3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
1.8 Ảnh hưởng của nhiệt cắt khi mài
Gần như tất cả công cần thiết trong quá trình cắt đều chuyển thành nhiệt, chiếm đến 9598% tổng công của quá trình cắt. Trong quá trình mài nhiệt độ phát sinh ở vùng tiếp xúc giữa đá và vật mài rất lớn. Thời gian tác dụng nhiệt rất ngắn từ 10-4 5.10-6 s, nhiệt độ có thể lên tới 1000 1500C, sau đó lại giảm xuống nhanh chóng, thời gian bão hòa nhiệt 0,012 0,015s. Sau thời gian bão hòa nhiệt, nhiệt độ mài hầu như không tăng nữa. Nhiệt mài gây ra rất nhiều tác động đến vật mài như thay đổi cấu trúc của lớp bề mặt, giảm độ cứng, cháy, nứt, biến dạng, … Nhiệt độ bão hòa phụ thuộc vào vật liệu gia công, chế độ mài, công nghệ bôi trơn làm mát và điều kiện công nghệ. Nhiệt tạo ra trong vùng mài phân bố vào các khu vực với những tỷ lệ khác nhau được thể hiện như Hình 1.4
Hình 1.4. Phân bố năng lượng và dòng nhiệt trong quá trình mài [10]
Nhiệt tạo ra khi mài được xác định :
24 Trong đó: Qt – Nhiệt tạo ra khi mài; Qw – Nhiệt truyền vào chi tiết gia công; Qs – Nhiệt truyền vào đá mài; Qspan – Nhiệt truyền vào phoi; Qf – Nhiệt tạo ra hoa lửa; Qkss – Nhiệt truyền vào chất làm nguội.
Khác với những phương pháp cắt gọt khác, phần lớn nhiệt tạo ra khi mài truyền vào chi tiết gia công, nhiệt tạo ra hoa lửa khi mài không đáng kể, có thể bỏ qua. Tỉ lệ phân bố nhiệt cắt vào các khu vực trong trường hợp mài khô và mài có tưới nguội thể hiện như trong Bảng 1.6 :
Bảng 1.6. Phân bố nhiệt cắt trong mài
Nhiệt độ mài Tm có thể xác định theo công thức sau [11], [1]:
Trong đó:
k - hệ số thực nghiệm.
µ- hệ số ma sát giữa đá và vật liệu gia công. p- áp lực riêng ở vùng tiếp xúc (kg/ m²). l - chiều dài tiếp xúc (cm).
υd- tốc độ đá mài (m/ph).
λ - hệ số truyền nhiệt của vật liệu gia công (Kcal/cm.g. độ). γ - khối lượng riêng của vật liệu gia công (kg/ m).
c - nhiệt dung của vật liệu gia công( J/kg.K).
Phương trình trên cho thấy nhiệt độ mài phụ thuộc vào nhiều yếu tố
như: chế độ cắt, vật liệu gia công, vật liệu hạt mài, chất dính kết, độ xốp của đá mài, dung dịch và phương pháp bôi trơn làm mát.
Khác với các phương pháp cắt gọt khác, khi mài bằng đá thường nhiệt độ mài chủ yếu truyền vào chi tiết gia công (65%÷84%), phần còn lại truyền vào đá mài (11%÷12%),
25 Mỗi loại vật liệu có hệ số truyền nhiệt khác nhau tùy thuộc vào tỷ lệ các nguyên tố hợp kim trong vật liệu. Những loại thép có nhiều nguyên tố hợp kim và hàm lượng cao thì hệ số truyền nhiệt thấp (bảng 1.7). Những vật liệu này khi mài nhiệt tỏa ra chậm làm cho nhiệt độ vùng mài tăng cao, bề mặt mài dễ bị cháy và nứt.
Bảng 1.7. Hệ số truyền nhiệt (λ) của vật liệu phụ thuộc vào hàm lượng hợp kim [11]
Hàm lượng hợp kim λ 2 % Cr 0,025 12 % Cr 0,050 18 % w 0,070 2 % Mn 0,078 1,1%C 0,102
Để giảm nhiệt độ mài có thể dùng các biện pháp sau: - Giảm bớt chế độ cắt.
- Dùng dung dịch bôi trơn làm mát và các biện pháp bôi trơn làm mát tiên tiến. - Sử dụng những loại đá mài có bề mặt làm việc không liên tục, đá mài độ xốp cao.
- Không mài khi đá quá mòn. Dùng những vật liệu hạt mài có khả năng cắt gọt cao.