PHẦN II : NỘI DUNG
3.3 Ảnh hƣởng của cỏc thụng số gia cụng đến nhỏm bề mặt
Ta lựa chọn kế hoạch thực nghiệm Box-Behnken dạng tõm xoay-mặt (Face- centered Design) đƣợc lựa chọn do cỏc ƣu việt của nú, bao gồm:
- Số điểm thớ nghiệm cho mỗi thụng số là 5, đủ mịn để xõy dựng hàm hồi quy bậc cao cho quan hệ vào-ra;
- Số thớ nghiệm cho mỗi lần lặp ớt;
- Khụng cú điểm thớ nghiệm vƣợt ra ngoài khoảng giữa hai mức đó thiết lập cho mỗi biến. Nguyờn nhõn là do RSM đƣợc thiết kế với mục đớch tối ƣu húa, nhƣng vị trớ điểm cực trị lại chƣa biết trƣớc. Thiết kế tõm xoay-mặt đảm bảo cơ hội ngang bằng cho cỏc dự đoỏn về vị trớ điểm cực trị theo mọi phƣơng.
Phần mềm Minitabđ đƣợc chọn để xõy dựng kế hoạch thớ nghiệm và phõn tớch số liệu.
Cỏch thức khai bỏo cỏc biến thớ nghiệm cho bƣớc khởi tạo kế hoạch thớ nghiệm đƣợc minh họa trờn hỡnh 3.4
Trờn hỡnh 3.3, ta khai bỏo cỏc giỏ trị giới hạn cho vựng khảo sỏt cho mỗi biến thớ nghiệm. Thụng số Độ kộo dài xung Ton đƣợc gỏn cho biến A (Factor A), cú tờn (Name) đƣợc đặt là Ton, giỏ trị dƣới (Low) là 1; giỏ trị trờn (High) là 2. Tƣơng tự nhƣ vậy cho biến B, đƣợc gỏn cho thụng số Khoảng cỏch xung Toff (off time); biến C đƣợc gỏn cho thụng số Điện ỏp đỏnh tia lửa điện U.
Kết quả ma trận thớ nghiệm thu đƣợc đƣợc trỡnh bày trong bảng 3.5
Trong bảng 3.5, cột thứ nhất, StdOrder hiển thị thứ tự cỏc thớ nghiệm theo “tiến trỡnh chuẩn” (Standard Order). Tiến trỡnh chuẩn là thứ tự cỏc thớ nghiệm đƣợc xỏc lập theo lý thuyết quy hoạch thực nghiệm. Để đảm bảo nguyờn tắc ngẫu nhiờn húa, ta thực hiện cỏc thớ nghiệm theo thứ tự đƣợc liệt kờ trong cột RunOrder. Cột PtType cho biết thụng tin về dạng điểm thớ nghiệm (Point Type). Giỏ trị 0 cho biết, điểm thớ nghiệm là điểm nằm ở tõm thớ nghiệm CCD; cỏc giỏ trị 2 cho biết cỏc điểm thớ nghiệm tƣơng ứng là điểm nằm ở gúc thiết kế thớ nghiệm (cỏc thụng số cú giỏ trị giới hạn nhƣ đó xỏc lập). Cỏc điểm thớ nghiệm này nằm cỏch tõm thớ nghiệm (điểm 0) một khoảng α =1, đƣợc xỏc định nhằm đảm bỏo tớnh chất “xoay đƣợc” của thiết kế Box-Behnken.
Toàn bộ 15 thớ nghiệm cú thể thực hiện trong cựng một ca mỏy, trong điều kiện gia cụng nhƣ nhau. Ta đó xỏc lập số khối thớ nghiệm bằng 1. Do vậy, cột Blocks trong bảng 3.5 cú giỏ trị cỏc ụ nhƣ nhau và bằng 1. Cỏc cột Ton (μs), Toff (μs), U (v), cú tờn là tờn biến thớ nghiệm đó khai bỏo. Cỏc giỏ trị trong cột này đƣợc tớnh toỏn theo mức xỏc lập cho cỏc biến tại từng điểm thớ nghiệm.
Bảng kế hoạch 3.5 cú 15 hàng, tức là ta cần thực hiện ớt nhất 15 thớ nghiệm theo thứ tự đó liệt kờ trong cột RunOrder. Mỗi thớ nghiệm cú cỏc biến Ton, Toff, U, đƣợc xỏc lập theo giỏ trị đó ghi trong ụ tƣơng ứng của cỏc cột Ton, Toff, U trong bảng 3.5.
Bảng 3.5. Kế hoạch thớ nghiệm tối ƣu húa nhỏm bề mặt theo Ton, Toff, U
Lần lƣợt tiến hành cỏc thớ nghiệm, thu thập kết quả và ghi lại giỏ trị vào cột bổ sung của bảng thớ nghiệm đó cú, ta thu đƣợc kết quả nhƣ trỡnh bày trong bảng 3.6.
Trong bảng 3.6, cột Ra thống kờ cỏc giỏ trị nhỏm bề mặt Ra đo bằng μm; ứng với từng thớ nghiệm đó đƣợc thực hiện. Để giảm bớt sai số, toàn bộ 15 thớ nghiệm đó đƣợc lặp lại 3 lần. Sau khi thực hiện hết 15 thớ nghiệm và ghi lại kết quả Ra, 15 thớ nghiệm khỏc cũng đó đƣợc thực hiện lại hai lần nữa. Để tiết kiệm khụng gian trỡnh bày, kết quả Ra trong bảng 3.6 là giỏ trị trung bỡnh của ba lần lặp đó thực hiện. Sử dụng chức năng phõn tớch kết quả thớ nghiệm (Analyze Response Surface Design) của phần mềm thiết kế thớ nghiệm Minitabđ, thu đƣợc kết quả nhƣ trờn hỡnh 3.5
Hỡnh 3.5 Phõn tớch kết quả thớ nghiệm tối ƣu nhỏm bề mặt theo Ton, Toff, U
Quan sỏt kết quả phõn tớch phƣơng sai (Analysis of Variance), nhận thấy thành phần bậc nhất (Linear) của mụ hỡnh hồi quy cú ý nghĩa thống kờ (giỏ trị p bằng 0,014; nhỏ hơn nhiều so với mức ý nghĩa thụng thƣờng là 0,05). Quan sỏt giỏ
trị p của phõn tớch mức độ khụng phự hợp của mụ hỡnh (Lack-of-Fit), do giỏ trị p (bằng 0,213) lớn hơn nhiều so với mức thụng thƣờng (0,05), do vậy cú thể kết luận là dạng mụ hỡnh hồi quy kiểu bậc 2 là phự hợp.
Trờn hỡnh 3.5 nhận thấy, cỏc hệ số bậc cao của phƣơng trỡnh hồi quy (Ton*Ton) cú giỏ trị p rất nhỏ (là 0,003). Điều này chứng tỏ thành phần này cú ý nghĩa thống kờ lớn.
Chấp nhận kết quả này, ta thu đƣợc phƣơng trỡnh hồi quy mụ tả quan hệ giữa hàm mục tiờu Ra và cỏc thụng số đầu vào Ton, Toff, U nhƣ sau:
Ra = -2.57554 + 11.8264Ton – 0.03525Toff - 0.05525U – 3.57714T2on. (s)
Từ quan hệ giữa Ra với cỏc thụng số Ton, Toff, U , ta thấy thời gian phúng điện Ton= 11,8264μs ảnh hƣởng nhiều nhất đến độ nhỏm bề mặt cả thành phần bậc 1 và bậc 2. Hiệu điện thế phúng điện U = 0,05525V cú mức độ ảnh hƣởng ớt hơn cũn Thời gian ngắt xung Toff = 0,03525μs ảnh hƣởng ớt nhất.
Kết quả này đƣợc biểu diễn dƣới dạng “bề mặt chỉ tiờu” (Response surface) nhƣ trờn hỡnh 3.6
Hỡnh 3.7 Đồ thị đƣờng mức nhỏm bề mặt phụ thuộc Ton và T0ff khi U=45v
Phõn tớch đồ thị
Trờn đồ thị ta thấy độ kộo dài xung cú ảnh hƣởng lớn đến độ nhỏm khi gia cụng. Độ kộo dài xung càng cao thỡ độ nhỏm càng lớn, đặc biệt là trong khoảng
Ton = 1,4 ữ 2,0 μs khi đú độ nhỏm lớn nhất trờn cả lƣỡi cắt (Hỡnh 3.7), khi này ảnh hƣởng của khoảng cỏch xung đến độ nhỏm là khụng lớn.
Do vậy khi gia cụng muốn đạt đƣợc độ nhỏm là thấp nhất với Ra = 2,35 (m)
ta chọn độ kộo dài xung Ton = 1,0 μs với khoảng cỏch xung T0ff =20 μs.