Nghiên cứu về nhiệt mài khi mài thép iiix15 bằng đã mài cbn

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT NGÀNH: CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY NGHIÊN CỨU VỀ NHIỆT MÀI KHI MÀI THÉP ШХ15 BẰNG ĐÁ MÀI CBN NGUYỄN XUÂN VINH THÁI NGUYÊN - 2010 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT NGHIÊN CỨU VỀ NHIỆT MÀI KHI MÀI THÉP ШХ15 BẰNG ĐÁ MÀI CBN Ngành: CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY Mã số: Học viên: NGUYỄN XUÂN VINH Người HD khoa học: T.S NGUYỄN TRỌNG HIẾU NGƯỜI HD KHOA HỌC HỌC VIÊN TS NGUYỄN TRỌNG HIẾU NGUYỄN XUÂN VINH BAN GIÁM HIỆU KHOA SAU ĐẠI HỌC Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên TS http://www.lrc-tnu.edu.vn NGUYỄN VĂN HÙNG MỤC LỤC Trang Mục lục Danh mục hình vẽ, đồ thị, ảnh chụp Danh mục bảng số liệu Lời cam đoan Phần mở đầu Chương 1: Tổng quan nhiệt cắt phương pháp xác định nhiệt cắt mài 1.1 Đặc điểm trình mài 1.2 Ảnh hưởng nhiệt cắt đến chất lượng bề mặt chi tiết gia cơng 1.2.1 Nhiệt cắt q trình mài 1.2.2 Ảnh hưởng nhiệt cắt đến cấu trúc lớp kim loại bề mặt chi tiết gia công 1.2.3 Ảnh hưởng nhiệt cắt đến ứng suất dư lớp bề mặt chi tiết gia công 10 1.2.4 Ảnh hưởng nhiệt cắt đến độ nhám bề mặt chi tiết gia công 11 1.3 Ảnh hưởng nhiệt cắt đến mòn tuổi bền đá mài 12 1.4 Ảnh hưởng nhiệt cắt đến độ xác chi tiết gia công 13 1.5 Các phương pháp xác định nhiệt cắt trình mài 13 1.5.1 Phương pháp xác định nhiệt cắt công thức thực nghiệm 13 1.5.2 Phương pháp xác định nhiệt cắt thực nghiệm 14 1.5.2.1 Phương pháp đo không tiếp xúc 14 1.5.2.2 Phương pháp đo tiếp xúc 15 1.6 Kết luận chương 20 Chương 2: Ứng dụng phần mềm ANSYS để giải tốn truyền nhiệt 23 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 2.1 Giới thiệu chung phần mềm ANSYS 23 2.1.1 Giới thiệu chung 23 2.1.2 Các đặc điểm phần mềm ANSYS 24 2.1.3 Các kiểu phần tử ANSYS 28 2.1.4 Các tham số ANSYS 39 2.1.5 Các mô hình vật liệu ANSYS 40 2.1.6 Các xử lý dùng ANSYS Processors (Routines) 42 2.1.7 Các lệnh khởi động giao diện hình ANSYS 10.0 43 2.1.7.1 Lệnh Start >Program > ANSYS 10.0 43 2.1.7.2 Màn hình giao diện ANSYS 10.0 43 2.2 Ứng dụng phần mềm ANSYS việc giải toán truyền nhiệt 44 2.2.1 Bài toán truyền nhiệt vật rắn 44 2.2.1.1.Tiền xử lý: Định nghĩa phần tử 45 2.2.1.2 Đặt tải nhiệt giải toán 46 2.2.1.3 Hậu xử lý: Quan sát kết 47 2.2.2 Bài toán kết hợp truyền nhiệt đối lưu nhiệt (Truyền nhiệt/ đối 47 lưu nhiệt / cách nhiệt) 2.2.2.1 Tiền xử lý: Định nghĩa phần tử 48 2.2.2.2 Đặt tải nhiệt giải toán 49 2.2.2.3 Hậu xử lý: Quan sát kết 51 2.2.3 Bài tốn phân tích truyền nhiệt q độ 51 2.2.3.1 Tiền xử lý: Định nghĩa phần tử 52 2.2.3.2 Đặt tải nhiệt giải toán 53 2.2.3.3 Hậu xử lý: Quan sát kết 56 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 2.3 Kết luận chương 61 Chương 3: Tính tốn mô phân bố nhiệt cắt mài phẳng 62 3.1 Xây dựng mơ hình tính nhiệt mài phẳng 62 3.1.1 Động học trình mài 62 3.1.2 Xây dựng mơ hình tính nhiệt q trình mài phẳng 64 3.1.3 Xây dựng mơ hình truyền nhiệt bề mặt tiếp xúc bề mặt sau gia công 68 3.2 Mơ nhiệt q trình mài phẳng thép ШХ15 đá mài CBN 71 3.2.1 Vật liệu máy thí nghiệm 71 3.2.1.1 Vật liệu chi tiết gia cơng 71 3.2.1.2 Đá mài 71 3.2.1.3 Máy thí nghiệm 72 3.2.2 Mô truyền nhiệt mài phẳng thép ШХ15 đá mài CBN 72 3.2.2.1 Thông lượng nhiệt truyền vào chi tiết gia công qf 74 3.2.2.2 Hệ số khuếch tán nhiệt chi tiết gia công α 75 3.2.2.3 Thời gian tác động nguồn nhiệt tw 76 3.2.2.4 Mơ q trình truyền nhiệt 77 3.3 Kết luận chương 80 Kết luận chung 81 Tài liệu tham khảo 84 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU CHÍNH Ý nghĩa Ký hiệu Đơn vị υf Vận tốc chi tiết gia công υc Vận tốc đá mài m/s a Chiều sâu cắt mm ap Chiều rộng mài mm b Chiều dày đá mài mm le Chiều dài cung tiếp xúc mm mm/min Tmod Nhiệt độ mô C TGrenz Nhiệt độ giới hạn C Tm Nhiệt độ mài tính theo cơng thức thực nghiệm C Qw Tốc độ bóc vật liệu mm3/s  Hệ số truyền nhiệt vật liệu gia công (Kcal/cm.g độ) α Hệ số khuếch tán nhiệt vật liệu phôi W/m2.s  Khối lượng riêng phôi (Kg/m3) c Nhiệt dung riêng phôi (J/kg.K) Re Số Reynold - Pr Số Prandtl - qf Thông lượng nhiệt truyền vào phơi W qt Thơng lượng nhiệt tồn phần W qch Thông lượng nhiệt truyền vào phoi W qs Thông lượng nhiệt qua dung dịch trơn nguội W qc Thông lượng nhiệt truyền vào đá mài W φ Góc tiếp xúc đá phơi Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên C http://www.lrc-tnu.edu.vn DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ TT Hình Nội dung vẽ 1.1 Cấu trúc lớp bề mặt mài Trang 1.2 Cấu trúc tế vi pha Austennit thép không gỉ AISI 304 1.3 Sự hình thành ứng suất dư biến dạng nhiệt 10 1.4 Sự hình thành độ nhám bề mặt mài 11 1.5 Ảnh bề mặt mài kính hiển vi điện tử 12 1.6 Mơ hình kỹ thuật đo nhiệt quang học 14 1.7 Cấu trúc tế vi sau trình mài với chế độ bóc vật liệu 16 1.8 Sơ đồ nguyên lý cặp nhiệt ngẫu 16 1.9 Sơ đồ nối cặp nhiệt với dây dẫn thứ ba 18 10 1.10 Cấu hình thiết lập cặp nhiệt hai cực 19 11 1.11 Sơ đồ ba cặp nhiệt đơn cực phôi 20 12 1.12 Ảnh cấu trúc tế vi cháy bề mặt mài nhiệt 21 13 1.13 Sơ đồ tổng quát nghiên cứu nhiệt cắt trình mài 22 14 2.1 Giao diện hình Ansys 10.0 44 15 2.2 Mơ hình vật rắn phân tích nhiệt 45 16 2.3 Cửa sổ lệnh đặt tải nhiệt điểm thuộc mặt 46 17 2.4 Mơ hình nhiệt vật rắn chịu tải nhiệt có mặt dài vô hạn 47 18 2.5 19 2.6 Cửa sổ đặt tải đối lưu nhiệt 10W/m2*C 50 20 2.7 Tạo lưới toán truyền nhiệt đối lưu nhiệt 50 21 2.8 Miền nhiệt vật rắn có truyền nhiệt đối lưu nhiệt 51 Mơ hình vật rắn đặt tải nhiệt kết hợp truyền nhiệt đối lưu nhiệt Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 47 22 2.9 Mơ hình vật rắn chịu tải nhiệt độ 51 23 2.10 Tạo lưới cho toán truyền nhiệt độ 53 24 2.11 Phương pháp phân tích tốn 53 25 2.12 Chọn chế độ điều khiển phân tích 54 26 2.13 Chọn chế độ phân tích 54 27 2.14 Đặt tải nhiệt cho điểm nút vật khối 55 28 2.15 Đặt tải nhiệt cho điểm nút 56 29 2.16 Định nghĩa điều kiện nhiệt độ ban đầu vật liệu 56 30 2.17 Kết mơ tốn truyền nhiệt độ ANSYS 57 31 2.18 Định dạng contour 57 32 2.19 Thiết lập tham biến mô theo thời gian 58 33 2.20 Biểu đồ quan hệ nhiệt độ thời gian trung tâm vật khối 58 34 2.21 Thiết lập thời gian tâm vật khối 59 35 2.22 Chọn biến thời gian cho điểm nút tâm vật khối 59 36 2.23 Thiết lập biến thời gian cho tâm vật khối 60 37 2.24 Biểu đồ quan hệ nhiệt độ thời gianở trung tâm vật khối 60 38 3.1 Sơ đồ động học trình mài phẳng 62 39 3.2 Ảnh hưởng chiều sâu cắt chiều dài cung tiếp xúc 63 40 3.3 41 3.4 Mặt phẳng cung tiếp xúc trình mài 68 42 3.5 Nhiệt độ bề mặt tiếp xúc mặt sau gia cơng 70 43 3.6 Sơ đồ mơ hình tính nhiệt theo phương pháp phần tử hữu hạn 73 45 3.7 Mơ hình phơi mơ ANSYS 10.0 73 46 3.8 Mối quan hệ thông lượng nhiệt qf chiều sâu cắt a 75 47 3.9 Quan hệ thông lượng nhiệt thời gian tác động 76 Sơ đồ phân bố thông lượng nhiệt vùng tiếp xúc q trình mài Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 64 nguồn nhiệt Kết mô nhiệt mài thép ШХ15 đá mài CBN 48 3.10 78 49 3.11 50 3.12 51 3.13 Sơ đồ mơ hình hố q trình mài phẳng 82 52 3.14 Ảnh hưởng nhiệt đến chất lượng bề mặt chi tiết gia công 82 Mối quan hệ nhiệt độ bề mặt với chiều sâu cắt vận 78 tốc phôi Mối quan hệ nhiệt độ bề mặt với chiều sâu cắt vận 79 tốc cắt DANH MỤC CÁC BẢNG SỐ LIỆU TT Số bảng Nội dung 1.1 Hệ số truyền nhiệt thép phụ thuộc vào hàm lượng Trang hợp kim phôi gia công 2.1 Bảng danh mục phần tử ANSYS 33 2.2 Bảng tham số ANSYS 39 2.3 Bảng mơ hình vật liệu ANSYS 40 2.4 Bảng xử lý dung ANSYS 41 3.1 Tỷ lệ nguyên tố thép ШX15 71 3.2 Thơng số lý tính thép ШX15 71 3.3 Kí hiệu tương đương mác thép ШX15 nước 71 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn -1- LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan kết có luận văn thân thực hướng dẫn giảng viên – TS Nguyễn Trọng Hiếu Ngoài phần tài liệu tham khảo liệt kê, số liệu kết thực nghiệm trung thực chưa công bố công trình khác Thái Nguyên, tháng năm 2010 Người thực Nguyễn Xuân Vinh - 69 - Vật liệu nghiên cứu thép ШX15 nhiệt luyện đạt độ cứng HRC = 58 ÷ 60 Bảng 3.1 3.2 tỷ lệ nguyên tố (theo %) thép ШX15 kí hiệu mác thép tương đương với thép ШX15 nước Bảng 3.1 Tỷ lệ nguyên tố thép ШX15 Tỷ lệ nguyên tố (%) C Mn 0,95÷1,05 0,2÷0,4 Si Cr Ni Cu S P 0,17÷0,37 1,30÷1,65 0,3 0,25 0,2 0,27 Bảng 3.2 Thơng số lý tính thép ШX15 ρ = 7700 kg/m3 λ = 25W/m.K с = 460J/kg.K Bảng 3.3 Kí hiệu tương đương mác thép ШX15 nước Việt Nam (TC VN) Nga (TC OCT) ШX15 OL 100Cr 1,5 Mỹ (TC SAE) 52100 Nhật ( TC JIS) SUJ2 Thép ШX15 sử dụng phổ biến để chế tạo chi tiết xác chịu mài mịn vịng bi, vít me bi, bạc, đĩa ma sát… 3.2.1.2 Đá mài Đá mài CBN hãng EHWA (Korea) có kí hiệu: RB- 1A1, 250D-20T-2X-75H, SL80N100BI Các thông số đá là: RB - vật liệu hạt mài CBN 1A1 - kiểu đá mài 250D - đường kính ngồi đá mài 20T - bề rộng đá mài 2X - chiều dày lớp hạt mài CBN 75H - đường kính lỗ đá mài - 70 - SL - kí hiệu riêng nhà sản xuất 80 - độ hạt ( số mắt sàng có tấc Anh) N - độ cứng đá mài 100 - nồng độ hạt mài (trong 1mm3 đá mài CBN có 0,878 mg 0.00439 cara hạt mài CBN) BI - chất dính kết nhựa tổng hợp 3.2.1.3 Máy thí nghiệm Thí nghiệm máy mài phẳng 3Б725, đặc tính kỹ thuật máy: - Cơng suất động trục : 2,8 kw - Số vịng quay trục đá mài : 2860 vòng/ph - Tốc độ chuyển động dọc bàn máy : ÷ 22 (m/ph) - Chạy dao ngang bàn máy/1 hành trình dọc bàn máy: 0,2 ÷ (mm) 3.2.2 Mơ truyền nhiệt mài phẳng thép ШХ15 đá mài CBN Các mơ hình số sử dụng để ước tính nhiệt độ vùng tiếp xúc q trình mài Các thơng số mơ hình nhiệt vùng tiếp xúc xác định từ mơ hình truyền nhiệt q trình mài, sau thiết lập ANSYS 10.0 cho có cách tiếp cận nhiệt cách xác Sơ đồ q trình thực mơ thực sau: Các thông số vào: - Vận tốc đá mài υc - Vận tốc chi tiết υf Thông lƣợng nhiệt: - Thơng lượng nhiệt tồn phần qt: - Chiều sâu cắt a - Lực cắt Fc - Thông lượng nhiệt vào chi tiết qf: q  FC  vC  K1  K  K qf  Mô hình nhiệt phân tích phƣơng pháp phần tử hữu hạn (FEM) Tmod qt a le - 71 - Mô hình chi tiết mơ có kích thước 250x150x20 mm biểu diễn hình 3.5   a p q vf le , c,  Hình 3.7 Mơ hình phôi mô ANSYS 10.0 3.2.2.1 Thông lƣợng nhiệt truyền vào chi tiết gia công qf Theo [17] ta xác định thơng lượng nhiệt tồn phần qt theo công thức sau: qt  FC vC K1 K K Trong đó: Fc – Lực cắt (N) υc – Vận tốc đá mài (m/s) (3.34) - 72 - K1 – Hệ số điều chỉnh để xác định công suất mài chuyển thành nhiệt, theo [17] K1=0.8 K2 – Hệ số phân bố nhiệt vào chi tiết gia cơng, theo [17] K2=0.9 K3 – Hệ số phân bố nhiệt vào chi tiết gia công truyền qua phoi, xác định theo công thức sau: (3.35) K3  1 a 4v f  le a p Trong đó: a – Chiều sâu cắt (mm) υf – Vận tốc chi tiết gia công (mm/min) ap – Chiều rộng mài (mm) le – Chiều dài cung tiếp xúc mài, xác định theo công thức 3.1 Thông lượng nhiệt truyền vào chi tiết gia công xác định theo công thức: qf  qt a le (3.36) Từ phương trình 3.36 tính tốn xác định quan hệ thơng lượng nhiệt truyền vào chi tiết gia công ứng với chiều sâu cắt khác Các kêt tính tốn thể hình 3.7 Hình 3.8 Mối quan hệ thông lượng nhiệt chiều sâu cắt - 73 - Hình 3.8 cho thấy chiều sâu cắt tăng lên thơng lượng nhiệt truyền vào chi tiết gia công tăng lên tương ứng Hiện tượng gắn liền với tăng lên lực cắt mài Tuy nhiên có điều lý thú vận tốc cắt có tác động ngược lại lên thông lượng nhiệt Khi vận tốc cắt tăng lên dẫn đến lực cắt giảm thông lượng nhiệt giảm Đây sở lý thuyết mài cao tốc, giúp tăng suất mài 3.2.2.2 Hệ số khuếch tán nhiệt chi tiết gia công α Hệ số khuếch tán nhiệt tham số để ước tính tỉ lệ truyền nhiệt nguồn nhiệt vật hấp thụ nhiệt Hệ số thông số quan trọng nghiên cứu truyền nhiệt nói chung nghiên cứu nhiệt mài nói riêng Hệ số phụ thuộc số Reynold (Re), số Prandtl (Pr) xác định theo hàm Nusselt (Incropera Dewitt, 2002): Hàm Nussel Nu   d   dT / ds    T / d 0.037 Re0.8 Pr Nu   2.443Re0.1 (Pr 2/3  1) (3.37) (3.38) Khi thay giá trị số Pr Re giá trị hàm Nussel có giá trị Nu = 3645 Thay vào cơng thức 3.38 ta có:  = 4775W/m2.s 3.2.2.3 Thời gian tác động nguồn nhiệt tw Thời gian tác động nguồn nhiệt tw cho ta thấy rõ ràng tốc độ di chuyển thông lượng nhiệt chiều dài cung tiếp xúc Xác định xác tham số cho ta xác định thời điểm xảy tổn hại nhiệt truyền chi tiết gia công ứng với thông số công nghệ khác Nó xác định theo phương trình 3.39 tw  le vf Tmod  f (qw , tw )  Aw qwBw1 twBw (3.39) - 74 - Kết tính tốn thơng lượng nhiệt hàm thời gian tác động, nguồn nhiệt, vận tốc chi tiết gia công vf chiều sâu cắt a thể hình 3.9 T hình 3.9 rút nhận xét sau: Hình 3.9 Quan hệ thông lượng nhiệt thời gian tác động nguồn nhiệt Khi vận tốc chi tiết gia cơng chiều sâu cắt tăng lên thơng lượng nhiệt tăng lên - Thông lượng nhiệt chuyển di chuyển nhanh khoảng thời gian ngắn Điều có ý nghĩa q trình mài thực tế loại vật liệu mài tiếp nhận lượng nhiệt truyền vào định khoảng thời gian xác định Mặt khác vật liệu khác có nhiệt độ chuyển biến pha khả hấp thụ nhiệt Do vậy, vượt giới hạn nói dẫn đến thay đổi cấu trúc pha austennit gây tổn hại nhiệt cho chi tiết gia cơng - Các đặc tính vật lý vật liệu chi tiết gia công quan trọng trình như: nhiệt dung riêng, hệ số khuếch tán nhiệt, đảm bảo cho dẫn nhiệt lớp vật liệu lớp bề mặt tiếp xúc 3.2.2.4 Mơ q trình truyền nhiệt Mục tiêu mơ hình hóa q trình truyền nhiệt bề mặt tiếp xúc trình mài thép ШХ15, để xác định nhiệt độ tối đa bề mặt tiếp xúc thông lượng nhiệt truyền xuống lớp bề mặt chi tiết gia cơng, từ xác định khả xảy - 75 - tổn hại nhiệt lớp bề mặt chi tiết Xây dựng chương trình mơ thực theo trình tự sau: - Mơ hình hình học chi tiết gia cơng có kích thước 250x150x20mm hình vẽ 3.5, chọn dạng phơi đối xứng để giảm thời gian xử lý số liệu máy tính mà đảm bảo tính xác kết cần đạt - Các đặc tính vật lý phơi thành phần hóa học bảng 3.1và bảng 3.2 - Thiết lập dạng lưới kiểu phần tử khối SOLID90, với 20 điểm nút, phần tử nhiệt (SOLID90 – 3D,20 Nod thermal Solid) - Thiết đặt tải ban đầu (môi trường làm mát, nhiệt chất làm mát ) - Thiết lập điều kiện biên (chiều dài cung tiếp xúc, thông lượng nhiệt vào chi tiết gia cơng, diện tích tiếp xúc) - Xây dựng quy trình mơ phỏng, xác định kết (Các lĩnh vực nhiệt, nhiệt độ tối đa bề mặt) Khi thực bước cho q trình mơ ta nhận kết phân bố nhiệt hình 3.10 - 76 - Từ kết q trình mơ ta biểu diễn mối quan hệ nhiệt độ bề mặt với chiều sâu cắt vận tốc chi tiết gia cơng hình 3.11 Hình 3.11 Mối quan hệ nhiệt độ bề mặt với chiều sâu cắt vận tốc phơi Qua hình vẽ 3.11 cho thấy: chiều sâu cắt vận tốc chi tiết gia cơng tăng lên nhiệt độ bề mặt tăng lên Ảnh hưởng chiều sâu cắt gắn liền với tăng lên lực cắt Ảnh hưởng vận tốc phôi gắn liền với yếu tố tăng lên lực cắt thời gian tác động ngắn Nhiệt độ bề mặt trình mơ biểu diễn dạng hàm thông lượng nhiệt qf thời gian tác động tw, xác định theo công thức sau: Tmod  f (q f , tw )  Aw q Bf w1 twBw (3.40) Trong đó, hệ số Aw, Bw1, Bw2 xác định nhờ vào trình mơ phỏng, kết xác định hệ số thể bảng sau: Aw Bw1 Bw2 127,67365 0,6526478 0,173 Từ kết xác định hệ số thấy rõ ràng ảnh hưởng thông lượng nhiệt lên nhiệt độ bề mặt lớn ảnh hưởng thời gian tác động lên nhiệt độ bề mặt - 77 - Kết trình mơ cho biểu diễn mối quan hệ nhiệt độ bề mặt với chiều sâu cắt vận tốc cắt khác hình 3.12 Hình 3.12 Mối quan hệ nhiệt độ bề mặt với chiều sâu cắt vận tốc cắt Hình 3.12 cho thấy chiều sâu cắt tăng lên lực cắt tăng lên nhiệt độ bề mặt tăng lên Trong khi vận tốc cắt tăng lên lực cắt giảm dẫn đến nhiệt độ bề mặt giảm 3.3 Kết luận chƣơng Đã xây dựng mơ hình tính thơng lượng nhiệt q trình mài phẳng Mơ hình cho phép đánh giá mức độ ảnh hưởng thông số cơng nghệ đặc tính vật lý vật liệu đá mài, phôi dung dịch trơn nguội đến thơng lượng nhiệt q trình mài Đã xây dựng mơ hình tốn xác định thơng lượng nhiệt bề mặt tiếp xúc truyền đến bề mặt sau gia công sở để xác định khả truyền nhiệt vật liệu gia công q trình mài phẳng Mơ hình làm sở cho q trình mơ truyền nhiệt sử dụng phương pháp phần tử hữu hạn phần mềm ANSYS 10.0 Mô truyền nhiệt mài thép ШХ15 đá mài CBN phần mềm ANSYS 10.0 Đánh giá ảnh hưởng tốc độ cắt, vận tốc phôi chiều sâu cắt đến - 78 - nhiệt độ bề mặt chi tiết mài Đây kết quan trọng giúp cho tối ưu hóa q trình mài thơng qua việc điều khiển thơng số q trình mài KẾT LUẬN CHUNG Nhiệt cắt trình mài làm ảnh hưởng tới chất lượng bề mặt chi tiết gia công làm thay đổi ứng suất dư, gây cháy nứt, thay đổi cấu trúc tế vi lớp bề mặt Các thông số công nghệ ảnh hưởng tới nhiệt cắt trình mài với mức độ khác chiều sâu cắt vận tốc cắt có ảnh hưởng lớn Như vậy, trình mài cần đặc biệt ưu tiên điều chỉnh thơng số Các mơ hình tốn để mơ q trình truyền nhiệt q trình mài phẳng đề cập Mơ hình sở cho để nghiên cứu nhiệt cắt q trình mài khác mài trịn ngồi Xây dựng chương trình mơ nhiệt q trình mài cho phép đánh giá vùng nhiệt sở để điều khiển trình mài để hạn chế tổn hại nhiệt bề mặt chi tiết gia cơng Nó kết hợp với nghiên cứu thực nghiệm nhiệt mài ta hiểu biết hoàn thiện tổn hại nhiệt trình mài * Hƣớng nghiên cứu tiếp theo: - 79 - Có thể sâu nghiên cứu ảnh hưởng thông số công nghệ đến nhiệt cắt q trình mài nói chung mài phẳng nói riêng Từ tối ưu hố thơng số nhiệt q trình mài, tránh tượng cháy bề mặt mài Đề tài phát triển thêm theo hướng xây dựng mơ hình mài an tồn nhiệt tránh tượng cháy bề mặt hình 3.13 Các thơng số vào: - Vận tốc đá mài υc - Vận tốc chi tiết υf - Chiều sâu cắt a - Lực cắt Fc Thơng lƣợng nhiệt: - Thơng lượng nhiệt tồn phần qt: q  FC  vC  K1  K  K - Thông lượng nhiệt vào chi tiết qf: qf  Kiểm tra điều kiện: Tmod > Tgrenz Hệ số khuếch tán nhiệt chi tiết gia công α Nu  le qt a le Mô hình phân tích nhiệt phương pháp phần tử hữu hạn (FEM) Tmod Nhiệt độ tới hạn: Tgrenz Kiểm tra điều kiện: Tmod < Tgrenz Quá trình mài phẳng đạt u cầu Hình 3.13 Sơ đồ mơ hình hóa q trình mài phẳng - 80 - Thơng qua thực nghiệm xác định nhiệt độ tới hạn Tgrenz mà nhiệt độ bề mặt chi tiết mài lớn nhiệt độ xảy tượng cháy bề mặt hình 3.1.4 Khi nhập nhiệt độ tới hạn vào chương trình mơ nhiệt mài xác định miền thơng số cơng nghệ an tồn đảm bảo khơng xảy tượng cháy bề mặt mài - 81 - TÀI LIỆU THAM KHẢO Trần Văn Địch, Nguyễn Trọng Bình, Nguyễn Thế Đạt, tác giả (2003), Cơng nghệ chế tạo máy - NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội Ngô Cường (2007), “Nghiên cứu ảnh hưởng chế độ cắt đến vài thông số đặc trưng cho trình cắt mài tinh thép ШХ15 Х12М Đá mài Hải Dương máy mài trịn ngồi” Luận án tiến sỹ kỹ thuật, Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Nguyễn Thị Linh (2009), “Nghiên cứu chất lượng bề mặt gia công mài thép SUJ2 đá mài CBN máy mài phẳng” Luận văn thạc sĩ kỹ thuật, Trường Đại học Kỹ thuật Công Nghiệp Thái Nguyên Trần Minh Đức (2001), Nghiên cứu ảnh hưởng thông số công nghệ sửa đá đến tuổi bền đá mài mài trịn ngồi, Luận án tiến sỹ kỹ thuật, Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Nguyễn Văn Tính (1978), Kỹ thuật mài, NXB Cơng nhân kỹ thuật, Hà Nội Đinh Bá Trụ , Hoàng Văn lợi (2003) “Hướng dẫn sử dụng ANSYS Phần I, II, III”, Học viện Kỹ thuật Quân Sự - 82 - Hồng Dương Hùng (2004) Giáo trình Đo lường nhiệt, Trường Đại Học Đà Nẵng., Đà Nẵng A.D Batako*, W.B Rowe, M.N Morgan (2005), “Temperature measurement in high efficiency deep grinding”, Liverpool John Moores University, pp.1231-1240 H.K Tonshoff, T Freimuth, J.C Becker (2002), “Process monitoring in grinding”, Institute of Production Engineering and Machine Tools, University of Hannover, Germany, pp 1–21 10 C.E Black, W.B Rowe, B Mills, H.S Qi (1994) “Experimental energy partitioning in grinding”, University of Udine, Italy, pp 94 – 97 11 D Anderson, A Warkentin, R Bauer (2008), “Experimental validation of numerical thermal models for dry grinding”, Department of Mechanical Engineering, Dalhousie University, Nova Scotia, Canada, pp 269 - 278 12 I.M Walton_, D.J Stephenson, A Baldwin (2005), “The measurement of grinding temperatures at high specific material removal rates”, School of Industrial and Manufacturing Science, Cranfield University, Cranfield, Bedfordshire, UK, pp 1617 – 1625 13 D Anderson, A Warkentin, R Bauer (2008),“Comparison of numerically and analytically predicted contact temperatures in shallow and deep dry grinding with infrared measurements”, Department of Mechanical Engineering, Dalhousie University, Canada, pp 320-328 14 Tan Jin *, W Brian Rowe, David McCormack (2002), “Temperatures in deep grinding of finite workpieces”, School of Engineering, Liverpool John Moores University, Liverpool, UK, pp 53-59 15 Hoffmeister, H.W., Illenseer, S., Weber, T (2000), “Qualitätssicherung smaßnahmen beim Schleifen Sensorik und Simulation optimieren Fertigungsprozess” VDI-Z Integrierte Produktion, pp 34-36 16 Weber, T., Hoffmeister, H.W (1997), “Wärmephysikalische Vorgänge und ihre Simulation beim Schleifen „ Schleifen, Honen, Läppen und Polieren, Verfahren und Maschinen, pp 2-12 - 83 - 17 Meiljboom, L.H.M (1979), “Erhöhung der Wirtschaftlichkeit beim Wälzschleifen durch Verbesserung des Zahnspanvorganges „ Dissertation, RWTH Aachen, 1979 ... nghiên cứu 2.1 Đối tƣợng nghiên cứu Nghiên cứu nhiệt mài mài thép ШХ15 đá mài CBN 2.2 Mục đích nghiên cứu - Cho kết đủ độ tin cậy ảnh hưởng nhiệt mài tới chất lượng bề mặt chi tiết gia công mài. .. nguyên công mài Vì vậy, đề tài ? ?Nghiên cứu nhiệt mài mài thép ШХ15 đá mài CBN? ?? chọn lựa để nghiên cứu nhằm tìm phương pháp xác định nhiệt đủ độ tin cậy ảnh hưởng nhiệt tới thông số công nghệ mài Đối... đá mài khác như: đá mài oxit nhơm, bít silic… Trên giới, đá mài CBN nghiên cứu ứng dụng hiệu Tuy nhiên, Việt Nam nghiên cứu ứng dụng đá mài CBN vào sản xuất chưa nhiều Thép ШХ15 thuộc nhóm thép