I. Giới thiệu về thép SKD61 và công nghệ xung tia lửa điện
Thép SKD61 là một loại vật liệu dụng cụ phổ biến trong ngành cơ khí, đặc biệt trong sản xuất khuôn mẫu và các chi tiết chịu mài mòn cao. Với các đặc tính cơ học tốt, thép SKD61 được ưa chuộng trong các ứng dụng yêu cầu độ bền và độ cứng cao. Công nghệ xung tia lửa điện (EDM) là một phương pháp gia công phi truyền thống, sử dụng các xung điện để loại bỏ vật liệu từ bề mặt chi tiết. Phương pháp này đặc biệt hiệu quả với các vật liệu cứng và phức tạp như thép SKD61. Tuy nhiên, EDM truyền thống có những hạn chế như độ nhám bề mặt cao và tốc độ gia công chậm.
1.1. Ứng dụng của thép SKD61 trong công nghiệp
Thép SKD61 được sử dụng rộng rãi trong sản xuất khuôn dập, khuôn đúc, và các chi tiết máy yêu cầu độ bền cao. Với khả năng chịu nhiệt và chống mài mòn tốt, thép SKD61 là lựa chọn hàng đầu trong các ngành công nghiệp ô tô, hàng không, và điện tử. Việc cải thiện chất lượng bề mặt của thép SKD61 thông qua các phương pháp gia công tiên tiến như xung tia lửa điện là một hướng nghiên cứu quan trọng.
1.2. Nguyên lý hoạt động của công nghệ xung tia lửa điện
Công nghệ xung tia lửa điện (EDM) hoạt động dựa trên nguyên lý phóng điện giữa điện cực và chi tiết gia công trong môi trường dung dịch điện môi. Khi xung điện được phóng ra, năng lượng nhiệt sinh ra làm nóng chảy và bốc hơi vật liệu từ bề mặt chi tiết. Phương pháp này cho phép gia công các vật liệu cứng và phức tạp mà không gây biến dạng cơ học.
II. Phương pháp gia công xung tia lửa điện có trộn bột cacbít vônphram
Phương pháp gia công xung tia lửa điện có trộn bột (PMEDM) là một cải tiến của EDM truyền thống, trong đó bột cacbít vônphram được thêm vào dung dịch điện môi để cải thiện chất lượng bề mặt và tốc độ gia công. Bột cacbít vônphram có khả năng tăng cường độ cứng và độ bền của bề mặt chi tiết, đồng thời giảm độ nhám bề mặt. Phương pháp này đã được chứng minh là hiệu quả trong việc tối ưu hóa bề mặt và cải thiện độ bền của các chi tiết gia công.
2.1. Vai trò của bột cacbít vônphram trong PMEDM
Bột cacbít vônphram đóng vai trò quan trọng trong quá trình PMEDM bằng cách tăng cường độ dẫn điện và nhiệt của dung dịch điện môi. Khi được trộn vào dung dịch, bột cacbít vônphram giúp phân tán năng lượng phóng điện đồng đều hơn, từ đó giảm thiểu các vết nứt và lỗ hổng trên bề mặt chi tiết. Ngoài ra, bột cacbít vônphram còn tham gia vào quá trình hình thành lớp phủ bề mặt, giúp tăng độ cứng và khả năng chống mài mòn.
2.2. Ảnh hưởng của các thông số công nghệ đến chất lượng bề mặt
Các thông số công nghệ như thời gian phát xung (Ton), dòng phóng điện (Ip), và nồng độ bột cacbít vônphram có ảnh hưởng đáng kể đến chất lượng bề mặt gia công. Nghiên cứu cho thấy rằng việc tăng nồng độ bột cacbít vônphram và điều chỉnh các thông số phóng điện phù hợp có thể giảm độ nhám bề mặt và tăng độ cứng tế vi của thép SKD61.
III. Kết quả nghiên cứu và ứng dụng thực tiễn
Nghiên cứu đã chỉ ra rằng việc sử dụng PMEDM với bột cacbít vônphram trong dung dịch điện môi giúp cải thiện đáng kể chất lượng bề mặt của thép SKD61. Cụ thể, độ nhám bề mặt (Ra) giảm đáng kể so với phương pháp EDM truyền thống, đồng thời độ cứng tế vi (HV) của bề mặt tăng lên đáng kể. Những kết quả này mở ra tiềm năng lớn cho việc ứng dụng PMEDM trong các ngành công nghiệp yêu cầu độ chính xác và độ bền cao.
3.1. Đánh giá độ nhám bề mặt
Kết quả nghiên cứu cho thấy độ nhám bề mặt (Ra) của thép SKD61 giảm đáng kể khi sử dụng PMEDM với bột cacbít vônphram. Điều này được giải thích bởi sự phân tán đồng đều của năng lượng phóng điện và sự hình thành lớp phủ bề mặt từ bột cacbít vônphram. Các thông số như Ton và Ip cũng được tối ưu hóa để đạt được độ nhám thấp nhất.
3.2. Ứng dụng trong công nghiệp
Phương pháp PMEDM với bột cacbít vônphram đã được ứng dụng thành công trong sản xuất các chi tiết khuôn mẫu và các bộ phận máy yêu cầu độ bền cao. Việc cải thiện chất lượng bề mặt và độ cứng của thép SKD61 giúp kéo dài tuổi thọ của các chi tiết và giảm chi phí bảo trì trong các ngành công nghiệp.
