I. Giới thiệu về Nghiên cứu Phương pháp Tôi cục bộ CNC cho chi tiết cơ khí phẳng tại HCMUTE
Nghiên cứu này tập trung vào phương pháp tôi cục bộ CNC cho chi tiết cơ khí phẳng, được thực hiện tại HCMUTE (Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh). Đây là một luận văn tốt nghiệp nhằm thiết kế và chế tạo thiết bị tôi cục bộ CNC, cụ thể là tôi cảm ứng sử dụng máy CNC, ứng dụng công nghệ gia công CNC trong lĩnh vực cơ khí chính xác. Nghiên cứu tập trung vào gia công cnc, đặc biệt là gia cường cnc hcmute. Mục tiêu chính là nâng cao hiệu quả gia cường kim loại và cơ khí chế tạo máy, giảm chi phí gia công, đồng thời đảm bảo chất lượng sản phẩm theo tiêu chuẩn cơ khí chính xác. Vật liệu cơ khí được sử dụng là thép C45 và SS400. Ứng dụng CNC trong cơ khí đóng vai trò quan trọng trong nghiên cứu này.
1.1 Tổng quan về tôi cục bộ CNC và ứng dụng
Phần này trình bày tổng quan về phương pháp tôi cục bộ, đặc biệt là tôi cục bộ CNC, nhấn mạnh vào gia cường cnc và tối ưu hóa gia công CNC. Phương pháp tôi cục bộ mang lại nhiều ưu điểm so với phương pháp tôi truyền thống, giúp tiết kiệm năng lượng, tăng hiệu suất và độ chính xác. Nghiên cứu tham khảo các công trình nghiên cứu khoa học trong và ngoài nước về công nghệ gia công CNC và gia cường kim loại. Tôi laser, tôi điện trở là những phương pháp được so sánh. Gia công cnc hiện đại cho phép điều khiển chính xác quá trình gia nhiệt và làm nguội, từ đó đạt được độ cứng bề mặt mong muốn. Nghiên cứu tập trung vào phân tích nhiệt, phân tích ứng suất và mô hình hóa quá trình gia cường cnc. Quản lý chất lượng gia công được chú trọng nhằm đảm bảo độ cứng bề mặt và giảm thiểu các lỗi sản xuất. Thiết bị gia công CNC được sử dụng là máy CNC được cải tiến. Gia công phay CNC, gia công tiện CNC là những kỹ thuật liên quan được nghiên cứu.
1.2 Mục tiêu và phạm vi nghiên cứu
Mục tiêu chính của luận văn là thiết kế, chế tạo và thử nghiệm một hệ thống tôi cục bộ CNC hiệu quả cho chi tiết cơ khí phẳng. Nghiên cứu bao gồm việc thiết kế chi tiết cơ khí, lựa chọn vật liệu cơ khí phù hợp, lập trình điều khiển máy CNC, và tối ưu hóa các thông số quá trình gia cường cnc. Mô phỏng gia công CNC được sử dụng để dự đoán và tối ưu hóa hiệu quả quá trình. Phần mềm mô phỏng được sử dụng để hỗ trợ cho việc thiết kế và tối ưu hóa. Nghiên cứu tập trung vào việc kiểm tra độ cứng bề mặt sau khi tôi, độ cứng, chiều sâu thấm tôi và cấu trúc vi mô của vật liệu. Phân tích số được sử dụng rộng rãi trong nghiên cứu này, bao gồm phân tích nhiệt, phân tích ứng suất và phân tích số liệu. Tôi cảm ứng, một phương pháp tôi điện từ, được áp dụng trong nghiên cứu. Độ chính xác gia công là một tiêu chí quan trọng được xét đến trong quá trình nghiên cứu.
II. Phương pháp nghiên cứu
Nghiên cứu áp dụng phương pháp nghiên cứu kết hợp giữa lý thuyết và thực nghiệm. Mô hình hóa quá trình gia cường cnc bằng phần mềm mô phỏng, cụ thể là Comsol Multiphysics, được tiến hành để dự đoán và tối ưu hóa các thông số quá trình. Thực nghiệm được tiến hành trên các mẫu chi tiết cơ khí phẳng làm từ thép C45 và SS400, sử dụng thiết bị tôi cục bộ CNC được chế tạo. Dữ liệu thu thập được từ các thí nghiệm, bao gồm độ cứng, chiều sâu thấm tôi và cấu trúc vi mô, được phân tích số để đánh giá hiệu quả của phương pháp. Thiết kế chi tiết cơ khí được thực hiện dựa trên các tiêu chuẩn kỹ thuật và các yêu cầu về độ bền, độ cứng của vật liệu. Quá trình gia nhiệt được kiểm soát chặt chẽ bằng hệ thống điều khiển máy CNC. Việc chế tạo chi tiết cơ khí được thực hiện theo quy trình công nghệ phù hợp.
2.1 Mô phỏng và phân tích
Mô phỏng gia công CNC được thực hiện bằng phần mềm Comsol Multiphysics để mô phỏng quá trình gia nhiệt và làm nguội trong quá trình tôi cục bộ. Các thông số như nhiệt độ, thời gian, và tốc độ làm nguội được điều chỉnh để tìm ra các điều kiện tối ưu. Phân tích nhiệt giúp xác định phân bố nhiệt độ trong vật liệu và dự đoán khả năng biến dạng hoặc nứt. Phân tích ứng suất giúp đánh giá ảnh hưởng của ứng suất nhiệt đến chất lượng sản phẩm. Mô hình hoá được sử dụng để đơn giản hoá vấn đề và giảm thời gian tính toán. Phần mềm mô phỏng được chọn dựa trên khả năng mô phỏng chính xác các hiện tượng vật lý. Kết quả mô phỏng được sử dụng để hướng dẫn quá trình thực nghiệm. Phản hồi từ quá trình mô phỏng được sử dụng để điều chỉnh quá trình thực nghiệm. Độ chính xác của mô phỏng ảnh hưởng đến độ tin cậy của kết quả nghiên cứu.
2.2 Thực nghiệm và đánh giá
Thực nghiệm được thực hiện trên các mẫu chi tiết cơ khí phẳng làm từ thép C45 và SS400. Thiết bị tôi cục bộ CNC được chế tạo và sử dụng để tiến hành quá trình tôi. Các thông số quá trình, bao gồm thời gian gia nhiệt, nhiệt độ gia nhiệt, và tốc độ làm nguội, được điều chỉnh dựa trên kết quả mô phỏng và kinh nghiệm thực tiễn. Độ cứng bề mặt của các mẫu được đo bằng máy đo độ cứng để đánh giá hiệu quả của quá trình tôi. Chiều sâu thấm tôi được xác định bằng phương pháp kim tương học. Cấu trúc vi mô của vật liệu được quan sát bằng kính hiển vi để phân tích sự thay đổi cấu trúc sau khi tôi. Phân tích số liệu được sử dụng để đánh giá hiệu quả của quá trình tôi và xác định các thông số tối ưu. Hiệu quả gia công được đánh giá dựa trên độ cứng, chiều sâu thấm tôi và các đặc tính cơ học khác. Chất lượng sản phẩm được đảm bảo bằng việc kiểm soát chặt chẽ các thông số quá trình.
III. Kết quả và thảo luận
Kết quả nghiên cứu cho thấy phương pháp tôi cục bộ CNC hiệu quả trong việc cải thiện độ cứng bề mặt của chi tiết cơ khí phẳng. Độ cứng đạt được đáp ứng yêu cầu kỹ thuật. Chiều sâu thấm tôi được kiểm soát tốt. Cấu trúc vi mô sau khi tôi cho thấy sự hình thành lớp cứng bề mặt. Nghiên cứu cũng chỉ ra sự ảnh hưởng của các thông số quá trình đến chất lượng sản phẩm. Phân tích số liệu cho thấy sự tương quan giữa các thông số quá trình và độ cứng bề mặt. Kết quả nghiên cứu có ý nghĩa thực tiễn trong việc nâng cao hiệu quả sản xuất và chất lượng sản phẩm.
3.1 Kết quả mô phỏng
Kết quả mô phỏng cho thấy sự phân bố nhiệt độ trong vật liệu trong quá trình gia nhiệt. Phân bố nhiệt độ không đồng đều, tập trung ở vùng được gia nhiệt. Mô hình mô phỏng cho thấy sự ảnh hưởng của các thông số quá trình đến phân bố nhiệt độ. Kết quả mô phỏng được sử dụng để xác định các thông số tối ưu cho quá trình thực nghiệm. Phần mềm Comsol Multiphysics đã chứng minh khả năng mô phỏng quá trình tôi cục bộ CNC chính xác. Phân tích số giúp đánh giá chính xác hiệu quả mô phỏng. Độ chính xác của mô phỏng được xác định bằng cách so sánh với kết quả thực nghiệm. Mô phỏng cho phép tối ưu hoá quá trình trước khi tiến hành thực nghiệm, giảm chi phí và thời gian.
3.2 Kết quả thực nghiệm
Kết quả thực nghiệm cho thấy phương pháp tôi cục bộ CNC đã cải thiện đáng kể độ cứng bề mặt của các mẫu vật liệu. Độ cứng đạt được phù hợp với yêu cầu thiết kế. Chiều sâu thấm tôi đạt được cũng nằm trong phạm vi mong muốn. Cấu trúc vi mô của lớp bề mặt được quan sát và phân tích. Phân tích số liệu cho thấy sự ảnh hưởng của các thông số quá trình đến độ cứng và chiều sâu thấm tôi. Hiệu quả gia công được đánh giá là cao. Độ chính xác của kết quả thực nghiệm được đảm bảo bằng việc sử dụng thiết bị đo đạc chính xác và phương pháp thử nghiệm chuẩn. Kết quả thực nghiệm hỗ trợ cho kết quả mô phỏng và chứng minh tính khả thi của phương pháp. So sánh kết quả mô phỏng và thực nghiệm giúp đánh giá độ chính xác của mô hình.
IV. Kết luận và kiến nghị
Nghiên cứu đã thành công trong việc thiết kế, chế tạo và thử nghiệm phương pháp tôi cục bộ CNC cho chi tiết cơ khí phẳng. Phương pháp này hiệu quả trong việc nâng cao độ cứng bề mặt và kiểm soát chiều sâu thấm tôi. Kết quả nghiên cứu có ý nghĩa thực tiễn trong sản xuất cơ khí. Kiến nghị tiếp tục nghiên cứu để mở rộng ứng dụng cho các loại vật liệu và chi tiết phức tạp hơn.
