Chương 4 THỰC NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ
4.1. Thực nghiệm 01 Xác định mối quan hệ giữa chế độ cắt với chất lượng
4.1.2. Cấu trúc tế vi bề mặt
4.1.2.1 Ảnh hưởng của lượng tiến dao
Hình 4.3 trình bày hình ảnh kính hiển vi điện tử qt (SEM) của bề mặt phôi dưới
chế độ cắt S = 3000 mm/ph, t = 0,01 mm (mài khô). Nhám bề mặt của mẫu là 0,763 µm. Hình SEM cho thấy các vùng nhẵn mịn, vết rỗ, các đường mài và vùng phoi bám dính. Các đường mài được hình thành do các hạt mài cày sâu vào bề mặt phôi. Các
vùng nhẵn mịn được tạora bởi các hạt mài có lưỡi cắt rộng và nằm sát nhau. Khi các
hạt mài cọ xát với phôi, chúng làm bề mặt phôi bị trầy xước và tạo ra các vết rỗ. Từ
Hình 4.3, có thể thấy trên bề mặt phơi xuất hiện rất nhiều phoi bám dính. Ở nhiệt độ cao, titan phản ứng hóa học với hạt mài tạo thành một lớp vật liệu dính vào hạt mài.
Khi lớp này đủ lớn, chúng sẽ dính trở lại bề mặt phơi. Các vùng bám dính bên cạnh các đường mài sinh ra do hạt mài bị cùn mòn nên khơng cịn đảm bảo khả năng cắt gọt khiến vật liệu phơi bị dồn sang hai phía của đường mài. Nói chung, chất lượng bề mặt của hợp kim titan thấp do nó có tính gia cơng kém và dễ phản ứng hóa học với dụng cụ cắt khi nhiệt độ cao (> 550°C). Phản ứng hóa học khiến phoi bít vào các lỗ rỗng giữa các hạt mài, làm giảm khả năng cắt gọt của đá mài và giảm chất lượng gia
71 công. Khi gia công Ti64, hiện tượng này xảy ra ngẫu nhiên và khơng thể dự đốn trước.
Hình 4.3 Ảnh SEM bề mặt Ti64 ( t = 0,01 mm; S = 3000 mm/ph; mài khơ, Ra = 0,763 µm; Rz = 4,622 µm)
Hình 4.4 so sánh hình ảnh SEM cấu trúc tế vi của các bề mặt khi chiều sâu cắt t =
0,01 mm và lượng tiến dao S từ 1000 đến 10000 mm/ph. Từ Hình 4.4 có thể thấy khi
bước tiến dao tăng thì chất lượng bề mặt giảm do tải trên các hạt mài, nhiệt độ mài, lực mài và mòn đá tăng. Ngồi ra, bề mặt khi mài ướt có ít khuyết tật hơn mài khơ. Khi mài khô, do bôi trơn kém nên các hạt mài bị mòn nhanh hơn và cọ xát mạnh mẽ vào bề mặt phôi, khiếnvật liệu phôi bị biến dạng dẻo và cày lên ở hai phía của đường
mài. Phoi bám dính vào hạt mài làm tăng tải mài, kéo hạt mài ra khỏi đá mài và dính
trở lại vào bề mặt phôi. Các hạt mài bị cùn do mịn và bám dính khiến lực cắt và nhiệt độ cắt tăng cao, làm vật liệu phôi bị cọ xát và cày xước là chủ yếu thay vì cắt gọt. Khi mài ướt, do được bôi trơn làm mát tốt nên bề mặt mài có ít khuyết tật hơn và hiện tượng cắt gọt chiếm ưu thế so với biến dạng dẻo. Nhiệt độ giảm khiến phoi ít bám dính vào hạt mài hơn. Do đó, chất lượng bề mặt khi mài ướt sẽ tốt hơn mài khơ.
Hình 4.4 Cấu trúc tế vi bề mặt khi v = 30 m/s; t = 0,01 mm
(a) (b) (c) (d)
72
4.1.2.2 Ảnh hưởng của chiều sâu cắt
Hình 4.5 so sánh hình ảnh SEM cấu trúc tế vi bề mặt các mẫu Ti64 khi S = 3000
mm/ph và t từ 0,005 đến 0,015 mm. Giống như ở Hình 4.4, khi chiều sâu cắt tăng thì chất lượng bề mặt giảm xuống. Ngoài ra, nhám bề mặt khi mài ướt cao hơn mài khô với cùng chiều sâu cắt. Tuy nhiên, bề mặt mài ướt lại có ít khuyết tật (vật liệu bám dính, phoi, vết rỗ) hơn mài khơ.
Hình 4.5 Cấu trúc tế vi bề mặt Ti64 khi v = 30 m/s, S = 3000 mm/ph