3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
2.5. Kết luận phần chương 2
Mặc dù, mài khô và làm nguội tối thiểu cho chất lượng gia công tốt, giảm thiểu tác hại tới môi trường nhưng do giá thành của hệ thống làm nguội tối thiểu cao và mài khô đòi hỏi hệ thống công nghệ hiện đại nên ở Việt Nam trong các cơ sở sản xuất cơ khí vừa và nhỏ, phương pháp làm nguội tưới tràn vẫn được áp dụng phổ biến. Trong các nghiên cứu ở nước ngoài, phương pháp làm nguội tưới tràn cũng được nhiều nghiên cứu quan tâm.
Cho đến nay, đã có nhiều nghiên cứu về bôi trơn làm mát khi mài đặc biệt là một số nghiên cứu về các ảnh hưởng của các thông số công nghệ bôi trơn làm mát đến chất lượng bề mặt đã được công bố và ứng dụng có hiệu quả vào thực tế sản xuất. Các nghiên cứu này đã đưa ra nhiều phương pháp và chế độ bôi trơn làm mát cho các loại vật liệu khác nhau nhằm giảm nhiệt cắt nâng cao chất lượng bề mặt và năng suất khi mài.
Từ kết quả phân tích trong chương này, có thể nói cho đến thời điểm hiện tại vẫn chưa có nghiên cứu nào công bố về ảnh hưởng của loại dung dịch bôi trơn làm mát đến chất lượng bề mặt gia công khi mài nhôm bằng đá mài xẻ rãnh chế tạo tại Việt Nam. Chính vì vậy, nghiên cứu thực nghiệm xác định ảnh hưởng của nồng độ và lưu lượng bôi trơn làm mát tới chất lượng bề mặt gia công khi mài nhôm bằng đá mài xẻ rãnh chế tạo tại Việt Nam đã được lựa chọn và tiến hành. Nội dung cụ thể của nghiên cứu này sẽ được trình bày cụ thể ở chương tới.
54
CHƯƠNG 3. THỰC NGHIỆM XÁC ĐỊNH ẢNH HƯỞNG CỦA NỒNG ĐỘ DUNG DỊCH BÔI TRƠN LÀM MÁT ĐẾN ĐỘ NHÁM BỀ MẶT
KHI MÀI 3.1. Mục đích thí nghiệm
- Đánh giá mức độ ảnh hưởng của nồng độ dung dịch bôi trơn làm mát đến độ nhám bề mặt gia công khi mài phẳng vật liệu nhôm bằng đá mài xẻ rãnh nghiêng sản xuất tại Việt Nam.
3.2. Hệ thống thí nghiệm :
3.2.1. Máy
Máy mài phẳng tự động Đài Loan ESG_1632ASD, có các thông số như sau: Máy mài : Máy mài phẳng ESG_1632ASD - Hãng sản xuất: Taiwan
Tốc độ trục chính: 1450 vòng/phút (không thay đổi) Kích thước bàn máy : 406 x 813 mm
Tốc độ bàn máy : 5~20m/phút
55
Bảng 3.1 Thông số chung của đá mài
Đặc tính đá mài gián đoạn
Chiều rỗng rãnh đá w: 10 (mm) Chiều sâu rãnh đá: 15 (mm) Góc nghiêng rãnh đá β: 15 (độ) Viên đá Số rãnh đá Z Góc giữa 2 rãnh đá liên tiếp α(độ) Tỷ lệ gián đoạn (%) Viên số 1 0 0 0 Viên số 2 18 20 16.37 Viên số 3 20 18 18.19 Viên số 4 24 15 21.83 Trong đó:
Cn - vật liệu hạt mài là ôxit nhôm điện thường. 46 - Độ hạt (số mắt sàng có trong 1 tấc Anh). TB1 - độ cứng của đá.
G - chất dính kết là gốm. V6- kiểu đá trụ, cạnh vuông.
56
Hình 3.2 Hình dáng hình học đá mài xẻ rãnh Hình 3.3 Đá mài xẻ rãnh và
Đá Mài thường
3.2.2 Vật liệu gia công :
Vật liệu :
Nhôm A6061 và kích thước của mẫu : 100*20*10 mm . ( Hình 3.4)
Số lượng : 15 mẫu .
Đánh số từ 1 15 Mẫu được gá bằng eto trong quá trình mài. (Hình 3.4)
Hình 3.4 Phôi nhôm A6061 và thành phần hóa học
57
Thành phần hóa học của nhôm hợp kim A6061 được cho như trong Bảng 3.2.
Bảng 3.2: Thành phần nguyên tố hóa học có trong nhôm hợp kim A6061
Nguyên tố Cu Fe Si Mg Zn Cr Al Hàm lượng % 0.21 0.48 0.55 0.987 0.068 0.11 Còn lại Hình 3.5 Gá đặt sản phẩm Hình 3.6 phương pháp tưới tràn
58
3.2.3 Dung Dịch bôi trơn làm mát :
- Sử dụng phương pháp tưới tràn với dung dịch dầu cắt
gọt pha nước buhmwoo VBC EMCOOL DW-100H .Tỷ lệ nồng độ 3~5 % .
3.2.4 Thiết bị đo
Hình 42 là máy đo độ nhám bề mặt . Tên máy: TR200 Xuất xứ : Trung Quốc . Dải đo : 0.005-16µm(Ra,Rq)
Hình 3.7 : Dung dịch VBC DW-
100H
Hình 3.8 : Máy đo độ
nhám TR200
Hình 3.9 : Đo mẫu sau
59
3.2.5 Bộ thông số thí nghiệm
- Vận tốc đá mài v = 25 m/s. - Chiều sâu mài : 0.005mm . - Tổng lượng gia công : 0.02mm. - Lưu lượng dung dịch : 3 l/phút. - Nồng độ dung dịch : 3% , 4%, 5%
3.2.6 Trình tự thí nghiệm
Sử dụng bộ đá bao gồm 01 viên đá mài thông tròn và 03 viên đá mài gián đoạn để gia công.
Đá mài sau khi lắp và cân bằng được sửa bằng đầu sửa đá kim cương 7 viên như hình 3.10.
Hình 3.10: Đầu sửa đá kim cương 7 viên. Hình 3.11 : Sửa đá
Trong quá trình thí nghiệm, vận tốc đá, chiều sâu cắt và lưu lượng được giữ không đổi trong khi thay đổi nồng độ dung dịch làm mát.
Sử dụng phương pháp tười tràn hình 3.6
Tiến hành mài 15 mẫu nhôm với từng nồng độ dung dịch 3% ,4% và 5% với tất cả 4 loại đá có số rãnh đá Z=0 ,Z = 18 ,Z =20 ,Z=24.
- Tiến hành đo và ghi chép kết quả.
Quá trình cắt với chiều sâu cắt là 0.005 mm và tổng lượng dư gia công : 0.02mm, sau đó dừng máy và tiến hành đo kiểm độ nhám bề mặt chi tiết.
60
3.3. Tiến trình thí nghiệm
Hình 3.12: Sơ đồ thí nghiệm
Quá trình thí nghiệm :
Quá trình thí nghiệm được thực hiện theo các bước sau:
Bước 1: Lắp loại đá Z0. Pha dung dịch với nồng độ 3%. tiền hành mài đá với 3 lần thô mỗi lần là 0.03mm và1 lần tinh 0.01mm. Gá sản phẩm và tiền hành mài. Thực hiện thay lần lượt từng loại đá Z18, Z20, Z24 với nồng độ dung dịch 3%.
Bước 2 : Pha dung dịch với nồng độ 4 % và 5 %. Thực hiện thay lần lượt từng loại đá Z0, Z18, Z20, Z24 .tiền hành như bước số 1.
Bước 3: Đo các thông số đánh giá nhám bề mặt: Ra, để đảm bảo độ tin cậy ta tiến hành đo sau khi mài hết lượng dư 0,02 mm, các phép đo được thực hiện ở 3 vị trí bất kỳ rồi lấy giá trị trung bình
Bước 4: Tiến hành xử lý kết quả và đưa ra kết luận.
3.4. Thực hiện và xử lý kết quả thí nghiệm
Kết quả thí nghiệm
- Tiến hành thí nghiệm với VBC EMCOOL DW-100H pha với nước đạt nồng độ từ 3% đến 5%
61
3.4.1 Kết quả đo độ nhám với nồng độ dung dịch 3% :
Bảng 3.3 : Độ nhám với nông độ dung dịch 3%
Hình 3.13: Độ nhám với nồng độ dung dịch 3% S=12m/ph. V=25m/s .t=0.005mm. Lưu lượng : 3l/phút Dung dịch VBC EMCOOL DW-100H VLGC : nhôm A6061
62
3.4.2 Kết quả đo độ nhám với nồng độ dung dịch 4% :
Bảng 3.4 : Độ nhám với nông độ dung dịch 4%
Hình 3.14: Độ nhám với nồng độ dung dịch 4% S=12m/ph. V=25m/s .t=0.005mm. Lưu lượng : 3l/phút Dung dịch VBC EMCOOL DW-100H VLGC : nhôm A6061
63
3.4.3 Kết quả đo độ nhám với nồng độ dung dịch 5% :
Bảng 3.5 : Độ nhám với nông độ dung dịch 5%
Hình 3.15: Độ nhám với nồng độ dung dịch 5% S=12m/ph. V=26.5m/s .t=0.005mm. Lưu lượng : 3l/phút Dung dịch VBC EMCOOL DW-100H VLGC : nhôm A6061
64 Đá mài xẻ rãnh với tỷ lệ gián đoạn trong khoảng η = 16,37% thể hiện tính ưu việt hơn so với đá mài thông thường .khoảng cách gián đoạn của đá mài làm phoi thoát dễ và dung dịch trơn nguội được đưa trực tiếp vùng gia công làm giảm nhiệt cắt và giảm .Số gián đoạn tăng từ Z = 18 Z=24 cũng cho thấy tác dụng thoát phoi và giảm nhiệt cắt của các phần gián đoạn.
3.4.4 Độ nhám trung bình :
Bảng 3.6 : Độ nhám trung bình
Hình 3.16: Độ nhám với nồng độ dung dịch thay đổi
Khi lưu lượng 3l/phút không đổi, nồng độ thay đổi 3% 5% chúng ta thấy được độ nhám giảm dần khi thay nồng độ và số rãnh tăng dần. Với lưu lượng 3l/phút và điều
S=12m/ph. V=26.5m/s .t=0.005mm. Lưu lượng : 3l/phút
Dung dịch VBC EMCOOL DW-100H VLGC : nhôm A6061
65 kiện công nghệ như trên thì đã mài với số rãnh là Z = 24 và nồng độ 5% là nhỏ nhất trị Ra = 0.635 µm.
ĐÁNH GIÁ THẢO LUẬN :
Từ kết quả thực nghiệm cho thấy :
- Độ nhám bề mặt khi gia công vật liệu nhôm A6061 bằng đá mài xẻ rãnh với nồng độ dung dịch làm mát VBC EMCOOL DW-100H thấp hơn khi mài bằng đá mài thường với cùng điều kiện gia công, nồng độ và lưu lượng dung dịch.
Khi tiền hành thực nghiệm ,đá mài xẻ rãnh với tỷ lệ gián đoạn trong khoảng η = 16,37% thể hiện tính ưu việt hơn so với đá mài thông thường. Đá mài thông thường có bề mặt liên tục.
Đá mài xẻ rãnh được nghiên cứu và phát triển gần đây phần nào đã khắc phục được phần nào nhược điểm phương pháp gia công sử dụng đã mài có bề mặt liên tục . Chính những phần gián đoạn giúp cho phoi dễ dàng thoát ra đồng thời giúp dung dịch làm mát tác động trực tiếp vào vào vung đang gia công, vừa làm mát ,vừa làm sạch phoi.
Khi gia công bằng đá mài xẻ rãnh với số rãnh tăng lên từ Z=18 < tỷ lệ gián đoạn
η =16,37> Z = 24 < tỷ lệ gián đoạn η =21,83 > với cùng điều kiện gia công ,lưu lượng và nồng độ dung dịch làm mát, độ nhám bề mặt chi tiết tốt hơn vì số rãnh tăng lên làm cho phoi thoát dễ dàng hơn và dung dịch làm mát tác động trực tiếp vào khu vực gia công làm giảm nhiệt độ cắt và sạch phoi . Đồng thời, khi thay đổi nồng độ dung dịch trơn nguội từ 3% 5% làm cho độ nhám bề mặt tốt hơn và đạt giá trị min Ra = 0.635 µm với Z = 24 và nồng độ 5% .
66
KẾT LUẬN CHUNG VÀ HƯỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO A. Kết luận chung:
Đã xây dựng được hệ thống thí nghiệm (máy, đá mài - vật liệu gia công, thiết bị đo…) cùng với các điều kiện công nghệ cụ thể để tiến hành nghiên cứu bằng thực nghiệm nhằm đánh giá ảnh hưởng nồng độ dung dịch bôi trơn làm mát đến độ nhám khi mài nhôm đá mài tròn và đá mài xẻ rãnh do việt Nam sản xuất với dung dịch buhmwoo VBC EMCOOL DW-100H .
Đã tiến hành nghiên cứu thực nghiệm, đã thu nhận, lưu trữ, xử lý được số liệu thực nghiệm đảm bảo độ tin cậy.
Đã nghiên cứu ảnh hưởng của các nhân tố bôi trơn làm mát như (loại dung dịch, nồng độ dung dịch, số rãnh đá mài) tới độ nhám bề mặt. Qua đây, có thể thấy rằng, đá mài với bề mặt làm việc gián đoạn chứng tỏ khả năng ưu việt hơn của mình so với đá mài thông thường . Chính khoảng cách giữa các gián đoạn là cơ sở cho việc thoát phoi và làm mát vung gia công đồng thời tăng nồng độ dung dịch làm cho độ nhám bề mặt gia công tốt hơn.
B. Hướng nghiên cứu tiếp theo
Tiếp tục nghiên cứu ảnh hưởng của các nhân tố của chế độ bôi trơn làm mát (áp suất, vận tốc dòng dung dịch,lư lượng..) đến chất lượng bề mặt, chất lượng sản phẩm chi tiết gia công cũng như các yếu tố như lực cắt, nhiệt cắt, độ rung động.
Bôi trơn làm mát tối thiểu, hoặc sử dụng hạt nano trợ giúp cho bôi trơn làm mát khi gia công với đá mài gian đoạn là 1 trong các hướng nghiên cứu mới có thể được áp dụng trong mài.
68
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Ngô Cường, Nguyễn Đình Mãn (2009),Nghiên cứu lựa chọn chế độ cắt và các biện pháp công nghệ để nâng cao hiệu quả kinh tế - kỹ thuật khi mài thép không gỉ 3X13 bằng đá mài Hải Dương, Báo cáo kết quả đề tài nghiên cứu khoa học cấp Bộ, Thái Nguyên. 2. Bành Tiến Long, Trần Sỹ Túy, Trần Thế Lục (2013) Nguyên lý gia công vật liệu. Nhà xuất bản Khoa học và kỹ thuật
3. Đỗ Đức Trung (2010), Nghiên cứu ảnh hưởng của loại dung dịch BTLM tới chất lượng bề mặt gia công khi mài tinh thep ổ lăn SUJ bằng đá Al2O3 và đá CBN trên máy mài phẳng, Luận văn thạc sỹ, trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp – Đại học Thái Nguyên.
4. Nguyễn Hữu Phấn (2016) Nghiên cứu nâng cao hiệu quả gia công của phương pháp tia lửa điện bằng biện pháp trôn bột Titan vào dung dịch điện môi, Luận án tiến sỹ kỹ thuật
5. Nguyễn Công Hồng Phong (2016) Nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ cắt đến chất lượng của bề mặt gia công khi gia công chi tiết thép SKD61 bằng đá mài xẻ rãnh. Luận án thạc sĩ kỹ thuật
6. Nguyễn Tiến Đông, Nguyễn Thị Phương Giang(2013) Chất lượng bề mặt chi tiết khi mài vật liệu thép C45 nhiệt luyện bằng đá mài xẻ rãnh.Tạp chí khoa học và công nghệ các trường đại học kỹ thuật, số 96/2013, trang 66-70
7. Nguyễn Tiến Đông, Nguyễn Thị Phương Giang (2011) Khả năng giảm lực cắt khi gia công vật liệu ceramic sử dụng đá mài có bề mặt làm việc gián đoạn. Tạp chí Khoa học và công nghệ các trường ĐHKT; số 81, trang 86-91.
8. Trần Văn Thiện (2014) “Nâng cao khả năng gia công khi mài vật liệu có tính mềm sử dụng đá mài có bề mặt làm việc không liên tục”. Luận án thạc sĩ kỹ thuật
9. Nguyễn Thị Thu (2015), Nghiên cứu ảnh hưởng của công nghệ bôi trơn làm mát đến chất lượng bề mặt gia công khi mài phẳng thép 9XC qua tôi bằng đá mài Hải dương, Luận văn thạc sỹ, trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp – Đại học Thái Nguyên. 10. Fritz Klocke (2009), Manufacturing processes 2 – Grinding, honing, lapping, Springer.
69
11. Baines-Jones V.A, Morgan M.N, Allanson D. Batako A.D (2006), Grinding Fluid Delivery System Design - Nozzle Optimisation, Liverpool John Moores University, Byrom Street, Liverpool.
12. Li HN, Axinte D (2016) Textured grinding wheels: A review. Int J Mach Tools Manuf, 109, 8–35.
13. S.Malkin (2000) Grinding Technology Theory and Applications of Machining With Abrasives. University of Massachusetts
14. Singh K, Kumar P, Goyal K (2014) To Study the Effect of Input Parameters on Surface Roughness of Cylindrical Grinding of Heat Treated AISI 4140 Steel. Am J Mech Eng, 2, 58–64.
15. W.H.B. Hugo (1925) Segmental grinding wheel. US patent, US1526953
16. W.H.Tuan, J.C.Kuo (1998) effects of grinding parameters on the reliability of Alumina, Materials Chemistry and Physics, 52. 1997, pp 41-45
17. J.C. Aurich BK (2013) Improved coolant supply through slotted grinding wheel,. CIRP Ann. Manuf. Technol
18. Choi H. Z, Lee S. W, Kim D. J (2001), Optimization of Cooling Effect in the Grinding with Mist Type Coolant, Korea Institute of Industrial Technology.
19. Monici R.D, Bianchi E.C, Catai R.E, Aguiar P.R (2006), “Analysis of the different forms of application and types of cutting fluid used in plunge cylindrical grinding using conventional and superabrasive CBN grinding wheels”, International Journal of Machine Tools and Manufacture, 46
(2), pp. 122-131.
20. Nabil Ben Fredj, Habib Sidhom, Chedly Braham (2006), “Ground surface improvement of the austenitic stainless steel AISI304 using cryogenic cooling”, Surface & Coatings Technology, 200, pp. 4846-4860,
21. Irani R.A, Bauer R.J, Warkentin A (2005), “A review of cutting fluid application in the grinding process”, International Journal of Machine Tools & Manufacture, 45, pp. 1696-1705.
22. Campbell. JD (1995), “Optimized Coolant Application,” Proc. of 1st Int. Machining and Grinding Conference, Sept., Dearborn, SME, MR95-211, pp. 894-904.
70
23. Owczarek, J.A., Rockwell, D.O (1972), “An Experimental Study of Flows in Planer Nozzles”, Journal of Basic Engineering, 94, pp. 123– 130.
24. Xiao K.Q, Zhang L.C (2006), “The effect of compressed cold air and vegetable oil on the subsurface residual stress of ground tool steel”, Journal of Materials Processing Technology, 178, pp. 9–13.
25. Stephenson. D J, Jin. T (2003), “Physical basics in Grinding”, European Conference on Grinding, Aachen, pp. 13-21.
26. Webster J.A, Cui C (1995), “Flow rate and jet velocity determination for design of a grinding cooling system”, Technical Papers Supplement of the First International