Luận án tiến sĩ: Ảnh hưởng của thông số công nghệ đến gia công tia lửa điện bề mặt thép 90CrSi

• Tác giả: Nguyễn Minh Cường
• Người hướng dẫn: PGS. Vũ Ngọc Phi
• Trường học: Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên
• Chuyên ngành: Kỹ thuật cơ khí
• Đề tài: Nghiên cứu ảnh hưởng công nghệ đến gia công tia lửa điện trên thép 90CrSi với dung dịch nano SiC
• Loại tài liệu: luận án tiến sĩ
• Năm xuất bản: 2023
• Địa điểm: Hà Nội

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• MỞ LẠC
• DANH MỤC KÝ HIỆU, CHỮ CÁI VIẾT TẮT
• DANH MỤC HÌNH VẼ
• DANH MỤC BẢNG BIỂU
• 1. PHẦN MỞ ĐẦU
• 1.1. Tính cấp thiết của đề tài
• 1.2. Đối tượng, mục tiêu nghiên cứu của đề tài
• 1.3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
• 1.4. Phương pháp nghiên cứu
• 1.5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
• 1.6. Những đóng góp mới của luận án
• 2. TỔNG QUAN VÀ PHƯƠNG PHÁP GIA CÔNG BẰNG TIA LỬA ĐIỆN
• 2.1. Phương pháp gia công bằng tia lửa điện
• 2.2. Lịch sử phát triển
• 2.3. Nguyên lý gia công tia lửa điện
• 2.4. Các dạng của gia công bằng tia lửa điện
• 2.5. Ưu nhược điểm của gia công tia lửa điện
• 2.6. Các thông số công nghệ của gia công xung điện
• 2.7. Năng suất, chất lượng bề mặt và độ chính xác gia công
• 2.8. Phương pháp gia công tia lửa điện có trộn bột - PMEDM
• 2.9. Tổng quan tình hình nghiên cứu về EDM và PMEDM
• 2.10. Tình hình nghiên cứu trong nước
• 2.11. Tình hình nghiên cứu về EDM và PMEDM trên thế giới
• 2.12. Kết luận chương 1
• 3. MÔ HÌNH THỰC NGHIỆM GIA CÔNG TIA LỬA ĐIỆN CÓ TRỘN BỘT TRONG DUNG DỊCH ĐIỆN MÔI CHI TIẾT CỦA THÉP 90CrSi QUA TÔI VÀ XÂY DỰNG HỆ THỐNG THÍ NGHIỆM
• 3.1. Mô hình nâng cao hiệu quả quá trình PMEDM
• 3.2. Số liệu và cơ sở của nghiên cứu quá trình gia công tia lửa điện có trộn bột
• 3.3. Chẩn thông số đầu vào
• 3.4. Hệ thống thí nghiệm
• 3.5. Phôi thí nghiệm
• 3.6. Bộ trộn vào dung dịch điện môi
• 3.7. Dung dịch điện môi
• 3.8. Bể chứa dung dịch điện môi
• 3.9. Thông số và nồng bột SiC trộn vào dung dịch điện môi
• 3.10. Thiết bị đo, kiểm tra. Máy đo độ nhám bề mặt gia công
• 3.11. Kính hiển vi điện tử quét (SEM/EDX) Jeol JMS 6490
• 3.12. Kết luận chương 2
• 4. NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC THÔNG SỐ CÔNG NGHỆ ĐẾN NHÁM BỀ MẶT, NĂNG SUẤT BÓC TÁCH VÀ ĐÁ MÒN ĐIỆN CỰC KHI GIA CÔNG XUNG ĐIỆN THÉP 90CrSi VỚI DUNG DỊCH ĐIỆN MÔI CÓ TRỘN BỘT SiC
• 4.1. Mục đích thí nghiệm
• 4.2. Thiết kế thí nghiệm
• 4.3. Tiến hành thí nghiệm
• 4.4. Kết quả và nhận xét
• 4.5. Ảnh hưởng của các thông số đầu vào quá trình xung điện đá nhám bề mặt
• 4.6. Ảnh hưởng của các thông số đầu vào quá trình xung điện năng suất bóc tách vật liệu
• 4.7. Ảnh hưởng của các thông số đầu vào quá trình xung điện tác động đá mòn điện cực
• 4.8. Kết luận chương 3
• 5. TÁI ĐIỀU HÓA ĐA MỤC TIÊU CÁC THÔNG SỐ CÔNG NGHỆ KHI XUNG THÉP 90CrSi QUA TÔI VỚI DUNG DỊCH ĐIỆN MÔI CÓ TRỘN BỘT NANO SiC
• 5.1. Khái quát và phương pháp Taguchi và phân tích quan hệ xám
• 5.2. Tái điều đa mục tiêu khi xung bề mặt trụ đánh hình với dung dịch điện môi có trộn bột bằng phương pháp Taguchi và phân tích quan hệ xám
• 5.3. Xây dựng cơ sở dữ liệu đối dòng mạng trực giao
• 5.4. Phân tích quan hệ xám
• 5.5. Kết luận chương 4
• 6. KẾT LUẬN CHUNG VÀ HƯỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO
• 6.1. Kết luận chung
• 6.2. Hướng nghiên cứu tiếp theo
• DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CÔNG BÁ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Giới thiệu về gia công tia lửa điện

Gia công tia lửa điện (EDM) là một trong những công nghệ gia công tiên tiến nhất hiện nay, đặc biệt trong việc gia công các vật liệu cứng và khó gia công như thép 90CrSi. Công nghệ này hoạt động dựa trên nguyên lý phóng điện giữa hai điện cực, tạo ra nhiệt độ cao làm tan chảy và loại bỏ vật liệu. Việc áp dụng công nghệ này trong gia công kim loại đã mở ra nhiều cơ hội mới cho ngành công nghiệp chế tạo. Đặc biệt, việc sử dụng dung dịch nano SiC trong quá trình gia công đã cho thấy những cải thiện đáng kể về hiệu suất và chất lượng bề mặt gia công. Theo nghiên cứu, việc trộn bột nano SiC vào dung dịch điện môi không chỉ nâng cao tốc độ bóc tách vật liệu mà còn cải thiện độ nhám bề mặt, giúp giảm thiểu các công đoạn gia công tinh sau đó.

1.1. Tính cấp thiết của nghiên cứu

Nghiên cứu này nhằm làm rõ ảnh hưởng của công nghệ gia công tia lửa điện đến quá trình gia công thép 90CrSi với dung dịch nano SiC. Thép 90CrSi là một loại thép hợp kim có tính năng cơ học tốt, thường được sử dụng trong sản xuất các chi tiết máy có yêu cầu cao về độ cứng và độ bền. Tuy nhiên, việc gia công loại thép này bằng các phương pháp truyền thống gặp nhiều khó khăn do độ cứng cao. Do đó, việc áp dụng công nghệ EDM với dung dịch nano SiC không chỉ giúp cải thiện hiệu suất gia công mà còn nâng cao chất lượng sản phẩm cuối cùng.

II. Công nghệ gia công và dung dịch nano SiC

Công nghệ gia công bằng tia lửa điện (EDM) đã được nghiên cứu và phát triển mạnh mẽ trong những năm gần đây. Việc sử dụng dung dịch nano SiC trong quá trình gia công đã cho thấy những ưu điểm vượt trội. Nano SiC có kích thước hạt nhỏ, giúp tăng cường khả năng dẫn điện và cải thiện khả năng truyền nhiệt trong dung dịch điện môi. Điều này dẫn đến việc tăng cường hiệu suất gia công, giảm thiểu mòn điện cực và nâng cao độ chính xác của sản phẩm. Nghiên cứu cho thấy rằng việc tối ưu hóa nồng độ nano SiC trong dung dịch điện môi có thể tạo ra những cải thiện đáng kể về tốc độ bóc tách vật liệu và độ nhám bề mặt. Các thông số như thời gian phát xung, cường độ dòng điện và nồng độ bột SiC đều có ảnh hưởng lớn đến kết quả gia công.

2.1. Ảnh hưởng của công nghệ đến gia công kim loại

Công nghệ gia công tia lửa điện đã chứng minh được hiệu quả trong việc gia công các vật liệu kim loại cứng. Việc áp dụng công nghệ này không chỉ giúp giảm thiểu lực cắt mà còn hạn chế các hiện tượng như biến dạng nhiệt và mòn dụng cụ. Đặc biệt, khi kết hợp với dung dịch nano SiC, quá trình gia công trở nên hiệu quả hơn, với khả năng bóc tách vật liệu cao hơn và độ nhám bề mặt thấp hơn. Nghiên cứu đã chỉ ra rằng, việc tối ưu hóa các thông số công nghệ có thể mang lại những kết quả ấn tượng trong gia công thép 90CrSi.

III. Kết quả nghiên cứu và ứng dụng thực tiễn

Kết quả nghiên cứu cho thấy rằng việc sử dụng dung dịch nano SiC trong quá trình gia công tia lửa điện trên thép 90CrSi đã mang lại những cải thiện rõ rệt về hiệu suất và chất lượng sản phẩm. Các thí nghiệm cho thấy tốc độ bóc tách vật liệu tăng lên đáng kể, trong khi độ nhám bề mặt giảm xuống mức tối ưu. Điều này không chỉ giúp tiết kiệm thời gian gia công mà còn giảm thiểu chi phí sản xuất. Ứng dụng công nghệ này trong thực tiễn sản xuất có thể giúp các doanh nghiệp nâng cao năng lực cạnh tranh và chất lượng sản phẩm, đáp ứng tốt hơn nhu cầu của thị trường.

3.1. Đánh giá hiệu quả ứng dụng công nghệ

Việc áp dụng công nghệ gia công tia lửa điện với dung dịch nano SiC đã cho thấy những kết quả khả quan trong ngành công nghiệp chế tạo. Các doanh nghiệp có thể tận dụng công nghệ này để gia công các chi tiết máy có yêu cầu cao về độ chính xác và độ bền. Nghiên cứu cũng chỉ ra rằng, việc tối ưu hóa các thông số công nghệ có thể giúp nâng cao hiệu suất gia công, giảm thiểu chi phí và thời gian sản xuất. Điều này mở ra cơ hội mới cho các doanh nghiệp trong việc cải thiện quy trình sản xuất và nâng cao chất lượng sản phẩm.