CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI 1. Giới thiệu chung về công nghệ đánh bóng 1. Khái niệm đánh bóng Có nhiều định nghĩa về quá trình đánh bóng từ nhiều nguồn khác nhau. Tự điển MacGraw-Hill mô tả đánh bóng là: Làm nhẵn, trơn láng và sáng bóng bề mặt kim loại thông qua việc sử dụng chất liệu mài.
Tự điển Macmillan mô tả đánh bóng là: Một quá trình gia công tinh bằng các hạt mài rất nhỏ bao lấy vật đỡ mềm với dòng bôi trơn. Có rất ít vật liệu được lấy đi và hiệu quả chính là sinh ra bề mặt nhẵn bóng có khả năng phản xạ cao. Trong đánh bóng một bề mặt nền mịn sẽ có tác dụng làm cho các “nhấp nhô” bị san bằng vào các “ vùng lõm”. Từ những định nghĩa trên, thì đánh bóng có những đặc điểm như sau: Quá trình đánh bóng là quá trình gia công tinh chi tiết.
Quá trình đánh bóng sinh ra một lượng nhỏ các vật liệu bị lấy đi Quá trình đánh bóng sẽ loại bỏ các phần bề mặt nhấp nhô của chi tiết. Như vậy quá trình đánh bóng là một quá trình tương đối đơn giản và mục đích cuối cùng là cải thiện bề mặt bằng cách giảm các nhấp nhô. Tuy nhiên, có vô số các dụng cụ được sử dụng và các chuyển động đánh bóng khác nhau được thực hiện. Quá trình đánh bóng và gia công tinh có nhiệm vụ sửa lỗi về hình dáng, gợn sóng bề mặt và làm giảm các nhấp nhô [24].
Bản chất và công dụng của đánh bóng Đánh bóng được dùng để gia công mặt trụ ngoài, mặt trụ trong, mặt côn, mặt phẳng, mặt cầu, mặt định hình. Trong một số trường hợp ngoài mục đính giảm độ nhám, tăng độ sáng thì đánh bóng còn được dùng để tăng độ chính xác của chi tiết. Lượng kim loại bóc tách vào khoảng 0,01-0,03 mm. Độ bóng có thể đạt cấp 11-14.
HVTT: Phan Thị Kiều Phương 6 GVHD: PGS. TS Đặng Văn Nghìn Nghiên cứu công nghệ đánh bóng điện hóa Bằng phương pháp thích hợp có thể gia công các vật liệu có độ cứng khác nhau từ nhôm đến thép nhiệt luyện. Cơ chế của quá trình đánh bóng được giải thích theo ba hướng sau: - Cơ khí: cơ chế được giải thích bằng bóc tách độ nhám tế vi. - Vật lý: các yếu tố xác định quá trình đánh bóng là nhiệt độ, tính dẫn điện - Hóa học: quá trình bóc tách bởi axit Quá trình đánh bóng là một quá trình tổ hợp các hiện tượng cơ khí, vật lý, điện và hóa học.
Các hiện tượng này có liên hệ và tác động lẫn nhau, đồng thời thay đổi tùy vật liệu gia công, phương pháp và chế độ gia công. Các chi tiết sau khi gia công tạo hình sẽ để lại các vết cào xước, các vết rỉ sét trên bề mặt ảnh hưởng đến quá trình làm việc cũng như tính thẫm mỹ của chi tiết, vì thế cần có quá trình gia công để làm giảm hoặc san bằng chúng. Trình tự xóa các vết này có thể dùng biểu đồ Hình 1-1: Biểu đồ gia công hoàn thiện bề mặt chi tiết Phương pháp đánh bóng không chữa được các sai lệch về hình dáng, vị trí tương quan hay những khuyết tật để lại mà nó chỉ có tác dụng làm nhẵn, trơn láng HVTT: Phan Thị Kiều Phương 7 GVHD: PGS. TS Đặng Văn Nghìn Nghiên cứu công nghệ đánh bóng điện hóa và sáng bóng bề mặt kim loại.
Do đó, đánh bóng là một biện pháp gia công hoàn thiện bề mặt, là nguyên công sau cùng của quá trình gia công chi tiết. Độ nhám bề mặt của phương pháp đánh bóng rất nhỏ ( từ 0.25µm) đảm bảo cho chi tiết có độ bóng loáng, nâng cao tính thẫm mỹ và giá trị của chi tiết. Độ nhám bề mặt sau các quá trình gia công tiện, mài và đánh bóng được thể hiện trong bảng sau: Bảng 1-1: Độ nhám bề mặt sau các quá trình gia công khác nhau 1. Phân loại phương pháp đánh bóng.
Đánh bóng cơ học: Là quá trình sử dụng các hạt mài như dao cắt để bóc tách vật liệu. Sự chuyển động tương đối giữa bề mặt cần đánh bóng và dụng cụ gia công, cùng với vận tốc, áp lực và thời gian sẽ thích hợp gây biến dạng dẻo hoặc loại bỏ các đỉnh nhấp nhô trên bề mặt. Tùy theo dụng cụ được dùng, cơ cấu mà nó tách động lên cũng như các nhân tố khác, đánh bóng cơ học có thể được thực hiện theo hai phương pháp khác nhau: - Bằng vật liệu mài cứng được gắn lên một vật mang hạt, hoặc không gắn liên kết mà chuyển động tự do. - Nhờ lớp bề mặt biến dạng dẻo của chi tiết gia công do áp lực toàn bộ hay từng phần của dụng cụ cắt.
Phương pháp đánh bóng cơ họcbao gồm: HVTT: Phan Thị Kiều Phương 8 GVHD: PGS. TS Đặng Văn Nghìn Nghiên cứu công nghệ đánh bóng điện hóa Phương pháp đánh bóng bằng bánh mài Đây là phương pháp phổ biến nhất. Trong quá trình gia công chi tiết được tỳ một lực nhất định vào vành ngoài của một đĩa đang quay nhanh. - Hạt mài được cán lăn ra hoặc hỗn hợp keo – hạt mài với dầu bôi trơn.
- Hạt mài chứa trong dầu bôi trơn. - Hạt mài dưới dạng bột nhão với mỡ bôi trơn. - Hạt mài chứa trong dung dịch huyền phù. Các nhân tố xác định khả năng làm việc và hiệu quả của đá là: độ hạt, tốc độ quay của đá, áp lực lên chi tiết, bôi trơn và làm nguội .2: Phương pháp đánh bóng bằng bánh mài Phương pháp đánh bóng bằng dải băng Phương pháp này cho năng suất cao hơn đánh bóng bằng bánh đánh bóng.
Do diện tích của dải băng lớn hơn, tản nhiệt tốt hơn, cho phép gia công bề mặt khó hơn, dải mềm mại nên ít bị đột ngột khi thay đổi áp lực và tốc độ. Phương pháp này thường dùng kèm con lăn tiếp xúc. Đánh bóng không tiếp xúc - trong thùng quay:Dùng cho các chi tiết khó gia công trên các máy đánh bóng. Bản chất của phương pháp là: chi tiết và hỗn hợp vật liệu đánh bóng được chứa trong thùng quay kín hoặc hở, trong quá trình quay do ma sát giữa chúng mà vật liệu được lấy đi.
HVTT: Phan Thị Kiều Phương 9 GVHD: PGS. TS Đặng Văn Nghìn Nghiên cứu công nghệ đánh bóng điện hóa Các chất phụ trợ được thêm vào để ngăn ngừa chi tiết khỏi vỡ, sức mẻ, biến dạng, tăng hiệu suất và độ sáng bóng. Đồng thời cũng giúp giảm xóc,va đập giữa các chi tiết.3: Phương pháp đánh bóng bằng dãi băng Phương pháp đánh bóng dựa vào từ trường Sử dụng các hạt mài có từ tín và đặt trong từ trường của hai cực nam châm. Chuyển động tương đối giữa chi tiết và các hạt mài này là cơ sở của quá trình bóc tách vật liệu.
Thường dùng hỗn hợp nhôm oxit kết hợp với sắt trong khí trơ với áp suất và nhiệt độ cao hoặc sản phẩm của phản ứng nhiệt nhôm trong khí trơ. Phương pháp đánh bóng dựa vào từ trường HVTT: Phan Thị Kiều Phương 10 GVHD: PGS. TS Đặng Văn Nghìn Nghiên cứu công nghệ đánh bóng điện hóa Ưu điểm của phương pháp: Các hạt liên kết với nhau dọc theo từ thông. Mà từ thông không bị cản trở bởi phôi.
Do đó, các chuổi hạt có tính linh hoạt rất cao, có thể đánh bóng được những vị trí khó tiếp cận. Đánh bóng bằng phương pháp hóa học Trong phương pháp này, bề mặt chi tiết được san bằng nhờ các chất hóa học. Phương pháp này không gây biến dạng, cho bề mặt chống gỉ tốt, một số trường hợp có độ bền mới cao hơn đánh bóng cơ khí. Ưu điểm lớn nhất là: thời gian thực hiện nhanh, thuận lợi cho các chi tiết phức tạp hoặc nhỏ và không cần đến thiết bị chuyên dùng đắt tiền.
Trong quá trình đánh bóng, thành phần các chất hòa tan có thể thay đổi như bị bão hòa bởi muối kim loại và hoạt tính của chúng giảm đi. Vì vậy cần thường xuyên kiểm tra và điều chỉnh phù hợp. Giới thiệu chung về công nghệ đánh bóng điện hóa 1. Khái niệm Đánh bóng điện hóa ( Electropolishing) là quá trình hòa tan vật tẩy ( sản phẩm cần đánh bóng) tại điện cực dương Anod, trong dung dịch đặc biệt, do tốc độ hòa tan của phần lồi lớn hơn phần lõm nên bề mặt được san bằng và trở nên nhẵn bóng [1].
Quy trình chủ yếu dựa vào tác dụng đảo chiều của dòng điện.Trong quá trình đánh bóng ion kim loại từ bề mặt chi tiết được hòa tan vào dung dịch.Đây là một phương pháp rất phổ biến để làm giảm độ nhám bề mặt, Nâng cao chất lượng bề mặt. Nguyên lý chung của phương pháp đánh bóng điện hóa HVTT: Phan Thị Kiều Phương 11 GVHD: PGS. TS Đặng Văn Nghìn Nghiên cứu công nghệ đánh bóng điện hóa Hình 1.Nguyên lý đánh bóng điện hóa Nguyên lý chung là điện cực và mẫu đánh bóng được nhúng vào trong dung dịch điện phân, và được cấp dòng điện một chiều có diện áp có thể điều chỉnh được. Khi cho dòng điện chạy qua điện cực và mẫu (mẫu gắn với cực dương của nguồn và điện cực ở cực âm) dưới tác dụng của dòng điện trong môi trường điện phân sẽ ăn mòn các đỉnh của bề mặt kim loại tạo nên bề mặt phẳng hơn.
Ưu nhược điểm và phạm vi ứng dụng của phương pháp đánh bóng điện hóa Ưu điểm - Bề mặt ko có vết xước như đánh bóng; mịn, sáng bóng, phản quang tốt, dể đạt độ sâu mong muốn. - Tăng tính cơ khí, giảm ma sát, không làm thay đổi cấu trúc mạng. Giảm tạp chất do chỉ có tách hạt, không bị hiện tượng đẩy hạt vào sâu như mài mòn cơ khí. HVTT: Phan Thị Kiều Phương 12 GVHD: PGS.
TS Đặng Văn Nghìn Nghiên cứu công nghệ đánh bóng điện hóa - Chống bám dính. - Thời gian nhanh. Đánh bóng được những chi tiết có hình dạng phức tạp mà các phương pháp khác không làm được. - Làm giàu Cr ở bề mặt.
- Áp dụng được cho các vật liệu dẻo cao mà các phương pháp đánh bóng cơ học truyền thống không thể thực hiện được. Nhược điểm - Việc xử lý hóa chất gây tốn kém và ảnh hưởng tới môi trường. - Không đánh bóng được các hợp kim nhiều pha có pha chịu ăn mòn. - Không loại bỏ được vết bẩn, tạp chất.
- Không xóa được các vết xước. Phạm vi ứng dụng Đánh bóng điện hóa không phải là phương pháp quá mới.Trong ngành cơ khí – chế tạo, chất lượng bề mặt của chi tiết là vấn đề đáng được quan tâm.
