Tóm tắt Luận án Tiến sĩ: Nghiên cứu cải thiện độ bền mòn vít ép tải trọng cao bằng giải pháp thiết kế kết hợp phun phủ HVOF

Vít ép tải trọng cao đóng vai trò thiết yếu trong các hệ thống xử lý vật liệu rời, đặc biệt trong sản xuất than sạch từ mùn cưa, nơi chúng chịu áp lực lớn, ma sát và nhiệt độ cao. Tuy nhiên, điều kiện làm việc khắc nghiệt này dẫn đến mài mòn nhanh chóng, làm giảm tuổi thọ chi tiết, tăng chi phí bảo trì và ảnh hưởng tiêu cực đến hiệu suất sản xuất. Nghiên cứu này tập trung vào việc cải thiện độ bền mòn của vít ép thông qua một giải pháp tích hợp, kết hợp tối ưu thiết kế hình học, mô phỏng số và ứng dụng công nghệ phun phủ HVOF tiên tiến. Mục tiêu là kéo dài tuổi thọ của vít, giảm thiểu chi phí vận hành và nâng cao hiệu quả tổng thể của các dây chuyền sản xuất than sạch.

Kỹ sư cơ khí, nhà nghiên cứu vật liệu, chuyên gia trong lĩnh vực xử lý vật liệu rời, sản xuất than sạch và công nghệ phun phủ.

Luận án trình bày một cách tiếp cận toàn diện nhằm cải thiện độ bền mòn của vít ép tải trọng cao, các chi tiết quan trọng trong dây chuyền xử lý và gia công vật liệu rời như mùn cưa để sản xuất than sạch. Nghiên cứu giải quyết vấn đề mài mòn nghiêm trọng phát sinh do điều kiện làm việc khắc nghiệt. Phương pháp được đề xuất là sự kết hợp giữa tối ưu hóa thiết kế hình học của vít, mô phỏng số quá trình ép vật liệu và ứng dụng công nghệ phun phủ High-Velocity Oxygen Fuel (HVOF).

Cụ thể, luận án đã xây dựng mô hình mô phỏng tích hợp sử dụng phương pháp phần tử rời rạc (DEM) để dự đoán chính xác vùng mài mòn và phân bố áp suất trong quá trình ép mùn cưa. Ba mô hình hình học vít khác nhau (hiện có, điều chỉnh, tối ưu) đã được so sánh để xác định cấu hình tối ưu nhất, đảm bảo áp suất nén đồng đều, vận chuyển vật liệu hiệu quả và giảm thiểu mài mòn cục bộ. Giải pháp thiết kế tối ưu dựa trên giải thuật di truyền và phương pháp trọng số đã giúp xác định các thông số hình học vít (góc, bán kính lượn, bước vít) nhằm cân bằng giữa thể tích ép và áp suất nén, từ đó kéo dài tuổi thọ chi tiết và giảm chi phí bảo trì.

Đồng thời, công nghệ phun phủ HVOF được sử dụng để tạo lớp phủ WC-Co hoặc WC-CoCr cứng, có độ bám dính cao và khả năng chống mài mòn vượt trội, đặc biệt phù hợp với môi trường làm việc khắc nghiệt. Kết quả nghiên cứu không chỉ mang lại ý nghĩa khoa học trong việc xây dựng mô hình mô phỏng vật liệu rời và thiết kế cơ khí, mà còn có giá trị ứng dụng thực tiễn cao, giúp tăng tuổi thọ vít, giảm chi phí sản xuất và nâng cao năng lực cạnh tranh cho các doanh nghiệp sản xuất than sạch và các ngành công nghiệp tương tự. Đây là nền tảng vững chắc cho các nghiên cứu tiếp theo về thiết kế, mô phỏng và thực nghiệm trong lĩnh vực này.