- Khi mài với chiều sâu cắt 15µm và 20µm nhiệt tập trung vào vật mài rất lớn, ma sát giữa bề mặt mài, đá mài và phoi mài cũng rất lớn Do đó trong trường hợp này phương pháp mài khô không được áp
2.2.4.1. Ảnh hưởng của loại dung dịch và áp suất tưới nguộ
Ảnh hưởng của loại dung dịch và áp suất tưới nguội đến ứng suất dư bề mặt đã được các tác giả Webster và Ciu [14] nghiên cứu với đá mài CBN và hai loại đầu
phun: đầu phun thông thường và đầu phun Webster (đầu phun Webster do Webster thiết kế có các đường kính lỗ là 3mm, 4mm, 5mm, áp suất tưới của đầu phun Webster cao hơn đầu phun thường). Hai loại dung dịch trơn nguội được sử dụng là nhũ tương tổng hợp nồng độ 5% và dầu nguyên chất.
Kết quả đo ứng suất dư bề mặt mài được biểu diễn trên hình 2.17. Từ các đồ thị hình 2.17 có thể nhận xét như sau: Khi mài bằng đá CBN sử dụng dầu nguyên chất cho ứng suất dư bề mặt với trị số nhỏ hơn khi sử dụng emulsion, đó là do dầu nguyên chất có khả năng giảm ma sát tại vùng mài tốt hơn so với emulsion nên khả năng làm giảm nhiệt độ mài và hư hại do nhiệt tốt hơn.
Hình 2.17. Ứng suất dư bề mặt mài bằng đá CBN khi sử dụng các loại dung dịch tưới nguội và áp suất khác nhau [14].
E.J da Silva và các đồng nghiệp cũng đã tiến hành thí nghiệm với hai loại đá mài (Al203 và CBN) và bốn loại dung dịch trơn nguội [18] , kết quả (hình 2.18):
- Trong chu kỳ mài đầu tiên, tất cả các loại dung dịch trơn nguội với hai loại đá mài đều cho ứng suất dư nén (trừ dầu tổng hợp khi mài bằng đá Al2O3). Riêng với đá mài Al2O3, khi lượng bóc tách vật liệu tăng thì ứng suất dư thay đổi thành ứng suất dư kéo, nguyên nhân là do khả năng dẫn nhiệt kém của Al2O3 làm tăng ma sát và mất đi các cạnh sắc của đá mài.
- Khi mài bằng đá mài Al2O3 với dung dịch trơn nguội là dầu thì ứng suất dư bề mặt là ứng suất dư nén, nguyên nhân là do dầu có khả năng bơi trơn tốt làm giảm nhiệt độ mài và hư hại do nhiệt.
- Với đá mài CBN: do khả năng duy trì độ sắc và tính chất nhiệt tốt nên ứng suất dư nén hình thành trong tất cả các chu kỳ mài.
.
Hình 2.18. Ứng suất dư với các loại dung dịch trơn nguội khi mài bằng đá CBN và Al2O3 [18].
Các vết nứt xuất hiện trên bề mặt mài do ứng suất dư là một đặc trưng của mài thép không gỉ. Kết quả chụp ảnh bề mặt mài (hình 2.19) cho thấy khi tưới nguội
bằng khí nitơ hố lỏng thì hiện tượng nứt do ứng suất đã giảm đáng kể (vết nứt hẹp và nông hơn) [15].
a)
b)
Hình 2.19. Nứt do ứng suất khi mài thép khơng gỉ AISI 304 [15]. a) Làm mát bằng khí nitơ hóa lỏng b) Làm mát bằng dầu cắt
2.2.4.2. Ảnh hưởng của nồng độ dung dịch trơn nguội
Ảnh hưởng của nồng độ dung dịch trơn nguội đến ứng suất dư bề mặt khi mài thép không gỉ 3X13 đã được nghiên cứu [2] với các điều kiện:
- Đá mài Sđ60.MV1.G.V1.250x30x75.50m/s. - Chế độ sửa đá: Ssđ = 0,3 m/ph, tsđ = 0,02mm.
- Chế độ cắt: Vđ = 37,9 m/s, Vct = 9 m/ph, t = 0,01mm, Sn= 15 mm/ht. - Dung dịch trơn nguội với hai nồng độ khác nhau: nhũ tương 5% và 10%. - Bề mặt mài được chụp bằng kính hiển vi điện tử quét sau khi nhúng chi tiết mài vào dung dịch MgCl2 nồng độ 40g/l ở nhiệt độ sôi trong 48 giờ.
Hình 2.20 cho thấy: tăng nồng độ dung dịch trơn nguội sẽ làm giảm ứng suất dư nên hiện tượng nứt bề mặt mài do ứng suất cũng giảm theo.
a)
b)
Hình 2.20. Ảnh SEM bề mặt mài với dung dịch nhũ tương [2]. a) Nồng độ 5% b) Nồng độ 10%
2.2.4.3. Ảnh hưởng của lưu lượng tưới nguội
Ảnh hưởng của lưu lượng dung dịch tưới nguội tới ứng suất dư lớp bề mặt đã được các tác giả K.Q. Xiao và L.C.Zhang nghiên cứu khi mài bằng đá mài Al2O3 với 5 mơi trường có lưu lượng tưới nguội khác nhau [11] . Kết quả đo ứng suất dư lớp bề mặt được cho trong đồ thị hình 2.21. Từ đồ thị hình 2.21 ta thấy:
- Khi mài khơ bề mặt mài có trị số ứng suất dư kéo lớn nhất. Trong trường hợp này hầu như ứng suất dư trên bề mặt vật mài là ứng suất dư kéo (vì khi mài khơ khơng có tác dụng bơi trơn và làm mát).
- Khi sử dụng phương pháp tưới nguội với lưu lượng lớn nhất bằng chất làm lạnh cho trị số ứng suất dư nén lớn nhất. Và trong trường hợp này hầu như ứng suất
dư trên bề mặt vật mài là ứng suất dư nén (vì trong trường hợp này tác dụng bơi trơn và làm mát là tốt nhất).
Hình 2.21. Ứng suất dư bề mặt mài với lưu lượng tưới nguội khác nhau [11]. Để rõ hơn ảnh hưởng của lưu lượng dung dịch tưới nguội tới ứng suất dư lớp bề mặt, các tác giả Yuan Zhejum và Hu Zhonghui – Submitted đã thí nghiệm mài thép GCr15 bằng đá mài CBN trong hai trường hợp mài khô và mài ướt [20]. Kết quả đo ứng suất dư lớp bề mặt được thể hiện trong đồ thị hình 2.22.
Hình 2.22. Ảnh hưởng của lưu lượng dung dịch tưới nguội tới ứng suất dư bề mặt khi mài bằng đá Al2O3 và đá CBN [20].
Từ đồ thị hình 2.22 ta thấy:
- Ứng suất dư lớp bề mặt khi mài bằng đá CBN luôn luôn là ứng suất dư nén, đó là do đá mài CBN có khả năng duy trì các cạnh sắc trong suốt quá trình gia cơng mà khơng địi hỏi phải sửa đá liên tục.
- Ứng suất dư theo hướng mài ln ln có trị số lớn hơn ứng suất dư theo phương vng góc với hướng mài.
- Khi mài ướt trị số ứng suất dư ln có trị số nhỏ hơn khi mài khô trong cả hai phương theo hướng mài và theo phương vng góc với hướng mài.
Hình 2.23 là kết quả nghiên cứu của các tác giả T. Nguyen, L.C. Zhang [19] trong trường hợp mài thép 45 bằng đá mài BWA60MVA1 với những chiều sâu cắt khác nhau.
Hình 2.23. Ảnh hưởng của lưu lượng dung dịch tưới nguội tới ứng suất dư bề mặt khi mài bằng đá BWA60MVA1 [19].
Đồ thị hình 2.23 cho thấy:
- Khi mài ở chiều sâu cắt nhỏ (10µm) ứng suất dư bề mặt khi làm lạnh bằng
khơng khí cùng một lượng dầu tối thiểu, chất làm lạnh hay khơng khí đều cho tác dụng tương tự nhau. Điều này chứng tỏ rằng khi mài ở chiều sâu cắt nhỏ, ứng suất dư bề mặt chủ yếu chỉ phụ thuộc vào những tác động cơ khí.