Nghiên cứu tối ưu hóa các thông số công nghệ khi khắc bề mặt Inox SUS 201 bằng phương pháp điện hóa

Bài báo trình bày kết quả nghiên cứu tối ưu hóa các thông số công nghệ I(A), C(%), t(s) khi khắc điện hóa trên vật liệu thép không gỉ thuộc họ Austenit SUS 201, dựa trên cơ sở phương pháp quy hoạch thực nghiệm. Kết quả nghiên cứu sẽ là căn cứ để lựa chọn các thông số công nghệ khi khắc các vật liệu tương tự trong điều kiện sản xuất loạt.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Nghiên cứu tối ưu hóa các thông số công nghệ khi khắc bề mặt Inox SUS 201 bằng phương pháp điện hóa Hãa häc Nghiªn cøu Tèi ¦U Hãa c¸c th«ng sè c«ng nghÖ khi kh¾c bÒ mÆt inox sus 201 b»ng ph­¬ng ph¸p ®iÖn hãa NguyÔn Minh §¹t, D­¬ng Quèc Dòng Tãm t¾t: Bµi b¸o tr×nh bµy kÕt qu¶ nghiªn cøu tèi ­u hãa c¸c th«ng sè c«ng nghÖ I(A), C(%), t(s) khi kh¾c ®iÖn hãa trªn vËt liÖu thÐp kh«ng gØ thuéc hä Austenit SUS 201, dùa trªn c¬ së ph­¬ng ph¸p quy ho¹ch thùc nghiÖm. KÕt qu¶ nghiªn cøu sÏ lµ c¨n cø ®Ó lùa chän c¸c th«ng sè c«ng nghÖ khi kh¾c c¸c vËt liÖu t­¬ng tù trong ®iÒu kiÖn s¶n xuÊt lo¹t. Tõ khãa: C¸c ph­¬ng ph¸p gia c«ng ®Æc biÖt, Gia c«ng ®iÖn hãa, Kh¾c ®iÖn hãa. 1. ®Æt vÊn ®Ò Inox lµ mét hîp kim thÐp cã kh¶ n¨ng chÞu mµi mßn, kh«ng gØ, chèng oxy hãa, kh«ng nhiÔm tõ, dÔ hµn, chÞu nhiÖt tèt, dÔ vÖ sinh, bÒn [1]. H¬n n÷a, inox cßn ®¶m b¶o ®­îc tÝnh mü thuËt vµ sù sang träng tinh tÕ. ChÝnh v× thÕ inox ®­îc sö dông réng r·i trong ngµnh d©n dông vµ c«ng nghiÖp nh­: kiÕn tróc; x©y dùng; «t«; c«ng nghiÖp hãa häc; dÇu khÝ vµ ®ãng tµu; c«ng nghiÖp n­íc vµ m«i tr­êng; ®å gia dông; chÕ biÕn thùc phÈm vµ thiÕt bÞ; ®å dïng y tÕ. Trong sè c¸c m¸c inox hiÖn cã, inox SUS201 cã ®é bÒn, ®é s¸ng bãng tèt, gi¸ thµnh võa ph¶i, thÝch hîp víi s¶n phÈm thµnh máng ®­îc sö dông lµm ®å gia dông, néi thÊt, ®å nhµ bÕp, dông cô y tÕ, dông cô nha khoa. §èi víi nh÷ng chi tiÕt máng, cã nhu cÇu rÊt lín liªn quan ®Õn viÖc t¹o häa tiÕt, hoa v¨n, l«g«, nh·n m¸c, dÊu hiÖu nhËn biÕt s¶n phÈm, sè hiÖu, b¶ng tªn hoÆc c¸c th«ng tin kh¸c trªn s¶n phÈm. C¸c ph­¬ng ph¸p kh¾c th«ng th­êng sö dông c¬ chÕ bãc t¸ch vËt liÖu b»ng biÕn d¹ng c¬ häc nh­ ph­¬ng ph¸p ®ét, dËp, kh¾c CNC hoÆc b»ng nhiÖt nh­ kh¾c laser, kh¾c plasma…sÏ rÊt khã thùc hiÖn do bÞ biÕn d¹ng bëi n¨ng l­îng c¬ hoÆc n¨ng l­îng nhiÖt. §Æc ®iÓm c¬ b¶n cña gia c«ng ®iÖn hãa (Electrochemical Machining) lµ kh«ng cã sù tiÕp xóc c¬ gi÷a dông cô (®iÖn cùc) vµ chi tiÕt gia c«ng; sù bãc t¸ch vËt liÖu lµ kÕt qu¶ cña qu¸ tr×nh hßa tan ®iÖn hãa (h×nh 1) [2, 3]. Kh¾c ®iÖn hãa øng dông nguyªn lý gia c«ng ®iÖn hãa, do ®ã, cã ­u ®iÓm lµ kh«ng g©y mßn dông cô kh¾c, kh«ng t¹o ra øng suÊt d­, biÕn d¹ng do lùc c¾t vµ kh«ng g©y ¶nh h­ëng bÒ mÆt bëi nhiÖt. Do vËy, kh¾c ®iÖn hãa lµ ph­¬ng ph¸p gia c«ng ®Æc biÖt ®­îc sö dông ®Ó kh¾c c¸c vËt liÖu cã ®é cøng cao hoÆc khã c¾t gät. §èi víi ph­¬ng ph¸p kh¾c ®iÖn hãa, ®é nh¸m bÒ mÆt khi kh¾c yRa = f(C(%), I(A), t(s)), trong ®ã, I(A) lµ dßng ®iÖn kh¾c, C(%) lµ nång ®é dung dÞch kh¾c vµ t(s) lµ thêi gian kh¾c. Th«ng qua c¸c kÕt qu¶ thùc nghiÖm, sö dông ph­¬ng ph¸p quy ho¹ch thùc nghiÖm ®Ó t×m ra c¸c c¸c th«ng sè c«ng nghÖ tèi ­u nªu trªn. v 1 ve 1 Lớp cách điện 3 ve 2 H×nh 1. S¬ ®å gia c«ng ®iÖn hãa: 1- dông cô; 2- chi tiÕt gia c«ng (®iÖn cùc d­¬ng); 3- kho¶ng c¸ch ®iÖn cùc; v1-tèc ®é tiÕn dông cô c¾t; ve- tèc ®é cña dßng dung dÞch ®iÖn ph©n. 160 N. M. §¹t, D. Q. Dòng, Nghiªn cøu tèi ­u hãa … b»ng ph­¬ng ph¸p ®iÖn hãa. Nghiªn cøu khoa häc c«ng nghÖ 2. ThiÕt bÞ vµ ph­¬ng ph¸p thùc nghiÖm 2.1. ThiÕt bÞ - ThÝ nghiÖm ®­îc tiÕn hµnh trªn m¸y kh¾c ®iÖn hãa cã cÊu h×nh ®­îc thÓ hiÖn trªn h×nh 2 vµ c¸c th«ng sè chÝnh nh­ trong b¶ng 1. M¸y cã thÓ kh¾c c¸c ký hiÖu d¹ng ch÷, sè, m· v¹ch, m· s¶n phÈm, l«g«, häa tiÕt, hoa v¨n hoÆc c¸c ký hiÖu ®Æc biÖt trªn bÊt kú vËt liÖu dÉn ®iÖn nµo. B¶ng 1. Th«ng sè m¸y kh¾c. Thông số Máy khắc điện hóa Điện áp vào 110V hoặc AC (V/Hz) 220V (50/60 Hz) Điện áp ra 0  30V (DC) DC Dòng điện 0  100 A khắc Công suất 310VA Hình 2. Cấu hình của máy khắc điện hóa. Kích thước 350 × 250 × 120 mm - Dung dÞch ®iÖn ph©n cÇn tr¸nh ®­îc hiÖn t­îng t¹o thµnh líp mµng thô ®éng trªn bÒ mÆt anèt (chi tiÕt) nªn c¸c anion Cl-, SO42-, NO3-, ClO3-, OH- ®­îc chän. C¸c cation Na+ hoÆc Ka+ ®­îc sö dông ®Ó tr¸nh kÕt tña catèt [2]. §Ó cã hiÖu qu¶ tèi ­u, ph¶i lùa chän dung dÞch ®iÖn ph©n phï hîp víi vËt liÖu gia c«ng vµ nhËn thÊy dung dÞch ®iÖn ph©n Na2SO4 cho chÊt l­îng vÕt kh¾c trªn inox SUS 201 lµ tèt h¬n c¶. §iÒu nµy ®­îc thÓ hiÖn ë ®é mÞn cña vÕt kh¾c trªn h×nh 3 vµ gi¸ trÞ ®é nh¸m bÒ mÆt khi kh¾c trong b¶ng 2. VËt liÖu thÐp kh«ng gØ SUS 201 cã thµnh phÇn hãa häc nh­ ë b¶ng 3. M¸y ®o ®é nh¸m bÒ mÆt TR200 ®­îc sö dông cña h·ng Mitutoyo víi ®é ph©n gi¶i 0,01m. B¶ng 2. Gi¸ trÞ ®é nh¸m khi kh¾c. §é nh¸m Ra (m) Dung dÞch Na2SO4 0,337 Fe2(SO4)3 0,715 NaCl 3,050 Na2SO4 Hình 3. Vết khắc bằng một số ...