Tài liệu Tóm tắt luận văn thạc sĩ kỹ thuật tính toán, thiết kế, chế tạo máy sàng phân loại hạt mài

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP ---------------------------- LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT NGÀNH CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY TÊN ĐẾ TÀI TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MÁY SÀNG PHÂN LOẠI HẠT MÀI Học viên: Nguyễn Văn Kiền Lớp: Cao học K11 Chuyên ngành: Công nghệ chế tạo máy Ngƣời HD khoa học: TS Vũ Ngọc Pi THÁI NGUYÊN – 10/2010 ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP ---------------------------- LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT NGÀNH CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY TÊN ĐẾ TÀI TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MÁY SÀNG PHÂN LOẠI HẠT MÀI Học viên: Nguyễn Văn Kiền Lớp: Cao học K11 Chuyên ngành: Công nghệ chế tạo máy Ngƣời HD khoa học: TS Vũ Ngọc Pi KHOA ĐÀO TẠO SĐH TS Nguyễn Văn Hùng NGƢỜI HƢỚNG DẪN TS Vũ Ngọc Pi BAN GIÁM HIỆU HỌC VIÊN Nguyễn Văn Kiền 1 LỜI CAM ĐOAN Việc nghiên cứu thiết kế chế tạo máy sàng phân loại cỡ hạt mài để phục vụ cho việc nghiên cứu trong nước là một giải pháp mang lại hiệu quả kinh tế . Hiện ở trong nước chưa có một cơ sở nào sản xuất máy mài phân loại hạt mài, dựa trên những yêu cầu thực tiễn về chế tạo máy, luận văn đã chọn hướng nghiên cứu thiết kế, chế tạo máy sàng phân loại hạt mài nhằm thay thế máy nhập ngoại có giá thành tương đối cao. Mặc dù đã có nhiều cố gắng trong việc tìm hiểu nghiên cứu và thực nghiệm nhưng luận văn không tránh khỏi những điều thiếu sót và nhiều điểm cần hoàn thiện bổ sung. Tác giả rất mong và trân trọng mọi sự đóng góp, phê bình của các thầy và đồng nghiệp đối với luận văn. Em xin trân trọng cám ơn các thầy cô giáo Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp đã nhiệt tình giúp đỡ và tạo điều kiện thuận lợi trong quá trình học tập và hoàn thành luận văn. Xin trân trọng cám ơn các thầy giáo trong Hội đồng bảo vệ Đề cương luận văn đã góp ý, chỉnh sửa và phê duyệt đề cương luận văn của em được hoàn thành với nội dung tốt nhất. Đặc biệt, em xin cám ơn thầy TS Vũ Ngọc Pi đã tận tình hướng dẫn giúp đỡ cho em hoàn thành luận văn này. Luận văn này là một phần công việc của đề tài nghiên cứu của Nghiên cứu sinh Trần Quốc Hùng ( Trường Cao đẳng Kinh tế Kỹ thuật, đại học Thái Nguyên). Tôi xin trân trọng cám ơn Nghiên cứu sinh Trần Quốc Hùng đã tận tình giúp đỡ và hợp tác trong quá trình làm đề tài. Xin chân thành cám ơn các đồng nghiệp, gia đình và bạn bè đã động viên về tinh thần và vật chất cho bản thân trong quá trình học tập và hoàn thành luận văn. Em xin cam đoan các số liệu và kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được công bố trong bất kỳ công trình nào khác ( trừ một số tài liệu tham khảo như đã nêu trong luận văn). Tác giả luận văn 2 MỤC LỤC Trang LỜI CAM ĐOAN 1 MỤC LỤC 2 NỘI DUNG 4 CHƢƠNG I:Tổng quan về hạt mài, phƣơng pháp phân lọai hạt mài 8 và máy sàng phân loại hạt mài 1.1. Giới thiệu về hạt mài 8 1.1.1Vật liệu hạt mài 8 1.1.2 Độ hạt của vật liệu mài 11 1.1.3. Phân tích cỡ hạt 13 1.1.3.1. Dạng hạt 14 1.1.3.2. Kích thƣớc hạt 16 1.2. Phƣơng pháp phân loại hạt mài 18 1.2.1. Phƣơng pháp sàng 18 1.2.2. Phƣơng pháp đóng cặn 19 1.3.3. Phƣơng pháp dùng kính hiển vi 20 1.2.4. Phƣơng pháp dùng nhiễu xạ ánh sáng 20 1.2.5. Phân tích sàng 20 1.2.5.1. Nguyên lý cơ bản phân tích sàng 21 1.2.5.2. Đánh giá kết quả phân tích sàng 23 1.3. Máy sàng phân loại hạt mài 1.3.1. Các kiểu máy sàng 24 28 1.4. Kết luận chƣơng I 32 CHƢƠNG II: Thiết kế động học máy 33 2.1. Cơ sở thiết kế động học 33 3 2.2. Thiết kế sơ đồ động học 35 2.3. Kết luận 35 CHƢƠNG III:Thiết kế động lực học máy 36 3.1. Thiết kế bộ truyền đai 36 3.1.1. Các thông số bộ truyền đai 3.2. Kiểm nghiệm đai 36 37 3.2.1. Kiểm nghiệm bền theo ứng suất có ích cho phép 37 3.2.2. Kiểm nghiệm theo độ bền lâu 38 3.2.3. Xác định số đai cần thiết 38 3.3. Kiểm nghiệm bền trục chính 39 3.3.1. Chọn vật liệu trục 39 3.3.2. Kết cấu trục 39 3.3.3. Kiểm nghiệm bền trục 40 3.4. Kết luận 42 CHƢƠNG IV: Xác định tối ƣu các thông số cơ bản 43 4.1. Xây dựng mô hình thực nghiệm 43 4.1.1. Thiết kế thí nghiệm 43 4.1.2. Thí nghiệm 1 45 4.1.2.1. Trình tự thí nghiệm 45 4.1.2.2. Kết quả và nhận xét 47 4.1.3. Thí nghiệm 2 58 4.1.3.1. Trình tự thí nghiệm 58 4.1.3.2. Kết quả và nhận xét 59 4.2. Kết luận 69 CHƢƠNG V: Kết luận và kiến nghị 70 5.1. Kết luận 70 5.2. Kiến nghị 71 4 PHỤ LỤC 72 TÀI LIỆU THAM KHẢO 73 1 DANH MỤC CÁC BẢNG TT 1 2 3 4 5 Bảng 1.1 1.2 1.3 Nội dung Vật liệu mài theo nhóm độ lớn hạt Các kích thước hạt của nhóm cơ bản vật liệu hạt mài Phạm vi đo của mỗi phương pháp đo Trang 11 12 18 4.1 Bảng biểu diễn thời gian phụ thuộc vào tốc độ sàng khi f =18Hz, e= 12mm Bảng biểu diễn thời gian phụ thuộc vào tốc độ sàng khi f =19Hz, e= 12mm Bảng biểu diễn thời gian phụ thuộc vào tốc độ sàng khi f =20Hz, e= 12mm Bảng biểu diễn thời gian phụ thuộc vào tốc độ sàng khi f =21Hz, e= 12mm Bảng biểu diễn thời gian phụ thuộc vào tốc độ sàng khi f =22Hz, e= 12mm Bảng biểu diễn thời gian phụ thuộc vào tốc độ sàng khi f =22,5Hz, e= 12mm Bảng biểu diễn thời gian phụ thuộc vào tốc độ sàng khi f =18Hz, e= 13mm Bảng biểu diễn thời gian phụ thuộc vào tốc độ sàng khi f =19Hz, e= 13mm Bảng biểu diễn thời gian phụ thuộc vào tốc độ sàng khi f =20Hz, e= 13mm Bảng biểu diễn thời gian phụ thuộc vào tốc độ sàng khi f =21Hz, e= 13mm Bảng biểu diễn thời gian phụ thuộc vào tốc độ sàng khi f =18Hz, e= 12mm Bảng biểu diễn thời gian phụ thuộc vào tốc độ sàng khi f =19Hz, e= 12mm Bảng biểu diễn thời gian phụ thuộc vào tốc độ sàng khi f =20Hz, e= 12mm Bảng biểu diễn thời gian phụ thuộc vào tốc độ sàng khi f =18Hz, e= 9mm Bảng biểu diễn thời gian phụ thuộc vào tốc độ sàng khi f =19Hz, e= 9mm Bảng biểu diễn thời gian phụ thuộc vào tốc độ sàng khi f =20Hz, e= 9mm 47 6 4.2 7 4.3 8 4.4 9 4.5 10 4.6 11 4.7 12 4.8 13 4.9 14 4.10 15 4.11 16 4.12 17 4.13 18 4.14 19 4.15 20 4.16 47 48 48 48 49 50 50 50 51 52 52 52 53 54 54 2 21 4.17 22 23 4.18 4.19 24 4.20 25 4.21 26 4.22 27 4.23 28 4.24 29 4.25 30 4.26 31 4.27 32 4.28 33 4.29 34 4.30 35 4.31 36 4.32 37 4.33 38 4.34 Bảng biểu diễn thời gian phụ thuộc vào tốc độ sàng khi f =21Hz, e= 9mm Bảng tổng hợp kết quả thí nghiệm 200g hạt Granit Bảng biểu diễn thời gian phụ thuộc vào tốc độ sàng khi f =18Hz, e= 10mm Bảng biểu diễn thời gian phụ thuộc vào tốc độ sàng khi f =19Hz, e= 10mm Bảng biểu diễn thời gian phụ thuộc vào tốc độ sàng khi f =17Hz, e= 10mm Bảng biểu diễn thời gian phụ thuộc vào tốc độ sàng khi f =17Hz, e= 11mm Bảng biểu diễn thời gian phụ thuộc vào tốc độ sàng khi f =18Hz, e= 11mm Bảng biểu diễn thời gian phụ thuộc vào tốc độ sàng khi f =19Hz, e= 11mm Bảng biểu diễn thời gian phụ thuộc vào tốc độ sàng khi f =20Hz, e= 11mm Bảng biểu diễn thời gian phụ thuộc vào tốc độ sàng khi f =17Hz, e= 12mm Bảng biểu diễn thời gian phụ thuộc vào tốc độ sàng khi f =18Hz, e= 12mm Bảng biểu diễn thời gian phụ thuộc vào tốc độ sàng khi f =19Hz, e= 12mm Bảng biểu diễn thời gian phụ thuộc vào tốc độ sàng khi f =20Hz, e= 12mm Bảng biểu diễn thời gian phụ thuộc vào tốc độ sàng khi f =17Hz, e= 9mm Bảng biểu diễn thời gian phụ thuộc vào tốc độ sàng khi f =18Hz, e= 9mm Bảng biểu diễn thời gian phụ thuộc vào tốc độ sàng khi f =19Hz, e= 9mm Bảng biểu diễn thời gian phụ thuộc vào tốc độ sàng khi f =20Hz, e= 9mm Bảng tổng hợp kết quả thi nghiệm 200g hạt SiC 55 55 59 60 60 61 61 62 62 63 63 63 64 65 65 66 67 67 3 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ TT 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 Bảng 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 2.1 3.1 3.2 3.3 4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 4.6 20 4.7 21 22 23 24 25 4.8 4.9 4.10 4.11 4.12 26 4.13 Nội dung Định nghĩa hệ số kéo dài và hệ số dẹt của hạt Kiểu mắt lưới sàng thường sử dụng Sàng có mắt lưới bằng thép Cơ cấu sàng kiểu tay quay Máy sàng kích thước lỗ lớn Máy sàng rung kiểu điện từ Máy sàng rung kiểu đệm điện từ Máy sàng rung kiểu cột khí nén Sơ đồ máy sàng rung cơ khí Sơ đồ động học máy Kết cấu trục chính Sơ đồ lực trục chính Biểu đồ mô men uốn Ảnh chụp sàng sử dụng trong máy đã chế tạo Đồ thị biểu diển thời gian sàng phụ thuộc vào f khi e=12 Đồ thị biểu diển thời gian sàng phụ thuộc vào f khi e=13 Đồ thị biểu diển thời gian sàng phụ thuộc vào f khi e=14 Đồ thị biểu diển thời gian sàng phụ thuộc vào f khi e=11 Đồ thị biểu diễn thời gian sàng phụ thuộc vào tốc độ và độ lệch tâm e khi thí nghiệm 200g hạt Granit ( Ấn Độ) Quan hệ giữa thời gian sàng và độ lệch tâm khi sàng hạt Supreme Granit Đồ thị biểu diển thời gian sàng phụ thuộc vào f khi e=10 Đồ thị biểu diển thời gian sàng phụ thuộc vào f khi e=11 Đồ thị biểu diển thời gian sàng phụ thuộc vào f khi e=12 Đồ thị biểu diển thời gian sàng phụ thuộc vào f khi e=9 Đồ thị biểu diễn thời gian sàng phụ thuộc vào tốc độ và độ lệch tâm e khi thí nghiệm 200g hạt Sic Quan hệ giữa thời gian sàng và độ lệch tâm khi sàng hạt Cacbit Silic Trang 16 21 23 25 27 28 29 30 31 34 39 41 41 44 49 51 53 55 56 57 60 62 64 67 68 69 5 NỘI DUNG 1/ Tính cấp thiết của đề tài: Hạt mài là vật liệu được sử dùng nhiều trong các lĩnh vực công nghiệp khác nhau. Trong ngành cơ khí, hạt mài được dùng để sản xuất đá mài, dùng để đánh bóng, để làm sạch bằng phun hạt mài ( phun cát), dùng trong gia công bằng dòng hạt mài, gia công bằng tia nước có hạt mài v.v… Để sử dụng hạt mài vào các mục đích trên, cần phải phân loại hạt mài ra các kích cỡ khác nhau. Việc phân loại hạt mài không chỉ cần thiết cho sản xuất hạt mài, đá mài v.v…mà còn đặc biệt cho quá trình nghiên cứu về hạt mài và gia công mài. Để phân loại hạt mài ra các kích cỡ khác nhau phục vụ cho nghiên cứu người ta sử dụng các máy sàng phân loại hạt mài và các sàng với các cỡ mắt sàng khác nhau. Trên thế giới hiện nay có nhiều hãng chế tạo các loại máy sàng này như máy của hãng Endecott, Retsch, Impact Test Equipment , Humboldt, Tylerv.v.. Mặc dù đã có nhiều hãng chế tạo máy phân loại cỡ hạt mài nhưng cho các công trình nghiên cứu về thiết kế máy này còn chưa có. Đặc biệt, vấn đề thiết kế hợp lý và thiết kế tối ưu các thông số của máy như tần số rung và biên độ rung v.v… còn chưa thấy đề cập. Cho đến nay ở nước ta chưa có cơ sở nào sản xuất các loại máy phân loại hạt mài. Thêm vào đó, giá thành của các máy nhập ngoại quá cao nên trong điều kiện kinh tế nước ta đang còn khó khăn thì vấn đề đầu tư mua sắm là rất tốn kém Từ các vấn đề nêu trên, có thể nói rằng việc thiết kế chế tạo máy phân loại cỡ hạt mài để phục vụ cho việc nghiên cứu trong nước là một giải pháp mang lại hiệu quả kinh tế cao. Trên cơ sở nguyên lý các loại máy phân loại cỡ hạt mài do các hãng giới thiệu, chúng ta có thể nghiên cứu để tính toán, thiết kế các thông số kỹ thuật và chế tạo máy ở trong nước. Vì vậy tác giả chọn đề tài: “Tính toán, thiết kế chế tạo máy sàng phân loại cỡ hạt mài” 6 2. Mục đích, đối tƣợng và phƣơng pháp nghiên cứu: 2.1/ Mục đích của đề tài: Lựa chọn sơ đồ nguyên lý, cấu tạo máy sàng phân loại cỡ hạt mài, trên cơ sở đó xây dựng mô hình thực nghiệm để xác định tối ưu về các thông số tần số rung và biên độ rung của sàng để nhằm đạt năng suất phân loại cao nhất. Chế tạo máy sàng phân loại cỡ hạt mài theo các thông số tối ưu đã xác định. 2.2/ Đối tượng nghiên cứu: Đối tượng nghiên cứu của đề tài là thiết kế và chế tạo máy sàng phân loại cỡ hạt mài trong đó vấn đề then chốt là nghiên cứu để xác định tối ưu các thông số của máy tần số rung và biên độ rung của sàng nhằm đạt năng suất phân loại là cao nhất. 2.3/ Phương pháp nghiên cứu: Sử dụng phương pháp nghiên cứu lý thuyết kết hợp với thực nghiệm: - Về lý thuyết: từ cơ sở nguyên lý của máy phân tích để lựa chọn sơ đồ nguyên lý hoạt động và kết cấu máy. - Về thực nghiệm:Xây dựng mô hình thực nghiệm và tiến hành thí nghiệm để xác định tần số rung và biên độ rung tối ưu của sàng. 3. Ý nghĩa của đề tài: 3.1/ Ý nghĩa khoa học: - Ý nghĩa khoa học của đề tài thể hiện trong việc xác định tối ưu các thông số của máy là tần số rung và biên độ rung của sàng nhằm đạt năng suất phân loại là cao nhất. 3.2/ Ý nghĩa thực tiễn: - Máy phân loại cỡ hạt mài được sản xuất trong nước có giá thành thấp hơn so với sản phẩm nhập ngoại ( dự kiến giảm được 40 đến 50 % giá thành). - Máy được dùng để phân loại các loại cỡ hạt mài để phục vụ cho nghiên cứu hạt mài, gia công làm sạch bằng hạt mài hoặc trong sản xuất hạt mài. 7 4.Nội dung luận văn: Kết cấu chính của luận văn gồm 7 phần: Chương 1.Tổng quan về máy sàng phân loại cỡ hạt mài - Giới thiệu sơ lược về các phương pháp phân loại hạt mài - Nghiên cứu tổng quan về các loại máy phân loại cỡ hạt mài : cấu tạo, nguyên lý làm việc và các thông số chính của các loại máy đã sản xuất trên thế giới. - Tìm hiểu về các nghiên cứu đã có về máy phân loại cỡ hạt mài. Chương 2: Thiết kế động học máy. - Lựa chọn loại máy trên cơ sở phân tích ưu điểm, nhược điểm mô hình của một số máy phân loại hạt mài đã được sản xuất trên thế giới. - Thiết kế động học máy. - Xây dựng kết cấy máy. Chương 3: Thiết kế động lực học máy. - Tính toán thiết kế các bộ truyền trong máy. - Kiểm nghiệm bền cho một số chi tiết truyền lực chính của máy Chương 4: Xác định tối ưu các thông số cơ bản. - Xây dụng mô hình thực nghiệm và sau đó tiến hành các thí nghiệm để xác định tần số rung và biên độ rung của sang nhằm đạt năng suất phân loại cao nhất. - Phân tích các kết quả đạt được và đưa ra nhận xét Chương 5: Kết luận và kiến nghị Các kết luận và kiến nghị nghiên cứu tiếp 8 CHƢƠNG I Tổng quan về hạt mài, phƣơng pháp phân loại hạt mài và máy sàng phân loại cỡ hạt mài 1.1.. Giới thiệu về hạt mài: 1.1.1. Vật liệu hạt mài: Cùng với việc nghiên cứu các loại hạt vật liệu khác, Vật liệu hạt mài là vật liệu được sử dụng nhiều trong các lĩnh vực công nghiệp khác nhau. Trong ngành cơ khí, hạt mài được dùng để sản xuất đá mài, dùng để đánh bóng, để làm sạch bằng phun hạt mài ( phun cát), dùng trong gia công bằng hạt mài và gia công bằng tia nước có hạt mài. Vật liệu mài có nhiều loại khác nhau, đó là những tinh thể hoặc khoáng sản ở dạng thiên nhiên hoặc nhân tạo, hạt của chúng sau khi nghiền nhỏ có đủ độ cứng và độ bền, thích hợp với việc gia công bằng cách làm xước, cạo hoặc mài mòn bề mặt các vật thể khác. Các khoáng sản thiên nhiên được sử dụng là kim cương, thạch anh,corunđum (coranhđông), cacborunđum ( cacboranhđông), granit, đá lửa. Các khoáng sản nhân tạo ( tổng hợp) là corunđum điện thường, corunđum điện trắng, mônôcorunđum ( coranhđông đơn) M, cácbit silic xanh K3 và đen K4, các bít bo, cácbit borosilicat, corunđum điện crôm 9X, corunđum điện titan. a. Kim cƣơng: Kim cương là khoáng sản thiên nhiên gồm than và một lượng hợp chất rất nhỏ. Nhiều tinh thể kim cương được xếp vào loại đá quí nhất vì chúng hơn những đá quí khác về vẻ đẹp và tia óng ánh. Kim cương giòn, nhưng độ cứng rất cao, có thể vạch xước bất kỳ khoáng sản nào gặp trong tự nhiên. Việc khai thác kim cương ở trong tự nhiên đặc biệt khó khăn, thậm chí trong một tấn quặng ở những mỏ giàu nhất chỉ có 0,02 – 0,1g kim cương 9 Từ những năm 1960 người ta đã tổ chức sản xuất kim cương nhân tạo ( tổng hợp) trên qui mô công nghiệp với một số hiệu: ACO – độ bền thông thường, có kích thước hạt 40 -250 µm, ACP – độ bền nâng cao có kích thước hạt 50 -315 µm ,ACB – độ bền cao có kích thước hạt 60 -400 µm ,ACM – bột mịn, có kích thước 1 -40 µm. Gần đây đã chế tạo được kim cương tổng hợp với các nhản hiệu mới: ACK và ACKC có độ bền không kém kim cương nhân tạo. Các tinh thể kim cương thiên nhiên dùng để chế tạo dao cắt bằng kim cương, mũi khoan, ổ, dao cắt kính, mũi khoan mỏ, các đầu của dụng cụ đo độ cứng và độ nhấp nhô bề mặt, khuôn kéo dây đường kính nhỏ. Tuy nhiên kim cương được dùng rộng rãi hơn cả để mài sắc và đánh bóng dụng cụ hợp kim cứng và để gia công các chi tiết bằng hợp kim cứng, kính quang học, sứ và những vật liệu cứng khác. Tinh thể kim cương cũng dùng để sửa đá mài ở những nguyên công có yêu cầu cao về chất lượng bề mặt và độ chính xác của chi tiết. Ký hiệu của kim cương tự nhiên là A, còn kim cương nhân tạo là AC b. Corunđum: Corunđum là khoáng sản gồm các tinh thể ôxyt nhôm Al2O3 với các hợp chất khác nhau. Trữ lượng corunđum trong tự nhiên không lớn nên việc sử dụng chúng bị giới hạn chủ yếu trong các nguyên công mài bóng. Corunđum có ký hiệu là E. Cacborunđum ( ký hiệu là H): Là những khoáng sản ở dạng hạt nhỏ màu đen hoặc đen xám, gồm 30 – 60 % corunđum, dùng để chế tạo giấy mài ráp, các sản phẩm mài dùng cho nguyên công ít quan trọng cũng như dùng mài bóng và mài nghiền một số chi tiết. Corunđum điện thu được khi nấu chảy liệu từ quặng thiên nhiên đó là corunđum lẫn với một lượng rất nhỏ các khoáng sản khác; Corunđum điện được sản xuất với các nhản hiệu: thường –ET, trắng –EB, mônôcorunđum –M, crômit –EX, titanit –ET. Corunđum điện thường thu được từ quá trình nấu chảy bôxit trong các lò điện corunđum nung quặng, chủ yếu gồm ôxyt nhôm, có dải màu sắc từ hồng đến nâu thẫm, 10 Tùy thuộc váo hàm lượng ôxyt nhôm, corunđum điện thường được phân thành các nhãn hiệu: E1, E2, E3 , E5 tương ứng với 91, 92, 93, 94,5% oxyt nhôm. Corunđum điện trắng thu được từ quá trình nung chảy oxyt nhôm trong lò hồ quang điện nung quặng, hạt có màu hồng hoặc trắng. Hàm lượng oxyt nhôm trong corunđum điện trắng cao hơn nhiều so với corunđum điện thường. Hiện nay người ta chủ yếu chế tạo là corunđum điện trắng nhãn hiệu E9 với hàm lượng oxyt nhôm 99,9% trở lên. Corunđum điện crômit ( hồng ngọc): Thu được bằng cách nung chảy oxyt nhôm pha quặng crôm trong lò điện hồ quang nung quặng, sản phẩm thu được chứa ít nhất 97% Al2O3 và 0,4 -1,2 Cr2O3. Hạt EX có màu hồng hoặc màu anh đào thẫm ( như màu mận chin), có độ ổn định về tính chất cơ lý cao hơn so với EB và có chứa nhiều đơn tinh thể hơn. Corunđum điện titan ( xaphia kỹ thuật): thu được cũng bằng cách nung chảy, nhưng chất pha thêm là titan đioxyt. Dạng hạt của ET cho phép nâng cao khả năng mài của chúng. Mônôcorunđum –M (corunđum đơn): Thu được do kết quả tác dụng tương hỗ giữa silic oxyt ( SiO2) và cacbon trong lò điện trở, hàm lượng SiC khoảng 98 -99% và một lượng rất nhỏ các khoáng sản khác. Trong công nghiệp người ta sản xuất hai dạng cacbit silic xanh và đen, chúng khác nhau ở màu sắc và một vài cơ tính. Cacbit silic xanh giòn hơn so với cácbit silic đen. Cacbit bo: Thu được trong lò điện hồ quang do kết quả tác dụng tương hỗ giữa Bo oxyt và cốc dầu mỏ ít tro. Cacbit bo là dung dịch đặc của Bo B 4C với hàm lượng đến 94% B4C, gần 1,5% cacbon tự do và tổng cộng đến 74% bo. Trong công nghiệp, người ta sản xuất bột mài từ cacbit bo với độ hạt 12 – 4 và bột mài mịn M40, M28. Cacbit boro silicat: Là vật liệu mài thu được do nung chảy trong lò hồ quang hỗn hợp bo oxyt, cát và than, có khả năng mài cao hơn so với cacbit bo. Năm 1957 người ta thu được từ bo nitrua những tinh thể gọi là borazon. Borazon có độ cứng như kim cương và chịu được nhiệt độ cao ( 1300oC). 11 Những tính chất cơ bản của vật liệu hạt mài là độ cứng, khả năng mài, độ bền và độ chịu mòn. Độ cứng cao của vật liệu mài là đặc điểm khác biệt cơ bản của chúng. Người ta dùng các phương pháp khác nhau để xác định độ cứng của vật liệu mài. Trong kỹ thuật phổ biến nhất là dùng phương pháp làm xước bằng đầu nhọn của một vật thể lên bề mặt một vật thể khác, và phương pháp ép nhẹ khối kim cương hình tháp lên bề mặt vật liệu thử. 1.1.2. Độ hạt của vật liệu hạt mài: Hạt là những tinh thể riêng rẽ hay liên tinh thể, hoặc những mảnh tinh thể thường không đúng hình dạng và có kích thước không quá 5mm Hạt có ba kích thước cơ bản: chiều dài, chiều rộng và chiều dày. Tuy nhiên để cho đơn giản, người ta chỉ chọn chiều rộng là kích thước đặc trưng của hạt. Việc sàng những hạt mài nhỏ thường được thực hiện bằng các lưới rây có lỗ vuông, kích thước lỗ của lưới được đặc trưng bởi số mắt lưới , nghĩa là số lỗ trên một tấc Anh ( 25,4mm). Từ năm 1960 Liên xô áp dụng tiêu chuẩn mới theo OCT 3647 – 59 phân loại hạt theo độ lớn của nó, chuyển sang hệ mét thay cho hệ Anh để phân chia hạt mài theo độ hạt. Vật liệu hạt mài phân theo độ lớn của hạt thành các nhóm với các số liệu sau: Bảng 1.1-Vật liệu mài theo nhóm độ lớn hạt [ 1] Số liệu của hạt Tên nhóm Hạt mài 200; 160; 125; 100; 80; 63; 50; 40; 32; 25; 20; 16 Bột mài 12; 10; 8; 6; 5; 4; 3 Bột min M40; M28; M20; M14; M10; M7; M5 12 Trong những hạt ứng với một số liệu nhất định có thể lẫn cả hạt của các số hiệu lân cận nhỏ hơn và lớn hơn. Vì vậy mỗi số hiệu được đặc trưng bởi nhóm ( kích thước): giới hạn, lớn, cơ bản, phức hợp và nhỏ. Đặc trưng cơ bản của số hiệu độ hạt là số lượng và độ lớn của nhóm cơ bản của nó. Các giới hạn về kích thước hạt của nhóm cơ bản trình bày ở bảng dưới. Bảng 1.2 -Các kích thƣớc hạt của nhóm cơ bản của vật liệu hạtmài [ 1] Ký hiệu độ hạt Giới hạn kích thƣớc hạt Theo OCT Theo hệ dium của nhóm cơ bản ( Đơn vị 0,01mm) ( đơn vị mắt lưới) ( µm) HẠT MÀI 200 10 2500 – 2000 160 12 2000 – 1600 125 16 1600 – 1250 100 20 1250 – 1000 80 24 1000 – 800 63 30 800 – 630 50 36 630 – 500 40 46 500 – 400 32 54 400 – 315 25 60 315 – 250 20 70 250 – 200 16 80 200 – 160 BỘT MÀI 12 100 160 – 125 10 120 125 – 100 13 8 150 100 – 80 6 180 80 – 63 5 230 63 – 50 4 280 50 – 40 3 320 40 – 28 BỘT MỊN M40 _ 40 – 28 M28 _ 28 – 20 M20 _ 20 – 14 M14 _ 14 – 10 M10 _ 10 – 7 M7 _ 7–5 M5 _ 5–3 Mỗi số hiệu hạt mài không chứa dưới 45% nhóm cơ bản, không quá 20% nhóm lớn hơn và không chứa dưới 90% nhóm phức hợp ( bao gồm các số hiệu cơ bản cùng các số hiệu lớn và nhỏ lân cận). Hạt mài không có hình dạng nhất định khi nghiền nhỏ. Chúng thường là những hình chóp đa diện, lập phương, hình cầu hoặc dạng tấm phẳng . 1.1.3. Phân tích cỡ hạt: Tính chất và thuộc tính của hạt vật liệu tùy thuộc vào hình dạng, kích thước và tỷ lệ phân bố kích thước của chúng có trong mẫu vật liệu. Trả lời câu hỏi: “ Hạt là gì?”. Có thể đó là một điều không dễ dàng, để hiểu cơ bản vấn đề này ta cần đến kết quả của những kỹ thuật phân tích cỡ hạt khác nhau. Hình dạng hạt và quá trình phân loại hạt vật liệu là một vấn đề rất phức tạp cho sự phân tích cỡ hạt. 14 Ví dụ để mô tả những hạt vật liệu, chúng ta cần biết kích thước trung bình của hạt nằm trong một giới hạn nào đó ở trong khâu sản xuất cuối cùng. Một hạt có thể được mô tả theo kích thước 3 chiều. Điều quan trọng là chúng ta cần có một phương pháp luận tiêu chuẩn để xác định số lượng hạt theo từng cỡ và giải thích hình dạng của chúng. 1.1.3.1 Dạng hạt: Hạt vật liệu có hình dạng không cụ thể, vì thế chúng ta cũng chưa có cơ sở để đánh giá kích thước hay sự phân bố số lượng của từng cỡ hạt có trong toàn thể khối lượng hạt cần xem xét. Hiện cũng chưa có cơ sở lý luận để xem xét kích thước 3 chiều của hạt, để xét kích thước của một hạt chúng ta cũng cần biểu thị bằng các kích thước thẳng trong tọa độ 03 chiều, nó có thể biểu diễn dưới hình dạng bề mặt hay hình dạng thể tích dự kiến của nó. Dạng hạt có thể định nghĩa trong môi trường 02 chiều hoặc 03 chiều. Đặc trưng của kỹ thuật 03 chiều là một cách tiếp cận tương đối mới, tuy nhiên nó cho số liệu chưa đáng tin cậy và phức tạp hơn so với kỹ thuật 02 chiều, kỹ thuật 02 chiều có thể cho kết quả nhanh và chính xác hơn. Kỹ thuật 03 chiều yêu cầu những phép đo chính xác vị trí những tọa độ của hạt, để sử dụng kỹ thuật 03 chiều chúng ta có thể dùng cách chụp cắt lớp hay tạo ảnh kỹ thuật số mà trong đó cần yêu cầu những máy tính có tốc độ nhanh và độ phân giải cao về những hình mà nó thu nhận được. Kỹ thuật 02 chiều chỉ yêu cầu những ảnh phẳng, điều này có thể thu được hình ảnh của nó bằng cách sử dụng kính hiển vi, phương pháp này nhanh và đáng tin cậy. Mục tiêu của chúng ta là đưa ra một mô tả định tính những dạng hạt vật liệu mài tương đối chính xác và kèm theo định nghĩa. Định nghĩa về hình dạng của hạt thường được sử dụng như sau: - Hạt hình kim: hạt mảnh khảnh, hạt có chiều rộng và chiều dày tương đối nhỏ. 15 - Dạng hình cột: hạt có chiều dài tương đối, chiều rộng và chiều dày lớn hơn hạt dạng hình kim. - Dạng tấm: hạt có dạng tấm phẳng, chiều dài và chiều rộng tương đối, còn chiều dày nhỏ. - Dạng hình khối: là hạt có chiều dài, chiều rộng và chiều dày tương tự nhau nó bao gồm những hạt có hình lập phương hay hình cầu. Tuy nhiên kiểu mô tả định tính đôi lúc là chưa đầy đủ, điều này yêu cầu có định nghĩa về hệ số định lượng để đặc trưng cho hình dạng của hạt, để xét hình dạng của hạt người ta còn xét đến tỷ lệ tương đối giữa chiều dài, chiều rộng, chiều dày và dạng hình học của chúng. Tỷ lệ tương đối giữa hai nhân tố của hạt thường được định nghĩa như sau: [12] Hệ số kéo dài: Hệ số dẹt: re  rF  lp bp bp tp Trong đó: tp : chiều dày của hạt ( khoàng cách nhỏ nhất giữa hai mặt phẳng song song tiếp tuyến tới những bề mặt đối diện của hạt) bp : chiều rộng của hạt (khoàng cách nhỏ nhất giữa hai mặt phẳng song song và thẳng góc với các mặt phẳng theo định nghĩa chiều dày) lp : chiều dài của hạt ( khoảng cách giữa hai đường song song mà thẳng góc đối với các mặt phẳng của định nghĩa chiều dày và chiều rộng. Dạng hình học của hạt là hệ số dạng thể tích đại diện cho một mẫu hạt có hình học lý tưởng ( hình lập phương, hình cầu, hình khối có bốn mặt). Một trong số hệ số ở dạng này, độ tròn được định nghĩa bỡi công thức [ 14]: