BỘ CÔNG THƯƠNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI
------------------------
NGUYỄN VĂN CẢNH
NGHIÊN CỨU TỐI ƯU HÓA MỘT SỐ THÔNG SỐ CÔNG NGHỆ VÀ
BÔI TRƠN TỐI THIỂU KHI PHAY MẶT PHẲNG HỢP KIM Ti-6Al-4V
Chuyên ngành: Kỹ thuật Cơ Khí
Mã số: 9.52.01.03
TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT
Hà Nội - 2024
Công trình được hoàn thành tại:
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI - BỘ CÔNG THƯƠNG
Người hướng dẫn khoa học:
1. PGS.TS. Hoàng Tiến Dũng
2. GS.TS. Phạm Văn Hùng
Phản biện 1: PGS.TS. Trần Quốc Tuấn
Phản biện 2: PGS.TS. Hoàng Văn Gợt
Phản biện 3: PGS.TS. Phạm Đức Cường
Luận án được bảo vệ tại Hội đồng đánh giá luận án tiến sĩ cấp
Trường và họp tại Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội vào hồi 14
giờ, ngày 19 tháng 04 năm 2024
Có thể tìm hiểu luận án tại:
- Thư viện Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội
- Thư viện Quốc gia Việt Nam
1
MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
Hợp kim titan là vật liệu quan trọng được sử dụng phổ biến trong công
nghiệp nói chung, hàng không – vũ trụ và chế tạo động cơ nói riêng, với tỉ
trọng khoảng 84%. Trong đó, hợp kim Ti-6Al-4V chiếm hơn 50% lượng hợp
kim titan được tiêu thụ trên toàn cầu [1]. Trong quá trình gia công cắt gọt hợp
kim Ti-6Al-4V, nhiệt sinh ra do ma sát giữa dụng cụ cắt và vật liệu gia công tại
vùng tiếp xúc cắt gọt là rất lớn, gây ảnh hưởng trực tiếp đến độ chính xác, chất
lượng bề mặt gia công, và độ bền của dụng cụ cắt. Để tăng tốc độ gia công và
giảm nhiệt và lực cắt, dung dịch trơn nguội thường được sử dụng.
Phương pháp bôi trơn và làm mát bằng dung dịch trơn nguội phổ biến nhất
là “tưới tràn” với việc hướng vòi phun dung dịch trơn nguội tưới tràn vào vùng
cắt gọt. Tuy nhiên, phương pháp tưới tràn có một số hạn chế nhất định về hiệu
quả kinh tế, môi trường, và sức khỏe người sử dụng. Trong đó, chi phí mua và
xử lý dung dịch trơn nguội sau khi sử dụng rất tốn kém [2] và do dung dịch
trơn nguội có độc tính không phân hủy sinh học [3]. Hiện nay, để khắc phục
những hạn chế của phương pháp tưới tràn, bôi trơn tối thiểu (MQL) đã được
nghiên cứu triển khai. Phương pháp này cho cho phép giảm thiểu lượng chất
lỏng bôi trơn làm mát và sử dụng những chất lỏng không gây hại cho môi
trường đồng thời không ảnh hưởng đến sức khỏe của người vận hành [4]. Do
đó MQL được đánh giá là phương pháp bôi trơn làm mát cho phù hợp cho quá
trình gia công cơ khí theo định hướng “gia công bền vững – sustainable
machining” và “sản xuất xanh – green manufacturing”.
Thực hiện chủ trương “Phát triển kinh tế đi đôi với bảo vệ môi trường” [9]
một số nghiên cứu áp MQL trong gia công thép dụng cụ SKD 11 [10] hay thép
9XC (9CrSi) qua tôi [11] đã được nghiên cứu và công bố. Nghiên cứu phay
tinh mặt phẳng hợp kim Ti-6Al-4V sử dụng phương pháp MQL sẽ tạo điều
kiện để phát triển MQL trong gia công các tại Việt Nam…Do đó, nghiên cứu
sinh đã lựa chọn đề tài nghiên cứu” Nghiên cứu tối ưu hóa một số thông số
công nghệ và bôi trơn tối thiểu khi phay mặt phẳng hợp kim Ti-6Al-4V”
hướng tới sản xuất xanh và bền vững.
2. Mục tiêu nghiên cứu
Mục tiêu chung:
Nghiên cứu tối ưu hóa một số thông số công nghệ và bôi trơn tối thiểu khi
phay mặt phẳng hợp kim Ti-6Al-4V.
2
Mục tiêu cụ thể:
- Xây dựng, tích hợp hệ thống MQL cho phay mặt phẳng hợp kim Ti-6Al-4V.
- Đánh giá ảnh hưởng của các thông số công nghệ (Vc,fz, ap) tới (Ra,Vb,Fc)
trong điều kiện gia công khô, bôi trơn tối thiểu và tưới tràn.
- Tối ưu hóa các thông số công nghệ và bôi trơn tối thiểu sử dụng kết hợp SVR-
NSGA II -TOPSIS quá trình phay mặt phẳng hợp kim Ti-6Al-4V.
3. Đối tượng, phạm vi nghiên cứu
3.1. Đối tượng nghiên cứu
Quá trình phay mặt phẳng hợp kim Ti-6Al-4V trong điều kiện bôi trơn tối thiểu.
3.2. Phạm vi nghiên cứu
Nghiên cứu chất lượng bề mặt và năng suất gia công của quá trình phay tinh
hợp kim Ti-6Al-4V khi bôi trơn tối thiểu, bao gồm thông số công
nghệ:Vc=60÷240m/ph; ap=0.1÷0.9mm; fz =0.02÷0.10mm/r và thông số bôi trơn
tối thiếu: Q = 50÷150ml/h; P =1-5 bar.
4. Nội dung nghiên cứu
(1). Nghiên cứu tổng quan về gia công phay hợp kim titan Ti-6Al-4V
trong điều kiện bôi trơn tối thiểu; (2). Nghiên cứu các thông số đặc trưng khi
phay mặt phẳng trong điều kiện bôi trơn tối thiểu; (3). Nghiên cứu Phương
pháp, hệ thống thiết bị thực nghiệm và thực nghiệm so sánh và (4). Kết quả
thực nghiệm và tối ưu hóa quá trình phay hợp kim titan Ti-6Al-4V.
5. Phương pháp nghiên cứu
- Nghiên cứu lý thuyết: Phân tích, dự đoán được ảnh hưởng của các thông số
công nghệ quá trình gia công phay tới các đặc trưng của quá trình phay, từ đó,
đưa ra mô hình thực nghiệm với hợp kim Ti-6Al-4V.
- Nghiên cứu thực nghiệm: Xây dựng được mô hình thực nghiệm và tổ chức
thực nghiệm. Sử dụng các phương pháp xử lý số liệu tiên tiến để đưa ra phương
trình hồi quy và tối ưu hóa quá trình phay hợp kim Ti-6Al-4V
6. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
6.1. Ý nghĩa khoa học
- Giải thuật tối ưu hóa đa mục tiêu quá trình phay hợp kim Ti-6Al-4V trên cơ
sở áp dụng kết hợp SVR-NSGA II – TOPSIS.
3
- Kết quả của nghiên cứu có thể sử dụng làm tài liệu tham khảo hữu ích cho các
nghiên cứu có liên quan về lĩnh vực bôi trơn tối thiểu, gia công vật liệu hợp
kim Ti-6Al-4V và tối ưu hóa đa mục tiêu quá trình gia công.
6.2. Ý nghĩa thực tiễn
Kết quả của nghiên cứu giúp các nhà kỹ thuật lựa chọn được các thông số
công nghệ và bôi trơn tối thiểu phù hợp với mục tiêu chất lượng trong quá trình
phay hợp kim Ti-6Al-4V trên cơ sở thuật toán tối ưu hóa đa mục tiêu.
7. Những đóng góp mới của đề tài
- Xây dựng và tích hợp hệ thống bôi trơn tối thiểu MQL phục vụ nghiên cứu
phay mặt phẳng hợp kim Ti-6Al-4V.
- Nghiên cứu, xây dựng mô hình hồi quy về mối liên hệ giữa các thông số
công nghệ quá trình phay gồm (Vc, fz, ap) và thông số công nghệ hệ thống
bôi trơn tối thiểu (P,Q) tới các tiêu chí (Ra,Fc, MRR);
- Xây dựng được mô hình toán học và bài toán tối ưu các thông số công nghệ
cho quá trình phay hợp kim Ti-6Al-4V trong điều kiện bôi trơn tối thiểu.
8. Cấu trúc của luận án.
Luận án được cấu trúc ngoài các phần: Mở đầu, kết luận, hướng nghiên cứu
tiếp theo thì nội dung nghiên cứu được trình bày trong 4 chương:
Chương 1. Tổng quan về gia công phay hợp kim Ti-6Al-4V trong điều kiện bôi
trơn tối thiểu.
Chương 2. Các thông số đặc trưng khi phay mặt phẳng trong điều kiện bôi trơn
tối thiểu.
Chương 3: Xây dựng mô hình thực nghiệm và thực nghiệm khảo sát.
Chương 4. Tối ưu hóa một số thông số công nghệ khi phay mặt phẳng hợp kim
Ti-6Al-4V trong điều kiện bôi trơn tối thiểu.
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ GIA CÔNG PHAY HỢP KIM TI-6AL-4V
TRONG ĐIỀU KIỆN BÔI TRƠN TỐI THIỂU
Nội dung chương 1 tập trung vào các nghiên cứu liên quan tới:
(1). Giới thiệu về titan và các hợp kim titan phổ biến; (2). Ứng dụng của hợp
kim Ti-6Al-4V trong một số lĩnh vực; (3). Khả năng gia công của hợp kim Ti-
6Al-4V; (4). Đặc điểm quá trình gia công vật liệu hợp kim Ti-6Al-4V; (5). Bôi
