Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT NGÀNH: CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY NGHIÊN CỨU ẢNH HƢỞNG CỦA LOẠI DUNG DỊCH TRƠN NGUỘI TỚI CHẤT LƢỢNG BỀ MẶT GIA CÔNG KHI MÀI TINH THÉP Ổ LĂN SUJ2 BẰNG ĐÁ AL 2 O 3 VÀ ĐÁ CBN TRÊN MÁY MÀI PHẲNG ĐỖ ĐỨC TRUNG THÁI NGUYÊN - 2010 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan các số liệu và kết quả nêu trong Luận văn là trung thực và chƣa từng đƣợc ai công bố trong bất kỳ một công trình nào khác. Trừ các phần tham khảo đã đƣợc nêu rõ trong Luận văn. Tác giả Đỗ Đức Trung Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn LỜI CẢM ƠN Tác giả bày tỏ lòng biết ơn Thầy giáo - TS. Ngô Cường, người đã hướng dẫn và giúp đỡ tận tình từ định hướng đề tài, tổ chức thực nghiệm đến quá trình viết và hoàn chỉnh Luận văn. Tác giả xin chân thành cảm ơn Ban lãnh đạo Trường Cao đẳng Kinh tế - Kỹ thuật thuộc Đại học Thái Nguyên, Ban lãnh đạo và Khoa Sau đại học của Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp đã tạo điều kiện thuận lợi để hoàn thành bản Luận văn này. Tác giả xin chân thành cảm ơn các nhà khoa học của Viện Khoa học vật liệu Hà Nội đã tận tình giúp đỡ trong quá trình xử lý kết quả thí nghiệm. Do năng lực bản thân còn nhiều hạn chế nên Luận văn không tránh khỏi sai sót, tác giả rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến của các Thầy, Cô giáo, các nhà khoa học và các bạn đồng nghiệp. Tác giả Đỗ Đức Trung Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn MỤC LỤC Trang PHẦN MỞ ĐẦU 1 1. Tính cấp thiết của đề tài 1 2. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài 2 3. Đối tượng, mục đích, phương pháp và nội dung nghiên cứu 2 3.1. Đối tượng nghiên cứu 2 3.2. Mục đích nghiên cứu 2 3.3. Phương pháp nghiên cứu 2 3.4. Nội dung nghiên cứu 3 Chƣơng 1: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ TRƠN NGUỘI TRONG GIA CÔNG CẮT GỌT 4 1.1. Nhiệt phát sinh trong quá trình cắt gọt 4 1.1.1. Các nguồn nhiệt và sự truyền nhiệt trong quá trình cắt gọt 4 1.1.2. Nhiệt cắt trong quá trình mài 4 1.2. Vai trò của dung dịch trơn nguội trong gia công cắt gọt 8 1.2.1. Tác dụng bôi trơn 8 1.2.2. Tác dụng làm nguội 8 1.2.3. Tác dụng làm sạch thiết bị 9 1.2.4. Hiệu quả kinh tế của việc sử dụng dung dịch trơn nguội 9 1.3. Các đặc tính của dung dịch trơn nguội 9 1.4. Phân loại dung dịch trơn nguội 10 1.4.1. Dầu cắt gọt 10 1.4.2. Dầu hòa tan 12 1.4.3. Dung dịch cắt gọt hóa học 13 1.5. Các phương pháp bôi trơn – làm nguội khi mài 15 1.5.1. Phương pháp gia công khô 15 1.5.2. Phương pháp tưới tràn 15 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 1.5.3. Phương pháp dùng dòng không khí lạnh 17 1.5.4. Phương pháp đưa dung dịch từ trong ra ngoài theo mọi hướng qua các lỗ hổng của đá 18 1.5.5. Phương pháp đưa dung dịch từ trong ra ngoài bằng cách tạo các lỗ rỗng trên đá 18 1.6. Kết luận chương 1 19 Chƣơng 2: CHẤT LƢỢNG BỀ MẶT GIA CÔNG VÀ ẢNH HƢỞNG CỦA CÔNG NGHỆ TƢỚI NGUỘI ĐẾN CHẤT LƢỢNG BỀ MẶT GIA CÔNG KHI MÀI 21 2.1. Chất lượng bề mặt gia công khi mài 21 2.1.1. Độ nhám bề mặt 21 2.1.2. Độ sóng bề mặt 23 2.1.3. Hình thái bề mặt 26 2.1.4. Cấu trúc và độ cứng của lớp kim loại bề mặt 26 2.2. Ảnh hưởng của công nghệ trơn nguội đến chất lượng bề mặt gia công khi mài 28 2.2.1. Ảnh hưởng đến độ nhám bề mặt 28 2.2.1.1. Ảnh hưởng của loại dung dịch trơn nguội 28 2.2.1.2. Ảnh hưởng của nồng độ dung dịch trơn nguội 30 2.2.1.3. Ảnh hưởng của áp suất tưới nguội 31 2.2.2. Ảnh hưởng đến hình thái bề mặt 32 2.2.3. Ảnh hưởng đến độ cứng lớp bề mặt 34 2.2.3.1. Ảnh hưởng của nồng độ dung dịch trơn nguội 34 2.2.3.2. Ảnh hưởng của lưu lượng tưới nguội 35 2.2.4. Ảnh hưởng đến ứng suất dư bề mặt 37 2.2.4.1. Ảnh hưởng của loại dung dịch và áp suất tưới nguội 37 2.2.4.2. Ảnh hưởng của nồng độ dung dịch trơn nguội 39 2.2.4.3. Ảnh hưởng của lưu lượng tưới nguội 40 2.2.5. Ảnh hưởng đến cấu trúc lớp kim loại bề mặt 43 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 2.3. Kết luận chương 2 44 2.4. Xác định hướng nghiên cứu của luận văn 44 Chƣơng 3: THỰC NGHIỆM NGHIÊN CỨU ẢNH HƢỞNG CỦA LOẠI DUNG DỊCH TRƠN NGUỘI ĐẾN CHẤT LƢỢNG BỀ MẶT GIA CÔNG KHI MÀI TINH THÉP SUJ2 BẰNG ĐÁ Al 2 O 3 VÀ CBN 47 3.1. Mục đích nghiên cứu thực nghiệm 47 3.2. Phương pháp thí nghiệm 47 3.2.1. Mẫu thí nghiệm 47 3.2.2. Đá mài 47 3.2.3. Sửa đá 49 3.2.4. Tưới nguội 49 3.2.5. Phương pháp mài 49 3.2.6. Chế độ cắt 49 3.2.7. Phương pháp đánh giá 50 3.3. Kết quả và thảo luận 50 3.3.1. Cấu trúc lớp kim loại bề mặt gia công 50 3.3.2. Độ nhám bề mặt gia công 54 3.3.3. Hình thái bề mặt gia công 57 3.4. Kết luận chương 3 61 KẾT LUẬN CHUNG 62 TÀI LIỆU THAM KHẢO 63 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU CHÍNH Ký hiệu Ý nghĩa Đơn vị R a Sai lệch prôfin trung bình cộng m R z Chiều cao nhấp nhô tế vi m V đ Tốc độ của đá mài m/ph t Chiều sâu khi mài mm D e Đường kính tương đương của đá mài mm a z Chiều sâu cắt của một hạt mài mm S d Lượng chạy dao dọc m/ph S sđ Lượng chạy dao dọc khi sửa đá m/ph t sđ Chiều sâu cắt khi sửa đá mm  Hệ số truyền nhiệt Kcal/cm.g.độ T m Nhiệt cắt o C Q Lưu lượng tưới l/ph  m Nồng độ dung dịch % Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU TT Bảng số Nội dung Trang 1 1.1 Phân bố nhiệt cắt khi mài 6 2 1.2 Hệ số truyền nhiệt của vật liệu phụ thuộc vào hàm lượng hợp kim 7 3 2.1 Độ nhám bề mặt khi mài thép AISI 304 với hai môi trường làm mát 30 4 3.1 Thành phần hóa học của thép SUJ2 47 5 3.2 Kí hiệu tương đương mác thép SUJ2 của các nước 47 6 3.3 Trị số độ nhám bề mặt gia công khi mài bằng đá Al 2 O 3 và CBN 56 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ TT Hình số Nội dung Trang 1 1.1 Đồ thị bão hòa nhiệt cắt khi mài thép 12XH4A bằng đá Ctr25MV1K 5 2 1.2 Một số kiểu đá mài không liên tục 7 3 1.3 Sơ đồ tưới nguội thông dụng trên máy mài 16 4 1.4 Sơ đồ tưới nguội phối hợp ở bên ngoài bằng dung dịch có áp lực cao 16 5 1.5 Kết cấu vòi phun có hai lỗ tưới nguội 17 6 1.6 Đá mài có lỗ để dẫn dung dịch trơn nguội đi qua 19 7 2.1 Sự hình thành độ nhám bề mặt mài 21 8 2.2 Sự hình thành bề mặt chi tiết mài 22 9 2.3 Rung động gây ra sóng bề mặt gia công 24 10 2.4 Sơ đồ hình học quá trình hình thành sóng khi mài phẳng 24 11 2.5 Ảnh SEM bề mặt mài 26 12 2.6 Ảnh hưởng của loại dung dịch trơn nguội và áp suất tưới nguội đến độ nhám bề mặt mài 28 13 2.7 Độ nhám bề mặt khi mài bằng đá CBN với các loại dung dịch trơn nguội khác nhau 29 14 2.8 Ảnh hưởng của nồng độ dung dịch đến độ nhám bề mặt mài 31 15 2.9 Ảnh SEM bề mặt mài với vận tốc cắt 42 m/s, tốc độ dung dịch trơn nguội 3,5 m/s 32 16 2.10 Ảnh SEM bề mặt mài với vận tốc cắt 42 m/s, tốc độ dung dịch trơn nguội 10 m/s 33 17 2.11 Ảnh SEM bề mặt mài với vận tốc cắt 42 m/s, tốc độ 33 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn dung dịch trơn nguội 15,4 m/s 18 2.12 Ảnh SEM bề mặt mài với vận tốc cắt 104 m/s, tốc độ dung dịch trơn nguội 3,5 m/s 33 19 2.13 Ảnh SEM bề mặt mài với vận tốc cắt 104 m/s, tốc độ dung dịch trơn nguội 10 m/s 34 20 2.14 Ảnh SEM bề mặt mài với vận tốc cắt 104 m/s, tốc độ dung dịch trơn nguội 16 m/s 34 21 2.15 Ảnh hưởng của nồng độ dung dịch đến lớp biến cứng bề mặt mài 35 22 2.16 Ảnh hưởng của lưu lượng dung dịch đến mức độ biến cứng bề mặt 36 23 2.17 Ứng suất dư bề mặt mài bằng đá CBN khi sử dụng các loại dung dịch tưới nguội và áp suất khác nhau 37 24 2.18 Ứng suất dư với các loại dung dịch trơn nguội khi mài bằng đá CBN và Al 2 0 3 38 25 2.19 Nứt do ứng suất khi mài thép không gỉ AISI 304 39 26 2.20 Ảnh SEM bề mặt mài với dung dịch nhũ tương 40 27 2.21 Ứng suất dư bề mặt mài với lưu lượng tưới nguội khác nhau 41 28 2.22 Ảnh hưởng của lưu lượng dung dịch tưới nguội tới ứng suất dư bề mặt khi mài bằng đá Al 2 O 3 và đá CBN 41 29 2.23 Ảnh hưởng của lưu lượng dung dịch tưới nguội tới ứng suất dư bề mặt khi mài bằng đá BWA60MVA1 42 30 2.24 Ảnh hưởng của lưu lượng tưới nguội tới nhiệt độ mài khi mài bằng đá CBN 43 31 3.1 Cấu trúc lớp kim loại bề mặt khi mài bằng đá Al 2 O 3 với dung dịch trơn nguội là Emulsion 50 32 3.2 Cấu trúc lớp kim loại bề mặt khi mài bằng đá Al 2 O 3 với 51 [...]... nhám bề mặt khi mài khô bằng đá CBN Ảnh hưởng của loại dung dịch trơn nguội đến độ nhám bề mặt gia công khi mài bằng đá Al2O3 và CBN Ảnh SEM bề mặt khi mài bằng đá Al2O3 với dung dịch trơn nguội là Emulsion Ảnh SEM bề mặt khi mài bằng đá Al2O3 với dung dịch trơn nguội là Tectyl cool 1240 Ảnh SEM bề mặt khi mài bằng đá Al2O3 với dung dịch trơn nguội là Tectyl cool 1290 Ảnh SEM bề mặt khi mài bằng đá Al2O3... Al2O3 với dung dịch trơn nguội là Machinery coolant Ảnh SEM bề mặt khi mài bằng đá CBN với dung dịch trơn nguội là Emulsion Ảnh SEM bề mặt khi mài bằng đá CBN với dung dịch trơn nguội là Tectyl cool 1240 Ảnh SEM bề mặt khi mài bằng đá CBN với dung dịch trơn nguội là Tectyl cool 1290 Ảnh SEM bề mặt khi mài bằng đá CBN với dung dịch trơn nguội là Machinery coolant Ảnh SEM bề mặt khi mài khô bằng đá CBN Số... dung dịch trơn nguội là Emulsion Độ nhám bề mặt khi mài bằng đá Al2O3 với dung dịch trơn nguội là Tectyl cool 1240 Độ nhám bề mặt khi mài bằng đá Al2O3 với dung dịch trơn nguội là Tectyl cool 1290 Độ nhám bề mặt khi mài bằng đá Al2O3 với dung dịch trơn nguội là Machinery coolant Độ nhám bề mặt khi mài bằng đá CBN với dung dịch trơn nguội là Emulsion Độ nhám bề mặt khi mài bằng đá CBN với dung dịch trơn. .. trơn nguội là Emulsion Cấu trúc lớp kim loại bề mặt khi mài bằng đá CBN với dung dịch trơn nguội là Tectyl cool 1240 Cấu trúc lớp kim loại bề mặt khi mài bằng đá CBN với dung dịch trơn nguội là Tectyl cool 1290 Cấu trúc lớp kim loại bề mặt khi mài bằng đá CBN với dung dịch trơn nguội là Machinery coolant Cấu trúc lớp kim loại bề mặt khi mài khô bằng đá CBN Độ nhám bề mặt khi mài bằng đá Al2O3 với dung. .. - Nghiên cứu cơ sở lý thuyết - Tiến hành thí nghiệm và xử lý số liệu thí nghiệm - Phân tích và đánh giá kết quả 3.4 Nội dung nghiên cứu Nội dung nghiên cứu của đề tài gồm: - Nghiên cứu tổng quan về công nghệ trơn nguội trong gia công cắt gọt và gia công bằng phương pháp mài - Nghiên cứu tổng quan về chất lượng bề mặt gia công khi mài và ảnh hưởng của công nghệ trơn nguội đến chất lượng bề mặt gia công. .. được công bố, đá mài CBN cũng chưa được sử dụng nhiều trong các nhà máy cơ khí Xuất phát từ những đặc điểm và tình hình trên, tác giả chọn đề tài: “ Nghiên cứu ảnh hưởng của loại dung dịch trơn nguội tới chất lượng bề mặt gia công khi mài tinh thép ổ lăn SUJ2 bằng đá Al2O3 và đá CBN trên máy mài phẳng” 2 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài - Hầu hết các nguyên công mài có ứng dụng công nghệ trơn nguội. .. tinh thép SUJ2 bằng đá mài Al2O3 và đá CBN trên máy mài phẳng 3.2 Mục đích nghiên cứu Mục đích nghiên cứu của đề tài là: - Chọn loại dung dịch trơn nguội hợp lý để nâng cao chất lượng bề mặt gia công khi mài tinh thép SUJ2 bằng đá mài CBN trên máy mài phẳng - Dùng làm tài liệu tham khảo cho sản xuất, giảng dạy và học tập 3.3 Phƣơng pháp nghiên cứu Đề tài được thực hiện bằng phương pháp nghiên cứu lý thuyết... dụng khi mài các chi tiết máy có độ chính xác cao làm bằng thép SUJ2 (như vòng bi, trục chính máy công cụ, trục vít me bi, con lăn, đĩa ma sát …) và tham khảo khi mài các mác thép ổ lăn khác bằng đá CBN 3 Đối tƣợng, mục đích, phƣơng pháp và nội dung nghiên cứu 3.1 Đối tƣợng nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu của đề tài là ảnh hưởng loại dung dịch trơn nguội đến chất lượng bề mặt gia công khi mài tinh thép. .. Những nghiên cứu về ảnh hưởng của loại dung dịch trơn nguội đến chất lượng bề mặt gia công khi mài bằng đá CBN chưa nhiều Có khá nhiều loại dung dịch trơn nguội của các hãng khác nhau được sử dụng trong thực tế sản xuất Kết quả nghiên cứu của đề tài sẽ góp phần định hướng cho việc lựa chọn loại dung dịch trơn nguội hợp lý nhằm nâng cao hiệu quả kinh tế - kỹ thuật khi mài bằng đá CBN - Kết quả nghiên cứu. .. công khi mài - Nghiên cứu thực nghiệm xác định ảnh hưởng của loại dung dịch trơn nguội đến chất lượng bề mặt gia công khi mài tinh thép SUJ2 bằng đá mài Al2O3 và CBN trên máy mài phẳng Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn -4- Chƣơng 1: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ TRƠN NGUỘI TRONG GIA CÔNG CẮT GỌT 1.1 Nhiệt phát sinh trong quá trình cắt gọt 1.1.1 Các nguồn nhiệt và . gọt và gia công bằng phương pháp mài. - Nghiên cứu tổng quan về chất lượng bề mặt gia công khi mài và ảnh hưởng của công nghệ trơn nguội đến chất lượng bề mặt gia công khi mài. - Nghiên cứu. dụng công nghệ trơn nguội. Những nghiên cứu về ảnh hưởng của loại dung dịch trơn nguội đến chất lượng bề mặt gia công khi mài bằng đá CBN chưa nhiều. Có khá nhiều loại dung dịch trơn nguội của. trơn nguội tới chất lượng bề mặt gia công khi mài tinh thép ổ lăn SUJ2 bằng đá Al 2 O 3 và đá CBN trên máy mài phẳng” 2. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài - Hầu hết các nguyên công mài