các chỉ tiêu đầu ra khi tiện CNC thép SUS304
3.3.1. Thiết bị thực nghiệm
Thực nghiệm được tiến hành trên máy tiện CNC Mori Seiki SL-253 xuất xứ Nhật Bản tại trường Đại học Cơng nghiệp Hà Nội như hình 3.3, với các đặc tính kỹ thuật như sau:
- Hệ điều khiển: FANUC
- Công suất danh định của máy: 28 kVA - Công suất động cơ chạy dao: 4,5 kVA - Tốc độ của trục chính: 10 ÷ 4.000vịng/phút
3.3.2. Phơi thực nghiệm
Thành phần hóa học và đặc tính cơ, lý của thép SUS304 được chọn để tiến hành thực nghiệm được thể hiện trong bảng 3.3 và bảng 3.4 [102].
65
Bảng 3.3. Thành phần hóa học của thép SUS304
Thành phần hóa học C Cr Ni Si Mn P S
Tỷ lệ (%) 0,07 18,49 8,15 0,57 0,76 0,03 0,009
Bảng 3.4. Đặc tính cơ, lý của thép SUS304
Nhiệt dung riêng (J/kg·K) Mô đun đàn hồi (GPa) Hệ số giãn nở nhiệt (10-6/K) Độ dẫn nhiệt (W/m..K) Tỷ trọng (g/cm3) Giới hạn bền kéo (MPa) Giới hạn chảy (MPa) Độ cứng HV0.025 500 200 17,3 16,3 7,93 515 205 190
Phơi dùng trong thực nghiệm có kích thước đường kính 50mm được cắt rãnh trên dọc chiều dài để tạo thành 15 mẫu như bản vẽ trên hình 3.4.
Do chế độ cắt có ba mức trong đó chiều sâu cắt có các mức là 0,1mm, 0,25mm, 0,5mm. Để thuận tiện cho việc viết chương trình gia cơng trên máy tiện CNC, đồng thời hạn chế ảnh hưởng của khe hở vít me – đai ốc (nếu có) khi thực hiện lấy chiều sâu cắt không phải đảo chiều chuyển động vào – ra của dao, thứ tự các thực nghiệm trên máy được thực hiện tuần tự như sau: Các thực nghiệm số 5, 7, 9, 11 có chiều sâu cắt 0,1mm; Tiếp đến là các thực nghiệm số 1, 2, 3, 8, 10, 12, 14 có chiều sâu cắt 0,25mm; Cuối cùng là các thực nghiệm số 4, 6, 13, 15 có chiều sâu cắt 0,5mm (hình 3.5).
66
Sau khi gia công, tiến hành cắt rời từng chi tiết trên máy cắt dây, sau đó đánh số chi tiết theo đúng thứ tự trên hình 3.5. Dữ liệu giá trị các chỉ tiêu đầu ra đo được sau này được nhập theo bảng 3.5, 3.7 và 3.10.
(Chương trình gia cơng trên máy trong phụ lục)
3.3.3. Dụng cụ cắt
Nghiên cứu sử dụng mảnh chip chuyên dùng gia công thép không gỉ của hãng Sandvik Coromant, sản xuất tại Thụy Điển. Mảnh hợp kim cắt có ký hiệu DCMT 11 T3 04 - MF 2220 phủ CVD Ti (C, N) + Al2O3 + TiN như hình 3.6 với các thông số cụ thể như sau:
- Bán kính mũi dao: 0,397mm - Góc đỉnh dao: 55o
- Chiều dày insert: 3,969mm
- Chiều dài lưỡi cắt chính: 11,228mm
3.3.4. Thiết bị đo và phương pháp đo
Máy đo độ nhám:
Hình 3.5. Thứ tự thực nghiệm
67
Thiết bị đo độ nhám bề mặt Mitutoyo Surftest SV-2100 xuất xứ Nhật Bản tại Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội như trên hình 3.7.
Màn hình LCD màu hiển thị, các thông số đo đượcR R R R Ra, z, t, q, y,… theo tiêu chuẩn ISO, JIS, ANSI, DIN. Độ chính xác đo được theo chiều dài là 0,15µm/100mm. Tốc độ dịch chuyển đo (0,02-5mm/s), độ phân giải là (0,01 µm/800µm, 0,001µm/80µm, 0,0001µm/8µm). Giá trị độ nhám thu được của mỗi mẫu được tính bằng giá trị đo trung bình của 03 vị trí đo (cách nhau 120o) trên mẫu.
Máy đo độ cứng Vickers
Độ cứng được đo trên Máy đo độ cứng tế vi ISOSCAN HV2 AC hãng GALILEO xuất xứ Italia tại trường Đại học Cơng nghiệp Hà Nội (hình 3.8).
Chiều sâu lớp cứng được kiểm tra trong khoảng 20µm, sau chiều sâu trên giá trị độ cứng tương đương độ cứng của vật liệu nền. Giá trị đặt tải là 25gf , thời gian giữ tải trong 10 giây, mỗi giá trị đo được xác định bằng 3 lần đo (cách nhau 120o) sau đó lấy giá trị trung bình.
68
Mẫu đo sau khi gia công được mài bằng giấy ráp từ thô đến tinh, sử dụng dung dịch Al2O3 để đánh bóng, tẩm thực bằng dung dịch 20ml HCl + 10ml H2O2 + 5ml H2O3 sau đó rửa nước và giấy khô. Đo độ cứng tế vi bằng cách đâm tải trọng vào bề mặt sát mép sao cho vết đâm nằm trong vùng biến dạng. Giá trị độ cứng sẽ hiển thị trên màn hình của máy tính kết nối với thiết bị đo. Máy đo độ cứng tế vi đo độ cứng bằng Vickers (HV) trong khi đơn vị đo độ tăng ước tính của độ cứng là GPa. Các đơn vị được chuyển đổi bằng cách: 1GPa = 102HV [67]. Độ cứng tế vi của thép không gỉ Austenit SUS304 là 1,863GPa (190HV) [45].
Máy chụp XRD:
Ứng suất dư được xác định thông qua phương pháp nhiễu xạ tia X (XRD) trên máy RIGAKU D/MAX-2500-PC, xuất xứ Nhật Bản tại trường Đại học Khoa học và Công nghệ Pohang (Hàn Quốc) như hình 3.9.
Mẫu chuẩn bị để phân tích XRD được cắt dây với tốc độ chậm và được làm mát bằng dung môi, để tránh nhiệt cắt ảnh hưởng đến tính chất của mẫu. Mẫu sau đó được rửa sạch trong dung dịch nước muối làm sạch bụi bám trên bề mặt. Mẫu trước khi phân tích XRD được rửa siêu âm lần nữa trong dung dịch nước cất và sấy trong tủ hút ẩm có hút chân khơng thấp trong 8 giờ ở 100°C để tránh lớp ẩm bám trên bề mặt, sau đó để nguội.
69
Chế độ đo được xác lập như sau: góc quét (2 ) , 30-100°; bước quét: 0,02°, chiếu xạ trong 2 giây; điện thế và cường độ dòng ống phát tia X tương ứng 40kV và 20mA; bước sóng bức xạ sử dụng là Cu-Kα, λ = 1,540562 Å,
các giản đồ XRD thu được sẽ được tính tốn và xem xét để xác định ứng suất dư. Từ giản đồ phân tích XRD, dữ liệu được xử lý bằng phần mềm MDI Jade 6.5 để thu được các thơng số như góc nhiễu xạ (2 ) , cường độ đỉnh nhiễu xạ, khoảng cách mặt mạng (d ), độ rộng nửa chiều cao đỉnh (FWHM). Sau đó, từ quan hệ biến dạng mạng ( ) , độ rộng nửa chiều cao đỉnh tại góc nhiễu xạ
( ) được xác định theo phương trình Williamson-Hall.