So sánh chất lượng bề mặt gia công của thép ổ lăn suj2 nhiệt luyện khi gia công tinh lần cuối bằng phương pháp tiện cứng với phương pháp mài bằng đá mài al2o3

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP - - LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT CHUYÊN NGÀNH: CHẾ TẠO MÁY ĐỀ TÀI: "SO SÁNH CHẤT LƯỢNG BỀ MẶT GIA CÔNG CỦA THÉP Ổ LĂN SUJ2 NHIỆT LUYỆN KHI GIA CÔNG TINH LẦN CUỐI BẰNG PHƯƠNG PHÁP TIỆN CỨNG VỚI PHƯƠNG PHÁP MÀI BẰNG ĐÁ MÀI AL2O3" NGUYỄN XUÂN TIẾN THÁI NGUYÊN - 2011 ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP - - THUYẾT MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT ĐỀ TÀI: SO SÁNH CHẤT LƯỢNG BỀ MẶT GIA CÔNG CỦA THÉP Ổ LĂN SUJ2 NHIỆT LUYỆN KHI GIA CÔNG TINH LẦN CUỐI BẰNG PHƯƠNG PHÁP TIỆN CỨNG VỚI PHƯƠNG PHÁP MÀI BẰNG ĐÁ MÀI AL2O3 Học Viên: Nguyễn Xuân Tiến Lớp: CHK12 CTM Chuyên ngành: Công nghệ Chế tạo máy HDKH: PGS.TS Nguyễn Đình Mãn GIÁM HIỆU KHOA SAU ĐẠI HỌC CB HƯỚNG DẪN HỌC VIÊN PGS.TS Nguyễn Đình Mãn Nguyễn Xuân Tiến THÁI NGUYÊN - 2011 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu cá nhân hướng dẫn PGS.TS Nguyễn Đình Mãn tham khảo tài liệu liệt kê Tơi khơng chép cơng trình cá nhân khác hình thức nào, có tơi xin hồn tồn chịu trách nhiệm Người cam đoan Nguyễn Xuân Tiến Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn LỜI CẢM ƠN Lời tơi xin cảm ơn PGS.TS Nguyễn Đình Mãn - Thầy hướng dẫn khoa học định hướng đề tài, hướng dẫn thầy việc tiếp cận khai thác tài liệu tham khảo bảo trình tơi viết luận văn Tơi muốn bày tỏ lịng biết ơn đến thầy giáo TS Ngô Cường tư vấn thầy q trình tơi làm thí nghiệm viết luận văn Tôi muốn cảm ơn thầy Dương Văn Oanh – Trưởng môn Cắt gọt Khoa Đào tạo nghề – Trường Cao đẳng Kinh tế - Kỹ thuật thầy, cô giáo môn dành cho điều kiện thuận lợi nhất, giúp tơi hồn thành nghiên cứu Cuối tơi muốn bày tỏ lịng cảm ơn gia đình tơi, thầy giáo, bạn đồng nghiệp ủng hộ động viên suốt trình làm luận văn Tác giả Nguyễn Xuân Tiến Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN LỜI CẢM ƠN DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ PHẦN MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài 11 2.1 Ý nghĩa khoa học .11 2.2 Ý nghĩa thực tiễn 12 Đối tượng, mục đích, phương pháp, nội dung nghiên cứu 12 3.1 Đối tượng nghiên cứu .12 3.2 Mục đích nghiên cứu 12 3.3 Phương pháp nghiên cứu 12 3.4 Nội dung nghiên cứu 13 Chƣơng 1.TỔNG QUAN VỀ CHẤT LƢỢNG BỀ MẶT GIA CÔNG CƠ 14 1.1 Chất lượng bề mặt gia công 14 1.2 Các thông số đánh giá chất lượng bề mặt gia công .14 1.2.1 Độ nhám bề mặt 14 1.2.2 Độ sóng bề mặt .17 1.2.3 Tính chất lý lớp bề mặt sau gia công 18 1.2.3.1 Hiện tượng biến cứng lớp bề mặt 18 1.2.3.2 Ứng suất dư lớp bề mặt .20 1.3 Các phương pháp đánh giá chất lượng bề mặt gia công .22 1.3.1 Phương pháp đánh giá độ nhám bề mặt 22 1.3.2 Phương pháp đánh giá mức độ, chiều sâu lớp biến cứng ứng suất dư .23 1.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng bề mặt gia công .24 Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn 1.4.1 Ảnh hưởng thông số hình học dụng cụ cắt 24 1.4.2 Ảnh hưởng tốc độ cắt .25 1.4.3 Ảnh hưởng lượng chạy dao .26 1.4.4 Ảnh hưởng chiều sâu cắt 27 1.4.5 Ảnh hưởng vật liệu gia công 27 1.4.6 Ảnh hưởng rung động hệ thống công nghệ 27 1.4.7 Ảnh hưởng độ cứng vật liệu gia công 27 1.4.8 Ảnh hưởng đến lớp biến cứng bề mặt .28 1.5 Kết luận Chương .29 Chƣơng CHẤT LƢỢNG BỀ MẶT GIA CÔNG KHI TIỆN BẰNG MẢNH DAO CBN VÀ MÀI BẰNG ĐÁ MÀI AL2O3 .30 2.1 Chất lượng bề mặt gia công tiện cứng 30 2.1.1 Đặc điểm trình tạo phoi tiện cứng .30 2.1.2 Lực cắt tiện 31 2.1.2.1 Lực cắt tiện thành phần lực cắt 31 2.1.2.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến lực cắt tiện 32 2.2 Chất lượng bề mặt gia công mài 35 2.2.1 Chất lượng bề mặt gia công phương pháp mài 35 2.2.1.1 Đặc điểm trình mài 35 2.2.1.2 Chất lượng bề mặt gia công phương pháp mài 36 2.2.2 Các yếu tố đặc trưng chất lượng bề mặt gia công phương pháp mài 36 2.2.2.1 Độ nhám bề mặt yếu tố ảnh hưởng đến độ nhám bề mặt 36 2.2.2.2 Độ sóng bề mặt yếu tố ảnh hưởng tới độ sóng bề mặt 38 2.2.2.3 Cấu trúc lớp kim loại bề mặt yếu tố ảnh hưởng tới cấu trúc lớp kim loại bề mặt 39 2.3 Các phương pháp đánh giá chất lượng bề mặt gia công tiện cứng mài 41 2.3.1.Các phương pháp đánh giá độ nhám bề mặt gia công .41 2.3.2 Phương pháp đánh giá cấu trúc lớp kim loại bề mặt gia công 42 2.4 Kết luận Chương .42 Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn Chƣơng 3.THỰC NGHIỆM SO SÁNH CHẤT LƢỢNG BỀ MẶT GIA CÔNG CỦA THÉP Ổ LĂN SUJ2 NHIỆT LUYỆN KHI GIA CÔNG TINH LẦN CUỐI BẰNG PHƢƠNG PHÁP TIỆN CỨNG BẰNG MẢNH CBN VỚI PHƢƠNG PHÁP MÀI BẰNG ĐÁ AL2O3 43 3.1 Mục đích nghiên cứu thực nghiệm 43 3.2 Hệ thống thí nghiệm 43 3.2.1 Yêu cầu hệ thống thí nghiệm 43 3.3.2 Sơ đồ thí nghiệm .43 3.3.3 Máy thí nghiệm .44 3.3.4 Dao tiện 45 3.3.5 Đá mài .46 3.3.6 Vật liệu thí nghiệm 47 3.3.8 Tưới nguội .48 3.3.10 Chế độ cắt 48 3.3.11 Thiết bị đo .48 3.4 Kết thảo luận 48 3.4.1 Hình thái bề mặt gia cơng .48 3.4.2 Nhám bề mặt gia công 52 3.4.3 Cấu trúc tế vi lớp kim loại bề mặt gia công 53 3.5 Kết luận Chương .55 KẾT LUẬN CHUNG 56 HƯỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO CỦA ĐỀ TÀI .56 TÀI LIỆU THAM KHẢO 57 Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT Ap: Chiều dày phoi Kbd: Mức độ biến dạng phoi miền tạo phoi Mms: Mức độ biến dạng phoi ma sát với mặt trước dao Kf: Mức độ biến dạng phoi θ : Góc trượt γ: Góc trước dao PX: Lực chiều trục tiện PY: Lực hướng kính tiện PZ: Lực tiếp tuyến tiện S: Lượng chạy dao (mm/vòng) t : Chiều sâu cắt (mm) v : Vận tốc cắt (m/phút) c: Nhiệt dung riêng Φ: Góc tạo phoi K: Hệ số thẩm nhiệt Ra, Rz: Độ nhám bề mặt Vđ: Tốc độ đá mài t : Chiều sâu mài De : Đường kính tương đương đá mài az: Chiều sâu cắt hạt mài Sd: Lượng chạy dao dọc Ssđ : Lượng chạy dao dọc sửa đá tsđ : Chiều sâu cắt sửa đá : Hệ số truyền nhiệt Tm: Nhiệt cắt Q: Lưu lượng tưới m: Nồng độ dung dịch Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU TT Bảng số Nội dung Bảng 1.1 Bảng 1.2 Bảng 3.1 Tỷ lệ nguyên tố thép SUJ2 47 Bảng 3.2 Kí hiệu tương đương mác thép SUJ2 nước 47 Trang Các giá trị Ra, Rz chiều dài chuẩn l ứng với cấp độ 16 nhám bề mặt Mức độ chiều sâu lớp biến cứng phương pháp 18 gia cơng DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ Nội dung TT Hình số Hình 1.1 Hình 1.2 Hình 1.3 Hình 1.4 Hình 1.5 Hình 1.6 Ảnh hưởng tốc độ cắt đến nhám bề mặt gia công thép 25 Hình 1.7 Ảnh hưởng lượng chạy dao đến độ nhám bề mặt 26 Hình 1.8 Hình 2.1 10 Hình 2.2 11 Hình 2.3 Trang Độ nhám bề mặt 14 Quan hệ bán kính mũi dao chiều sâu lớp biến cứng với lượng chạy dao khác (khi dao chưa bị mòn) 19 Quan hệ vận tốc cắt với chiều sâu lớp biến cứng ứng với lượng mòn mặt sau khác dao tiện 20 Ảnh hưởng hình dạng lưỡi cắt lượng chạy dao đến nhám bề mặt (54,7HRC, chiều dài 101,6mm) 24 Ảnh hưởng hình dạng lưỡi cắt lượng chạy dao đến nhám bề mặt (51,3HRC, chiều dài = 101,6mm) 24 Ảnh hưởng độ cứng phơi hình dạng lưỡi cắt đến nhám bề mặt (lượng chạy dao = 0,2mm/vòng, chiều dài = 03,2mm) Hệ thống lực cắt tiện 28 32 Ảnh hưởng góc trước đến lực cắt ứng suất dư 33 dụng cụ cắt Ảnh hưởng lượng chạy dao độ cứng phơi đến lực cắt Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn 33 12 Hình 2.4 Ảnh hưởng bán kính mũi dao (a) góc trước đến lực cắt 34 13 Hình 2.5 Sự hình thành độ nhám bề mặt gia cơng mài 36 14 Hình 2.6 Ảnh SEM bề mặt mài 37 15 Hình 3.1 Sơ đồ thí nghiệm tiện cứng 43 16 Hình 3.2 Sơ đồ thí nghiệm mài trịn ngồi 44 17 Hình 3.3 Mảnh dao CNGA120408S01030A/CB7025 46 18 Hình 3.4 Thân dao DCLNR 2525M 16 46 19 Hình 3.5 Mẫu thí nghiệm 47 20 Hình 3.6 Ảnh SEM bề mặt thép SUJ2 mài đá mài Al203 49 21 Hình 3.7 Ảnh SEM bề mặt thép SUJ2 tiện cứng mảnh CBN 49 22 Hình 3.8 Độ nhám bề mặt thép SUJ2 mài đá Al2O3 51 23 Hình 3.9 Độ nhám bề mặt thép SUJ2 tiện cứng mảnh CBN 51 24 Hình 3.10 25 Hình 3.11 Cấu trúc tế vi mẫu thép SU J2 qua nhiệt luyện mài 52 đá mài AL2O3 Cấu trúc tế vi mẫu thép SU J2 qua nhiệt luyện tiện 53 mảnh CBN PHẦN MỞ ĐẦU Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn 44 nd t sd nct Hình 3.2 Sơ đồ thí nghiệm mài trịn ngồi 3.3.3 Máy thí nghiệm - Các thí nghiệm tiện cứng thực máy tiện MA-1840 Hãng Mascut (Đài Loan) Các thơng số kỹ thuật máy sau: Công suất làm việc: - Chiều cao tâm: 230mm - Đường kính tiện băng máy: 460mm - Đường kính tiện băng lõm: 640mm (opt.) - Đường kính tiện băng lõm: 290mm - Khoảng cách chống tâm: 1000mm Ụ trục chính: - Mũi tâm trục chính: D1-6 - Lỗ trục chính: 56mm - Tốc độ trục (18 bước): 39 ÷ 2800vịng/phút Hành trình trục: - Hành trình chạy dao ngang: 280mm - Hành trình chạy dao đứng: 120mm Ụ động: - Đường kính trục ụ động: 75mm - Hành trình ụ động: 170mm - Lỗ đầu ụ động: MT#5 Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn 45 Băng máy: - Chiều rộng băng máy: 350 mm Tốc độ trục: - Hành trình chuyển động theo chiều dọc: 0.06 ÷ 0.88mm/vịng - Hành trình chuyển động theo chiều ngang: 0.03 ÷ 0.44mm/vịng Động cơ: - Động chính: 7,5 HP/3pha - Đơng trục: 90W - Các thí nghiệm mài thực máy mài trịn ngồi MY1 432x600 Hãng KUNMINH (Trung Quốc) Các thông số kỹ thuật máy sau: - Cơng suất động cơ: 7,5 HP/3pha - Tốc độ đá nđ = 2800 vòng/phút - Tốc độ vòng quay chi tiết nct = ÷ 400 vịng/phút - Hành trình chạy dao dọc Sd = ÷ 600 mm - Lượng ăn vào từ ÷ 200 có hai chế độ ăn vào: t1 = 0,0025 mm/vạch t2 = 0,01 mm/vạch - Đường kính ngồi lớn đá : 400mm - Đường kính lỗ đá : 203 mm - Bề rộng đá: 63mm 3.3.4 Dao tiện Sử dụng mảnh dao CBN Hãng SANDVIK Coromant (Thụy Điển), mảnh dao có hình thoi ký hiệu CNGA120408S01030A/CB7025 (hình 3.3) Các thơng số hình học mảnh dao là: - Góc trước: 5 - Góc sau: 7 - Bán kính mũi dao: R = 0,8 mm - Góc nghiêng chính:  = 95 - Góc nghiêng phụ: 1 = 15 Mảnh dao kẹp chặt thân dao ký hiệu DCLNR 2525M 16 (hình 3.4) Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn 46 Hình 3.3 Mảnh dao CNGA120408S01030A/CB7025 Hình 3.4 Thân dao DCLNR 2525M 16 3.3.5 Đá mài Sử dụng đá mài Nhà máy Đá mài Hải Dương để thí nghiệm Các thơng số đá mài chọn tương đối phù hợp với điều kiện mài tinh thép SUJ2 nhiệt luyện Đá có kí hiệu: Cn60.TB1.G.V1.400x50x203 Các thông số đá là: Cn - Vật liệu hạt mài ôxit nhôm điện thường 60 - Độ hạt (số mắt sàng có tấc Anh) TB1 – Độ cứng đá G - Chất dính kết gốm Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn 47 V1 – Kiểu đá cạnh vuông 400x50x203 - Kích thước (mm) đường kính ngồi, bề rộng đường kính lỗ đá * Sửa đá mài Đá mài sau lắp cân sửa bút kim cương kí hiệu C5 (Tiêu chuẩn OCT – LB Nga) với chế độ sửa đá đảm bảo u cầu độ bóng bề mặt gia cơng mài tinh: Ssđ = 0,4 (m/ph), tsđ = 0,01(mm) 3.3.7 Vật liệu thí nghiệm Vật liệu mẫu thí nghiệm thép SUJ2 (Tiêu chuẩn JIS – JAPAN) thuộc nhóm thép ổ lăn chuyên dùng, nhiệt luyện đạt độ cứng HRC = 58 ÷ 60 Mác thép dùng phổ biến để chế tạo vịng bi, trục vít me bi, trục máy cơng cụ với phương pháp mài thường chọn để gia công tinh lần cuối Bảng 3.1 3.2 tỷ lệ nguyên tố (theo %) thép SUJ2 kí hiệu mác thép tương đương nước Bảng 3.1 Tỷ lệ nguyên tố thép SUJ2 Tỷ lệ nguyên tố (%) C Mn Si Cr 0,95÷1,05 0,2÷0,4 0,17÷0,37 1,30÷1,65 Ni Cu S P 0,3 0,25 0,2 0,27 Bảng 3.2 Kí hiệu tương đương mác thép SUJ2 nước Việt Nam Nga Mỹ Nhật (TC VN) (TC OCT) (TC SAE) (TC JIS) OL 100Cr 1,5 ШX15 52100 SUJ2 Hình 3.5 mẫu thí nghiệm để so sánh chất lượng bề mặt gia cơng tiện cứng mài Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN 35,4 100 30 30 36 30 30 30 100 http://www.lrc-tnu.edu.vn 30 160 160 48 a) Mẫu thí nghiệm tiện cứng b) Mẫu thí nghiệm mài trịn ngồi Hình 3.5 Mẫu thí nghiệm 3.3.9 Tƣới nguội Dùng phương pháp tưới tràn với dung dịch trơn nguội nhũ tương Hãng TOTAN pha với nước đạt nồng độ 10% 3.3.10 Chế độ cắt - Thí nghiệm tiện cứng với chế độ cắt: t = 0,05 mm, S = 0.12 mm/vòng, Vct = 150 m/ph thực với 10 đường chuyển dao - Thí nghiệm mài trịn ngồi với chế độ cắt: t = 0,005 mm, S = 15 mm/vòng, Vct = 14 m/ph, Vđ = 35 m/s thực với 40 đường chuyển dao - Chế độ cắt để thí nghiệm tiện cứng mài chọn qua hai bước: + Bước 1: Chọn sơ ứng với chế độ cắt nguyên công tiện mài tinh (tra Sổ tay công nghệ chế tạo máy) + Bước 2: Tiến hành thí nghiệm thăm dò với chế độ cắt chọn sơ điều chỉnh chế độ cắt để độ nhám bề mặt gia công tiện cứng mài tương đương (cấp 8), chế độ cắt chọn để thí nghiệm Việc chọn lượng dư gia công chế độ cắt nhằm đảm bảo cho điều kiện thí nghiệm sát với thực tế sản xuất kết khảo sát chất lượng bề mặt gia cơng có ý nghĩa thực tiễn 3.3.11 Thiết bị đo - Đo độ nhám bề mặt gia công (Ra, Rz) máy đo biên dạng kiểu đầu dò tiếp xúc SJ-301 (Hãng MITUTOYO – JAPAN) - Chụp ảnh SEM hình thái bề mặt gia công máy hiển vi điện tử quét JSM 6490 (Hãng JEOL – JAPAN) - Chụp ảnh cấu trúc tế vi lớp bề mặt gia công máy hiển vi quang học Axiovert 40MAT & Jeol6490 (Hãng CARL ZEISS – GERMAN) 3.4 Kết thảo luận 3.4.1 Hình thái bề mặt gia cơng Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn 49 Hình thái bề mặt gia công kết tổng hợp tác động – lý – hóa phức tạp vật liệu vùng gia cơng Hình 3.6 Ảnh SEM bề mặt thép SUJ2 quua nhiệt luyên mài đá mài Al203 Hình 3.7 Ảnh SEM bề mặt thép SUJ2 tiện cứng mảnh CBN Quan sát ảnh SEM mẫu tiện cứng mài ta có nhận xét sau: Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn 50 - Trên bề mặt mẫu gia công phương pháp mài xảy tượng bám dính mạnh cịn bề mặt mẫu gia cơng phương pháp tiện tượng bám dính xảy khơng đáng kể Vật liệu bám dính bề mặt gia công vật liệu tạo tương tác hóa học vùng gia cơng Hiện tượng bám dính phụ thuộc vào nhiệt độ ma sát vùng gia công, phụ thuộc vào vật liệu gia cơng, vật liệu hạt mài, vật liệu chất dính kết đá mài, vật liệu mảnh dao, chế độ cắt Sở dĩ tượng bám dính xảy mạnh bề mặt mẫu gia công phương pháp mài do: chất trình cắt mài trình ma sát cào miết hạt mài; tốc độ cắt mài cao; hệ số truyền nhiệt đá mài Al203 thấp; việc đưa dung dịch trơn nguội vào vùng gia công gặp nhiều khó khăn Đó yếu tố làm cho nhiệt độ vùng mài cao tạo điều kiện thuận lợi cho tương tác hoá học xảy [4] Ngược lại, tiện mảnh dao CBN do: hệ số truyền nhiệt mảnh CBN cao; việc đưa dung dịch trơn nguội vào vùng cắt dễ dàng; phoi tạo phoi dây nhiệt cắt tập trung chủ yếu phoi nên nguội nhanh Đó nhữngđiều kiện khơng thuận lợi cho tương tác hố học xảy vùng gia công nên tượng bám dính xảy khơng đáng kể - Hiện tượng nén dãn vật liệu gia công sang hai bên đường cắt xảy mạnh bề mặt mẫu gia công phương pháp mài bề mặt mẫu gia cơng phương pháp tiện xảy khơng đáng kể Sự khác biệt giải thích sau: + Nhiệt độ cao vùng mài làm cho lớp mỏng bề mặt gia công bị nung nóng mềm ra, hạt mài cắt qua hạt mài có bán kính cong đỉnh  ≤ az (az chiều sâu cắt hạt mài) tạo phoi, hạt mài cịn lại khơng cắt mà cầy lớp vật liệu bị nung nóng nên dễ dàng biến dạng dẻo dãn sang hai bên đường cắt + Khi tiện vật liệu tơi cứng nhiệt độ vùng gia công thấp không đủ làm mềm lớp vật liệu bề mặt mẫu nên bị biến dạng dẻo tượng nén dãn vật liệu gia công sang hai bên đường cắt xảy không đáng kể Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn 51 - Nếu đánh giá ảnh hưởng đến khả làm việc chi tiết máy hình thái bề mặt gia công tiện cứng mảnh CBN tốt mài đá mài AL2O3 Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn 52 3.4.2 Nhám bề mặt gia công Độ nhám bề mặt gia công vết xước nhỏ bề mặt gia công tạo lưỡi cắt dụng cụ cắt hình thành phoi Kết đo độ nhám bề mặt gia cơng cho trường hợp thí nghiệm thể hình 3.8 hình 3.9 Hình 3.8 Độ nhám bề mặt thép SUJ2 mài đá Al2O3 Hình 3.9 Độ nhám bề mặt thép SUJ2 tiện cứng mảnh CBN - Độ nhám bề mặt gia cơng: mài Ra = 0.51 µm, Rz = 3.49 µm; tiện Ra = 0.61µm, Rz = 4.09 µm Như vậy, trị số độ nhám bề mặt gia công mài tiện tương đương cấp Tuy nhiên, quan sát hình dáng nhấp nhơ tế vi ta thấy có khác đáng kể: khoảng cách đỉnh đáy nhấp nhô tế vi mài dao động nhiều hơn; số lượng nhấp nhơ tế vi có khoảng cách đỉnh đáy lớn Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn 53 - Nhám bề mặt gia cơng ảnh hưởng đến độ bền mịn độ bền mỏi chi tiết máy làm việc Mặc dù bề mặt tiện mài có cấp độ nhám hình dáng nhấp nhơ tế vi khác nên làm việc thì: + Bề mặt mài mòn nhanh giai đoạn mòn ban đầu mòn chậm giai đoạn mòn bình thường, mà giai đoạn mịn bình thường giai đoạn làm việc chủ yếu chi tiết máy đánh giá bề mặt mài có độ bền mịn cao bề mặt tiện + Nhấp nhơ tế vi bề mặt tiện có nhiều đáy sâu nên độ bền mỏi thấp khả tạo vết nứt tế vi chi tiết chịu tải cao 3.4.3 Cấu trúc tế vi lớp kim loại bề mặt gia cơng Tiến hành thí nghiệm với điều kiện gia công cắt mẫu, đem mài bóng, cho xâm thực hóa học chụp ảnh cấu trúc tế vi lớp bề mặt gia cơng Hình 3.10 hình 3.11 ảnh chụp cấu trúc tế vi lớp bề mặt mẫu thí nghiệm Hình 3.10 Cấu trúc tế vi lớp kim loại bề mặt gia công thép SUJ2 nhiệt luyện mài đá mài AL2O3 Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn 54 Hình 3.11 Cấu trúc tế vi lớp kim loại bề mặt gia công thép SUJ2 nhiệt luyện tiện mảnh CBN Kết phân tích cấu trúc lớp kim loại bề mặt gia cơng Viện khoa học vật liệu (Hà Nội) sau: Lớp bề mặt gia công phương pháp tiện phương pháp mài tổ chức bainit/mactenxit lớp bên tổ chức peclit/ferit; bề mặt gia cơng phương pháp tiện có lớp biến cứng dày khoảng 5µm cịn thấy xuất vết nứt lớp biến cứng Sở dĩ bề mặt gia công phương pháp mài không xuất lớp biến cứng lực cắt mài nhỏ phương pháp tiện (nhất tiện vật liệu tơi cứng) lực cắt lớn nhiều làm biến dạng dẻo lớp kim loại bề mặt tạo lớp biến cứng vết nứt Nếu xét ảnh hưởng tới khả làm việc chi tiết máy mặt lớp biến cứng bề mặt yếu tố tích cực làm tăng độ bền mài mịn, tăng khả chống ăn mịn hóa học tăng độ bền mỏi, mặt khác vết nứt lại làm tăng khả bị ăn mịn hóa học làm giảm độ bền mỏi Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn 55 3.5 Kết luận Chƣơng Đã xây dựng hệ thống thí nghiệm để khảo sát chất lượng bề mặt gia công thép ổ lăn SUJ2 tiện cứng mảnh dao CBN mài trịn ngồi đá Al2O3 Đã so sánh chất lượng bề mặt gia công thép SUJ2 nhiệt luyện tiện cứng mảnh dao CBN với mài trịn ngồi đá Al2O3 Các thơng số chất lượng bề mặt khảo sát gồm: Nhám bề mặt, hình thái bề mặt, cấu trúc tế vi lớp kim loại bề mặt Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn 56 KẾT LUẬN CHUNG So sánh hình thái bề mặt gia cơng: Trên bề mặt mẫu gia công phương pháp mài đá mài Al2O3 xảy tượng bám dính mạnh cịn bề mặt mẫu gia công phương pháp tiện mảnh CBN tượng bám dính xảy khơng đáng kể khả làm việc chi tiết máy tiện cứng mảnh CBN tốt mài đá mài AL2O3 So sánh nhám bề mặt gia công: - Khoảng cách đỉnh đáy nhấp nhô tế vi mài dao động nhiều hơn, số lượng nhấp nhơ tế vi có khoảng cách đỉnh đáy lớn bề mặt mài mòn nhanh giai đoạn mòn ban đầu mịn chậm giai đoạn mịn bình thường, mà giai đoạn mịn bình thường giai đoạn làm việc chủ yếu chi tiết máy đánh giá bề mặt mài đá mài AL2O3 có độ bền mịn cao bề mặt tiện mảnh dao CBN - Nhấp nhô tế vi bề mặt tiện có nhiều đáy sâu nên độ bền mỏi thấp khả tạo vết nứt tế vi chi tiết chịu tải cao So sánh cấu trúc tế vi lớp kim loại bề mặt gia cơng: - Bề mặt tiện có lớp biến cứng dày khoảng 5µm cịn thấy xuất vết nứt lớp biến cứng: Xét ảnh hưởng tới khả làm việc chi tiết máy mặt lớp biến cứng bề mặt yếu tố tích cực làm tăng độ bền mài mòn, tăng khả chống ăn mịn hóa học tăng độ bền mỏi, mặt khác vết nứt lại làm tăng khả bị ăn mịn hóa học làm giảm độ bền mỏi - Bề mặt mài khơng có lớp biến cứng không thấy xuất vết nứt ổn định chất lượng bề mặt gia công khả làm việc sau cao HƢỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO CỦA ĐỀ TÀI Kết nghiên cứu đề tài dừng yêu cầu kỹ thuật độ nhám bề mặt gia công với chế độ công nghệ, kiểu mảnh dao, loại đá mài, loại vật liệu thông số chế độ cắt định Vì cần thay đổi điều kiện thí nghiệm để so sánh đầy đủ chất lượng bề mặt tiện cứng mảnh dao CBN với mài vật liệu qua nhiệt luyện Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn 57 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nguyễn Mạnh Cường (2007) “Nghiên cứu ảnh hưởng chế độ cắt đến chất lượng bề mặt gia công tiện tinh thép X12M qua dao gắn mảnh PCBN” Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Trường Đại học kỹ thuật công nghiệp Thái Nguyên [2] Ngô Cường (2007), Nghiên cứu ảnh hưởng chế độ cắt đến vài thông số đặc trưng cho trình cắt mài tinh thép ШХ15 X12M đá mài Hải Dương máy mài tròn ngồi, Luận án Tiến sỹ, Hà Nội [3] Ngơ Cường, Nguyễn Đình Mãn (2009), Nghiên cứu lựa chọn chế độ cắt biện pháp công nghệ để nâng cao hiệu kinh tế - kỹ thuật mài thép không gỉ 3X13 đá mài Hải Dương, Báo cáo kết đề tài nghiên cứu khoa học cấp Bộ, Thái Nguyên [4] Trần Văn Địch (2003), Nghiên cứu độ xác gia cơng thực nghiệm, NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội [5] Trần Văn Địch, Nguyễn Trọng Bình tác giả (2003), Cơng nghệ chế tạo máy, NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội [6] Bành Tiến Long, Trần Sỹ Túy, Trần Thế Lục (2001), Nguyên lý gia công vật liệu, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội [7] Nguyễn Thị Linh (2009), Nghiên cứu chất lượng bề mặt gia công mài thép SUJ2 đá mài CBN máy mài phẳng, Luận văn Thạc sỹ kỹ thuật, Thái Nguyên [8] Nguyễn Đức Quý, Nguyễn Văn Thiện, Tăng Huy, Nguyễn Huy Ninh, Nghiên cứu ảnh hưởng chế độ cắt đến nhám bề mặt chi tiết mài trịn ngồi, Tạp chí khí Việt Nam số 48 [9] Trần Thế San, Hồng Trí, Nguyễn Thế Hùng, Thực hành khí Tiện – Phay – Bào – Mài, Nhà xuất Đà Nẵng Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn 58 [10].PGS.TS Phan Quang Thế, Th.S Nguyễn Thị Quốc Dung (2008) “Ảnh hưởng vận tốc cắt đến mòn chế mòn dụng cụ gắn mảnh PCBN tiện tinh thép 9XC qua tơi” Tạp chí khoa học công nghệ trường đại học (62) [11] Nguyễn Văn Tính (1978), Kỹ thuật mài, NXB Cơng nhân kỹ thuật, Hà Nội [12] Y Kevin Chou , Chris J Evans Cubic boron nitride tool wear in interrupted hard cutting Wear 225–229 (1999) 234–245 [13] Patrik Dahlman, Fredrik Gunnberg, Michael Jacobson, The influence of rake angle, cutting feed and cutting depth on residual stresses in hard turning Journal of Materials Processing Technology 147 (2004) 181 – 184 [14] Jiang Hua, Rajiv Shivpuri, Xiaomin Cheng, Vikram Bedekar, Yoichi Masumoto, Fukuo Hashimoto, Thomas R Watkins Effect of feed rate, workpiece hardness and cutting edge on subsurface residual stress in the hard turning of bearing steel using chamfer + hone cutting edge geometry Materials Science and Enginzering A394 (2005) 238 – 248 [15] Abdullah Kurt, Ulvi Seker The effect of chamfer angle of polycrystalline cubic boron nitride cutting tool on the cutting forces and the tool stresses in finishing hard turning of AISI 52100 steel Materials and Design 26 (2005) 351 – 356 [16] R K Kountanya Optimizing PCBN cutting tool performancein hard turning Applications Development Organization, Diamond Innovations Inc., 6325 Huntley Road, Columbus, OH 43229, USA [17] Meng Liua, Jun – ichiro Takagia, Akira Tsukudab, Effect of tool nose radius and tool wear on residual stress distribution in hard turning of bearing steel, Journal of Materials Processing Technology 150 (2004), 234 – 241 [18] Tugrul Ozel, Tsu-Kong Hsu, Erol Zeren (11August 2004) Effects of cutting edge geometry, workpiece hardness, feed rate and cutting speed on surface roughness and forces in finish turning of hardened AISI H13 steel ORIGINAL ARTICLE Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn ... thực nghiệm So sánh chất lượng bề mặt gia công thép SUJ2 nhiệt luyện gia công tinh lần cuối phương pháp tiện cứng mảnh CBN với phương pháp mài đá Al2O3 Chất lượng bề mặt gia công đánh giá qua thơng... 3.THỰC NGHIỆM SO SÁNH CHẤT LƢỢNG BỀ MẶT GIA CÔNG CỦA THÉP Ổ LĂN SUJ2 NHIỆT LUYỆN KHI GIA CÔNG TINH LẦN CUỐI BẰNG PHƢƠNG PHÁP TIỆN CỨNG BẰNG MẢNH CBN VỚI PHƢƠNG PHÁP MÀI BẰNG ĐÁ AL2O3 43... LƢỢNG BỀ MẶT GIA CÔNG CỦA THÉP Ổ LĂN SUJ2 NHIỆT LUYỆN KHI GIA CÔNG TINH LẦN CUỐI BẰNG PHƢƠNG PHÁP TIỆN CỨNG BẰNG MẢNH CBN VỚI PHƢƠNG PHÁP MÀI BẰNG ĐÁ AL2O3 3.1 Mục đích nghiên cứu thực nghiệm So sánh