Nghiên cứu đánh giá chất lượng bề mặt thép SKD61 chưa tôi bằng phương pháp xung tia lửa điện trong môi trường dung dịch điện..

Nội dung tài liệu: Nghiên cứu đánh giá chất lượng bề mặt thép SKD61 chưa tôi bằng phương pháp xung tia lửa điện trong môi trường dung dịch điện..

1. P N M U 1. Tính cấp thiết của đề tài Trong công nghệ gia công phi truyền thống, phương pháp gia công tia lửa điện- Electrical discharge machining (EDM) ra đời là một bước đột phá. Phương pháp gia công tia lửa điện đạt được một số ưu điểm và độ chính xác nhất định [25]. Nhưng cũng qua những nghiên cứu người ta thấy rằng EDM để lại những hạn chế như: Năng suất bóc tách vật liệu không cao, điện cực dụng cụ bị mòn, những viết tích để lại trên bề mặt sau quá trình gia công tia lửa điện không tốt đến tuổi đời làm việc và độ chính xác của chi tiết hoặc của khuôn [31]. Trong những năm gần đây các nhà nghiên cứu trên thế giới đã nghiên cứu rất nhiều biện pháp trong quá trình gia công tia lửa điện để cải thiện các đặc điểm phóng điện nhằm cải thiện năng suất, chất lượng của phương pháp EDM. Một trong những biện pháp đó là: Trộn bột có tính dẫn điện vào trong dung môi cách điện để cải thiện quá trình gia công EDM, phương pháp này được gọi theo thuật ngữ tiếng anh là - Powder Mixed Electrical Discharge Machining (PMEDM). Một số các nghiên cứu gần đây đã cho thấy phương pháp PMEDM tạo ra các bề mặt có độ nhám tốt, cấu trúc tế vi ổn định, độ cứng và sự chịu mài mòn cao. Tuy nhiên các công trình nghiên cứu của các tác giả về phương pháp PMEDM đưa ra vẫn còn những hạn chế nhất định như: Kích cỡ các hạt bột ảnh hưởng tác động ra sao tới quá trình PMEDM; Các thông số công nghệ EDM tác động như thế nào đối với nồng độ bột Ngoài ra các trang thiết bị để thực hiện cồng kềnh và phức tạp, đặc biệt là điều kiện sản xuất ở Việt Nam. Như vậy củng cố và hệ thống hóa cơ sở lý thuyết dựa trên các công bố gần đây của các nhà nghiên cứu, phát triển công nghệ này ở Việt Nam là hướng nghiên cứu chủ yếu được quan tâm. Đã có rất nhiều loại vật liệu bột (Si, Al, W, Gr, Cu, Ti, ) được sử dụng trong nghiên cứu PMEDM [39], [31]. Với việc tập trung vào các hướng nghiên cứu như sau: Nâng cao năng suất, chất lượng bề mặt gia công. Một số nghiên cứu đã cho thấy: Sử dụng vật liệu bột hợp lý trong PMEDM có thể đồng thời nâng cao năng suất gia công, giảm độ nhám bề mặt và cải thiện cơ tính của bề mặt gia công. Đặc biệt, năng suất và chất lượng bề mặt gia công có thể đồng thời được cải thiện ngay trong quá trình tạo hình bề mặt sản phẩm bằng PMEDM nên đã làm giảm thời gian chế tạo sản phẩm. Hiện tại các nghiên cứu với bột Cacbít vônphram trong PMEDM rất ít, mới chỉ có hai công trình được công bố [20], [39] nghiên cứu ảnh hưởng của bột Vônphram tới độ nhám bề mặt và độ cứng tế vi bề mặt. Vật liệu SKD61 là một loại vật liệu dụng cụ có cơ tính tốt để làm khuôn và các chi tiết tiết máy, đặc biệt khi được xử lý nhiệt hoặc xử lý hóa học, SKD61 đạt được cơ tính tốt. Những đặc tính quý này tạo ra bề mặt chi 1
2. tiết dụng cụ hữu ích trong thực tế, đặc biệt trong ngành chế tạo khuôn và chi tiết chịu mài mòn. Xuất phát từ những vấn đề trên là cơ sở định hướng cho tác giả chọn đề tài: “Nghiên cứu đánh giá chất lượng bề mặt thép SKD61 chưa tôi bằng phương pháp xung tia lửa điện trong môi trường dung dịch điện môi có chứa bột Cacbít vônphram”. 2. Mục đích, đối tượng, phạm vi, n i dung và phương pháp nghiên cứu a. Mục đích của đề tài Mục đích nghiên cứu của luận án là: Đánh giá chất lượng bề mặt của th p làm khuôn SKD61 sau gia công PMEDM với bột trộn acbít vônphram, với các chỉ tiêu: Độ cứng tế vi bề mặt - HV và độ nhám bề mặt - Ra, dưới sự ảnh hưởng của các thông số công nghệ EDM như: Dòng phóng tia lửa điện Ip, thời gian phát xung Ton và nồng độ bột trong miền khảo sát. Với bộ thông số công nghệ này làm cơ sở cho việc lựa chọn, tham khảo cho gia công PMEDM. Một vấn đề được đặt ra là: Khi gia công bằng phương pháp PMEDM để cải thiện chất lượng bề mặt (độ nhám bề mặt- Ra, độ cứng tế vi bề mặt- HV) và giảm được số nguyên công so với gia công bằng phương pháp khác, điều này mang một ngh a thực ti n. Do vậy, trong luận án đã chọn v ng khảo sát gia công tinh và bán tinh các thông số công nghệ EDM. b. Đối tượng nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu của đề tài là th p SKD61 chưa qua xử lý nhiệt. Bột Cacbít vônphram sử dụng của nhà sản xuất PR X IR SURF E TE HNO OGIES với mã thương mại W -727-6 có một số thành phần nguyên tố khác và được trộn vào dung môi cách điện. Điện cực sử dụng là điện cực đồng (ký hiệu M1 của Nga). c. Phạm vi nghiên cứu Nghiên cứu bằng thực nghiệm ảnh hưởng của thông số công nghệ EDM, nồng độ bột tác động tới chất lượng bề mặt (độ nhám bề mặt; sự xâm nhập của Vônphram vào bề mặt; độ cứng tế vi bề mặt) của chi tiết gia công PMEDM. So sánh, đánh giá chất lượng bề mặt (độ nhám bề mặt; sự xâm nhập của Vônphram vào bề mặt; độ cứng tế vi bề mặt) của phương pháp PMEDM và EDM. Các thông số công nghệ EDM được chọn để khảo sát là ở chế độ tinh và bán tinh. Bột được sử dụng để nghiên cứu ở ba dải nồng độ khác nhau cụ thể là: 20g/l, 40g/l; 60g/l. d. Nội dung nghiên cứu * Nghiên cứu tổng quan và cơ sở lý thuyết về bản chất, cơ chế gia công tia lửa điện (EDM) và gia công tia lửa điện trong môi trường dung môi trộn bột hợp kim (PMEDM). * Nghiên cứu bằng thực nghiệm ảnh hưởng của các thông số công nghệ EDM, nồng độ bột acbít vônphram trộn trong dung môi cách điện đến chất lượng bề mặt (độ nhám bề mặt - Ra ; sự xâm nhập vônphram vào 2
3. bề mặt; độ cứng tế vi bề mặt ). Đánh giá so sánh ảnh hưởng của chất lượng bề mặt khi có sự tham gia của bột- PMEDM so với EDM thông thường tại c ng thông số công nghệ EDM. * Từ các kết quả nghiên cứu về độ nhám bề mặt và độ cứng tế vi bề mặt, luận án đã phân tích, luận giải cơ chế bản chất của quá trình phóng tia lửa điện có trộn bột ảnh hưởng tới các kết quả thu được. * Kiểm nghiệm m n một số mẫu thí nghiệm có độ cứng cao và độ nhám bề mặt thấp. e. Phương pháp nghiên cứu * c u t u t: - Nghiên cứu cơ sở lý thuyết và bản chất của quá trình EDM và quá trình PMEDM. Phân tích các yếu tố ảnh hưởng chính tới quá trình phóng tia lửa điện như: D ng phóng tia lửa điện; thời gian phát xung; nồng độ bột, kích thước bột - Nghiên cứu cơ sở l thuyết quá trình xâm nhập nguyên tố hóa học vào bề mặt, quá trình hình thành cacbít trên bề mặt của chi tiết sau gia công bằng phương pháp PMEDM. *Nghiên c u bằng thực nghiệm bao gồm: - Xây dựng hệ thống thí nghiệm và kế hoạch thực nghiệm. - Phân tích, đánh giá, so sánh, luận giải các hiện tượng và kết quả nhận được bao gồm: độ nhám bề mặt - Ra; hàm lượng vônphram xâm nhập vào bề mặt; độ cứng tế vi bề mặt – HV dựa vào cơ sở lý thuyết EDM, PMEDM và quá trình xâm nhập nguyên tố hóa học vào bề mặt, quá trình hình thành cacbít trên bề mặt của chi tiết. - D ng quy hoạch thực nghiệm để xây dựng các hàm quan hệ ( độ nhám bề mặt, hàm lượng Vônphram xâm nhập vào bề mặt, độ cứng tế vi bề mặt) với các thông số công nghệ EDM và nồng độ bột. 3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài a. Ý nghĩa khoa học - Đề tài đã nghiên cứu làm rõ cơ chế và bản chất của gia công PMEDM sử dụng bột Cacbít vônphram để gia công chi tiết thép SKD61, từ đó tìm ra quy luật để điều khiển sự ảnh hưởng của nồng độ bột và các thông số công nghệ trong quá trình gia công đến chất lượng bề mặt. Kết quả nghiên này hoàn toàn có thể sử dụng làm cơ sở khoa học về mặt phương pháp cho các nghiên cứu ứng với các cặp vật liệu bột và chi tiết khác khi gia công PMEDM. b. Ý nghĩa thực tiễn - à cơ sở tham khảo để lựa chọn bộ thông số công nghệ khi gia công PMEDM dùng cho các nhà máy, xí nghiệp và các phòng thí nghiệm nhằm đạt được độ nhám bề mặt và độ cứng tế vi bề mặt theo yêu cầu đặt ra trước. - Dùng làm tài liệu tham khảo cho các cơ sở đào tạo. 3
4. - Đề tài lựa chọn đối tượng nghiên cứu là th p SKD61 và bột acbít vônphram có một ngh a thực ti n trong việc gia công khuôn dập nóng để cải thiện về chất lượng bề mặt. - Phương pháp PMEDM với bột acbít vônphram thích hợp với các chi tiết có bề mặt thành mỏng hoặc chi tiết có hình thù phức tạp khác nhằm đảm bảo đồng thời độ nhám bề mặt và độ cứng tế vi lớp bề mặt. 4. Các đóng góp mới của luận án - Xác định được ảnh hưởng của thông số công nghệ EDM và nồng độ bột tới độ nhám bề mặt trong vùng các thông số công nghệ EDM và nồng độ bột được nghiên cứu. - Xác định được ảnh hưởng của thông số công nghệ EDM và nồng độ bột tới sự xâm nhập Vônphram vào bề mặt trong vùng các thông số công nghệ EDM và nồng độ bột được nghiên cứu. - Xác định được ảnh hưởng của thông số công nghệ EDM và nồng độ bột tới độ cứng tế vi bề mặt trong v ng các thông số công nghệ EDM và nồng độ bột được nghiên cứu. 5. Cấu tr c của luận án - uận án gồm 4 chương chính, phần mở đầu và các phụ lục: hương 1: Tổng quan về phương pháp gia công tia lửa điện hương 2: ơ sở l thuyết gia công tia lửa điện và gia công tia lửa điện có trộn bột hương 3: Nghiên cứu ảnh hưởng của các thông số công nghệ và nồng độ bột cacbít vônphram trong dung dịch điện môi tới độ nhám bề mặt hương 4: Nghiên cứu thực nghiệm ảnh hưởng của các thông số công nghệ và nồng độ bột cacbít vônphram trong dung dịch điện môi tới sự xâm nhập của Vônphram và độ cứng tế vi bề mặt chi tiết C N 1 T N QU N VỀ P N P P C N T LỬ ỆN Trong chương này nhằm định hướng nghiên cứu một cách hợp lý, đã tìm hiểu các thông tin liên quan gồm: 1.1. Lịch sử hình thành, sự phát triển của phương pháp gia c ng tia lửa điện 1.1.1. Lịch sử hình thành ách đây gần 200 năm nhà nghiên cứu tự nhiên người Anh Joseph Priestley (1733-1809) trong các thí nghiệm của mình đã nhận thấy có hiện tượng ăn m n vật liệu gây ra bởi sự phóng điện. Nhưng đến năm 1943 hai vợ chồng azarenko người Nga mới tìm ra cánh cửa dẫn tới công nghệ gia công tia lửa điện theo [14], [4]. 1.1.2. Sự phát triển của phương pháp gia công tia lửa điện a. Xung định hình b. Cắt dây bằng tia lửa điện c. Gia công EDM rung điện cực với tần số siêu âm d. Xung khô 4
5. - Ngoài ra còn một số phương pháp khác như : Phay EDM (EDM milling), mài xung điện - Abrasive Electrical Discharge Grinding (AEDG), xung có trộn bột hợp kim trong dung môi cách điện- Powder mixed electrical discharge machining (PMEDM), 1.2. Phương pháp gia c ng tia lửa điện có tr n b t (PMEDM- Powder Mixed Electrical Discharge Machining) 1.2.1. Nguyên lý, trang thiết bị phương pháp PMEDM Khi có sự tham gia các hạt bột vào quá trình phóng tia lửa điện đã làm thay đổi quá trình này như theo hình 1.15. Trang thiết bị khi có trộn bột theo hình 1.16. Điện Cực(+) Hạt bột dẫn điện Phôi (-) Hình1.15: Mô ì u p ươ p áp PMEDM [37] Bộ điều khiển Nguồn điện 1. Nam châm. 5. Điện cực. 2. Bơm tuần hoàn. 6. Trục khuấy. 3. Vòi phun. 7. hỉ thị kế. 4. Thùng chứa dung môi cách điện. 8. Bộ hiển thị tọa độ các trục. Hình 1.16: Mô hình thực nghiệm PMEDM [37] 1.2.2. Tổng quan tình hình nghiên cứu phương pháp PMEDM Kết luận Chương 1 Đã tổ ợp các xu ướ p át tr ể của p ươ p áp EDM & PMEDM tr t ớ . Qua p ầ đá á tổ qua về xu ướ p át tr ể của p ươ p ươ p áp PMEDM, ậ t ấ rằ ữ oạ vật ệu bột có ệt độ ó c ả cao rất ít được c u. Hướ c u của đề tà về ả ưở bột Cacbít vô p ram tớ c ất ượ bề mặt (độ ám bề mặt, sự xâm ập của Vô p ram vào bề mặt, độ c t v bề mặt t ép SKD61) tạ các c độ a cô t và bá t có ĩa về mặt k oa ọc và t ực t ở V ệt am. 5
6. C N 2 C S LÝ T UYẾT C N T LỬ ỆN VÀ C N T LỬ ỆN CÓ TRỘN BỘT Nhằm phục vụ nghiên cứu thực nghiệm và cở sở lý thuyết cho việc luận giải các kết quả thu được trong chương 3&4. Trong chương này đã tìm hiểu, nghiên cứu các thông tin liên quan gồm: 2.1. Cơ sở lý thuyết gia công tia lửa điện 2.1.1. Bản chất vật lý của quá trình phóng tia lửa điện 2.1.2. Cơ chế tách vật liệu 2.1.3. Đặc tính về điện của sự phóng tia lửa điện 2.1.4. Lượng hớt vật liệu 2.1.5. Chất lượng bề mặt sau gia công 2.1.6. Sự mòn điện cực 2.1.7. Chất điện môi 2.2. Cơ sở lý thuyết gia c ng tia lửa điện có tr n b t 2.2.1. Vai trò của hạt bột trong quá trình phóng tia lửa điện Vai trò của hạt bột tham gia vào quá trình phóng điện được mô tả như hình 2.10 và 2.11 Hình 2.10: Ả ưở của ạt bột tro quá trì ì t à k p ó đ ệ của quá trì EDM [43] 6
7. Ca-tốt 2.2.2. Sự cách điện của dung dịch điện môi 2.2.3. Độ lớn khe hở phóng Hạt b t điện 2.2.4. Độ rộng của kênh plasma Hạt b t 2.2.5. Số lượng tia lửa điện 2.2.6. Cơ sở lý thuyết sự xâm nhập của bột trộn trong dung A-nốt môi vào bề mặt chi tiết trong quá trình PMEDM Hình 2.11: Câ cầu tro quá trì p ó Kết luận chương 2 đ ệ của quá trì PMEDM [59] C ươ a c u và tổ ợp về cơ sở t u t a cô t a ửa đ ệ - EDM và a cô t a ửa đ ệ có trộ bột - PMEDM tr các vấ đề: Bả c ất vật của quá trì p ó t a ửa đ ệ tro p ươ p áp a cô EDM để àm cơ sở c u về quá trì gia công PMEDM. Vai tr của ạt bột ả ưở đ quá trì p ó t a ửa đ ệ tro a cô EDM. Cơ sở và bả c ất của sự xâm ập u t óa ọc tro bột trộ và du mô các đ ệ vào bề mặt c t t và quá trì tạo cacbít tr bề mặt. C N 3 N ÊN CỨU ẢN N CỦ C C T N SỐ C N N Ệ VÀ NỒN Ộ BỘT CACBÍT VÔNPHRAM TRONG DUN DỊC ỆN M TỚ Ộ N M BỀ MẶT 3.1. Mục đích 3.2. ối tượng và phạm vi nghiên cứu 3.3. iều kiện thực nghiệm khảo sát Mô hình thực nghiệm theo như hình 3.1. QÚQÚ TRÌNH TRÌN XUNG XUNPMEDM PMEDM Hình 3.1: Mô hình thực nghiệm 3.3.1. Hệ thống thí nghiệm 1. Máy thí nghiệm: Sử dụng máy xung điện ARISTECH CNC-460 của Hãng LIEN SHENG MECHANICAL &ELECTRICAL CO.,LTD – ĐÀI O N. 7
8. 2. Vật liệu phôi: Vật liệu sử dụng là thép SKD61- Nhà sản xuất Daido Amistar (JIS- Nhật Bản), thành phần hóa học của th p SKD61 được cho ở bảng 3.1. Kích thước phôi trước khi gia công D=19mm, L=50mm; Sau khi gia công D=19mm, L=49.7mm 3. Vật liệu đồ đ ện cực: Sử dụng đồng điện cực là loại đồng đỏ có độ tinh khiết cao theo bảng 3.2. 4. Đặc tính kỹ thuật của bột Cacbít vônphram: Bột Cacbít vônphram (mã thương mại W -727-6) dùng làm thí nghiêm của nhà sản xuất PRAXAIR SURFACE TECHNOLOGIES. ác đặc tính của bột theo như bảng 3.3 và bảng 3.4. 5. Dung môi dầu các đ ện: Dung môi dầu cách điện được dùng là dầu Shell EDM Fluid 2, các đặc tính kỹ thuật được cho trong bảng 3.5. 6. Thùng ch a dung dịc đ ện môi 7.Các thông s cô ệ và ồ độ bột: Bảng 3.6. Các thông s cô ệ EDM và nồ độ bột thực nghiệm cho quá trình PMEDM ường độ d ng điện (Ip) 1A, 2A, 3A,4A Thời gian phát xung(Ton) 16s; 32s; 50s; 200s Thời gian ngừng phát xung(Toff) 50s Dung dịch điện môi Shell EDM Fluid 2 Phân cực Ngược: Điện cực (-), Phôi (+) Điện áp phóng(V) 80-120V Nồng độ bột Cacbít vônphram 20; 40; 60 (g/l) ác thông số công nghệ EDM và nồng độ được chọn theo mục đích nghiên cứu của đề tài theo bảng 3.6. 3.3.2. Thiết bị đo, kiểm tra 1. Má đo độ nhám bề mặt 2. Câ đ ện tử 3.4. Nghiên cứu thực nghiệm các yếu tố ảnh hưởng tới đ nhám bề mặt (Ra) Trong mục 2.1.5 của chương 2 đã tìm hiểu và nghiên cứu thì chất lượng bề mặt - cụ thể là độ nhấp bề mặt (Ra) gia công bằng phương pháp EDM chịu ảnh hưởng bởi các yếu tố như: D ng phóng tia lửa điện, điện áp phóng tia lửa điện và thời gian phát xung. Qua các phân tích nêu trên kết hợp với mục đích của đề tài trong phần mở đầu, do vậy trong phần thực nghiệm này nghiên cứu ảnh hưởng của các yếu tố: 1. D ng phóng tia lửa điện Ip. ác chế độ theo bảng 3.6 8
9. 2. Thời gian phát xung Ton. ác chế độ theo bảng 3.6 3. Nồng độ bột Cacbít vônphram . ác chế độ theo bảng 3.6 Tác độ tớ độ nhám bề mặt (Ra) chi ti t gia công bằ p ươ pháp PMEDM. oà ra so sá độ nhám bề mặt chi ti t gia công bằ p ươ pháp PMEDM và EDM tro c c độ t ô s cô ệ EDM. 3.4.1. Nghiên cứu thực nghiệm ảnh hưởng của thời gian phát xung Ton và nồng độ bột tới độ nhám bề mặt Hình 3.9: Độ nhám bề mặt Ra tại Ip=1A Hình 3.10: Độ nhám bề mặt Ra tại Ip=2A Hình 3.11: Độ nhám bề mặt Ra tại Ip=3A Hình 3.12: Độ nhám bề mặt Ra tại Ip=4A Trong phần khảo sát thực nghiệm này, trên cơ sở kết quả thực nghiệm đo được về độ nhám bề mặt trung bình theo các bảng 3.7 3.10, xây dựng biểu đồ quan hệ giữa độ nhám bề mặt (Ra) trung bình với thời gian phát xung Ton và nồng độ bột tại các Ip. ăn cứ vào các biểu đồ- hình 3.9 3.12 phân tích, đánh giá ảnh hưởng của thời gian phát xung và nồng độ bột tại các Ip tới độ nhám bề mặt. 9
10. 3.4.1.1. So sánh độ ám bề mặt t a đổ ữa p ươ p áp PMEDM và EDM ăn cứu kết quả thực nghiệm độ nhám bề mặt theo biểu đồ hình 3.9÷ 3.12 nhận thấy: Độ nhám bề mặt theo phương pháp PMEDM có sự thay đổi theo chiều hướng giảm so với nhám bề mặt theo phương pháp EDM tại các Ton và nồng độ bột khác nhau trong v ng khảo sát. 3.4.1.2. c u t ực ệm tạ các c độ có độ ám bề mặt t a đổ ều ất a. Thay đổi nhiều nhất giữa phương pháp PMEDM so với phương pháp EDM: Trong các biểu đồ 3.9÷3.12 thì tại biểu đồ hình 3.9: Với Ton=16 s ở nồng độ 40g l của phương pháp PMEDM có sự thay đổi độ nhám bề mặt lớn nhất, giảm so với nhám bề mặt của phương pháp EDM c ng chế độ công nghệ về điện là 57.98 . b. Thay đổi nhiều nhất giữa các chế độ trong phương pháp PMEDM: Trong các biểu đồ 3.9÷3.12 thì tại biểu đồ hình 3.10: Với Ton=16 s nhám bề mặt ở nồng độ 60g l giảm nhiều nhất so với nhám bề mặt ở nồng độ 40g l là 44.84 . c. Độ nhám bề mặt nhỏ nhất trong các chế độ khảo sát của phương pháp PMEDM: Theo biểu đồ hình 3.9 ở nồng độ 40g l tại Ton= 16 s có độ nhấp bề mặt nhỏ nhất là Ra=0.471µm. 2.4.1.3. c u t ực ệm tạ các c độ có độ ám bề mặt t a đổ ít ất a. Thay đổi ít nhất giữa phương pháp PMEDM so với phương pháp EDM: Trong các biểu đồ hình 3.9÷3.12 thì tại biểu đồ hình 3.12: Với Ton= 50 s ở nồng độ 20g l độ nhám bề mặt của phương pháp PMEDM có sự thay đổi nhỏ nhất so với nhám bề mặt của EDM c ng chế độ công nghệ về điện là 0.31 . b. Thay đổi ít nhất giữa các chế độ trong phương pháp PMEDM: Trong các biểu đồ hình 3.9÷3.12 thì tại biểu đồ hình 3.12: nồng độ 40g l có nhám bề mặt giảm ít nhất so với nhám bề mặt ở nồng độ 20g l với c ng Ton= 50 s là 1.3 . 3.4.2. Nghiên cứu thực nghiệm ảnh hưởng của dòng phóng điện Ip và nồng độ bột tới độ nhám bề mặt Trong phần khảo sát thực nghiệm này, trên cơ sở kết quả thực nghiệm đo được về độ nhám bề mặt trung bình theo các bảng 3.7 3.10, xây dựng biểu đồ quan hệ giữa độ nhám bề mặt Ra trung bình với d ng phóng tia lửa điện Ip và nồng độ bột tại các Ton. ăn cứ vào các biểu đồ- hình 3.15 3.18 phân tích, đánh giá ảnh hưởng của d ng phóng tia lửa điện Ip và nồng độ bột tại các Ton tới độ nhám bề mặt. Theo biểu đồ các hình 3.15÷3.18: 10
11. - c ng một nồng độ (trong các nồng độ bột khảo sát) thì nhám bề mặt tăng dần theo Ip=1A; Ip=2A; Ip=3A; Ip=4 . Điều này ph hợp với l thuyết EDM và PMEDM. - Tại thời gian phát xung nhất định (trong các thời gian phát xung đang khảo sát) thì độ nhám bề mặt giảm dần khi nồng độ bột tăng. Hình 3.15: Độ nhám bề mặt Ra tại Ton=16μs Hình 3.16: Độ nhám bề mặt Ra tại Ton=32μs Hình 3.17: Độ nhám bề mặt Ra tại Ton=50μs 11
12. Hình 3.18: Độ nhám bề mặt Ra tại Ton=200μs 3.5. Xây dựng mối quan hệ giữa các yếu tố ảnh hưởng tới đ nhám bề mặt (Ra) Qua phân tích đánh giá của các yếu tố ảnh hưởng tới độ nhám bề mặt (Ra) trung bình ở mục 3.4 nhận thấy rằng, các yếu tố đều có ảnh hưởng nhất định tới độ nhám bề mặt, những sự tác động mạnh yếu của các yếu tố thì chưa đánh giá được. Do vậy, trong phần này dựa vào các kết quả thực nghiệm đã có và phương pháp đồ thị biểu di n các điểm số liệu thực nghiệm, tác giả đề xuất quan hệ hàm hồi quy này có dạng là hàm số mũ như sau: a b c (3.1) Ra =K.T on .I p .N bt Sử dụng phương pháp bình phương nhỏ nhất để xây dựng hàm hồi quy trong tính toán quy hoạch thực nghiệm [7] ta có hàm hồi quy: 0,5209 0,2301 -0,1112 (3.5) Ra =0,632.I p .T on .N bt 2 ' 2 Với độ tin cậy : σyy -σ (3.6) r=2 0,923 σy Kết luận chương 3 1. K trộ bột ợp k m Cacbít vô p ram vớ một ồ độ ất đị vào du mô dầu các đ ệ k a cô EDM, độ ám bề mặt đã cả t ệ t eo ướ t t ơ so vớ p ươ p áp a cô EDM t ô t ư tạ tất cả các c độ t ô s cô ệ EDM tro v k ảo sát. 2. Vớ ồ độ bột ợp k m Cacbít vô p ram t dầ từ 20 / ; 40 / ; 60 / t ì độ ám bề mặt ảm dầ tạ các c độ a cô (Ip, Ton). 3. Tro các c độ c u, tạ Ip= 1A, Ton=16μs, ồ độ 40 / t ì độ ám bề mặt của p ươ p áp PMEDM t a đổ ảm ớ ất so vớ độ ám bề mặt của p ươ p áp EDM c c độ t ô s cô ệ EDM à 57.98 . 12
13. 4. Đã xâ dự àm qua ệ ữa độ ám bề mặt Ra vớ các t ô s đầu vào ư : D p ó t a ửa đ ệ Ip, t a p át xu Ton, ồ độ bột bt t eo p ươ p áp qu oạc t ực ệm. P â tíc đá á va tr ả ưở của từ t ô s đầu vào tớ độ ám bề mặt Ra 0,5209 0,2301 -0,1112 t eo àm ồ qu t ực ệm sau: Ra =0,632.I p .T on .N bt C N 4 N ÊN CỨU ẢN N CỦ C C T N SỐ CÔN N Ệ VÀ NỒN Ộ BỘT CACBÍT VÔNPHRAM TRONG DUN DỊC ỆN M TỚ SỰ X M N P CỦ VÔNPHRAM VÀ Ộ CỨN TẾ V BỀ MẶT C T ẾT 4.1. Mục đích 4.2. ối tượng và phạm vi nghiên cứu 4.3. iều kiện thực nghiệm khảo sát Mô hình thực nghiệm theo như hình 4.1 Hình 4.1: Sơ đồ thực nghiệm và k t quả 4.3.1. Hệ thống thí nghiệm - Như trình bày trong mục 3.3.1 chương 3 4.3.2. Thiết bị đo, kiểm tra 1 Thành phần hoá học: Được xác định bằng phương pháp EDX (Energy-dispersive X-ray spectroscopy) trên máy hiển vi điện tử quét JSM 6610LA của hãng JEOL – JAPAN. 2. Đo độ c ng t vi lớp bề mặt: Được thực hiện trên máy đo độ cứng tế vi DURAMIN- Struers của Đức. 3. Tổ ch c pha: Được chụp bởi kính hiển vi AXIO- A2M. 4.Thi t bị kiểm nghiệm mòn: Được thực hiện trên máy thử nghiệm mẫu đa năng UMT (The Universal Micro Materials Tester platform). 4.4. Nghiên cứu thực nghiệm các yếu tố ảnh hưởng tới sự âm nhập của nguyên tố Vônphram vào bề mặt SKD61 Trong phần nghiên cứu thực nghiệm này, luận án tập trung phân tích đánh giá ảnh hưởng của các yếu tố: Ip; Ton; Nồng độ bột tới sự xâm nhập của Vônphram vào bề mặt chi tiết sau gia công. Quá trình phân tích thành phần hóa học lớp bề mặt c n có các nguyên tố khác (Coban) của bột trộn xâm nhập vào bề mặt nhưng do hàm lượng của chúng rất nhỏ nên 13
14. không ảnh hưởng đáng kể đến chất lượng bề mặt chi tiết và không nghiên cứu trong luận án này. Mục đích chính trong phần này là xác định hàm lượng nguyên tố Vônphram có trong bề mặt chi tiết SKD61 sau gia công PMEDM, làm cơ sở để nghiên cứu đánh giá độ cứng tế vi bề mặt. 4.4.1. Nghiên cứu thực nghiệm ảnh hưởng của thời gian phát xung Ton và nồng độ bột tới sự xâm nhập của nguyên tố ônphram vào bề mặt SKD61 Hình 4.10: Hàm ượng nguyên t Vô p ram của ớp bề Hình 4.11: Hàm ượng nguyên t Vô p ram của ớp bề mặt chi ti t tại Ip=1A mặt chi ti t tại Ip=2A Hình 4.12: Hàm ượng nguyên t Vô p ram của ớp bề Hình 4.13: Hàm ượng nguyên t Vô p ram của ớp bề mặt chi ti t tại Ip=3A mặt chi ti t tại Ip=4A Trong phần khảo sát thực nghiệm này, trên cơ sở kết quả thực nghiệm đo được về hàm lượng Vônphram trung bình xâm nhập vào bề mặt theo các bảng 4.1 4.4, xây dựng biểu đồ quan hệ giữa hàm lượng Vônphram trung bình xâm nhập vào bề mặt với thời gian phát xung Ton và 14
15. nồng độ bột tại các Ip. ăn cứ vào các biểu đồ - hình 4.10 4.13 phân tích, đánh giá mức độ ảnh hưởng của thời gian phát xung và nồng độ bột tại các IP tới hàm lượng Vônphram xâm nhập vào bề mặt. Theo các biểu đồ hình 4.10 ÷ 4.13: 1. Tại các thời gian phát xung Ton đều có sự xâm nhập của nguyên tố Vônphram vào bề mặt th p SKD61. Riêng các chế độ: Ip=1A, Ton= 200 s, nồng độ 20g l và 40g l (hình 4.10); Ip=3A, Ton= 200 s, nồng độ 40g l (hình 4.12) và Ip=4A, Ton= 200 s, nồng độ 60g l (hình 4.13) nguyên tố Vônphram không xâm nhập vào bề mặt. 2. Tại thời gian phát xung nhỏ thì hàm lượng Vônphram xâm nhập vào bề mặt nhiều ở tất cả các nồng độ và tỷ lệ thuận với nồng độ, đặc biệt tại Ton= 16 s thì hàm lượng Vônphram xâm nhập vào bề mặt là tốt nhất tại tất cả các Ip khảo sát. Ngoài ra theo biểu đồ hình 4.10 tại Ton=16 s; Ip=1A và nồng độ 60g l hàm lượng Vônphram xâm nhập vào bề mặt là 62.407 , đây là lượng Vônphram xâm nhập nhiều nhất. 3. Khi thời gian phát xung tăng lên thì hàm lượng Vônphram của bề mặt chi tiết giảm đi tại các dải nồng độ ở tất cả các chế độ Ip đang khảo sát. 4. Tại Ton= 200 s ở tất cả các dải nồng độ và các chế độ d ng phóng tia lửa điện thì hàm lượng Vônphram xâm nhập vào bề mặt rất ít (<1 ), một số chế độ đã không có Vônphram xâm nhập vào bề mặt. 4.4.2. Nghiên cứu thực nghiệm ảnh hưởng của dòng phóng tia lửa điện Ip và nồng độ bột tới sự xâm nhập của nguyên tố ônphram vào bề mặt SKD61 Trong phần khảo sát thực nghiệm này, trên cơ sở kết quả thực nghiệm đo được về hàm lượng Vônphram trung bình xâm nhập vào bề mặt theo các bảng 4.1 4.4, xây dựng biểu đồ quan hệ giữa hàm lượng Vônphram trung bình xâm nhập vào bề mặt với d ng phóng tia lửa điện Ip và nồng độ bột tại các Ton. ăn cứ vào các biểu đồ - hình 4.14 4.17 phân tích, đánh giá mức độ ảnh hưởng của d ng phóng tia lửa điện Ip và nồng độ bột tại các Ton tới hàm lượng Vônphram xâm nhập vào bề mặt. Hình 4.14: Hàm ượng nguyên t Vô p ram của ớp bề mặt chi ti t tại Ton=16μs 15
16. Hình 4.15: Hàm ượng nguyên t Vô p ram của ớp bề mặt chi ti t tại Ton=32μs Hình 4.16: Hàm ượng nguyên t Vô p ram của ớp bề mặt chi ti t tại Ton=50μs Hình 4.17: Hàm ượng nguyên t Vô p ram của ớp bề mặt chi ti t tại Ton=200μs Theo biểu đồ hình 4.14÷ 4.17: 1. Tại c ng một nồng độ và thời gian phát xung (Ton= 16 s; 32 s; 50 s), khi d ng phóng tia lửa điện Ip tăng thì hàm lượng Vônphram xâm nhập vào bề mặt giảm. Riêng có ba trường hợp: Ip=3A , Ton= 16 s, 20g l; 16
17. Ip=2A, Ton= 32 s; 20g l; Ip=2A, Ton= 50 s, 20g l thay đổi khác thường theo hướng có sự xâm nhập Vônphram vào bề mặt nhiều hơn không tuân theo quy luật nêu trên. 2. Theo như biểu đồ hình 4.17 hàm lượng Vônphram xâm nhập vào bề mặt hầu như không đáng kể tại các nồng độ và d ng phóng tia lửa điện. Như vậy với Ton =200 s rất khó khăn trong việc Vônphram xâm nhập vào bề mặt. 3. Tại Ip= 1 ở tất cả các nồng độ khi thời gian phát xung Ton tăng thì hàm lượng Vônphram xâm nhập vào bề mặt giảm, có ngh a là tỉ lệ nghịch với nhau. hỉ duy nhất tại chế độ: Ip= 1A, Ton= 50 s, nồng độ 20g l không tuân theo quy luật đó. 4.4.3. ây dựng mối quan hệ các yếu tố ảnh hưởng tới hàm lượng Vônphram xâm nhập vào bề mặt Qua các kết quả thực nghiệm đã phân tích đánh giá của các yếu tố ảnh hưởng tới sự xâm nhập của Vônphram vào bề mặt ở mục 4.4.1 và 4.4.2, các yếu tố đều có ảnh hưởng nhất định tới sự xâm nhập của Vônphram vào bề mặt, những sự tác động mạnh yếu của từng yếu tố thì chưa phân tích được. Với các thông số đầu vào là thời gian phát xung Ton, dòng phóng tia lửa điện Ip, nồng độ bột Nbt và thông số đầu ra là hàm lượng Vônphram bề mặt – k hiệu là W%. Dựa vào số liệu thực nghiệm thu được và phương pháp đồ thị biểu di n các điểm số liệu thực nghiệm, tác giả đề xuất quan hệ hàm hồi quy này có dạng là hàm số mũ như sau: W =H.Td .I e .N t f (4.1) % on p b Sử dụng phương pháp bình phương nhỏ nhất để xây dựng hàm hồi quy trong tính toán quy hoạch thực nghiệm[7] ta có hàm hồi quy: -0,8818 -1,9325 0,6632 (4.5) W% =755,37.I p .T on .N bt 2 ' 2 Với độ tin cậy: σyy -σ (4.6) r=2 =0,922 σy 4.5. Nghiên cứu thực nghiệm các yếu tố ảnh hưởng tới đ cứng tế vi bề mặt SKD61 Trong nghiên cứu này, nghiên cứu ảnh hưởng của các thông số công nghệ EDM và nồng độ bột ảnh hưởng tới độ cứng tế vi bề mặt (HV) chi tiết gia công bằng phương pháp PMEDM. Xem x t đánh giá ảnh hưởng của từng thông số đến độ cứng tế vi bề mặt. Ngoài ra so sánh, đánh giá độ cứng tế vi bề mặt chi tiết gia công bằng phương pháp PMEDM với độ cứng tế vi bề mặt chi tiết gia công bằng phương pháp EDM. Các kết quả đo độ cứng tế vi bề mặt–HV của chi tiết gia công bằng phương EDM và PMEDM tại các chế độ thực nghiệm với ba điểm đo khác nhau trên bề mặt mẫu thu được như trong các bảng 4.8÷4.11. 17
18. 4.5.1. nh hưởng của thời gian phát xung Ton và nồng độ bột tới độ cứng tế vi (H ) bề mặt SKD61 Hình 4.18: Độ c t v (HV) ớp bề mặt Hình 4.19: Độ c t v (HV) ớp bề mặt chi ti t tại Ip=1A chi ti t tại Ip=2A Hình 4.20: Độ c t v (HV) ớp bề mặt Hình 4.21: Độ c t v (HV) ớp bề mặt chi ti t tại Ip=3A chi ti t tại Ip=4A Trong phần thực nghiệm đánh giá độ cứng tế vi bề mặt này, trên cơ sở các kết quả thực nghiệm đo độ cứng tế vi trung bình của bề mặt, xây dựng biểu đồ quan hệ giữa độ cứng tế vi trung bình của bề mặt với thời gian phóng tia lửa điện Ton và nồng độ bột tại các Ip. ăn cứ vào các biểu đồ - hình 4.18 4.21 phân tích, đánh giá ảnh hưởng của thời gian phát xung Ton và nồng độ bột tại các Ip tới độ cứng tế vi trung bình của bề mặt. Ngoài ra so sánh với độ cứng tế vi trung bình bề mặt gia công bằng phương pháp PMEDM & EDM. Theo biểu đồ hình 4.18 4.21: 1. Như vậy độ cứng tế vi lớp bề mặt gia công bằng phương pháp PMEDM hầu hết cao hơn so với độ cứng tế vi lớp bề mặt gia công bằng 18
19. phương pháp EDM tại các chế độ đang nghiên cứu khảo sát. Chỉ có hai trường hợp: Ton= 200 s, Ip=3A và nồng độ 40g/l; Ton= 200 s, Ip= 4A và nồng độ 60g l có độ cứng xấp xỉ với độ cứng tế vi bề mặt gia công bằng phương pháp EDM có c ng thông số công nghệ EDM( theo biểu đồ hình 4.20 và 4.21). 2. Sự thay đổi về độ cứng tế vi bề mặt cao nhất được gia công bằng phương pháp PMEDM so với độ cứng tế vi bề mặt được gia công bằng phương pháp EDM là 129.17 tại chế độ Ton=16 s; Ip=1A và nồng độ 60g/l (theo biểu đồ hình 4.18). 3. Sự thay về độ cứng tế vi cao nhất giữa hai bề mặt được gia công bằng phương pháp PMEDM tại Ton= 16 s, Ip=2A , 60g/l và Ton= 16 s, Ip=2A , 20g/l là 39% (theo biểu đồ hình 4.19). 4. Tại Ton= 16 s khi Ip thay đổi, hiệu ứng ảnh hưởng của nồng độ bột acbít vônphram trong quá trình gia công và hàm lượng Vônphram cao trong bề mặt theo mục 4.4.1 được thể hiện rõ nhất ảnh hưởng đến độ cứng tế vi bề mặt, hay nói một cách khác là tại chế độ có thời gian phát xung nhỏ độ cứng tế vi bề mặt được gia công bằng phương pháp PMEDM cải thiện một cách rõ nhất so với độ cứng tế vi bề mặt được gia công bằng phương pháp EDM. 4.5.2. nh hưởng dòng phóng tia lửa điện Ip và nồng độ bột tới độ cứng tế vi (H ) bề mặt SKD61 Trên cơ sở các kết quả thực nghiệm đo độ cứng tế vi trung bình của bề mặt dưới ảnh hưởng của d ng phóng tia lửa điện Ip và nồng độ bột tại các Ton khác nhau, xây dựng biểu đồ quan hệ giữa độ cứng tế vi trung bình của bề mặt với d ng phóng tia lửa điện Ip và nồng độ bột tại các Ton. ăn cứ vào các biểu đồ - hình 4.22 4.25 phân tích, đánh giá ảnh hưởng của d ng phóng tia lửa điện Ip và nồng độ bột tại các Ton tới độ cứng tế vi trung bình của bề mặt, ngoài ra so sánh độ cứng tế vi trung bình bề mặt chi tiết gia công bằng phương pháp PMEDM & EDM. Theo biểu đồ hình 4.22 ÷ 4.25: 1. Tại cùng một nồng độ và thời gian phát xung Ton, khi dòng phóng tia lửa điện Ip tăng thì độ cứng tế vi bề mặt giảm. Riêng có ba trường hợp: Ip=2A, Ton= 200 s, tại các nồng độ 20g l; 40g l; 60g l theo biểu đồ hình 4.25 có độ cứng cao khác thường, theo biểu đồ hình 4.17 mục 4.4.2 thì hàm lượng Vônphram xâm nhập vào bề mặt tại các trường hợp này rất ít, nguyên nhân là do kênh nhiệt hình thành trong chế độ này tốt dẫn đến quá trình tạo thành acbít vônphram hoặc nhiệt độ đã làm nóng chảy bột acbít vônphram xâm nhập vào bề mặt tốt. 19
20. 2. Tại Ip= 1A tại các nồng độ khác nhau khi thời gian phát xung tăng thì độ cứng tế vi bề mặt giảm. Nguyên nhân của hiện tượng này là do: Hàm lượng Vônphram xâm nhập vào bề mặt giảm dần theo biều đồ 4.14 4.17 mục 4.4.2. Riêng tại chế độ Ip=1A, Ton= 50 s, nồng độ 20g/l có hàm lượng Vônphram xâm nhập vào bề mặt cao hơn chế độ Ip=1A, Ton=32 s, nồng độ 20g l theo biểu đồ hình 4.15 và 4.16 mục 4.4.2, do vậy chế độ Ip=1A, Ton= 50 s nồng độ 20g l có độ cứng tế vi cao hơn chế độ Ip=1A, Ton=32 s nồng độ 20g/l. Hình 4.22: Độ c t v (HV) ớp bề mặt chi ti t tại Ton=16μs Hình 4.23: Độ c t v (HV) ớp bề mặt chi ti t tại Ton=32μs 20
21. Hình 4.24: Độ c t v (HV) ớp bề mặt chi ti t tại Ton=50μs Hình 4.25: Độ c t v (HV) ớp bề mặt chi ti t tại Ton=200μs 4.5.3 Xây dựng mối quan hệ giữa các yếu tố ảnh hưởng tới độ cứng tế vi bề mặt (HV) Trong quan hệ này, thông số đầu vào là thời gian phát xung Ton , dòng phóng tia lửa điện Ip , nồng độ bột Nbt và thông số đầu ra là độ tế vi bề mặt (HV)- k hiệu hàm là fHV. Dựa vào số liệu thực nghiệm thu được và phương pháp đồ thị biểu di n các điểm số liệu thực nghiệm, tác giả đề xuất hàm hồi quy có dạng là hàm số mũ: f =G.Tk .I m .N n (4.9) HV on p bt Sử dụng phương pháp bình phương nhỏ nhất để xây dựng hàm hồi quy trong tính toán quy hoạch thực nghiệm[7] ta có hàm hồi quy: -0,0406 -0,2523 0,0367 (4.13) fHV =707,457.T on .I p .N bt 2 ' 2 Với độ tin cậy: σyy -σ (4.14) r=2 =0,919 σy 21
22. 4.5.4 nh chụp tổ chức pha Cacbít vônphram lớp bề mặt gia công bằng phương pháp PMEDM Khi xem x t tổ chức pha cabít vônphram theo hình 4.27 4.30 nhận thấy rằng hầu hết tại các chế độ thực nghiệm đều có pha cabít vônphram, điều này giải thích cho hiện tượng độ cứng tế vi bề mặt của các mẫu gia công bằng PMEDM có độ cứng cao hơn độ cứng bề mặt mẫu gia công bằng EDM. 4.6. Kiểm nghiệm mòn Trong phần kiểm nghiệm mòn này, kết quả là các biểu đồ tốc độ mòn tại các mẫu có chế độ gia công bằng phương pháp PMEDM và EDM là: Ip=1A; Ton=16 s và nồng độ 60g/l; 40g/l; 20g/l; 0g/l. Qua biểu đồ tốc độ mòn nhận thấy rằng đối với mẫu gia công bằng phương pháp PMEDM thì tốc độ mòn thấp hơn so với tốc độ mòn mẫu gia công bằng phương pháp EDM. Kết luận chương 4 1. Hàm lượng ônphram xâm nhập vào bề mặt: Tạ d p ó t a ửa đ ệ ỏ và t gian phát xung Ton ỏ có ượ Vô p ram xâm ập vào bề mặt t t ơ so vớ tạ d p ó t a ửa đ ệ ớ và t a p át xu Ton ớ tạ các dả ồ độ bột tro v k ảo sát. Hàm ượ Vô p ram xâm ập cao ất tro các c độ t ực ệm là: 62,407 tạ Ton=16μs; Ip=1A và ồ độ 60 / . Tạ d p ó t a ửa đ ệ ỏ và t a p át xu ỏ, k ồ độ bột t tro v k ảo sát àm ượ Vô p ram xâm ập vào bề mặt t . Đã xây dự àm ồ qu bằ t ực ệm b ểu d m qua ệ ữa àm ượ Vô p ram xâm ập vào bề mặt-W% vớ các t ô s đầu vào(Ip; Ton; Nbt ): -0,8818 -1,9325 0,6632 W% =755,37.Ip .T on .Nbt 2. Độ cứng tế vi lớp bề mặt của phương pháp PMEDM: Hầu h t độ c ng t vi bề mặt gia công bằ p ươ p áp PMEDM cao ơ so vớ độ c ng t vi lớp bề mặt gia công bằ p ươ p áp EDM tại các ch độ công nghệ đã c u. Sự t a đổ độ c ng t vi bề mặt cao nhất trong các ch độ nghiên c u của p ươ p áp PMEDM so với p ươ pháp EDM là 129,17% tại Ton=16μs, Ip=1A và nồ độ 60g/l. Tại ch độ dòng phóng tia lửa đ ện nhỏ và th i gian phát xung nhỏ t ư ng có độ c cao ơ so với những ch độ có dòng phóng tia lửa đ ện lớn và th i gian phát xung lớn ở các dải nồ độ bột đa k ảo sát.Đã xây dựng hàm hồi quy bằng thực nghiệm biểu di n m i quan hệ giữa độ c ng t vi bề mặt (fHV) với các thông s đầu vào(Ip; Ton; Nbt): f =707,457.T-0,0406 .I -0,2523 .N 0,0367 HV on p bt KẾT LU N C UN CỦ LU N N VÀ ỚN N ÊN CỨU T ẾP T EO KẾT LU N CHUNG 1. Các kết quả nghiên cứu 1.1. Độ nhám bề mặt(Ra): 22
23. Khi trộn bột hợp kim acbít vônphram với các dải nồng độ 20g l; 40g l; 60g l vào dung môi dầu cách điện, kết quả thực nghiệm cho thấy: Độ nhám bề mặt Ra của phương pháp PMEDM thay đổi tốt hơn (giảm) so với độ nhám bề mặt của phương pháp EDM trong c ng chế độ thông số công nghệ EDM. Trong các chế độ công nghệ thực nghiệm, độ nhám bề mặt thay đổi giảm lớn nhất là 57.98 tại Ip= 1A, Ton=16 s, nồng độ 40g l so với độ nhám bề mặt của phương pháp EDM có c ng chế độ thông số công nghệ EDM.Nồng độ bột thay đổi từ 20g l; 40g l; 60g l thì độ nhám bề mặt giảm dần tại các Ip, Ton, hay quan hệ giữa nồng độ bột và độ nhám bề mặt là tỉ nghịch với nhau. Xác định được mối quan hệ giữa độ nhám bề mặt-Ra với 0,5209 0,2301 -0,1112 các thông số đầu vào (Ip; Ton; Nbt): Ra =0,632.I p .T on .N bt 1.2. Hàm lượng ônphram xâm nhập vào bề mặt: Tại các chế độ thực nghiệm hầu hết đều có sự xâm nhập của Vônphram vào bề mặt. những chế độ có d ng phóng tia lửa điện nhỏ và thời gian phát xung nhỏ, hàm lượng Vônphram xâm nhập vào bề mặt lớn hơn so với những chế độ có d ng phóng tia lửa điện lớn và thời gian phát xung lớn trong vùng khảo sát khi nồng độ bột tăng, hay tại chế độ có d ng nhỏ và thời gian phát nhỏ thì hàm lượng Vônphram xâm nhập vào bề mặt tỷ lệ thuận với nồng độ. Trong các chế độ công nghệ thực nghiệm, hàm lượng Vônphram xâm nhập cao nhất là: 62,407% tại Ton=16 s; Ip=1A và nồng độ 60g/l. Xác định được mối quan hệ giữa hàm lượng Vônphram xâm nhập vào bề mặt-W% với các thông số đầu vào (Ip; Ton; Nbt): -0,8818 -1,9325 0,6632 W% =755,37.I p .T on .N bt 1.3. Độ cứng tế vi bề mặt (H ): Độ cứng tế vi lớp bề mặt được gia công bằng phương pháp PMEDM hầu hết cao hơn so với độ cứng tế vi lớp bề mặt được gia công bằng phương pháp EDM tại cùng chế độ công nghệ . Trong các chế độ công nghệ thực nghiệm, độ cứng tế vi bề mặt thay đổi tăng lớn nhất là 129,17 tại Ton=16 s, Ip=1A và nồng độ 60g l được gia công bằng phương pháp PMEDM so với độ cứng tế vi bề mặt được gia công bằng phương pháp EDM có c ng chế độ thông số công nghệ EDM. Trong vùng các chế độ thông số công nghệ EDM được khảo sát thì tại chế độ dòng phóng tia lửa điện nhỏ và thời gian phát xung nhỏ thường có độ cứng cao hơn so với d ng phóng tia lửa điện lớn và thời gian phát xung lớn trong các dải nồng độ được khảo sát. Xác đinh được mối quan hệ giữa độ cứng tế vi bề mặt (fHV) với các thông số đầu vào (Ip; Ton; Nbt): -0,0406 -0,2523 0,0367 fHV =707,457.Ton .I p .Nbt Kiểm nghiệm m n bề mặt ở chế độ Ip= 1 , Ton= 16 s tại các dải nồng độ 0g l; 20g l; 40g l; 60g l. Nhận thấy rằng tốc độ m n tỷ lệ nghịch với nồng độ bột và độ cứng tế vi. 1.4. Tại Ip= 1A và Ton= 16μs ở các nồng độ bột khác nhau: Qua khảo sát về độ nhám bề mặt, hàm lượng Vônphram xâm nhập vào bề mặt và độ 23
24. cứng tế vi bề mặt đều cho kết quả tốt hơn so với các chế độ về thông số EDM khác trong c ng phương pháp PMEDM. Đặc bịêt tại nồng độ 60g/l. 2. Các đóng góp của đề tài 2.1. ề mặt cơ chế của phương pháp PMEDM Đề tài đã phân tích tổng hợp vai tr ảnh hưởng của hạt bột trong quá trình phóng tia lửa điện. Thông qua việc phân tích trên, đã lựa chọn v ng thông số công nghệ EDM và nồng độ bột trong v ng khảo sát phù hợp để làm nghiên cứu thực nghiệm.Qua thực nghiệm và quy hoạch thực nghiệm luận án đã phân tích và đề xuất ảnh hưởng của thông số công nghệ EDM nhằm cải thiện độ nhám bề mặt; độ cứng tế vi bề mặt trên cơ sở đó lựa chọn được bộ thông số công nghệ và nồng độ bột hợp lý. 2.2. ề mặt thực nghiệm của phương pháp PMEDM Trong v ng các thông số công nghệ EDM và nồng độ bột được khảo sát ảnh hưởng tới độ nhám bề mặt Ra và độ cứng tế vi bề mặt, thông qua thực nghiệm đã chứng minh được độ nhám bề mặt và độ cứng tế vi bề mặt của phương pháp có trộn bột abít vônphram (PMEDM) cải thiện tốt hơn so với phương pháp EDM thông thường trên nền vật liệu th p SKD61. Thông qua các hàm hồi quy thực nghiệm 3.5; 4.5; 4.13 có thể xác định được các thông số ảnh hưởng tác động mạnh, yếu tới các chỉ tiêu độ nhám bề mặt, hàm lượng Vônphram xâm nhập vào bề mặt, độ cứng tế vi bề mặt. 2.3. ề mặt ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài * ngh a khoa học: Hình thành một giải pháp để cải thiện chất lượng bề mặt (độ nhám bề mặt, độ cứng tế vi bề mặt) thông qua việc lựa chọn các thông số công nghệ EDM và nồng độ bột. * ngh a thực ti n: Thông qua thực nghiệm chất lượng bề mặt của phương pháp PMEDM (độ nhám bề mặt và độ cứng tế vi bề mặt) đã được cải thiện so với phương pháp EDM. hính điều này, gi p cho những nhà làm công nghệ ứng dụng phần nghiên cứu vào thực ti n để giảm nguyên công trong quá trình gia công, đặc biệt phạm vi ứng dụng để gia công các khuôn dập nóng, khuôn đ c áp lực, khuôn thủy tinh; các chi tiết hốc có hình th phức tạp hoặc những chi tiết bề mặt có dạng thành mỏng mà những phương pháp khác như: Phun phủ, nhiệt luyện khó thực hiện. ỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO 1. Nghiên cứu kích thước hạt bột acbít vônphram ảnh hưởng tới quá trình phóng tia lửa điện và chất lượng bề mặt. 2. Hàm lượng Vônphram xâm nhập vào bề mặt chi tiết bao nhiêu thì cân bằng. 3. Nghiên cứu mô hình nhiệt hình thành trong quá trình phóng tia lửa điện khi có trộn bột acbít vônphram . 4. Chiều dày lớp phủ có thể đạt được tối đa trong các điều kiện về thông số EDM, tính tương thích vật liệu bột và vật liệu chi tiết muốn thấm phủ bề mặt. 5. Vai trò của vật liệu điện cực, dung môi x c tác ảnh hưởng đến việc cải thiện chất lượng bề mặt khi có trộn bột hợp kim acbít vônphram. 24