CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ THỰC NGHIỆM
2.4. Thiết bị thí nghiệm
Máy xung CNC- AG40L của hãng Sodick, Inc. USA tại trung tâm thí nghiệm trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên.
Hình 2.2. Máy xung CNC- AG40L 2.4.2. Sơ đồ thí nghiệm
Thí nghiệm thực hiện theo sơ đồ thiết kế hình 2.3.
Hình 2.3. Sơ đồ thí nghiệm
60
1 –Nam châm 2- Bơm 3- Bể gia công của máy 4- Vòi phun 5- Bình thí nghiệm 6. Phôi 7- Điện cực 8 – Cơ cấu khuấy
9- Máy tạo xóng xung 10- Bộ ghi 11- Bảng điều khiển 12- Bộ nguồn 2.4.3. Bình chứa dung dịch điện môi
Để duy trì sự đồng đều và không bị lắng đọng bột trong dung dịch điện môi, một bình thí nghiệm đặc biệt đƣợc thiết kế bao gồm: động cơ khuấy đƣợc điều chỉnh bằng khí nén có tốc độ quay 500 vòng/phút, Hình 2.4, cánh quạt khuấy có đường kính 105mm, Hình 2.5 và 2.6.
Hình 2.4. Sơ đồ thực nghiệm
Hình 2.5. Cánh khuấy Hình 2.6. Động cơ khuấy
- Bơm dung dịch điện môi: Cung cấp dung môi vào vùng gia công bằng bơm A303 của Trung quốc cú cụng suất 600 lớt/giờ, Hỡnh 2.7. Đường kớnh vũi phun ỉ8mm.
61
Hình 2.7. Bơm dung môi A303 2.4.4. Vật liệu phôi
Thép SKD61 là loại vật liệu đƣợc sử dụng phổ biến để chế tạo các loại khuôn dập nóng, khuôn đúc, khuôn ép và lần lƣợt đƣợc sử dụng trong khuôn cỡ nhỏ và khuôn cỡ trung bình. Phôi SKD61 có kích thước: 27x50x5mm.
Bảng 4. Ký hiệu tương đương phôi của các nước.
Tiêu chuẩn OCT AISI JIS
Kí hiệu
4X5O1C H13 SKD61
X12M D2 SKD11
5XHM L6 SKT4
Bảng 5. Thành phần của hóa học của thép làm khuôn
Thép % nguyên tố
C Mn Si Cr Mo V P S Ni
SKD6
1 0,38 0,4 1,00 5,15 1,4 0,8 0,0
3
0,0
1 -
SKD1 1
1,451, 65
0,150, 40
0,150, 35
11,012, 5
0,400, 60
0,150, 30
0,0 3
0,0
1 0,35
62 SKT4 0.50-
0.60
0.60- 0.90
0.10- 0.40
0.80- 1.20
0.35- 0.55
0.05- 0.15
0,0 3
0,0 1
1.50- 1.80
Hình 2.8. Mẫu thí nghiệm 2.4.5. Vật liệu điện cực
Cu và Gr là hai loại vật liệu đƣợc sử dụng phổ biến nhất và đƣợc quan tâm trong rất nhiều nghiên cứu, bảng 6.
- Hình dạng điện cực: Điện cực có dạng trụ tròn và có kích thước đường kính
25mm với chiều dài 35mm. Để tạo điều kiện cho việc đo kiểm tra khối lƣợng của điện cực tác giả đã lựa chọn điện cực ghép bằng ren M16, Hình 2.9.
Bảng 6. Đặc tính kỹ thuật của vật liệu điện cực
TT Đặc tính kỹ thuật Cu Gr HK-2
1 Thành phần hóa học (%) 99.78 99,99
2 Điện trở suất (à.m) 9 14
3 Nhiệt độ nóng chảy (oC) 1083 3675
4 Khối lƣợng riêng (g/Cm3) 8.96 1,811
5 Độ cứng tế vi (HB) 100 10
6 Kớch thước hạt (àm) - 7
63
Hình 2.9. Hình dạng điện cực 2.4.6. Bột thí nghiệm
Bột Titan là vật liệu đƣợc lựa chọn nghiên cứu.
Bảng 7. Đặc trƣng của bột Ti
Đặc trƣng Đơn vị Bột Ti
Kớch thước àm 45
Nồng độ mol g/mol 59,89
Hòa tan trong dung môi - Không hòa tan
Nhiệt độ nóng chảy 0C 1700
Trọng lƣợng riêng g/cm3 4,51
Độ dẫn nhiệt ở 200C cal/s-cm-0C 0,041
2.4.7. Dung dịch điện môi
Chọn dung dịch điện môi phụ thuộc vào từng trường hợp ứng dụng và chi phí sản xuất. Dung dịch đƣợc lựa chọn phục vụ cho thí nghiệm là dầu xung điện HD-1.
Đây là loại dung dịch điện môi đƣợc sử dụng phổ biến trong các lĩnh vực gia công xung tại Việt Nam hiện nay.
64
Bảng 8. Đặc trƣng của dung dịch điện môi
Dầu EDM Đặc tính
Màu Như nước
Độ nhớt động học, cSt ở 400C 2,25 Tỉ trọng ở 150C, kg/l (IP 160) 0,773
Điểm chớp cháy hở 0C 108
Điểm rót chảy 0C - 27
Aromatics, %m < 0.0
2.4.8. Các thông số thí nghiệm không đổi
Bảng 9. Các thông số thí nghiệm
TT Thông số Trị số
1 Điện áp mở mạch (V) 150
2 Thời gian gia công 1 thí nghiệm (phút) 20 3 Bột trộn trong điện môi
Vật liệu Titan
Kớch thước(àm) 45
4 Năng lƣợng tia lửa điện Thấp
5 Dung dịch điện môi (mm3/phút) Dầu: HD-1
6 Động cơ khuấy 100
7 Đường kính cánh khuấy (mm) 100
8
Bơm phun dung môi Áp suất: 1kg/cm2
Đường kính vòi phun: 8mm Lưu lượng: 24 l/min
65 2.4.9. Thiết bị đo nhấp nhô bề mặt
Độ nhấp nhô bề mặt gia công (Ra, Rz) đƣợc đo bằng máy đo biên dạng kiểu đầu dò tiếp xúc SJ-301 (Hãng MITUTOYO – JAPAN). Chiều dài chuẩn sử dụng cho mỗi lần đo là 5mm, thực hiện 3 lần đo trên mỗi mẫu thí nghiệm và kết quả độ nhấp nhô là giá trị trung bình của mỗi lần đo.
Hình 2.10. Máy đo nhấp nhô bề mặt SJ301.
2.4.10. Máy hiển vi điện tử quét (SEM)
Khảo sát hình thái bề mặt gia công (SEM) bằng kính hiển vi điện tử quét Jeol 6490 JED2300 (Hãng JEOL - JAPAN).
66
Hình 2.11. Máy SEM Jeol 6490 JED2300 KẾT LUẬN CHƯƠNG 2
1. Đã lựa chọn đƣợc đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu thực nghiệm đảm bảo tính khoa học và thực tiễn của đề tài.
2. Đã lựa chọn được phương pháp thiết kế quy hoạch thí nghiệm phù hợp với nghiên cứu về PMEDM đảm bảo số lƣợng thông số đầu vào nhiều nhất nhƣng số lƣợng thí nghiệm lại ít nhất.
3. Xây dựng đƣợc hệ thống thí nghiệm để khảo sát các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật khi gia công thép khuôn bằng phương pháp xung định hình có trộn bột titan trong dung dịch điện môi là dầu. Các thiết bị thí nghiệm đƣợc sử dụng đều là các thiết bị hiện đại, có độ tin cậy cao.
4. Đã xác định được phương pháp sử dụng để tối ưu hóa đơn đầu ra trong PMEDM.
5. Xây dựng đƣợc hệ thống thí nghiệm cùng các điều kiện công nghệ trong nghiên cứu ảnh hưởng của một số thông số đến các kết quả đầu ra của PMEDM có sử dụng bột titan.
67