3.1. Các thơng số làm thí nghiệm
Với nghiên cứu ảnh hưởng của dung môi, thay đổi lần lượt ba loại dung môi là dầu gia công tia lửa điện, dầu hỏa và nước. Các thông số công nghệ khác không thay đổi như độ dài xung là 300μs, điện áp 15A, hiệu điện thế là 45V. Vật liệu gia công là Niken 99,99% được cắt thành từng miếng 260mm*190mm*170mm, trước mỡi thí nghiệm đều được làm sạch bằng giấy ráp.
Bảng 1. Thơng số thí nghiệm khi dung mơi thay đổi
Thí
nghiệm Dung mơi
Độ dài
xung điện (s) Điện áp (A) thế (V) Hiệu điện
A Dầu gia công
EDM 300 15 45
B Dầu hỏa 300 15 45
C Nước 300 15 45
3.2. Kết quả thí nghiệm và thảo luận
Các hạt niken sau mỡi thí nghiệm sẽ được đưa lên máy hiển vi điện tử SEM để chụp với độ phóng 200 lần (hình 2). Sử dụng phần mềm Smileview để đo và thống kê kích thước hạt kim loại trong mỗi ảnh, kết quả thống kê thể hiện tại bảng số 2.
Thí nghiệm A Thí nghiệm B Thí nghiệm C
Hình 2. Hạt Niken thể hiện trên SEM
Bảng 2. Phân bố đường kính hạt khi dung mơi khác nhau Hình 1. Sơ đồ nguyên lý cơ bản gia công bằng tia lửa điện:
1- Nguồn điện; 2- Hệ thống điều khiển trục chính; 3- Dụng cụ điện cực; 4- Dung dịch gia cơng;
Nội san khoa học Viện Cơ khí Số 04 – 11/2018 48 Đường kính (m) Thí nghiệm A (%) Thí nghiệm B (%) Thí nghiệm C (%) 0-5 0 0,54 73,4 5-10 2,15 7,22 16,1 10-15 17,13 22.,48 7,12 15-20 27,52 30,26 2,62 20-25 17,43 18,8 0,75 25-30 14,06 10,63 0 30-35 6,11 7,36 0 35-40 3,36 1,5 0 40-45 4,59 0,95 0 45-50 3,36 0,26 0 50-55 2,45 0 0 55-60 0,61 0 0 60-65 0,92 0 0 65-70 0,31 0 0
Nội san khoa học Viện Cơ khí Số 04 – 11/2018 49
Hình 4. Hạt Niken thể hiện trên SEM với mức phóng đại 3000 lần Bảng 3. Độ nhớt động học của dung môi khác nhau
Dựa vào thống kê tỷ lệ phân bố đường kính hạt (bảng 2), lập được đồ thị thể hiện tỷ lệ phân bố đường kính hạt Niken khi dung mơi thay đổi như hình 3. Có thể thấy rằng, khi dung môi là dầu gia công tia lửa điện và dầu hỏa thì tỉ lệ phân bố đường kính hạt chủ yếu tập trung trong khoảng từ 10μm đến 30μm, thậm chí có những hạt có đường kính rất lớn, cỡ vài trăm micromet và khơng thấy xuất hiện hạt có kính thước nano.
Ngược lại, khi dung mơi là nước, đường kính hạt tập trung chủ yếu dưới 5μm và xuất hiện rất nhiều hạt nằm trong vài chục nanomet (hình 4). Điều này là do độ nhớt động học của nước nhỏ hơn rất nhiều so với dầu gia công tia lửa điện và dầu hỏa (bảng 3), do vậy mà trong quá trình gia cơng, vùng gia cơng có nhiệt độ rất cao làm cho kim loại bốc hơi, kim loại bốc hơi này sẽ đi vào dung mơi gia cơng, khi dung mơi là nước thì khả năng phân tán của kim loại bốc hơi được dễ dàng hơn, vì vậy mà kích thước hạt sẽ nhỏ. Cịn khi dung mơi gia cơng là dầu gia cơng tia lửa điện và dầu hỏa thì khả năng phân tán của kim loại bốc hơi là rất kém, chúng sẽ nhanh chóng tập trung lại với nhau và khi kết tinh tạo thành các hạt có kích thước lớn.
4. Kết luận
Bài viết đã thực hiện được một số thí nghiệm để đưa ra ảnh hưởng của dung môi đến độ hạt của hạt niken khi gia công bằng tia lửa điện. Kết quả thu được là khi dung mơi là nước thì kính thước hạt là nhỏ nhất, chủ yếu nằm từ (0-5) μm và xuất hiện một số lượng lớn hạt nằm trong vài chục nanomet.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1]. Berkowitz, A.E., Harper, H.,Smith,D. J.Hu,H.,Jiang,Q., Solomon, V. C. et al. (2004).
“Hollow metallic microspheres produced by spark erosion” [J]. Applied Physics Letters,85, 940–
942.
[2]. Vasudevamurthy G, Knight T W. “Effect of system parameters on size distribution of
304 stainless steel particles produced by Electrical Discharge Mechanism” [J]. Materials Letters,
2007, 61: 4872-4874.
Dung môi Nước Dầu gia công tia lửa điện Dầu hỏa Độ nhớt
động học 10-6 (m2/s)
Nội san khoa học Viện Cơ khí Số 04 – 11/2018 50 [3] 洪捐, 汪炜, 冯海娣, 等. 重掺杂硅微球的脉冲放电法制备研究[J]. 电加工与模具, 2011, 4: 19-22.
[4]. SONG Hongwei. “Technical study and analysis of hollow micro-nano spheres produced
by EDM”[J]. Modern Manufacturing Engineering, 2011, (11)：90-92.
[5]. LIU Yifan, et al. “Effect of system parameters on the size distribution of hollow nickel
microspheres in ultrasonic-aided electrical discharge machining process”[J]. Particuology,
2014.(17):36-41.
[6]. Nguyễn Tiến Dũng. “Ảnh hưởng của thông số cơng nghệ đến đường kính hạt micro
niken khi gia công bằng tia lửa điện” . HỘI NGHỊ KH&CN TỒN QUỐC VỀ CƠ KHÍ - ĐỘNG
Nội san khoa học Viện Cơ khí Số 04 – 11/2018 51