M Ở ĐẦU
1.5.2 Nghiên cứu ngoài nước
D. Dudzinski [27] đã nghiên cứu về vật liệu Inconel 718 khi gia công không sử dụng dung dịch làm mát và các kỹ thuật phun phủkhác nhau đểcó thểgia côngkhô. Nghiên cứu cũng chỉ ra rằng chất làm mát cũng có thể thay bằng các cách khác nhau. Các lớp phun phủPVD làm giảm ma sát ở nhiệt độ cao với khảnăng chống mài mòn cao. Ngoài ra sử dụng chất bôi trơn rắn cũng rất hữu ích khi gia công Inconel 718 trong điều kiện khô. Tác giả Anhai Li[28] phân tích bề mặt gia công khi phay khô Ti- 6Al-4V sử dụng mảnh hợp kim phủ cacbua. Kết quả cho thấy rằng lực cắt trung bình giảm rõ rệt khi tốc độ cắt tăng lên trên 150 m/phút, nhưng nhiệt độ cao tương ứng không gây hại cho bề mặt gia công.
Tác giả Zydrunas Vagnorius [29] đã nghiên cứu ảnh hưởng của làm mát áp suất cao đến tuổi thọ của dụng cụ cắt khi gia công Inconel 718. Khi làm mát ở áp suất cao thì tuổi thọ của dụng cụ cắt nhỏhơn khi làm mát thông thường. Tuy nhiên với áp suất cao thì gây ra các vết nứt nhiệt sau đó là vết nứt tếvi. Trên hình 1.26 thể hiện ảnh hưởng của làm mát áp suất cao tới mài mòn và phoi hình thành khi gia công. Joshua [30] cùng các cộng sựđã thực nghiệm dự đoán các thông số chế độ cắt ảnh hưởng đến độ nhám bề mặt khi phay tinh hợp kim nhôm A6061 có sử dụng dung dịch làm trơn nguội. Nghiên cứu sử dụng phương pháp ANOVA để phân tích ảnh hưởng của các thông số cắt đến độ nhám bề mặt. Kết quảnghiên cứu cũng cho thấy bước tiến dao có ảnh hưởng đáng kể nhất đến độnhám bề mặt, sau đó là tốc độ trục chính và chiều sâu cắt có ảnh hưởng ít nhất. Khi sử dụng dung dịch trơn nguội độnhám bề mặt giảm xuống còn 20% làm cho chất lượng bề mặt tốt hơn.
Hình 1.26. Ảnh hưởng của việc làm mát tới độ mòn của dao (a) và phoi hình thành(b) [29]
Sidda Reddy và các cộng sự [31] đã sử dụng thuật toán di truyền để tối ưu hóa các thông số cắt khi phay tinh mặt phẳng thép đã tôi P20. Tácgiả sử dụng phương
pháp bề mặt đáp ứng RSM và thuật toán di truyền để tối ưu hóa độ nhám bề mặt khi phay thép làm khuôn P20. Các tham số được xét đến trong nghiên cứu là bán kính mũi dao, tốc độ cắt, lượng chạy dao và chiều sâu cắt. Sau khi thực hiện tối ưu độ nhám bề mặt giảm so với ban đầu là 44,22%. Cui [32] khi nghiên cứu về lực cắt, sự hình thành phoi và mài mòn dụng cụ cắ khi phay cao tốc thép có độ cứng cao AISI H13, nghiên cứu xác định các đặc tính của lực cắt, sự hình thành phoi, độ mòn dụng cụ cắt trong phạm vị 200 đến 1200 m/phút. Thấy rằng ở tốc độ cắt 800 m/phút, tải trọng cơ học tương đối thấp, mức độ phân đoạn của phôi thấp, tuổi thọ của dụng cụ cắt dài. Cả mức độ phân đoạn và lực cắt trước hết giảm và sau đó tăng lên theo tốc độ cắt, tuy nhiên tuổi thọ của dụng cụ cắt lại có xu hướng ngược lại.
Về độ nhám bề mặt cũng được các nghiên cứu khác đề cập đến [33]–[36] các nghiên cứu trên xét đến ảnh hưởng của các yếu tố đến độ nhám bề mặt gia công. Trong nghiên [33] tác giả đã sử dụng mạng Nơ-ron để dự đoán độ nhám bề mặt và độ mòn của dụng cụ cắt trong nhiều điều kiện gia công khác nhau. Nghiên cứu [34] đã khảo sát thực nghiệm ảnh hưởng của các thông số cắt đến lực cắt và độ nhám bề mặt khi phay thép AISIH13 bằng các dụng cụ phun phủ cacbua. Nghiên cứu sử dụng phương pháp Taguchi để đánh giá ảnh hưởng của các thông số như tốc độ cắt, bước tiến dao, chiều sâu cắt hướng tâm và chiều sâu cắt dọc trục đến lực cắt và độ nhám bề mặt. Kết quả cho thấy rằng chiều sâu cắt dọc trục và bước tiến dao là hai yếu tố ảnh hưởng đến lực cắt. Nghiên cứu [36] đánh giá mối quan hệ của bước tiến dao với chất lượng bề mặt chi tiết khi gia công nhôm 6061. Nghiên cứu cũng đưa ra quy luật và vùng tốc độ cắt đến đạt giới hạn của độ nhám bề mặt trong phạm vi cho phép. Nghiên cứu về độ nhám bề mặt đo được khi gia công khô so với gia công ướt cũng được tác giả [37] đề cập đến. Kết quả cho thấy rằng khi tiện tinh thép 1045 khi có dầu tổng hợp và gia công khô thì độ nhám khi gia công khô nhỏ hơn. Một số nghiên cứu khác so sánh giữa các yếu tố về gia công khô, gia công ướt và gia công có sử dụng dầu bôi trơn như các nghiên cứu sau [38]–[42].
Nghiên cứu về lực cắtcủa tác giả M.Wang [43]đã sử dụng các thí nghiệm để khảo sát các hệ số lực cắt trong mô hình lực cắt trung bình, nhằm xác định chính xác hệ số lực cắt. Kết quả chứng minh rằng các hệ số chỉ liên quan đến cặp vật liệu dao – phôi và các thông số hình học của dao. Nghiên cứucủa tác giả R.A.Ekanayake [44] cho thấy rằng sự phân bố không đều lực cắt. Lực tiếp tuyến thay đổi theo tốc độ cắt, tốc độ tiến dao, chiều sâu cắt và cho thấy lực cắt tăng theo lượng tiến dao và chiều
Ti-6Al-4V, tác giả cũng kết luận khi tăng bước tiến dao lực cắt cũng tăng theo. Tác giả M.J.Bermingham [45] đã nghiên cứu ảnh hưởng của chất làm mát đến lực cắt và sự hình thành phoi và tuổi bền của dụng cụ cắt. Nghiên cứu cũng cho rằng việc lựa chọn chính xác tốc độ cắt và lượng tiến dao hiệu quả đến tuổi thọ dụng cụ cắt hơn nhiều việc lựa chọn các thông số cắt bằng chiến lược làm mát. Tuy nhiên với việc sử dụng thông số cắt tối ưu, tuổi thọ của dao có thể cải thiện hơn nữa với chất làm mát. Các nghiên cứu về cơ chế của lực cắt trong quá trình gia công cũng được nhiều tác giả đề cập đến [46]–[48] cho thấy lực cắt đóng vai trò lớn ảnh hưởng đến chất lượng bề mặt và năng suất gia công.
Nghiên cứu về sự mài mòn của dụng cụ cắt nghiên cứu của Xiaobin [49] khi phay cao tốc thép AISIH13 khảo sát ảnh hưởng của các thông số cắt đến tuổi thọ của dụng cụ cắt và cơ chế mài mòn của dụng cụ bonron nitride (CBN. Kết quả nghiên cứu cho thấy rằng đối với mỗi tốc độ cắt, tuổi thọ của dao CBN có thể được nâng cao bằng cách áp dụng sự phù hợp của các thông số cắt. Khi tốc độ cắt tăng lên giai đoạn mòn bình thường trở lên ngắn hơn và tốc độ mòn dao lớn hơn. Khi cắt ở tốc độ cao việc duy trì các đặctính cơ học và khả năng chống va đập cơ học là rất quan trọng để nâng cao tuổi thọ của dụng cụ cắt. Cùng nghiên cứu độ mòn của dụng cụ cắt tác giả Xiaobin Cui [50] cho thấy rằng khi gia công thép AISI H13 ở tốc độ cắt 389 m/phút thì cơ chế mài mòn xảy ra là do hiện tượng bám dính. Tốc độ cắt 1592 m/phút thì sự đứt gãy lại góp phần lớn vào sự mài mòn của dụng cụ cắt. Nghiên cứu [51], [52] đã dự đoán các cơ chế mài mòn khác nhau của dụng cụ cắt khi gia công Ti6Al4V. Xây dựng được mô hình toán học về mài mòn dụng cụ cắt. Nghiên cứu cũng phát hiện rằng mài mòn khuếch tán và bám dính là các dạng mòn chính xảy ra khi ra công hợp kim Ti6Al4V bằng dao phủ cacbua vonfram. Cơ chế mài mòn cũng được tác giả B.L.Wang [53] đề cập đến trong nghiên cứu về dụng cụ phủ TiAl khi tiện khô hợp kim Tianium TC4. Các nghiên cứu ảnh hưởng của sự hình thành phoi đến chế mài mòn của dụng cụ cắt [54] [55] [56], nghiên cứu chỉ ra rằng ứng suất, nhiệt độ và ma sát trong vật liệu phôi và tại vùng tiếp xúcgiữa dao và phoi ảnh hưởng riêng lẻ đến các hiện tượng mài mòn của dụng cụ cắt. Nghiên cứu của tác giả R. Suresh [57] cũng đã phân tích ảnh hưởng của các thông số tốc độ cắt, thời gian cắt, tốc độ tiến dao và thời gian cắt đến hiện tượng mài mòn dụng cụ cắt. Qua các hình ảnh phân tích bằng kính hiển vi điện tử cho thấy cơ chế mài mòn của dụng cụ cắt phun phủ là mòn dạng miệng núi lửa và mòn cạnh dụng cụ cắt. Trong nghiên cứu [58] nhằm mục đích đánh giá tổng hợp sự phát triển đặc tính cắt lớp bề mặt, nhấn mạnh đến sự tác động mài mòn
của dụng cụ cắt khi tiện khô Ti-6Al-4V, các thông số bề mặt 3D liên quan và các khuyết tật bề mặt.
Nghiên cứu của Akash Awale [59] cũng đánh giá ảnh hưởng của các thông số cắt đến chất lượng bề mặt và mài mòn dụng cụ cắt khi gia công cao tốc thép AISI S7. Kết quả nghiên cứu cũng chỉ ra rằng độ nhám bề mặt tốt nhất tìm thấy khi tốc độ cắt cao, ảnh hưởng của mài mòn do tốc độ cắt là caohơn sơ với chiều sâu cắt.
Tác giả Uma Maheshwera Reddy Paturi [60] đã sử dụng phương pháp tối ưu hóa để giẩm thiểu độ nhám bề mặt và mài mòn dụng cụ cắt trong quá trình tiên thô théo AISI 52100. Kết quả cho thấy độ nhám bề mặt ảnh hưởng đáng kể bởi lượng tiến dao chiếm 88,56%, tiếp theo là tốc tốc độ cắt và chiều sâu cắt. Tốc độ cắt ảnh hưởng chính đến độ mòn của dụng cụ cắt, đóng góp tới 73,05%, tiếp theo là lượng tiến dao và chiều sâu cắt.
Như vậy các nghiên cứu ngoài nước đã đề cập các vấn đề liên quan đến độ nhám bề mặt, lực cắt, mài mòn. Nghiên cứu độc lập về gia công khô, gia công ướt và các vấn đề xảy ra trong quá trình cắt. Tuy nhiên so sánh đánh giá của các ảnh hưởng của gia công khô và ướt khi phay hợp kim nhôm A7075 chưa được đề cập. Nghiên cứu này sẽ làm sáng tỏ rõ ràng hơn ảnh hưởng của các thông số công nghệ tới các yếu tố của quá trình cắt và tối ưu hóa quá trình cắt khi gia công khô và gia công có dung dịch làm mát vật liệu hợp kim nhôm A7075 sử dụng dao phủ Titan.