CHƯƠNG 4: ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀO QUÁ TRÌNH PHAY LĂN RĂNG TRONG THỰC TẾ SẢN XUẤT
4.3 Kết quả thử nghiệm và thảo luận
4.3.2 Mòn dụng cụ cắt
Sau khi gia công xong 500 sản phẩm, tiến hành chụp ảnh mặt trước của lưỡi cắt trên kính hiển vi quang học tại trung tâm đo lường của FUTU1 và thu được kết quả thể hiện trong các hình 4.8-4.10.
Hình ảnh vết mòn mặt trước của dao phay lăn răng khi gia công xong 500 sản phẩm sử dụng dầu công nghiệp thông thường được thể hiện trên hình 4.8. Kết quả cho thấy mặt trước bị mũn khỏ lớn, đều và đo được vết mũn mặt trước rộng nhất 163.22 àm.
Quan sát vết mòn có thể thấy hiện tượng bong lớp phủ và có vết mòn sâu của vật liệu nền. Có thể giải thích là do nhiệt độ vùng tiếp xúc giữa phoi và mặt trước lớn và lực cắt lớn làm cho lớp phủ bị nứt, rồi bong ra khỏi lưỡi cắt và mài mòn lớp vật liệu nền. Có thể quan sát thấy vết mòn có hướng rõ rệt do mòn dao chủ yếu xuất hiện do cào xước của phoi lên mặt trước. Hơn nữa quan sát thấy các vết lõm sâu có thể sinh ra do xuất hiện lẹo dao khi gia công.
Hình 4. 8 Hình ảnh mặt trước của lưỡi cắt dao phay lăn răng sau khi gia công xong 500 bánh răng sử dụng dầu công nghiệp thông thường
Hình ảnh mặt trước của lưỡi cắt sau khi gia công xong sản phẩm thứ 500 sử dụng dầu công nghiệp trộn 0.3% bột Al2O3 (20nm) được thể hiện trên hình 4.9 và khi sử dụng dầu công nghiệp trộn 0.5% bột Al2O3 (20nm) được thể hiện trên hình 4.10. Khi trộn 0.3%
bột Al2O3 (20nm) thỡ vết mũn mặt trước đo được cú nhà trị lớn nhất là 92.44 àm. Khi trộn 0.5% bột Al2O3 (20nm) thỡ vết mũn mặt trước đo được rộng nhất là 68.28 àm. Cú thể thấy, khi sử dụng dầu có trộn bột nano thì lượng mòn mặt trước giảm rõ rệt, giảm 46.4% lượng mòn khi trộn 0.3% bột nano Al2O3 (20nm) và giảm được 61.5% lượng mòn mặt trước khi trộn 0.5% bột nano Al2O3 (20nm), như hình 4.12. Có thể giải thích là do khi trộn bột nano với kích thước rất nhỏ 20nm, hàng triệu hạt nano có hình cầu xâm nhập vào vùng tiếp xúc ma sát và chuyển thành hàng triệu các con lăn, điều này cũng thể hiện rõ trong các phân tích ở chương 3 (khi tăng tỷ lệ bột nano thì tỷ lệ lực cắt tăng và lực cắt tổng giảm). Đồng
thời, khi trộn bột nano Al2O3 (20nm) vào dầu công nghiệp làm tăng hệ số dẫn nhiệt so với dầu công nghiệp, nên lượng nhiệt sinh ra trong quá trình cắt được truyền ra môi trường nhiều hơn và làm giảm ảnh hưởng của nhiệt độ cắt đến bề mặt dao. Hơn nữa, trộn bột nano vào dầu làm tăng khả năng dính ướt của dầu, do đó dễ xâm nhập vào vùng gia công và giảm ma sát giữa phoi và mặt trước của dao, dẫn tới giảm nhiệt giảm lực cắt và lẹo dao khi gia công.
Hình 4. 9 Hình ảnh mặt trước của lưỡi cắt dao phay lăn răng sau khi gia công xong 500 bánh răng sử dụng dầu nano (trộn 0.3% bột nano Al2O3 - 20nm)
Hình 4. 10 Hình ảnh mặt trước của lưỡi cắt dao phay lăn răng sau khi gia công xong 500 bánh răng sử dụng dầu nano (trộn 0.5% bột nano Al2O3 - 20nm)
4.3.2.1 Mòn mặt sau
Lượng mòn mặt sau của lưỡi cắt dao phay lăn răng sau khi gia công được 500 sản phẩm cũng được chụp trên kính hiển vi quang học và thu được kết quả hiển thị trong các hình 4.11. Kết quả cho thấy hiệu quả giảm đáng kể mòn mặt sau răng cắt khi phay lăn răng sử dụng dầu công nghiệp có trộn bột Al2O3 – 20nm. Khi không trộn bột nano (hình 4.11, vết mòn sâu hơn và có xuất hiện lớp vật liệu bám dính trên bề mặt răng cắt. Đặc biệt thấy rõ hiệu quả khi quan sát vết mòn trong trường hợp phay lăn răng sử dụng dầu công nghiệp có trộn 0,5% bột nano.
a, Dầu cụng nghiệp (177.84àm)
b, 0.3% Al2O3 (120.68μm)
c, 0.5% Al2O3 (107.98μm)
Hình 4. 11 Hình ảnh mặt sau lưỡi cắt dao phay lăn răng sau khi gia công 500 bánh răng sử dụng các dung dịch làm mát khác nhau
Hình 4. 12 Biểu đồ so sánh mòn dao khi phay lăn răng sử dụng các dầu bôi trơn khác nhau Từ kết quả đo lượng mòn mặt sau, xây dựng được biểu đồ so sánh lượng mòn mặt sau răng cắt của dao phay lăn răng khi sử dụng dầu bôi trơn làm nguội khác nhau như hình 4.12. Kết quả cho thấy khi sử dụng dung dịch làm mát bằng dầu công nghiệp có trộn bột nano Al2O3 thì lượng mòn mặt sau giảm rõ rệt so với khi sử dụng dầu công nghiệp thông thường. Khi sử dụng dầu công nghiệp trộn 0.3% bột nano có kích thước 20nm thì lượng mòn mặt sau lớn nhất (120.68μm) giảm được 32.1%, và khi tăng tỷ lệ bột nano lên 0.5%
thì lượng mòn mặt sau lớn nhất (107.98μm) có giảm được 39.3% so với lượng mòn mặt sau lớn nhất khi sử dụng dầu công nghiệp thông thường (177.84μm).
0 50 100 150 200
Dầu công nghiệp VG46
Dầu VG46+0,3%
Al2O3-20nm
Dầu VG46+0,5%
Al2O3-20nm Lượng mòn mặt sau Lượng mòn mặt trước