Tài liệu Nghiên cứ mô phỏng và tối ưu hoá thông số công nghệ trong gia công tinh bề mặt cầu bằng dung dịch mài phi newton

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH PHẠM VĂN MINH NGHIÊN CỨU MÔ PHỎNG VÀ TỐI ƯU HÓA THÔNG SỐ CÔNG NGHỆ TRONG GIA CÔNG TINH BỀ MẶT CẦU BẰNG DUNG DỊCH MÀI PHI NEWTON Ngành: KỸ THUẬT CƠ KHÍ Mã ngành: 8520103 LUẬN VĂN THẠC SĨ THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH, NĂM 2022 Công trình được hoàn thành tại Trường Đại học Công nghiệp TP. Hồ Chí Minh. Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS. Nguyễn Đức Nam Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại H i đồng ch ảo vệ ận văn thạc sĩ Trường Đại học Công nghiệp Thành phố Hồ Chí Minh ngày 17 tháng 12 nă 2022 Thành phần H i đồng đánh giá l ận văn thạc sĩ gồm: 1. TS.Đường Công Tr yền .................................. - Chủ tịch H i đồng 2. TS.Đặng Hoàng Minh ..................................... - Phản biện 1 3. TS.Nguyễn Hữu Thọ ....................................... - Phản biện 2 4. TS.Đào Thanh Phong ...................................... - Ủy viên 5. TS.Ao Hùng inh ............................................ - Thư ký (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị của Hội đồng chấm bảo vệ luận văn thạc sĩ) CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG TRƯỞNG KHOA BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự do - Hạnh phúc NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: Phạ Ngày, tháng, nă văn Minh MSHV: 19630551 sinh: 08-03-1976 Nơi sinh: Tây Ninh Ch yên ngành: Kỹ thuật cơ khí Mã ch yên ngành: 8520103 I. TÊN ĐỀ TÀI: Nghiên cứ ô phỏng và tối ư hoá thông số công nghệ trong gia công tinh ề mặt cầu bằng dung dịch ài phi Newton (Si lation and opti ization st dy on polishing of spherical steel by non-Newtonian fluids). NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: - Nghiên cứu tổng quan về các công nghệ gia công tinh, công nghệ gia công tinh bằng dung dịch ài phi Newton. - Xác định các thông số công nghệ chính và ô phỏng ảnh hưởng của các thông số công nghệ đến áp s t phân ố trên ề mặt chi tiết trong q á trình dịch ài tinh ằng dung ài phi Newton. - Phân tích, tối ư hóa các thông số công nghệ để đạt được áp s t tốt nh t. - Thực nghiệm kiểm chứng các thông số tối ư . - Phân tích, đánh giá và nhận xét các kết quả đạt được. II. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 24/03/2022 III. NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 11/11/2022 (24/9/2022 + 46 ngày) IV. NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS.Nguyễn Đức Nam TP. Hồ Chí Minh, ngày … tháng … năm 2022 NGƯỜI HƯỚNG DẪN CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO TRƯỞNG KHOA LỜI CẢM ƠN Trong q á trình học tập tại Khoa Công nghệ Cơ khí, Trường Đại học Công nghiệp Thành phố Hồ Chí Minh, dưới sự hướng dẫn tận tình của Q ý thầy cô đã c ng c p cho tôi những kiến thức và kỹ năng vô cùng q ý giá, giúp tôi củng cố thê ch yên ôn của ình. Tôi chân thành cả kiến thức ơn q ý thầy cô Trường Đại học Công nghiệp Thành phố Hồ Chí Minh, đặc biệt là q ý thầy cô th c Khoa Công nghệ Cơ khí đã c ng c p cho tôi những kiến thức vô cùng hữ ích. Tôi cũng xin chân thành cả ơn PGS.TS.Nguyễn Đức Na , người đã tận tình hướng dẫn tôi thực hiện luận văn này và sa cùng tôi xin chân thành cả ơn ạn è đồng nghiệp, các ạn học viên đã giúp đỡ tôi trong q á trình học tập cũng như thực hiện luận văn này. Xin kính chúc q ý thầy cô, ạn è đồng nghiệp và ạn è đồng học sức khỏe, hạnh phúc. i TÓM TẮT Trong các nghiên cứu về gia công tinh ằng dung dịch ài phi Newton thì thông thường tác đ ng của các thông số gia công đến đ nhá ề mặt chi tiết gia công được tiến hành thông q a q á trình thực nghiệm. Kết quả là ch t lượng bề mặt chi tiết được cải thiện đáng kể khi kết hợp các thông số công nghệ m t cách phù hợp. Với phương pháp gia công ằng dung dịch tạp có thể được gia công ài phi Newton thì ề mặt chi tiết phức ài tinh ằng m t q á trình đơn giản hơn. T y nhiên, để giảm thời gian, chi phí cho việc chuẩn bị và tiến trình gia công thực nghiệ thì trong đề tài này sẽ nghiên cứ ô phỏng ảnh hưởng của các thông số công nghệ sự phân ố áp s t trên ề mặt chi tiết khớp gối trong q á trình gia công tinh bằng dung dịch ài phi Newton. Kết quả ô phỏng cho th y rằng áp s t phân bố trên ề mặt chi tiết chịu ảnh hưởng trực tiếp bởi các thông số công nghệ chính như: vận tốc của dung dịch ài, khe hở gia công và góc nghiêng của chi tiết. Áp s t phân ố trên ề mặt chi tiết gia công phụ thu c nhiề vào vận tốc dung dịch ài, sau đó là góc nghiêng chi tiết và khe hở gia công. Áp s t phân ố sẽ tăng khi ta tăng vận tốc dung dịch ài. Ngoài ra, để tăng khả năng tiếp xúc của dung dịch ài đối với những vị trí phức tạp trên ề mặt chi tiết gia công thì góc nghiêng chi tiết cần được thiết lập. Các thông số công nghệ này được tiến hành tối ư hóa để tì ra thông số tối ư cho q á trình thực nghiệm. Kết quả thực nghiệm cho th y, tại vùng áp s t càng lớn thì ch t lượng bề mặt sẽ đạt được càng cao. Kết quả bề mặt chi tiết sau khi gia công đã giả đ nhá từ Ra= 0,18μ x ống còn Ra= 0,02 μ công. ii sa 30 phút gia ABSTRACT In previous studies on finishing with non-Newtonian fluid, the influence of technological parameters on the surface quality of workpiece was conducted through an experimental process. As a result, the surface quality is significantly improved when the technological parameters are selected appropriately. With non-Newtonian fluid processing, the complex surfaces can be polished by a simple machining process. In order to reduce the time and cost for the preparation and conduct experimental machining, we will study and build a simulation model of the influence of technological parameters on the pressure distribution on the surface of the knee joint in the polishing process with non-Newtonian fluid. The simulation results show that the pressure is directly affected by the main technological parameters such as the velocity of the slurry, the working gap and the inclination angle of the workpiece. The pressure distribution on the workpiece surface is highly dependent on the velocity of the slurry, then inclination angle and the working gap. The pressure distribution will increase when increase the velocity of the slurry. In addition, in order to increase the contact area between the slurry and the complex positions on the workpiece surface, the inclination angle needs to be established. These technological parameters are optimized to find the optimal set of parameters for the experimental process. Experimental results show that the higher the pressure area, the better surface quality will be achieved. As a result, the surface roughness of the workpiece has improved significantly from Ra = 0.18 μ machining process. iii to Ra = 0.02 μ after 30-minute LỜI CAM ĐOAN Tôi xin ca đoan đây là công trình nghiên cứu của bản thân tôi. Các kết quả nghiên cứ và các kết quả trong luận văn là tr ng thực, không sao chép từ b t kỳ m t nguồn nào và dưới b t kỳ hình thức nào. Việc tham khảo các ng ồn tài liệ đã được thực hiện trích dẫn và ghi ng ồn tài liệu tham khảo đúng q y định. Học viên Phạm Văn Minh iv MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN ..................................................................................................... i TÓM TẮT .......................................................................................................... ii ABSTRACT ...................................................................................................... iii LỜI CAM ĐOAN ............................................................................................. iv DANH MỤC HÌNH ẢNH .............................................................................. viii DANH MỤC BẢNG BIỂU ................................................................................x DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT............................................................................ xi MỞ ĐẦU .............................................................................................................1 1. Đặt v n đề ...........................................................................................................1 2. Tính c p thiết của đề tài ......................................................................................3 3. Mục tiê đề tài .....................................................................................................4 3.1 Mục tiê tổng q át ........................................................................................4 3.2 Mục tiê cụ thể ..............................................................................................4 4. Đối tượng và phạ vi nghiên cứu .......................................................................5 5. Phương pháp nghiên cứu.....................................................................................5 6. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài ............................................................6 6.1 Ý nghĩa khoa học ..........................................................................................6 6.2 Ý nghĩa thực tiễn ...........................................................................................6 CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ ĨNH VỰC NGHIÊN CỨU ...................................7 1.1 Giới thiệu...........................................................................................................7 1.2 Các nghiên cứ trong nước ...............................................................................8 1.3 Các nghiên cứ ngoài nước .............................................................................12 1.3.1 Các nghiên cứ ài ằng phương pháp tr yền thống .............................12 1.3.2 Các nghiên cứ ài kết hợp với ch t lỏng 1.3.3 Các nghiên cứ ài sử dụng ch t lỏng phi Newton ................................17 ài từ tính ............................15 CHƯƠNG 2 CƠ SỞ Ý THUYẾT ..........................................................................23 2.1 Đặc tính của các dạng ch t lỏng......................................................................23 2.2 Tính ch t của ch t lỏng phi Newton ...............................................................26 2.3 Cơ học của q á trình gia công ằng ch t lỏng v ài phi Newton .....................28 2.4 Đ nhá ề mặt ..............................................................................................30 2.5 Các yếu tố ảnh hưởng đến ch t lượng bề mặt chi tiết trong gia công tinh ằng ch t lỏng phi Newton ............................................................................................31 2.5.1 Đ nhớt của dung dịch ài ......................................................................31 2.5.2 Tốc đ cắt .................................................................................................32 2.5.3 Nồng đ dung dịch 2.5.4 Kích thước hạt ài. ...........................................................................32 ài ...................................................................................32 2.5.5 Góc nghiêng của chi tiết gia công ............................................................32 2.5.6 Tốc đ quay của chi tiết gia công ............................................................33 2.6 Phương pháp Tag chi .....................................................................................33 2.6.1 Giới thiệu..................................................................................................33 2.6.2 Các ước thiết lập ....................................................................................34 CHƯƠNG 3 THIẾT LẬP MÔ HÌNH MÔ PHỎNG.................................................35 3.1 Mô hình ô phỏng ..........................................................................................35 3.1.1 Thiết kế chi tiết gia công ..........................................................................36 3.1.2 Thiết kế thùng chứa dung dịch ài ..........................................................37 3.2 Mô hình chia lưới phần tử ...............................................................................37 3.3 Thiết lập các điều kiện ô phỏng ...................................................................38 3.3.1 Đầ vào và đầu ra của dòng d ng dịch 3.3.2 Các điều kiện iên cho q á trình ài .............................................38 ô phỏng.............................................39 3.3.2 Thiết lập các điều kiện cho ch t lỏng phi Newton ...................................41 CHƯƠNG 4 KẾT QUẢ MÔ PHỎNG VÀ TỐI ƯU HÓA ......................................44 4.1 Ảnh hưởng của vận tốc dung dịch 4.1.1 Thiết lập các thông số 4.1.2 Kết quả ài đến áp s t phân ố...........................44 ô phỏng .............................................................44 ô phỏng và thảo luận ...............................................................45 4.2 Ảnh hưởng của khe hở gia công đến áp s t phân ố.....................................47 4.2.1 Thiết lập các thông số 4.2.2 Kết quả ô phỏng .............................................................47 ô phỏng và thảo luận ...............................................................48 4.3 Ảnh hưởng của góc nghiêng của chi tiết gia công đến áp s t phân ố .........50 4.3.1 Thiết lập các thông số ô phỏng .............................................................50 vi 4.4 Phân tích ảnh hưởng của các thông số công nghệ đến áp s t phân ố trên ề mặt chi tiết .............................................................................................................53 4.4.1 Thiết kế số lượt ô phỏng .......................................................................53 4.4.2 Phân tích sự tương tác của các thông số công nghệ đến sự phân ố áp s t .................................................................................................................55 4.5 Tối ư hóa các thông số công nghệ .................................................................58 4.5.1 Phương trình hồi q y và tác đ ng của các thông số ................................58 4.5.2 Tối ư hóa thông số công nghệ ................................................................61 CHƯƠNG 5 KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM ...............................................................63 5.1 Thiết lập điều kiện thực nghiệm......................................................................63 5.5.1 Máy thực nghiệm .....................................................................................63 5.5.2 Chi tiết gia công .......................................................................................64 5.5.3 Thiết bị đo đ nhá .................................................................................65 5.5.4 Dung dịch ài ..........................................................................................65 5.5.5 Thông số thực nghiệm..............................................................................65 5.2 Kết quả thực nghiệm .......................................................................................66 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ..........................................................................70 DANH MỤC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CỦA HỌC VIÊN ....................72 TÀI IỆU THAM KHẢO.................................................................................73 Ý ỊCH TRÍCH NGANG CỦA HỌC VIÊN .................................................77 vii DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 0.1 Sản phẩm với các ề mặt phức tạp [1] .........................................................1 Hình 0.2 Sản phẩm khớp gối và khớp háng nhân tạo [2]............................................3 Hình 1.1 Trường vận tốc của dòng chảy qua 4 vật cản xếp hình v ông [9] .............10 Hình 1.2 Áp s t phân ố trên ề mặt chi tiết [10] ...................................................11 Hình 1.3 Áp s t phân ố trên ề mặt ánh răng [11] ..............................................11 Hình 1.4 Sự phân ố ứng su t trong gia công tốc đ cao [12]..................................13 Hình 1.5 Sự phân ố nhiệt đ trong gia công ài [14] .............................................14 Hình 1.6 Sự phân ố ứng su t trong gia công ài vật liệ đ cứng cao [15]...........14 Hình 1.7 Sự phân ố ứng su t trong gia công ằng đầ ài cầu [18] ......................15 Hình 1.8 Mô hình gia công tinh ằng ch t lỏng từ tính [20] ....................................16 Hình 1.9 Mô hình ố trí các cực từ trên đĩa ài [20] ...............................................16 Hình 1.10 Kết quả ô phỏng với sự bố trí các cực từ khác nha trên đĩa ài [20] .17 Hình 1.11 Ứng xử của dòng ch t lỏng với các án kính hình trụ tròn khác nha [25] ..................................................................................................................18 Hình 1.12 Mô hình ô phỏng q á trình gia công [26] .............................................19 Hình 1.13 Sự phân ố áp s t khi góc nghiêng chi tiết thay đổi [26] .......................20 Hình 1.14 Ng yên lý của q á trình gia công chi tiết trụ tròn [27] ............................20 Hình 1.15 Kết quả bề mặt chi tiết sa khi gia công [27]...........................................21 Hình 1.16 Kết quả bề mặt trước và sa khi gia công [31] ........................................21 Hình 2.1 Mô hình xác định đ nhớt ch t lỏng bằng các hình trụ tròn ......................23 Hình 2.2 Mô hình dòng chảy giữa 02 thành trụ ........................................................24 Hình 2.3 Mô hình phần tử ch t lỏng .........................................................................24 Hình 2.4 Mối quan hệ giữa tốc đ biến dạng và ứng su t cắt [32] ...........................27 Hình 2.5 Mô hình phân tử các dạng trạng thái ch t lỏng khác nha [27] .................28 Hình 2.6 Ng yên lý của q á trình gia công ằng dung dịch ài phi Newton [27] ..28 Hình 2.7 Cơ học của q á trình gia công ằng ch t lỏng phi Newton [27] ...............29 Hình 2.8 Profin ề mặt chi tiết áy [33] ..................................................................31 Hình 3.1 Ng yên lý hoạt đ ng của q á trình gia công .............................................35 Hình 3.2 Kích thước của chi tiết khớp gối [34] ........................................................36 Hình 3.3 Chi tiết khớp gối được tải vào phần mềm Ansys .......................................37 Hình 3.4 Chi tiết khớp gối được tải vào phần mềm Ansys .......................................37 Hình 3.5 Mô hình chia lưới phần tử ..........................................................................38 Hình 3.6 Mô hình chia lưới phần tử của chi tiết gia công.........................................38 Hình 3.7 Mô hình thiết lập điều kiện iên ................................................................39 Hình 3.8 Thiết lập vận tốc dòng chảy đầ vào của thùng chứa ................................39 Hình 3.9 Thiết lập vận tốc dòng chảy đầu ra của thùng chứa ...................................40 viii Hình 3.10 Thiết lập điều kiện iên cho chi tiết gia công ..........................................40 Hình 3.11 Thiết lập điều kiện iên cho thùng chứa ..................................................41 Hình 3.12 Mối quan hệ giữa đ nhớt và tốc đ biến dạng [25] ................................42 Hình 3.13 Thiết lập các điều kiện cho ch t lỏng ài phi Newton ............................42 Hình 3.14 Thiết lập các thông số n và K cho ch t lỏng ài phi Newton .................43 Hình 4.1 (a-f) Kết quả ô phỏng với vận tốc dung dịch ài thay đổi .....................46 Hình 4.2 Ảnh hưởng của vận tốc dung dịch ài đến áp s t phân ố .....................47 Hình 4.3 (a-f) Kết quả ô phỏng với khe hở gia công thay đổi ...............................49 Hình 4.4 Ảnh hưởng của khe hở gia công đến áp s t phân ố................................50 Hình 4.5 (a-f) Kết quả ô phỏng với góc nghiêng chi tiết thay đổi .........................52 Hình 4.6 Ảnh hưởng của góc nghiêng của chi tiết gia công đến áp s t phân ố ....53 Hình 4.7 Ảnh hưởng trực tiếp của các thông số đến sự phân ố áp s t P ...............56 Hình 4.8 Ảnh hưởng của các thông số đến sự phân ố áp s t (P) bằng đồ thị 3D, (a) khe hở gia công và góc nghiêng của chi tiết, (b) vận tốc dung dịch ài và góc nghiêng của chi tiết, khe hở gia công, (c) khe hở gia công và vận tốc dung dịch ài .......................................................................................57 Hình 4.9 Phần tră ảnh hưởng của các thông số đến áp s t phân ố (Pa) .............59 Hình 4.10 Biể đồ Pareto phân tích ảnh hưởng của các thông số đến áp s t phân bố. .............................................................................................................60 Hình 5.1 Mô hình thiết bị gia công ...........................................................................63 Hình 5.2 Kích thước chi tiết gia công .......................................................................64 Hình 5.3 Bề mặt chi tiết gia công ..............................................................................64 Hình 5.4 Máy đo đ nhá Insize ISR-S400 .............................................................65 Hình 5.5 Vùng diện tích đo đ nhá ........................................................................66 Hình 5.6 Kết quả đo đ nhá ở vùng đỉnh của chi tiết (Ra = 0.02μ ) ....................67 Hình 5.7 Kết quả đo đ nhá ở vùng đáy của chi tiết (Ra = 0.03μ ) .....................67 Hình 5.8 Chi tiết khớp gối trước khi gia công (đ nhá Ra = 0.18μ ) ...................68 Hình 5.9 Chi tiết khớp gối sa khi gia công tinh (đ nhá Ra = 0.02μ ) ...............68 ix DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 3.1 Đặc tính d ng dịch hạt ài Al2O3 .............................................................41 Bảng 4.1 Các thông số ô phỏng .............................................................................45 Bảng 4.2 Các thông số ô phỏng .............................................................................47 Bảng 4.3 Các thông số ô phỏng .............................................................................50 Bảng 4.4 Các thông số công nghệ và giá trị..............................................................53 Bảng 4.5 Số lần ô phỏng và thông số công nghệ ...................................................55 Bảng 4.6 Các hệ số của ô hình hồi quy ..................................................................58 Bảng 4.7 Sự phân ố ảnh hưởng của các nhân tố đến áp s t ..................................61 Bảng 4.8 Bảng thông số công nghệ tối ư ................................................................62 Bảng 4.9 Bảng kết quả dự đoán tối ư ......................................................................62 Bảng 5.1 Đặc tính d ng dịch ài ..............................................................................65 Bảng 5.2 Thông số q á trình thực nghiệm ................................................................66 Bảng 5.3 Kết quả đo đ nhá ở các vùng diện tích trên ề mặt chi tiết ..................67 x DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT ANOVA: Analysis of variance AFM: Abrasive Flow Machining CNC: Computer Numerical Control EEM: Elastic emission machining ELID: ELectrolytic In-process Dressing EP: Electro Polishing MRF: Magnetorheological Fluids RSM: Response Surface Methodology STP: Shear thickening polishing xi MỞ ĐẦU 1. Đặt vấn đề Các sản phẩ có hình dáng ề mặt phức tạp ngày càng được sử dụng phổ biến trong các ngành công nghiệp như hàng không vũ trụ, kỹ thuật kh ôn ẫu, th kính q ang học, y sinh học, cơ khí chính xác,…Chúng được sử dụng để nâng cao khả năng là việc và ứng dụng của các sản phẩ . Các chi tiết này đòi hỏi ch t lượng bề mặt và đ chính xác hình dáng hình học r t cao. Hình 1 cho th y m t số sản phẩ có ề mặt phức tạp được sử dụng trong các ngành công nghiệp. Hình 0.1 Sản phẩm với các ề mặt phức tạp [1] Để gia công tinh các sản phẩ đạt ch t lượng kỹ thuật theo yê cầ thì đã có nhiều kỹ thuật gia công từ kỹ thuật gia công tr yền thống đến kỹ thuật gia công phi tr yền thống, bao gồ : các kỹ thuật gia công tr yền thống bằng phay, tiện CNC sa đó gia công lần cuối thông q a ài tinh bằng đá 1 ài, hoặc phương pháp ài nghiền, hoặc phương pháp ài tinh ỏng. Bên cạnh đó, cũng có nhiều kỹ thuật gia công phi truyền thống cũng đã được ứng dụng, chẳng hạn như: gia công phát xạ đàn hồi (EEM), gia công ài điện phân (EP), gia công tinh ứng dụng lư ch t từ biến (MRF), gia công ài điều khiển bằng điện cực (E ID), gia công tinh ứng dụng ch t lỏng phi Newton (STP). Để cải thiện ch t lượng bề mặt và hiệu quả gia công đối với các chi tiết có hình dạng phức tạp thì kỹ thuật ài tinh ứng dụng ch t lỏng phi Newton được biết đến có khả năng áp dụng cao. Mài tinh ằng ch t lỏng phi Newton là sự kết hợp của ch t lỏng Newton và hạt ài. Khi có sự tác đ ng của lực hoặc tốc đ cắt thì ch t lỏng ài này sẽ chuyển từ trạng thái lỏng sang trạng thái rắn. Đ nhớt của chúng sẽ tăng dần dưới tác đ ng của các yếu tố ngoại lực. Điề này là cho ch t lỏng trở nên rắn hơn do đ nhớt của nó tăng lên. Khi đó, ch t lỏng đầ ài phi Newton sẽ ài sẽ trở thành t ài linh hoạt có thể tiếp xúc được với các ề mặt phức tạp của chi tiết để loại bỏ vật liệ . Khi không còn tác đ ng của ngoại lực thì ch t lỏng ài sẽ trở về trạng thái an đầ . Trong q á trình gia công, các điều kiện gia công như vận tốc quay của thùng chứa, đ nhớt ch t lỏng, góc nghiêng chi tiết, khe hở là việc của phôi ảnh hưởng lớn đến giá trị áp s t và ch t lượng bề mặt gia công. Ảnh hưởng của các thông số công nghệ đến ch t lượng bề mặt chi tiết đã được tiến hành trong các nghiên cứu thực nghiệm. Việc thiết lập các thông số thực nghiệ hưởng của các thông số này đến đ nhá và đánh giá ảnh ề mặt khá phức tạp, đòi hỏi thời gian gia công và chi phí lớn. Để giảm bớt thời gian, chi phí cho việc thực nghiệm ảnh hưởng của các thông số công nghệ đến q á trình gia công tinh ằng ch t lỏng phi Newton, thì việc nghiên cứu thiết lập ô hình ô phỏng cho q á trình gia công công này là r t cần thiết và c p ách. Ảnh hưởng của các thông số công nghệ đến sự phân ố áp s t của dòng ch t lỏng ài phi Newton trên ề mặt chi tiết sẽ được ô phỏng và phân tích. Dựa trên các kết quả này, sẽ xác định điều kiện tốt nh t cho q á trình gia công tinh cho chi tiết. 2 2. Tính cấp thiết của đề tài Ngày nay, sự phát triển nhanh chóng của lĩnh vực cơ y sinh đã tạo ra các sản phẩm có thể thay thế cho các Điề này đã sống và là phận, chức năng của cơ thể con người đã ị thoái hoá. ang đến những ứng dụng tích cực cho cu c sống, cải thiện điều kiện việc cho con người. T y nhiên, các sản phẩm thay thế này chẳng hạn như khớp gối, khớp háng nhân tạo yê cầu đòi hỏi phải có phương pháp gia công và thiết bị gia công phù hợp nhằm được đ chính xác theo yê cầu của các bề mặt phức tạp này. Hình 2 thể hiện hình ảnh của các khớp gối và khớp háng nhân tạo. a. Khớp gối nhân tạo b. Khớp háng nhân tạo Hình 0.2 Sản phẩm khớp gối và khớp háng nhân tạo [2] Hiện nay, có nhiề công nghệ gia công tinh đã được nghiên cứu thực nghiệ để nâng cao ch t lượng bề mặt chi tiết như gia công phát xạ đàn hồi (EEM), gia công ài điện phân (EP), gia công tinh ứng dụng lư ch t từ biến (MRF), gia công ài điều khiển bằng điện cực (E ID), gia công tinh ứng dụng ch t lỏng phi Newton (STP), gia công ằng cơ hoá học (CMP),…Trong các phương pháp gia công này, thì phương pháp gia công tinh ằng ch t lỏng phi Newton ang đến khả năng áp dụng và khả thi cao đối với các ề mặt chi tiết phức tạp. Các nghiên cứ trước đây chủ yếu tập tr ng vào việc thực nghiệ xác định tác đ ng của các thông số gia công đến 3 ch t lượng bề mặt của chi tiết trong q á trình gia công. T y nhiên, việc xây dựng ô hình thực nghiệ , điều kiện thực nghiệm cho quá trình gia công đòi hỏi thời gian, chi phí cao. Do đó, việc nghiên cứu ảnh hưởng ô phỏng ảnh hưởng các thông số công nghệ đến ch t lượng bề mặt chi tiết khớp gối bằng ch t lỏng phi Newton r t cần thiết. Việc này sẽ giúp ích cho q á trình xác định mức đ ảnh hưởng của các thông số công nghệ đến sự phân ố áp s t của dòng ch t lỏng ài phi Newton lên bề mặt chi tiết trong q á trình gia công. Từ đó, sẽ phân tích và lựa chọn điều kiện tốt nh t cho q á trình gia công cũng như tì ra được thông số công nghệ tối ư để cải thiện áp s t của dòng d ng dịch trên ề mặt gia công. Kết quả góp cho việc thiết lập được điều kiện thực nghiệ ô phỏng sẽ đóng phù hợp đối với các ề mặt phức gia công khác nha . tạp của sản phẩ 3. Mục tiêu đề tài 3.1 Mục tiêu tổng quát Nghiên cứu ô phỏng ảnh hưởng của thông số công nghệ đến sự phân ố áp s t của dung dịch ài phi Newton trên ề mặt chi tiết gia công. 3.2 Mục tiêu cụ thể - Xác định các yếu tố ảnh hưởng đến sự phân ố áp s t trên ề mặt chi tiết trong q á trình gia công. - Xây dựng ô hình ô phỏng. - Thiết lập các điều kiện iên cho q á trình ô phỏng. - Phân tích ảnh hưởng của các thông số gia công đến sự phân ố áp s t trên bề mặt chi tiết gia công. - Tối ư hóa các thông số công nghệ để đạt áp s t trên ề mặt tốt nh t. - Thực nghiệm kiểm chứng dựa trên các kết quả 4 ô phỏng. 4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu + Đối tượng nghiên cứu của đề tài: - Nghiên cứu ô phỏng phương pháp ài dựa trên ch t lỏng phi Newton kết hợp ài và tốc đ dịch chuyển của dòng d ng dịch với hạt ài để thực hiện q á trình gia công chi tiết khớp gối nhân tạo. - Chỉ tập tr ng ô phỏng khảo sát 3 thông số công nghệ chính: vận tốc dung dịch ài, khe hở gia công và góc nghiêng của chi tiết đến áp s t phân ố của dung dịch ài phi Newton. + Phạm vi nghiên cứu: - Chi tiết gia công là khớp gối có đường kính ngoài Ø35 - Dung dịch - Kết quả ô phỏng được cố định đ nhớt. ô phỏng đánh giá q a áp s t của dòng d ng dịch - Dung dịch - Đ nhá ài phi Newton trong q á trình . ài phi Newton. ài chủ yế là Al2O3, vật liệu chi tiết gia công là thép không gỉ 2083. ề mặt được đánh giá thông q a giá trị là Ra. 5. Phương pháp nghiên cứu - Phương pháp q y nạp: Dựa trên cơ sở lý th yết về gia công ằng ch t lỏng phi Newton để xác định các thông số chính ảnh hưởng đến sự phân ố áp s t của dung dịch ài phi Newton trên ề mặt chi tiết gia công. - Phương pháp ô phỏng: Mô phỏng ảnh hưởng của các thông số công nghệ chính đến sự phân ố áp s t dựa trên các công cụ - Nghiên cứu thực nghiệ : Căn cứ kết quả nghiệ ô phỏng của phần mềm ANSYS. ô phỏng sẽ tiến hành gia công thử và đánh giá ch t lượng bề mặt của chi tiết khớp gối. 5 6. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài 6.1 Ý nghĩa khoa học - Phân tích và đánh giá tác đ ng của thông số công nghệ đến sự phân bố áp s t của dung dịch ài phi Newton trên ề mặt chi tiết. - Xây dựng được m t ô hình ô phỏng phân tích ảnh hưởng của thông số công nghệ đến sự phân ố áp s t trên ề mặt chi tiết trong gia công ằng dung dịch ài phi Newton. - Xác định được b thông số công nghệ tối ư để đạt được áp s t lớn nh t trong q á trình gia công phục vụ cho q á trình thực nghiệm kiểm chứng. 6.2 Ý nghĩa thực tiễn - Tạo ra b thông số công nghệ phù hợp cho q á trình thực nghiệ để nâng cao ch t lượng bề mặt sản phẩm. - Tạo tiền đề ứng dụng cho việc ô phỏng các chi tiết có hình dáng phức tạp khác có liên q an đến q á trình gia công ằng ch t lỏng phi Newton. 6