Nghiên cứu quá trình gia công tia lửa điện trong dung dịch có trộn bột titan

PHẦN MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài nghiên cứu Hiện nay, ngành chế tạo khuôn mẫu nƣớc ta đƣợc quan tâm phát triển Tuy nhiên, chế tạo khuôn mẫu ngành công nghiệp công nghệ cao, địi hỏi độ phức tạp, độ khó cao từ thiết kế gia cơng chế tạo Ngồi việc cần đầu tƣ thiết bị máy móc tốn đòi hỏi kinh nghiệm lựa chọn vật liệu chế tạo, phƣơng pháp xử lý nhiệt tăng bền lớp bề mặt khuôn Vật liệu SKD61, SKD11, SKH54, SKH51, AISI 01 SKT4 thép dụng cụ nhập từ Nhật Bản, Hàn Quốc, Đài Loan, đƣợc sử dụng phổ biến lĩnh vực Phƣơng pháp đƣợc doanh nghiệp nƣớc ta sử dụng EDM phay cao tốc Trong đó, EDM nói chung đặc biệt phƣơng pháp xung định hình đƣợc sử dụng phổ biến giá thành thiết bị thấp, tính vạn cao thao tác đơn giản Nên nghiên cứu theo hƣớng nâng cao suất chất lƣợng xung định hình với sản phẩm khuôn mẫu cần đƣợc quan tâm Trong lĩnh vực y tế, nhiễm trùng cấy ghép y tế địi hỏi q trình điều trị lâu dài thƣờng tốn kém, ảnh hƣởng đến tâm lý bệnh nhân gây tử vong nhiều trƣờng hợp Một số phƣơng pháp nhƣ cấy ion, lắng đọng vật lý phun từ trƣờng chứng minh hiệu chúng lớp phủ kháng khuẩn Tuy nhiên, phƣơng pháp phủ hoàn toàn, khơng có phƣơng pháp có khả đồng thời gia công phủ lớp kháng khuẩn bề mặt cấy ghép y tế Do đó, gia cơng phóng điện hỗn hợp bột (PMEDM) đƣợc đề xuất nghiên cứu nghiên cứu phƣơng pháp gia cơng có tiềm biến đổi bề mặt xác Điều bao gồm việc chuyển vật liệu điện cực dụng cụ nhƣ vật liệu bột lơ lửng chất lỏng điện môi vào bề mặt phôi Trong nghiên cứu vấn đề này, nồng độ bột nano bạc khác đƣợc thêm vào chất lỏng điện môi gốc hydrocarbon đƣợc sử dụng để gia công phôi titan[1] PMEDM phƣơng pháp đầy hứa hẹn để gia công đồng thời phủ lớp kháng khuẩn nano bạc lên bề mặt [1] Trong thời gian gần đây, siêu hợp kim gốc niken (Inconel 601, Inconel 625, Inconel 718, … ) đƣợc sử dụng rộng rãi ngành hàng khơng vũ trụ, hóa học hàng hải nhờ khả tối ƣu chúng để giữ tính chất học nhiệt độ cao kết hợp với khả chống ăn mòn đáng kể Một số tính chất hợp kim nhƣ độ dẫn nhiệt thấp, xu hƣớng làm cứng biến dạng, lực hóa học diện pha cứng mài mịn cấu trúc vi mơ khiến vật liệu khó cắt quy trình gia cơng thơng thƣờng Do đó, mục đích nghiên cứu nhằm cải thiện suất chất lƣợng bề mặt gia công Inconel 625 (một siêu hợp kim gốc niken) cách tẩm hạt bột nhƣ than chì, nhơm silicon thành điện mơi dầu hỏa q trình gia cơng phóng điện ( PMEDM)[2] Nhƣ vậy, thấy từ EDM truyền thống có nhiều phƣơng pháp để cải thiện suất chất lƣợng EDM Một phƣơng pháp là: Trộn bột vào dung mơi cách điện để cải thiện q trình gia cơng Trong trình này, chất bột mịn phù hợp đƣợc pha trộn vào dung dịch chất điện môi Hiệu gia công độ nhám bề mặt gia công phƣơng pháp PMEDM giảm nhiều phƣơng pháp gia cơng EDM Ngồi ra, việc áp dụng loại bột khác vật liệu kích thƣớc đƣợc quan tâm nghiên cứu cho kết tốt Tuy nhiên nhƣợc điểm gia công xung suất chất lƣợng bề mặt thấp so với phƣơng pháp gia công truyền thống, việc phoi bóc tách vật liệu q trình gia công Thiết kế hệ thống hỗ trợ gia công EDM đảm bảo đƣợc tối ƣu cho phƣơng pháp toán đƣợc nghiên cứu giới Rung động với biên độ nhỏ tích hợp vào phôi điện cực phƣơng pháp PMEDM giải pháp hiệu mà nghiên cứu tập trung giải Rung động kết hợp với bột trộn dung mơi giúp q trình gia cơng đƣợc ổn định từ suất chất lƣợng đƣợc cải thiện Vì vậy, nghiên cứu sinh lựa chọn đề tài luận án: “Nghiên cứu q trình gia cơng tia lửa điện dung dịch có trộn bột titan kết hợp hệ thống rung động tần số thấp chi tiết.” Mục đích, đối tƣợng, phạm vi nghiên cứu 2.1 Mục đích nghiên cứu Nghiên cứu tính hiệu phƣơng pháp PMEDM dƣới dòng phun áp lực cao so sánh với phƣơng pháp PMEDM thông thƣờng thơng qua đánh giá ảnh hƣởng q trình gia cơng vật liệu thép SKD61; Nghiên cứu tính hiệu phƣơng pháp V- PMEDM đặt vào phôi so sánh với phƣơng pháp PMEDM thông thƣờng thông qua đánh giá ảnh hƣởng q trình gia cơng vật liệu thép SKD61; Nghiên cứu mối quan hệ thơng số đầu vào (Dịng điện (I), nồng độ bột(C), Thời gian phóng điện(Ton), Áp suất dịng phun(P), Tần số rung động (F),Biên độ rung động(A) thông số đầu (năng suất,mòn điện cực,nhám bề mặt, độ cứng bề mặt, chiều dày lớp trắng bề mặt) gia cơng thơng thƣờng gia cơng dƣới dịng phun áp lực cao tích hợp rung động vào phơi SKD61 2.2 Đối tƣợng phạm vi nghiên cứu - Đối tƣợng nghiên cứu: Q trình gia cơng xung điện có trộn bột tích hợp rung động dịng phun dung môi (V- PMEDM) thép SKD61 Phạm vi nghiên cứu: Nghiên cứu tổng quan gia cơng gia xung điện có trộn bột tích hợp rung động; Nghiên cứu sở vật lý q trình gia cơng V-PMEDM; Nghiên cứu thực nghiệm ảnh hƣởng q trình PMEDM tích hợp rung đến suất chất lƣợng gia công thép SKD61; Nghiên cứu thực nghiệm ảnh hƣởng tham số đầu vào đến thông số đầu ra, sử dụng phƣơng pháp thiết kế thực nghiệm Taguchi phân tích phƣơng sai ANOVA Phƣơng pháp nghiên cứu Phƣơng pháp nghiên cứu luận án nghiên cứu lý thuyết kết hợp thực nghiệm đánh giá kết nghiên cứu Ý nghĩa khoa học ý nghĩa thực tiễn đề tài Ý nghĩa khoa học: Nghiên cứu đóng góp bổ sung hƣớng nghiên cứu gia công phi truyền thống với loại vật liệu cứng có ứng dụng giải pháp hỗ trợ gia công EDM Đã phân tích làm rõ tính hiệu phƣơng pháp gia công vật liệu cứng phƣơng pháp xung điện có trộn bột dung mơi gia cơng thép SKD61 tích hợp rung vào phơi Việc chọn bột Ti trộn vào dung dịch điện mơi tích hợp rung vào phôi làm nâng cao suất, giảm nhấp nhơ bề mặt mà cịn cải thiện tính lớp bề mặt thép SKD61 sau gia công EDM Điều nâng cao tuổi bền bề mặt khuôn mẫu Đã nghiên cứu xây dựng đƣợc mối quan hệ chế độ cơng nghệ (dịng điện xả, thời gian đánh lửa, nồng độ bột, áp suất dòng phun dung môi, tần số biên độ rung động) với thơng số đầu suất bóc tách vật liệu(MRR), độ mòn điện cực (EWR), chất lƣợng bề mặt (R a), độ cứng bề mặt (HV) chiều dày lớp bề mặt ảnh hƣởng trình EDM (WLT) gia công thép SKD61 phƣơng pháp xung điện Ý nghĩa thực tiễn: Đề tài sở để thiết kế hệ thống hỗ trợ gia công đảm bảo suất chất lƣợng cho EDM, đồng thời giúp tăng suất giảm giá thành gia công với chi tiết khó độ cứng cao Có ý nghĩa sở tiền đề y học cần phủ lớp vật liệu an toàn lên bề mặt chi tiết cấy ghép Những đóng góp luận án Đã phân tích làm rõ tính hiệu phƣơng pháp gia cơng vật liệu cứng phƣơng pháp xung điện có trộn bột dung mơi gia cơng thép SKD61 tích hợp rung vào phôi Khảo sát mức độ ảnh hƣởng nồng độ bột Titan thấp (18g/l) tần số rung động thấp (