Nghiên cứu thực nghiệm gia công mài tinh bề mặt cầu bằng chất lỏng phi Newton

Bài viết Nghiên cứu thực nghiệm gia công mài tinh bề mặt cầu bằng chất lỏng phi Newton nghiên cứu ảnh hưởng của tốc độ mài, nồng độ dung dịch mài và kích thước hạt mài đến độ nhám bề mặt chi tiết và lượng vật liệu được cắt bỏ.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Nghiên cứu thực nghiệm gia công mài tinh bề mặt cầu bằng chất lỏng phi NewtonTạp chí Khoa học và Công nghệ, Số 25, 2017 NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM GIA CÔNG MÀI TINH BỀ MẶT CẦU BẰNG CHẤT LỎNG PHI NEWTON NGUYỄN ĐỨC NAM, VŨ VĂN BỘ Khoa Công nghệ Cơ khí, Trường Đại học Công Nghiệp Tp. Hồ Chí Minh; nguyenducnam@iuh.edu.vnTóm tắt. Phương pháp gia công bằng chất lỏng phi Newton là phương pháp đơn giản để gia công các bềmặt cầu phức tạp. Trước đây, đối với các bề mặt cầu, để gia công mài tinh ta phải trải qua nhiều bước giacông phức tạp để đạt độ nhám bề mặt theo yêu cầu. Để đơn giản hoá quá trình gia công, hạt mài sẽ đượctrộn với chất kết dính để tạo thành một hỗn hợp dung dịch mài và khi chuyển động hỗn hợp dung dịchmài này sẽ tạo ra ứng suất cắt tác động lên bề mặt cần gia công. Trong bài báo này sẽ nghiên cứu ảnhhưởng của tốc độ mài, nồng độ dung dịch mài và kích thước hạt mài đến độ nhám bề mặt chi tiết và lượngvật liệu được cắt bỏ. Kết quả thí nghiệm cho thấy rằng, tốc độ mài ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng bềmặt gia công và lượng vật liệu được cắt bỏ. Tốc độ gia công càng tăng thì lượng vật liệu cắt bỏ càng lớnvà độ nhám bề mặt càng giảm. Bên cạch đó, nồng độ dung dịch mài cũng ảnh hưởng đến chất lượng bềmặt gia công như tốc độ mài. Còn kích thước hạt mài dường như không ảnh hưởng đến chất lượng bề mặtgia công mà chỉ ảnh hưởng đến lượng vật liệu được cắt bỏ. Cuối cùng, kết quả độ nhám bề mặt cầu bằngthép có đường kính Ø32 mm sau khi gia công giảm từ Ra = 110 nm xuống còn Ra = 13 nm.Từ khoá. Mài tinh bề mặt cầu, chất lỏng phi Newtơn, tốc độ mài, nồng độ dung dịch mài, kích thước hạtmài, lượng vật liệu cắt gọt, độ nhám bề mặt. EXPERIMENTAL STUDY ON POLISHING OF CURVED SURFACES BY NON-NEWTONIAN LIQUID MACHINING METHODAbstract. Non-Newtonian liquid machining method is a simple method for processing complex curvedsurfaces. Previously, the curved surfaces are polishing by complex machining process to achieve therequired surface roughness. To simplify the polishing process, the abrasives will be mixed with the binderto form a fluid of polishing slurry, in which the abrasives were dispersed. When the polishing slurry ismoved, it will produce a shear thickening stress on the polished curved surface. In this study, theinfluence of polishing speed, abrasive concentration and abrasive size on the surface roughness andmaterial removal rate were investigated by experiments. The experimental results revealed that thepolishing speed has the greatest influence on the polishing effect. With the increase of the polishingspeed, the material removal rate increases rapidly and smoother surfaces with better roughness can beobtained. Abrasive concentration affects the polishing results in a manner that is similar to polishingspeed. Abrasive size seems to have no effect on the surface roughness, but material removal rate increasesas the abrasive size decreases. Finally, surface roughness of curved surfaces work-piece (Ø32 mm) wasreduced rapidly from Ra = 110 nm to Ra = 13 nm.Keywords. Curved surfaces polishing; non-Newtonian fluids; polishing speed; abrasive concentration;abrasive size; material removal rate; surface roughness.1. ĐẶT VẤN ĐỀ Các bề mặt cong đóng vai trò quan trọng trong các lĩnh vực của ngành sản xuất công nghiệp như cáccánh quạt của động cơ phản lực [1], các thấu kính quang học [2], khuôn đúc trong ngành sản xuất sảnphẩm nhựa, khớp hông và khớp gối nhân tạo trong lĩnh vực cấy ghép y sinh học [3]. Các bề mặt này đòihỏi yêu cầu chất lượng bề mặt rất cao và công nghệ gia công hiệu suất cao. Trước đây, quá trình gia côngtinh bề mặt được chế tạo thông qua phương pháp gia công truyền thống như tiện, phay và kết thúc bằngmài tinh. Quá trình này yêu cầu một lượng thời gian gia công lớn nên năng suất hạn chế. Bên cạnh đó,chất lượng bề mặt sau gia công chỉ ở một giới hạn nhất định. Hiện nay, có rất nhiều công nghệ gia công© 2017 Trường Đại học Công nghiệp thành phố Hồ Chí Minh NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM GIA CÔNG MÀI TINH BỀ MẶT CẦU BẰNG 37 CHẤT LỎNG PHI NEWTONđã được phát triển và áp dụng để gia công các bề mặt cong, chẳng hạn như công nghệ gia công bằng bứcxạ đàn hồi [4], gia công bằng cơ – hoá học [5], gia công bằng thuỷ động lực học [6], gia công bằng chấtlỏng từ biến [7,8]. Phương pháp bức xạ đàn hồi có thể gia công bề mặt cong đạt chất lượng cao nhưnghiệu suất thấp. Phương pháp gia công bằng cơ – hoá học có thể đạt hiệu suất cao hơn, tuy nhiên chất thảihoá học sẽ gây ảnh hưởng đến môi trường. Phương pháp gia công bằng chất lỏng từ biến được áp dụnggia công các bề mặt cong với độ chính xác bề mặt cao do được điều khiển bằng máy tính. Tuy nhiên,phương pháp này ứng dụng hạn chế do chi phí tương đối cao cho chất điện từ và thiết kế các điện cực. Dođó, tìm ra phương pháp gia công mới để mài tinh bề mặt cong với hiệu suất, chất lượng cao và giá thànhthấp là rất quan trọng. Ngoài ra, cần phải thân thiện với môi trường cũng là yêu cầu cấp bách của côngnghệ hiện nay. Trong bài báo này, phương pháp gia công mài tinh bằng chất lỏng phi Newtơn được đề xuất để cảithiện hiệu suất và chất lượng bề mặt gia công. Trong phương pháp này, ứng suất chất lỏng phi Newtơnđược sử dụng để tạo nên quá trình cắt gọt trong gia công [9]. Cơ học của quá trình tạo ra ứng suất chấtlỏng dựa trên sự hình thành, kết dính của các hạt tinh thể được thể hiện ở hình 1. a. Phân tử hạt ở trạng thái cân bằng b. Phân tử hạt ở trạng thái ứng suất Hạt xúc tác kết dính ...