Luận án: “Nghiên cứu chế tạo và đánh giá khả năng cắt gọt của đá mài CBN liên kết kim loại bằng phương pháp mạ điện”.

i CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập- Tự do- Hạnh phúc *** LỜI CAM ĐOAN Tên là: Trần Thị Vân Nga Nơi công tác: Bộ mơn Cơng nghệ giao thơng – Khoa Cơ khí Trường đại học Giao thông vận tải Tên đề tài luận án: “Nghiên cứu chế tạo đánh giá khả cắt gọt đá mài CBN liên kết kim loại phương pháp mạ điện” Chuyên ngành: Kỹ thuật khí - Mã số 62.52.01.03 Tơi xin cam đoan luận án cơng trình nghiên cứu khoa học thân Các kết nghiên cứu luận án trung thực, chưa công bố cơng trình khác mà khơng có tơi tham gia Hà Nội, ngày tháng năm 2017 Nghiên cứu sinh Trần Thị Vân Nga ii LỜI CẢM ƠN Nghiên cứu sinh xin chân thành cảm ơn Quý Thầy tham gia giảng dạy, đào tạo suốt trình học tập nghiên cứu NCS chân thành cảm ơn Thầy/Cô hội đồng đánh giá nghiên cứu sinh có góp ý chun mơn để luận án hoàn thiện Đặc biệt, NCS xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành sâu sắc tới TS Trương Hoành Sơn PGS.TS Trần Vĩnh Hưng tận tình hướng dẫn, động viên để hồn thành luận án NCS xin chân thành cảm ơn GS.TSKH Nguyễn Đức Hùng đóng góp ý kiến quý báu cho luận án NCS xin chân thành cám ơn Cán bộ, Thầy Trung tâm đào tạo, Lãnh đạo Viện Nghiên cứu Cơ khí tạo điều kiện thuận lợi, động viên suốt trình nghiên cứu hoàn thành luận án NCS xin chân thành cảm ơn Lãnh đạo Thầy/Cô trường Đại học Giao thông vận tải hỗ trợ, tạo điều kiện thời gian, vật chất để NCS hồn thành luận án Cuối cùng, NCS chân thành cảm ơn hỗ trợ vật chất động viên tinh thần người thân gia đình, bạn bè, đồng nghiệp suốt trình thực luận án Hà Nội, ngày tháng năm 2017 Nghiên cứu sinh Trần Thị Vân Nga iii MỤC LỤC MỤC LỤC iii DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT vii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU viii DANH MỤC CÁC HÌNH x DANH MỤC BẢNG BIỂU xiii MỞ ĐẦU CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ ĐÁ MÀI CBN VÀ CÔNG NGHỆ MẠ ĐIỆN 1.1 Quá trình mài, đá mài CBN đá mài CBN đơn lớp 1.1.1 Quá trình mài 1.1.2 Đá mài – thành phần cấu trúc 1.1.3 Đá mài CBN 1.1.3.1 Đặc điểm hạt mài CBN 1.1.3.2 Đá mài CBN 13 1.1.4 Các phương pháp chế tạo đá mài CBN 15 1.1.4.1 Đá mài CBN đa lớp (đá mài phổ thông) 15 1.1.4.2 Đá mài CBN đơn lớp 16 1.2 Chế tạo đá mài phương pháp mạ điện 20 1.2.1 Khái niệm phương pháp mạ điện 20 1.2.1.1 Sự hình thành lớp phủ kim loại mạ catốt 20 1.2.1.2 Thành phần chất điện ly 21 1.2.1.3 Lớp mạ composite cấu tạo 22 1.2.1.3 Kỹ thuật tạo lớp mạ composite 22 1.2.1.4 Các nhân tố ảnh hưởng đến trình mạ điện 24 1.2.2 Ứng dụng phương pháp mạ điện để hình thành cầu liên kết đá 30 1.2.2.1 Vật liệu chất dính kết 30 1.2.2.2 Dung dịch mạ 31 1.3 Tình hình nghiên cứu ngồi nước 32 1.3.1 Tình hình nghiên cứu ngồi nước 32 1.3.2.Tình hình nghiên cứu nước 35 iv 1.4 Giới hạn nghiên cứu đề tài 35 KẾT LUẬN CHƯƠNG 36 CHƯƠNG VẬT LIỆU THÍ NGHIỆM VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 37 2.1 Vật liệu, hóa chất thiết bị 37 2.1.1 Mẫu vật liệu: 37 2.1.2 Hóa chất thiết bị 39 2.2 Phương pháp xác định đặc tính lớp mạ composite Ni-CBN 41 2.2.1 Xác định thành phần hóa học 41 2.2.2 Xác định mật độ phân bố hạt mài bề mặt 42 2.2.2.1 Quan sát kính hiển vi quang học 42 2.2.2.2 Quan sát kính hiển vi điện tử quét 42 2.2.2.3 Xác định hệ số phân bố quy ước KPBQU 42 2.2.3 Xác định chiều dày lớp mạ 44 2.2.3.1 Tính tốn chiều dày lớp mạ 44 2.2.3.2 Đo chiều dày lớp mạ 46 2.2.4 Đánh giá khả cắt gọt đá mài chế tạo 46 2.2.4.1 Nhám bề mặt chi tiết mài 48 2.2.4.2 Hệ số mài 48 2.3 Quy hoạch thực nghiệm nghiên cứu ảnh hưởng số thông số công nghệ đến phân bố hạt lớp mạ composite Ni-CBN 50 2.3.1 Chọn thông số nghiên cứu 50 2.3.2 Phương pháp nghiên cứu 50 2.3.2.1 Mã hóa lập ma trận thí nghiệm 51 3.3.2.2 Phương pháp xử lý số liệu 52 KẾT LUẬN CHƯƠNG 52 CHƯƠNG NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VÀ ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG THIẾT BỊ MẠ 53 3.1 Yêu cầu thông số kỹ thuật thiết bị thí nghiệm 53 3.1.1 Yêu cầu 53 3.1.2 Thông số kỹ thuật thiết bị 53 3.2 Lựa chọn mơ hình thí nghiệm 54 3.3 Đánh giá chất lượng thiết bị 56 v 3.3.1 Ảnh hưởng vị trí bề mặt mạ đến phân bố hạt mài 56 3.3.2 Thử nghiệm đánh giá chất lượng thiết bị với chi tiết mạ quay chi tiết mạ đứng yên 58 3.3.3 Đánh giá chung thiết bị 65 KẾT LUẬN CHƯƠNG 65 CHƯƠNG NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VÀ ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG CẮT GỌT CỦA ĐÁ MÀI 66 4.1 Cấu trúc bề mặt đá mài CBN đơn lớp liên kết kim loại phương pháp mạ điện 66 4.1.1 Đặc điểm đá mài CBN 66 4.1.2 Yêu cầu đá mài chế tạo phương pháp mạ điện 69 4.1.2.1 Yêu cầu chung đá mài chế tạo phương pháp mạ điện 69 4.1.2.2 Mơ hình hóa liên kết hạt mài với chất dính kết đá mài chế tạo phương pháp mạ điện 70 4.1.2.3 Mật độ hạt mài phân bố hạt mài bề mặt đá 71 4.1.3 Tiến trình cơng nghệ chế tạo lớp bề mặt đá mài 72 4.1.4 Chỉ tiêu đánh giá chất lượng lớp mạ composite Ni-CBN 72 4.2 Ảnh hưởng số thông số công nghệ đến phân bố hạt mài chế tạo đá mài phương pháp mạ điện 73 4.2.1 Ảnh hưởng mật độ dòng đến phân bố hạt mài 73 4.2.2 Ảnh hưởng tốc độ quay chi tiết mạ (catốt) 80 4.2.3 Ảnh hưởng thời gian mạ composite 87 4.2.4 Ảnh hưởng nhiệt độ dung dịch mạ 93 4.2.5 Ảnh hưởng đồng thời đa yếu tố đến phân bố hạt mài lớp mạ 99 4.2.5.1 Kế hoạch thí nghiệm đồng thời ba yếu tố 99 4.2.5.2 Kết thí nghiệm 100 4.2.5.3 Xác định phương trình hồi quy (PTHQ) 101 4.3 Đánh giá khả cắt gọt đá mài chế tạo 105 4.3.1 Quan sát cầu liên kết sau chế tạo 105 4.3.2 Đánh giá độ bền cầu liên kết 107 4.3.3 Đánh giá khả cắt gọt đá mài chế tạo 110 4.3.3.1 Hệ số mài 111 vi 4.3.3.2 Nhám bề mặt chi tiết gia công 115 4.3.4 Đánh giá chung 118 KẾT LUẬN CHƯƠNG 118 KẾT LUẬN CHUNG 120 DANH MỤC CÁC BÀI BÁO, CƠNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CÔNG BỐ LIÊN QUAN ĐẾN ĐỀ TÀI 121 TÀI LIỆU THAM KHẢO 122 PHẦN PHỤ LỤC vii DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT CBN Cubic Boron Nitride - Bo nitrit lập phương HBN Hexagonal Boron Nitride – Bo nitrit cấu trúc lục giác FEPA Federation of European Producers of Abrasives- Hiệp hội sản xuất hạt mài châu Âu DIN Deutsches Institut für Normung - Tiêu chuẩn Đức JIS Japanese Industrial Standards - Tiêu chuẩn công nghiệp Nhật Bản GOST Tiếng nga: ГОСТ (Государственный стандарт) - Tiêu chuẩn Liên Xô FEM Finite Element Method - Phương pháp phần tử hữu hạn RSM Response Surface Methodology - Phương pháp phản ứng bề mặt EDX Energy-dispersive X-ray spectroscopy- Phổ tán xạ lượng tia X GE General Electric- Công ty General Electric HEG High Efficency Grinding - Mài hiệu suất cao NCS Nghiên cứu sinh SEM Scanning Electron Microscope- Kính hiển vi điện tử quét CCD Central Composite Design – Thiết kế hỗn hợp tâm xoay PTHQ Phương trình hồi quy QHTN Quy hoạch thực nghiệm viii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU m Khối lượng chất thoát sau t (g) t Thời gian mạ (h) K Đương lượng điện hóa (g/A.h) I Cường độ dịng điện mạ (A)  Hiệu suất dịng điện mF Khối lượng mạ tính theo Faraday (g) A Khối lượng phân tử (g/mol) n Hóa trị kim loại mạ F Hệ số Faraday F=96.500 C/mol mΣmạ Tổng khối lượng lớp mạ (g) m Khối lượng chênh lệch phôi sau mạ trước mạ (g) msau mạ Khối lượng phôi sau mạ (g) mphôi Khối lượng phôi trước mạ (g) mhạtCBN Khối lượng hạt CBN (g) m1Ni Khối lượng mạ niken lần (g) m2Ni Khối lượng mạ niken lần (g) m3Ni Khối lượng mạ niken lần (g) mmạNi Tổng khối lượng mạ niken (g) m1CBN Khối lượng mạ hạt CBN lần (g) m2CBN Khối lượng mạ hạt CBN lần (g) m3CBN Khối lượng mạ hạt CBN lần (g) m1 Tổng khối lượng mạ lần (g) m2 Tổng khối lượng mạ lần (g) m3 Tổng khối lượng mạ lần (g) ρCBN Khối lượng riêng CBN (g/cm3) m1hạtCBN Khối lượng hạt CBN quy ước (g) rhạtCBN Bán kính hạt CBN quy ước (µm) KPB Hệ số mật độ phân bố (hạt/mm2) KPBQU Hệ số mật độ phân bố quy ước (hạt/mm2) ix KPBT Hệ số mật độ phân bố thực (hạt/mm2) Smạ Diện tích mạ (mm2) Rh Bán kính hạt mài quy ước R Bán kính chỏm cầu phần hạt mài bị chơn lấp quy ước Rp Bán kính phơi mạ Vhcc Thể tích chỏm cầu quy ước – Phần hạt mài bị chơn lấp ∑ nh Tổng thể tích hạt mài bị chôn lấp quy ước Số lượng hạt mài quy ước Diện tích mạ Chiều dài phần mạ VmạNi Thể tích niken mạ Khối lượng niken mạ lớp mạ gắn mạ chôn lấp Khối lượng riêng niken  Chiều dày chôn lấp hạt CBN quy ước Ra Sai lệch profin trung bình cộng (m) RZ Chiều cao nhấp nhô (m) G Hệ số mài Vw Thể tích kim loại bị bóc (mài) (mm3) Vs Thể tích đá mài bị mịn (mm3) Qw Thể tính kim loại bị bóc (mài) đơn vị chiều rộng đá mài (mm2) Qs Thể tích đá bị mịn đơn vị chiều rộng đá mài (mm2) rs Độ giảm đo bán kính đá mài (mm) ds Giá trị trung bình bán kính đá mài trước sau tượng mòn xuất (mm) bw Chiều rộng mài (mm) ae Chiều sâu cắt (mm) bw Chiều rộng cắt (mm) Lw Chiều dài cắt (mm) x DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1 Mơ hình vùng mài trình mài Hình 1.2 Đá mài đa lớp Hình 1.3 Đá mài đơn lớp Hình 1.4 Hình ảnh số loại hạt CBN GE 10 Hình 1.5 Các mặt phát triển tinh thể CBN hình thái hình học 10 Hình 1.6 Ảnh số hạt CBN thương mại 11 Hình 1.7 So sánh tính chống mài mịn CBN với vật liệu hạt mài khác 13 Hình 1.8 Đá mài CBN đa lớp 14 Hình 1.9 Bề mặt đá mài CBN đa lớp 14 Hình 1.10 Cấu trúc tế vi bề mặt đá mài CBN đa lớp 14 Hình 1.11 Đá mài CBN đơn lớp chế tạo phương pháp mạ điện 15 Hình 1.12 Bề mặt đá mài CBN chế tạo phương pháp mạ điện 15 Hình 1.13 Quá trình chế tạo đá mài CBN thông thường 16 Hình 1.14 Đá mài chế tạo phương pháp hàn cứng 16 Hình 1.15 Bề mặt đá mài chế tạo phương pháp hàn cứng cỡ hạt B251 16 Hình 1.16 Hạt CBN hàn cứng bề mặt thân đá 17 Hình 1.17 Đá mài chế tạo phương pháp hàn cứng 18 Hình 1.18 Đá mài CBN chế tạo phương pháp mạ điện 19 Hình 1.19 Quá trình chế tạo đá mài CBN phương pháp mạ điện 20 Hình 1.20 Sơ đồ trình mạ composite 23 Hình 1.21 Bề mặt đá mài chế tạo phương pháp mạ điện 32 Hình 1.22 Các phương pháp khuấy mạ 33 Hình 1.23 Ảnh hưởng mật độ dịng điện thời gian mạ đến phân bố hạt mài 34 Hình 2.1 Hạt mài SiC 37 Hình 2.2 Ảnh chụp SEM hạt SiC 37 Hình 2.3 Hạt CBN A10+ Trung Quốc 38 Hình 2.4 Ảnh chụp SEM hạt CBN 38 Hình 2.5 Ảnh chụp EDX thành phần hạt mài CBN phân tích theo % khối lượng 38 Hình 2.6 Kích thước lõi đá mài - phơi thí nghiệm 39 Hình 2.7 Nguyên lý phương pháp EDX 41 Hình 2.8 Sơ đồ tính chiều dày lớp mạ 44 Hình 2.9 Máy mài thực nghiệm 47 Hình 2.10 Sơ đồ mài thử nghiệm 47 114 Bảng 4.15 Kết thí nghiệm tính tốn hệ số mài M1 Chiều dày cắt thực tế 500 hành trình (mm) Chiều dày cắt lý thuyết 500 hành trình (t=0,01mm) (mm) Bán kính đá mịn sau 500 hành trình mài (mm) Thể tích kim loại bị cắt sau 500 hành trình (mm3) Lượng mịn đá (mm3) G M2 4,995 4,989 5,000 0,005 M3 M6 Đá Nhật Bản 4,996 4,995 4,996 5,000 5,000 5,000 5,000 0,011 0,004 0,005 0,004 2247,750 2245,050 2248,200 2247,750 2248,200 1,571 3,456 1,257 1,571 1,257 1430,96 649,66 1789,06 1430,96 1789,06 Hình 4.37 Hệ số mài mẫu Qua bảng tính tốn hệ số mài 4.15, nhận thấy hệ số mài đá mài cao 649,66  1789,06 Đá mài M2 hệ số mài 649,66, thấp loại đá mài khác, mật độ hạt mài phân bố lớn KPBT = 99,1, có xuất số hạt chồng lên (hình 4.38), nên trình cắt hạt mài bị bong làm cho hệ số mài thấp, mật độ hạt mài cao tốt mà nên nằm giới hạn hợp lý 115 Hạt mài dày chồng lên mài Hình 4.38 Bề mặt đá M2 trước mài So với đá mài Nhật Bản sản xuất, hệ số mài đá mài chế tạo (0,8 1) lần, riêng mẫu đá mài M2 0,36 lần Điều cho thấy độ bền cầu liên kết tạo đủ bền để giữ hạt mài tương đương đá mài Nhật chế tạo 4.3.3.2 Nhám bề mặt chi tiết gia công Một tiêu khác sử dụng để đánh giá khả cắt đá nhám bề mặt chi tiết mài Nhám bề mặt chi tiết mài sau 200 hành trình mài thể bảng 4.16 hình 4.39 mài với chiều sâu mài 0,005 mm 0,01 mm đá M1, M2, M3, M6 đá mài đối chứng Nhật Bản sản xuất Bảng 4.16 Kết thí nghiệm đo nhám bề mặt mài Mẫu M1 M2 M3 M6 Đá Nhật t=0.005 mm Ra (µm) Rz (µm) 2,52 15,6 2,84 17,6 2,7 17,0 2,75 17,4 t=0,01mm Ra (µm) Rz (µm) 2,59 17,2 3,27 18,4 3,03 17,5 2,72 15,0 2,35 12,8 116 Hình 4.39 Đồ thị nhám bề mặt chi tiết mài sau 200 hành trình mài Trong hai chế độ mài nhám bề mặt chi tiết mài thay đổi không đáng kể Giá trị nhám bề mặt Ra thay đổi từ 2,5 đến 2,84 m mài với chiều sâu mài 0,005 mm từ 2,72 đến 3,27 m mài với chiều sâu mài 0,01 mm Giá trị nhám bề mặt thu tương đối cao so với trình mài Điều vận tốc mài thử nghiệm thấp (12,56 m/s) độ cứng vững đá mài máy mài không cao Tuy nhiên kết nhám bề mặt chi tiết mài mài đá chế tạo lớn không đáng kể so với nhám bề mặt chi tiết mài mài đá mài Nhật Bản chế tạo (Ra=2,35m) Điều hiểu chất lượng bề mặt đá mài Nhật Bản tốt so với đá chế tạo Quan sát bề mặt chi tiết mài SEM hình 4.40 nhận có rãnh bề mặt chi tiết mài hạt mài tạo cắt kim loại Bề mặt chi tiết mài 117 đá M1 M2 có rãnh hạt mài để lại bề mặt sâu phân bố độ cao hạt mài bề mặt đá không Do đá mài chế tạo phương pháp mạ điện không sửa đá mà làm sau chế tạo xong nên việc đảm bảo độ đồng chiều cao hạt mài bề mặt đá điều thực đá mài sửa đá Vì việc điều khiển q trình mạ bám dính để hạt mài bám bề mặt lõi kim loại đóng vai trị quan trọng đến chất lượng đá chế tạo Rãnh hạt mài để lại a) M1 Hạt kim loại bám dính b) M2 c) M3 Hình 4.40 Ảnh SEM bề mặt chi tiết mài 118 Một tượng khác nhận thấy bề mặt chi tiết mài có hạt kim loại bám bề mặt Do q trình mài mài khơ nên hạt kim loại sau bị cắt không lấy khỏi bề mặt đá mài mà quay trở lại bám bề mặt chi tiết mài Tuy nhiên chưa rõ hạt kim loại bám dính bề mặt chi tiết mài phoi kim loại hay chất dính kết niken Điều làm rõ nghiên cứu 4.3.4 Đánh giá chung Từ kết thực nghiệm thảo luận nhận thấy: Cầu liên kết kim loại niken tạo thành phương pháp mạ điện đủ bền để giữ hạt mài CBN khơng bị bong tróc khỏi bề mặt đá mài tác dụng lực mài Đá mài CBN đơn lớp liên kết kim loại phương pháp mạ điện có khả cắt tốt, hệ số mài cao từ 649,66  1789,06, ứng dụng vào sản xuất thực tế Nhám bề mặt chi tiết mài đá mài chế tạo phương pháp mạ điện cao (Ra : 2,5  2,84 m mài với chiều sâu mài 0,005 mm 2,72  3,27 m mài với chiều sâu mài 0,01 mm) gần tương đương với nhám bề mặt chi tiết mài đá Nhật Bản chế tạo KẾT LUẬN CHƯƠNG Từ kết nghiên cứu khẳng định: - Đã xác định quy trình chế tạo đá mài CBN phương pháp mạ điện - Đã chế tạo đá mài CBN phương pháp mạ điện sử dụng công nghệ mạ composite Ni-CBN dung dịch Watts Đã nghiên cứu xác định ảnh hưởng đến phân bố hạt mài chế tạo đá mài thông số là: mật độ dòng, thời gian mạ, nhiệt độ mạ tốc độ quay chi tiết Khi mật độ dòng, thời gian mạ tăng tốc độ quay chi tiết giảm mật độ phân bố hạt mài bề mặt đá mài chế tạo tăng, nhiệt độ mạ không ảnh hưởng nhiều đến phân bố hạt mài Mật độ dịng thích hợp nằm khoảng  A/dm2, thời gian mạ composite 119 Ni-CBN thích hợp từ  10 phút, tốc độ quay chi tiết mạ 0,7  1,3 v/phút, nhiệt độ mạ thích hợp 50  60oC - Ứng dụng phương pháp QHTN xác định PTHQ mô tả ảnh hưởng đồng thời thông số công nghệ đến phân bố hạt mài theo công thức 4.3: KPBT = 70,42 - 3,13 n + 1,476 t - 0,049 i + 0,3586 i.i - 1,359 n.i từ PTHQ dự đốn thơng số mạ cần thiết ứng với mật độ phân bố hạt theo yêu cầu - Qua nghiên cứu đá mài cách quan sát bề mặt, mặt cắt ngang mài thử nghiệm khẳng định cầu liên kết kim loại niken tạo thành phương pháp mạ điện đủ bền để giữ hạt mài khơng bị bong tróc khỏi bề mặt đá mài tác dụng lực mài Đá mài chế tạo có khả cắt tốt, hệ số mài cao, ứng dụng vào sản xuất thực tế Nhám bề mặt chi tiết mài đá mài chế tạo tương đối cao gần tương đương với nhám bề mặt chi tiết mài đá Nhật Bản chế tạo 120 KẾT LUẬN CHUNG Với mục tiêu nghiên cứu chế tạo đánh giá khả cắt gọt đá mài CBN liên kết kim loại phương pháp mạ điện, luận án đạt kết cụ thể sau: - Lần Việt Nam tiến hành nghiên cứu chế tạo thành công đá mài CBN liên kết kim loại phương pháp mạ điện công nghệ mạ Composite Ni-CBN sử dụng dung dịch Watts - Đã xây dựng công thức xác định hệ số phân bố hạt mài (KPBQU KPBT), thiết lập phương trình xác định chiều dày chôn lấp gần hạt mài mạ - Để mạ composite Ni-CBN với cỡ hạt có kích thước lớn từ 90  106 µm dung dịch Watts, hệ thống thiết bị mạ thiết kế với chi tiết mạ (catốt) nằm ngang điều khiển tốc độ quay ổn định theo yêu cầu kiểm sốt yếu tố cơng nghệ mạ ảnh hưởng đến chất lượng lớp mạ Ni-CBN nhiệt độ dung dịch mạ, thời gian mạ, mật độ dịng catốt - Đã đưa quy trình chế tạo đá mài mạ chọn thông số cơng nghệ (mật độ dịng, thời gian mạ, tốc độ quay chi tiết, nhiệt độ dung dịch mạ) để nghiên cứu ảnh hưởng thông số công nghệ trình mạ điện đến trình chế tạo đá mài CBN Các thông số công nghệ xác định: mật độ dòng  A/dm2, thời gian mạ Ni-CBN:  10 phút, tốc độ quay chi tiết: 0,7  1,3 v/phút, nhiệt độ mạ: 50-60 oC đảm bảo phân bố đồng gắn kết tốt hạt mài CBN bề mặt đá Để tạo gắn kết CBN với thép trình mạ niken thực qua ba giai đoạn: mạ lớp lót, mạ gắn hạt mạ chôn lấp hạt - Phương trình tốn học phản ảnh phụ thuộc mật độ phân bố hạt mài vào đồng thời thơng số cơng nghệ q trình mạ theo cơng thức 4.3 (trang 102) là: KPBT = 70,42 - 3,13 n + 1,476 t - 0,049 i + 0,3586 i.i - 1,359 n.i phù hợp với quy luật thực tế yếu tố công nghệ mạ Dựa vào phương trình dự đốn thơng số mạ cần thiết ứng với mật độ phân bố hạt yêu cầu - Khả cắt gọt đá mài chế tạo thử nghiệm qua 500 hành trình mài với vận tốc 12,56 m/s, chiều sâu mài t = 0,01 mm vật liệu có độ cứng 63HRC có hệ số mài từ 649,66  1789,06 khẳng định cầu liên kết kim loại niken tạo thành phương pháp mạ điện đủ bền để đảm bảo trình cắt đá mài mài vật liệu 121 DANH MỤC CÁC BÀI BÁO, CƠNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CÔNG BỐ LIÊN QUAN ĐẾN ĐỀ TÀI rần hị ân Nga, rần nh Hưng, rương Hoành Sơn (2014), Nghiên cứu tổng quan đá mài CBN chế tạo đá mài phương pháp mạ điện Tạp chí Cơ khí Việt Nam ố 6/2014 rần hị ân Nga, rương Hồnh Sơn, rần nh Hưng (2015), Nghiên cứu cơng nghệ chế tạo đá mài đơn lớp bước đầu nghiên cứu chế tạo đá mài CBN phương pháp mạ điện, Tạp chí Đại học Cơng nghiệp Hà nội- hoa học công nghệ- Trường ố 27, Tháng 4/2015 Bùi Thế H ng, rần hị ân Nga, rương Hoành Sơn (2015), Nghiên cứu ảnh hưởng số thông số công nghệ tới chất lượng lớp mạ chế tạo đá mài kim cương CBN phương pháp mạ điện, Kỷ yếu hội nghị Cơ khí tồn quốc 11/2015 Tran Thi Van Nga, Truong Hoanh Son (2015), Research on application composite electroplating to fabricate grinding tool, International Cooperation issue of Transportation - Especial Issue - No.06 MADI - SWJTU – UTC, ISSN 2410-9088, 10/2015 rần hị ân Nga, rương Hoành Sơn (2016), Nghiên cứu thực nghiệm hình thành bề mặt đá mài CBN liên kết kim loại phương pháp mạ điện, Kỷ yếu hội nghị Cơ khí tồn quốc 10/2016 Nguyen Duc Hung, Tran Thi Van Nga, Mai Van Phuoc (2017), Thickness determination and control of functional Ni-composite electrodeposited coatings, Tạp chí Khoa học Cơng nghệ, Viện hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam, Tập 55, Số 1B Trần Thị ân Nga, rương Hoành Sơn, rần nh Hưng (2017), Nghiên cứu ảnh hưởng mật độ dòng thời gian mạ đến phân bố hạt mài chế tạo đá mài phương pháp mạ điện, Tạp chí Cơ khí Việt Nam ố 2017 122 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt Nguyễn Văn Dự, Nguyễn Đăng Bình (2011), Quy hoạch thực nghiệm kỹ thuật, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội Trần Minh Hoàng, Nguyễn Văn Thanh, Lê Đức Tri (2013), Sổ tay mạ điện, NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội Trần Minh Hoàng (2007), Phân tích dung dịch mạ điện, NXB Bách khoa, Hà Nội Nguyễn Đức Hùng (2000), Kỹ thuật mạ, Nhà xuất Thanh niên Nguyễn Đức Hùng, Đào hánh Dư, Phạm Xuân Điệp (2011), Mạ niken nano composite CeO2 cho hộp xúc tác xử lý khí thải động , Tạp chí phát triển Khoa học cơng nghệ Tập 14, số 1-2011, tr 55-62 Nguyễn Đức Hùng (1989), Sổ tay mạ điện, Nhà xuất Khoa học kỹ thuật, Hà Nội Nguyễn Đức Hùng (2002), Công nghệ điện hoá, Nhà xuất Quân đội nhân dân Nguyễn Thế Hùng, Trần Thế San, Hồng Trí (2002), Thực hành khí tiện, phay, bào, mài, Nhà xuất Đà Nẵng Nguyễn hương (2009), Mạ điện tập 1, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật 10 Nguyễn hương (2010), Mạ điện tập 2, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật 11 Nguyễn Văn Lộc (2010), Sổ tay công nghệ mạ điện, Nhà xuất Bách khoa- Hà nội 12 Lưu Văn Nhang (2003), Kỹ thuật mài kim loại, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, Hà nội 13 Lê Thị Phương Thảo, Nguyễn Duy Kết, Nguyễn Đức Hùng (2014), "Sự hình thành tính chất lớp mạ tổ hợp Ni-TiO2", Tạp chí Hóa học 52(6B), tr 153-156 14 Trương Đức Thiệp (2012), Nghiên cứu công nghệ mạ composite ứng dụng mạ thử nghiệm chi tiết nhằm nâng cao chất lượng bề mặt Đại học Thái Nguyên hoa Cơ khí, 123 15 Tơ Cẩm Tú (1999), Thiết kế phân tích thí nghiệm, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội Tiếng Anh 16 Nguyen Đinh Ha, Nguyen Duc Hung, Nguyen Manh Tuong (2015), "Surface structure and corrosion resistant of Ni/modified CTNs nanocomposite coating", Tạp chí Khoa học Cơng nghệ 53 (1B), pp 443-448 17 R B Aronson (1994), "CBN grinding: A tempting technology", Manufacturing Engineering 112(2), pp 35 18 J C Aurich, et al (2003), "Development of a Superabrasive Grinding Wheel With Defined Grain Structure Using Kinematic Simulation", CIRP Annals Manufacturing Technology 52(1), pp 275-280 19 W Brian Rowe (2009), Principles of Modern Grinding Technology, William Andrew 20 H Onikura, et al (2003), "Fabrication of Electroplated Micro Grinding Wheels and Manufacturing of Microstructures with Ultrasonic Vibration", Key Engineering Materials 238-239, pp 9-14 21 I D Marinescu, et al (2004), Tribology of Abrasive machining processes, William Andrew 22 I D Marinescu, et al (2007), Handbook of Machining with Grinding Wheels, Taylor & Francis Group 23 Fritz Klocke (2009), Manufacturing Processes 2, Grinding, Honing, Lapping, Spinger 24 Kunio Nishihara, et al (2005), "Fablication of Ni-W Electroplate Micro Diamond Grinding Tool and their application to Grooving in Silicon", International conference on leading Edge Manufacturing in 21st century, pp 1241-1246 25 M Alizadeh, et al (2016), "A novel method to enhance silicon incorporation into nickel electrodeposited coatings", Vacuum 134, pp 103-109 26 S T Aruna, et al (2006), "Synthesis and properties of electrodeposited Ni/ceria nanocomposite coatings", Surface and Coatings Technology 200(24), pp 6871-6880 124 27 P Brazda (2006), "A careful examination of the inherent propertier of diamond and CBN will allow you to choose the best superabrasive for your particular grinding application", GEAR SOLUTIONS gearsolutionsonline.com 2/2006, pp 28-33 28 M Caglar (2002), "Grinding Fluid Performance and Characterization of Wheel Wear", Grind Abrasive Mag., Aug./Sep, pp 8-14 29 J P Celis, et al (1987), "A mathematical model for the electrolytic codeposition of particles with a metallic matrix", Journal of the Electrochemical Society 134(6), pp 1402-1408 30 A K Chattopadhyay, et al (1990), "On Performance of Chemically Bonded Single-Layer CBN Grinding Wheel", CIRP Annals - Manufacturing Technology 39(1), pp 309-312 31 A K Chattopadhyay, et al (1992), "Improved monolayer CBN wheel for load free grinding", International Journal of Machine Tools and Manufacture 32(4), pp 571-581 32 A K Chattopadhyay, et al (1993), "On Improved Bonding of Tic-Coated CBN Grits in Nickel-Based Matrix", CIRP Annals - Manufacturing Technology 42(1), pp 413-416 33 S P Devaneyan, et al (2014), "Electro Co-deposition and Characterization of SiC in Nickel Metal Matrix Composite Coatings on Aluminium 7075", Procedia Engineering 97, pp 1496-1505 34 W F Ding, et al (2006), "Joining of CBN abrasive grains to medium carbon steel with AgCu/Ti powder mixture as active brazing alloy", Materials Science and Engineering: A 430(1–2), pp 301-306 35 Ltd EHWA Diamond Industrial Co (2006), Diamond And CBN Wheels, editor, Osan city, Kyungki Do, Korea 36 Y Falkenberg (2002), "The total grinding concept more than just the sum of its parts", Grind Abrasives Mag., Aug./Sep, pp 27-30 37 Q Feng, et al (2007), "Preparation of nanostructured Ni/Al2O3 composite coatings in high magnetic field", Surface and Coatings Technology 201(14), pp 6247-6252 125 38 I Garcia, et al (2001), "Electrodeposition and sliding wear resistance of nickel composite coatings containing micron and submicron SiC particles", Surface and Coatings Technology 148(2–3), pp 171-178 39 A Ghosh, et al (2007), "Experimental investigation on performance of touch-dressed single-layer brazed cBN wheels", International Journal of Machine Tools and Manufacture 47(7–8), pp 1206-1213 40 H Gül, et al (2009), "Characteristics of electro-co-deposited Ni–Al2O3 nano-particle reinforced metal matrix composite (MMC) coatings", Wear 267(5–8), pp 976-990 41 C Guo, et al (2007), "Power and Wheel Wear for Grinding Nickel Alloy with Plated CBN Wheels", CIRP Annals - Manufacturing Technology 56(1), pp 343-346 42 M A Haidar, et al (1999), "Minimization of effect of CBN wheel wear on ground gear errors", International Journal of Machine Tools and Manufacture 39(4), pp 607-626 43 K T Hans, et al (2013), Basics of Cutting and Abrasive Processes, 2013938164, Springer, Springer Heidelberg New York Dordrecht London 44 A Hovestad, et al (2005), "Electroplating of metal matrix composites by codeposition of suspended particles", Modern aspects of electrochemistry, Springer, pp 475-532 45 M J Jackson, et al (2001), "High-speed grinding with CBN grinding wheels — applications and future technology", Journal of Materials Processing Technology 110(1), pp 78-88 46 DR KAISER (2010), Catalog DR KAISER DIAMANTWERKZEUGE GmbH&Co KG, http://www.drkaiser.com 47 W König, et al (1984), "High performance grinding with electroplated CBN wheels", IDR Industrial diamond review 44(505), pp 320-323 48 S A Lajevardi, et al (2010), "Effects of pulse electrodeposition parameters on the properties of Ni–TiO2 nanocomposite coatings", Applied Surface Science 256(22), pp 6775-6781 126 49 T Lampke, et al (2006), "Details of crystalline growth in co-deposited electroplated nickel films with hard (nano)particles", Applied Surface Science 253(5), pp 2399-2408 50 M Lekka, et al (2005), "Corrosion and wear resistant electrodeposited composite coatings", Electrochimica Acta 50(23), pp 4551-4556 51 M.S Li, et al (2004), "Composite Coatings of Titanium-Aluminum Nitride for Steel against Corrosion Induced by Solid NaCl Deposit and Water Vapor at 600°C", Material Research, 7(1), pp 27-33 52 X Li, et al (2015), "Modelling and analysis of the bonding mechanism of CBN grains for electroplated superabrasive tools—part 1: introduction and application of a novel approach for determining the bonding force and the failure modes", The International Journal of Advanced Manufacturing Technology 76(9-12), pp 2051-2058 53 X Li, et al (2015), "Modelling and analysis of the bonding mechanism of CBN grains for electroplated superabrasive tools—part 2: finite element modelling and experimental verification", The International Journal of Advanced Manufacturing Technology 77(1-4), pp 43-49 54 R P Lindsay (1975), "Simulated Production Grinding Using Plated CBN Wheels", SME Technical Paper, MR75-105 55 C T J Low, et al (2006), "Electrodeposition of composite coatings containing nanoparticles in a metal deposit", Surface and Coatings Technology 201(1–2), pp 371-383 56 C T J Low, et al (2010), "Electrodeposition and tribological characterisation of nickel nanocomposite coatings reinforced with nanotubular titanates", Surface and Coatings Technology 205(7), pp 18561863 57 M M Gopal, et al (2015), "Influence of process parameters on Electrodeposited Ni-Al₂O₃ composites by conventional and sediment type of co-deposition by Grey Scale Analysis" 58 S Malkin (1985), "Current Trends in CBN Grinding Technology", CIRP Annals - Manufacturing Technology 34(2), pp 557-563 127 59 S Malkin (1989), "Grinding technology: theory and applications of machining with abrasives" 60 M J Jackson, et al (2013), High Performance Grinding and Advanced Cutting Tools, 2012942845, ed, Springer New York Heidelberg Dordrecht London 61 P Narasimman, et al (2012), "Effect of surfactants on the electrodeposition of Ni-SiC composites", Portugaliae Electrochimica Acta 30(1), pp 1-14 62 P Narasimman, et al (2011), "Synthesis, characterization and comparison of sediment electro-codeposited nickel–micro and nano SiC composites", Applied Surface Science 258(1), pp 590-598 63 Viet Hue Nguyen, et al (2013), "Nickel composite plating with fly ash as inert particle", Transactions of Nonferrous Metals Society of China 23(8), pp 2348-2353 64 H Onikura, et al (2007), "Fabrication of Micro Ni-W Electroplated Diamond Tools and Their Application to Grooving of Silicon", Journal of the Japan Society for Precision Engineering 73(2), pp 237-241 65 G Parida, et al (2011), "Synthesis and characterization of Ni-TiO2 composite coatings by electro-co-deposition", Surface and Coatings Technology 205(21–22), pp 4871-4879 66 F W Pinto (2008), An experimental and numerical approach to investigate the machining performance of engineered grinding tools, Dissertaion for Degree of Doctor of Sciences 67 J R Roos, et al (1990), "The development of composite plating for advanced materials", JOM Journal of the Minerals, Metals and Materials Society 42(11), pp 60-63 68 R Sen, et al (2011), "The effect of bath temperature on the crystallite size and microstructure of Ni–CeO2 nanocomposite coating", Materials Characterization 62(3), pp 257-262 69 R Sen, et al (2011), "Effect of stirring rate on the microstructure and microhardness of Ni–CeO2 nanocomposite coating and investigation of the corrosion property", Surface and Coatings Technology 205(13–14), pp 3847-3855 128 70 Z Shi, et al (2006), "Wear of Electroplated CBN Grinding Wheels", Transactions of the ASME 128, pp 110-118 71 Z Shi, et al (2003), "An Investigation of Grinding with Electroplated CBN Wheels", CIRP Annals - Manufacturing Technology 52(1), pp 267-270 72 M Stroumbouli, et al (2005), "Codeposition of ultrafine WC particles in Ni matrix composite electrocoatings", Surface and Coatings Technology 195(2–3), pp 325-332 73 H K Tönshoff, et al (1984), Cylindrical and profile grinding with boron nitride wheels, University of Hanover 74 H K Tonshoff, et al (1987), "Influence of the abrasive on fatigue in precision grinding", Journal of Engineering for Industry 109(3), pp 203205 75 I Tudela, et al (2015), "Ultrasound-assisted electrodeposition of thin nickelbased composite coatings with lubricant particles", Surface and Coatings Technology 276, pp 89-105 76 J Webster, et al (2004), "Innovations in Abrasive Products for Precision Grinding", CIRP Annals - Manufacturing Technology 53(2), pp 597-617 77 M Winter, et al (2015), "Life cycle assessment of cubic boron nitride grinding wheels", Journal of Cleaner Production 107, pp 707-721 78 Y Hou, et al (2010), "Applications of High-Efficiency Abrasive Process with CBN Grinding Wheel", Engineering Materials 2, pp 184-189 79 J Yang, et al (1993), "Effect of glass composition on the strength of vitreous bonded c-BN grinding wheels", Ceramics International 19(2), pp 87-92 80 H Y You, et al (2003), "Design and application of CBN shape grinding wheel for gears", International Journal of Machine Tools and Manufacture 43(12), pp 1269-1277 81 Y Zhang, et al (2014), "Development of partially Ni-coated diamond abrasives for electroplated tools", Trans JSME 80