Nghiên Cứu Ảnh Hưởng Của Các Thông Số Chế Độ Cắt Đến Ứng Suất Dư Và Chất Lượng Bề Mặt Khi Gia Công Khuôn

• Tác giả: Nguyễn Hàm Hòa
• Người hướng dẫn: PGS. Lê Chí Cương
• Trường học: Trường Đại học Lâm Nghiệp Việt Nam
• Chuyên ngành: Cơ khí Chế tạo máy
• Đề tài: Nghiên Cứu Ảnh Hưởng Của Các Thông Số Chế Độ Cắt Đến Ứng Suất Dư Và Chất Lượng Bề Mặt Khi Gia Công Khuôn
• Loại tài liệu: Luận văn thạc sỹ
• Năm xuất bản: 2016
• Địa điểm: Đồng Nai

I. Tổng Quan Về Nghiên Cứu Ảnh Hưởng Chế Độ Cắt Khuôn

Nghiên cứu ảnh hưởng của thông số chế độ cắt đến ứng suất dư và chất lượng bề mặt khi gia công khuôn là một lĩnh vực quan trọng trong sản xuất hiện đại. Phương pháp gia công tia lửa điện (EDM), đặc biệt là cắt dây EDM, đang được sử dụng rộng rãi để gia công các vật liệu cứng và hình dạng phức tạp. Tuy nhiên, quá trình này có thể gây ra ứng suất dư trên bề mặt, ảnh hưởng đến tuổi thọ khuôn và độ chính xác của sản phẩm. Nghiên cứu này tập trung vào việc hiểu rõ mối quan hệ giữa các thông số chế độ cắt như tốc độ cắt, lượng chạy dao, điện áp, và ảnh hưởng của chúng đến ứng suất dư và độ nhám bề mặt. Việc tối ưu hóa các thông số này là rất quan trọng để đạt được chất lượng bề mặt tốt nhất và kéo dài tuổi thọ khuôn. Theo nghiên cứu của Lazarenko, gia công tia lửa điện có thể loại bỏ vật liệu mà không phụ thuộc vào độ cứng vật liệu.

1.1. Tổng quan về phương pháp gia công tia lửa điện EDM

Gia công tia lửa điện (EDM) là một phương pháp gia công không tiếp xúc, sử dụng các xung điện để loại bỏ vật liệu. Quá trình này diễn ra trong một môi trường điện môi, với một điện cực (dao cụ) và phôi được đặt cách nhau một khoảng nhỏ. Các xung điện tạo ra các tia lửa điện, làm nóng chảy và bốc hơi vật liệu trên bề mặt phôi. EDM đặc biệt hữu ích cho việc gia công các vật liệu cứng, khó gia công bằng các phương pháp truyền thống như gang xám, thép công cụ, hợp kim nhôm. Gia công cắt dây tia lửa điện là một biến thể của EDM, trong đó một sợi dây kim loại mỏng được sử dụng làm điện cực để cắt vật liệu.

1.2. Ứng dụng của gia công tia lửa điện trong chế tạo khuôn

Gia công tia lửa điện đóng vai trò quan trọng trong chế tạo khuôn, đặc biệt là các loại khuôn phức tạp như khuôn dập, khuôn ép nhựa, và khuôn đúc. EDM cho phép tạo ra các hình dạng phức tạp và chi tiết nhỏ mà các phương pháp gia công khác khó thực hiện. Việc sử dụng EDM trong gia công khuôn giúp cải thiện độ chính xác, độ bóng bề mặt và giảm thiểu sự biến dạng vật liệu. Ngoài ra, EDM còn được sử dụng để sửa chữa và bảo trì khuôn, kéo dài tuổi thọ khuôn và giảm chi phí sản xuất.

II. Thách Thức Ứng Suất Dư Ảnh Hưởng Tuổi Thọ Khuôn

Ứng suất dư là một vấn đề nghiêm trọng trong gia công khuôn. Quá trình gia công, đặc biệt là gia công cắt dây EDM, có thể tạo ra ứng suất dư trên bề mặt của chi tiết. Ứng suất dư có thể là ứng suất kéo (tension) hoặc ứng suất nén (compression), và có thể ảnh hưởng đến độ bền mỏi, độ bền ăn mòn và tuổi thọ của khuôn. Ứng suất dư kéo thường làm giảm tuổi thọ khuôn, trong khi ứng suất dư nén có thể cải thiện độ bền mỏi. Việc kiểm soát và giảm thiểu ứng suất dư là rất quan trọng để đảm bảo chất lượng và tuổi thọ khuôn. Các nghiên cứu chỉ ra rằng, nếu ứng suất dư càng nhỏ và độ nhám bề mặt càng cao thì chất lượng và tuổi thọ của sản phẩm càng tăng.

2.1. Cơ chế hình thành ứng suất dư trong gia công EDM

Ứng suất dư trong gia công EDM hình thành do sự biến đổi nhiệt nhanh chóng trên bề mặt vật liệu. Các xung điện tạo ra nhiệt độ cao cục bộ, làm nóng chảy và bốc hơi vật liệu. Quá trình làm nguội nhanh chóng sau đó gây ra sự co ngót không đều, dẫn đến biến dạng dẻo và hình thành ứng suất dư. Các yếu tố ảnh hưởng đến sự hình thành ứng suất dư bao gồm thông số chế độ cắt, vật liệu khuôn, và dung dịch trơn nguội. Việc hiểu rõ cơ chế hình thành ứng suất dư là cần thiết để phát triển các phương pháp giảm thiểu ứng suất dư trong gia công khuôn.

2.2. Tác động của ứng suất dư đến chất lượng và tuổi thọ khuôn

Ứng suất dư có tác động lớn đến chất lượng và tuổi thọ khuôn. Ứng suất dư kéo có thể làm giảm độ bền mỏi và tăng nguy cơ nứt vỡ, đặc biệt là trong các khuôn chịu tải trọng lặp đi lặp lại. Ứng suất dư cũng có thể ảnh hưởng đến độ chính xác gia công và gây ra sai số hình học. Ngược lại, ứng suất dư nén có thể cải thiện độ bền mỏi và tăng khả năng chống ăn mòn. Việc kiểm soát ứng suất dư là rất quan trọng để đảm bảo khuôn hoạt động ổn định và có tuổi thọ cao.

III. Phương Pháp Phân Tích Ảnh Hưởng Thông Số Chế Độ Cắt

Để nghiên cứu ảnh hưởng của thông số chế độ cắt đến ứng suất dư và chất lượng bề mặt, cần áp dụng các phương pháp phân tích và đo lường phù hợp. Phương pháp phân tích ứng suất bằng nhiễu xạ tia X là một kỹ thuật phổ biến để xác định ứng suất dư một cách không phá hủy. Bên cạnh đó, phần mềm mô phỏng gia công có thể được sử dụng để dự đoán sự phân bố ứng suất và nhiệt độ trong quá trình gia công. Kết hợp giữa mô phỏng và thực nghiệm giúp hiểu rõ hơn về các yếu tố ảnh hưởng và tối ưu hóa chế độ cắt. Đồng thời, các phương pháp đo độ nhám bề mặt bằng máy đo độ nhám bề mặt sẽ cho biết được chất lượng bề mặt sau khi gia công.

3.1. Sử dụng phương pháp nhiễu xạ tia X đo ứng suất dư

Phương pháp nhiễu xạ tia X là một kỹ thuật không phá hủy để xác định ứng suất dư trong vật liệu. Nguyên lý của phương pháp dựa trên sự thay đổi khoảng cách giữa các mặt tinh thể khi có ứng suất. Bằng cách đo góc nhiễu xạ của tia X trên bề mặt vật liệu, có thể tính toán được ứng suất dư. Phương pháp nhiễu xạ tia X cho phép đo ứng suất dư với độ chính xác cao và có thể được áp dụng cho nhiều loại vật liệu khác nhau. Theo tài liệu, phương pháp này không phá hủy cấu trúc vật liệu và có thể thực hiện ngay trên chi tiết đang làm việc.

3.2. Ứng dụng phần mềm mô phỏng trong phân tích gia công khuôn

Phần mềm mô phỏng gia công đóng vai trò quan trọng trong việc phân tích và tối ưu hóa quá trình gia công khuôn. Các phần mềm này cho phép mô phỏng các hiện tượng vật lý xảy ra trong quá trình gia công, như phân bố nhiệt độ, ứng suất, và biến dạng. Bằng cách sử dụng phần mềm mô phỏng, có thể dự đoán được ảnh hưởng của các thông số chế độ cắt đến ứng suất dư và chất lượng bề mặt, từ đó đưa ra các điều chỉnh phù hợp để đạt được kết quả tốt nhất.

IV. Tối Ưu Chế Độ Cắt Để Giảm Ứng Suất Dư và Nâng Cao Chất Lượng

Mục tiêu chính của nghiên cứu là tối ưu hóa chế độ cắt để giảm ứng suất dư và nâng cao chất lượng bề mặt khi gia công khuôn. Việc này đòi hỏi phải xác định được mối quan hệ giữa các thông số chế độ cắt (như tốc độ cắt, lượng chạy dao, chiều sâu cắt, điện áp) và ứng suất dư, độ nhám bề mặt. Bằng cách điều chỉnh các thông số này, có thể kiểm soát được lượng nhiệt sinh ra trong quá trình gia công và giảm thiểu sự biến dạng vật liệu. Các phương pháp tối ưu hóa có thể bao gồm thiết kế thực nghiệm (DOE), thuật toán tối ưu hóa, và mạng nơ-ron nhân tạo. Việc tối ưu hóa chế độ cắt giúp cải thiện độ chính xác gia công, giảm chi phí gia công, và kéo dài tuổi thọ khuôn.

4.1. Ảnh hưởng của tốc độ cắt đến ứng suất dư và độ nhám

Tốc độ cắt là một trong những thông số chế độ cắt quan trọng nhất ảnh hưởng đến ứng suất dư và độ nhám bề mặt. Tốc độ cắt cao có thể làm tăng nhiệt độ trong vùng cắt, dẫn đến ứng suất dư kéo lớn hơn và độ nhám bề mặt cao hơn. Ngược lại, tốc độ cắt thấp có thể giảm ứng suất dư và cải thiện độ nhám bề mặt, nhưng có thể làm giảm năng suất. Việc lựa chọn tốc độ cắt phù hợp là rất quan trọng để đạt được sự cân bằng giữa chất lượng và năng suất.

4.2. Vai trò của dung dịch trơn nguội trong giảm ứng suất dư

Dung dịch trơn nguội đóng vai trò quan trọng trong việc giảm ứng suất dư và cải thiện chất lượng bề mặt trong gia công EDM. Dung dịch trơn nguội có tác dụng làm mát vùng cắt, giảm nhiệt độ và giảm thiểu sự biến dạng vật liệu. Ngoài ra, dung dịch trơn nguội còn có tác dụng bôi trơn, giảm ma sát giữa điện cực và phôi, và loại bỏ phoi. Việc lựa chọn dung dịch trơn nguội phù hợp và đảm bảo lưu lượng và áp suất phù hợp là rất quan trọng để đạt được kết quả gia công tốt nhất.

4.3. Tối ưu hóa thông số điện áp và thời gian xung

Điện áp và thời gian xung là những thông số điện quan trọng trong gia công tia lửa điện. Điện áp ảnh hưởng đến năng lượng của tia lửa điện, trong khi thời gian xung quyết định thời gian tia lửa điện tác động lên bề mặt vật liệu. Việc tối ưu hóa các thông số này có thể giúp kiểm soát lượng vật liệu bị loại bỏ và giảm thiểu ứng suất dư trên bề mặt. Điện áp cao và thời gian xung dài có thể làm tăng lượng vật liệu bị loại bỏ, nhưng cũng có thể làm tăng ứng suất dư và độ nhám bề mặt. Vì vậy, cần phải lựa chọn điện áp và thời gian xung một cách cẩn thận để đạt được sự cân bằng giữa năng suất và chất lượng.

V. Kết Quả Nghiên Cứu Ảnh Hưởng Chế Độ Cắt Thép SKD11

Nghiên cứu thực nghiệm trên thép SKD11, một loại thép công cụ phổ biến trong chế tạo khuôn, cho thấy rằng tốc độ cắt có ảnh hưởng đáng kể đến ứng suất dư và độ nhám bề mặt. Kết quả cho thấy, khi tốc độ cắt tăng, ứng suất dư cũng tăng theo, trong khi độ nhám bề mặt có xu hướng giảm. Việc sử dụng dung dịch trơn nguội phù hợp giúp giảm ứng suất dư và cải thiện độ nhám bề mặt. Mô phỏng gia công cũng cho kết quả tương tự, chứng minh tính tin cậy của phương pháp mô phỏng. Kết quả nghiên cứu này cung cấp thông tin hữu ích cho việc lựa chọn chế độ cắt phù hợp để gia công thép SKD11 đạt chất lượng cao.

5.1. Đánh giá ứng suất dư và độ nhám bề mặt sau gia công

Sau khi gia công, ứng suất dư và độ nhám bề mặt được đánh giá bằng các phương pháp đo lường phù hợp. Ứng suất dư được đo bằng phương pháp nhiễu xạ tia X, trong khi độ nhám bề mặt được đo bằng máy đo độ nhám bề mặt. Kết quả đo lường cho thấy sự khác biệt rõ rệt giữa các mẫu gia công với các thông số chế độ cắt khác nhau. Các mẫu gia công với tốc độ cắt thấp và sử dụng dung dịch trơn nguội có ứng suất dư thấp hơn và độ nhám bề mặt tốt hơn.

5.2. So sánh kết quả thực nghiệm và kết quả mô phỏng

Kết quả thực nghiệm và kết quả mô phỏng được so sánh để đánh giá tính chính xác của phương pháp mô phỏng. Sự tương đồng giữa hai kết quả này cho thấy rằng mô phỏng gia công là một công cụ hữu ích để dự đoán ứng suất dư và chất lượng bề mặt trong gia công khuôn. Mô phỏng gia công có thể được sử dụng để tối ưu hóa chế độ cắt và giảm thiểu ứng suất dư mà không cần thực hiện nhiều thử nghiệm tốn kém.

VI. Kết Luận Tối Ưu Chế Độ Cắt Nâng Cao Chất Lượng Khuôn

Nghiên cứu này đã làm sáng tỏ ảnh hưởng của thông số chế độ cắt đến ứng suất dư và chất lượng bề mặt khi gia công khuôn. Việc tối ưu hóa chế độ cắt, kết hợp với việc sử dụng dung dịch trơn nguội phù hợp, giúp giảm ứng suất dư và nâng cao chất lượng bề mặt, từ đó kéo dài tuổi thọ khuôn. Kết quả nghiên cứu này cung cấp cơ sở khoa học cho việc lựa chọn chế độ cắt phù hợp trong gia công khuôn, giúp cải thiện hiệu quả gia công và giảm chi phí sản xuất. Trong tương lai, cần nghiên cứu thêm về ảnh hưởng của các yếu tố khác như ảnh hưởng của dao cụ và rung động khi gia công đến ứng suất dư và chất lượng bề mặt.

6.1. Hướng dẫn lựa chọn chế độ cắt cho thép SKD11

Dựa trên kết quả nghiên cứu, có thể đưa ra các hướng dẫn cụ thể về việc lựa chọn chế độ cắt cho thép SKD11. Nên sử dụng tốc độ cắt vừa phải để giảm ứng suất dư và đảm bảo độ nhám bề mặt tốt. Việc sử dụng dung dịch trơn nguội chất lượng cao là rất quan trọng. Cần kiểm soát điện áp và thời gian xung để đạt được sự cân bằng giữa năng suất và chất lượng. Ngoài ra, nên thực hiện mô phỏng gia công trước khi thực hiện gia công thực tế để dự đoán kết quả và tối ưu hóa chế độ cắt.

6.2. Đề xuất các hướng nghiên cứu tiếp theo trong lĩnh vực

Trong tương lai, cần nghiên cứu thêm về ảnh hưởng của các yếu tố khác đến ứng suất dư và chất lượng bề mặt, như ảnh hưởng của dao cụ, rung động khi gia công, và vật liệu khuôn khác nhau. Cần phát triển các phương pháp tối ưu hóa chế độ cắt tiên tiến hơn, sử dụng trí tuệ nhân tạo và học máy. Nghiên cứu về các phương pháp giảm ứng suất dư sau gia công, như xử lý nhiệt, cũng là một hướng đi tiềm năng. Cuối cùng, cần có sự hợp tác chặt chẽ giữa các nhà nghiên cứu và các doanh nghiệp sản xuất để ứng dụng các kết quả nghiên cứu vào thực tiễn sản xuất, góp phần nâng cao năng lực cạnh tranh của ngành công nghiệp chế tạo khuôn.

Tổng quan nghiên cứu

Gia công bằng tia lửa điện (EDM) là công nghệ tiên tiến được ứng dụng rộng rãi trong chế tạo các chi tiết có độ cứng cao và hình dạng phức tạp, đặc biệt trong ngành sản xuất khuôn mẫu. Theo ước tính, từ cuối thập niên 1980, nhiều doanh nghiệp trong nước đã trang bị máy EDM nhằm cải tiến phương pháp gia công các vật liệu khó gia công truyền thống như thép SKD11. Tuy nhiên, việc xác định chế độ công nghệ tối ưu để đạt chất lượng bề mặt và ứng suất dư thấp vẫn còn nhiều thách thức do phụ thuộc vào nhiều thông số kỹ thuật và kinh nghiệm vận hành.

Luận văn thạc sĩ này tập trung nghiên cứu ảnh hưởng của một số thông số chế độ cắt trên máy cắt dây EDM JSEDM đến ứng suất dư và chất lượng bề mặt khi gia công thép SKD11 có bề dày 17mm. Mục tiêu cụ thể là khảo sát và tính toán ứng suất dư, độ nhám bề mặt dưới các vận tốc cắt khác nhau, từ đó đề xuất chế độ cắt tối ưu nhằm giảm thiểu ứng suất dư và nâng cao độ chính xác, độ bền sản phẩm. Phạm vi nghiên cứu được giới hạn trong điều kiện gia công tự động với môi trường dung môi chuẩn, áp dụng cho thép SKD11 và mở rộng đến các vật liệu có độ cứng và chiều dày tương tự.

Nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc nâng cao hiệu quả khai thác máy cắt dây EDM CNC, góp phần cải thiện chất lượng sản phẩm khuôn mẫu, giảm thiểu hư hỏng do ứng suất dư và tăng tuổi thọ chi tiết. Đồng thời, kết quả cũng cung cấp cơ sở khoa học cho việc tối ưu hóa chế độ cắt trên các vật liệu tương tự trong sản xuất công nghiệp.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn dựa trên hai khung lý thuyết chính: lý thuyết gia công bằng tia lửa điện và phương pháp đo ứng suất dư bằng nhiễu xạ tia X.

1. Lý thuyết gia công EDM: Gia công EDM sử dụng nguyên lý phóng tia lửa điện giữa điện cực và phôi trong môi trường chất điện môi, tạo ra nhiệt độ cao (khoảng 12.000°C) làm nóng chảy và bốc hơi vật liệu. Quá trình này diễn ra trong thời gian rất ngắn (10^-4 đến 10^-7 giây), với các thông số quan trọng như điện áp đánh lửa (Ui), dòng phóng tia lửa điện (Ie), thời gian kéo dài xung (ti), khoảng cách xung (t0), và tốc độ chạy dây. Các thông số này ảnh hưởng trực tiếp đến lượng vật liệu bị hớt, độ nhám bề mặt và ứng suất dư trên chi tiết gia công.

2. Phương pháp đo ứng suất dư bằng nhiễu xạ tia X: Phương pháp này không phá hủy cấu trúc vật liệu, cho phép đo ứng suất dư trực tiếp trên chi tiết đang làm việc. Dựa trên nguyên lý Bragg và các phương pháp đo kiểu ψ, ψ cố định, ứng suất dư được tính toán từ sự thay đổi khoảng cách mặt tinh thể (d) theo góc nhiễu xạ. Đây là phương pháp chính xác và phù hợp để đánh giá ảnh hưởng của chế độ cắt đến ứng suất dư trên bề mặt thép SKD11.

Các khái niệm chuyên ngành quan trọng bao gồm: ứng suất dư, độ nhám bề mặt (Ra, Rz), dòng phóng tia lửa điện, thời gian kéo dài xung, khoảng cách xung, khe hở phóng điện, và các đặc tính vật liệu điện cực.

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu kết hợp phương pháp lý thuyết và thực nghiệm:

• Nguồn dữ liệu: Sử dụng máy cắt dây JSEDM W-B430 với các thông số kỹ thuật chuẩn, vật liệu thí nghiệm là thép SKD11 theo tiêu chuẩn JIS với bề dày 17mm. Dữ liệu thu thập gồm các thông số vận tốc cắt, điện áp, dòng điện, thời gian xung, cùng kết quả đo ứng suất dư và độ nhám bề mặt.

• Phương pháp phân tích: Áp dụng quy hoạch thực nghiệm để xác định ảnh hưởng của các thông số chế độ cắt đến ứng suất dư và độ nhám. Phân tích dữ liệu bằng phương pháp hồi quy và so sánh kết quả thực nghiệm với tính toán lý thuyết dựa trên mô hình nhiễu xạ tia X.

• Timeline nghiên cứu: Quá trình nghiên cứu kéo dài trong khoảng thời gian thực hiện luận văn, bao gồm giai đoạn khảo sát lý thuyết, thiết kế thí nghiệm, thu thập và xử lý dữ liệu, phân tích kết quả và đề xuất giải pháp.

Phương pháp chọn mẫu là lựa chọn mẫu vật liệu tiêu chuẩn SKD11 và các điều kiện gia công điển hình nhằm đảm bảo tính đại diện và khả năng áp dụng kết quả trong thực tế sản xuất.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Ảnh hưởng của vận tốc cắt đến ứng suất dư: Kết quả đo ứng suất dư trên bề mặt thép SKD11 cho thấy khi tăng vận tốc cắt từ mức thấp đến khoảng 500 mm/s, ứng suất dư giảm đáng kể, đạt mức thấp nhất khoảng 120 MPa. Tuy nhiên, khi vận tốc cắt vượt quá mức này, ứng suất dư có xu hướng tăng nhẹ trở lại, do sự mất ổn định trong quá trình phóng tia lửa điện.

2. Ảnh hưởng đến độ nhám bề mặt: Độ nhám Ra dao động trong khoảng 0.8 – 1.5 µm tùy theo chế độ cắt. Vận tốc cắt tối ưu không chỉ giảm ứng suất dư mà còn duy trì độ nhám ở mức thấp, đảm bảo độ bóng bề mặt cao. Khi dòng điện Ie tăng, độ nhám cũng tăng lên, làm giảm chất lượng bề mặt.

3. Mối quan hệ giữa thời gian kéo dài xung (ti) và chất lượng bề mặt: Thời gian kéo dài xung tăng làm tăng lượng vật liệu bị hớt, nâng cao năng suất nhưng đồng thời làm tăng độ nhám và ứng suất dư. Tỷ lệ ti/t0 phù hợp cho gia công tinh là khoảng 15/4, giúp cân bằng giữa năng suất và chất lượng.

4. Độ chính xác gia công: Sai số gia công được kiểm soát trong khoảng ±0.003 mm, phù hợp với yêu cầu kỹ thuật của khuôn mẫu. Độ căng dây điện cực và chất lượng dung môi ảnh hưởng lớn đến độ ổn định của quá trình và sai số hình học.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân giảm ứng suất dư khi tăng vận tốc cắt là do thời gian tiếp xúc nhiệt ngắn hơn, giảm thiểu ảnh hưởng nhiệt lên bề mặt vật liệu. Tuy nhiên, vận tốc quá cao gây ra hiện tượng rung dây và mất ổn định phóng điện, làm tăng ứng suất dư và sai số gia công. Kết quả này tương đồng với các nghiên cứu trong ngành gia công EDM, khẳng định tầm quan trọng của việc điều chỉnh chế độ cắt phù hợp.

Độ nhám bề mặt tăng khi dòng điện Ie lớn hơn do năng lượng phóng điện cao làm bề mặt bị ăn mòn mạnh hơn, tạo ra các vết nhấp nhô. Việc lựa chọn dòng điện và thời gian xung hợp lý giúp cân bằng giữa năng suất và chất lượng bề mặt.

Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ quan hệ vận tốc cắt với ứng suất dư và độ nhám, cũng như bảng tổng hợp các thông số kỹ thuật và kết quả đo lường. Điều này giúp trực quan hóa ảnh hưởng của từng thông số đến chất lượng sản phẩm.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Tối ưu vận tốc cắt: Đề xuất vận tốc cắt khoảng 450-500 mm/s để giảm thiểu ứng suất dư xuống mức thấp nhất, đồng thời duy trì độ nhám bề mặt trong giới hạn kỹ thuật. Thời gian thực hiện trong giai đoạn gia công tinh, phù hợp với yêu cầu sản xuất khuôn mẫu.

2. Điều chỉnh dòng điện và thời gian xung: Khuyến nghị sử dụng dòng phóng tia lửa điện Ie ở mức trung bình để cân bằng giữa năng suất và chất lượng bề mặt. Tỷ lệ ti/t0 nên duy trì khoảng 15/4 cho gia công tinh nhằm hạn chế độ nhám và ứng suất dư.

3. Kiểm soát chất lượng dung môi và độ căng dây: Đảm bảo chất điện môi sạch, áp suất phun ổn định và độ căng dây điện cực tối đa cho phép để giảm rung dây, tăng độ chính xác và ổn định quá trình gia công.

4. Áp dụng phương pháp đo ứng suất dư không phá hủy: Sử dụng kỹ thuật nhiễu xạ tia X để kiểm tra ứng suất dư định kỳ, giúp phát hiện sớm các vấn đề về chất lượng bề mặt và điều chỉnh chế độ cắt kịp thời.

Các giải pháp trên nên được thực hiện bởi bộ phận kỹ thuật và vận hành máy trong vòng 3-6 tháng đầu áp dụng, đồng thời kết hợp đào tạo nâng cao nhận thức về các thông số công nghệ cho nhân viên.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Kỹ sư công nghệ gia công cơ khí: Nắm bắt các thông số kỹ thuật và ảnh hưởng của chế độ cắt EDM đến chất lượng sản phẩm, từ đó tối ưu hóa quy trình sản xuất.

2. Nhà quản lý sản xuất khuôn mẫu: Áp dụng các khuyến nghị để nâng cao hiệu quả khai thác máy cắt dây EDM, giảm chi phí sửa chữa và tăng tuổi thọ khuôn.

3. Giảng viên và sinh viên ngành cơ khí chế tạo máy: Tài liệu tham khảo bổ ích cho nghiên cứu và giảng dạy về công nghệ gia công hiện đại, đặc biệt là gia công EDM.

4. Doanh nghiệp sản xuất chi tiết kim loại cứng: Hướng dẫn lựa chọn chế độ cắt phù hợp với vật liệu SKD11 và các vật liệu tương tự, nâng cao chất lượng sản phẩm và năng suất.

Mỗi nhóm đối tượng có thể ứng dụng kết quả nghiên cứu để cải tiến kỹ thuật, đào tạo nhân lực hoặc phát triển sản phẩm mới phù hợp với yêu cầu thị trường.

Câu hỏi thường gặp

1. Gia công bằng tia lửa điện có ưu điểm gì so với phương pháp truyền thống?
   Gia công EDM có thể gia công các vật liệu cứng, hình dạng phức tạp với độ chính xác cao (±0.003 mm) và độ bóng bề mặt tốt (Ra ~1.25 µm), trong khi các phương pháp truyền thống khó thực hiện hoặc không đạt được.

2. Ứng suất dư ảnh hưởng như thế nào đến tuổi thọ sản phẩm?
   Ứng suất dư cao gây ra các vết nứt tế vi và làm giảm độ bền mỏi, dẫn đến hư hỏng nhanh chóng khi chi tiết làm việc dưới tải trọng va đập hoặc mài mòn.

3. Tại sao cần kiểm soát tỷ lệ ti/t0 trong gia công EDM?
   Tỷ lệ này ảnh hưởng đến lượng vật liệu bị hớt và chất lượng bề mặt. Tỷ lệ phù hợp giúp cân bằng giữa năng suất và độ nhám, tránh lỗi hồ quang và ngắn mạch trong quá trình gia công.

4. Phương pháp đo ứng suất dư nào được sử dụng trong nghiên cứu?
   Phương pháp nhiễu xạ tia X không phá hủy được áp dụng, cho phép đo ứng suất dư trực tiếp trên chi tiết đang gia công với độ chính xác cao.

5. Làm thế nào để giảm rung dây điện cực trong quá trình cắt dây EDM?
   Điều chỉnh độ căng dây tối đa, sử dụng chất điện môi sạch và áp suất phun ổn định, cùng với bảo trì thiết bị định kỳ giúp giảm rung và tăng độ chính xác gia công.

Kết luận

• Đã xác định được ảnh hưởng của vận tốc cắt, dòng điện và thời gian xung đến ứng suất dư và độ nhám bề mặt khi gia công thép SKD11 trên máy cắt dây EDM JSEDM.
• Phương pháp đo ứng suất dư bằng nhiễu xạ tia X được áp dụng thành công, không phá hủy chi tiết và cho kết quả tin cậy.
• Vận tốc cắt tối ưu khoảng 450-500 mm/s giúp giảm ứng suất dư và duy trì độ nhám bề mặt trong giới hạn kỹ thuật.
• Đề xuất các giải pháp điều chỉnh chế độ cắt và kiểm soát chất lượng dung môi, độ căng dây nhằm nâng cao hiệu quả gia công.
• Khuyến nghị áp dụng kết quả nghiên cứu trong sản xuất khuôn mẫu và mở rộng nghiên cứu cho các vật liệu khác trong tương lai.

Tiếp theo, cần triển khai áp dụng các chế độ cắt đề xuất trong sản xuất thực tế, đồng thời mở rộng nghiên cứu ảnh hưởng của các thông số khác như loại dung môi, vật liệu điện cực để hoàn thiện quy trình gia công EDM. Mời các nhà nghiên cứu và doanh nghiệp liên hệ để trao đổi và hợp tác phát triển công nghệ gia công hiện đại.