CHƯƠNG I : TỔNG QUAN VỀ GIA CễNG VẬT LIỆU NHễM
2.1.Tổng quan về vật liệu gia cụng hợp kim nhụm A7075 và tớnh gia cụng
của nú.
2.1.1. Tổng quan về hợp kim nhụm A7075.
Là một hợp kim nhụm với thành phần chủ yếu là nhụm và kẽm, kẽm là nhõn tố hợp kim chớnh nú được sản xuất lần đầu tiờn vào năm 1936 do cụng ty Sumitomo Metal của Nhật Bản. Nú cú độ bền rất cao, tương đương với nhiều loại thộp, và cú độ bền mỏi cũng như tớnh gia cụng trung bỡnh. Tuy nhiờn đặc điểm nổi bật nhất chớnh là tớnh chống ăn mũn tốt hơn rất nhiều so với cỏc loại hợp kim khỏc cựng với độ bền trờn mật độ thể tớch cao nờn nú thường được sử dụng trong những sản phẩm như hàng khụng, vũ trụ, hàng hải, vũ khớ …. Và đặc biệt do cú đặc tớnh nhiệt tốt nờn cho chất lượng bề mặt sau đỏnh búng rất cao chớnh vỡ vậy nú được ứng dụng rất rộng rĩi trong cụng nghiệp dược phẩm và khuụn mẫu.
+ Tờn thương mại thường được biết đến trong cụng nghiệp khuụn mẫu : 79 Alumec, Alumec 89, Contal, Certal, Alumould, và Hokotol.
Hướng dẫn KH: TS. Trần Minh Đức Học viờn: Bựi Thế Nam
Hỡnh ảnh và ứng dụng của A7075 trong thực tế và sản xuất + Thành phần húa học: Tờn nguyờn tố Thành phần (%) Al 87,1 – 91,4 Zn 5,1 – 6,1 Cu 1,2 – 2 Fe ≤ 0,5 Mg 2,1 – 2,9 Mn ≤ 0,3 Cr 0,18 – 0,28 Si ≤ 0,4 Ti ≤ 0,2 Cỏc tạp chất khỏc ≤ 0,05 + Đặc điểm về cơ tớnh:
Khối lượng riờng 2,81 g/cm3
Độ cứng 150 HB
Độ bền kộo 572 MPa
Độ giĩn dài tới hạn 11%
Modul đàn hồi 71,7 Gpa
Hệ số Poatxong 0,33
Độ bền mỏi 159 Mpa
Độ dai va chạm 25-29 MPa – m1/2 Khả năng gia cụng so với hợp
kim nhụm khỏc 70%
Modul đàn hồi trượt 26,9 Gpa
Độ bền cắt 331 Mpa
Hướng dẫn KH: TS. Trần Minh Đức Học viờn: Bựi Thế Nam
Nhiệt độ húa lỏng 447 C
Nhiệt độ bay hơi 635o C
Nhiệt độ Ủ 413o C
Nhiệt độ húa già 121o C
2.1.2. Tớnh gia cụng của hợp kim A7075
Hợp kim nhụm cũng là một trong những vật liệu dễ gia cụng nhất. Lực cắt thường thấp vỡ nhụm là vật liệu dẫn nhiệt tốt, hơn những hợp kim nhụm núng chảy ở nhiệt độ khoảng 500 – 600oC, nhiệt độ cắt và tốc độ mũn dao cũng thấp. Khi cắt ở cỏc chế độ cắt phự hợp bằng dao sắc hợp kim nhụm A7075 do chất lượng bề mặt cao đố với phương phỏp tiện, khoột và phay, giảm việc phải mài và đỏnh búng.
Hợp kim Nhụm A7075 thường được gia cụng bằng dao thộp giú, và dao phủ kim cương (PCD). Cỏc dao gốm silic nền nitride thường khụng được dựng để gia cụng nhụm vỡ tớnh hũa tan silic cao của nhụm. Vấn đề về tớnh gia cụng được quan tõm đối với cỏc hợp kim nhụm là tuổi bền, đặc tớnh phoi và việc phải bỏ phoi cũng như chất lượng bề mặt. Tuổi bề dao được đặc biệt quan tõm tới những loại hợp kim cú chứa cỏc tạp chất cứng như oxit nhụm, cỏcbớt silic hay silic tự do.
Từ quan điểm tuổi bền dao, cỏc hợp kim cựng tinh, khi được ủ hợp lý, gia cụng ớt khú khăn, do đú cú thể đạt được tuổi bền của dao ở tốc độ cắt tương đối cao. Cú thể dựng tốc độ tới 450 m/ph trong một vài ứng dụng phay bằng dao PCD. Trong cỏc loại hợp kim eutectic, loại gia cụng dễ nhất là 319 và 380; nhụm 356, loại chứa ớt đồng hơn so với cỏc hợp kim khỏc làm tốc độ mài mũn cao hơn và phần nào đú cú tớnh gia cụng thấp hơn. Sự cú mặt của cỏc tạp chất cũng sẽ hạn chế tốc độ cắt và tuổi bền của dao trong cỏc hợp kim trờn cựng tinh. Cỏc hạt silic tư do cứng hơn nhiều so với nền hợp kim xung
Hướng dẫn KH: TS. Trần Minh Đức Học viờn: Bựi Thế Nam
quanh, làm tăng ứng suất tập trung và nhiệt độ, những hiện tượng này đẩy mạnh cơ chế mài mũn trờn cỏc dao thụng thường và cú thể làm mẻ cỏc loại dao dựng PCD. Tốc độ cắt thường giới hạn trong khoảng 100m/ph khi tiện dao carbide khụng phủ và tới 1000m/ph khi phay bằng dao PCD [13],[9]. Cỏc loại cỏcbớt được dung cho gia cụng gang đỳc phự hợp cho gia cụng cỏc hợp kim nhụm. Trong khoan, mũn tăng nhanh khi tốc độ lớn hơn 200-400m/ph khi dao cỏcbớt, hoặc dựng mũi khoan phủ kim cương cú thể dựng ở tốc độ 600m/ph. Vật đỳc khuụn cỏt cho cấu trỳc tế vi thụ hơn, cỏc hạt silic lớn hơn so với vật đỳc trong khuụn nhiều lần, do đú làm giảm tuổi bền của dao và tốc độ cắt cho phộp; vật đỳc trong khuụn kim loại cho cấu trỳc tế vi tốt nhất.
Sắt, một kim loại cú trong tất cả cỏc hợp kim đỳc, cũng tạo ra cỏc tạp chất cứng gõy tỏc động xấu đến tuổi bền của dao và tớnh gia cụng. Sắt được thờm và hợp kim đỳc trong khuụn kim loại đẻ trỏnh hiện tượng dớnh khuụn; mangan được cho với thành phần tới 0,2% sẽ làm nhỏ cỏc cấu trỳc sắt và nõng cao tuổi bền dao. Cỏc vấn đề về tớnh gia cụng với hợp kim nhụm đỳc giống như loại hợp kim hay dựng biến cứng để tăng độ bền là chỳng chứa nhiều thành phần hợp kim, như magiờ kẽm hay đồng như được bàn ở dưới đõy.
A 7075 cú thành phần hợp kim chớnh là kẽm nhưng chỳng cú thể chứa những lượng chất định đồng magiờ,crụm và zircony. Chỳng cũng là cỏc loại hợp kim mềm và núi chung là dễ gia cụng mặc dự chỳng tạo ra phoi dõy gõy khú khăn cho việc thoỏt phoi khi cắt tốc độ cao.
Vật liệu Tốc độ cắt 31.4m/ph Tốc độ cắt 94.2m/ph Tốc độ cắt 188.4m/ph 6061-T6 (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Hướng dẫn KH: TS. Trần Minh Đức Học viờn: Bựi Thế Nam
7075-T6
Hỡnh ảnh: Phoi gia cụng khi khoan của một số hợp kim nhụm tại cỏc tốc độ cắt khỏc nhau [14].
Như đĩ lưu ý trờn, ngồi tuổi bền của dao, vấn đề chớnh trong gia cụng nhụm là điều chỉnh phoi, chất lượng bề mặt và tớnh nguyờn vẹn của bề mặt. việc điều khiển phoi là vấn đề đặc biệt khi khoan và tiện ở tốc độ cao. Khoan với gúc xoắn lớn và dĩn mở (parabol) là kết cấu phự hợp nhất với cỏc hợp kim nhụm vỡ chỳng giảm thiểu kẹt và tắc phoi. Cỏc rĩnh thoỏt phoi được đỏnh búng trong hướng thoỏt của phoi cũng cú hiệu quả trong giải quyết cỏc vấn đề trờn, hiệu quả cũng tương tự nếu dựng dung dịch trơn nguội cấp lỗ trong mũi khoan, trong tiện vấn đề thoỏt phoi và lẹo xuất hiện khi gia cụng cỏc hợp kim tạo thành phoi dài, như hợp kim biến cứng 7xxx
Khi dựng cỏcbớt cỏc vấn đề này xảy ra nghiờm trọng hơn so với dao PCD. Cỏch tiếp cận thụng thường để giảm thiểu vấn đề này là tăng tốc độ cắt, với điều kiện này khụng gõy khú khăn cho việc kiểm soỏt phoi; chiến lược hiệu quả khỏc là dựng dung dịch trơn nguội kiểu tưới tràn và dao khụng phủ sắc với gúc trước dương và được mài búng.