zunia.vn

Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z

zunia.vn

» Kỹ Thuật - Công Nghệ

» Cơ khí - Chế tạo máy

Nghiên cứu ứng dụng công nghệ phay hóa để gia công vật liệu

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

Báo xấu

6
lượt xem 1
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Công nghệ gia công hóa là phương pháp gia công đặc biệt (hay còn gọi là phương pháp gia công phi truyền thống) có thể gia công nhiều loại vật liệu với hình dạng đa dạng và đáp ứng được hiệu quả về chi phí nên cần được nghiên cứu và ứng dụng trong thực tế. Đề tài tập trung nghiên cứu công nghệ gia công hóa, từ đó thực nghiệm sử dụng phương pháp này tạo ra sản phẩm.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Nghiên cứu ứng dụng công nghệ phay hóa để gia công vật liệu

Trường Đại học Giao thông vận tải https://www.utc.edu.vn/ ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ PHAY HÓA ĐỂ GIA CÔNG VẬT LIỆU Giảng viên hướng dẫn: TS Trần Thị Vân Nga Sinh viên thực hiện: Phạm Hồng Nhung Nguyễn Thị Thanh Mai Trần Hữu Huân Nguyễn Phạm Khôi Nguyên Lớp: Kỹ thuật cơ khí 1- K61 Tóm tắt: Công nghệ gia công hóa là phương pháp gia công đặc biệt (hay còn gọi là phương pháp gia công phi truyền thống) có thể gia công nhiều loại vật liệu với hình dạng đa dạng và đáp ứng được hiệu quả về chi phí nên cần được nghiên cứu và ứng dụng trong thực tế. Đề tài tập trung nghiên cứu công nghệ gia công hóa, từ đó thực nghiệm sử dụng phương pháp này tạo ra sản phẩm. Từ khóa: gia công hóa, gia công vật liệu, gia công đặc biệt 1. ĐẶT VẤN ĐỀ Gia công hóa hay gia công bằng hóa học là phương pháp gia công không truyền thống, trong đó vật liệu được tách ra khi tiếp xúc trực tiếp với một chất khắc hóa mạnh, tạo ra hình dạng trên kim loại nhờ tác dụng của axit mạnh hay chất kiềm (ở trong nước), lấy phần cắt bỏ đi trên chi tiết gia công để tạo ra một chi tiết. Phương pháp gia công này được ứng dụng ngay sau chiến tranh thế giới thứ hai, đầu tiên là trong công nghệ sản xuất máy bay. Nhiều hóa chất khác nhau dùng để tách vật liệu từ một chi tiết gia công bằng nhiều cách khác nhau [1-4]. Gia công bằng hóa học tạo ra được hình dạng kích thước như mong muốn trên chi tiết gia công nhờ sự tác dụng của hóa học để lấy đi một phần hay toàn bộ lớp kim loại. Những vùng không cần gia công sẽ dùng một tấm chắn để che lại. Phương pháp này được áp dụng để gia công từ những chi tiết rất nhỏ như mạch điện tử đến những chi tiết lớn dài đến 15m [3]. Quá trình gia công sẽ lấy đi những kim loại trên những diện tích tương đối lớn để làm giảm trọng lượng của những tấm kim loại. Ngày nay, gia công hóa được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp hàng không để bóc vật liệu của các cánh và các thân máy bay nhằm giảm bớt trọng lượng. Những chi tiết có dạng côn, chiều sâu cắt đa dạng đều có thể gia công bằng phương pháp gia công hóa. ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ Kỷ yếu NCKHSV năm học 2021-2022 13
Trường Đại học Giao thông vận tải https://www.utc.edu.vn/ ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- Phạm vi áp dụng của những phương pháp gia công hóa khá rộng rãi bởi vì nó mang lại được những lợi thế về giá thành đầu tư khá thấp và có thể áp dụng lên để sản xuất hàng loạt đối với nhiều dạng sản phẩm. Người ta sử dụng phương pháp này trong trường hợp không thể cắt gọt kim loại bằng máy công cụ thông thường do vật liệu có độ cứng cao, giòn, có hình dạng, kích thước phức tạp [1-4]. Do các vật liệu sẽ được bóc tách dựa trên nguyên lý phản ứng hóa học cho nên chi tiết hoàn toàn không bị tác động bởi lực. Chính vì vậy mà sản phẩm của gia công hóa sẽ không bị phá hủy hoặc bị biến dạng do đó không bị ảnh hưởng đến cơ tính của vật liệu trong quá trình gia công, nên nghiên cứu phương pháp gia công hóa và ứng dụng để gia công vật liệu là rất cần thiết. 2. CÁC NỘI DUNG CHÍNH 2.1. Cơ sở lý thuyết 2.1.1. Nguyên lý gia công hóa Phương pháp gia công hóa là một quá trình trong đó chi tiết được nhúng vào trong một chất ăn mòn (thường là chất hóa kiềm mạnh), khi đó nhờ tác dụng của phản ứng hóa học nó sẽ lấy đi những lớp kim loại. Thời gian nhúng phải được kiểm tra cẩn thận. Những vùng không Hình 1. Nguyên lý gia công hóa gia công phải dùng vật liệu bảo vệ (tấm chắn) không có tác dụng phản ứng với chất ăn mòn. [3,4] Trình tự các bước trong gia công hóa bao gồm các bước sau: Làm sạch; Tạo lớp bảo vệ; Vạch dấu và tẩy rửa; Khắc hóa; Xả và tẩy dung môi. Lớp bảo vệ có thể được thực hiện bằng một trong ba phương pháp sau đây: Cắt và bóc, kháng quang và kháng khung lưới. Sự lựa chọn chất khắc hóa phụ thuộc vào vật liệu của chi tiết gia công, chiều sâu mong muốn và tốc độ bóc vật liệu, các yêu cầu về độ nhám bề mặt. Các chất khắc hóa cũng phải phù hợp với loại chất bảo vệ để đảm bảo rằng vật liệu lớp bảo vệ không bị tác động hóa học bởi chất khắc hóa. Bảng 1 liệt kê một số vật liệu của chi tiết được gia công bằng phương pháp hóa với các chất khắc hóa thường dùng cho những loại vật liệu này. Tốc độ bóc vật liệu trong gia công hóa thường được biểu thị bằng tốc độ thấm ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ Kỷ yếu NCKHSV năm học 2021-2022 14
Trường Đại học Giao thông vận tải https://www.utc.edu.vn/ ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- (mm/phút) là tốc độ tác động hóa học vào vật liệu của chi tiết gia công bởi chất khắc được hướng thẳng vào bề mặt. Bảng 1 Các vật liệu gia công, chất phủ thường dùng và các chất khắc trong gia công hóa, với tốc độ khắc và hệ số khắc khi gia công một số vật liệu điển hình [3] Vật liệu gia công Chất phủ Chất khắc hóa Tốc độ khắc (mm/ph) Nhôm Polyme FeCl3 0,013 ÷ 0,020 Magnesium Polyme NaOH 0,020 ÷ 0,025 Polyme HNO3 1,0 ÷ 2,0 Đồng Polyme FeCl3 2,0 CuCl2 1,2 Thép Polyme HCl:HNO3 0,025 FeCl3 Titanium Polyme HF 0,025 HF:HNO3 Nikel Polyethylen FeCl3 0,013 ÷ 0,038 Silicon Polyme HNO3:HF:H2O Rất chậm Chiều sâu cắt trong gia công hóa có thể đến 12,5mm cho những tấm chi tiết bằng kim loại của máy bay. Tuy nhiên, trong nhiều trường hợp ứng dụng gia công hóa, chiều sâu yêu cầu chỉ vài phần nghìn milimét hoặc thậm chí ít hơn. 2.1.2. Các đặc điểm khi gia công bằng gia công hóa - Bề dày kim loại: thích hợp cho quá trình khắc là từ 0,05 ÷ 2mm. - Độ nhám bề mặt: tốc độ khắc ảnh hưởng lớn đến độ nhám bề mặt gia công. Tốc độ khắc càng cao thì độ nhám bề mặt càng lớn. Gia công hóa tạo ra độ nhám bề mặt thay đổi theo các vật liệu gia công khác nhau. Độ nhám phụ thuộc vào cấu trúc kim tương của vật liệu, các phần tử thuộc pha thứ hai có thể khắc với tốc độ khác. - Kích thước nhỏ nhất của lỗ: Tùy thuộc vào loại và chiều dày của kim loại, kích thước nhỏ nhất của lỗ lớn hơn chiều dày vật liệu từ 0,013mm đến 0,05mm. Trong vài trường hợp nó có thể nhỏ hơn chiều dày vật liệu nhưng chất lượng và sự đồng đều của các mép cạnh bị giảm đi. - Dung sai đạt được: dung sai thường được thiết lập bởi những yêu cầu của chi tiết gia công. Việc thiết lập dung sai chặt chẽ hơn mức cần thiết có thể làm tăng giá thành của sản phẩm. Không có quy luật tuyệt đối nào để xác định dung sai tốt nhất đạt được trong tất cả các trường hợp. Nói chung, dung sai có thể thể được ước lượng bằng (10  20)% chiều dầy vật liệu tùy vào kích thước của tấm vật liệu gia công. ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ Kỷ yếu NCKHSV năm học 2021-2022 15
Trường Đại học Giao thông vận tải https://www.utc.edu.vn/ ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- - Góc lượn: Trong quá trình gia công hóa, vật liệu bị khắc sâu vào theo mọi hướng nên không xảy ra hiện tượng có những góc bén nhọn. - Các đặc tính vật lý và tính tôi: Quá trình gia công hóa không làm biến đổi các đặc tính vật lý hay nhiệt luyện của kim loại. - Những khuyết tật khi gia công hóa: Nếu quá trình rửa không khuấy mạnh, có thể xuất hiện phần nhô ra ở trên đường mô tả trên hình 2a, đặc biệt là khi cắt sâu, không những gây nên sai số kích thước mà còn tạo nên cạnh rất sắc, những khuyết tật khổ biến khác như tạo thành đảo (hình 2b) do những vết đốm bẩn, vết chất bảo vệ rơi vãi hoặc do vật liệu chi tiết gia công không đồng nhất. Có thể có khuyết tật dạng lõm lòng đĩa (hình 2c) do sự khuấy trộn không thích hợp hoặc do sắp xếp chi tiết trong thùng không phù hợp. Ngoài ra, còn có khuyết tật hình dáng do hệ số khắc không đều. Hình 2. Khuyết tật khi gia công hóa 2.2. Nghiên cứu thực nghiệm 2.2.1 Vật liệu nghiên cứu Vật liệu gia công: Tấm phíp đồng; Chất khắc hóa: Bột FeCl3; Vật liệu làm sạch: Cồn 90, Giấy nhám; Tạo lớp phủ: Giấy chuyên dụng vẽ mạch; Dụng cụ để dán lớp phủ: Bàn là; Vật liệu chống oxi hóa : Nước tráng thiếc. 2.2.2 Phương pháp thí nghiệm Quá trình thực nghiệm được thực hiện như sơ đồ hình 3. Khi tiến hành gia công hóa, phản ứng hóa học (tốc độ gia công) diễn ra nhanh hay chậm phụ thuộc vào độ đậm đặc của dung dịch dùng để ăn mòn. Để tạo ra sản phẩm rõ nét cần chú ý đến chất lượng và hình dạng của lớp phủ bảo vệ và thời gian ăn mòn phù hợp. Quan sát bề mặt nhận được để đánh giá chất lượng của quá trình gia công. Để nghiên cứu ảnh hưởng nồng độ của chất FeCl3 tới tốc độ gia công hóa, tiến hành pha dung dịch ăn mòn với các nồng độ khác nhau đồng thời cho thực hiện quá trình trong cùng một thời gian. Để nghiên cứu ảnh hưởng của thời gian đến quá trình gia công: Tiến hành sử dụng quá trình gia công hóa với cùng một nồng độ chất FeCl3 và quan sát. ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ Kỷ yếu NCKHSV năm học 2021-2022 16
Trường Đại học Giao thông vận tải https://www.utc.edu.vn/ ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- Hình 3. Các bước tiến hành thực nghiệm gia công hóa 2.2.3 Tiến hành thí nghiệm, kết quả và nhận xét Sử dụng phần mềm Altium Designer thiết kế hình dạng cần gia công. In bản vẽ với kích thước 100% vào giấy in với mức độ đậm nhất, kiểm tra đường nét của hình vẽ trên giấy có đứt vỡ hay không. Tiến hành cắt tấm phíp đồng vừa với bản thiết kế vừa in, sử dụng dao cạo bớt cạnh của tấm phíp đồng, dùng cồn rửa bề mặt phíp đồng (lau lớp mạ chống oxi hóa) như hình 4. a) Thiết kế sản phẩm thí b) In lên giấy in chuyên c) In bản vẽ lên bề mặt nghiệm dụng phíp đồng Hình 4. Thiết kế và in lớp phủ Dùng giấy nhám làm xước bề mặt phíp đồng, áp bề mặt phíp đồng vào bản thiết kế vừa in (hạn chế bụi khi áp), dùng bàn là ở mức nóng nhất là đều 5 phút phần mực in sẽ dính vào phíp đồng (chú ý là kĩ ở các phần cạnh vì khó Hình 5. Sản phẩm thu được sau khi tiến hành thực nghiệm ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ Kỷ yếu NCKHSV năm học 2021-2022 17
Trường Đại học Giao thông vận tải https://www.utc.edu.vn/ ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- bám). Bóc giấy và kiểm tra những phần nào bị dạn thì tô bút dạ lên. Tiến hành dùng bột FeCl3 hoà tan với nước với các nồng độ khác nhau, nhận thấy, dung dịch càng đặc thì tốc độ ăn mòn càng nhanh. Đặt tấm phíp đồng vừa in vào dung dịch. Khi nhìn thấy mạch đã được ăn mòn vàng đều thì vớt ra thả vào nước. Sau đó, dùng giấy nhám đánh hết phần mực in trên phíp đồng. Cuối cùng, dùng nước tráng thiếc phủ lên phíp đồng để tránh oxi hoá. Sau khi thực hiện thí nghiệm với sản phẩm như hình 5. Nhận xét - Quá trình hình thành bề mặt trong khi gia công hóa trong thí nghiệm được tiến hành theo phương trình hóa học của FeCl3 tác dụng với đồng (Cu) - Phản ứng ăn mòn diễn ra nhanh hay chậm phụ thuộc vào độ đậm đặc của dung dịch dùng để ăn mòn. - Khi thời gian ăn mòn càng lâu thì chiều sâu lớp kim loại bị gia công càng lớn. - Khi sử dụng giấy in không đúng loại, sản phẩm khi in lên bị vỡ, không đều nét, ngoài ra tấm phíp quá dày thì sản phẩm làm thủ công tương đối khó ăn mòn, quá trình ăn mòn diễn ra chậm, không tạo ra được sản phẩm rõ nét theo yêu cầu. 3. KẾT LUẬN Phương pháp gia công hóa là quá trình phá huỷ kim loại do tác dụng hoá học của môi trường với kim loại. Gia công bằng hóa học tạo ra được hình dạng kích thước như mong muốn trên chi tiết gia công nhờ sự tác dụng của hóa học để lấy đi một phần hay toàn bộ lớp kim loại. - Khi tiến hành gia công hóa, phản ứng hóa học (tốc độ gia công) diễn ra nhanh hay chậm phụ thuộc vào độ đậm đặc của dung dịch dùng để ăn mòn. - Để tạo ra sản phẩm rõ nét cần chú ý đến chất lượng và hình dạng của lớp phủ bảo vệ và thời gian ăn mòn phù hợp. Tài liệu tham khảo [1]. G.F. Benedict: Nontradittional Manufacturing Processes. Mercel Decker Inc, New York. [2]. Nguyễn Quốc Tuấn: Các phương pháp gia công tiên tiến. Khoa học và Kỹ thuật Hà Nội. 2009 [3]. Phạm Ngọc Tuấn, Nguyễn Văn Tường: Các phương pháp gia công đặc biệt. Đại học Quốc gia TP. Hồ Chí Minh. 2013 [4]. TS Đào Khánh Dư: Các phương pháp gia công phi truyền thống. Đại học Quốc gia TP. Hồ Chí Minh. 2016 ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ Kỷ yếu NCKHSV năm học 2021-2022 18

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.