Nghiên cứu mòn biến dạng điện cực và chất lượng bề mặt gia công bằng phương pháp xung tia lửa điện

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI TRẦN QUANG HUY NGHIÊN CỨU MÒN BIÊN DẠNG ĐIỆN CỰC VÀ CHẤT LƯỢNG BỀ MẶT GIA CÔNG BẰNG PHƯƠNG PHÁP XUNG TIA LỬA ĐIỆN LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT CƠ KHÍ Hà Nội – 2020 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI TRẦN QUANG HUY NGHIÊN CỨU MÒN BIÊN DẠNG ĐIỆN CỰC VÀ CHẤT LƯỢNG BỀ MẶT GIA CÔNG BẰNG PHƯƠNG PHÁP XUNG TIA LỬA ĐIỆN Ngành: Kỹ thuật khí Mã số: 9520103 LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT CƠ KHÍ NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS Hoàng Vĩnh Sinh TS Trần Văn Khiêm Hà Nội – 2020 LỜI CẢM ƠN Trong trình học tập hồn thành luận án tiến sĩ, tác giả ln nhận giúp đỡ, động viên gia đình, người thân dạy bảo thầy cô giáo Trường Đại học Bách khoa Hà nội Tác giả xin chân thành cảm ơn thầy cô giáo Viện khí - Trường Đại học Bách khoa Hà Nội tận tình dạy bảo suốt khố học Đặc biệt, tác giả xin chân thành cảm ơn PGS.TS Hoàng Vĩnh Sinh TS Trần Văn Khiêm hướng dẫn giúp đỡ tác giả hoàn thành luận án Cuối cùng, tác giả xin cảm ơn người thân gia đình, bạn bè đồng nghiệp Trường Đại học Sư phạm kỹ thuật Nam Định động viên, hỗ trợ giúp đỡ tác giả suốt khố học i LỜI CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan nội dung luận án cơng trình nghiên cứu riêng Các kết nêu luận án trung thực chưa tác giả khác công bố Hà Nội, ngày THAY MẶT TẬP THỂ HƯỚNG DẪN tháng TÁC GIẢ PGS.TS Hoàng Vĩnh Sinh Trần Quang Huy ii năm MỤC LỤC Lời cảm ơn i Lời cam đoan ii Mục lục iii Danh mục ký hiệu chữ viết tắt vi Danh mục bảng vii Danh mục hình ảnh, hình vẽ, đồ thị vii MỞ ĐẦU 1 Tính cấp thiết đề tài Mục tiêu luận án Nội dung nghiên cứu Đối tượng phạm vi nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài Những kết khoa học đạt đóng góp luận án Chương TỔNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP GIA CÔNG TIA LỬA ĐIỆN 1.1 Tổng quan phương pháp gia công tia lửa điện 1.1.1 Giới thiệu 1.1.2 Nguyên lý gia công 1.2 Tình hình nghiên cứu nước 1.2.1 Tình hình nghiên cứu nước 1.2.2 Tình hình nghiên cứu ngồi nước 11 KẾT LUẬN 16 Chương NGHIÊN CỨU MỐI QUAN HỆ GIỮA MỊN ĐIỆN CỰC VÀ CHẤT LƯỢNG BỀ MẶT GIA CƠNG VỚI CÁC THÔNG SỐ ĐẦU VÀO 17 2.1 Sơ đồ mối quan hệ đại lượng q trình gia cơng tia lửa điện 17 2.2 Đại lượng đầu vào 18 2.2.1 Đại lượng hệ thống 18 2.2.2 Đại lượng điều chỉnh 25 2.3 Đại lượng trung gian 26 2.3.1 Tác động điện 28 2.3.2 Tác động nhiệt 29 2.3.3 Khe hở bề mặt chi tiết điện cực 30 2.4 Đại lượng đầu 30 2.4.1 Mòn điện cực 30 2.4.2 Chất lượng bề mặt biến đổi cấu trúc 33 iii 2.5 Ảnh hưởng đại lượng đầu vào đến đại lượng trình đại lượng đầu 34 2.5.1 Ảnh hưởng thông số công nghệ 34 2.5.2 Ảnh hưởng số lượng tia lửa điện lần phát xung 35 2.5.3 Ảnh hưởng thành phần dung dịch điện môi 36 2.5.4 Nghiên cứu điều khiển điện cực EDM 37 2.5.5 Nghiên cứu điều khiển dạng xung EDM 38 2.5.6 Nghiên cứu tối ưu hóa thơng số cơng nghệ EDM 39 KẾT LUẬN 40 Chương XÂY DỰNG MƠ HÌNH THỰC NGHIỆM 41 3.1 Sơ đồ mơ hình thí nghiệm 41 3.2 Trang thiết bị vật liệu thí nghiệm 41 3.2.1 Trang thiết bị 41 3.2.2 Vật liệu 45 3.3 Khảo sát lựa chọn điện cực 46 3.3.1 Khảo sát khe hở độ nhám bề mặt với điện cực hợp kim nhôm 6061 47 3.3.2 Điều kiện thực nghiệm 47 3.3.3 Khảo sát khe hở bề mặt chi tiết điện cực 47 3.3.4 Khảo sát độ nhám bề mặt 50 3.3.5 Kết bàn luận 50 3.4 Khảo sát khe hở bề mặt chi tiết điện cực độ nhám bề mặt với điện cực đồng đỏ 51 3.4.1 Điều kiện thực nghiệm 51 3.4.2 Khảo sát khe hở bề mặt chi tiết điện cực 52 3.4.3 Khảo sát độ nhám bề mặt 53 3.4.4 Kết bàn luận 53 KẾT LUẬN 54 CHƯƠNG TỐI ƯU HĨA THEO CHỈ TIÊU GIẢM MỊN ĐIỆN CỰC VÀ TĂNG CHẤT LƯỢNG BỀ MẶT 55 4.1 Phương pháp thiết kế thực nghiệm Taguchi 56 4.1.1 Giới thiệu phương pháp thiết kế thực nghiệm Taguchi 56 4.1.2 Các bước tiến hành thực nghiệm 56 4.1.3 Cơ sở phương pháp Taguchi 57 4.2 Thiết kế thực nghiệm Taguchi với điện cực đồng đỏ 60 4.2.1 Điều kiện thực nghiệm 60 4.2.2 Đánh giá mức độ ảnh hưởng thông số công nghệ đến khe hở bề mặt chi tiết điện cực xung với điện cực đồng đỏ 60 iv 4.2.3 Đánh giá mức độ ảnh hưởng thông số công nghệ đến độ nhám bề mặt chi tiết xung tia lửa điện với điện cực đồng đỏ 64 4.2.4 Đánh giá mức độ ảnh hưởng thơng số cơng nghệ đến độ mịn điện cực xung tia lửa điện với điện cực đồng đỏ 67 4.2.5 Tối ưu hóa đa mục tiêu 69 4.2.6 Ảnh hưởng mật độ dòng điện đến độ mòn điện cực độ nhám bề mặt chi tiết 74 4.2.7 Ảnh hưởng hình dạng điện cực tới mịn điện cực 78 4.3 Thiết kế thực nghiệm Taguchi với điện cực đồng đỏ mạ crom 81 4.3.1 Điều kiện thực nghiệm 82 4.3.2 Đánh giá mức độ ảnh hưởng thông số công nghệ đến khe hở bề mặt chi tiết điện cực xung tia lửa điện với điện cực đồng đỏ mạ crom 82 4.3.3 Đánh giá mức độ ảnh hưởng thông số công nghệ đến độ nhám bề mặt chi tiết xung tia lửa điện với điện cực đồng đỏ mạ crom 85 4.3.4 Đánh giá mức độ ảnh hưởng thơng số cơng nghệ đến độ mịn điện cực xung tia lửa điện với điện cực đồng đỏ mạ crom 88 4.3.5 Tối ưu hóa đa mục tiêu 90 KẾT LUẬN 94 KẾT LUẬN CHUNG 95 HƯỚNG NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI……………………………………………………… 96 TÀI LIỆU THAM KHẢO 97 DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ CỦA LUẬN ÁN 102 v DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT Ký hiệu Đơn vị Diễn giải nội dung ton Thời gian phát xung s toff Thời gian ngừng phát xung s U0 Điện áp lớn V Ue Điện áp ổn định V Id Cường độ dịng phóng tia lửa điện A J Mật độ dòng điện  Khe hở bề mặt chi tiết điện cực TWR Lượng mòn điện cực MRR Năng suất bóc tách vật liệu Ra Độ nhám bề mặt S/N Signal to noise (Tín hiệu nhiễu) F Hệ số fisher DOF Bậc tự PMEDM Powder Mixed Electrical Discharge A/cm2 mm g/giờ mm3/s m Machining vi DANH MỤC CÁC BẢNG Tên bảng Trang Bảng 2.1 Tiết diện tròn nhỏ điện cực dùng máy Erosimat C30 .18 Bảng 2.2 Vật liệu làm điện cực 32 Bảng 3.1 Thông số kỹ thuật máy xung EDM EXPRESS 503 42 Bảng 3.2 Thông số kỹ thuật thiết bị đo SURFTEST SJ-210 43 Bảng 3.3 Thông số kỹ thuật cân phân tích MW-P Series .44 Bảng 3.4 Thông số kỹ thuật TESA CAPA μ SYSTEM IP54 .45 Bảng 3.5 Thành phần thép C45 45 Bảng 3.6 Thành phần thép SKD11 .45 Bảng 3.7 Thành phần đồng đỏ .46 Bảng 3.8 Thành phần hợp kim nhôm 6061 46 Bảng 3.9 Khe hở phụ thuộc cường độ dòng điện 48 Bảng 3.10 Kích thước điện cực vị trí trước sau xung 49 Bảng 3.11 Bảng thông số Ra thay đổi cường độ dòng điện xung 50 Bảng 3.12 Khe hở bề mặt chi tiết điện cực phụ thuộc cường độ dòng điện 52 Bảng 3.13 Bảng thơng số Ra thay đổi cường độ dịng điện xung 53 Bảng 4.1 Tỷ số S/N đặc trưng 58 Bảng 4.2 Các hệ số cấp độ (mức) thí nghiệm 61 Bảng 4.3 Bậc tự ma trận thí nghiệm 61 Bảng 4.4 Kết theo thiết kế thực nghiệm Taguchi 61 Bảng 4.5 Bảng phân tích ANOVA trị số  62 Bảng 4.6 Bảng phân tích mức độ ảnh hưởng thơng số đầu vào đến  62 Bảng 4.7 Các hệ số cấp độ chúng mơ hình thực nghiệm 65 Bảng 4.8 Kết theo thiết kế thực nghiệm Taguchi 65 Bảng 4.9 Ảnh hưởng tham số đến độ nhám bề mặt .66 Bảng 4.10 Các hệ số cấp độ (mức) thí nghiệm .67 Bảng 4.11 Kết theo thiết kế thực nghiệm Taguchi .67 Bảng 4.12 Bảng phân tích S/N 68 Bảng 4.13 Bảng phân tích mức độ ảnh hưởng thông số đầu vào đến TWR 68 Bảng 4.14 Hệ số S/N cho mục tiêu chuẩn hóa 72 Bảng 4.15 Bảng hệ số sai lệch 0,i (k ) 72 Bảng 4.16 Bảng giá trị trung bình hệ số cấp quan hệ Grey .73 Bảng 4.17 Cấp quan hệ Grey  0,i 74 vii Bảng 4.18 Mức độ ảnh hưởng thông số đầu vào đến tỷ số S/N Grey 74 Bảng 4.19 Khối lượng điện cực phôi 76 Bảng 4.20 Mối quan hệ mòn mật độ dòng điện 76 Bảng 4.21 Mối quan hệ độ nhám bề mặt với mật độ dòng điện 77 Bảng 4.22 Diện tích cạnh hình tương ứng 79 Bảng 4.23 Bảng quan hệ góc điện cực với lượng mịn điện cực 80 Bảng 4.24 Các hệ số cấp độ chúng mơ hình thực nghiệm 82 Bảng 4.25 Kết theo thiết kế thực nghiệm Taguchi .83 Bảng 4.26 Bảng phân tích ANOVA trị số  83 Bảng 4.27 Bảng phân tích mức độ ảnh hưởng thơng số đầu vào đến  84 Bảng 4.28 Các hệ số cấp độ chúng mơ hình thực nghiệm 86 Bảng 4.29 Kết theo thiết kế thực nghiệm Taguchi .86 Bảng 4.30 Ảnh hưởng tham số đến độ nhám bề mặt .87 Bảng 4.31 Các hệ số cấp độ (mức) thí nghiệm .88 Bảng 4.32 Kết theo thiết kế thực nghiệm Taguchi .89 Bảng 4.33 Bảng phân tích S/N 89 Bảng 4.34 Bảng phân tích mức độ ảnh hưởng thơng số đầu vào đến TWR 90 Bảng 4.35 Hệ số S/N cho mục tiêu chuẩn hóa 91 Bảng 4.36 Bảng hệ số sai lệch 0,i (k ) 91 Bảng 4.37 Bảng giá trị trung bình hệ số cấp quan hệ Grey .92 Bảng 4.38 Cấp quan hệ Grey  0,i 93 Bảng 4.39 Mức độ ảnh hưởng thông số đầu vào đến tỷ số S/N Grey 93 viii Độ cứng chi tiết gia công tăng với lý q trình gia cơng phần lớp mạ crom bốc thẩm thấu vào bề mặt chi tiết gia cơng Điều làm tăng tính chống mịn độ cứng cho chi tiết gia cơng a) b) Hình 4.19 Chiều dày lớp trắng lớp cứng chi tiết sau xung a) Chi tiết sau xung với điện cực đồng đỏ mạ cromm b) Chi tiết sau xung với điện cực đồng đỏ Từ hình 4.19a thấy chi tiết sau xung với điện cực đồng đỏ mạ crom có chiều dày lớp trắng 150,4 µm chiều dày lớp tơi cứng 320 µm Kết tốt xung với điện cực đồng đỏ hình 4.19b với chiều dày lớp trắng 224 µm chiều dày lớp tơi cứng 211,2 µm Bên cạnh độ dày lớp trắng xung với điện cực đồng đỏ mạ crom ổn định 4.3.4 Đánh giá mức độ ảnh hưởng thơng số cơng nghệ đến độ mịn điện cực xung tia lửa điện với điện cực đồng đỏ mạ crom a) Thiết kế thực nghiệm Taguchi + Các mức thí nghiệm: Bảng 4.31 Các hệ số cấp độ (mức) thí nghiệm Cấp độ Các hệ số 20 10 B (toff (µs)) 60 70 50 C (Ie (A)) 10 15 A (ton (µs)) + Bậc tự ma trận thí nghiệm: DOF = + Tỷ số S/N: 88 Khi tỷ số S/N lớn độ mịn điện cực nhỏ Các ảnh hưởng cường độ dòng điện đầu vào Ie, thời gian phóng xung ton, thời gian ngừng xung toff đến khe hở bề mặt chi tiết điện cực khảo sát: i (mm)  10log10 (TWR2 ) (4.45) Ta có kết thí nghiệm sau: Bảng 4.32 Kết theo thiết kế thực nghiệm Taguchi Độ mòn điện cực TWR (g/giờ) Các hệ số TT i A (ton (µs)) B (toff (µs)) C (Ie (A)) Giá trị 1(5) 1(60) 1(5) 0,019 34,425 1(5) 2(70) 2(10) 0,022 33,152 1(5) 3(50) 3(15) 0,020 33,979 2(20) 1(60) 2(10) 0,031 30,173 2(20) 2(70) 3(15) 0,033 29,630 2(20) 3(50) 1(5) 0,029 30,752 3(10) 1(60) 3(15) 0,037 28,636 3(10) 2(70) 1(5) 0,034 29,370 3(10) 3(50) 2(10) 0,033 29,630 + Mức độ ảnh hưởng thơng số đến khe độ mịn điện cực TWR Phân tích S/N TWR thể bảng 4.34 bảng 4.35 Kết bảng 4.34 cho thấy thời gian phát xung ảnh hưởng mạnh nhất, sau đến cường độ dịng điện thời gian ngừng phát xung ảnh hưởng ba thơng số Bảng 4.33 Bảng phân tích S/N Mức A B C 32,22 31,67 32,56 28,98 29,65 30,12 28.1 30,22 29,72  4,12 2,02 2,84 Thứ tự ảnh hưởng 89 Bảng 4.34 Bảng phân tích mức độ ảnh hưởng thơng số đầu vào đến TWR Mức A B C 0,0210 0,0212 0,0261 0,0347* 0,0289 0,0214 0,0292 0,0345* 0,0353*  0,0137 0,0133 0,0139 Thứ tự ảnh hưởng Kết phân tích (ANOVA) cho giá trị độ mòn điện cực bảng 4.36 cho thấy thông số tối ưu ton = 20 s, toff = 50 s Ie = 15A Mức độ ảnh hưởng thông số A (ton), B (toff) C (Ie) đến độ mòn điện cực (TWR) thể bảng 4.36 Giá trị ton tăng từ đến 10 giây khe độ mịn điện cực tăng mạnh, nhiên tăng tiếp ton lên 20 A độ mịn giảm mạnh Khi tăng giá trị toff từ 50 đến 70 giây độ mịn tăng mức độ tăng khơng nhiều Đối với Ie tăng dịng điện từ đến 10 A gần khơng có thay đổi độ mòn tăng từ 10 đến 15 A độ mịn điện cực tăng đáng kể b) Kết bàn luận Mức độ ảnh hưởng cấp độ cho tham số rõ bảng 4.35, 4.36 Theo Taguchi giá trị lớn cho khả tạo hình tốt hệ số nên lựa chọn với cấp độ cao Bộ thông số tối ưu để độ mịn điện cực nhỏ q trình gia cơng xung định hình A2B3C3 nghĩa ton = 20 µs, toff = 50 µs Ie = 15 A 4.3.5 Tối ưu hóa đa mục tiêu Tiến hành tối ưu hóa đồng thời mục tiêu khe hở bề mặt chi tiết điện cực, độ nhám bề mặt độ mịn điện cực theo phân tích Grey – Taguchi, ta có bảng 4.37 với S/N cho mục tiêu Trong nghiên cứu tỷ số S/N chuẩn hóa theo kiểu “lớn tốt hơn” Do phương trình (4.30) sử dụng để chuẩn hóa liệu Sử dụng tỷ số S/N m = 9, n = cho tỷ số S/N chuẩn hóa bảng 4.37 Tỷ số S/N chuẩn hóa lớn cho chất lượng tốt 90 Bảng 4.35 Hệ số S/N cho mục tiêu chuẩn hóa S/N cho  A: B: C: ton [µs] toff [µs] Ie [A] Y (dB) 1 1 -6.651 2 3 TT S/N cho Ra  S/N cho TWR Y (dB) Ra Y (dB) TWR -6.717 2.167 34.425 0.019 -3.742 0.65 -13.487 4.724 33.152 0.022 -2.270 0.77 -15.520 5.970 33.979 0.020 2 -2.499 0.75 -11.293 3.669 30.173 0.031 -0.220 0.975 -16.193 6.451 29.630 0.033 -3.479 0.67 -7.959 2.5 30.752 0.029 3 -2.975 0.71 -14.559 5.345 28.636 0.037 -4.437 0.6 -11.725 3.857 29.370 0.034 3 -1.993 0.795 -13.813 4.905 29.630 0.033 0.465 Để xác định hệ số quan hệ Grey ta sử dụng kết S/N chuẩn hóa bảng 4.38 để xác định 0,i (k ) Kết 0,i (k ) cho bảng Với  max    Bảng 4.36 Bảng hệ số sai lệch 0,i (k ) Hệ số quan hệ Grey, 0,i (k ) TT Khe hở (dB) Ra (dB) mòn (dB) 0.333 1.000 1.000 0.477 0.412 0.665 0.611 0.350 0.850 0.585 0.509 0.373 1.000 0.333 0.345 0.497 0.792 0.408 0.539 0.377 0.304 0.433 0.486 0.333 0.645 0.400 0.345 91 Thay vào phương trình (4.33) xác định  0,i (k ) , cấp quan hệ Grey xác định trị số trung bình  0,i (k ) , thể bảng 4.39 Bảng 4.37 Bảng giá trị trung bình hệ số cấp quan hệ Grey Cấp quan hệ Grey A: B: C: ton toff Ie TT  Xếp hạng 1 1 0.778 1 2 0.518 3 0.604 2 0.489 2 0.559 0.566 3 0.406 0.417 3 0.463 Hình 4.20 Đồ thị cấp quan hệ Grey Hệ số cấp quan hệ Grey lớn cho kết đầu tốt Hình 4.19 hệ số cấp quan hệ Grey lớn 0,778 Theo phương trình (4.34) ta có cấp quan hệ Grey  0,i bảng 4.40 92 Bảng 4.38 Cấp quan hệ Grey  0,i Bảng cấp quan hệ Grey Ký hiệu Thông số A Cấp quan hệ Grey  0,i Max-min Xếp hạng ton 0.558 0.498 0.544 0.059 B t0ff 0.587 0.490 0.523 0.064 C Ie 0.633 0.538 0.429 0.109 Bảng 4.39 Mức độ ảnh hưởng thông số đầu vào đến tỷ số S/N Grey Bình phương trung bình Phần trăm Ký hiệu Thơng số Bậc tự Tổng bình phương A Ie 0.0209 0.0104 75.460 B ton 0.0019 0.0010 7.016 C t0ff 0.0048 0.0024 17.525 0.0276 0.0138 100.000 Total Trên bảng 4.41 thấy Ie ảnh hưởng lớn đến tỷ số S/N Grey với 75,46%, tiếp đến toff với 17,525% ton ảnh hưởng với 7,016% Căn vào ảnh hưởng thông số đến tỷ số S/N Grey xác định trị số hợp lý đồng thời cho mục tiêu (, Ra, TWR) Giá trị tối ưu kết đầu xác định theo công thức 4.17:  A ,B ,C  T  ( A2  T )  ( B3  T )  (C3  T ) 3 Ta có kết dự báo sau:  = 0,33 mm, Ra = 2,32 m, TWR = 0,024 g/giờ 93 KẾT LUẬN Đã xác định thông số tối ưu để khe hở bề mặt chi tiết điện cực nhỏ q trình gia cơng xung định hình điện cực đồng đỏ ton = 5µs, toff = 60µs Ie = 5A thu khe hở bề mặt chi tiết điện cực Δ = 0,33mm Cũng với điện cực đồng đỏ, xác định thông số tối ưu để độ nhám bề mặt chi tiết gia cơng q trình gia cơng xung định hình nhỏ ton = 20µs, toff = 60µs Ie = 5A Thực nghiệm lại với thông số tối ưu thu độ nhám bề mặt chi tiết gia công Ra* = 2,188µm Đã khảo sát ảnh hưởng mật độ dịng điện hình dạng đến độ mịn điện cực, thấy mật độ dịng điện tăng độ nhám bề mặt tăng góc độ điện cực từ 600 đến 1200 tỷ lệ mòn điện cực so với mòn chi tiết cao, điện cực từ 1200 đến 1800 tỷ lệ giảm rõ rệt lượng mòn tiến đến ổn định Xác định thơng số tối ưu để độ mịn điện cực nhỏ q trình gia cơng xung định hình với điện cực đồng đỏ ton = 20 µs, toff = 50 µs Ie = 15 A Với điện cực đồng đỏ mạ crom, điều kiện để cải thiện khe hở bề mặt chi tiết điện cực q trình gia cơng xung định hình ton = 20 µs, toff = 50 µs Ie = 15 A Thực lại thí nghiệm điều kiện ton = 20 µs, toff = 50 µs Ie = 15 A thu khe hở bề mặt chi tiết điện cực Δ = 0,11 mm, khe hở bề mặt chi tiết điện cực nhỏ nhiều so với gia công điện cực đồng đỏ Các điều kiện để cải thiện độ nhám bề mặt chi tiết gia công q trình gia cơng xung định hình điện cực đồng đỏ mạ crom ton = 20µs, toff = 60µs Ie = 5A Ta thực lại thí nghiệm điều kiện ton = 20µs, toff = 60µs Ie = 5A thu độ nhám bề mặt chi tiết gia cơng Ra* = 2,167µm, độ nhám cải thiện so với sử dụng điện cực đồng đỏ Các kết tối ưu đa mục tiêu với điện cực đồng đỏ cho  = 0,38 m, Ra = 2,75 m, TWR = 0,15 g/giờ Các kết cải thiện đáng kể với điện cực đồng đỏ mạ crom  = 0,33 mm, Ra = 2,32 m, TWR = 0,024 g/giờ Ngoài ra, độ cứng chi tiết gia công tăng sử dụng điện cực đồng đỏ mạ crom với lý trình gia công phần lớp mạ crom bốc thẩm thấu vào bề mặt chi tiết gia công Điều làm tăng tính chống mịn độ cứng cho chi tiết gia công 94 KẾT LUẬN CHUNG Với điện cực đồng đỏ, xác định thông số tối ưu để đạt khe hở bề mặt chi tiết điện cực nhỏ nhất, độ nhám bề mặt nhỏ độ mòn nhỏ trình gia cơng xung định hình  = 0,38 mm, Ra = 2,75 m, TWR = 0,15 g/giờ Các kết cải thiện đáng kể với điện cực đồng đỏ mạ crom với  = 0,33 mm, Ra = 2,32 m, TWR = 0,024 g/giờ Đã khảo sát ảnh hưởng mật độ dòng điện đến mòn điện cực độ nhám bề mặt thấy rằng: Khi tăng mật độ dịng điện tỷ lệ lượng mòn điện cực với lượng mòn chi tiết giảm độ nhám bề mặt tăng Như thấy độ mòn điện cực độ nhám bề mặt bị ảnh hưởng q trình gia cơng kiểm sốt tốt mật độ dịng điện Nếu khơng làm tăng độ mịn điện cực độ nhám bề mặt chi tiết Ngoài biên dạng điện cực có ảnh hưởng nhiều đến mịn điện cực ảnh hưởng đến chất lượng bề mặt Các kết khảo sát cho thấy góc độ điện cực từ 600 đến 1200 tỷ lệ mòn điện cực so với mòn chi tiết cao, điện cực từ 1200 đến 1800 tỷ lệ giảm rõ rệt lượng mòn tiến đến ổn định Trong q trình xung mật độ dịng điện khơng nên dẫn đến mịn khơng toàn điện cực, đặc biệt góc rãnh có tập trung mật độ dịng điện xảy mòn lớn nhất, để khắc phục nên chọn hình dạng điện cực tránh góc nhọn, nên chọn góc điện cực từ 120 đến 180 95 HƯỚNG NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI Với nghiên cứu bước đầu cho kết lớp trắng mỏng ổn định hơn, lớp tơi cứng có bề dày lớn hơn, lớp cấu trúc ổn định Do định hướng nghiên cứu mạ crom cho điện cực đồng đỏ để thực nghiên cứu cấu trúc tế vi chi tiết gia công định hướng tốt Khi thay đổi biên dạng điện cực, kích thước góc mịn sau xung thay đổi Kích thước thay đổi phụ thuộc vào hạt điện tử xuất bề mặt điện cực Việc xây dựng cơng thức tính tốn lượng thay đổi theo thời gian vô quan trọng cho việc lựa chọn thông công nghệ đầu vào biên dạng điện cực khác Đây hướng định hướng nghiên cứu 96 TÀI LIỆU THAM KHẢO Vũ Hoài Ân (2005), Gia công tia lửa điện, Nxb Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội TS Đinh Minh Diệm (2015), Các phương pháp gia công đặc biệt, Nxb Khoa học kỹ thuật Nguyễn Trọng Hiếu, Vũ Quang Hà, Nguyễn Đắc trung (2011), Ảnh hưởng thông số công nghệ đến suất gia công cắt dây tia lửa điện, Tạp chí Cơ khí Việt nam, Số 4 Tăng Huy, Nguyễn Đình Đại, Những yếu tố cơng nghệ ảnh hưởng tới độ xác tạo hình gia công phương pháp tia lửa điện, Tạp chí khí Việt nam, tr 58-60 Bành Tiến Long, Hoàng Vĩnh Sinh, Trần Thế Lục, Trần Xuân Thái (2003), Thiết kế chế tạo điều khiển máy xung EDM dựa vi điều khiển 8051, Tạp chí công nghệ, Bành Tiến Long, Trần Thế Lục, Trần Sỹ Túy (2013), Nguyên lý gia công vật liệu, Nxb Khoa học Kỹ thuật Bành Tiến Long, Bùi Ngọc Tuyên (2013), Lý thuyết tạo hình bề mặt ứng dụng kỹ thuật khí, Nxb Giáo dục Việt Nam Nguyễn Hữu Phấn (2016), Nghiên cứu nâng cao hiệu gia công phương pháp tia lửa điện biện pháp trộn bột Titan vào dung dịch điện môi, Luận án tiến sĩ, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội Hoàng Vĩnh Sinh, Bành Tiến Long, Trần Thế Lục (2003), Tối ưu hố q trình xung tia lửa điện với hàm mục tiêu độ mịn tương đối, Tạp chí khoa học & cơng nghệ, 10 10 Hoàng Vĩnh Sinh, Bành Tiến Long, Trần Thế Lục (2003), Nghiên cứu phương pháp ổn định trình xung tia lửa điện, Tạp chí khoa học& cơng nghệ, 10 11 Lê Văn Tạo (2018), Nghiên cứu đánh giá chất lượng bề mặt thép SKD61 chưa phương pháp xung tia lửa điện môi trường dung dịch điện mơi có chứa bột Cacbít vonfram, Luận án tiến sĩ, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội 12 Abbas G N M., Solomon D G., Bahari M F (2007), A review on current research trends in electrical discharge machining (EDM), International Journal of Machine Tools & Manufacture 47, pp 1214–1228 13 Ali Ozgedik (2006), An experimental investigation of tool wear inelectric discharge machining, Int J Adv Manuf Technol 27: 488–500 14 Amin A K M N., Sarder A.K (2002), Influence of Work and Tool Materials on Parameters of Electrical Discharge Machining (EDM), IIUM Engineering Journal, 3(1), pp 17-23 97 15 Amorim F L., Stedile L J., Torres R D., Soares P C., Laurindo C A H (2014), Performance and Surface Integrity of Ti6Al4V After Sinking EDM with Special Graphite Electrodes, Journal of Materials Engineering and Performance, 23, pp 1480-1488 16 Babu S., Ribeiro D., Shivpuri R (1999), Material and Surface Engineering For Precision Forging Dies, Precision Forging Consortium Ohio Aerospace Institute and National Center for Manufacturing Sciences 17 Bajaja R., Tiwarib A T., Dixit A R (2015), Current trends in electric discharge machining using micro and nano powder materials- A Review, Materials Today: Proceedings 2, pp 352 – 357 18 Bhattacharya A., Batish A., Kumar N (2013), Surface characterization and material migration during surface modification of die steels with silicon, graphite and tungsten powder in EDM process, Journal of Mechanical Science and Technology 27, pp.133-140 19 Bleys P., Kruth J P., Lauwers B., Schacht B., Balasubramanian V., Froyen L.,  Humbeeck J (2006), Surface and sub-surface quality of steel after EDM, Advanced engineering materials, 8, pp.15-25 20 Daneshmand S., Kahrizi E F., Abedi E., Abdolhosseini M M (2013), Influence of Machining Parameters on Electro Discharge Machining of NiTi Shape Memory Alloys, Int J Electrochem, 8, pp.595 – 3104 21 Furutani K., Saneto A., Takezawa H., Mohri N., Miyake H (2001), Accretion of titanium carbide by electrical discharge machining with powder suspended in working fluid, Precision Engineering, 25, pp.138–144 22 Furutani K., Shimizu Y (2003), Experimental analysis of deposition process of lubricant surface by EDM with molybdenum disulphide powder suspended in working oil, Proceedings of the American Society for Precision Engineering 5, pp 547–550 23 Furutani K., Shiraki K (2002), Deposition of lubricant layer during finishing process by electrical discharge machining with molybdenum disulphide powder suspended in working fluid, JSME/ASME International Conference on Materials and Processing, pp 468–473 24 Garg R K., Ojha K (2011), Parametric Optimization of PMEDM Process with Nickel Micro Powder Suspended Dielectric and Varying Triangular Shapes Electrodes on EN-19 Steel, Journal of Engineering and Aplied Sciences, 6, pp 152-156 25 Ghiculescu D., Marinescu N.(2018), Experiments of ultrasonically aided microEDM on Ti with nanostructured superficial TiO layers, MATEC Web of Conferences 178, 03010 98 26 Harmanpreet, Manpreet S., Bipendeep (2014), Optimization of EDM process parameters using taguchi method: A review, International Journal of Research in Engineering and Technology, 4(4), pp 625-634 27 Ho K.H., Newman S.T (2003), State of the art electrical discharge machining, International Journal of Machine Tools & Manufacture 43, pp.1287–150 28 Jahan P M (2009), Micro-EDM based multi-process machining of tungsten carbide, A thesis submitted, National university of Singpore 29 Janmanee P., Muttamara A (2012), Surface modification of tungsten carbide by electrical discharge coating (EDC) using a titanium powder suspension, Aplied Surface Science 258, pp 7255- 7265 30 Jung J H., Kwon W.T (2010), Optimization of EDM process for multiple performance characteristics using Taguchi method and Grey relational analysis, Journal of Mechanical Science and Technology, 24(5), pp 1083– 1010 31 Kansal H K., Singh S., Kumar P (2007), Technology and research developments in powder mixed electric discharge machining (PMEDM), J Mater Process Technol 184, pp 32-41 32 Kansal H K., Singhz S., Kumara P (2006), Performance Parameters Optimization Of Powder Mixed Electric-Discharge Machining (PMEDM) By Taguchi Method, West Indian Journal of Engineering, 29 (1), pp 81-94 33 Kansal H K., Singh S., Kumar P (2007), Effect of Silicon Powder Mixed EDM on Machining Rate of AISI D2 Die Steel, Journal of Manufacturing Processes, (1), pp 13-22 34 Kao J Y., Tsao C.C., Wang S.S., Hsu C.Y (2009), Optimization of the EDM Parameters on Machining Ti–6Al–4V With Multiple Quality Characteristics, The International Journal of Advanced Manufacturing Technology 47, pp 395-402 35 Khedkar, Nitin K., Singh T P., Vijaykumar S J (2014), Material migration and surface improvement of OHNS die steel material by EDM method using tungsten powdermixed dielectric, WSEAS Transactions on Applied & Theoretical Mechanics, 9, pp 161 36 Kolahan F., Bironro M (2008), Modeling and Optimization of Process Parameters in PMEDM by Genetic Algorithm, Proceedings of World Academy of Science: Engineering & Technolog, 48, pp 1311 37 Kruth J P., Stevens L., Froyen L., Lauwers B (1995), Study on the white layer of a surface machined by die sinking electro discharge machining, Annals of the CIRP 44 (1), pp 169–172 38 Kumar A., Maheshwari S., Sharma C., Beri N (2010), Research Developments in Additives Mixed Electrical Discharge Machining (AEDM): A State of Art Review, Materials and Manufacturing Processes, 25 (10), pp 1166-1180 99 39 Kumar A., Maheshwari S., Sharma C., Beri N (2010), Effect of Aluminium Powder Characteristics in Additive Electric Discharge Machining of Nickel Based Super Alloy Inconel 718, 2nd International Conference on Production and Industrial Engineering, pp 25-28 40 Kumar S., Singh R., Singh T.P., Sethi B.L (2009), Surface modification by electrical discharge machining: A review, Journal of Materials Processing Technology 209, pp 3675–3687 41 Kung K Y., Horng J T and Chiang K T (2009), Material removal rate and electrode wear ratio study on the powder mixed electrical discharge machining of cobaltbonded tungsten carbide, Int J Adv Manuf Technol 40, pp 95-104 42 Lakshmi M V., Chaitanya M L.(2015), Application of Taguchi based Grey Relational Analysis for Evaluating Optimal Parameters of Laser Micro Drilling Al7075/SiCp Metal Matrix Composite, International Journal of research In Mechanical engineering & technology, (2), pp 16-22 43 Lee L C., Lim L C., Naryanan V., Venkatesh V C (1987), Quantification of surface damage of tool steels after EDM, International Journal of Machinery Tools &Manufacture, 28, pp 359–372 44 Long B T., Cuong N., Phan N H (2014), “Study on surface material layer quality of SKD61 die sink in Electrical discharge machining using titanium electrode in oil dielectric fluid”, The 15th International Symposium on Ecomaterials processing and Design - ISEPD2014, pp 363-366 45 Marafona J D., Araujo A (2009), Influence of workpiece hardness on EDM performance, International Journal of Machine Tools & Manufacture 49, pp 744–748 46 Mohri N., Saito N., Higashi M , Kinoshita N (1991), A New Process of Finish Machining on Free Surface by EDM Methods, Annals of the CIRP, 40 (1), pp 207–210 47 Mohri N., Saito N., Suzuki M., Kakawashi T., Kobayashi K (1988), Surface modification by EDM-An innovation in EDM with semi-conductive electrodes, Proceedings of the winter annual meeting of the ASME, 34, pp 21-5 48 Nadpara V J., Choudhary A (2014), Optimization of EDM Process Parameters Using Taguchi Method with Graphite Electrode, International Journal of Engineering Trends and Technology (IJETT), 7(2), pp 48-51 49 Pandey P C., Shan H.S (1999), Modern Machining Process, Tata McGraw- Hill Publishing Company Ltd, pp 84-113 50 Pawade* M M., Banwait S S (2013), A Brief Review of Die Sinking Electrical Discharging Machining Process towards Automation, American Journal of Mechanical Engineering, 2013, Vol 1, No 2, 43-49 100 51 Roy, R (1910), A Primer on the Taguchi Method, New York : Van Nostrand Reinhold 52 Sanghani C R., Achary G D (2014), A Review of Research on Improvement and Optimization of Performance Measures for Electrical Discharge Machining, Int Journal of Engineering Research and Applications, 4(1), pp.433-450 53 Shabgard M., Seyedzavvar M., Oliae S N B (2011), Influence of Input Parameters on the Characteristics of the EDM Process, Journal of Mechanical Engineering, 57(9), pp 689-696 54 Sharma S., Kumar A., Beri N (2011), Study of tool wear rate during powder mixed EDM of Hastelloy steel, International Journal of Advanced Engineering Technology, (2), pp 133-139 55 Sreenivasulu R., Rao S (2012), Application of Gray Relational Analysis for Surface Roughness and Roundness Error in Drilling of Al 6061 alloy, International Journal of Lean Thinkin, 3(2), pp 67-78 56 Tzeng Y F., Lee C Y (2001), Effects of Powder Characteristics on Electro discharge Machining Efficiency, Int J Adv Manuf Technol17, pp 586–592 57 Wu K L., Yan B H., Huang F Y., Chen S C (2005), Improvement of surface finish on SKD steel using electro-discharge machining with aluminum and surfactant added dielectric, International Journal of Machine Tools & Manufacture 45, pp.1195–201 58 Yan B H., Chen S L (1993), Effects of dielectric with suspended aluminium powder on EDM, Journal of the Chinese society of mechanical engineers 14, pp 57-312 59 Y Ziada, P Koshy(2007), Rotating Curvilinear Tools for EDM of Polygonal Shapes with Sharp Corners, Ann CIRP 56(1), pp 221–224 60 Yin Qingfeng*, Wang Baorui(2014), Research of lower tool electrode wear in simultaneous EDM and ECM, Journal of Materials Processing Technology, pp 1759–1768 61 Zhen Li., Yanzhen Z,, Yonghong L, Yang S., Renjie J., Chao Z (2014), Investigation on the influence of the dielectrics on the material removal characteristics of EDM, Journal of Materials Processing Technology, Vol 214, pp 1052-1061 62 Xiaoshun Zhuang, Lenan Zhang, Jianyi Du, Zhiliang Wang, Jingyu Pei (2015), Geometric prediction of conic tool in micro-EDM milling with fixlength compensation using simulation, International Journal of Machine Tools & Manufacture Vol 89, pp 86-94 63 Reza Teimouri, Hamid Baseri (2012), Effects of magnetic field and rotary tool on EDM performance, Journal of Manufacturing Processes Vol 14, 316-322 101 DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ CỦA LUẬN ÁN PGS TS Hoàng Vĩnh Sinh1a, TS Trần Văn Khiêm 2b, ThS Trần Quang Huy2c(2015), Khảo sát độ nhám bề mặt sản phẩm, khe hở kích thước điện cực sau xung tia lửa điện điện cực nhơm, hội thảo khí tồn quốc, số 5, pp ThS Trần Quang Huy, PGS TS Hoàng Vĩnh Sinh, TS Trần Văn Khiêm (2017), Khảo sát khe hở phóng xung tia lửa điện với điện cực đồng đỏ thép SKD11, tạp chí khí Việt Nam, số 10, pp 76-80 ThS Trần Quang Huy, PGS TS Hoàng Vĩnh Sinh, TS Trần Văn Khiêm (2018), Khảo sát độ nhám bề mặt chi tiết gia công xung tia lửa điện với điện cực đồng đỏ thép SKD11, Tạp chí Khoa học Cơng nghệ, Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội, số 47, pp 17-19 Tran Quang Huy, Hoang Vĩnh Sinh, Tran Van Khiem (2018), Research on Relative Wear and Roughness Follow the Current Density in EDM Die Sinking, International Journal Applied Mechanics and Materials, ISSN: 1662-7482, Vol 889, pp 102-106, doi:10.4028/www.scientific.net/AMM.889.102, 2019, Trans Tech Publications, Switzerland 102 ... tài: ? ?Nghiên cứu mòn biên dạng điện cực chất lượng bề mặt gia công phương pháp xung tia lửa điện? ?? làm đề tài luận án tiến sỹ Mục tiêu luận án Đánh giá mòn biên dạng điện cực chất lượng bề mặt chi... lượng mòn điện cực, chất lượng bề mặt gia công, nghiên cứu rằng: Biện pháp trộn bột Titan vào dung dịch điện môi nâng cao suất chất lượng bề mặt gia công phương pháp gia công tia lửa điện (EDM)... tăng chất lượng bề mặt mạ thêm crom vào điện cực đồng đỏ Chương TỔNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP GIA CÔNG TIA LỬA ĐIỆN 1.1 Tổng quan phương pháp gia công tia lửa điện 1.1.1 Giới thiệu Phương pháp gia công