Nghiên cứu ảnh hưởng của một số thông số công nghệ đến độ nhám bề mặt và năng suất gia công cắt dây tia lửa điện thép 9crsi sau khi tôi

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn

1

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

TRƢỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP

---------------------------------------

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

CHUYÊN NGÀNH: CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY

NGHIÊN CỨU ẢNH HƢỞNG CỦA MỘT SỐ THÔNG

SỐ CÔNG NGHỆ ĐẾN ĐỘ NHÁM BỀ MẶT VÀ NĂNG

SUẤT GIA CÔNG TRONG GIA CÔNG CẮT DÂY TIA

LỬA ĐIỆN THÉP 9CrSi SAU KHI TÔI

LƢU ANH TÙNG

THÁI NGUYÊN, 2011

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn

2

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

TRƢỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP

---------------------------------------

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

CHUYÊN NGÀNH: CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY

NGHIÊN CỨU ẢNH HƢỞNG CỦA MỘT SỐ THÔNG

SỐ CÔNG NGHỆ ĐẾN ĐỘ NHÁM BỀ MẶT VÀ NĂNG

SUẤT GIA CÔNG TRONG GIA CÔNG CẮT DÂY TIA

LỬA ĐIỆN THÉP 9CrSi SAU KHI TÔI

Học viên: Lƣu Anh Tùng

Hƣớng dẫn khoa học: PGS.TS Nguyễn Quốc Tuấn

THÁI NGUYÊN, 2011

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn

3

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

TRƢỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP

---------------------------------------

LƢU ANH TÙNG

NGHIÊN CỨU ẢNH HƢỞNG CỦA MỘT SỐ THÔNG

SỐ CÔNG NGHỆ ĐẾN ĐỘ NHÁM BỀ MẶT VÀ NĂNG

SUẤT GIA CÔNG TRONG GIA CÔNG CẮT DÂY TIA

LỬA ĐIỆN THÉP 9CrSi SAU KHI TÔI

CHUYÊN NGÀNH: CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

Thái Nguyên, 2011

HƯỚNG DẪN KHOA HỌC

PGS.TS Nguyễn Quốc Tuấn

HỌC VIÊN

Lƣu Ang Tùng

KHOA ĐÀO TẠO SĐH BGH TRƯỜNG ĐHKTCN

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn

4

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan các số liệu và kết quả nêu trong Luận văn là trung thực

và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ một công trình nào khác. Trừ các

phần tham khảo đã được nêu rõ trong Luận văn.

Tác giả

LƢU ANH TÙNG

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn

5

LỜI CẢM ƠN

Tác giả xin chân thành cảm ơn Thầy giáo – PGS.TS Nguyễn Quốc Tuấn,

người đã hướng dẫn và giúp đỡ tận tình từ định hướng đề tài, tổ chức thực nghiệm

đến quá trình viết và hoàn chỉnh Luận văn.

Tác giả cũng chân thành cảm ơn KS Hoàng Anh Toàn – Trung tâm thí nghiệm

- Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp đã giúp đỡ tận tình tác giả trong quá trình

thực hiện thí nghiệm.

Tác giả bày tỏ lòng biết ơn đối với các thầy, cô giáo và các bạn bè đồng nghiệp

– khoa Cơ khí - Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp đã tạo điều kiện thuận lợi để

tác giả hoàn thành Luận văn này.

Do năng lực bản thân còn nhiều hạn chế nên Luận văn không tránh khỏi sai

sót, tác giả rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến của các Thầy, Cô giáo, các nhà

khoa học và các bạn đồng nghiệp.

Tác giả

Lƣu Anh Tùng

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn

6

MỤC LỤC

Nội dung Trang

Lời cam đoan 4

Lời cảm ơn 5

Danh mục các bảng biểu 10

Danh mục các đồ thị, hình vẽ 10

Mở đầu 12

I. Tính cấp thiết của đề tài 12

II. Mục đích và đối tượng và phương pháp nghiên cứu 12

III. Ý nghĩa của đề tài 13

IV. Nội dung của đề tài 13

CHƢƠNG I

TỔNG QUAN VỀ GIA CÔNG TIA LỬA ĐIỆN 15

1.1 Đặc điểm của phương pháp gia công tia lửa điện 15

1.1.1 Các đặc điểm chính của phương pháp gia công tia lửa điện 15

1.1.2 Khả năng công nghệ của phương pháp gia công tia lửa điện 15

1.2 Các phương pháp gia công tia lửa điện 16

1.2.1 Phương pháp gia công xung định hình 16

1.2.2 Phương pháp gia công cắt dây tia lửa điện 16

1.2.3 Các phương pháp khác 16

1.3 Cơ sở của phương pháp gia công tia lửa điện 18

1.3.1 Bản chất vật lý 18

1.3.2 Cơ chế bóc tách vật liệu 23

1.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình gia công tia lửa điện 23

1.4.1 Các đặc tính về điện của sự phóng tia lửa điện 24

1.4.2 Dòng điện và bước của dòng điện 28

1.4.3 Ảnh hưởng của khe hở phóng điện δ 28

1.4.4 Ảnh hưởng của điện dung C 31

1.4.5 Ảnh hưởng của diện tích vùng gia công 32

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn

7

1.4.6 Ảnh hưởng của sự ăn mòn điện cực 32

1.5 Lượng hớt vật liệu khi gia công tia lửa điện 33

1.6 Chất lượng bề mặt 34

1.6.1 Độ nhám bề mặt 34

1.6.2 Vết nứt tế vi và các ảnh hưởng về nhiệt 35

1.7 Độ chính xác tạo hình khi gia công tia lửa điện 36

1.8 Các hiện tượng xấu khi gia công tia lửa điện 37

1.8.1 Hồ quang 37

1.8.2 Ngắn mạch, sụt áp 38

1.8.3 Xung mạch hở, không có dòng điện 39

1.8.4 Sự quá nhiệt của chất điện môi 39

1.9 Các yếu tố không điều khiển được 39

1.9.1 Nhiễu hệ thống 40

1.9.2 Nhiễu ngẫu nhiên 40

1.10 Dung dịch chất điện môi trong gia công tia lửa điện 40

1.10.1 Nhiệm vụ của dung dịch chất điện môi 40

1.10.2 Các loại chất điện môi 42

1.10.3 Các tiêu chuẩn đánh giá chất điện môi 42

1.10.4 Các loại dòng chảy của chất điện môi 44

1.10.5 Hệ thống lọc chất điện môi 46

CHƢƠNG II

MÁY CẮT DÂY VÀ CÁC THÔNG SỐ ĐIỀU

CHỈNH TRONG QUÁ TRÌNH GIA CÔNG

49

2.1 Sơ bộ về máy cắt dây tia lửa điện 49

2.1.1 Công dụng của máy cắt dây tia lửa điện 50

2.1.2 Ưu nhược điểm của phương pháp gia công cắt dây tia lửa điện 50

2.1.2.1 Ưu điểm 50

2.1.2.2 Nhược điểm 50

2.2 Độ chính xác khi gia công tia lửa điện 51

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn

8

2.3 Điện cực và vật liệu điện cực 54

2.3.1 Yêu cầu của vật liệu làm điện cực 54

2.3.2 Các loại dây điện cực 55

2.4 Sự thoát phoi trong cắt dây tia lửa điện 55

2.5 Nhám bề mặt khi cắt dây 56

2.6 Các thông số về điện trong điều khiển máy cắt dây tia lửa điện 57

2.6.1 Dòng phóng tia lửa điện Ie và bước của dòng điện 57

2.6.2 Độ kéo dài xung ti 57

2.6.3 Khoảng cách xung t0 57

2.6.4 Điện áp đánh lửa Ui 58

2.6.5 Khe hở phóng điện 58

2.7 Lập trình gia công trên máy cắt dây 59

2.7.1 Các trục điều khiển và hệ tọa độ 59

2.7.2 Các chức năng “G” 60

CHƢƠNG III

THỰC NGHIỆM NGHIÊN CỨU ẢNH HƢỞNG CỦA MỘT SỐ

THÔNG SỐ CÔNG NGHỆ ĐẾN ĐỘ NHÁM BỀ MẶT VÀ NĂNG

SUẤT GIA CÔNG TRONG GIA CÔNG CẮT DÂY TIA LỬA ĐIỆN

THÉP 90CrSi SAU KHI TÔI.

71

3.1 Thiết kế thí nghiệm 71

3.1.1 Các giả thiết của thí nghiệm 71

3.1.2 Điều kiện thực hiện thí nghiệm. 71

3.1.2.1 Thiết bị thí nghiệm. 71

3.1.2.2 Vật liệu gia công 73

3.1.2.3 Các dụng cụ đo kiểm 74

3.2 Xây dựng hàm mục tiêu tối ưu hóa một số thông số công nghệ trong gia

công cắt dây tia lửa điện thép 9CrSi sau khi tôi.

75

3.2.1 Mô hình định tính quá trình cắt dây tia lửa điện. 75

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn

9

3.2.2 Các thông số đầu vào của thí nghiệm 79

3.3 Ảnh hưởng của các thông số gia công đến nhám bề mặt. 80

3.4 Ảnh hưởng của các thông số gia công đến năng suất gia công. 88

3.5 Tối ưu hóa đa mục tiêu 93

3.6 Gia công cắt thử kiểm nghiệm kết quả 95

CHƢƠNG IV

KẾT LUẬN CHUNG VÀ KHUYẾN NGHỊ.

97

TÀI LIỆU THAM KHẢO 99

PHỤ LỤC 101

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn

10

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU

Bảng 2.1 Danh mục các mã G

Bảng 2.2 Danh mục các mã M

Bảng 3.1 Các thông số kỹ thuật của máy cắt dây CW322S

Bảng 3.2 Thành phần hóa học các nguyên tố mác thép 9CrSi

Bảng 3.3 Chế độ nhiệt luyện thép 9CrSi

Bảng 3.4 Phạm vi khảo sát các biến thực nghiệm Ton, Toff, U.

Bảng 3.5 Kế hoạch thí nghiệm tối ưu hóa nhám bề mặt theo Ton, Toff, U

Bảng 3.6. Kết quả thí nghiệm nghiệm tối ưu hóa nhám bề mặt theo Ton, Toff, U

Bảng 3.7. Ma trận thí nghiệm và kết quả thí nghiệm ảnh hưởng Ton, Toff, U đến

năng suất cắt V

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ

Hình 1.1. Sơ đồ nguyên lý gia công tia lửa điện

Hình 1.2. Pha đánh lửa

Hình 1.3. Sự hình thành kênh phóng điện

Hình 1.4. Sự hình thành và bốc hơi vật liệu

Hình 1.5. Đồ thị điện áp và dòng điện trong một xung phóng điện.

Hình 1.6. Mối quan hệ giữa Vw và ti [1]

Hình 1.7. Mối quan hệ giữa θ và ti [1]

Hình 1.8. Mối quan hệ giữa Rmax và ti (với ti = td + te). [1]

Hình 1.9- Ảnh hưởng của ti và t0 đến năng suất gia công [1]

Hình 1.10- Ảnh hưởng của khe hở phóng điện δ

Hình 1.11. Quan hệ giữa η và ap [1]