Nghiên cứu ảnh hưởng của một số yếu tố công nghệ đến độ nhám bề mặt khi cắt bằng tia nước áp suất cao có trộn hạt mài

84 778 0
Nghiên cứu ảnh hưởng của một số yếu tố công nghệ đến độ nhám bề mặt khi cắt bằng tia nước áp suất cao có trộn hạt mài

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

Thông tin tài liệu

BỘ GIÁO DỤC VÀ ðÀO TẠO TRƯỜNG ðẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI NGUYỄN KHẮC CHINH NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ YẾU TỐ CÔNG NGHỆ ðẾN ðỘ NHÁM BỀ MẶT KHI CẮT BẰNG TIA NƯỚC ÁP SUẤT CAO CÓ TRỘN HẠT MÀI LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT NGÀNH : KỸ THUẬT MÁY VÀ TBCGHNLN Mà SỐ : 60.52.14 Người hướng dẫn: TS. ðÀO DUY TRUNG HÀ NỘI - 2012 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ………………………… i LỜI CAM ðOAN Tên tôi là : Nguyễn Khắc Chinh Tôi xin cam ñoan công trình nghiên cứu này là của riêng tôi. Các số liệu và kết quả nêu trong luận văn là chính xác và trung thực. Từ quá trình nghiên cứu lý thuyết ñến quá trình làm thực nghiệm, mọi ý kiến, khái niệm có ý nghĩa và mọi tham khảo khác ñược chỉ rõ nguồn gốc trong danh mục tài liệu tham khảo của luận văn. Nếu có bất kỳ một sự vi phạm nào tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm. Hà nội, ngày 25 tháng 8 năm 2012 Người cam ñoan Nguyễn Khắc Chinh Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ………………………… ii LỜI CẢM ƠN Tôi xin trân trọng cảm ơn Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội, xin trân trọng cảm ơn Viện ñào tạo sau ñại học, Khoa Cơ ðiện Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội. Tôi xin ñược tỏ lòng biết ơn sâu sắc ñến TS ðào Duy Trung, Viện nghiên cứu cơ khí, Thầy là người ñã trực tiếp hướng dẫn tận tình, chỉ bảo tôi hoàn thành bản luận văn này. Tôi xin trân trọng cảm ơn các Thầy giáo, Cô giáo của khoa Cơ ðiện Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội, các Thầy giáo, Cô giáo Trường ðại học Bách khoa Hà Nội, Trường ðại học ðiện lực Hà nội. Tôi xin chân thành cảm ơn ban Lãnh ñạo Phòng thí nghiệm trọng ñiểm Hàn và xử lý bề mặt – Viện nghiên cứu cơ khí ñã giúp ñỡ tôi trong quá trình làm thí nghiệm và lấy số liệu cho luận văn của mình. Tôi chân thành cảm ơn Trường ðại học Sư phạm Kỹ thuật Vinh, nơi tôi ñang công tác, ñã tạo mọi ñiều kiện tốt nhất có thể ñể tôi hoàn thành khóa học này. Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn ñến gia ñình tôi, người thân, bạn bè, ñồng nghiệp…họ là nguồn ñộng lực và là nguồn ñộng viên giúp tôi hoàn thành khóa học và luận văn này. Trong quá trình thực hiện ñề tài chắc chắn không tránh khỏi những thiếu sót, rất mong nhận ñược ý kiến ñóng góp của các Thầy, Cô giáo và các bạn ñồng nghiệp. Tôi xin trân trọng cảm ơn! Tác giả Nguyễn Khắc Chinh Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ………………………… iii MỤC LỤC Lời cam ñoan i Lời cảm ơn ii Mục lục iii Danh mục bảng v Danh mục hình vi Danh mục ký hiệu viết tắt viii Danh mục chữ viết tắt ix MỞ ðẦU viii I. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ðỀ TÀI 1 II. MỤC ðÍCH, ðỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU 2 III. Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA ðỀ TÀI 2 1. Về lý luận 2 2. Về thực tiễn 3 CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ CẮT BẰNG TIA NƯỚC ÁP SUẤT CAO 4 1.1. LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA CÔNG NGHỆ TIA NƯỚC ÁP SUẤT CAO 4 1.2. CÁC LĨNH VỰC CỦA CÔNG NGHỆ TIA NƯỚC ÁP SUẤT CAO 6 1.2.1. Các ứng dụng làm sạch 6 1.2.2. Các ứng dụng cắt 10 1.3. ƯU NHƯỢC ðIỂM CỦA CÔNG NGHỆ TIA NƯỚC ÁP SUẤT CAO 13 1.4. KẾT LUẬN CHƯƠNG 1 15 CHƯƠNG 2 LÝ THUYẾT CƠ SỞ VỀ TIA NƯỚC ÁP SUẤT CAO 16 2.1. ðỊNH NGHĨA VÀ PHÂN LOẠI CÔNG NGHỆ TIA NƯỚC ÁP SUẤT CAO 16 2.1.1. ðịnh nghĩa tia nước áp suất cao 16 2.1.2. Phân loại công nghệ tia nước áp suất cao 16 2.2. NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC VÀ KẾT CẤU CỦA MÁY CẮT TIA NƯỚC ÁP LỰC CAO 23 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ………………………… iv 2.2.1. Nguyên lý làm việc 23 2.2.2. Cơ chế bóc tách vật liệu của bởi TNASC có trộn hạt mài 24 2.2.3. Cấu tạo chung của thiết bị cắt bằng tia nước áp suất cao 31 2.3. KẾT LUẬN CHƯƠNG 2 40 CHƯƠNG 3 ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC THÔNG SỐ CÔNG NGHỆ ðẾN KẾT QUẢ CẮT 42 3.1. ẢNH HƯỞNG CỦA ÁP SUẤT LÀM VIỆC 44 3.2. ẢNH HƯỞNG CỦA ðƯỜNG KÍNH VÒI PHUN 45 3.3. ẢNH HƯỞNG CỦA HẠT MÀI 45 3.4. ẢNH HƯỞNG CỦA LƯU LƯỢNG HẠT MÀI 47 3.5. ẢNH HƯỞNG CỦA TỐC ðỘ DỊCH CHUYỂN 48 3.6. ẢNH HƯỞNG CỦA KHOẢNG CÁCH CẮT 50 3.7. ẢNH HƯỞNG CỦA GÓC CẮT 50 3.8. ẢNH HƯỞNG TỪ VẬT LIỆU GIA CÔNG 50 3.9. KẾT LUẬN CHƯƠNG 3 51 CHƯƠNG 4 NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM: ẢNH HƯỞNG CỦA ÁP SUẤT TIA NƯỚC ðẾN ðỘ NHÁM CỦA MẶT CẮT 52 4.1. THIẾT KẾ THÍ NGHIỆM 52 4.1.1. Chuẩn bị máy 52 4.1.2. Lựa chọn phôi 56 4.1.3. Giới hạn mục tiêu nghiên cứu thực nghiệm 57 4.1.4. Phương pháp ño và ñánh giá kết quả 58 4.2. Nghiên cứu ảnh hưởng của áp suất làm việc ñến ñộ nhám bề mặt mạch cắt 58 4.2.1. Thí nghiệm ảnh hưởng của áp suất làm việc 58 4.2.2. ðánh giá và biện luận kết quả 63 4.3. Kết luận chương 4 67 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 68 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 70 PHỤ LỤC 72 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ………………………… v DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1- Ứng dụng công nghệ làm sạch và bóc tách bằng tia nước 9 Bảng 1.2 - Ứng dụng tia nước áp suất cao trong cất vật liệu 12 Bảng 2.1 – Một số ứng dụng làm sạch của tia nước 19 Bảng 3.1. Hệ số vật liệu 51 Bảng 4.1- Thông số kỹ thuật của bơm cao áp Dardi Water Cutter 53 Bảng 4.2 – Thông số kỹ thuật của bàn cắt DWJ-A-5 54 Bảng 4.3 – Thông số kỹ thuật của ñầu cắt 55 Bảng 4.4 – Thông số kỹ thuật của hạt mài 55 Bảng 4.5 – Thành phần hoá học của thép Cácbon chất lượng C45 56 Bảng 4.6 – Cơ tính của thép Cacbon chất lượng C45 56 Bảng 4.7 – Bảng thông số thí nghiệm 59 Bảng 4.8 – Kết quả ño chiều sâu vùng nhẵn bóng 60 Bảng 4.9 - Bảng kết quả ño ñộ nhám Ra 62 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ………………………… vi DANH MỤC HÌNH Hình 1.1 – Hình dạng tia phụ thuộc vào ñầu phun 7 Hình 1.2 – Sơ ñồ tia nước thuần khiết khi ra khỏi ñầu phun 8 Hình 1.3 – Làm sạch vỏ tàu bằng tia nước áp suất cao 10 Hình 2.1- Sơ ñồ phân loại công nghệ tia nước áp suất cao 17 Hình 2.2 – So sánh tính chất giữa các loại tia nước áp suất cao 18 Hình 2.3 – Phương pháp tạo tia nước trộn hạt mài không áp (AWIJ) 21 Hình 2.5 – Các phương pháp tạo tia nước áp suất cao trộn hạt mài 22 Hình 2.6 – Sơ ñồ nguyên lý của máy cắt bằng TNASC 23 Hình 2.7 – Mô phỏng nguyên lý cắt của hạt mài 25 Hình 2.8 – Cơ chế bóc tách vật liệu bởi hạt mài 25 Hình 2.9 – Tia nước trộn hạt mài sau ñầu phun 27 Hình 2.10 – Dạng bóc tách vật liệu của một hạt chất rắn 30 Hình 2.11 – Sơ ñồ cấu tạo và bố trí thiết bị cắt bằng TNASC 32 Hình 2-12 –Sơ ñồ cấu tạo của bơm Piston 32 Hình 2-13. Sơ ñồ nguyên lý thiết bị tạo áp ñến 4200 MPA của hãng BOHLER 33 Hình 2-14. Sơ ñồ áp suất của bộ khuêch ñại áp 34 Hình 2-15. Sơ ñồ cấu tạo cụm cắt 35 Hình 2-16a. Bản vẽ thiết kế một loại ñầu cắt của hãng Flow 36 Hình 2-16b. Ảnh mô tả toàn bộ kết cấu của loại ñầu cắt này 36 Hình 2.17- Các kiểu kết cấu của hệ thống bàn cắt 38 Hình 2.18- Mô tả bàn cắt và các trục toạ ñộ 38 Hình 2.19- Ống cao áp và các kiểu nối ống thông dụng 39 Hình 2.20a- Bộ ñiều khiển PLC 39 Hình 2.20c- Bình cấp hạt mài 40 Hình 3.1. Sơ ñồ các yếu tố ảnh hưởng trong công nghệ cắt bằng TNASC 43 Hình 3.2. Chiều sâu cắt phụ thuộc váo áp suất làm việc 44 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ………………………… vii Hình 3.3. ðộ nhám phụ thuộc vào áp suất làm việc 45 Hình 3.4 – Hình ảnh 3D các loại hạt mài thường gặp 46 Hình 3.5. Chiều sâu cắt phụ thuộc vào lưu lượng hạt mài 47 Hình 3.6. ðộ nhám phụ thuộc vào lưu lượng hạt mài 48 Hình 3.7. Chiều sâu cắt phụ thuộc vào tốc ñộ dịch chuyển 49 Hình 3.8. ðộ nhám phụ thuộc vào tốc ñộ dịch chuyển 49 Hình 3.9. ðộ nhám phụ thuộc vào khoảng cách cắt 50 Hình 4.1. Bố trí thiết bị thí nghiệm tại xưởng thực hành 52 Hình 4.2 – Cụm cấp hạt mài 55 Hình 4.4- Hình dạng, kích thước phôi và vị trí các ñường cắt 57 Hình 4.5- mô tả vùng nhẵn và vùng có ñường sọc trên bề mặt mạch cắt 59 Hình 4.6- Mô tả vị trí xác ñịnh ñộ nhám Rz trên các mẫu 60 Hình 4.7- Hình ảnh máy ño ñộ nhám Rz 61 Hình 4.8- Quá trình ño ñộ nhám Rz 61 Hình 4.9 - Ảnh quét các bề mặt mạch cắt 63 Hình 4.10 – ðộ nhám phụ thuộc vào áp suất làm việc 65 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ………………………… viii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU Ký hiệu ðơn vị Ý nghĩa v 1 m/s Vận tốc dòng tia nước trước ñầu phun v 2 m/s Vận tốc dòng tia nước sau ñầu phun p 1 Pa Áp suất trước khi ra khỏi ñầu phun p 2 Pa Áp suất sau khi ra khỏi ñầu phun g m/s 2 Gia tốc trọng trường ρ kg/m 3 Tỷ trọng của nước c 0 m/s Tốc ñộ âm thanh trong môi trường nước d 0 Mm ðường kính ñầu phun d F Mm ðường kính ống dẫn hội tụ l F Mm Chiều dài ống dẫn hội tụ v mm/ph Tốc ñộ dịch chuyển p Pa Áp suất làm việc s Mm Khoảng cách cắt γ Rad Góc tới của tia h Mm Chiều sâu cắt h 0 Mm Chiều sâu vùng nhẵn bóng m hm g/s Lưu lượng hạt mài m n g/s Lưu lượng nước v hm m/s Vận tốc hạt mài v n m/s Vận tốc tia nước v tn m/s Vận tốc tia nước chứa hạt mài n Số lần dịch chuyển t S Thời gia tác ñộng Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ………………………… ix DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT Ký hiệu chữ viết tắt ðơn vị Ý nghĩa TNASC Tia nước áp suất cao WJ Pure WaterJet AWJ Abrasive WaterJet AWIJ Abrasive Water InJection Jet AWSJ Abrasive Water Suspension Jet Ra µm Sai lệch số học trung bình của prôphin Rz µm Chiều cao mấp mô prôphin theo mười ñiểm [...]... tia D a vào phương pháp c p h t mài, tia AWJ ñư c chia thành 2 lo i là tia nư c tr n h t mài không áp (Abrasive Water InJection Jet – AWIJ) và tia nư c tr n h t mài có áp (Abrasive Water Suspension Jet – AWSJ) Trong hình 2.2 ta có th th y ñư c tính năng, công d ng c a 3 lo i tia nư c áp su t cao là: tia nư c th n khi t, tia nư c tr n h t mài không áp và tia nư c tr n h t mài có áp, trong ñó n u xét... lo i công ngh tia nư c áp su t cao D a trên nguyên lý t o thành tia, tia nư c áp su t cao (Waterjetting) ñư c chia thành hai lo i tia: tia nư c thu n khi t (Pure WaterJet – WJ) và tia nư c tr n h t mài (Abrasive WaterJet – AWJ) Trong thành ph n c a AWJ có nư c, h t mài và có th có ho c không có không khí Không khí có hay không trong thành ph n c a tia ph thu c vào phương pháp c p h t mài c a dòng tia. .. t mài không áp (AWIJ) b Tia nư c tr n h t mài có áp, d ng “Suspension” Trong phương pháp này tia nư c tr n h t mài có áp (AWSJ), h t mài ñã ñư c tr n v i nư c trong bình nén và ñư c tăng t c cùng v i áp su t dòng nư c khi qua ñ u phun Thành ph n c a tia AWSJ ch g m có nư c và h t mài ðây cũng chính là nguyên nhân chính mang ñ n hi u su t gia công khi s d ng tia AWSJ cao hơn nhi u so v i khi s d ng tia. .. su t cao Phân lo i công ngh tia nư c áp su t cao ñư c d a trên thành ph n c a tia và phương pháp t o thành tia (xem Hình 2.1) Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Lu n văn th c sĩ khoa h c k thu t ………………………… 16 CÔNG NGH TIA NƯ C ÁP SU T CAO Tia nư c tr n h t mài (AWJ) Tia nư c thu n khi t (WJ) Tia nư c tr n h t mài có áp (AWSJ) Bơm tr c ti p Bơm gián ti p Tia nư c tr n h t mài không áp (AWIJ) Nguyên lý... Tia nư c áp su t cao có tr n h t mài ð tăng hi u qu c t c a tia nư c trong công ngh tia nư c áp su t cao, ngư i ta ñưa h t mài hoà vào dòng tia Nh ng h t mài nh , c ng và có c nh s c khi chuy n ñ ng cùng v i tia nư c áp su t cao, lúc ra kh i ñ u c t có m t năng lư ng phá hu r t l n, cho nên chúng là tác nhân chính c a quá trình c t g t Vi c b sung h t mài vào dòng nư c làm cho h th ng thi t b gia công. .. ñ c ñi m n i tr i c a phương pháp mà gia công v i tia nư c áp su t cao ñã thu hút ñư c nhi u công trình nghiên c u thi t b và công ngh và ñang th hi n nh ng kh năng mà các phương pháp gia công truy n th ng không th th c hi n ñư c a Tia nư c tr n h t mài không áp, d ng “Injektor” ð t o ra tia nư c áp su t cao có h t mài theo phương pháp này ph i c n có khoang tr n H t mài khô ñư c ch a trong thùng ch... 15 CHƯƠNG 2 LÝ THUY T CƠ S V TIA NƯ C ÁP SU T CAO 2.1 ð NH NGHĨA VÀ PHÂN LO I CÔNG NGH TIA NƯ C ÁP SU T CAO 2.1.1 ð nh nghĩa tia nư c áp su t cao Tia nư c áp su t cao là dòng tia có v n t c c c l n Nó ñư c t o nên b i m t thi t b bơm cao áp, sau ñó nư c ñư c ñ y qua ñư ng ng cao áp và cu i cùng thoát ra ngoài môi trư ng qua ñ u phun có ti t di n nh , thông thư ng ñ u phun có ñư ng kính nh hơn nhi u l... thông s công ngh như áp su t, t c ñ c t, kho ng cách c t… Trong quá trình gia công b ng tia nư c áp su t cao có tr n h t mài thì nh ng y u t công ngh nào quy t ñ nh ñ n ñ nhám b m t c a chi ti t? Xu t phát t nh ng v n ñ như v y nên tôi th c hi n ñ tài: Nghiên c u nh hư ng c a m t s y u t công ngh ñ n ñ nhám b m t khi c t b ng tia nư c áp su t cao có tr n h t mài II M C ðÍCH, ð I TƯ NG VÀ PH M VI NGHIÊN... yêu c u gia công các lo i v t li u m i này thì hàng lo t các phương pháp gia công m i ñư c ra ñ i M t trong nh ng phương pháp này là phương pháp gia công b ng tia nư c áp su t cao có tr n h t mài Công ngh c t b ng tia nư c áp su t cao, b ng nh ng tính ch t, ñ c ñi m và kh năng công ngh ñ c bi t mà không phương pháp gia công nào có ñư c, nó ñã nhanh chóng ñư c ng d ng trong nhi u ngành công nghi p như:... C ðI M C A CÔNG NGH TIA NƯ C ÁP SU T CAO Hi n nay, công ngh tia nư c áp su t cao có th ñư c ng d ng trong nhi u ngành công nghi p và nghiên c u khác nhau, trong các môi trư ng c t khác nhau So v i các công ngh c t khác, công ngh c t b ng tia nư c áp su t cao có nh ng ưu ñi m n i tr i là: - Có th c t ñư c h u h t các v t li u (thép, các kim lo i ñen và màu, các lo i g m, ñá t nhiên, kính, cao su, các . HÀ NỘI NGUYỄN KHẮC CHINH NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ YẾU TỐ CÔNG NGHỆ ðẾN ðỘ NHÁM BỀ MẶT KHI CẮT BẰNG TIA NƯỚC ÁP SUẤT CAO CÓ TRỘN HẠT MÀI LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT . gia công bằng tia nước áp suất cao có trộn hạt mài. Công nghệ cắt bằng tia nước áp suất cao, bằng những tính chất, ñặc ñiểm và khả năng công nghệ ñặc biệt mà không phương pháp gia công nào có. nhám bề mặt khi cắt bằng tia nước áp suất cao có trộn hạt mài. II. MỤC ðÍCH, ðỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU - Nghiên cứu tổng quan về gia công bằng tia nước áp lực cao có trộn hạt mài; - Phân

Ngày đăng: 12/11/2014, 17:17

Từ khóa liên quan

Mục lục

  • Trang bìa

    • Lời cam đoan

    • Lời cảm ơn

    • Mục lục

    • Mở đầu

    • Tổng quan về công nghệ cắt bằng tia nước áp suất cao

    • Lý thuyết cơ sở về tia nước áp suất cao

    • Ảnh hưởng của các thông số công nghệ đến kết quả cắt

    • Nghiên cứu thực nghiệm: Ảnh hưởng của áp suất tia nước đến độ nhám của mắt cắt

    • Kết luận và kiến nghị

    • Tài liệu tham khảo

    • Phụ lục

Tài liệu cùng người dùng

  • Đang cập nhật ...

Tài liệu liên quan