zunia.vn

Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z

zunia.vn

» Kỹ Thuật - Công Nghệ

» Cơ khí - Chế tạo máy

Nghiên cứu ảnh hưởng của cường độ dòng điện xung và thời gian phóng tia lửa điện đến năng suất và nhám bề mặt thép SKD11 nhiệt luyện bằng xung định hình với điện cực graphit

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:6

Báo xấu

45
lượt xem 2
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài viết xây dựng được phương trình hồi quy và các kết luận thể hiện mối quan hệ giữa cường độ dòng điện xung và thời gian phóng tia lửa đến năng suất và độ nhám bề mặt thông qua thực nghiệm và sử dụng phương pháp phân tích phương sai ANOVA.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Nghiên cứu ảnh hưởng của cường độ dòng điện xung và thời gian phóng tia lửa điện đến năng suất và nhám bề mặt thép SKD11 nhiệt luyện bằng xung định hình với điện cực graphit

NGHIÊN CỨU KHOA HỌC Nghiên cứu ảnh hưởng của cường độ dòng điện xung và thời gian phóng tia lửa điện đến năng suất và nhám bề mặt thép SKD11 nhiệt luyện bằng xung định hình với điện cực graphit Study on influence of the electric spark intensity and on time and the pulse on productivity and surface roughness for the heat treatment of SKD11 steel using pulse shaping with graphite electrodes Mạc Văn Giang Email: macvgiang@gmail.com Trường Đại học Sao Đỏ Ngày nhận bài: 10/01/2020 Ngày nhận bài sửa sau phản biện: 22/3/2020 Ngày chấp nhận đăng: 30/3/2020 Tóm tắt Nội dung bài báo trình bày kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của cường độ dòng điện xung (LVI) và thời gian phóng tia lửa điện (Ton) khi sử dụng điện cực than chì trên máy xung điện CNC-EDM P36+E50, đến năng suất (Q) và độ nhám bề mặt gia công (Ra) đối với thép SKD11 nhiệt luyện. Bài báo xây dựng được phương trình hồi quy và các kết luận thể hiện mối quan hệ giữa cường độ dòng điện xung và thời gian phóng tia lửa đến năng suất và độ nhám bề mặt thông qua thực nghiệm và sử dụng phương pháp phân tích phương sai ANOVA. Kết quả nghiên cứu dùng để xác định được bộ thông số để đảm bảo năng suất và độ nhám bề mặt gia công theo yêu cầu. Từ khóa: Nhám bề mặt; máy xung điện CNC-EDM; thép SKD11 nhiệt luyện; cường độ dòng điện xung; thời gian phóng tia lửa điện. Abstract The paper presents the results of research of the electric spark intensity (LVI) and on time and the pulse (Ton) when using graphite electrodes on the P36+E50 electrical pulse generatoron productivity and surface roughness for heat-treated SKD11 steel. The paper identified equations regression and the conclusions and the conclusions the relationship between the electric spark intensity and on time and the pulse to the pulse on productivity and surface roughness through experiment with using ANOVA variance analysis method. Research results enable used to define a set of parameters ensuring the productivity and surface roughness of the machined parts required. Keywords: Roughness; CNC-EDM electrical impulse generator; steel material SKD11 heat treatment; the electric spark intensityl; on time and the pulse. 1. ĐẶT VẤN ĐỀ 130Cr12V, 210Cr12 làm khuôn dập, khuôn ép, Trong những năm gần đây tại Việt Nam nhu cầu sử chày dập trong chế tạo roto và stato của động cơ dụng các mác vật liệu có độ cứng và độ bền cao điện không ngừng tăng. Thép SKD 11 có độ thấm như: SKD11, SKH40, SKH51, BK15, BK20, BK25 tôi tốt và ứng suất tôi thấp thường sử dụng trong hoặc một số mác thép thay thế như 160Cr12Mo, gia công khuôn mẫu, các chi tiết chịu mài mòn cao, rất phù hợp với phương pháp gia công tia lửa điện Người phản biện: 1. PGS.TS. Hoàng Văn Gợt nói chung và xung điện nói riêng. Thực trạng việc 2. TS. Nguyễn Văn Hinh xác định chế độ công nghệ để gia công thường xác 48 Tạp chí Nghiên cứu khoa học, Trường Đại học Sao Đỏ, ISSN 1859-4190, Số 1 (68) 2020
LIÊN NGÀNH CƠ KHÍ - ĐỘNG LỰC định dựa theo tài liệu kèm theo máy hoặc theo kinh Bảng 1. Kết quả phân tích thành phần hóa học của nghiệm do đó hiệu quả khai thác và sử dụng máy thép SKD11 bị hạn chế, liên quan đến việc giải quyết các vấn đề TP hóa học %C %Si %Mn %P còn tồn tại như trên, một số công trình khoa học đã được công bố. Tỷ lệ nguyên tố 1,4÷1,6 0,4max 0,6max ≤0,03 TP hóa học %S %Cr %Mo %W Công trình nghiên cứu “Ứng dụng sự kết hợp của Taguchi và PSI để tối ưu hóa đa mục tiêu các thông Tỷ lệ nguyên tố ≤0,03 11÷13 0,8÷1,2 0,2÷0,5 số công nghệ trong xung định hình thép SKD11” TP hóa học %V %Ni %Cu ≤0,25 của nhóm tác giả Nguyễn Văn Đức, Phạm Văn Tỷ lệ nguyên tố ≤0,25 0,5max ≤0,25 Bổng, Nguyễn Hữu Phấn đã đưa ra được bộ thông số tối ưu: U = 50 V, Ton = 18 μs, Tof = 25 μs, I = 4 A Kích thước phôi: phôi hộp 200 × 120 × 50 mm. khi xung định hình thép SKD11, vật liệu điện cực đồng đỏ trên máy xung định hình CM323C. Luận án tiến sĩ “Ảnh hưởng của một số yếu tố công nghệ đến chất lượng chi tiết được gia công bằng phương pháp tia lửa điện” của tác giả Đỗ Văn Vũ đã nghiên cứu và đưa ra các kết luận về ảnh hưởng của cường độ dòng điện xung, thời gian xung và thời gian ngắt xung đến năng suất, độ nhám bề mặt. Ảnh hưởng của cường độ dòng điện xung đến năng suất lớn hơn 90%, ảnh hưởng đến độ nhám lớn hơn 60%. Ảnh hưởng của thời gian xung đến Hình 2. Phôi thực nghiệm độ nhám bề mặt trên 29%. 2.3. Dụng cụ đo Nghiên cứu ảnh hưởng của hai thông số quan trọng Dụng cụ đo độ nhám Mitutoyo SJ-201P là cường độ dòng điện xung và thời gian phóng tia lửa điện khi gia công thép SKD11 đã nhiệt luyện sử dụng điện cực than chì trên máy xung điện CNC- EDM P36 + E50 trong điều kiện gia công cụ thể có ý nghĩa quan trọng để đạt được năng suất và độ nhám theo yêu cầu. 2. HỆ THỐNG THÍ NGHIỆM 2.1. Thiết bị thực nghiệm Là máy xung điện CNC-EDM P36 + E50 hiện có tại Trung tâm công nghệ cao khoa Cơ khí Trường Đại học Sao Đỏ (hình 1). Hình 3. Máy đo độ nhám 2.4. Điều kiện và các giả thiết thực nghiệm Thực nghiệm được thực hiện với các điều kiện và giả thiết sau: - Các yếu tố phi công nghệ [4÷6] + Chất lượng và dòng chảy dung môi không Hình 1. Máy xung điện CNC-EDM P36+E50 thay đổi. 2.2. Phôi thực nghiệm + Tiết diện cực graphit là không đổi trong suốt quá trình thực nghiệm. Kết quả phân tích thành phần hóa học của mẫu thép thực nghiệm như bảng 1. + Vật liệu phôi có tính đồng nhất. Tạp chí Nghiên cứu khoa học, Trường Đại học Sao Đỏ, ISSN 1859-4190, Số 1 (68) 2020 49
NGHIÊN CỨU KHOA HỌC + Nhiệt độ môi trường ổn định trong suốt quá trình Bảng 2. Quy hoạch thực nghiệm thông số đầu vào thực nghiệm. Biến thức + Rung động và nhiễu coi như không đáng kể và ổn Vị trí mã hóa LVI TON HVI TOFF ∆ h định trong suốt quá trình thực nghiệm. TN (A) (S) (V) (S) (mm) (mm) X1 X2 + Bỏ qua nhiễu hệ thống và nhiễu ngẫu nhiên. 1 +1 +1 45 70 80 25 0,05 0,04 - Các thông số công nghệ khác 2 +1 -1 45 50 80 25 0,05 0,04 Các thông số có mức ảnh hưởng tới năng suất gia 3 -1 +1 31 70 80 25 0,05 0,04 công và độ nhám thấp, chọn theo khuyến cáo của 4 -1 -1 31 50 80 25 0,05 0,04 nhà sản xuất thiết bị: 5 0 0 38 60 80 25 0,05 0,04 + Điện áp xung: Chọn theo cặp vật liệu điện cực và Kích thước 1 vị trí phôi: HVI = 80(V). 1 + Thời gian ngắt xung: TOFF = 25 (μs). + Khe hở điện cực: ∆ = 0,05 (mm). + Chiều dày vết xung: h = 0,04 (mm). 5 2.5. Thực nghiệm và phân tích kết quả Hình 5. Chi tiết sau khi xung tại 5 vị trí - Mô hình thực nghiệm + Năng suất gia công Năng suất gia công được tính toán gián tiếp TOFF, ∆ HVI V Q= (mm3 /ph) (2) Độ nhám bề mặt (Ra) T Yếu tố phi công nghệ Trong đó: Năng suất gia công Q V là thể tích kim loại được xung: V= 140,6(mm3 /ph) T(ph) là tổng thời gian gia công xong 1 vị trí. TON LVI Hình 4. Mô hình thực nghiệm + Đo độ nhám Thông số công nghệ trong thực nghiệm: Tại một vị trí thực hiện 4 lần đo + Cường độ dòng điện xung trong thực nghiệm: Bảng 3. Kết quả đo độ nhám Ra (μm) LVI = 31 ÷ 45(A). Vị trí Vị trí Vị trí Vị trí Vị trí + Thời gian xung: TOFF = 50 ÷ 70 μs Lần đo 1 2 3 4 5 Đặt: X1 =LVI; X2 = TON 1 0,64 0,51 0,42 0,35 0,46 2 0,57 0,53 0,43 0,36 0,49 X1max = 45(A) X1min = 31(A) X1tb = 38(A) 3 0,60 0,48 0,47 0,35 0,45 TONmax = 70(μs) TONmin = 50(μs) TONtb = 60(μs) 4 0,63 0,52 0,48 0,38 0,52 Mã hóa giá trị: Trung bình 0,61 0,51 0,45 0,36 0,48 X1max = +1 X1min = -1 X1tb = 0 Bảng 4. Kết quả thực nghiệm TONmax = +1 TONmin = -1 TONtb = 0 Biến thức mã LVI TON Ra T V Q - Thực nghiệm Vị trí hóa TN + Số lần thực nghiệm tối thiểu [4]: (mm3/ X1 X2 (A) (s) (m) (ph) (mm3) ph) n = 2k (1) 1 +1 +1 45 70 0,61 78 140,6 1,80 Trong đó: 2 +1 -1 45 50 0,51 83 140,6 1,69 k số biến đầu vào: k = 2 [4] 3 -1 +1 31 70 0,45 110 140,6 1,28 Để nâng cao độ chính xác, thêm 1 lần thực nghiệm, 4 -1 -1 31 50 0,36 121 140,6 1,16 tổng số lần thực nghiệm n = 5 5 0 0 38 60 0,48 95 140,6 1,48 50 Tạp chí Nghiên cứu khoa học, Trường Đại học Sao Đỏ, ISSN 1859-4190, Số 1 (68) 2020
LIÊN NGÀNH CƠ KHÍ - ĐỘNG LỰC - Xây dựng phương trình hồi quy độ nhám bề Bảng 6. Sai lệch bình phương trung bình khi đo mặt phụ thuộc cường độ dòng điện xung và Vị trí TN y y dn y tb y1i = y - y dn (y1i -y tb )2 thời gian phóng tia lửa điện 1 0,61 0,485 -0,003 0,125 0,0164 + Theo phân tích phương sai ANOVA [3], ta có: 2 0,51 0,485 -0,003 0,025 0,0008 å ( yi - y )2 = å i=1 ( yˆ - y )2 + å i=1 ( y i - yˆ )2 n n n i=1 (3) 3 0,45 0,485 -0,003 -0,035 0,0010 Trong đó: 4 0,36 0,485 -0,003 -0,125 0,0149 5 0,48 0,485 -0,003 -0,005 0,000004 yi : giá trị đo trong thí nghiệm; Trong đó: y : giá trị trung bình sau n lần đo; ymax + ymin 0,61 + 0,36 yˆ : giá trị của hàm thực nghiệm. y dn = = = 0,485 2 2 Số thực nghiệm: n = 5. n å ( y-y dn ) + Nghiệm của (3) có dạng: y tb = i=1 = -0,003 n y = a + b.X1 + c.X2 (4) n + Sử dụng công cụ Regression xác định các hệ số σy = å (y i=1 1i -y tb )2 = 0,182 hồi quy: a = -0,2237, b = 0.0111, c = 0.0048 và thay σ yTN = 0,0017 £ σ y = 0,182 vào (4), được phương trình hồi quy: Vậy công thức thực nghiệm (5) đã xác định chấp y = -0,2237 + 0,0111.X1 + 0,0048.X2 (5) nhận được. + Đánh giá độ tin cậy của hàm hồi quy thực nghiệm: Đồ thị quan hệ độ nhám bề mặt phụ thuộc cường độ dòng điện xung và thời gian phóng tia lửa điện. Kiểm nghiệm độ chính xác của công thức thực nghiệm dùng chỉ tiêu: σ yTN £ σ y (6) Trong đó: σyTN: Sai lệch bình phương trung bình của các giá trị thực nghiệm; σy: Sai lệch bình phương trung bình khi đo. Bảng 5. Các thành phần khi tính sai lệch bình phương trung bình của các giá trị thực nghiệm Vị trí TN y yTN (y-yTN)2 Hình 6. Đồ thị biểu diễn quan hệ giữa Ra 1 0,61 0,6118 3,24.10-6 với LVI và TON 2 0,51 0,5158 3,36.10-5 Nhận xét: 3 0,45 0,4564 4,09.10 -5 Khi tăng cường độ dòng điện xung và thời gian 4 0,36 0,3604 1,6.10 -7 phóng tia lửa điện thì độ nhám tăng và ngược lại, trong đó ảnh hưởng của cường độ dòng điện xung 5 0,48 0,4861 3,72.10-5 có vai trò lớn vì hệ số hồi quy lớn hơn xo với hệ số yTN: Được xác định bằng cách thay các biến số hồi quy của thời gian phóng tia lửa điện khoảng 2,3 vào [4]; lần và đã phù hợp với kết luận của [1]. k = 2: Hằng số thực nghiệm [4]. - Xây dựng phương trình hồi quy năng suất gia n n công phụ thuộc cường độ dòng điện xung và thời å (y - y TN )2 å (y - y TN )2 (7) gian phóng tia lửa điện. σ yTN = i=1 = i=1 + Theo phân tích phương sai ANOVA với dữ liệu n-k 3 trong bảng 4, được phương trình hồi quy: Thay số vào (7) được: σyTN = 0,0017 y = - 0,288 + 0,0375.X1 + 0,00575.X 2 (8) + Đánh giá độ tin cậy của hàm hồi quy thực nghiệm: Tạp chí Nghiên cứu khoa học, Trường Đại học Sao Đỏ, ISSN 1859-4190, Số 1 (68) 2020 51
NGHIÊN CỨU KHOA HỌC Bảng 7. Các thành phần khi tính sai lệch bình Nhận xét: Khi tăng cường độ dòng điện xung và phương trung bình của các giá trị thực nghiệm thời gian phóng tia lửa điện thì độ năng suất tăng và ngược lại, tuy nhiên ảnh hưởng của cường độ Vị trí TN y yTN (y-yTN)2 dòng điện xung có vai trò lớn hơn vì có hệ số hồi 1 1,80 1,802 0,000004 quy lớn hơn so với hệ số hồi quy của thời gian 2 1,69 1,687 0,000009 phóng tia lửa điện khoảng 6,5 lần và đã phù hợp 3 1,28 1,277 0,000009 với kết luận của [1]. 4 1,16 1,162 0,000004 5 1,48 1,482 0,000004 3. KẾT LUẬN yTN: Được xác định bằng cách thay các biến số vào Nội dung bài báo đã nghiên cứu ảnh hưởng của (7). cường độ dòng điện xung (LVI) và thời gian phóng tia lửa điện ( TON ) khi sử dụng điện cực than chì k = 2: Hằng số thực nghiệm [4] trên máy xung điện CNC-EDM P36+E50, đến năng n n suất (Q) và độ nhám bề mặt gia công ( Ra ) đối với å (y - y TN )2 å (y - y TN )2 (9) thép SKD11 nhiệt luyện, đã xây dựng được hai σ yTN = i=1 = i=1 phương trình hồi quy. n-k 3 Thay số vào (9) được: σyTN = 0,0031 Phương trình hồi quy độ nhám bề mặt phụ thuộc cường độ dòng điện xung và thời gian phóng tia Bảng 8. Sai lệch bình phương trung bình khi đo lửa điện. Vị trí TN y y dn y tb y1i = y - y dn (y1i -y tb )2 Ra = -0,2237 + 0,0111.LVI + 0,0048.TON (4*) 1 1,8 1,48 -0,003 0,320 0,323 Phương trình hồi quy năng suất gia công phụ thuộc 2 1,69 1,48 -0,003 0,210 0,213 cường độ dòng điện xung và thời gian phóng tia 3 1,28 1,48 -0,003 -0,200 -0,197 lửa điện. 4 1,16 1,48 -0,003 -0,320 -0,317 5 1,48 1,48 -0,003 0,000 0,003 Q = - 0,288 + 0,0375.LVI + 0,00575.TON (7*) Trong đó: Căn cứ vào hai phương trình hồi quy thực nghiệm y max + y min 1,80 + 1,16 trên có thể lựa chọn hợp lý LVI và TON để đồng thời y dn = = = 1,48 đảm bảo năng suất và độ nhám bề mặt chi tiết gia 2 2 n công trên máy xung điện CNC - EDM P36 + E50 å ( y-y dn ) với điện cực graphit. y tb = i=1 =-0,003 n n σy = å (y i=1 1i -y tb )2 = 0,158 TÀI LIỆU THAM KHẢO σ yTN = 0,0031 £ σ y = 0,158 [1] Đỗ Văn Vũ (2013), Nghiên cứu ảnh hưởng Vậy công thức thực nghiệm (8) đã xác định chấp của một số yếu tố công nghệ đến chất lượng nhận được. chi tiết được gia công bằng phương pháp tia Đồ thị quan hệ năng suất gia công phụ thuộc cường lửa điện, Viện Máy và Dụng cụ Công nghiệp, độ dòng điện xung và thời gian phóng tia lửa điện. Luận án tiến sĩ [2] Vũ Hoài Ân (2005), Gia công tia lửa điện CNC, Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật. [3] Lý thuyết thực hành gia công xung điện, tài liệu trung tâm đào tạo Đại học Công nghiệp Hà Nội - Tập đoàn Khoa học Kỹ thuật Hồng Hải, 2007. [4] Nguyễn Doãn Ý (2009), Xử lý số liệu thực nghiệm trong kỹ thuật, Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật. [5] Tô Cẩm Tú, Trần Văn Diễn, Nguyễn Đình Hiên, Phạm Chí Thành (1999), Thiết kế và Hình 7. Đồ thị biểu diễn quan hệ giữa Q phân tích thí nghiệm, Nhà xuất bản Khoa học với LVI và TON và Kỹ thuật. 52 Tạp chí Nghiên cứu khoa học, Trường Đại học Sao Đỏ, ISSN 1859-4190, Số 1 (68) 2020
LIÊN NGÀNH CƠ KHÍ - ĐỘNG LỰC THÔNG TIN TÁC GIẢ Mạc Văn Giang - Tóm tắt quá trình đào tạo, nghiên cứu (thời điểm tốt nghiệp và chương trình đào tạo, nghiên cứu): + Năm 2004: Tốt nghiệp Đại học ngành Chế tạo máy, Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên + Năm 2010: Tốt nghiệp Thạc sĩ ngành Công nghệ kỹ thuật cơ khí, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội - Tóm tắt công việc hiện tại: Giảng viên khoa Cơ khí, Trường Đại học Sao Đỏ - Lĩnh vực quan tâm: Tính toán, thiết kế máy, công nghệ chế tạo máy, lập trình và gia công trên máy CNC - Điện thoại: 0971953180 - Email: macvgiang@gmail.com Tạp chí Nghiên cứu khoa học, Trường Đại học Sao Đỏ, ISSN 1859-4190, Số 1 (68) 2020 53

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

LV.15: Bộ Đồ Án Tốt Nghiệp Chuyên Ngành Cơ Khí

65 tài liệu

2430 lượt tải

THÔNG TIN

TRỢ GIÚP

HỖ TRỢ KHÁCH HÀNG

Theo dõi chúng tôi

Chịu trách nhiệm nội dung:

Nguyễn Công Hà - Giám đốc Công ty TNHH TÀI LIỆU TRỰC TUYẾN VI NA

LIÊN HỆ

Địa chỉ: P402, 54A Nơ Trang Long, Phường 14, Q.Bình Thạnh, TP.HCM

Hotline: 093 303 0098

Email: support@tailieu.vn

Giấy phép Mạng Xã Hội số: 670/GP-BTTTT cấp ngày 30/11/2015 Copyright © 2022-2032 TaiLieu.VN. All rights reserved.