Nâng cao khả năng cắt của đá mài al2o3 với chất kết dính gốm bằng phương pháp gia công gián đoạn

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - NGUYỄN THẾ MINH NÂNG CAO KHẢ NĂNG CẮT CỦA ĐÁ MÀI Al O VỚI CHẤT KẾT DÍNH GỐM BẰNG PHƯƠNG PHÁP GIA CƠNG GIÁN ĐOẠN Chuyên ngành : Chế tạo máy LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT MÁY DỤNG CỤ NGƯỜI HƯỚNG DẪN TS Nguyễn Thị Phương Giang Hà Nội – 2013 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan số liệu kết nêu Luận văn trung thực chưa công bố công trình khác Trừ phần tham khảo ghi rõ Luận văn Tác giả Nguyễn Thế Minh Người Thực hiện: Nguyễn Thế Minh LỜI CẢM ƠN - Tác giả xin chân thành cảm ơn! Cô giáo T.S Nguyễn Thị Phương Giang người hướng dẫn giúp đỡ tận tình từ định hướng đề tài, thực nghiệm đến q trình viết hồn chỉnh Luận văn - Tác giả bày tỏ lòng biết ơn Ban lãnh đạo Khoa Sau đại học Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội tạo điều kiện thuận lợi để hoàn thành Luận văn - Tác giả xin chân thành cảm ơn Ban lãnh đạo Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội giúp đỡ, tạo điều kiện thuận lợi trình học tập nghiên cứu luận văn - Tác giả bày tỏ lòng biết ơn công ty TNHH Vạn Xuân - Trường Đại học Bách khoa Hà Nội tận tình giúp đỡ trình làm thực nghiệm xử lý kết thí nghiệm Do lực thân cịn nhiều hạn chế nên Luận văn khơng tránh khỏi sai sót, tác giả mong nhận đóng góp ý kiến Thầy, Cơ giáo, nhà khoa học bạn đồng nghiệp Tác giả Nguyễn Thế Minh Người Thực hiện: Nguyễn Thế Minh MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN LỜI CẢM ƠN DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU DÙNG TRONG LUẬN VĂN DANH MỤC HÌNH ẢNH, HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ MỞ ĐẦU 1 Tính cấp thiết đề tài Mục đích, đối tượng phương pháp nghiên cứu .2 2.1 Mục đích đề tài .2 2.2 Đối tượng nghiên cứu 2.3 Nội dung, phương pháp nghiên cứu 3 Ý nghĩa đề tài 3.1 Ý nghĩa khoa học 3.2 Ý nghĩa thực tiễn CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ QUÁ TRÌNH MÀI VÀ ĐÁ MÀI Bản chất trình mài .4 Các đặc trưng trình mài 2.1.Bản chất trình mài phẳng .7 2.2.Các đặc điểm trình mài phẳng 2.3.Các thông số đặc trưng cho chất lượng q trình mài phẳng 2.4.Độ xác mài 2.5.Chất lượng bề mặt vật mài Đá mài Al O chất kết dính gốm 12 3.1 Vật liệu hạt mài 12 3.2 Độ hạt hạt mài .13 3.3 Chất dính kết .13 3.4 Độ cứng đá mài 13 3.6 Ký hiệu đá mài .14 Sự phát triển đá mài gián đoạn 15 4.1 Lịch sử phát triển đá mài gián đoạn 15 4.2 Các loại đá mài gián đoạn 16 4.6.1 Đá mài mặt đầu gián đoạn 16 Người Thực hiện: Nguyễn Thế Minh 4.6.2 Đá mài tròn gián đoạn 17 CHƯƠNG II: MÀI GIÁN ĐOẠN VÀ PHƯƠNG PHÁP CHẾ TẠO ĐÁ MÀI GIÁN ĐOẠN TRÊN CƠ SỞ QUY TRÌNH CƠNG NGHỆ CHẾ TẠO ĐÁ MÀI THƯỜNG TẠI VIỆT NAM 19 Thành phần cấu tạo đá mài gián đoạn 19 1.1Chất có tính dẻo- Đất sét .19 1.2 Chất giúp chảy 22 1.2.1Trường thạch .22 1.2.2Thuỷ tinh hàn the .23 1.2.3 Thuỷ tinh nước 23 Tính chất chung chất kết dính gốm 24 2.1Độ chịu lửa 24 2.2 Năng lực phản ứng 24 2.3Tính linh động 25 2.4 Hệ số giãn nở 25 2.5 Mô-đuyn đàn hồi 26 2.6 Độ bền học (độ bền kéo, nén uốn) 26 Điều kiện kỹ thuật nguyên liệu 27 3.1 Hạt mài 27 3.2Chất kết dính 28 3.3 Quá trình liên kết chất dính hạt mài 29 Công nghệ sản xuất .30 4.1.1 Pha chế nhào trộn 30 4.1.2 Ép thành hình 33 4.1.3 Nung đốt 35 4.1.4 Gia công 36 4.1.4.1 Gia công mặt phẳng 36 4.1.4.2 Gia công cạnh đá 37 4.1.4.3 Gia công lỗ 37 4.1.4.4 Kiểm tra 38 CHƯƠNG III: NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG THỂ TÍCH BĨC KIM LOẠI ĐẾN CHẤT LƯỢNG BỀ MẶT CHI TIẾT GIA CÔNG TRÊN MẪU THÉP C45 KHÔNG NHIỆT LUYỆN BẰNG ĐÁ MÀI GIÁN ĐOẠN 43 Tính cắt gọt đá mài phương pháp đánh giá…………… … 43 Người Thực hiện: Nguyễn Thế Minh Thể tích bóc kim loại 44 Thực nghiệm thảo luận kết thu 45 3.1 Mơ hình thí nghiệm .45 3.2 Các thông số thực nghiệm 45 3.3 Trang thiết bị thí nghiệm 46 3.3.1 Mẫu thí nghiệm 46 3.3.2 Đá mài 46 3.3.3Máy mài phẳng .49 3.3.4 Thiết bị đo 50 3.4 Trình tự thí nghiệm 51 CHƯƠNG IV: NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CHIỀU DÀI TIẾP XÚC TỚI ĐỘ NHÁM BỀ MẶT KHI GIA CÔNG TRÊN THÉP C45 CHƯA NHIỆT LUYỆN BẰNG ĐÁ MÀI GIÁN ĐOẠN…………………………… ………….51 Chiều dài tiếp xúc thực đá chi tiết gia công Phân tích chiều dài tiếp xúc 2.1 Chiều dài tiếp xúc thực, chiều dài tiếp xúc hình học ảnh hưởng tới chất lượng bề mặt chi tiết gia công theo Brandin………………………………….63 2.2 Thực nghiệm thảo luận kết thu được……………………………………66 2.3 Mơ hình thí nghiệm……………………………………………………… 66 2.4 Các thông số thực nghiệm…………………………………………………….….66 2.5 Trang thiết bị thí nghiệm…………………………………………………….… 67 2.6 Mẫu thí nghiệm…………………………………………………………………….67 2.6.1 Đá mài……………………………………………………………………….………67 2.6.2 Máy mài phẳng……………………………………………………………………….67 2.6.3 Thiết bị đo………………………… ……………………………………………… 67 2.6.4 Trình tự thí nghiệm…………………………………… …………… ……………67 2.7 Thảo luận đánh giá kết quả……………………………………………… 67 KẾT LUẬN CHUNG VÀ HƯỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO 71 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO .73 PHỤ LỤC 76 Người Thực hiện: Nguyễn Thế Minh DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT Ý nghĩa Ký hiệu Ra Độ nhám bề mặt ( µ m ) C Độ hạt đá Cm Kết cấu đá ( số % hạt mài thể tích đá ) k1 Hệ số có tính đến độ hạt đá mài k2 Hệ số có tính thành phần dung dịch trơn nguội k3 Hệ số có tính đến ảnh hưởng hành trình chạy hết hoa lửa Hk Độ cứng đá theo thang Norton C Ra Hệ số có tính đến tính chất lý bề mặt gia cơng P Hệ số tính đến ảnh hưởng vận tốc chi tiết, ω Hệ số xét đến ảnh hưởng chiều sâu cắt, µ Hệ số xét đến ảnh hưởng lượng chạy dao, v cht Vận tốc chi tiết (m/s) t Chiều sâu cắt ( m m) s Lượng chạy dao (mm/ph) v da Vận tốc đá (m/s) W Hàm lượng nước làm việc G2 Trọng lượng mẫu trạng thái làm việc G1 Trọng lượng mẫu sấy khô nhiệt độ 1100oC l0 Chiều dài vạch trước sấy l1 Chiều dài vạch sau sấy l2 Chiều dài vạch sau nung D1 Đường kính mẫu trước nung D2 Đường kính mẫu sau nung α Hệ số giãn nở nhiệt lt Chiềudài mẫu thử nhiệt độ t0C l0 Chiềudài mẫu thử nhiệt độ 00C Người Thực hiện: Nguyễn Thế Minh E Mô-đuyn đàn hồi P Lực gây biến dạng L Chiều dài mẫu biến dạng F Tiết diện ngang mẫu f Độ võng mẫu thử σ Ứng suất E Mô-đuyn đàn hồi M Tốc độ tăng nhiệt (độ/ giờ) R Bán kính đá a Độ dẫn nhiệt K Hệ số phụ thuộc kích thước γ Trọng lượng thể tích đá (g/cm3) V Tốc độ đá mài (m/s) g Gia tốc trọng trường M Hệ số nén ngang, với đá mài 0,2÷0,3 Vđ Thể tích viên đá Vh Thể tích tổng số hạt đá V cd Thể tích chất dính kết đá Vx Thể tích độ xốp đá b Chiều rộng tiếp xúc đá chi tiết v ct Tốc độ đá Q vl Thể tích vật liệu bóc đơn vị thời gian đơn vị chiều rộng làm việc đá mài L quãng đường di chuyển bàn máy hành trình kép ∆ Chiều sâu lớp kim loại thực tế hớt Vklo Thể tích kim loại thực tế τ Thời gian thực hành trình kép bàn máy Người Thực hiện: Nguyễn Thế Minh S phơi diện tích bề mặt phơi Vbm Vận tốc bàn máy η Tỷ lệ gián đoạn ∆ Chiều sâu lớp kim loại thực tế hớt H H1 Vkl Chiều cao trước gia công chiều cao sau gia cơng Thể tích kim loại hớt lg Chiều dài đường cong mài hình học lk Chiều dài mài động học l max Chiều dài tiếp xúc tối đa la Chiều dài tiếp xúc cục ltt Chiều dài tiếp xúc thực tế Ac Diện tích tiếp xúc tổng ae Chiều sâu cắt ứng với thực nghiệm Brandin R t1 ,R t2 Độ nhám bề mặt trước sau gia công Người Thực hiện: Nguyễn Thế Minh DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU DÙNG TRONG LUẬN VĂN Thứ tự NỘI DUNG Trang Bảng 1.1 Thành phần hóa học số Corundun 13 Bảng 2.1 Thành phần hóa học số loại hạt mài thơng dụng 27 Bảng 2.2 Đặc tính kỹ thuật số loại hạt mài thông dụng 27 Bảng 3.1 Thơng số hình học viên đá mài gián đoạn 47 Bảng 3.2 Tỷ lệ gián % gián đoạn η viên đá 49 Bảng 3.3 Thể tích kim loại bị hớt ứng với chế độ cắt 54 Bảng 4.1 Một vài kết công bố chiều dài tiếp xúc mài 62 Bảng 4.2 Bảng 4.3 Bảng 4.4 Chiều dài tiếp xúc thu ứng với chế độ cắt Kết đo chiều sâu cắt thực tế gia công thép C45 không nhiệt luyện đá mài gián đoạn với chế độ cắt vc =1450v/ph, lượng chạy dao S =12m/p, chiều sâu cắt t =0,015mm; 0,025mm 0,005mm ( H o - Chiều cao phôi 68 76 trước gia công, H - Chiều cao phôi sau gia công; t a Chiều sâu cắt thực tế) Kết đo Ra thực tế gia công thép C45 không nhiệt luyện đá mài gián đoạn với chế độ cắt vc =1450v/ph, lượng chạy dao S =12m/p, chiều sâu cắt t =0,015mm; 0,025mm 0,005mm Người Thực hiện: Nguyễn Thế Minh 77 Kích thước khu vực tiếp xúc cho trình học mài đánh giá qua chiều dài tiếp xúc bề rộng tiếp xúc Tầm quan trọng chiều dài tiếp xúc hỗ trợ với chứng thực nghiệm saljee Chiều dài tiếp xúc đóng vai trị quan trọng gây ma sát bề mặt tiếp xúc • Chiều dài tiếp xúc trượt hạt mài mịn lc • Cường độ lượng tác dụng vào phơi q= • • • • E lc bw Độ dày phôi chưa cắt Các độ nhám động học phôi Thời gian tiếp xúc hạt mài mịn Mức độ mịn hạt  Diện tích tiếp xúc tổng Ac , hình 4.4 lấy từ công thức (4.1) Ac = bw lc (4-1) Công rút gọn cho chiều dài tiếp xúc hình học bằng: lg = t.d e (4-2) Qua nhận định thực nghiệm saljee ta thấy tính phức tạp q trình mài Cũng saljee thực nghiệm Brown, Verkerk, người khác Gu Chu cho ta thấy phức tạp q trình mài Rõ ràng hao mịn đá mài nhiệt độ phôi bị ảnh hưởng chiều dài vùng tiếp xúc Chiều dài tiếp xúc gây ảnh hưởng khác tới bề mặt làm việc đá Overall area of contact bw Workpiece Hình 4.4 Bề mặt tiếp xúc đá phôi cắt Người Thực hiện: Nguyễn Thế Minh Trang 64 Nó thể Brown, Verkerk, người khác Gu Chu, mà chiều dài khu vực tiếp xúc , lớn chiều dài tiếp xúc hình học Ac = bw lc Chiều dài tiếp xúc đá mài thường phơi tính theo cơng thức: lg = t.d e Công thức giả định đá phơi cứng hình dạng, khơng xảy rung động bề mặt tiếp xúc diễn sau vật liệu cắt từ phôi Độ nhám bề mặt phôi đá mài gây thay đổi bề mặt chiều sâu hạt cắt Một số tác giả đề xuất độ nhám coi thay đổi tổng chiều sâu cắt Những ảnh hưởng tương ứng chiều sâu cắt tới độ nhám , đó, chiều dài tiếp xúc hình học minh họa hình: de Wheel Rt1 t Rt2 Hình 4.5: ảnh hưởng tương ứng chiều sâu cắt tới độ nhám Nếu kích thước phôi trước sau mài coi đánh giá thơng qua tâm đường gióng trung bình ứng với độ nhám, kết độ nhám thêm trừ từ chiều dài tiếp xúc ứng hình học Trong hình 4.5, độ nhám minh họa đường lượn sóng Trong thực tế, chiều cao độ lượn sóng thường nhỏ so với bước Nó khơng phải hồn tồn rõ ràng hình xem tác động độ nhám cho biết thêm trừ từ chiều dài tiếp xúc tương ứng điều phụ thuộc vào vị trí sóng bề mặt Trong thực tế, hai hiệu ứng xảy ra, làm tăng lây lan phân bố độ dài bề mặt tiếp xúc hạt riêng lẻ Người Thực hiện: Nguyễn Thế Minh Trang 65 de  Nếu δ