- Response Surface Regression: Ra versus P,Q khi τ= 50ph
5.4.3.Thảo luận kết quả
Theo kết quả nghiên cứu của [48] vận tốc của luồng khí phun tỷ lệ với căn bậc hai của áp suất dòng khí: tuy nhiên trong đề tài còn một vấn đề quan trọng chưa
được đầu tư nghiên cứu là nhiệt hóa hơi của các chất phụ thuộc nhiều vào áp suất nén. Ví dụ: Ởđiều kiện bình thường, áp suất 1at nước hóa hơi 100o C, nhưng ở áp suất
4 at thì nhiệt hóa hơi của nước là 151o C, áp suất 5 at nhiệt hóa hơi của nước là 158o C và áp suất 6 at nhiệt hóa hơi của nước là 164o C. Nhưng trên đồ thị quan hệ
giữa P, Q và lực cắt theo thời gian ở thời điểm 10 phút cắt ban đầu điểm P1 có P = 5 at và Q = 0,5 ml/phút cho kết quả lực cắt Fz, Fy và Ra tốt nhất, song khi cắt đến 20 phút thì điểm P5 cho kết quả về lực cắt Fz, Fy và Ra thấp nhất và quá trình cắt tiếp theo thì điểm P9đều cho kết quả về lực cắt và chiều cao nhấp nhô bề mặt tốt nhất. Vấn đề cần thảo luận ở đây với P = 6 at nhiệt độ hóa hơi của dung dịch sẽ cao hơn, áp lực dòng khí phun vào vùng cắt lớn hơn với cùng khoảng cách Z, nhưng trong quá trình thí nghiệm lại nhận được kết quả tốt nhất tại điểm có P = 5 at như
vậy: vai trò của áp lực dòng khí đểđưa dung dịch vào vùng cắt rất quan trọng trong MQL.
+ Nhận xét chung:
- Mòn dao trong các thí nghiệm trên phù hợp với các nghiên cứu về lý thuyết - Khi thay đổi áp suất ảnh hưởng nhiều đến các thông số công nghệ như: mòn dao, lực cắt, chiều cao nhấp nhô bề mặt.
- Tại các điểm thí nghiệm, kết quảđo lực cắt, đo chiều cao nhấp nhô bề mặt vẫn còn điểm gãy; nguyên nhân do độ cứng vững của hệ thống công nghệ, vật liệu phôi chưa đồng nhất, do rung động, lẹo dao...
- Có thể thấy rằng trong điều kiện cho phép nếu chọn hệ số an toàn, hợp lý có thể đánh giá lực cắt, chiều cao nhấp nhô bề mặt qua mòn dao và ngược lại.
+ Thảo luận kết quả thí nghiệm:
- Tại điểm P9 có áp suất 5 at cho các chỉ tiêu khảo sát là tốt nhất. Cụ thể tuổi bền của dao là lớn nhất, lực cắt, độ mòn của dao và chiều cao nhấp nhô bề mặt gia công nhỏ nhất.
Nguyên nhân là do khi gia công bề mặt nửa kín, với áp suất này thì: - Khả năng tạo sương mù và đưa sương mù vào vùng cắt tốt nhất;
- Tại điểm P7 có áp suất 4 at có tuổi bền của dao lớn hơn điểm P3, độ mòn, chiều cao nhấp nhô bề mặt, lực cắt theo các phương nhỏ hơn điểm P9. Nguyên nhân: do áp suất nhỏ nên khả năng tạo sương mù và đưa sương mù vào vùng cắt chưa hiệu quả: khả năng khuếch tán nhiệt khỏi vùng cắt kém hơn. Dạng hỏng của dao trong trường hợp này là sự kết hợp giữa mòn và “cháy” lưỡi cắt, do vùng tiếp xúc giữa các bề mặt chưa có hiệu quả, tác dụng của MQL thấp [24].
- Tại điểm P3 có áp suất 6 at có tuổi bền của dao nhỏ hơn điểm P9, độ mòn lớn hơn điểm P9, lực cắt và chiều cao nhấp nhô bề mặt lớn nhất. Nguyên nhân: do áp suất lớn nên vận tốc sương mù thâm nhập và thoát ra khỏi vùng tiếp xúc quá nhanh, thời gian lưu lại trong khu vực tiếp xúc không đủ để phát huy khả năng hấp thụ
nhiệt tại vùng lân cận và mang ra ngoài. Mặt khác, vận tốc luồng dung dịch lớn có thể làm tăng khả năng đối lưu nhiệt ở xung quanh vùng cắt do đó có thể làm tăng hiệu quả làm nguội. Tuy nhiên, quá trình BT-LN trong các khu vực tiếp xúc ảnh hưởng quyết định đến các thông số thực nghiệm nêu trên. Như vậy; với việc phun P = 6 at, hiệu quả không cao bằng việc phun P = 5 at và 4 at. Các dạng hỏng của dao trong trường hợp này chủ yếu là do mòn và gẫy [16, 54].
5.12: Ảnh chụp bề mặt dao khi cắt 40 phút thay đổi P
Quan sát trên hình 5.12 ta thấy khi P = 5 at bề mặt dao phẳng nhất, còn khi P = 6 at mặc dù lượng khí phun lớn nhất song trên bề mặt dao có nhiều rảnh trượt và có hiện tượng bong tróc, còn bề mặt dao P = 4 at mịn hơn so với P = 6 at song kém hơn P = 5 at. Hiện tượng này được giải thích như sau: khi P lớn sẽ tạo nên vận tốc
luồng khí phun lớn hơn, nhưng ở trường hợp này lượng dung dịch bị đẩy ra ngoài nên ma sát vùng cắt lớn, nhiệt cắt tăng, màng ôxit hình thành khó hơn nên dao trong trường hợp này mòn nhiều hơn. Khi kim loại bị cắt gọt các rãnh nhỏ li ti luôn luôn hình thành trên bề mặt. Áp lực P đưa chất lỏng dạng hơi/sương tràn vào trên bề mặt phủđầy các kẽ nứt, với một tốc độ lớn hơn tốc độ thấm vào của tất cả các chất lỏng. Theo Nguyễn Thọ [12] thành phần dầu lạc có chứa nhiều axit béo.
Vì vậy những axít này có khả năng kích thích các hoạt động trên bề mặt, sau khi hết lực tác dụng, độ lớn khe hở vùng tiếp xúc lại giảm xuống. Khi biến dạng xảy ra, lớp chất lỏng trên bề mặt sẽ bị hấp thụ, làm chậm sự giảm kích thước của các rãnh nhỏ. Hiện tượng này sẽ làm giảm sức bền lớp mặt ngoài của chi tiết gia công, tạo điều kiện tốt cho lần cắt gọt tiếp theo. Trong quá trình này, độ sâu của các rảnh hình thành là rất nhỏ. Chiều sâu chất lỏng được thẩm thấu trên bề mặt kim loại phụ
thuộc vào độ sâu của rảnh hình thành trên bề mặt chi tiết khi gia công cơ. Khi ma sát càng nhỏ và điều kiện cắt gọt càng dễ dàng thì công tiêu thụ cho quá trình cắt gọt càng ít. Nếu sử dụng lưu lượng và áp lực hợp lý thì lượng mòn dao, lực cắt, chiều cao nhấp nhô bề mặt càng giảm, lẹo dao sinh ra rất ít, hệ số biến dạng trong vùng hình thành phoi cũng như trong lớp phoi đều giảm. Nếu trên bề mặt của dụng cụ cắt chịu áp lực cao, nó chỉ có thể giữ lại một lớp màng chất lỏng có hạn, dính chặt nhất định với kim loại của dụng cụ. Chất BT-LN có khả năng hình thành lớp màng mỏng thì khả năng hấp thụ bền chặt hơn, chịu được một áp lực cao. Khi bề
mặt phoi-dao được BT-LN, công ma sát chuyển thành nhiệt sẽ ít hơn và do đó lớp kim loại ở mặt sau của phoi ít bị biến dạng dẻo do nhiệt, như vậy sẽ làm giảm sự kết dính giữa 2 bề mặt này. Đây là đặc tính cơ bản và riêng biệt làm hạn chế hiện tượng mòn và lẹo dao khi gia công có sử dụng MQL. Khi thời gian gia công càng dài thì sự ảnh hưởng của lưu lượng và áp lực MQL đến việc làm giảm lẹo dao càng rõ rệt và chiếm ưu thế.
Khi P = 5 at (điểm P9) tuổi bền dao lớn nhất, tuổi bền dao tăng 21% so với
điểm P7 và tăng 27 % so với điểm P3. Áp lực dòng khí trong trường hợp này đã mang các hạt dung dịch dầu lạc vào vùng cắt, khi áp lực dòng khí đủ lớn sẽ nâng
được cánh phoi trên mặt trước của dao, giảm được chiều dài tiếp xúc phoi-dao, giảm được ma sát trên mặt trước, giảm được nhiệt sinh ra trong quá trình cắt. Như đã phân tích ở trên dầu lạc có tính huyền phù, có tỷ trọng nhẹ hơn nước và không tan trong nước, nếu đưa dung dịch dầu lạc vào trên bề mặt của phôi với áp lực nhỏ
thì khả năng bám dính trên bề mặt phôi và dao thấp, khả năng tạo được lớp màng oxit trong vùng cắt kém, công cắt gọt sẽ tăng lên, lực cắt tăng. Tuy nhiên, với áp suất thích hợp, khả năng hòa tan của dầu lạc được cải thiện và hình thành dưới dạng pha dung môi và pha hòa tan. Quá trình tương tác này chịu ảnh hưởng của kích thước độ hạt, sức căng bề mặt của các chất tham gia. Trong trường hợp này, 5 at là giá trị áp suất thích hợp tạo nên kích thước hạt dung dịch hòa tan tối ưu do đó đã làm tăng khả năng hòa tan dung dịch. Kích thước hạt dung dịch hòa tan càng nhỏ thì khả năng thâm nhập vào các vùng tiếp xúc càng dễ. Vào thời điểm khi dao ở điểm P9cắt hết tuổi bền, lực cắt tăng rõ rệt trong đó lực Fy tăng nhiều nhất điều này phù hợp với kết luận của [13, 32], Fz của P7 ≈ P9 trong khi đó Fz của P3 đã tăng 9 % so với P9, lực Fy thay đổi rất nhiều Fy của điểm P3 tăng 67 % so với Fy của P9.
Mặt khác áp lực P đủ lớn sẽ đẫy các hạt cứng trong khi cắt bị bong tróc ra ngoài, giảm được hiện tượng cày, xước trên bề mặt dao-phôi làm tăng chất lượng bề
mặt chi tiết, đồng thời dung dịch cắt sẽ thẩm thấu vào thế chỗ cho các rảnh tạo thành trên bề mặt trong quá trình cắt, tạo điều kiện để giảm ma sát, giảm nhiệt cắt
đồng thời tạo vùng “xốp” để giảm lực cắt. Khi áp lực dòng khí đưa các hạt dung dịch dầu lạc với vận tốc đủ lớn va đập vào mặt sau của dao và trên bề mặt phôi đã gia công làm cho chiều cao nhấp nhô bề mặt của chi tiết tốt hơn. trong trường hợp này Ra của P7 tăng 9 % so với Ra của P9, còn Ra của P3 tăng 62 % so với Ra của P9. Khi P = 4 at áp lực dòng khí không đủ lớn để nâng phoi nhằm hạn chế sự trượt của phoi trên mặt trước của dao, nên việc dẫn chất lỏng của phoi không thể bảo đảm trên mặt tiếp xúc có được ma sát ướt. Do đó việc giảm ma sát giữa phoi và dao chịu
ảnh hưởng nhiều của lớp hấp thụ các phần tử dung dịch BT-LN, bám chặt mặt trên của dao và mặt dưới của phoi. Như vậy, trên mặt tiếp xúc phoi- dao sẽ không có ma sát ướt, nhưng có ma sát nửa khô nó khác hẳn với ma sát khô khi gia công khô. Vì (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
vậy khi P = 4 at việc giữ các hạt dung dịch trong vùng cắt khó khăn hơn, nhiệt cắt sẽ cao hơn do điều kiện hình thành ma sát trong quá trình cắt, dẫn đến mòn dao nhanh, tuổi bền dao kém hơn, lực cắt, chiều cao nhấp nhô bề mặt tăng nhiều hơn so với P = 5 at
Khi P = 6 at áp lực dòng khi quá lớn nên các hạt dung dịch không đi vào vùng cắt mà bị đẩy ra ngoài, việc bôi trơn vùng cắt thực hiện khó khăn, dòng khí lúc này chỉ có tác dụng làm nguội, lực ma sát tăng