng khí lạnh Hỡnh 4-6 Sự tăng lên nhiệt độ bề mặt chi tiết mài khơ mài làm mát khí lạnh 4.3.2 Ảnh hưởng cấu trúcđá mài đến khả làm mát Trên Hình 4-4 mơ tả kết thực nghiệm đường trung bình giá trị đo sau lần điều chỉnh chế độ cắt Trên đồ thị, đường thẳng trung bình nối điểm tròn trắng thể lượng nhiệt khuyếch tán khỏi khu vực gia công lớn nhất, nhanh nhất- tương ứng với trình 68 mài sử dụng đá mài M1 Khi mài với đá M2 M3 kết nhận thấp hơn, độ dốc đường trung bình nhỏ NhiƯt khuch t¸n Qre, W M1 M2 M3 Vp=56,50% Vp=45,59% Vp=35,60% 10 20 30 40 Năng lựơng mài Qo, W Hỡnh 4-7 nh hng mật độ lỗ khí đến khả khuyếch tán nhiệt Điều chứng minh rằng, đá mài có mật độ lỗ khí nhiều lu ồng khơng khí lạnh qua vùng mài tăng lên Do khả khuyếch tán nhiệt khu vực gia cơng mài cao Có nghĩa chứng minh ảnh hưởng tỷ lệ lỗ khí đá mài đến q trình làm nguội mài sử dụng khí lạnh làm mát Do chế tạo đá mài cần ý đến việc tạo lỗ khí bên đá mài theo phương pháp khác Tuy nhiên, tỷ lệ lỗ khí lớn gây tượng mịn đá nhanh làm giảm độ bền đá đ ó k ích thước cầu li ên kết nhỏ độ bền c cầu liên kết giảm theo Trên Hình 4-5 cho thấy khác tốc độ truyền nhiệt vào bề mặt U U chi tiết gia cơng thực q trình mài khơ mài sử dụng khí lạnh Đường nét gạch gạch nối điểm khoanh tròn rỗng tương ứng giá trị 69 mài với đá mài có tỷ lệ lỗ khí cao M1 trường hợp sử dụng khí lạnh làm nguội Các đường nét liền thể giá trị mài không sử dụng dung dịch trơn nguội Giá trị “0” góc toạ độ ứng với giá trị ban đầu chi tiết gia cơng Q trình thực nghiệm tiến hành với chế độ cắt, điều kiện công nghệ, điều kiện nhiệt độ ban đầu chi tiết gia công nhau, θw=2580K Quá trình mài thực với vận tốc cắt V=25m/s, tốc P P độ tịnh tiến phơi Vf=120mm/ph Khi thực lớp cắt có chiều dày khác đo nhiệt độ chi tiết gia công khác Với hai phương pháp làm nguội khác nhau, kết cho thấy khả làm tăng nhiệt khu vực gia công khác Khi tăng chiều sâu cắt với giá trị khác nhau, kết phương pháp mài sử dụng khí lạnh đo nhiệt độ bề mặt chi tiết gia cơng với q trình mài sử dụng tất loại đá mài Điều có nghĩa có lượng nhiệt phát tán ngồi thơng qua đường truyền khí lạnh Chứng minh ảnh hưởng đá mài lỗ khí với thay đổi chế độ cắt đến khả làm mát chúng 4.3.3 Ảnh hưởng thông số công nghệ đến khả làm mát Tiến hành thực nghiệm với hai loại đá M1 M2 việc thực lần cắt có chế độ cắt khác Khi đó, giữ nguyên giá trị tốc độ tịnh tiến bàn máy (phôi) Vf=120mm/ph, thay đổi vận tốc cắt thông qua giá trị số vòng quay đá mài Vận tốc cắt điều chỉnh trường hợp 20m/s, 25m/s 35m/s Kết cho thấy mài phương pháp dùng khí lạnh làm nguội nhiệt độ khuyếch tán khỏi khu vực gia công tăng lớn hẳn phương pháp mài khơ (Hình 4-6) Khi thay đổi đá mài có tỷ lệ lỗ U U khí khác khả ảnh hưởng đến khuyếch tán nhiệt từ chi tiết môi trường thay đổi, tỷ lệ lỗ khí cao khả khuyếch tán nhiệt lớn Điều chứng tỏ khuyếch tán nhiệt khỏi khu vực gia 70 công chịu ảnh hưởng vận tốc cắt ảnh hưởng tỷ lệ với giá trị lượng mài Đồng thời tỷ lệ với cấu trúc đá mài (tỷ lệ lỗ khí)-khi tỷ lệ lỗ khí thấp (M3) khả khuyếch tán nhiệt khỏi bề mặt gia cơng mài ít, điều thể sơ đồ đường cong M1 M2 NhiƯt khuch t¸n Qre, W 1,5 V=20m/s V=25m/s V=30m/s 0,5 10 20 40 30 Năng lựơng mài Qo, W Hỡnh 4-8 nh hng vận tốc đá mài đến khả khuyếch tán nhiệt Khi tăng tốc độ đá mài tỷ lệ lỗ khí tích V1 chuyển động theo bề mặt đá qua khu vực gia công đơn vị thời gian định tăng Mặt khác, vận tốc đá mài tăng trình chuyển động khối khí qua khu vực gia cơng dễ dàng Hai yếu tố làm tăng lưu lượng khí khu vực gia cơng mài Hơn nữa, vận tốc đá tăng làm tăng khả thoát phoi khu vực gia công, lượng nhiệt chứa phoi truyền môi trường nhiều Do tăng tốc độ đá mài tốc độ khuyếch tán nhiệt khỏi chi tiết gia công 71 tăng đáng kể Phương pháp mài thuận sử dụng q trình thực nghiệm có tác dụng làm tăng tốc độ lưu lượng khí chuyển qua khu vực gia cơng Khi chuyển động đá mài bàn máy chiều với chuyển động khối khí qua khu vực gia công, tạo điều kiện cho chúng chuyển động nhanh hơn, thuận tiện Điều chứng tỏ vận tốc luồng khí lạnh thổi vào khu vực gia cơng lớn khả làm mát chúng có hiệu Nếu sử dụng điều kiện gia công phương pháp gia cơng mài nghịch kết chắn khác theo chiều hướng thấp phần cản trở chuyển động luồng khí lạnh thổi qua khu vực gia cơng Tương tự bước thực nghiệm trên, tốc độ chạy dao bàn máy điều chỉnh, giữ nguyên tốc độ cắt (V=25m/s) Tốc độ tiến dao bàn máy điều chỉnh theo giá trị 60mm/ph, 90mm/ph 120mm/ph Với lần cắt, kết nhiệt độ đo cho thấy hồn tồn khác (Hình 4-8) Đường liền đậm nối điểm hình trịn rỗng tương ứng U U mài với đá mài M1 có vận tốc Vf=60mm/ph Đường chấm gạch nối hình tròn đặc tương ứng với kết mài sử dụng đá M2 với Vf=120mm/ph Kết cho thấy vận tốc bàn máy giảm khả nhiệt bề mặt chi tiết tăng Giá trị tỷ lệ với giá trị lượng mài Q0 Điều chứng tỏ tốc độ khuyếch tán nhiệt khỏi bề mặt chi tiết mài chịu ảnh hưởng tố độ tịnh tiến bàn máy mang phơi Vf 72 2,5 NhiƯt khuyÕch t¸n Qre, W 2,0 M1 M2 1,5 1,0 Vf =60mm/ph Vf =90mm/ph 0,5 Vf =120mm/ph 10 15 20 25 30 Năng lựơng mài Qo, W Hỡnh 4-9 Ảnh hưởng vận tốc chạy dao đến lượng nhiệt lấy khỏi bề mặt chi tiết Qua cho thấy thay đổi nhiệt khu vực gia công thay đổi tốc độ tịnh tiến bàn máy Khi tốc độ bàn máy nhỏ (60mm/ph), lượng phoi cắt đơn vị thời gian nhỏ lưu lượng khí khu vực mài lớn Nếu tốc độ tịnh tiến bàn máy lớn khối lượng phoi cắt đơn vị thời gian lớn chiếm nhiều diện tích khu vực gia cơng Do lượng khí qua khu vực gia công giảm, làm giảm khả khuyếch tán nhiệt ngồi Theo cơng thức (3-7) điều kiện để tăng khả khuyếch tán nhiệt khỏi khu vực gia công mài Mặt khác, tốc độ tịnh tiến bàn máy nhỏ lực cắt mài nhỏ, ma sát lượng mài thấp, nhiệt giảm Tuy nhiên, theo cơng thức (3-1) tỷ lệ truyền nhiệt vào chi tiết gia cơng lớn việc xác định tốc độ tịnh tiến bàn máy phù hợp quan trọng mài sử dụng khí lạnh làm nguội Hình 4-8 biểu đồ nhiệt bề mặt chi tiết đo trình mài thực 73 nghiệm với đá mài M1, chế độ cắt V=25m/s, Vf=120mm/ph, t=10µm Nhiệt độ ban đầu chi tiết gia công 2930K phương pháp mài không làm P P nguội 2580K phương pháp mài dùng khí lạnh làm nguội P P Đối với trường hợp mài khơ, phun luồng khí lạnh vào khu vực gia công nhiệt độ chi tiết giảm Thời gian đầu nhiệt độ chi tiết giảm xuống đến mức nhỏ nhiệt độ ban đầu nhiệt khí lạnh ảnh hưởng làm giảm nhiệt độ chi tiết gia cơng Khi thực q trình cắt, nhiệt độ bề mặt chi tiết tăng đột ngột sau giảm dần Điều thể thay đổi nhiệt chi tiết q trình gia cơng xảy nhanh Giá trị nhiệt độ đỉnh nhọn biểu đồ tương ứng với vị trí đá mài tiếp xúc với vị trí đặt nhiệt ngẫu nhiệt giảm dần sau đá mài qua Hơn nữa, theo kết ghi biểu đồ, nhiệt độ chi tiết tăng lên không đáng kể so với nhiệt độ ban đầu, tăng 160K Khi mài sử dụng dung dịch trơn nguội (dầu EX-796) P P nhiệt bề mặt chi tiết tăng 40K P P Trong đó, mài sử dụng khí lạnh làm nguội nhiệt bề mặt chi tiết tăng lên khoảng 1700K, thấp phương pháp mài khô lượng khơng P P đáng kể (Hình 4-9) Khi mài vật liệu hợp kim cứng T15K6 với đá mài M1 (Bảng 4-1) thực chiều sâu cắt 10µm nhiệt độ tăng lên 3000K P P mài khơ 2000K mài khí lạnh Kết chứng minh khả P P làm giảm nhiệt khu vực gia công phương pháp mài sử dụng khí lạnh 4.4 Kết luận Qua q trình thực nghiệm cho thấy số kết xét quan điểm làm giảm nhiệt sinh trình mài sau: 74 -Lưu lượng khí qua khu vực mài đơn vị thời gian ứng với tỷ lệ lỗ khí đá mài lớn, vận tốc đá mài tăng giảm tốc độ chạy dao - Sự có mặt khơng khí lạnh vùng mài có tác dụng lấy phần nhiệt bề mặt mài chi tiết, có tác dụng làm hạ nhiệt độ bề mặt gia công -Nhiệt mài khuyếch tán mơi trường khí lạnh nhanh tăng mật độ lỗ khí bề mặt đá mài -Nhiệt độ chi tiết gia công khống chế tăng vận tốc đá mài giảm tốc độ tịnh tiến bàn máy gia công -Nếu tăng chiều sâu cắt khả khuyếch tán nhiệt khỏi khu vực gia công -Sử dụng phương pháp mài thuận có khả góp phần làm giảm nhiệt mài làm mát khơng khí lạnh Những điều góp phần khẳng định lại kết luận đưa phần phân tích nhiệt chương 75 4Chương V: CÁC KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO Sử dụng khí lạnh làm nguội mài cơng nghệ có tính thực tế mang lại hiệu cho trình sản xuất, có lợi cho mơi trường người So với trình mài sử dụng dung dịch trơn nguội, q trình mài sử dụng khí lạnh làm nguội có tác dụng cung cấp nguồn làm mát vào khu vực mài dễ Do can thiệp trực tiếp vào khu vực phát sinh nhiệt chủ yếu mài nhằm phát huy hiệu làm nguội chúng Q trình cơng nghệ tiết kiệm lượng nguyên liệu lớn thay dung dịch làm nguội Các thiết bị cơng nghệ làm lạnh khơng khí để cung cấp cho trình mài đa dạng dễ thực Do xét mặt kinh tế cơng nghệ mang lại hiệu sản xuất cao Đặc biệt, tính ưu việt q trình mài sử dụng khí lạnh cần quan tâm khả có lợi cho mơi trường người- Vì u cầu bảo vệ mơi trường sống cho người giới đại đặt cao ngày đòi hỏi cấp bách Kết đề tài chứng minh khả làm giảm nhiệt độ khu vực gia cơng mài: Có khả làm mát vùng mài, không ảnh hưởng đến sức khoẻ người không làm ô nhiểm môi trường Với ưu điểm nội bật đó, tác giả mong muốn sớm mang kết đề tài áp dụng vào thực tiễn sản xuất Việt nam Tuy nhiên, khả làm mát khơng khí lạnh thí nghiệm chưa tốt so với làm mát dung dịch mài Do để tăng hiệu làm mát khơng khí lạnh, trước mát cần có kết hợp khơng khí lạnh với dung dịch làm mát phun vào vùng gia công dạng sương mù 76 Tuy nhiên để thực điều cần phải thực số nghiên cứu để hồn thiện u cầu q trình sản xuất Trong phạm vi đề tài cịn số khía cạnh chưa đề cập đến, chưa thoả mãn yêu cầu q trình cơng nghệ Đó chưa đề cập đến khả bôi trơn khu vực tiếp xúc bề mặt đá bề mặt chi tiết mài Nếu thực phương pháp làm nguội khí lạnh thoả mãn q trình làm nguội, độ nhám bề mặt chi tiết sau gia cơng cịn cao Chưa tiến hành trình thực nghiệm để làm rõ mối quan hệ độ dẫn nhiệt chất kết dính đá mài đến khả khuyếch tán nhiệt khu vực gia công mài Và chưa tiến hành thực nghiệm để xây dựng mối quan hệ phương pháp mài thuận mài nghịch khả khuyếch tán nhiệt khu vực gia công mài Tác giả xin tiếp tục đề cập vấn đề chưa nêu đề tài khác xin nhận đóng góp đề tài để có kết đầy đủ, hồn thiện Mong muốn giúp đỡ, phối hợp để sớm thực phần nội dung cịn lại cơng nghệ sử dụng khí lạnh mài Do vậy, cần có phân tích tính tốn sâu phân bố nhiệt truyền nhiệt vùng mài làm mát khơng khí lạnh với mục đích đưa phương trình vi phân thể đầy đủ mối quan hệ khả hấp thụ nhiệt khơng khí lạnh với thơng số cơng nghệ trình mài Đây hướng nghiên cứu sau 77 LỜI CẢM ƠN Trong trình thực đề tài, tác giả cám ơn giúp đỡ tận tình đồng nghiệp, bạn bè người thân Đặc biệt người trực tiếp hướng dẫn tác giả thực đề tài này- TS TRƯƠNG HOÀNH SƠN, Giảng viên trường Đại học Bách khoa Hà nội Những hướng dẫn thảo luận TS sở khoa học để hoàn thành luận văn Tác giả xin chân thành bày tỏ cảm ơn Khoa Cơ khí trường Đại học Bách khoa Hà nội Giảng viên trường Đại học Bách khoa Hà nội số đơn vị khác giúp đỡ nhiều cho tác giả trình luận văn cao học Hà Nội ngày tháng năm 2006 ... mặt mài chi tiết trình mài không khí lạnh cl : nhiệt độ bề mặt mài không khí lạnh trình mài không khí l¹nh 3.3 Ảnh hưởng thơng số đến khả làm mát vùng mài 3.3.1 Các thông số liên quan đến cấu trúc. .. truyền nhiệt vùng mài 48 3.3 Ảnh hưởng thông số đến phân bố nhiệt 50 3.3.1 Các thông số liên quan đến cấu trúc đá mài 50 3.3.2 Các thông số liên quan đến thông số công nghệ ... trình truyền nhiệt Một số kiểm nghiệm ảnh hưởng khơng khí lạnh tới việc làm mát q trình mài thực nghiệm trình bày chương Chương làm rõ ảnh hưởng thông số cơng nghệ đến khả làm mát khí lạnh thực