zunia.vn

Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z

zunia.vn

» Kỹ Thuật - Công Nghệ

» Cơ khí - Chế tạo máy

Nghiên cứu sự ảnh hưởng bán kính dụng cụ đến chất lượng bề mặt của chi tiết máy khi miết ép dao động

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

Báo xấu

10
lượt xem 3
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài viết Nghiên cứu sự ảnh hưởng bán kính dụng cụ đến chất lượng bề mặt của chi tiết máy khi miết ép dao động nghiên cứu ảnh hưởng của bán kính dụng cụ miết ép dao động đến chất lượng bề mặt của chi tiết máy. Chất lượng bề mặt của chi tiết máy được đánh giá thông qua: độ nhám, độ cứng, độ cứng tế vi, chiều sâu lớp biến cứng, cấu trúc hạt và ứng suất dư.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Nghiên cứu sự ảnh hưởng bán kính dụng cụ đến chất lượng bề mặt của chi tiết máy khi miết ép dao động

LIÊN NGÀNH CƠ KHÍ - ĐỘNG LỰC Nghiên cứu sự ảnh hưởng bán kính dụng cụ đến chất lượng bề mặt của chi tiết máy khi miết ép dao động Research on the influence of tool radius on surface quality of machine parts in oscillating smoothing process Nguyễn Văn Hinh*, Mạc Văn Giang, Nguyễn Thị Liễu *Email: nguyenvanhinhck@gmail.com Trường Đại học Sao Đỏ Ngày nhận bài: 01/4/2022 Ngày nhận bài sửa sau phản biện: 12/8/2022 Ngày chấp nhận đăng: 03/01/2023 Tóm tắt Bài báo này nghiên cứu ảnh hưởng của bán kính dụng cụ miết ép dao động đến chất lượng bề mặt của chi tiết máy. Chất lượng bề mặt của chi tiết máy được đánh giá thông qua: độ nhám, độ cứng, độ cứng tế vi, chiều sâu lớp biến cứng, cấu trúc hạt và ứng suất dư. Kết quả nghiên cứu cho thấy bán kính của dụng cụ càng lớn thì độ nhám càng giảm và chiều sâu lớp biến cứng càng lớn. Khi bán kính dụng cụ càng nhỏ thì giá trị ứng suất dư càng lớn. Bán kính của dụng cụ ảnh hưởng không nhiều đến kích thước hạt và không ảnh hưởng đến độ cứng của vật liệu. Từ khóa: Bán kính dụng cụ; độ nhám; độ cứng; ứng suất dư; cấu trúc hạt; độ cứng tế vi. Abstract This article studies the influence of the oscillating smoothing tool radius on the surface quality of machine parts. Surface quality of machine parts is evaluated through: roughness, hardness, microhardness, depth of the hardened layer, grain structure and residual stress. Research results show that the larger the tool radius, the lower the roughness and the greater the hardening depth and at small profile radius of deforming tools, large residual compressive stresses are achieved. The value of the profile radius of the tool has a small effect on the change in the microstructural grain size and does not affect on the material hardness. Keywords: Tool radius; roughness; hardness; residual stress; grain structure; microhardness. 1. ĐẶT VẤN ĐỀ Khi miết ép, lực P được chia thành 3 thành phần lực: lực pháp tuyến Ry, tiếp tuyến Pz và lực dọc trục Px [6]. Để nâng cao chất lượng bề mặt của chi tiết máy có Độ lớn của lực miết ép P phụ thuộc vào bán kính biên nhiều phương pháp, một trong những phương pháp dạng của dụng cụ, độ cứng và độ nhám của bề mặt chi đơn giản mà hiệu quả đó là phương pháp miết ép dao tiết, chiều sâu miết ép, bước tiến, vật liệu gia công... động [1]. Độ nhám lớp bề mặt của chi tiết sau khi miết ép dao động giảm xuống từ 3 - 6 lần, kích thước hạt Khi nghiên cứu sự ảnh hưởng bán kính dụng cụ đến trên lớp bề mặt giảm xuống, độ cứng lớp bề mặt tăng chất lượng bề mặt của chi tiết máy khi lăn ép bằng lên, hình thành ứng suất dư nén trên lớp bề mặt làm con [7] lăn tác giả đã đưa ra kết luận rằng cùng các tăng độ bền tiếp xúc, tính chống mòn, mỏi, tính chống điều kiện như nhau khi bán kính biên dạng của dụng gỉ và độ bền của chi tiết sẽ tăng lên 3 - 6 lần [1-4]. cụ càng nhỏ thì mức độ biến dạng kim loại tại vị trí bề Chất lượng bề mặt của chi tiết sau khi miết ép dao mặt tiếp xúc càng lớn và lớp bề mặt sẽ có độ cứng, động phụ thuộc vào các thông số: Bước tiến của dụng độ nhám tăng, tuy nhiên với việc tăng bán kính dao, cụ, chiều sâu miết ép, số vòng quay của phôi, tần số chiều sâu của ứng suất dư tăng lên, lực lăn ép cũng sẽ dao động của dụng cụ, góc xoay của dụng cụ và biên tăng... có thể vượt giới hạn bền của vật liệu. độ dao động của dụng cụ [1]. Chất lượng bề mặt của chi tiết sau khi miết ép cũng phụ thuộc vào điều kiện Trong nghiên cứu [8] đưa ra kết quả nghiên cứu ảnh tiếp xúc giữa dụng cụ miết ép và chi tiết. Khi miết ép hưởng của bán kính biên dạng của con lăn và bi đến dụng cụ di chuyển theo phương dọc và vuông góc với chất lượng lớp bề mặt của chi tiết hình trụ và phương chi tiết, profin lớp bề mặt được hình thành bởi sự biến pháp tính toán bán kính biên dạng của con lăn trong dạng của kim loại ở phía dưới dụng cụ miết ép [4, 5]. quá trình lăn ép. Vì miết ép dao động là một phương pháp mới, nên mục đích của bài báo này là nghiên cứu Người phản biện: 1. PGS. TS. Trần Vệ Quốc sự ảnh hưởng bán kính biên dạng dụng cụ đến chất 2. TS. Ngô Hữu Mạnh lượng bề mặt của chi tiết máy khi miết ép dao động. Tạp chí Nghiên cứu khoa học, Trường Đại học Sao Đỏ, Số 4 (79) 2022 49
NGHIÊN CỨU KHOA HỌC 2. NỘI DUNG Chuyển động quay từ động cơ liền hộp giảm tốc 1 2.1. Phương pháp thực nghiệm được truyền qua bánh lệch tâm tới tấm trượt 2 chuyển động lên xuống trong rãnh trượt theo phương thẳng 2.1.1. Sơ đồ và thiết bị thực nghiệm đứng. Dụng cụ miết ép 5 được gắn vào tấm trượt 2, nó Sơ đồ thực nghiệm về miết ép sử dụng dụng cụ có có khả năng quay quanh trục thẳng đứng một góc ± α dạng trụ được đưa ra trong Hình 1. Dụng cụ có thể (Hình 2). Phôi 4 được gá trên mâm cặp 3 và mũi chống xoay so với mặt phẳng thẳng đứng một góc 0 ≤ α ≤180o tâm 6. Thiết bị tạo dao động lên xuống được gá trên (Hình 1), cũng như thực hiện chuyển động dao động bàn xe dao của máy tiện 1K62 [10]. thẳng đứng (nlx) so với phôi và di chuyển theo hướng 2.1.2. Mẫu thí nghiệm, dụng cụ miết ép và thiết bị đo trục (hướng tiến dao) S. Quy ước xoay dụng cụ miết ép theo chiều kim đồng hồ được biểu thị bằng dấu Để nghiên cứu ảnh hưởng của bán kính dụng cụ miết cộng (+), ngược chiều kim đồng hồ dấu (-) [9]. ép đến chất lượng bề mặt của chi tiết máy, tác giả sử dụng các mẫu hình trụ bằng thép C35 có đường kính d = 20 mm (Hình 3). Mẫu được chia thành 3 phần bằng các rãnh, mỗi phần được miết ép bằng dụng cụ có bán kính R khác nhau. Bảng 1. Thành phần hóa học thép C35 [4] Mác Khối lượng các nguyên tố, % thép С Si Mn S P C35 0,32-0,38 0,15-0,35 0,3- 0,6 < 0,03 < 0,04 Dụng cụ miết ép có dạng trụ, bán kính R thay đổi từ Hình 1. Sơ đồ miết ép với dụng cụ có dạng trụ 1 - 4 mm, vật liệu là BK8. Để nghiên cứu ảnh hưởng của các thông số miết ép đến ứng suất dư của chi tiết, các thí nghiệm được thực hiện bằng cách sử dụng một thiết bị để tạo ra chuyển động dao động tịnh tiến khứ hồi lên xuống (nlx) của dụng cụ (Hình 2). Hình 3. Mẫu dùng làm thí nghiệm miết ép Chất lượng bề mặt của chi tiết máy được đánh giá thông qua: Độ nhám, độ cứng, độ cứng tế vi, chiều sâu lớp biến cứng, cấu trúc hạt và ứng suất dư. 2.2 Kết quả thí nghiệm và thảo luận Chế độ miết ép dao động để nghiên cứu sự ảnh hưởng Hình 2. Thiết bị dùng để miết ép dao động của bán kính dụng cụ miết ép đến chất lượng bề mặt 1 - Động cơ liền hộp giảm tốc; 2 - Tấm trượt; của chi tiết dạng trụ được chọn trong Bảng 2. 3 - Mâm cặp; 4 - Phôi; 5 - Dụng cụ miết ép; 6 - Mũi chống tâm Bảng 2. Các thông số công nghệ khi miết ép dao động Vòng quay của phôi Góc xoay của Tần số dao động Biên độ dao Chiều sâu miết Bước tiến của dụng np (vòng/phút) dụng cụ a (0) nlx (HTK/phút) động е (mm) ép t (mm) cụ S (mm/vòng) 100 0 40 30 0,15 0,14 2.2.1. Đánh giá độ nhám np = 100 vòng/phút, chiều sâu miết ép t = 0,1 mm, góc nghiêng của dụng cụ α = 00, tần số dao động của Độ nhám bề mặt được xác định trên máy đo độ nhám dụng cụ nlx = 40 hành trình kép/phút, khoảng dao động FormTalySurfi200, máy này dùng để đo độ nhám và e = 30 mm; bước tiến dao bước tiến dao s = 0,14 mm/ sai lệch về hình dáng hình học của chi tiết máy. Trên vòng. mỗi đoạn đo ở 3 vị trí cách nhau 120o, chiều dài đo khoảng 10mm rồi lấy giá trị độ nhám trung bình. Hình 4 cho thấy sự phụ thuộc độ nhám bề mặt của chi tiết vào bán kính dụng cụ khi miết ép. Chế độ miết ép như sau: Số vòng quay của phôi 50 Tạp chí Nghiên cứu khoa học, Trường Đại học Sao Đỏ, Số 4 (79) 2022
LIÊN NGÀNH CƠ KHÍ - ĐỘNG LỰC [7-8]. Bán kính biên dạng của dụng cụ càng nhỏ thì mức độ biến dạng kim loại tại vị trí bề mặt tiếp xúc giữa dụng cụ miết và chi tiết càng lớn làm cho giá trị ứng suất dư nén càng lớn. Hình 4. Sự phụ thuộc độ nhám bề mặt của chi tiết vào bán kính của dụng cụ Kết quả thí nghiệm nghiên cứu sự thay đổi của độ nhám bề mặt vào bán kính dụng cụ khi miết ép dao động cho thấy khi tăng bán kính (R) của dụng cụ miết Hình 5. Sự phụ thuộc ứng suất dư vào bán kính ép từ 1-4 mm độ nhám bề mặt của chi tiết máy ra giảm của dụng cụ 3-6 lần. Kết quả thu được phù hợp với kết quả thực 2.2.3. Tổ chức tế vi và kích thước hạt nghiệm của các nghiên cứu [7-8]. Bán kính của dụng Để nghiên cứu tổ chức tế vi của kim loại cần tiến hành cụ càng lớn thì độ nhám bề mặt của chi tiết sau khi gia phân tích kim tương, rồi sử dụng kính hiển vi MICRO- công càng giảm. MED MET 2, để quan sát trực tiếp và chụp ảnh tổ chức 2.2.2. Đánh giá ứng suất dư tế vi của kim loại - với mức phóng to từ 100-1000 lần. Hình 6 cho thấy sự thay đổi kích thước hạt sau khi miết Ứng suất dư được đo trên máy XStressG3/G3R. ép (phóng to 600 lần). Vùng a là hình ảnh cấu trúc hạt Máy đo XStressG3/G3R sử dụng nguyên lý nhiễu xạ của lớp phía ngoài chi tiết, có kích thước hạt nhỏ, mịn Rơngen để xác định ứng suất dư. Phương pháp này với độ sâu 0,3-0,4 mm; vùng b là hình ảnh cấu trúc hạt ứng dụng định luật nhiễu xạ của Vulf-Bragg. Nhiễu của lớp phía trong chi tiết (cấu trúc hạt ban đầu của xạ Rơnghen xác định ứng suất dư bằng cách đo góc vật liệu). Sự thay đổi kích thước hạt chỉ xảy ra ở các nghiêng của tia Rơnghen (tia X) từ bề mặt cần phân lớp bề mặt, theo hướng trục của mẫu các hạt giảm tích. Chế độ đo: Cực dương crom, bức xạ K-α, điện áp trung bình 32-35% và theo hướng ngang là 34-38%. ống tia X - 25 kV, dòng điện - 5,5 mA. Máy dò sử dụng Khu vực phía bên trong của vật liệu không bị biến dạng ống chuẩn trực là 5 mm. Góc nhiễu xạ - 156,4°. Mặt dẻo và các hạt không thay đổi kích thước. phẳng phản xạ (311). Độ nghiêng - 8, độ lệch nghiêng (dao động) ± 5º. Thời gian phơi sáng - 5 giây. Các ứng suất được đo theo 2 hướng (φ): 0° (vị trí dọc theo mẫu) và 90° (vị trí trên mẫu). Để tính toán ứng suất tự động, các thông số vật liệu đã được giới thiệu: Mô đun của Young - 210 GPa; Tỷ lệ Poisson - 0,3. Trên mỗi đoạn đo ứng suất dư tại 3 điểm và lấy giá trị trung bình. Tại mỗi điểm xác định ứng suất dư theo 2 phương: Dọc trục sz và vuông góc với trục sj. Thực nghiệm đã chứng minh rằng sau khi miết ép dao động, ứng suất dư nén được hình thành ở lớp bề mặt của chi tiết. Khi giảm bán kính R của dụng cụ Hình 6. Sự thay đổi kích thước hạt sau khi miết ép từ 4-1 mm sẽ làm tăng giá trị của ứng suất dư nén (phóng to 600 lần) lên khoảng 12-15%. Kết quả thí nghiệm hoàn toàn Trong Bảng 2 cho thấy các giá trị trung bình số học của phù hợp với kết quả thực nghiệm của các nghiên cứu mười hạt cho mỗi mẫu trong mỗi vùng. Bảng 2. Sự thay đổi độ hạt khi miết ép dao động với các bán kính dụng cụ khác nhau Kích thước hạt dọc theo trục, mm Kích thước hạt vuông góc với trục, mm Bán kính của dụng cụ R, mm Lớp phía ngoài Lớp phía trong Lớp phía ngoài Lớp phía trong bề mặt bề mặt bề mặt bề mặt 4 42,5 62,3 38,3 58,1 2 44,3 62,3 39,6 58,1 1 46,2 62,3 41,5 58,1 Tạp chí Nghiên cứu khoa học, Trường Đại học Sao Đỏ, Số 4 (79) 2022 51
NGHIÊN CỨU KHOA HỌC Kết quả xác định cỡ hạt sau khi miết ép dao động cho của dụng cụ miết ép từ 1-4mm thì độ nhám bề mặt của thấy sự thay đổi bán kính biên dạng của dao ít ảnh chi tiết giảm tương ứng từ 3-6 lần. hưởng đến cỡ hạt (thay đổi không quá 7-8%). - Trong quá trình miết ép dao động, ứng suất dư nén 2.2.4. Xác định độ cứng và độ cứng tế vi được hình thành ở lớp bề mặt của chi tiết. Khi bán kính biên dạng của dụng cụ biến dạng giảm, giá trị ứng suất Để xác định độ cứng Rockwell sử dụng máy đo độ dư nén sẽ tăng lên khoảng 12-15%. cứng HBRV-187.5, trên mỗi đoạn mẫu đo 6 điểm sau đó lấy giá trị trung bình. Còn độ cứng tế vi đo theo - Sự thay đổi kích thước hạt chỉ xảy ra ở các lớp bề phương hướng kính mặt cắt ngang của mẫu, sử dụng mặt, theo hướng trục của mẫu các hạt giảm trung bình máy đo độ cứng tế vi PMT-3, đo 10 điểm trên một 32-35% và theo hướng kính là 34-38%. Khu vực phía đường thẳng từ ngoài vào tâm. bên trong của vật liệu không bị biến dạng dẻo và các hạt không thay đổi kích thước. Kết quả đo độ cứng của chi tiết sau khi miết ép dao động với các chế độ miết ép nêu trong Bảng 1 cho - Sau khi miết ép dao động, độ cứng của lớp bề mặt thấy độ cứng tăng 10,9% (từ 82 lên 91 HRB). Bán kính tăng trung bình 10,9% và độ cứng tế vi tăng 25%. Việc biên dạng của dụng cụ miết ép thay đổi từ 1 đến 4 mm thay đổi bán kính của dụng cụ không ảnh hưởng đến không ảnh hưởng đến sự thay đổi độ cứng. Sự phân độ cứng của vật liệu. Khi tăng bán kính dụng cụ (R) sẽ bố của độ cứng tế vi theo chiều sâu của lớp cứng được làm tăng chiều sâu của lớp biến cứng. thể hiện trong Hình 7. Các nghiên cứu thực nghiệm đã cho thấy rằng độ cứng TÀI LIỆU THAM KHẢO tế vi của lớp bề mặt sau khi miết ép dao động tăng trung bình 25%. Thay đổi bán kính biên dạng của dụng [1]. Zaides S.A, Nguyen Van Hinh (2017), Ảnh hưởng cụ không ảnh hưởng đến độ cứng của lớp bề mặt. của các thông số công nghệ đến độ nhám bề mặt Từ hình 7 cho thấy độ sâu của quá trình hóa cứng của chi tiết máy sau khi miết ép dao động, Tạp chí lớp bề mặt của chi tiết với các chế độ miết ép này là khoa học IrGTY, số 4 trang 22-29. 0,55 - 0,65mm. Khi miết ép bằng dụng cụ có bán kính [2]. Poliak M. S. (1995), Công nghệ hóa bền, NXB Kỹ R = 4mm sẽ nhận được lớp biến cứng sâu nhất thuật Matxcova, 688 trang. (h = 0,65mm). [3]. Pashev D. D. (1987), Hóa bền bằng biến dạng Kết quả của nghiên cứu cho thấy rằng bán kính biên dẻo, NXB Kỹ thuật Matxcova, 152 trang. dạng của dụng cụ làm việc có ảnh hưởng đáng kể đến [4]. Zaides S.A, Emelyanov V.N, Popov M.E; một số đặc điểm chất lượng lớp bề mặt của chi tiết Kropotkina E.U, Bubnov A.S (2013), Gia công máy khi được hóa bền bằng phương pháp miết ép dao biến dạng chi tiết dạng trục, NXB Đại học IrGTU, động. Kết quả của các thí nghiệm hoàn toàn phù hợp 449 trang. với các nghiên cứu đã biết [7-8]. [5]. Smeliaski V. M. (2002), Hóa bền cơ học lớp bề mặt của chi tiết máy bằng phương pháp biến dạng dẻo, NXB Kỹ thuật Matxcova, 299 trang. [6]. Stepanopva T.I. (2009), Công nghệ hóa bền lớp bề mặt của chi tiết máy, NXB Kỹ thuật Matxcova. 64 trang. [7]. Papov. M. E. (2006), Hóa bền bằng phương pháp biến dạng dẻo, Tạp chí công nghệ hóa bền và phun phủ, số 11 trang 24-28. [8]. Reslier I, Khardirs K, Beker M (2011), Gia công bằng biến dạng dẻo chi tiết dạng trục, NXB Dongopnui, 502 trang. [9]. Zaides S.A, Nguyen Van Hinh, Pham Dac Phuong Hình 7. Sự thay đổi độ cứng tế vi và chiều sâu lớp biến cứng (2017), Phương pháp biến dang dẻo bề mặt, Bằng sáng chế số 2657263 Liên bang Nga - MPK 3. KẾT LUẬN V24V 39/04. - Đã chứng minh được rằng bán kính biên dạng của [10]. Zaides S.A, Nguyen Van Hinh, Pham Dac Phuong dụng cụ làm việc càng lớn thì độ nhám của bề mặt chi (2017), Thiết bị biến dang dẻo bề mặt, Bằng sáng tiết sau khi miết ép càng giảm. Khi tăng bán kính (R) chế số 2626522 Liên bang Nga - MPK V24V 39/04. 52 Tạp chí Nghiên cứu khoa học, Trường Đại học Sao Đỏ, Số 4 (79) 2022
LIÊN NGÀNH CƠ KHÍ - ĐỘNG LỰC THÔNG TIN TÁC GIẢ Nguyễn Văn Hinh - Năm 2019: Tốt nghiệp Tiến sĩ chuyên ngành Công nghệ Chế tạo máy, Đại học Tổng hợp Irkutsk - Nga. - Tóm tắt công việc hiện tại: Giảng viên khoa Cơ Khí, Trường Đại học Sao Đỏ. - Lĩnh vực quan tâm: Cơ khí chế tạo máy. - Điện thoại: 0988653121; Email: nguyenvanhinhck@gmail.com. Mạc Văn Giang - 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: mvgiang@saodo.edu.vn. Nguyễn Thị Liễu - Năm 2013: Tốt nghiệp Thạc sĩ chuyên ngành 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: Dụng cụ cắt, Công nghệ chế tạo máy. - Điện thoại: 0936587695; Email: utlieu84@gmail.com. Tạp chí Nghiên cứu khoa học, Trường Đại học Sao Đỏ, Số 4 (79) 2022 53

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

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

65 tài liệu

2431 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.