Khảo sát chất lượng lớp bề mặt của thép hợp kim qua tôi khi tiện tinh bằng dao pcbn

  • Số trang: 92 |
  • Loại file: PDF |
  • Lượt xem: 90 |
  • Lượt tải: 6
tailieuonline

Đã đăng 27429 tài liệu

Mô tả:

Ket-noi.com BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP --------------------000------------------- THUYẾT MINH LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC KỸ THUẬT Chuyên ngành: Công nghệ chế tạo máy Đề tài: “Khảo sát chất lượng lớp bề mặt của thép hợp kim qua tôi khi tiện tinh bằng dao PCBN”. Học viên : Trần Tiến Lớp : Cao học K12 - CNCTM Chuyên ngành : Công nghệ chế tạo máy Giáo viên HD khoa học: PGS.TS Phan Quang Thế KHOA ĐÀO TẠO SAU ĐẠI HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC HỌC VIÊN PGS.TS Phan Quang Thế Trần Tiến Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn 3.1 Mẫu bìa luận văn có in chữ nhũ Khổ 210 x 297 mm TRẦN TIẾN ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP --------------------------------------- LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY NGÀNH : CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY “Khảo sát chất lượng lớp bề mặt của thép hợp kim qua tôi khi tiện tinh bằng dao PCBN”. TRẦN TIẾN 2009 – 2011 Thái Nguyên 2011 THÁI NGUYÊN 2011 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn 3.2 Mẫu trang 1 ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP --------------------------------------- LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT “Khảo sát chất lượng lớp bề mặt của thép hợp kim qua tôi khi tiện tinh bằng dao PCBN ”. Ngành : CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY Mã số:23.04.3898 Học Viên: TRÂN TIẾN Người HD Khoa học : PGS.TS. PHAN QUANG THẾ THÁI NGUYÊN – 2011 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn LỜI CAM ĐOAN Tôi là Trần Tiến, học viên lớp Cao học K12 – CN CTM. Sau hai năm học tập nghiên cứu, đƣợc sự giúp đỡ của các thầy cô giáo và đặc biệt là sự giúp đỡ của PGS.TS Phan Quang Thế, thầy giáo hƣớng dẫn tốt nghiệp của tôi, tôi đã đi đến cuối chặng đƣờng để kết thúc khoá học. Tôi đã quyết định chọn đề tài tốt nghiệp là: “Khảo sát chất lượng của lớp bề mặt của thép hợp kim qua tôi khi tiện tinh bằng dao PCBN” Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của cá nhân tôi dƣới sự hƣớng dẫn của PGS.TS Phan Quang Thế và chỉ tham khảo các tài liệu đã đƣợc liệt kê. Tôi không sao chép công trình của các cá nhân khác dƣới bất cứ hình thức nào. Nếu có tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm. Ngƣời cam đoan Trần Tiến Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên tôi xin đƣợc cảm ơn PGS.TS Phan Quang Thế - Thầy hƣớng dẫn khoa học của tôi về sự định hƣớng đề tài, sự hƣớng dẫn của thầy trong việc tiếp cận và khai thác các tài liệu tham khảo cũng nhƣ những chỉ bảo trong quá trình tôi viết luận văn. Tôi muốn bày tỏ lòng biết ơn đến cô giáo Nguyễn Thị Quốc Dung về sự giúp đỡ tận tình của cô trong quá trình tôi làm thí nghiệm và viết luận văn. Tôi xin cảm ơn thầy giáo Lê Viết Bảo về sự tạo điều kiện hết sức thuận lợi cho tôi trong quá trình hoàn thành luận văn này. Tôi cũng muốn cảm ơn ông giám đốc, cán bộ công nhân viên công ty trách nhiệm hữu hạn Vạn Xuân (Thị xã Sông Công), cơ khí máy và phụ tùng số 1 (Thị xã Sông Công) các cán bộ phụ trách trung tâm thí nghiệm trƣờng Đại học kỹ thuật công nghiệp Thái Nguyên, trƣờng Học viên kỹ thuật quân sự, Đại học bách khoa Hà Nội đã dành cho tôi những điều kiện thuận lợi nhất, giúp tôi hoàn thành nghiên cứu của mình. Cho tôi đƣợc gửi lời cảm ơn tới các cán bộ, nhân viên Xƣởng cơ khí nơi tôi tiến hành thực nghiệm. Cuối cùng tôi muốn bày tỏ lòng cảm ơn đối với gia đình tôi, các thầy cô giáo, các bạn đồng nghiệp đã ủng hộ và động viên tôi trong suốt quá trình làm luận văn này! Tác giả Trần Tiến Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn MỤC LỤC Lời cam đoan Danh mục các ký hiệu và các chữ viết tắt Danh mục các bảng biểu Danh mục các đồ thị, hình vẽ PHẦN MỞ ĐẦU 1 1. Tính cấp thiết của đề tài 1 2. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài. 2 3. Phƣơng pháp nghiên cứu. 3 4. Thiết bị nghiên cứu. 3 5. Nội dùng nghiên cứu. 3 NỘI DUNG CỦA ĐỀ TÀI 4 Chƣơng I. BẢN CHẤT VẬT LÝ CỦA QUÁ TRÌNH TIỆN CỨNG 4 1.1. Đặc điểm của quá trình tạo phoi khi tiện cứng. 4 1.2. Lực cắt khi tiện 8 1.2.1. Lực cắt khi tiện và các thành phần lực cắt. 8 1.2.2. Các yếu tố ảnh hƣởng đến lực cắt khi tiện 10 1.3. Kết luận 12 Chƣơng II. CHẤT LƢỢNG LỚP BỀ MẶT SAU GIA CÔNG CƠ 13 2.1. Khái niệm chung về lớp bề mặt 13 2.2. Bản chất của lớp bề mặt 13 2.3. Các chỉ tiêu đánh giá chất lƣợng bề mặt sau gia công cơ 14 2.3.1. Độ nhám bề mặt và phƣơng pháp đánh giá 14 2.3.1.1. Độ nhám bề mặt 14 2.3.1.2. Phƣơng pháp đánh giá độ nhám bề mặt 16 2.3.2. Độ sóng bề mặt 16 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn 2.3.3. Tính chất cơ lý lớp bề mặt sau gia công cơ 17 2.3.3.1. Hiện tƣợng biến cứng của lớp bề mặt 17 2.3.3.2. Ứng suất dƣ trong lớp bề mặt 19 2.3.3.3. Đánh giá mức độ, chiều sâu lớp biến cứng và ứng suất dƣ 21 2.4. Các nhân tố ảnh hƣởng đến nhám bề mặt khi gia công cơ 22 2.4.1. Ảnh hƣởng của các thông số hình học của dụng cụ cắt 22 2.4.2. Ảnh hƣởng của tốc độ cắt 24 2.4.3. Ảnh hƣởng của lƣợng chạy dao 24 2.4.4. Ảnh hƣởng của chiều sâu cắt 25 2.4.5. Ảnh hƣởng của vật liệu gia công 25 2.4.6. Ảnh hƣởng của rung động của hệ thống công nghệ 26 2.4.7. Ảnh hƣởng của độ cứng vật liệu gia công 26 2.5. Kết luận 27 Chƣơng III. QUAN HỆ GIỮA MÒN DỤNG CỤ CẮT VÀ CHẤT 29 LƢỢNG BỀ MẶT 3.1. Khái niệm chung về mòn 29 3.2. Các cơ chế mòn của dụng cụ cắt 30 3.2.1. Mòn do dính 31 3.2.2. Mòn do hạt mài 32 3.2.3. Mòn do khuyếch tán 32 3.2.4. Mòn do oxy hoá 33 3.3. Mòn dụng cụ và cách xác định 33 3.3.1. Mòn dụng cụ 33 3.3.2. Cách xác định 36 3.4. Mòn dụng cụ CBN 36 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn 3.5. Ảnh hƣởng của mòn dụng cụ đến chất lƣợng bề mặt gia công 38 3.6. Kết luận 38 Chƣơng IV. KHẢO SÁT CHẤT LƢỢNG BỀ MẶT CỦA THÉP 40 X12M QUA TÔI KHI TIỆN TINH BẰNG DAO PCBN 4.1. Thí nghiệm 40 4.1.1. Yêu cầu đối với hệ thống thí nghiệm: 40 4.1.2. Mô hình thí nghiệm 40 4.1.3. Thiết bị thí nghiệm. 41 4.1.3.1. Máy 41 4.1.3.2. Dao 41 4.1.3.3. Phôi 42 4. 1.3.4. Chế độ cắt 43 4.1.4. Thiết bị đo 44 4.1.4.1. Máy đo độ nhám bề mặt 44 4.1.4.2. Thiết bị đo kích thƣớc 44 4.1.4.3. Thiết bị đo lực 45 4.1.4.4. Máy chụp ảnh SEM (Scanning Electron Microscope) 45 4.2. Trình tự thí nghiệm 45 4.2.1. Chuẩn bị 45 4.2.2. Trình tự thí nghiệm 46 4.3. Kết quả thí nghiệm 47 4.3.1. Khảo sát độ chính xác gia công 47 4.3.2. Khảo sát chất lƣợng bề mặt chi tiết sau gia công 48 4.3.2.1. Khảo sát nhám bề mặt chi tiết sau gia công 48 4.3.2.2. Khảo sát tổ chức tế vi thép X12M 50 4.3.3. Khảo sát lực cắt khi tiện 51 4.4. Xử lý kết quả thí nghiệm 52 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn 4.4.1. Độ chính xác gia công 52 4.4.2. Chất lƣợng bề mặt sau khi gia công 55 4.4.2.1. Khảo sát nhám bề mặt chi tiết sau khi gia công 55 4.4.2.2. Khảo sát tổ chức tề vi lớp bề mặt 56 4.4.3. Khảo sát lực cắt khi tiện 57 4.5. Kết luận 64 PHẦN KẾT LUẬN CHUNG VÀ HƢỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP 65 THEO CỦA ĐỀ TÀI Tài liệu tham khảo 66 Phụ lục 69 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT Ap: Chiều dày phoi Kbd: Mức độ biến dạng của phoi trong miền tạo phoi Mms: Mức độ biến dạng của phoi do ma sát với mặt trƣớc của dao Kf: Mức độ biến dạng của phoi θ : Góc trƣợt γ: Góc trƣớc của dao PX: Lực chiều trục khi tiện PY: Lực hƣớng kính khi tiện PZ: Lực tiếp tuyến khi tiện S: Lƣợng chạy dao (mm/vòng) t : Chiều sâu cắt (mm) v : Vận tốc cắt (m/phút) c: Nhiệt dung riêng Φ: Góc tạo phoi K: Hệ số thẩm nhiệt ∆Fc, ∆Ft: Áp lực tiếp tuyến và pháp tuyến trên vùng mòn mặt sau μ : Hệ số ma sát trên vùng ma sát thông thƣờng của mặt trƣớc Hv: độ biến cứng (N/mm2) r : Bán kính mũi dao hmin: Chiều dày phoi nhỏ nhất hS: Độ mòn giới hạn T: Thời gian cắt - tuổi bền của dụng cụ cắt (phút) Ra, Rz: Độ nhám bề mặt khi tiện Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng 4.1. Thành phần các nguyên tố hoá học thép X12M Bảng 4.2: Đƣờng kính trục tại 3 vị trí khác nhau phôi số 1 Bảng 4.3: Nhám bề mặt chi tiết ở 3 vị trí khác nhau phôi số 1 Bảng 4.4: Giá trị các thành phần lực cắt phôi số 7 Bảng 4.5: Giá trị các thành phần lực cắt phôi số 8 Bảng 4.6: Đƣờng kính trục tại 3 vị trí khác nhau phôi số 2 Bảng 4.7: Đƣờng kính trục tại 3 vị trí khác nhau phôi số 3 Bảng 4.8: Đƣờng kính trục tại 3 vị trí khác nhau phôi số 4 Bảng 4.9: Đƣờng kính trục tại 3 vị trí khác nhau phôi số 5 Bảng 4.10: Đƣờng kính trục tại 3 vị trí khác nhau phôi số 6 Bảng 4.11: Nhám bề mặt chi tiết ở 3 vị trí khác nhau phôi số 2 Bảng 4.12: Nhám bề mặt chi tiết ở 3 vị trí khác nhau phôi số 3 Bảng 4.13: Nhám bề mặt chi tiết ở 3 vị trí khác nhau phôi số 4 Bảng 4.14: Nhám bề mặt chi tiết ở 3 vị trí khác nhau phôi số 5 Bảng 4.15: Nhám bề mặt chi tiết ở 3 vị trí khác nhau phôi số 6 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ Hình 1.1: Sơ đồ hoá miền tạo phoi Hình 1.2: Miền tạo phoi Hình 1.3: Miền tạo phoi ứng với tốc độ cắt khác nhau Hình 1.4: Tính góc trƣợt Hình 1.5. Hệ thống lực cắt khi tiện Hình 1.6. a) Quan hệ giữa lực cắt và góc trƣớc γn b) Ảnh hƣởng của góc trƣớc đến ứng suất trên dụng cụ cắt Hình 1.7 Ảnh hƣởng của lƣợng chạy dao và độ cứng phôi đến lực cắt Hình 2.1. Độ nhám bề mặt Hình 2.2. Quan hệ giữa bán kính mũi dao và chiều sâu lớp biến cứng với các lƣợng chạy dao khác nhau (khi dao chƣa bị mòn) Hình 2.3. Quan hệ giữa vận tốc cắt với chiều sâu lớp biến cứng ứng với các lƣợng mòn mặt sau khác nhau của dao tiện Hình 2.4. Ảnh hƣởng của hình dạng lƣỡi cắt và lƣợng chạy dao đến nhám bề mặt (54,7HRC, chiều dài 101,6mm) Hình 2.5. Ảnh hƣởng của hình dạng lƣỡi cắt và lƣợng chạy dao đến nhám bề mặt (51,3HRC, chiều dài = 101,6mm) Hình 2.6. Ảnh hƣởng của tốc độ cắt đến nhám bề mặt khi gia công thép Hình 2.7. Ảnh hƣởng của lƣợng chạy dao đến độ nhám bề mặt Hình 2.8. Ảnh hƣởng của độ cứng phôi và hình dạng lƣỡi cắt đến nhám bề mặt (lƣợng chạy dao = 0,2mm/vòng, chiều dài = 203,2mm) Hình 3.1: Ảnh hƣởng của vận tốc cắt đến cơ chế mòn khi cắt liên tục (a) và khi cắt gián đoạn (b) Hình 3.2: Các dạng mòn phần cắt của dụng cụ Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn Hình 3.3: Quan hệ giữa một số dạng mòn của dụng cụ hợp kim cứng với thể tích Vc .t10,6 , trong đó V tính bằng m/ph; t1 tính bằng mm/vg Hình 3.4: Các thông số đặc trƣng cho mòn mặt trƣớc và mặt sau – ISO3685 Hình 4.1. Mô hình thí nghiệm Hình 4.2. Máy tiện HOWA STRONG 860 Hình 4.3. Mảnh dao PCBN sử dụng trong nghiên cứu Hình 4.4. Thân dao MTENN 2020 K16 – N Hình 4.5. Hình dạng phôi Hình 4.6. Thiết bị đo kích thƣớc Hình 4.7: Thiết bị đo lực Kisler Hình 4.8. Các vị trí cắt mẫu kiểm tra tổ chức tế vi Hình 4.9. Tổ chức tế vi ở bề mặt ngoài thép X12M Hình 4.10. Tổ chức tế vi ở bên trong lõi thép X12M Hình 4.11. Trƣờng sai lệch hình dạng đƣờng kính trục tại ví trí 1 (L = 33) Hình 4.12. Trƣờng sai lệch hình dạng trục tại ví trí 2 (L = 66) Hình 4.13. Trƣờng sai lệch hình dạng trục tại ví trí 3 (L = 99) Hình 4.14. Trƣờng nhám tại ví trí 1 (L = 33) Hình 4.15 Trƣờng nhám tại ví trí 2 (L = 66) Hình 4.16. Trƣờng nhám tại ví trí 3 (L = 99) Hình 4. 17: Biều đồ lực cắt lần 1 Hình 4. 18: Biều đồ lực cắt lần 2 Hình 4. 19: Biều đồ lực cắt lần 3 Hình 4. 20: Biều đồ lực cắt lần 4 Hình 4. 21: Biều đồ lực cắt lần 5 Hình 4. 22: Biều đồ lực cắt lần 6 Hình 4. 23: Biều đồ lực cắt lần 7 Hình 4. 24: Biều đồ lực cắt lần 8 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn Hình 4. 25: Biều đồ lực cắt lần 9 Hình 4. 26: Biều đồ lực cắt lần 10 Hình 4. 27: Biều đồ lực cắt phôi dài số 8 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn 1 PHẦN MỞ ĐẦU 1. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI. Thuật ngữ Tiện cứng (hard turning) được hiểu là phương pháp gia công bằng tiện các chi tiết có độ cứng cao (45 ÷ 70 HRC). Tiện cứng nói chung được tiến hành cắt khô hoặc gần giống như cắt khô và phổ biến sử dụng dao bằng vật liệu siêu cứng như Nitrit Bo lập phương đa tinh thể (PCBN – Polycrystalline Cubic Boron Nitride, thường được gọi là CBN – Cubic Boron Nitride), PCD hoặc Ceramic tổng hợp. Tiện cứng là 1 phương pháp gia công tinh lần cuối đòi hỏi độ chính xác và chất lượng bề mặt cao. Nghiên cứu về tiện cứng nhằm tìm ra các thông số gia công thích hợp để tối ưu quá trình gia công, đạt các chỉ tiêu tốt nhất về kỹ thuật là cần thiết. Chất lượng bề mặt gia công là một trong những yêu cầu quan trọng nhất đối với chi tiết máy vì nó ảnh hưởng trực tiếp đến khả làm việc, độ bền, độ bền mòn cũng như tuổi thọ của chi tiết máy. Quá trình tạo lớp bề mặt gia công chất lượng bằng phương pháp gia công cơ chịu ảnh hưởng của nhiều yếu tố công nghệ. Việc khảo sát chất lượng bề mặt gia công là cần thiết đối với ngành cơ khí. Thép hợp kim là loại thép mà ngoài sắt và các bon người ta cố ý đưa thêm vào các nguyên tố có lợi, với số lượng nhất định và đủ lớn để làm thay đổi tổ chức và cải thiện tính chất ( cơ, lý, hoá...mà chủ yếu là cơ tính) của chúng. Người ta dựa theo nhiều yếu tố để phân loại ra các loại thép hợp kim khác nhau ( theo tổ chức cân bằng, theo tổ chức thường hoá, theo nguyên tố hợp kim chủ yếu, theo tổng lượng nguyên tố hợp kim, theo công dụng). Theo công dụng chia ra ba loại thép hợp kim: - Thép hợp kim kết cấu. - Thép hợp kim dụng cụ. - Thép hợp kim đặc biệt. Một số loại thép hợp kim hay được sử dụng phổ biến như: 9XC, X12M, 40X(dụng cụ), ШX15(thép ổ lăn), 5XHM( thép làm khuôn dập nóng)... Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn 2 Gần đây một số đề tài nghiên cứu ảnh hưởng của độ cứng, chế độ cắt đến chất lượng bề mặt nhưng chỉ tập trung vào một loại thép như 9XC, X12M, ШX15. Ở đây đề tài sẽ khảo sát chất lượng bề mặt sau khi gia công thép X12M trong cùng một độ cứng, chế độ cắt đề tìm ra phương thức gia công hợp lý thép X12M nói riêng và thép hợp kim nói chung. Khảo sát tính chất hình học của lớp bề mặt được tạo thành và cơ tính của vùng bề mặt đến một chiều sâu nào đó khi tiện cứng thép hợp kim bằng dao PCBN nhằm thoả mãn các yêu cầu về khả năng làm việc đang là yêu cầu quan trọng và cần thiết. Do vậy em thấy cần thiết khi chọn đề tài nghiên cứu là: “ Khảo sát chất lượng lớp bề mặt của thép hợp kim qua tôi khi tiện tinh bằng dao PCBN” 2. Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI. 2.1.Ý nghĩa khoa học Khảo sát chất lượng của lớp bề mặt của thép hợp kim ( nhám bề mặt và cấu trúc tế vi) dưới dạng thực nghiệm. Kết quả nghiên cứu sẽ là cơ sở khoa học cho việc tối ưu hoá quá trình tiện. Đồng thời cũng góp phần đánh giá lại khả năng cắt của mảnh dao PCBN khi tiện cứng thép hợp kim qua tôi. 2.2. Ý nghĩa thực tiễn Việc khảo sát chất lượng bề mặt khi tiện cứng thép hợp kim có ý nghĩa thực tiễn quan trọng. Kết quả của việc nghiên cứu này sẽ là cơ sở để áp dụng vào các quá trình gia công thép hợp kim một cách thích hợp nhất, đạt được các hiệu quả về kinh tế và kỹ thuật. 3. PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Nghiên cứu lý thuyết kết hợp thực nghiệm. Phân tích mẫu và tổng hợp các kết quả thu được. 4. THIẾT BỊ NGHIÊN CỨU. + Máy tiện: Sử dụng máy tiện vạn năng. + Dụng cụ cắt: Sử dụng dao tiện gắn mảnh PCBN. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn 3 + Vật liệu phôi: Thép X12M đã qua tôi. 5. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU. + Dùng (7 phôi có chiều dài l = 100 mm, đường kính Ø = 50mm và 1 phôi có chiều dài l = 400mm đường kính Ø = 50mm) thép X12M. + Khảo sát độ chính xác gia công. + Khảo sát chất lượng lớp bề mặt (nhám bề mặt, cấu trúc tế vi) được tạo thành. + Khảo sát lực cắt khi tiện. + Ghi chép đưa ra kết luận về những yếu tố khảo sát. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn 4 NỘI DUNG CỦA ĐỀ TÀI Chương I BẢN CHẤT VẬT LÝ CỦA QUÁ TRÌNH TIỆN CỨNG 1.1. Đặc điểm của quá trình tạo phoi khi tiện cứng. Trong tiện cứng, quá trình biến dạng trong vùng tạo phoi diễn ra rất phức tạp, chủ yếu do độ cứng của vật liệu gia công (sau khi tôi) nên giải pháp tốt nhất vẫn là sử dụng mảnh dao có độ cứng, khả năng chịu nhiệt cao. Tiêu biểu cho nhóm này là các mảnh CBN, PCBN… Theo Poulachon và đồng nghiệp chỉ ra rằng thường có hai cơ chế tạo phoi khi gia công thép tôi. - Cơ chế thứ nhất cho rằng adiabatic shear gây ra sự không ổn định dẫn đến sự trượt mạnh trong vùng tạo phoi. - Cơ chế thứ hai cho rằng các vết nứt đầu tiên xuất hiện theo chu kỳ trên bề mặt tự do của phoi phía trước lưỡi cắt và truyền dẫn đến lưỡi cắt. Poulachon và đồng nghiệp cũng khẳng định rằng khi tiện trực dao thép 100Cr6 trong dải độ cứng từ 10 ÷ 62 HRC tồn tại 3 kiểu cơ chế cắt. Phoi dây được tạo ra khi tiện thép có độ cứng từ 10 ÷ 50 HRC, lực cắt giảm khi tăng độ cứng trong dải này. Điều này được giải thích là khi độ cứng của vật liệu gia công tăng sẽ làm tăng nhiệt độ trong vùng tạo phoi dẫn đến tăng góc tạo phoi và giảm chiều dài tiếp xúc giữa phoi và mặt trước. Cả hai yếu tố đều có tác dụng giảm lực cắt. Khi tăng độ cứng của vật liệu gia công lên trên 50HRC, phoi sẽ chuyển từ phoi dây sang phoi dạng răng cưa và lực cắt tăng lên. Khi tăng độ cứng, góc tạo phoi tăng và chiều dày của phoi giảm. Khi độ cứng tăng, tồn tại hai yếu tố trái ngược ảnh hưởng đến cơ chế tạo phoi, đó là tăng độ bền của vật liệu gia công do tăng độ cứng và giảm độ bền của vật liệu gia công do tăng nhiệt độ trong vùng tạo phoi. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn 5 Khi độ cứng tiếp tục tăng, vật liệu gia công trở nên giòn hơn và yêu cần năng lượng cắt nhỏ hơn. Khi gia công vật liệu giòn, biến dạng nứt trở nên nhỏ hơn và khi nó nhỏ hơn một giới hạn nhất định, nứt trở nên thịnh hành và hiện tượng trượt cục bộ xảy ra gián đoạn trong vùng trượt. Khi hiện tượng này xảy ra, nhiệt độ trong dụng cụ không tăng mà lại bắt đầu giảm. Một điều cần lưu ý là phoi dạng răng cưa xuất hiện khi khi gia công phôi có độ cứng thấp hơn nhưng với vận tốc cắt cao hơn. Điều này chứng tỏ cơ chế tạo phoi được điều khiển bởi sự cân bằng giữa vần tốc cắt và độ cứng của vật liệu gia công và mối quan hệ giữa hai yếu tố này với nhiệt độ trong vùng cắt. Khi cắt, để có thể tạo ra phoi, lực tác dụng vào dao cần phải đủ lớn để tạo ra trong lớp kim loại bị cắt một ứng suất lớn hơn sức bền của vật liệu bị gia công. Hình dạng, độ cứng, mức độ biến dạng và cấu tạo phoi chứng tỏ rằng lớp kim loại bị cắt thành phoi đã chịu một ứng suất như vậy. Hình 1.1: Sơ đồ hoá miền tạo phoi Nghiên cứu quá trình tạo phoi có một ý nghĩa rất quan trọng vì trị số của công cắt, độ mòn của dao và chất lượng bề mặt gia công phụ thuộc rõ rệt vào quá trình tạo phoi. Khi cắt do tác dụng của lực P (hình 1.1), dao bắt đầu nén vật liệu gia công theo mặt trước. Khi dao tiếp tục chuyển động trong vật liệu gia công phát sinh biến dạng đàn hồi, biến dạng này nhanh chóng chuyển sang trạng thái biến dạng dẻo và một lớp phoi có chiều dày ap được hình thành từ lớp kim loại bị cắt có chiều dày a, di chuyển dọc theo mặt trước của dao. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn 6 Việc nghiên cứu kim tương khu vực tạo phoi chứng tỏ rằng trước khi biến thành phoi, lớp cắt kim loại bị cắt đã trải qua một giai đoạn biến dạng nhất định, nghĩa là giữa lớp kim loại bị cắt và phoi có một khu vực biến dạng. Khu vực này được gọi là miền tạo phoi (hình 1.2). Trong miền này (như sơ đồ hoá hình 1.1) có những mặt trượt OA, OB, OC, OD, OE. Vật liệu gia công trượt theo những mặt đó (là những mặt có ứng suất tiếp có giá trị cực đại). Miền tạo phoi được giới hạn bởi đường OA, dọc theo đường đó phát sinh những biến dạng dẻo đầu tiên, và đường OE - đường kết thúc biến dạng dẻo và đường AE đường nối liền khu vực chưa biến dạng của kim loại và phoi. Trong quá trình cắt, miền tạo phoi AOE di chuyển cùng với dao. Ngoài ra lớp kim loại bị cắt, sau khi đã bị biến dạng trong miền tạo phoi, khi di chuyển thành phoi còn chịu thêm biến dạng phụ do ma sát với mặt trước của dao. Những lớp kim loại phía dưới của phoi, kề với mặt trước của dao (hình 1.1) chịu biến dạng phụ thêm nhiều hơn các lớp phía trên. Mức độ biến dạng của chúng thường lớn đến mức là các hạt tinh thể trong chúng bị kéo dài ra theo một hướng nhất định, tạo thành têchtua. Như vậy phoi cắt ra chịu biến dạng không đều. Mức độ biến dạng của phoi: Kf = Kbd + Kms Ở đây: (1-1) Kbd: mức độ biến dạng của phoi trong miền tạo phoi. Kms: mức độ biến dạng của phoi do ma sát với mặt trước của dao. Vì biến dạng dẻo của phoi có tính lan truyền, do đó lớp kim loại nằm phía dưới đường cắt ON (hình 1.1a) cũng sẽ chịu biến dạng dẻo. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn
- Xem thêm -