intTypePromotion=1
zunia.vn Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z zunia.vn zunia.vn
ADSENSE

Nghiên cứu ảnh hưởng của tốc độ dịch chuyển đến chất lượng mạch cắt khi cắt bằng tia nước áp suất cao trộn hạt mài

Chia sẻ: ViShizuka2711 ViShizuka2711 | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:5

70
lượt xem
3
download
 
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Công nghệ cắt bằng tia nước, áp suất cao đã ra đời và khắc phục được các hạn chế của các phương pháp gia công khác. Việc nghiên cứu các thông số công nghệ như áp suất làm việc, lưu lượng hạt mài, tốc độ dịch chuyển... có ý nghĩa quan trọng. Trong bài viết này, tác giả nghiên cứu thực nghiệm ảnh hưởng của tốc độ dịch chuyển đến chất lượng mạch cắt khi sử dụng công nghệ tia nước trộn hạt mài.

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: Nghiên cứu ảnh hưởng của tốc độ dịch chuyển đến chất lượng mạch cắt khi cắt bằng tia nước áp suất cao trộn hạt mài

LIÊN NGÀNH CƠ KHÍ - ĐỘNG LỰC<br /> <br /> <br /> NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA TỐC ĐỘ DỊCH CHUYỂN<br /> ĐẾN CHẤT LƯỢNG MẠCH CẮT KHI CẮT BẰNG TIA<br /> NƯỚC ÁP SUẤT CAO TRỘN HẠT MÀI<br /> RESEARCH OF IMPACT OF TRANSITION TO SPEED<br /> SERVICES WHEN CUTTING CIRCUIT QUALITY<br /> WATERJET CUTTING HIGH PRESSURE GRINDING<br /> GRAIN MIX<br /> Trần Hải Đăng, Nguyễn Danh Đạo, Mạc Thị Nguyên<br /> Email: dangctts@gmail.com<br /> Trường Đại học Sao Đỏ<br /> Ngày nhận bài: 15/6/2018<br /> Ngày nhận bài sửa sau phản biện: 18/9/2018<br /> Ngày chấp nhận đăng: 28/9/2018<br /> <br /> Tóm tắt<br /> <br /> Những năm gần đây, công nghệ vật liệu đã tạo ra nhiều loại vật liệu mới có nhiều tính năng (cơ tính,<br /> lý tính, độ bền, độ cứng, độ dẻo cao…), việc gia công chế tạo những vật liệu này gặp nhiều khó khăn,<br /> hạn chế như: năng suất, chất lượng, giá thành... và đặc biệt là ảnh hưởng nhiều đến cơ lý tính của vật<br /> liệu cơ bản. Công nghệ cắt bằng tia nước, áp suất cao đã ra đời và khắc phục được các hạn chế của<br /> các phương pháp gia công khác. Việc nghiên cứu các thông số công nghệ như áp suất làm việc, lưu<br /> lượng hạt mài, tốc độ dịch chuyển... có ý nghĩa quan trọng. Trong bài báo này, tác giả nghiên cứu thực<br /> nghiệm ảnh hưởng của tốc độ dịch chuyển đến chất lượng mạch cắt khi sử dụng công nghệ tia nước<br /> trộn hạt mài.<br /> Từ khóa: Tia nước trộn hạt mài; hạt mài; tia nước áp suất cao.<br /> Abstract<br /> <br /> In recent years, materials technology has created many new materials with many features (mechanical,<br /> physical, strength, hardness, high ductility, etc), the processing and manufacturing materials the difficulties,<br /> limitations such as productivity, quality, cost, etc and especially affect the mechanical properties of the<br /> basic materials. Waterjet cutting technology, has launched a high pressure and overcome the limitations<br /> of other processing methods. The study of technological parameters such as working pressure, abrasive<br /> flow, speed of movement, etc has important implications. In this paper the authors studied experimentally<br /> the influence of speed quality circuit shifts to cut when using mixed technology abrasive waterjet.<br /> Keywords: Mixing abrasive waterjet; abrasive grain; high-pressure water jet.<br /> <br /> 1. ĐẶT VẤN ĐỀ nghiên cứu về ảnh hưởng của các thông số công<br /> nghệ như ảnh hưởng áp suất làm việc, đường<br /> Trên thế giới, công nghệ cắt bằng tia nước áp<br /> kính vòi phun, hạt mài, lưu lượng hạt mài, tốc độ<br /> suất cao trộn hạt mài đã được nghiên cứu, phát<br /> triển và ứng dụng nhiều, tập trung chủ yếu ở các dịch chuyển, khoảng cách cắt, góc cắt [5]. Tốc độ<br /> nước phát triển như: Đức, Mỹ, Pháp, Nhật Bản... dịch chuyển có ảnh hưởng rất lớn đến năng suất<br /> Công nghệ này sử dụng năng lượng của nước cắt, chất lượng mạch cắt (độ nhám bề mặt), việc<br /> khi được nén với áp suất cao, việc bổ sung hạt nghiên cứu ảnh hưởng của tốc độ có ý nghĩa rất<br /> mài vào tia nước đã nâng cao hiệu quả cắt của tia lớn trong thực tế sản xuất.<br /> nước và được áp dụng vào gia công cắt gọt với<br /> 2. VẬT LIỆU, THIẾT BỊ<br /> tất cả mọi vật liệu và không làm ảnh hưởng đến<br /> tích chất cơ lý của vật liệu [1, 2, 3, 4]. Đã có nhiều 2.1. Vật liệu<br /> Người phản biện: 1. PGS. TS. Nguyễn Đắc Trung Vật liệu thực nghiệm là thép không rỉ mác SUS<br /> 2. TS. Lê Trung Kiên 316, tính chất cơ lý của vật liệu trong bảng 1.<br /> <br /> <br /> Tạp chí Nghiên cứu khoa học - Đại học Sao Đỏ, ISSN 1859-4190 Số 3(62).2018 51<br /> NGHIÊN CỨU KHOA HỌC<br /> <br /> Bảng 1. Đặc tính cơ lý của thép INOX mác SUS 316 2.2. Thiết bị<br /> Đặc tính Đơn vị Thông số Thí nghiệm được thiết kế dựa trên hệ thống thiết<br /> Độ cứng HB 150÷217 bị cắt bằng tia nước áp suất cao hiện nay có tại<br /> Độ bền kéo N/mm2 520 Phòng thí nghiệm tia nước của Trung tâm các<br /> Tính gia công cơ Tốt<br /> Công nghệ đặc biệt thuộc Viện Máy và Dụng cụ<br /> Tính chống mài mòn Tốt<br /> Cấu trúc hạt Mịn công nghiệp.<br /> <br /> Trong sản xuất công nghiệp, chiều dày các chi tiết Thiết bị tạo áp của hãng Böhler – CHLB Đức<br /> inox thường dùng chủ yếu từ 0,8 đến 18 mm. Tác với các thông số kỹ thuật chính cho trong<br /> giả chọn chiều dày phôi trong thí nghiệm là 18 mm. bảng 2.<br /> Bảng 2. Thông số kỹ thuật của bơm cao áp DYNATRONIC 424<br /> <br /> Thông số Đơn vị Giá trị<br /> Thông số chung<br /> Kiểu máy DYNATRONIC 424<br /> Kích thước (W x D x H) mm 1900 x 970 x 1500<br /> Bộ cao áp<br /> Áp suất làm việc MPa 10÷420<br /> <br /> Áp suất làm việc liên tục MPa 380<br /> Tỷ số nén 1:21,78<br /> Bộ thấp áp<br /> Áp suất làm việc MPa 0,5÷22<br /> <br /> Lưu lượng l/ph 0÷100<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Hình 1. Hình ảnh bơm cao áp DYNATRONIC 424<br /> <br /> Trong thí nghiệm, tác giả lựa chọn áp suất làm của hãng KLETT - CHLB Đức với các thông số kỹ<br /> việc là 300 MPa - Cụm cắt và điều khiển đồng bộ thuật chính cho trong bảng 3.<br /> <br /> <br /> 52 Tạp chí Nghiên cứu khoa học - Đại học Sao Đỏ, ISSN 1859-4190 Số 3(62).2018<br /> LIÊN NGÀNH CƠ KHÍ - ĐỘNG LỰC<br /> <br /> <br /> Bảng 3. Thông số kỹ thuật của bàn cắt KWS2010<br /> <br /> Thông số Đơn vị Giá trị<br /> Kiểu máy KWS 2012<br /> Kích thước (W x D x H) mm 2600 x 1530 x 1600<br /> Khối lượng trên bàn cắt kg/m 2<br /> 800<br /> T ốc độ c ắ t l ớ n n h ấ t mm/ph 9200<br /> Điều k hiển 2 trục XY (2D)<br /> P hần m ềm Speedy robot forcrible Control<br /> <br /> Thực hiện năm thí nghiệm với năm tốc độ cắt v<br /> khác nhau: v1 = 15 mm/ph; v2 = 30 mm/ph; v3 = 45<br /> mm/ph; v4 = 60 mm/ph; v5 = 75 mm/ph (hình 4).<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Hình 2. Cụm cắt và điều khiển đồng bộ<br /> Cụm cấp hạt mài của hãng Mitsubishi – Nhật bản<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Hình 4. Hình dạng, kích thước phôi và vị trí<br /> các đường cắt<br /> <br /> Tiến hành đo chiều sâu vùng nhẵn trên năm mẫu<br /> cắt được bằng thước lá, ranh giới giữa vùng nhẵn<br /> và vùng có đường sọc được xác định bằng mắt<br /> thường (hình 5).<br /> <br /> Hình 3. Hình ảnh cụm cấp hạt mài H­íng dÞch chuyÓn<br /> <br /> 60<br /> 3. THÍ NGHIỆM ẢNH HƯỞNG CỦA TỐC ĐỘ<br /> DỊCH CHUYỂN Vïng nh½n bãng<br /> h0<br /> <br /> 18<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Các thông số thí nghiệm trong bảng 4. Vïng cã ®­êng säc<br /> <br /> Bảng 4. Bảng thông số thí nghiệm<br /> Thông số Đơn vị Giá trị<br /> Hình 5. Mô tả vùng nhẵn và vùng có đường sọc<br /> trên bề mặt mạch cắt<br /> Áp suất làm việc (p) MPa 300<br /> 4. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN<br /> Đường kính đầu phun mm 0,25<br /> Sau khi cắt, tiến hành đo chiều sâu vùng nhẵn<br /> Khoảng cách cắt (s) mm 2<br /> trên các mẫu bằng thước lá, đo độ nhám bề mặt<br /> Loại hạt mài Olivin<br /> cắt Rz trên máy đo quang học. Việc đo lấy kết quả<br /> Độ lớn hạt mài 80 Mesh được thực hiện trên các đường đồng mức với mỗi<br /> Lưu lượng hạt mài (mhm) g/s 12,9 mẫu thí nghiệm, các đường đồng mức cách nhau<br /> 4 mm tính từ mặt tia nước bắt đầu cắt phép đo chỉ<br /> Vật liệu thí nghiệm SUS 316<br /> thực hiện ở vùng nhẵn.<br /> <br /> <br /> Tạp chí Nghiên cứu khoa học - Đại học Sao Đỏ, ISSN 1859-4190 Số 3(62).2018 53<br /> NGHIÊN CỨU KHOA HỌC<br /> <br /> <br /> Hình 6 biểu diễn ảnh chụp các mạch cắt ở các tốc Kết quả đo chiều sâu vùng nhẵn bóng được ghi<br /> độ dịch chuyển khác nhau trong bảng 5.<br /> <br /> Bảng 5. Kết quả đo chiều sâu vùng nhẵn bóng<br /> <br /> <br /> Thí nghiệm số 1 2 3 4 5<br /> <br /> Tốc độ dịch chuyển<br /> 15 30 45 60 75<br /> v (mm/ph)<br /> <br /> Chiều sâu vùng<br /> >18 12 9 6 4,5<br /> nhẵn bóng h0 (mm)<br /> <br /> <br /> Hình 6. Ảnh chụp các mạch cắt ở năm tốc độ Năng suất cắt<br /> dịch chuyển v x ho (mm2/ph)<br /> (chính là năng 270 360 405 360 337,5<br /> Hình 7 biểu diễn bề mạch cắt ở các tốc độ dịch suất cắt vùng<br /> nhẵn)<br /> chuyển khác nhau được quét trên máy Scanner.<br /> <br /> Tiến hành đo độ nhám được thực hiện trên máy<br /> đo quang học, sử dụng cặp vật kính có hệ số<br /> khuếch đại E = 0,28 µm/vạch. Tiến hành đo độ<br /> nhám của các mẫu trên bốn tiết diện khác nhau<br /> Mẫu số 1: Tốc độ dịch chuyển v = 15 mm/ph của mạch cắt, chiều sâu của từng tiết diện đo như<br /> sau: h1 = 4 mm; h2 = 8 mm; h3 = 12 mm; h4 = 16<br /> mm (hình 8). Việc đo độ nhám chỉ thực hiện trên<br /> vùng bề mặt nhẵn bóng (kết quả đo trong bảng 6).<br /> <br /> 60<br /> <br /> Mẫu số 2: Tốc độ dịch chuyển v = 30 mm/ph<br /> 4<br /> 8<br /> 12<br /> 16<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> 18<br /> Hình 8. Mô tả vị trí các tiết diện xác định độ<br /> nhám Rz<br /> Mẫu số 3: Tốc độ dịch chuyển v = 45 mm/ph Bảng 6. Bảng kết quả đo độ nhám Rz<br /> <br /> Giá trị Rz (μm)<br /> <br /> Tiết diện đo<br /> <br /> <br /> Tốc độ<br /> Mẫu số 4: Tốc độ dịch chuyển v = 60 mm/ph dịch chuyển I II III IV<br /> <br /> <br /> <br /> 15 mm/ph 8,12 11,984 11,704 10,304<br /> <br /> 30 mm/ph 12,488 10,752 - -<br /> <br /> 45 mm/ph 12,544 10,024 - -<br /> Mẫu số 5: Tốc độ dịch chuyển v = 75 mm/ph<br /> 60 mm/ph 13,104 - - -<br /> Hình 7. Ảnh chụp các mạch cắt ở năm tốc độ<br /> 75 mm/ph 12,544 - - -<br /> dịch chuyển<br /> <br /> <br /> 54 Tạp chí Nghiên cứu khoa học - Đại học Sao Đỏ, ISSN 1859-4190 Số 3(62).2018<br /> LIÊN NGÀNH CƠ KHÍ - ĐỘNG LỰC<br /> <br /> sọc. Khi hạt tiếp tục đi sâu vào vật liệu, số hạt có<br /> động năng trên ngưỡng cắt giảm xuống, những<br /> hạt còn đủ mạnh tiếp tục cắt sâu xuống phía dưới,<br /> trong khi đó các hạt yếu hơn sẽ đi theo hướng<br /> khác, do vậy sẽ tạo ra những đường sọc trên<br /> bề mặt.<br /> <br /> Trong vùng nhẵn, độ nhám Rz có xu hướng tăng<br /> lên khi tốc độ dịch chuyển tăng, tuy nhiên sự thay<br /> đổi không đáng kể, giá trị tăng của Rz không vượt<br /> quá cấp 1 cấp độ nhám.<br /> Hình 9. Chiều sâu vùng bề mặt nhẵn phụ thuộc<br /> vào tốc độ dịch chuyển Kết quả cho thấy với tốc độ V = 15 mm/ph thì<br /> chiều sâu vũng nhẵn bóng là lớn nhất và V = 45<br /> mm/ph thì năng suất cắt đạt giá trị lớn nhất.<br /> <br /> 5. KẾT LUẬN<br /> <br /> Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của tốc độ dịch<br /> chuyển khi cắt vật liệu thép không rỉ SUS 316 cho<br /> thấy chất lượng mạch cắt phụ thuộc nhiều vào tốc<br /> độ dịch chuyển.<br /> <br /> - Tốc độ dịch chuyển càng nhỏ thì diện tích mặt<br /> nhẵn càng lớn, tuy nhiên năng suất cắt nhỏ.<br /> <br /> Hình 10. Năng suất cắt phụ thuộc vào - Tốc độ dịch chuyển càng cao thì diện tích mặt<br /> tốc độ dịch chuyển nhẵn càng nhỏ, luôn tồn tại một tốc độ tối ưu cho<br /> năng suất cắt lớn nhất.<br /> Có thể nhận thấy bề mặt mạch cắt chia làm hai<br /> vùng rõ rệt, vùng phía trên nhẵn và vùng phía dưới - Rz có xu hướng tăng lên khi tốc độ dịch chuyển<br /> có sọc. tăng, tuy nhiên sự thay đổi không đáng kể, kết quả<br /> cho thấy tính công nghệ cao khi cắt bằng tia nước<br /> Càng xuống sâu, động năng của hạt càng yếu và áp suất cao trộn hạt mài.<br /> chúng càng bị đẩy đi lệch hướng về phía sau theo<br /> hướng chuyển động của tia. Do đó, các đường<br /> sọc bị cong về phía sau theo hướng chuyển động TÀI LIỆU THAM KHẢO<br /> của tia và càng xuống sâu thì bán kính cong càng<br /> [1]. Trần Văn Địch (2003). Công nghệ chế tạo máy. Nhà<br /> nhỏ. Kết quả này thấy rõ khi quan sát bề mặt cắt xuất bản Khoa học và Kỹ thuật.<br /> thực trên hình 7.<br /> [3]. Đinh Văn Đệ (2013). Các phương pháp gia công<br /> Tốc độ nhỏ thì chiều sâu vùng nhẵn bóng lớn hơn, đặc biệt. Trường Đại học Công nghiệp TP.<br /> tốc độ càng cao thì vùng nhẵn bóng càng nhỏ. Hồ Chí Minh.<br /> Điều này được lý giải do động năng của tia, hay [4]. Trần Ngọc Hưng (2009). Giới thiệu phương pháp<br /> động năng của hạt mài, sự phân bố động năng trộn hạt mài có áp (Suspension) trong công nghệ<br /> không đều dẫn tới các đường sọc tạo ra trên mặt cắt bằng tia nước áp suất dưới nước.<br /> cắt. Tại vùng phía trên của mạch, hầu hết các hạt [5]. Nai – Shun Guo (1994). Schneidprozeβ und<br /> có mức động năng đáng kể để cắt hoặc phá hủy Schnittqualität beim Wasserabrasivstrahlschneiden.<br /> vật liệu, do đó bề mặt cắt nhẵn, không có đường Dissertation Hanover.<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Tạp chí Nghiên cứu khoa học - Đại học Sao Đỏ, ISSN 1859-4190 Số 3(62).2018 55<br />
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

 

Đồng bộ tài khoản
2=>2