I. Tổng quan về mài phẳng hợp kim Titan bằng đá mài CBN
Phần này trình bày tổng quan về hợp kim Ti-6Al-4V và đá mài CBN, hai yếu tố chính trong nghiên cứu. Hợp kim Ti-6Al-4V được biết đến với các đặc tính cơ lý vượt trội như độ bền cao, khả năng chống ăn mòn tốt, và tính tương thích sinh học. Tuy nhiên, việc gia công hợp kim này gặp nhiều thách thức do tính dẫn nhiệt kém và phản ứng hóa học với dụng cụ cắt. Đá mài CBN được lựa chọn vì độ cứng cao, khả năng chịu nhiệt tốt, và ổn định hóa học, phù hợp để gia công các vật liệu khó cắt gọt như hợp kim Titan.
1.1 Hợp kim Titan và đá mài CBN
Hợp kim Ti-6Al-4V là vật liệu được sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp hàng không, ô tô, và y sinh. Đặc tính của hợp kim này bao gồm tỉ lệ độ bền trên trọng lượng cao, giới hạn đàn hồi lớn, và khả năng chống ăn mòn. Tuy nhiên, việc gia công hợp kim Titan gặp khó khăn do tính dẫn nhiệt kém và phản ứng hóa học với dụng cụ cắt. Đá mài CBN là vật liệu cứng thứ hai sau kim cương, với khả năng chịu nhiệt lên đến 2730°C và ổn định hóa học ở nhiệt độ cao. Điều này làm cho CBN trở thành lựa chọn lý tưởng để gia công hợp kim Titan.
1.2 Quá trình mài phẳng hợp kim Titan
Quá trình mài phẳng là phương pháp gia công tinh nhằm đạt độ chính xác cao và nhám bề mặt thấp. Khi mài phẳng hợp kim Titan bằng đá mài CBN, các yếu tố như thông số công nghệ, chất lượng bề mặt, và năng suất gia công cần được xem xét kỹ lưỡng. Nghiên cứu này tập trung vào việc phân tích ảnh hưởng của các thông số công nghệ như lượng tiến dao, chiều sâu cắt, và chế độ bôi trơn làm mát đến chất lượng bề mặt và năng suất gia công.
II. Cơ sở lý thuyết về mài phẳng hợp kim Titan bằng đá mài CBN
Phần này trình bày cơ sở lý thuyết liên quan đến quá trình mài phẳng hợp kim Titan bằng đá mài CBN. Các yếu tố như hình học và động học của quá trình mài, lực mài, công suất mài, và năng lượng mài riêng được phân tích chi tiết. Ngoài ra, ảnh hưởng của dung dịch bôi trơn làm mát đến quá trình mài cũng được đề cập, bao gồm cơ chế bôi trơn và tác động đến chất lượng bề mặt.
2.1 Hình học và động học của quá trình mài
Hình học và động học của quá trình mài bao gồm các yếu tố như chiều dài tiếp xúc hình học, chiều dày phoi chưa biến dạng, và lực mài. Các yếu tố này ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng bề mặt và năng suất gia công. Nghiên cứu này sử dụng mô hình phần tử hữu hạn để mô phỏng quá trình mài, từ đó xác định các thông số tối ưu cho quá trình gia công.
2.2 Ảnh hưởng của dung dịch bôi trơn làm mát
Dung dịch bôi trơn làm mát đóng vai trò quan trọng trong việc giảm nhiệt độ và ma sát trong quá trình mài. Nghiên cứu này tập trung vào việc đánh giá ảnh hưởng của các loại dung dịch bôi trơn khác nhau đến chất lượng bề mặt và năng suất gia công. Các loại dung dịch được sử dụng bao gồm dầu nhũ tương và dầu cắt gọt tổng hợp, cùng với các chất bôi trơn thể rắn như tấm nano graphite và bo nitrit lục giác.
III. Thực nghiệm và đánh giá kết quả
Phần này trình bày các thí nghiệm được thực hiện để đánh giá ảnh hưởng của thông số công nghệ đến chất lượng bề mặt và năng suất gia công khi mài phẳng hợp kim Titan bằng đá mài CBN. Các thí nghiệm bao gồm việc xác định mối quan hệ giữa chế độ cắt và chất lượng bề mặt, ảnh hưởng của chế độ bôi trơn làm mát, và tối ưu hóa các thông số công nghệ.
3.1 Xác định mối quan hệ giữa chế độ cắt và chất lượng bề mặt
Các thí nghiệm được thực hiện để xác định ảnh hưởng của lượng tiến dao và chiều sâu cắt đến nhám bề mặt và độ cứng tế vi bề mặt. Kết quả cho thấy rằng lượng tiến dao và chiều sâu cắt có ảnh hưởng đáng kể đến chất lượng bề mặt, với nhám bề mặt tăng khi lượng tiến dao và chiều sâu cắt tăng.
3.2 Tối ưu hóa các thông số công nghệ
Nghiên cứu sử dụng thuật toán tối ưu hóa bầy đàn (PSO) để xác định chế độ công nghệ tối ưu. Kết quả cho thấy rằng việc tối ưu hóa các thông số công nghệ có thể cải thiện đáng kể năng suất gia công trong khi vẫn đảm bảo nhám bề mặt yêu cầu. Điều này chứng tỏ tiềm năng ứng dụng của các phương pháp tối ưu hóa trong quá trình gia công hợp kim Titan.
