phương pháp Mài kim loại

Việc ứng dụng mài là một nguyên công gia công lần cuối đã xuất hiện trước đây khoảng 2 triệu năm, khi mà những dụng cụ thời tiền sử được sản xuất bằng quá trình mài (chipping-abrade). Các hạt mài tự nhiên được sử dụng cho tới những năm 1980, khi mà các quặng được phát hiện và khai thác để chế tạo Al2O3 và SiC. Các hạt mài nhân tạo tỏ ra có nhiều ưu điểm vượt trội so với hạt mài tự nhiên vì có thể khống chế lượng tạp chất trong đó, có thể điều khiển chất...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
phương pháp Mài kim loại phương pháp Mài kim loạiViệc ứng dụng mài là một nguyên công gia công lần cuối đã xuất hiện trước đâykhoảng 2 triệu năm, khi mà những dụng cụ thời tiền sử được sản xuất bằng quátrình mài (chipping-abrade). Các hạt mài tự nhiên được sử dụng cho tới những năm1980, khi mà các quặng được phát hiện và khai thác để chế tạo Al2O3 và SiC. Cáchạt mài nhân tạo tỏ ra có nhiều ưu điểm vượt trội so với hạt mài tự nhiên vì có thểkhống chế lượng tạp chất trong đó, có thể điều khiển chất lượng của hạt mài trongquá trình sản xuất. Công nghiệp sản xuất hạt mài đã điều khiển được các tính chấtnhư kích thước hạt, độ bền của hạt phù hợp với các ứng dụng mài khác nhau.Trong Thế chiến thứ II, việc cung cấp không liên tục kim cương tự nhiên để làm đámài đã thúc đẩy các nghiên cứu phát triển vật liệu thay thế chúng. Năm 1955, rấtnhiều phát kiến trong việc phát triển vật liệu mài đã đưa đến thành công chế tạokim cương nhân tạo. Rất nhanh sau đó, Nitrit Bor lập phương (CBN-Cubic BorNitride) được chế tạo. Kim cương và CBN nhân tạo được biết đến dưới tênSuperabrasive bởi vì chúng có các tính chất tốt, đáp ứng được về độ cứng, độ bềnmòn, độ bền nén và hệ số dẫn nhiệt, …Ngày nay, với sự phát triển của khoa học kỹ thuật nói chung và của ngành chế tạomáy nói riêng, ngày càng có nhiều loại vật liệu mới ra đời đáp ứng các yêu cầu ngàycàng cao về cơ lí tính và các tính chất đặc biệt khác, tính gia công của các loại vậtliệu này rất thấp (khó gia công), đồng thời các chi tiết có yêu cầu ngày càng cao vềchất lượng cũng như độ chính xác. Do vậy phạm vi sử dụng của phương pháp màingày càng được mở rộng.Trong ngành chế tạo máy hiện đại, mài chiếm một tỷ lệ rất lớn, máy mài chiếmkhoảng 30% tổng số máy cắt kim loại. Đặc biệt là trong ngành chế tạo ổ bi, nguyêncông mài chiếm khoảng 60% toàn bộ quy trình công nghệ.Quá trình mài là quá trình cắt gọt của đá mài vào chi tiết, tạo ra rất nhiều phoi vụndo sự cắt và cào xước của các hạt mài vào vật liệu gia công. Mài có những đặc điểmkhác với các phương pháp gia công khác:+ Ở đá mài, các lưỡi cắt không giống nhau và sắp xếp lộn xộn trong chất dính kết.+ Hình dáng hình học của mỗi hạt mài khác nhau (các góc độ, bán kính góc lượn ởđỉnh hạt mài, …), góc cắt thường lớn hơn 90 độ , góc trước âm, do đó không thuậnlợi cho quá trình tạo phoi và thoát phoi.+ Tốc độ cắt khi mài rất cao, cùng một lúc, trong thời gian ngắn có nhiều hạt màicùng tham gia cắt và tạo ra nhiều phoi vụn.+ Độ cứng của hạt mài cao nên có thể cắt gọt được những loại vật liệu cứng mà cácloại dụng cụ cắt khác không gia công được hoặc gia công rất khó khăn như thép đãtôi, hợp kim cứng, …+ Trong quá trình cắt, đá mài có khả năng tự mài sắc. Hạt mài có độ dòn cao, lưỡicắt dễ bị vỡ vụn, tạo thành những lưỡi cắt mới hoặc bật ra khỏi chất dính kết để cáchạt mài khác tham gia cắt.+ Do có nhiều hạt mài cùng tham gia cắt với góc trước âm và góc cắt lớn hơn 90 độnên tạo ra ma sát rất lớn, quá trình cắt bằng đá mài gọi là quá trình “cắt – càoxước” làm cho nhiệt cắt rất lớn, chi tiết bị nung nóng rất nhanh (trên 1000 độC).+ Lực mài tuy nhỏ nhưng diện tích tiếp xúc của đỉnh hạt mài với bề mặt gia công rấtnhỏ nên lực cắt đơn vị rất lớn .Trong quá trình mài tồn tại 3 hiện tượng: cắt (cutting), cày (ploughing) và trượt(rubbing) các hiện tượng này đồng thời xảy ra và phụ thuộc vào tương tác giữa hạtmài và vật liệu gia công.Mài còn được gọi là dụng cụ cắt có lưỡi cắt không xác định, ko xác định vì ở đó córất nhiều hiện tượng ngẫu nhiên, ko theo quy luật, ví dụ như thông số hình học củahạt mài, kích thước hạt, sự phân bố hạt trên bề mặt đá, sự vỡ ra của các hạt cũngnhư sự tách ra khỏi bề mặt đá của các hạt. Chính vì thế, việc nghiên cứu và điềukhiển quá trình mài là hơi bị phức tạp so với các quá trình gia công khác.TƯƠNG TÁC TRONG VÙNG MÀIĐể hiểu rõ bản chất của quá trình mài, cần phải phân tích quá trình tạo phoi khimài, vì đây là cơ sở, là nguồn gốc của các hiện tượng vật lý xảy ra trong quá trìnhcắt như biến dạng, lực cắt, nhiệt cắt, … Để khảo sát được vấn đề này cần phải môhình hóa quá trình cắt bằng hạt mài. Có nhiều mô hình đã được đưa ra, trong đó cómô hình dưới đây:Như đã phân tích ở trên, mài là một quá trình rất phức tạp, các hiện tượng vật lýxảy ra trong quá trình cắt phụ thuộc lớn vào tương tác giữa hạt mài, giữa đá màivới vật liệu gia công (phôi). Có thể thấy rõ các tương tác đó trong quá trình cắt bằnghạt mài như hình sau:Trong bất kì quá trình mài nào đều xuất hiện bốn tương tác sau:- Tương tác giữa hạt mài và phôi.- Tương tác giữa phoi và chất kết dính.- Tương tác giữa phoi và phôi.- Tương tác giữa chất kết dính và phôi.Trong đó, tương tác giữa hạt mài và phôi là quan trọng nhất, có ảnh hưởng tới toànbộ các hiện tượng vật lí xảy ra trong quá trình gia công (hình 01). Tương tác giữahạt mài và phôi bao gồm 3 hiện tượng (hình 02): cắt (cutting) – tạo ra bề mặt giacông, cày (plowing) và trượt ( ...