ÑEÀ CÖÔNG BAØI GIAÛNG
MOÂN HOÏC: CAÙC PHÖÔNG PHAÙP GIA COÂNG
HIEÄN ÑAÏI
LÔØI NOÙI ÑAÀU
Söï phaùt trieån cuûa caùc ngaønh coâng nghieäp gaén lieàn
vôùi quaù trình tìm kieám caùc loaïi vaät lieäu môùi. Caùc vaät
lieäu môùi ñöôïc ñaëc tröng bôûi caùc tính naêng sau:
-Khaû naêng choáng vaø chòu maøi moøn cao.
- Ñoä cöùng vaø ñoä beàn cao.
- Laøm vieäc oån ñònh trong caùc moâi tröôøng hoùa chaát.
Coù theå keå ra moät soá loaïi vaät lieäu môùi ñaõ vaø ñang
ñöôïc söû duïng ngaøy caøng phoå bieán nhö: theùp hôïp kim
Titan, theùp khoâng ræ, hôïp kim cöùng, vaät lieäu goám, kính,
compsit, ….
Vôùi nhöõng tính naêng neâu treân, vieäc gia coâng chuùng
baèng caùc coâng ngheä truyeàn thoáng thöôøng gaëp nhieàu
khoù khaên, khoâng gia coâng ñöôïc hoaëc gia coâng khoâng
ñaït yeâu caàu, moät loaït nhöõng phöông phaùp gia coâng môùi
ñöôïc nghieân cöùu vaø ñang ñöôïc söû duïng roäng raõi nhö gia
coâng sieâu aâm, gia coâng ñieän hoùa, gia coâng baèng chuøm
tia lade, tia nöôùc, tia nöôùc coù haït maøi, tia haït maøi vaø
nhaát laø gia coâng baèng tia löûa ñieän.
Ñaëc ñieåm chung cuûa caùc phöông phaùp naøy laø:
-Khoâng ñoøi hoûi duïng cuï caét phaûi coù ñoä cöùng cao
hôn ñoä cöùng vaät lieäu gia coâng.
- Khaû naêng gia coâng khoâng phuï thuoäc vaøo tính chaát
cô lyù cuûa vaät lieäu gia coâng maø chuû yeáu phuï thuoäc
vaøo caùc thoâng soá veà hoùa, nhieät, ñieän.
- Ñaït ñöôïc ñoä chính xaùc kích thöôùc vaø ñoä nhaün beà
maët cao so vôùi caùc phöông phaùp gia coâng truyeàn thoáng.
- Coù khaû naêng gia coâng ñöôïc caùc vaät lieäu coù ñoä
cöùng cao, thaäm chí raát cao (sau nhieät luyeän).
1
- Hieäu quaû kinh teá ñaït ñöôïc cao, nhaát laø khi gia coâng
nhöõng saûn phaåm coù hình daïng phöùc taïp, kích thöôùc beù,
….
Coù theå phaân chia caùc phöông phaùp gia coâng môùi
thaønh moät soá nhoùm chuû yeáu nhö sau:
- Gia coâng baèng aên moøn hoùa hoïc (CM).
- Gia coâng baèng aên moøn ñieän hoùa (ECM).
- Gia coâng baèng aên moøn ñieän (EDM): xung ñieän, caét
baèng daây.
- Gia coâng baèng sieâu aâm (USM).
- Gia coâng baèng chuøm tia lade (LBM), ñieän töû (EBM).
- Gia coâng baèng tia nöôùc (WJM), nöôùc vaø haït maøi
(AWIM), haït maøi (AJM), ….
Caùc phöông phaùp gia coâng khaùc nhau ôû choã: söû
duïng nhöõng nguoàn naêng löôïng vaø caùch laáy vaät lieäu
khaùc nhau.
2
Baøi 1: GIA COÂNG BAÈNG TIA HAÏT MAØI
(Abrasive Jet Machining - AJM)
Trong vieäc gia coâng baèng tia haït maøi, caùc phaàn töø
vaät lieäu boùc ñi do söï va ñaäp cuûa caùc haït maøi coù kích
thöôùc beù. Caùc phaàn töû haït maøi naøy ñöôïc dòch chuyeån
vôùi toác ñoä cao nhôø doøng khoâng khí khoâ, khí Nitô hoaëc
Ñioâxit caùcbon. Haït maøi thöôøng coù kích thöôùc khoaûng
0,025mm vaø doøng khí ñöôïc phun cuøng vôùi haït maøi döôùi
aùp löïc 850kPa ñaït toác ñoä khoaûng 300m/s.
1.1 Cô cheá cuûa quaù trình gia coâng baèng tia haït maøi:
Nhöõng phaàn töû haït maøi kích thöôùc beù va ñaäp vaøo
beà maët vaät lieäu caàn gia coâng phaù vôõ hay laøm gioøn
beà maët chi tieát. Vaät lieäu ñöôïc boùc ñi nhôø doøng khí cao
toác. Hình döôùi ñaây moâ taû quaù trình gia coâng baèng tia
haït maøi (hình 1.1):
Nhö vaäy deã thaáy AJM thích hôïp ñeå gia coâng caùc vaät
lieäu gioøn.
Coù theå xaùc ñònh löôïng kim loaïi ñöôïc boùc ñi baèng
coâng thöùc sau:
Q = XZd3v3/2
4/3
12
w
H
ρ
(1)
Trong ñoù:
Z – Soá löôïng haït maøi va chaïm vaøo beà maët gia coâng
trong moät ñôn vò thôøi gian;
d – Ñöôøng kính cuûa haït maøi;
3
v – Toác ñoä cuûa haït maøi;
ρ - Tyû troïng cuûa vaät lieäu haït maøi;
Hw – Ñoä cöùng cuûa vaät lieäu gia coâng;
X – Haèng soá.
1.2 Caùc thoâng soá laøm vieäc:
1.2.1 Vaät lieäu haït maøi:
Hai loaïi vaät lieäu chuû yeáu thöôøng duøng laø AL2O3 vaø
SiC, trong thöïc teá AL2O3 ñöôïc duøng nhieàu hôn vì saéc hôn.
Ñöôøng kính trung bình cuûa haït maøi vaøo khoaûng 10 – 50
µm. Tuy nhieân, haït maøi coù kích thöôùc d = 15 – 20 µm söû
duïng coù hieäu quaû hôn. Khoâng neân söû duïng laïi haït maøi
ñaõ duøng vì ñoä saéc cuûa chuùng giaûm ñi vaø deã gaây caûn
trôû khi qua loã phun.
Löôïng kim loaïi ñöôïc hôùt ñi phuï thuoäc vaøo aùp löïc vaø
vaän toác khi phun cuûa doøng khí (hôi).
1.2.2 Khí (hôi):
Quaù trình gia coâng baèng tia haït maøi thöôøng laøm vieäc
ôû aùp suaát töø 0,2 – 1 N/mm2. Thaønh phaàn cuûa khí (hôi)
aûnh höôûng giaùn tieáp ñeán löôïng kim loaïi ñöôïc laáy ñi vì
toác ñoä phun phuï thuoäc vaøo thaønh phaàn ñoù.
Toác ñoä phun cao seõ naâng cao naêng suaát laøm vieäc
ngay caû khi löôïng haït maøi giöõ nguyeân khoâng ñoåi.
1.2.3 Ñaàu phun:
Ñaàu phun coù moät vai troø heát söùc quan troïng ñeå
khoáng cheá kích thöôùc beà maët gia coâng. Vì ñaàu phun
luoân luoân tieáp xuùc vôùi haït maøi bay ôû toác ñoä cao neân
deã bò maøi moøn.
Thöôøng coù hai loaïi vaät lieäu ñöôïc duøng laøm ñaàu
phun: WC hoaëc hoàng ngoïc (Sa - phia). Kích thöôùc mieäng
phun vaøo khoaûng 0,05 – 0,2 mm2, daïng troøn hoaëc chöõ
nhaät; tuoåi thoï cuûa ñaàu phun WC khoaûng 12 – 30 giôø, coøn
ñaàu phun hoàng ngoïc xaáp xæ 300 giôø.
Moät trong nhöõng thoâng soá heát söùc quan troïng caàn
khoáng cheá trong gia coâng baèng tia haït maøi laø khoaûng
caùch giöõa beà maët chi tieát gia coâng vaø mieäng phun
(khoaûng caùch ñaàu phun). Thoâng soá naøy khoâng nhöõng
4
chæ aûnh höôûng ñeán khoái löôïng kim loaïi laáy ñi ñöôïc maø
coøn aûnh höôûng ñeán kích thöôùc vaø hình daïng ñaùy loã.
Hình veõ döôùi ñaây moâ taû aûnh höôûng cuûa khoaûng caùch
ñaàu phun. Khi khoaûng caùch ñaàu phun baét ñaàu taêng leân,
toác ñoä cuûa haït maøi va ñaäp vaøo beà maët gia coâng taêng
do söï taêng toác cuûa chuùng sau khi rôøi mieäng phun, ñieàu
ñoù laøm taêng khoaûng caùch ñaàu phun, toác ñoä haït maøi
giaûm ñi do caûn trôû cuûa khoâng khí vaø daãn tôùi vieäc
giaûm naêng suaát gia coâng.
1.3 Maùy gia coâng baèng tia haït maøi:
Caùc maùy gia coâng baèng tia haït maøi ñöôïc cheá taïo vaø
chaøo haøng bôûi nhaø saûn xuaát duy nhaát (SS. White Co.,
NewYork) vôùi teân “Air - brasive” (hình 1.2).
* Toùm taét moät soá ñaëc ñieåm cuûa gia coâng baèng tia haït
maøi:
Cô cheá taïo phoi - Phaù huûy gioøn do va ñaäp cuûa haït maøi
coù toác ñoä cao.
Taùc nhaân trung
gian
- Khoâng khí, CO2.
Haït maøi - AL2O3 vaø SiC, ñöôøng kính haït 0,025mm, 2
– 20 g/ph, khoâng söû duïng laïi.
Toác ñoä - 150 – 300 m/s
Aùp suaát - 2 – 10 at.
Voøi phun - WC hoaëc hoàng ngoïc (Sa - phia).
- Kích thöôùc mieäng phun vaøo khoaûng 0,05
– 0,2 mm2, tuoåi thoï 12 – 300 giôø.
5