Tiến Sĩ Nghiên cứu ảnh hưởng các thông số bôi trơn- làm nguội tối thiểu đến quá trình tiện cứng thép 9XC (FU

LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT
NĂM 2011

MỤC LỤC Trang
MỤC NỘI DUNG
1. Trang bìa luận án
2. Lời cam đoan i
3. Lời cám ơn ii
4. Mục lục iii
5. Danh mục ký hiệu và các chử viết tắt viii
6. Danh mục các bảng viii
7. Danh mục các hình vẽ và đồ thị viii

PHẦN MỞ ĐẦU 1
Chương 1: TỔNG QUAN VỀ TIỆN CỨNG VÀ BÔI TRƠN - LÀM
NGUỘI KHI TIỆN CỨNG

1.1. Quá trình hình thành phoi khi cắt kim loại 5
1.1.1. Quá trình hình thành phoi 5
1.1.2. Các dạng phoi 6
1.2. Tiện cứng và những đặc điểm cơ bản 9
1.2.1. Khái niệm, đặc điểm, phạm vi áp dụng của tiện cứng 9
1.2.2. Quá trình tạo phoi khi tiện cứng 12
1.3. Bôi trơn – làm nguội khi gia công cắt gọt 14
1.3.1. Khái niệm 14
1.3.2. Phân loại 15
1.3.2.1. Công nghệ gia công khô 15
1.3.2.2. Công nghệ bôi trơn-làm nguội tưới tràn 15
1.3.2.3. Công nghệ bôi trơn-làm nguội tối thiểu 16
1.3.2.4. Các phương pháp bôi trơn-làm nguội khác 16
1.3.3. Dung dịch bôi trơn-làm nguội khi gia công cắt gọt 18
1.3.3.1. Yêu cầu của dung dịch bôi trơn-làm nguội 18
1.3.3.2. Các loại dung dịch được sử dụng bôi trơn-làm nguội 19
1.4. Bôi trơn-làm nguội khi tiện cứng 22
1.5. Tổng quan về vấn đề nghiên cứu 23
1.5.1. Tình hình nghiên cứu ở nước ngoài 23
1.5.1.1. Nghiên cứu về Tiện cứng 23
1.5.1.2. Nghiên cứu về bôi trơn-làm nguội 26
1.5.2. Tình hình nghiên cứu ở Việt Nam 28
Kết luận chương 1 29

Chương 2: ẢNH HƯỞNG CỦA BÔI TRƠN- LÀM NGUỘI TỐI THIỂU
ĐẾN QUÁ TRÌNH TIỆN CỨNG30

2.1. Bôi trơn-làm nguội tối thiểu 30
2.1.1. Khái niệm 30
2.1.2. Ưu, nhược điểm 30
2.1.3. Các phương pháp bôi trơn-làm nguội tối thiểu 30
2.2. Ảnh hưởng của bôi trơn-làm nguội tối thiểu đến các thông số cơ bản
của quá trình tiện cứng33
2.2.1. Ảnh hưởng đến mòn và tuổi bền dụng cụ cắt 33
2.2.2. Ảnh hưởng đến nhiệt cắt 37
2.2.3. Ảnh hưởng đến lực cắt 38
2.2.4. Ảnh hưởng đến chất lượng bề mặt gia công 39
2.2.4.1. Ảnh hưởng đến nhám bề mặt 39
2.2.4.2. Ảnh hưởng đến ứng suất lớp bề mặt 42
2.3. Ảnh hưởng các thông số công nghệ khi bôi trơn-làm nguội tối thiểu
đến quá trình tiện cứng43
2.3.1. Ảnh hưởng của dung dịch 43
2.3.2. Ảnh hưởng cách dẫn dung dịch vào vùng cắt 44
2.3.3. Ảnh hưởng của khoảng cách vòi phun 46
2.3.4. Ảnh hưởng của áp lực dòng khí 47
2.3.4.1. Ảnh hưởng của áp lực dòng khí đến mòn dụng cụ cắt 47
2.3.4.2. Ảnh hưởng của áp lực dòng khí đến lực cắt 48
2.3.4.3. Ảnh hưởng của áp lực dòng khí đến nhám bề mặt 49
2.3.4.4. Ảnh hưởng của áp lực dòng khí đến tính chất cơ lý lớp bề mặt 51
2.3.5. Ảnh hưởng của dung dịch bôi trơn-làm nguội đến quá trình tiện cứng 52
2.4. Giới hạn vấn đề nghiên cứu 53
Kết luận chương 2 54
Chương 3: XÂY DỰNG HỆ THỐNG THÍ NGHIỆM 55
3.1. Đặt vấn đề 55
3.2. Thiết kế và xây dựng hệ thống thí nghiệm 56
3.2.1. Mô hình thí nghiệm 56
3.2.2. Các thông số công nghệ cơ bản của hệ thống 56
3.2.3. Kiểm tra thiết bị đo lực cắt 65
Kết luận của chương 3 66

Chương 4: NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC
LOẠI DUNG DỊCH BÔI TRƠN-LÀM NGUỘI TỐI THIỂU ĐẾN HIỆU
QUÁ TRÌNH TIỆN CỨNG THÉP 9XC


4.1. Đặt vấn đề 67
4.2. Quá trình thí nghiệm 67
4.2.1. Trang thiết bị 67
4.2.2. Chế độ công nghệ 67
4.2.3. Xác định giá trị P và Q trong quá trình thí nghiệm 68
4.2.4. Tiến hành thí nghiệm 68
4.3. Xử lý số liệu và thảo luận kết quả 69
4.3.1. Xử lý số liệu 69
4.3.2. Thảo luận kết quả 73
4.3.2.1. Đánh giá mòn dụng cụ cắt, tuổi bền của dao, phoi, cấu trúc tế vi lớp bề mặt 73
4.3.2.2. Đánh giá qua nhấp nhô bề mặt và lực cắt 8 5
Kết luận của chương 4 88

Chương 5: NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA ÁP SUẤT DÒNG KHÍ
VÀ LƯU LƯỢNG DUNG DỊCH TIÊU HAO CỦA MQL ĐẾN CÁC
ĐẠI LƯỢNG ĐẶC TRƯNG KHI TIỆN CỨNG THÉP 9XC

5.1. Đặt vấn đề 89
5.2. Thiết kế thí nghiệm 90
5.2.1. Dạng hàm mục tiêu 90
5.2.2. Kế hoạch thí nghiệm 92
5.3. Tiến hành thực nghiệm 94
5.3.1. Trang thiết bị thí nghiệm 94
5.3.2. Chế độ công nghệ 94
5.3.3. Tiến hành thí nghiệm 95
5.3.4. Kết quả thí nghiệm 95
5.4. Xữ lý kết quả thí nghiệm 95
5.4.1. Kết quả thí nghiệm quy hoạch 96
5.4.2. Kết quả thí nghiệm đo mòn và tuổi bền dụng cụ cắt 103
a. Mòn dụng cụ cắt 104
b. Tuổi bền dụng cụ cắt 105
5.4.3. Thảo luận kết quả 105
Kết luận chương 5 110

KẾT LUẬN, KIẾN NGHỊ VÀ HƯỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO 1 1 1
1. Kết luận của Luận án 1 11
2. Kiến nghị 111
3. Hướng nghiên cứu tiếp theo 112
7
DANH MỤC

PHẦN MỞ ĐẦU
Bôi trơn - làm nguội (BT-LN) kiểu tưới tràn đã được sử dụng từ lâu và rất phổ
biến trong công nghệ gia công cắt gọt, tuy nhiên phương pháp này đã bộc lộ nhiều
nhược điểm:
- Hiệu quả của quá trình BT-LN thấp;
- Tốn dung dịch;
- Gây ô nhiễm môi trường, đặc biệt là khâu xử lý dung dịch thải sau khi hết hạn
sử dụng rất tốn kém v v.
Để khắc phục các nhược điểm của phương pháp trên, một hướng giải quyết là
gia công không sử dụng dung dich trơn nguội. Tuy nhiên phương pháp này còn một
số hạn chế: nhiệt độ cắt cao, lực cắt, độ mòn của dao lớn. Hiện nay ở các nước công
nghiệp phát triển đã nghiên cứu sử dụng các phương pháp BT-LN mới như: dùng
dòng khí lạnh áp suất cao, sử dụng phương pháp bôi trơn – làm nguội tối thiểu
(Minimum Quanlity Lubrication-MQL) v v. Trong đó sử dụng MQL là một hướng
giải quyết khá hiệu quả nhằm nâng cao hiệu quả của quá trình gia công.
Bản chất của MQL là sử dụng dòng khí áp lực cao trộn với thể tích dung dịch
bôi trơn tối thiểu phun vào vùng cắt. Ưu điểm nổi bật của phương pháp này là hiệu
quả của quá trình gia công cao, rất tiết kiệm dung dịch và thân thiện với môi trường.
Nhằm mục đích nghiên cứu và ứng dụng MQL vào thực tế ở Việt Nam tác giả
chọn đề tài: “Nghiên cứu ảnh hưởng các thông số bôi trơn - làm nguội tối thiểu
đến quá trình tiện cứng thép 9XC”.
1. Giới hạn vấn đề nghiên cứu
MQL có thể được sử dụng cho tất cả các phương pháp gia công cắt gọt, tuy
nhiên trong đề tài này, tác giả chỉ tập trung nghiên cứu ứng dụng MQL vào tiện
cứng bởi các lý do:
- Tiện cứng là phương pháp gia công tinh được ứng dụng khá phổ biến hiện nay;
- BT-LN tưới tràn cho tiện cứng không hiệu quả nên tiện cứng thường được thực
hiện không có bôi trơn-làm nguội (gia công khô);