M Ở ĐẦU
2.4Hiện tượng nhiệt sinh ra trong quá trình gia công hợp kim nhôm A
[9], [11]
Khi gia công kim loại có hai nguồn sinh nhiệt chính xảy ra trong quá trình cắt đó là nhiệt sinh ra vùng tiếp của mũi dao với phôi (1) và vùng tiếp của dao và phoi (2) như Hình 2.13. Người ta đưa ra các giảđịnh về nguồn nhiệt sinh ra như sau:
- Tất cảcác năng lượng ởvùng (1) và (2) đều chuyển thành nhiệt lượng - Năng lượng tại (1) và (2) tập trung trên một mặt phẳng.
- Năng lượng (1) và (2) được phân bố đồng đều.
Ngay cả với những giảđịnh này việc xác định nhiệt cắt trên mặt phẳng cắt Fsvà mặt phẳng dao FTlà rất phức tạp. Điều này là do một phần năng lượng tại (1) sẽ chuyển đổi vào phoi và một phần chuyển vào phôi. Ngoài ra một phần năng lượng tại vùng (2) thường sẽđi đến phoi và một phần của dụng dụ cắt. Do vậy năng lượng phân chia thành 2 phần R1 là năng lượng (1) tới phoi, R2 là năng lượng ở (2) đi đến phoi. Giả thiết thứ tư là không có nhiệt năng nào đi ra môi trường trong quá trình hình thành phoi. Điều đó có nghĩa là năng lượng trên một đơn vị diện tích truyền đến phoi tại mặt cắt (1) và uC1 =R1uS trong khi năng lượng trên một đơn vị diện tích tới phoi tại
vùng (2) là uC2 = R2uF. trong đó uS và uF tương ứng với năng lượng riêng khi trượt và ma sát.
Hình 2.13. Nguồn nhiệt sinh ra trong quá trình cắt [11]
Năng lượng được sử dụng trong mặt phẳng cắt là:
US = FS.VS (2.36)
Trong đó: FS là thành phần của lực dọc theo mặt phẳng cắt và VS là vận tốc độ dịch chuyển của phôi và hướng dọc theo mặt phẳng cắt. Mức độ năng lượng sử dụng trên một diện tích trên mặt phẳng cắt: tbcos V F U S S S (2.37)
Trong đó: tlà chiều sâu cắt, blà chiều rộng phoi, là góc cắt.
J V u Jtb V F q S S S sin cos 1 (2.38)
Trong đó: J là nhiệt lượng tương đương, US là năng lượng cắ trên một đơn vị diện tích kim loại, Vlà tốc độ cắt.
Nếu R1q1là nhiệt trên một đơn vị thời gian trên một đơn vị diện tích thoát ra khỏi vùng cắt với phoi. Sau đó (1-R1)q1là nhiệt lượng trên một đơn vị thời gian trên một đơn vị diện tích truyền vào phôi. Nhiệt độtrung bình kim loại trong phoi, vùng lân cận mặt phẳng cắt là: 0 1 1 1 0 1 1 1 1 ) ( ) cos ( JC u R Vbt C bt q R S S (2.39)
Trong đó: 0 là nhiệt độ môi trường xung quanh, C11là thể tích nhiệt dung riêng ở giá trịtrung bình nhiệt độ giữa 0 và 0.
Tổng nhiệt tỏa ra từ mặt phẳng phân cách là (1-R1)q1. Vận tốc trượt được coi là VS
chứkhông phải V. Nhiệt được tạo ra khi sựtrượt xảy ra theo hướng VSchúng ta coi rằng một điểm trên lưỡi cắt luôn có chuyển động như Hình 2.14 .
Hình 2.15. Ảnh hưởng của nhiệt độ khi cắt với chiều sâu cắt khác nhau [11].
Nhiệt cắt làm giảm độ cứng, độ bền cơ học, tăng độmòn, ảnh hưởng xấu đến khả năng cắt. Khi có nhiệt làm nóng chi tiết gia công, gây biến dạng nhiệt độ chính xác gia công giảm. Đồng thời nhiệt cắt gây biến đổi cấu trúc kim loại lớp bề mặt, tạo ra ứng suất dư kéo, tác động xấu đến chất lượng lớp vật liệu bề mặt chi tiết. Nhiệt cũng tác động vào hệ thống công nghệ (máy-dao- chi tiết). Nhiệt cắt làm hệ thống công nghệ bị biến dạng, ảnh hưởng xấu đến năng suất và chất lượng khi cắt gọt. Nhiệt lượng phát sinh khi cắt lớn, công cơ học tiêu hao cho quá trình cắt sẽ lớn. Lượng nhiệt tăng lên ứ ớ ều sâu cắt khác nhau cho trên hình 2.15. ợp kim nhôm A7075
có tính dẫn điện, dẫn nhiệt cao do vậy nhiệt cắt sinh ra nhanh chóng tản nhanh vào phôi, phoi. Mặt khác dụng cụ cắt lại được trang bị lớp phủnên hạn chế khảnăng hập thụ nhiệt khi cắt. Do vậy hạn chế tối đa của nhiệt ảnh hưởng đến quá trình phay hợp kim nhôm A7075 cần chọn chếđộ cắt phù hợp.