Nghiên cứu thiết kế gia công bằng tia lửa điện kết hợp với siêu âm để sản xuất hạt vật liệu rỗng

Bài viết này giới thiệu phương pháp gia công bằng tia lửa điện kết hợp với siêu âm, thí nghiệm và phân tích cơ chế tạo thành hạt vật liệu rỗng. Gia công bằng tia lửa điện kết hợp với siêu âm là một công nghệ mới, công nghệ này là sự kết hợp của phương pháp gia công tia lửa điện với phương pháp gia công bằng siêu âm để chế tạo hạt vật liệu rỗng siêu nhỏ.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Nghiên cứu thiết kế gia công bằng tia lửa điện kết hợp với siêu âm để sản xuất hạt vật liệu rỗng CHÀO MỪNG NGÀY NHÀ GIÁO VIỆT NAM 20/11/2015 NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ GIA CÔNG BẰNG TIA LỬA ĐIỆN KẾT HỢP VỚI SIÊU ÂM ĐỂ SẢN XUẤT HẠT VẬT LIỆU RỖNG TS. NGUYỄN TIẾN DŨNG Bộ môn Công nghệ Vật liệu – Viện Cơ khí Tóm tắt: Gia công bằng tia lửa điện kết hợp với siêu m là một công nghệ mới, công nghệ này là sự kết hợp của phương pháp gia công tia lửa điện với phương pháp gia công bằng siêu m để chế tạo hạt vật liệu rỗng siêu nhỏ. Bài viết này giới thiệu phương pháp gia công bằng tia lửa điện kết hợp với siêu m, thí nghiệm và ph n tích cơ chế tạo thành hạt vật liệu rỗng.Từ khóa: Gia công tia lửu điện kết hợp siêu m; Gia công tia lửa điện; Gia công bằng siêu m;Hạt vật liệu rỗng. 1. Mở đầu Vật liệu rỗng với kích thước rất nhỏ từ vài chục nanomet đến vài trăm micromet có rất nhiềutính chất đặc biệt như nhẹ, có khả năng hấp thụ sóng điện từ, hấp thụ nhiệt, có tích chất quanghọc…do vậy được sử dụng trong rất nhiều lĩnh vực khác nhau như chế tạo dược phẩm trong yhọc, làm chất xúc tác trong ngành hóa học, ngành môi trường, làm vật liệu quang điện và đặc biệtlà làm vật liệu tàng hình hấp thụ sóng rada trong ngành quân sự… Hiện nay, để chế tạo vật liệu rỗng thường sử dụng một vài phương pháp chủ yếu như:phương pháp điện giải, phương pháp dùng hạt mẫu, phương pháp tự kết hợp, phương pháp phunkhô, phương pháp gia công tia lửa điện. Với phương pháp gia công tia lửa điện cho hiệu suấtthấp, vì vậy kết hợp gia công tia lửa điện với siêu âm nhằm mục đích tăng hiệu suất gia công vàcũng làm tăng lượng lớn bọt bong bóng trong dung dịch gia công, tạo điều kiện hình thành hạt kimloại rỗng. 2. Phân tích quá trình hình thành hạt kim loại rỗng gia công bằng tia lửa điện Trong quá trình gia công tia lửa điện, dụng cụ điện cực và chi tiết xuất hiện hiện tượng nóngchảy và bay hơi, tạo thành các giọt kim loại lỏng và các phần tử kim loại bốc hơi. Các giọt kim loạilỏng và các phần tử kim loại bốc hơi này xâm nhập vào dung dịch gia công và kết hợp lại với nhautạo thành các hạt kim loại có các hình dạng khác nhau 1316 (hình 5). Các hạt có hình cầu, đườngkính của hạt là rất nhỏ, từ vài chục nanomet đến vài chục micromet. Trong quá trình các giọt kim loại lỏng và các phần tử kim loại bốc hơi kết hợp với nhau, nếuchúng bao quanh bọt bong bóng khí, sau khi đông đặc sẽ tạo thành hạt kim loại rỗng, nếu bao phủtoàn bộ bong bóng khí thì hạt kim loại rỗng sẽ có dạng 15, nếu bao phủ không hoàn toàn thì hạtkim loại rỗng sẽ có dạng 13. Nếu chúng không bao quanh các bọt bong bóng khí, mà sự hình thành hiện tượng rỗng nàylà do những nguyên nhân sau: - Ở nhiệt độ cao, kim loại lỏng hòa tan một lượng khí nhất định, nhưng khi đông đặc lượngkhí này sẽ được giải phóng. Do bề mặt ngoài của hạt sẽ bị đông đặc trước tiên, nên lượng khí nàysẽ bị mắc kẹt lại bên trong hạt tạo thành hình rỗng. - Trong quá trình đông đặc, các phần tử bên ngoài cùng của hạt bị đông đặc trước và bị colại, một phần co này sẽ được bù đắp bởi các phần tử bên trong ngay sát nó, sau đó các phần tửnày cũng bị đông đặc, bị co và được bù đắp bởi các phần tử bên trong tiếp theo, cứ như vậy trungtâm hạt là đông đặc sau cùng và cũng bị co, nhưng không được bù đắp nên tạo thành phần rỗng,phần rỗng này là chân không và sẽ bị mất đi khi kim loại nóng chảy.Nội san khoa học Viện Cơ khí Số 01 – 11/2015 16 CHÀO MỪNG NGÀY NHÀ GIÁO VIỆT NAM 20/11/2015 3. Thiết kế sơ đồ hệ thống và nguyên lý gia công tia lửa điện kết hợp với hệ thốngsiêu âm riêng biệt 3.1. Thiết kế sơ đồ hệ thống Hình 1: Cấu tạo hệ thống siêu âm riêng biệt 1-Hệ thống khuếch đại siêu âm 2-Thùng chứa bằng thép chống rỉ 3-Cơ cấu kẹp chi tiết 4-Tấm giấy bạc Từ những phân tích trên, để tăng số lượng hạt rỗng, chúng ta cần tăng lượng bọt khí trongquá trình gia công để tăng khả năng các phần tử kim loại bốc hơi khi kết hợp với nhau, chúng sẽbao quanh bọt bong bóng khí, sau khi đông đặc sẽ tạo thành hạt kim loại rỗng. Đối với hệ thống gia công tia lửa điện kết hợp với siêu âm cưỡng bức trục chính, thì hệthống siêu âm được gắn cố định trên thân của trục chính, còn ở phương pháp này nhóm tác giảchế tạo một hệ thống phát siêu âm riêng biệt và hệ thống này được đặt trên bàn máy của một máygia công tia lửa điện thông thường (hình 5). Hệ thống phát siêu âm riêng biệt (hình 1) bao gồm mộtthùng chứa được làm bằng thép chống rỉ có kích thước 260*190*170(mm), trên thùng gắn 3 cặpkhuếch đại siêu âm đối xứng nhau và được nối với ng ...