Chương 1 TỔNG QUAN 1. Tổng quan chung về lĩnh vực nghiên cứu, các kết quả nghiên cứu ngoài nước và trong nước đã công bố: 1. Tầm quan trong của việc đo độ nhám cho bề mặt chi tiết: Trong ngành chế tạo máy, các sản phẩm cơ khí luôn có yêu cầu kỹ thuật về độ nhám của chi tiết sau khi gia công. Bởi vì độ nhám của chi tiết máy ảnh hưởng lớn đến bôi trơn, ma sát, độ bền, độ mài mòn, độ chính xác lắp ghép các chi tiết máy lẫn nhau, tiếng ồn động cơ, bộ phận, cơ cấu… Từ đó việc nghiên cứu chế tạo chi tiết máy, đánh giá độ nhám sau khi gia công là công việc đòi hỏi phải luôn nghiên cứu và phát triển.
Các kết quả nghiên cứu ngoài nước và trong nước: - Improvement of X-ray reflectivity calculation on surface and interface roughness. Bài báo này nghiên cứu về ”Cải tiến sự tính toán hệ số phát xạ tia x trên độ nhám của bề mặt và mặt phân cách”. Thông thường phân tích hệ số phản xạ tia X đánh giá bề mặt, hệ số phản xạ được tính theo hình thức luận Parratt, tính đến ảnh hưởng của độ nhám bằng PP Nevot- Croce. Tuy nhiên, các kết tính toán cho thấy động thái khác thường do hệ số tán xạ không đưa vào công thức tính toán.
Sau khi chúng tôi đã cải tiến công thức mới thì khắc phục sai sót này. Nghiên cứu này đã sử dụng kết quả quan TEM. Kết quả, độ nhám của mặt phân cách được tính theo XRR cho thấy sự khác biệt lớn so với TEM, và cơ bản sai cấu trúc của bề mặt. Trong khi kết quả theo TEM thì tốt hơn, nhưng cần thông số tương thích hệ số truyền dẫn.
nó chỉ ra rằng cải tiến mới này hơn phân tích chính xác của XRR, nhưng giảm hệ số Fresnel trong vật lý cơ sở tính toán hệ số thì cần cho nghiên cứu sau này. - Surface roughness-aided hard X-ray emission from carbon nanotubes[2]. Bài báo này nghiên cứu “Sự tăng cường độ phóng xạ tia X từ ống 1 nano carbon để xác định nhám bề mặt”. Nguồn tia X có hiệu quả thấp khi dựa vào phóng xạ ống nano carbon nhiều lớp (MWNT) trong phạm vi cường độ 1015 – 1017.
Mục tiêu của MWNT là so sánh giữa hai loại cường độ cao tia X và 3 loại cường độ thấp theo quy ước dưới điều kiện thực nghiệm đồng nhất. Các mô hình phân tích đơn giản giải thích các quan sát thực nghiệm cơ bản và cũng là một hướng dẫn để thiết kế các mục tiêu hiệu quả để đạt được tia laser thấp dựa nguồn tia X dày đặc tại cường độ laser thấp cũng thích hợp cho nhiều tần xuất vận hành. - Determination of the Parameters of a Rough Surface from the Dynamical X-ray Diffraction Data [3]. Bài nghiên cứu này xác định thông số nhám bề mặt từ nguồn nhiễu xạ X ray.
Phương pháp này dựa trên sự điều chỉnh của độ phản xạ có tác dụng lực tiếp xúc ngoài. Nó chỉ ra sự dịch chuyển các mặt phân tử gần mặt nhám trong khoảng tăng lực nén mẫu tương ứng ứng suất và độ bền phụ thuộc vào thông số nhám. Xác định sự giảm nhám bề mặt theo chu kỳ hay ngẫu nhiên là giống nhau tương ứng với sự biểu diễn đường cong X ray. - Xác lập quan hệ giữa độ nhám bề mặt với thông số công nghệ khi gia công vật liệu có tính dẽo cao trên máy phay CNC [4].
Đề tài của luận văn này chủ yếu nghiên cứu về độ nhấp nhô bề mặt và ảnh của nó tới các chi tiết máy, công nghệ CNC và tính dẻo của vật liệu trên cơ sở thực nghiệm và quy hoạch xử lý số liệu thực nghiệm. Qua đó xác lập mối quan hệ giữa độ nhám với thông số công nghệ (V, S, t). - Ảnh hưởng của chế độ cắt đến độ nhám bề mặt khi gia công trên máy phay CNC [5]. Đề tài này nghiên cứu xây dựng mô hình mối quan hệ của thông số nhám Ra, Rz với chế độ cắt V, S, thông số Chiều sâu cắt B, thời gian gia công.
Đồng thời xác định chế độ cắt tối ưu khi phay bằng dao phay ngón trên máy phay CNC. - Ảnh hưởng của một số thông số chế độ cắt đến độ nhám bề mặt gia công trên máy tiện [6]. Bài báo này giới thiệu kết quả nghiên cứu xác định ảnh hưởng của một số thông số chế độ cắt trong gia công tiện trên thiết bị thông dụng là máy tiện T18A. Kết quả nghiên cứu đã xác định các phương trình toán học biểu thị ảnh 2 hưởng ba thông số cơ bản của chế độ cắt, vận tốc cắt V, lượng chạy dao S, chiều sâu cắt t, tham số chỉ tiêu quan trọng về độ nhám bề mặt của chi tiết gia công.
Từ phân tích lý thuyết và tổng hợp kết quả thực nghiệm đã xác lập được bộ các thông số chế độ cắt hợp lý gia công thép C45 trên máy tiện T18A, V= 40.66 m/p; S= 0,17 mm/v; t= 1,55 mm, khi đó đạt yêu cầu về độ nhẵn bóng bề mặt chi tiết. Từ nghiên cứu của các bài báo khoa học và các đề tài luận văn thạc sĩ nêu trên cho thấy: - Các nghiên cứu ngoài nước: Sử dụng phương pháp nhiễu xạ x ray để xác đinh độ nhám ở bề mặt phân cách. Tăng cường độ phóng xạ để xác định độ nhám, khi giảm nhám bề mặt ảnh hưởng đến đường cong nhiễu xạ X ray. - Các nghiên cứu trong nước: chủ yếu nói về sự ảnh hưởng của chế độ cắt đến các thông số nhám.
Phương pháp đo độ nhám ở đây bằng đầu dò - Các bài nghiên cứu ở trên chưa cho thấy sử dụng nhiễu xạ X quang để xác định độ nhám bề mặt hay so sánh với các phương pháp khác và nhận thấy phương pháp nhiễu xạ X quang có ưu điểm hơn các phương pháp khác là khi đo sẽ không ảnh hưởng đến chất lượng bề mặt chi tiết gia công (do phương pháp này không tiếp xúc trực tiếp đến bề mặt chi tiết khi đo). Từ đó, tôi muốn nghiên cứu thông số nhám bề mặt Ra có ảnh hưởng đến các thông số nhiễu xạ tia X hay không? 1. Mục đích của đề tài: Xác định mối liên hệ giữa độ nhám bề mặt vật liệu Thép không gỉ SUS 304 với các thông số của đường nhiễu xạ, bao gồm: bề rộng trung bình B và cường độ đỉnh nhiễu xạ ymax. Nhiệm vụ và giới hạn đề tài: 1.
Nhiệm vụ: - Khảo sát các nghiên cứu liên quan trong và ngoài nước - Chế tạo mẫu bằng phương pháp gia công phay. 3 - Thí nghiệm xác định độ nhám bằng phương pháp đầu dò và thí nghiệm nhiễu xạ X ray. - Khảo sát thí nghiệm, đưa ra mối quan hệ giữa Ra và các thông số nhiễu xạ X ray. Giới hạn phạm vi đề tài: - Vật liệu: thép không gỉ SUS304.
- Khoảng độ nhám: Các mẫu độ nhám từ Ra= 0,055 đến Ra = 2. Phương pháp nghiên cứu: Các phương pháp nghiên cứu được sử dụng trong đề tài bao gồm: - Phương pháp tham khảo tài liệu - Phương pháp thực nghiệm, nghiên cứu phân tích số liệu. 4 Chương 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2. Khái quát độ nhám.
Định nghĩa: Sau khi gia công, bề mặt chi tiết không bằng phẳng một cách tuyệt đối, nghĩa là không đạt bề mặt hình học một cách lý tưởng. Nếu quan sát bề mặt chi tiết đó dưới kính hiển vi sẽ thấy những mấp mô do vết dao để lại trên bề mặt chi tiết. Nhám bề mặt là tập hợp những mấp mô có bước tương đối nhỏ trên bề mặt thực của chi tiết được xét trong phạm vi của chiều dài chuẩn.1: Tập hợp các mấm mô của bề mặt chi tiết sau gia công Hình vẽ phóng to prôfin của bề mặt chi tiết trong giới hạn chiều dài chuẩn l. Đường trung bình của prôfin được xác định sao cho tổng diện tích các phần lồi bằng tổng diện tích các phần lõm: F1 + F3 +…+Fn-1 = F2 + F4 +…+ Fn ( 2.
Độ nhám bề mặt được đánh giá theo các thông số sau: - Thông số nhám Ra: là trung bình cộng những giá trị tuyệt đối của những sai lệch biên độ (Yi) so với đường trung bình. 5 1 n Công thức tính Ra: Ra | yi | n i 1 (2.2) L F3 Y1 F1 Y Fn-1 Y2 F2 F4 Fn Hình 2.2: Thông số nhám Ra - Thông số nhám Rz: Tổng chiều cao trung bình năm đỉnh cao nhất và độ sâu trung bình năm đáy thấp nhất được đo từ một hàng song song với đường trung bình. 5 5 | y | | y | bmi vmi Công thức tính Rz: Rz i 1 i 1 (2.3: Thông số nhám Rz 6 Nhám bề mặt được thể hiện bằng độ nhám bề mặt. Theo TCVN 2511: 1995 [8] quy định 14 cấp độ nhám và trị số của các thông số nhám Ra và Rz.
Trị số nhám càng bé thì bề mặt càng nhẵn. Việc chọn chỉ tiêu Ra và Rz là tùy theo chất lượng yêu cầu của bề mặt và đặc tính kết cấu của bề mặt. Trong sản xuất thường dùng chỉ tiêu Ra để đánh giá các bề mặt có độ nhám trung bình. Đối với những bề mặt có độ nhám quá thô hoặc rất tinh thì dùng chỉ tiêu Rz, vì nó đánh giá chính xác hơn.
Tùy theo điều kiện làm việc và tính chất sử dụng của các bề mặt chi tiết mà xác định cấp độ nhám. Các bề mặt tiếp xúc yêu cầu thông số nhám có trị số bé, các bề mặt không tiếp xúc yêu cầu thông số nhám có trị số lớn. Độ chính xác của kích thước càng cao, yêu cầu thông số nhám có trị số càng bé. Các bề mặt chi tiết có độ nhám khác nhau, đòi hỏi các phương pháp gia công khác nhau.
Bề mặt có trị số nhám càng bé đòi hỏi gia công càng tinh vi. Theo TCVN 2511-95: Các giá trị của các thông số nhám bề mặt Ra, Rz được phân thành 14 cấp độ nhám từ cấp 1 đến cấp 14 Bảng 2.1: Các cấp độ nhám bề mặt [8] Chất lượng bề mặt Cấp độ nhẵn Ra (µm) Rz (µm) Chiều dài chuẩn l 1 80 320 2 40 160 Thô 82,5 3 20 80 4 10 40 5 5 20 Bán tinh 6 2,5 10 250,8 7 1,25 6,3 7 8 0,63 3,2 9 0,32 1,6 Tinh 0,25 10 0,16 0,8 11 0,08 0,4 12 0,04 0,2 Siêu tinh 13 0,02 0,08 0,08 14 0,01 0,05 2. Một số Phương pháp xác định độ nhám: 2. Phương pháp đo độ nhám bằng đầu dò [7].
Phương pháp đo độ nhám bằng đầu dò là trên đầu dò quang học có gắn 1 cảm biến bao gồm fib phát quang và nhiều fib thu đồng trục.