Luận văn: Ảnh hưởng MQL lạnh đến nhám bề mặt khi phay cứng thép SKD11

Luận văn phân tích ảnh hưởng của MQL lạnh đến độ nhám bề mặt khi phay cứng thép SKD11, giúp tối ưu chất lượng bề mặt gia công và tuổi bền dao.

• Tác giả: Trần Quyết Chiến
• Người hướng dẫn: PGS. TS Hoàng Vị
• Trường học: Trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghiệp
• Chuyên ngành: Kỹ Thuật Cơ Khí
• Đề tài: Nghiên cứu ảnh hƣớng của bôi trơn làm nguôi tối thiểu (MQL) sử dụng dung dịch lạnh đến nhám bề mặt gia công khi phay cứng thép SKD11
• Loại tài liệu: Luận Văn Thạc Sĩ Kỹ Thuật
• Năm xuất bản: 2018
• Địa điểm: Thái Nguyên

Tóm tắt

I. Phay cứng thép SKD11 Hiểu đúng về công nghệ MQL lạnh

Phay cứng là một công đoạn gia công tinh quan trọng, đặc biệt với các vật liệu có độ cứng cao như thép làm khuôn SKD11 sau khi nhiệt luyện. Việc đạt được chất lượng bề mặt gia công cao, cụ thể là độ nhám bề mặt Ra, Rz thấp, là yêu cầu tiên quyết. Để giải quyết thách thức này, các phương pháp bôi trơn làm mát tiên tiến đã được nghiên cứu và ứng dụng. Trong đó, công nghệ MQL (Bôi trơn tối thiểu) và phiên bản nâng cao là MQL làm mát lạnh (Cryogenic MQL) nổi lên như một giải pháp đột phá. Công nghệ này không chỉ cải thiện hiệu suất cắt mà còn thân thiện với môi trường, hứa hẹn thay thế phương pháp tưới tràn truyền thống.

1.1. Khái niệm và đặc điểm của gia công phay cứng

Gia công phay cứng (Hard Milling) là quá trình gia công cắt gọt các vật liệu có độ cứng HRC cao, thường từ 45 HRC trở lên, sử dụng dụng cụ cắt có lưỡi cắt xác định. Đối với thép SKD11, một loại thép dụng cụ làm khuôn phổ biến, quá trình phay cứng thường được thực hiện sau khi vật liệu đã qua nhiệt luyện, đạt độ cứng từ 56-60 HRC. Mục tiêu chính của phay cứng là gia công tinh, thay thế một phần cho nguyên công mài, nhằm đạt độ chính xác cao về kích thước, hình dạng và chất lượng bề mặt. Quá trình này đòi hỏi máy móc có độ cứng vững cao và các loại dao phay ngón hợp kim có lớp phủ dao cụ (TiAlN, AlCrN) siêu cứng để chịu được nhiệt và lực cắt lớn.

1.2. Giới thiệu công nghệ bôi trơn tối thiểu MQL

Bôi trơn tối thiểu (Minimum Quantity Lubrication - MQL) là kỹ thuật phun một lượng rất nhỏ dung dịch bôi trơn (thường từ 50-500 ml/h) dưới dạng sương mù, trộn lẫn với khí nén và phun trực tiếp vào nhiệt độ vùng cắt. So với phương pháp tưới tràn truyền thống, MQL mang lại nhiều ưu điểm: hiệu quả bôi trơn cao giúp giảm ma sát, giảm lực cắt và mòn dao; tiết kiệm chi phí dung dịch và xử lý chất thải; môi trường làm việc sạch sẽ hơn. Tuy nhiên, nhược điểm chính của MQL là khả năng làm nguội hạn chế, dẫn đến nhiệt độ chi tiết gia công có thể tăng cao. Đây là rào cản khi ứng dụng trong gia công thép sau nhiệt luyện ở tốc độ cao.

1.3. MQL làm mát lạnh Cryogenic MQL Giải pháp đột phá

Để khắc phục nhược điểm của MQL truyền thống, MQL làm mát lạnh (Cryogenic MQL) ra đời. Đây là sự kết hợp giữa bôi trơn tối thiểu và một hệ thống làm lạnh tích cực, sử dụng dòng khí lạnh trộn với dung dịch bôi trơn. Phương pháp này tận dụng ưu điểm bôi trơn vượt trội của MQL và tăng cường khả năng làm mát sâu, giúp giảm đáng kể nhiệt độ vùng cắt. Các nghiên cứu, như của Trần Quyết Chiến (2018), đã chỉ ra rằng việc sử dụng MQL lạnh có thể cải thiện đáng kể các thông số của quá trình cắt, đặc biệt là khi phay cao tốc (HSC) các vật liệu cứng, mở ra một hướng đi mới cho việc tối ưu hóa quá trình gia công.

II. Thách thức khi phay cứng thép SKD11 độ cứng HRC cao

Việc gia công phay cứng thép SKD11 với độ cứng từ 56-60 HRC đặt ra nhiều thách thức lớn cho ngành cơ khí chính xác. Vật liệu cứng và giòn sau nhiệt luyện tạo ra nhiệt lượng và áp suất cực lớn tại lưỡi cắt. Điều này không chỉ ảnh hưởng đến tuổi bền của dụng cụ mà còn tác động trực tiếp đến chất lượng cuối cùng của sản phẩm. Việc kiểm soát các yếu tố vật lý xảy ra trong vùng cắt trở thành bài toán cốt lõi. Nếu không có giải pháp bôi trơn và làm mát hiệu quả, các hiện tượng như mòn dao nhanh, biến dạng nhiệt và bề mặt kém chất lượng là không thể tránh khỏi.

2.1. Vấn đề nhiệt độ vùng cắt và mòn dao gia công

Khi phay thép SKD11 cứng, ma sát giữa phoi, dao và chi tiết tạo ra một lượng nhiệt khổng lồ, làm nhiệt độ vùng cắt tăng đột ngột. Nhiệt độ cao làm mềm lưỡi cắt, đẩy nhanh quá trình mòn dao (mòn hông, mòn miệng) và giảm tuổi bền của dao phay ngón hợp kim. Các lớp phủ PVD như TiAlN, AlCrN dù có khả năng chịu nhiệt tốt nhưng vẫn có giới hạn. Nếu không được làm mát hiệu quả, dao cụ sẽ nhanh chóng mất khả năng cắt gọt, dẫn đến chi phí thay thế cao và gián đoạn sản xuất. Đây là thách thức lớn nhất cần giải quyết để nâng cao hiệu quả kinh tế của quá trình phay cứng.

2.2. Khó khăn trong kiểm soát chất lượng bề mặt gia công

Chất lượng bề mặt gia công là yếu tố quyết định đến hiệu suất làm việc của chi tiết khuôn mẫu. Nhiệt độ cao và lực cắt lớn trong quá trình phay cứng có thể gây ra các khuyết tật bề mặt như cháy, biến cứng bề mặt, hoặc các vết xước do lẹo dao. Việc đạt được độ nhám bề mặt Ra, Rz ở mức thấp (tương đương mài tinh) là cực kỳ khó khăn nếu chỉ sử dụng phương pháp cắt khô hoặc tưới tràn không hiệu quả. Sự rung động của hệ thống công nghệ do lực cắt lớn cũng góp phần làm tăng độ nhám, ảnh hưởng đến độ chính xác và tính thẩm mỹ của sản phẩm cuối cùng.

III. Cách MQL lạnh tối ưu nhám bề mặt thép SKD11 hiệu quả

MQL làm mát lạnh là một phương pháp cải tiến, trực tiếp giải quyết các vấn đề cốt lõi của phay cứng. Bằng cách tạo ra một dòng sương mù bôi trơn có nhiệt độ cực thấp, công nghệ này tác động đồng thời lên cả hai yếu tố: giảm ma sát và tản nhiệt cấp tốc. Hiệu quả làm mát vượt trội giúp duy trì độ cứng của lưỡi cắt, ổn định quá trình cắt gọt và từ đó kiểm soát tốt hơn các yếu tố hình thành bề mặt. Nghiên cứu thực nghiệm cho thấy Cryogenic MQL là chìa khóa để đạt được bề mặt siêu mịn khi gia công thép sau nhiệt luyện.

3.1. Ứng dụng ống xoáy Vortex Ranque Hilsch RHVT

Một trong những phương pháp phổ biến để tạo ra khí lạnh cho hệ thống MQL lạnh là sử dụng ống xoáy Vortex Ranque-Hilsch (RHVT). Thiết bị này hoạt động dựa trên nguyên lý khí động học: khi khí nén được đưa vào ống theo phương tiếp tuyến, nó sẽ tạo ra hai dòng xoáy. Dòng xoáy bên ngoài di chuyển về phía van nóng và thoát ra ngoài, trong khi dòng xoáy bên trong bị phản xạ ngược lại và thoát ra ở cửa lạnh. Hiệu ứng này có thể tạo ra dòng khí có nhiệt độ thấp hơn đáng kể so với nhiệt độ môi trường. Luận văn của Trần Quyết Chiến (2018) đã xây dựng hệ thống thí nghiệm sử dụng ống xoáy này, chứng minh hiệu suất làm việc cao, kết cấu đơn giản và an toàn khi tích hợp vào máy phay CNC.

3.2. Cơ chế giảm nhiệt và ổn định lực cắt của MQL lạnh

Dòng sương mù dung dịch Emulsi được làm lạnh sâu trước khi phun vào vùng cắt giúp hấp thụ nhiệt lượng sinh ra một cách nhanh chóng và hiệu quả. Việc giảm mạnh nhiệt độ vùng cắt giúp lưỡi dao duy trì được độ cứng, hạn chế biến dạng nhiệt và giảm tốc độ mòn dao. Đồng thời, các hạt dung dịch siêu nhỏ len lỏi vào giữa các bề mặt tiếp xúc, tạo ra một lớp màng bôi trơn bền vững, làm giảm hệ số ma sát. Kết quả là lực cắt trở nên ổn định hơn, giảm rung động trong hệ thống công nghệ. Sự kết hợp hoàn hảo giữa làm mát và bôi trơn này là yếu tố then chốt giúp cải thiện chất lượng bề mặt gia công.

IV. Kết quả phay cứng SKD11 với MQL lạnh từ nghiên cứu

Các nghiên cứu thực nghiệm đã cung cấp những bằng chứng thuyết phục về hiệu quả của MQL làm mát lạnh. Luận văn "Nghiên cứu ảnh hưởng của bôi trơn làm nguội tối thiểu (MQL) sử dụng dung dịch lạnh đến nhám bề mặt gia công khi phay cứng thép SKD11" đã tiến hành so sánh trực tiếp giữa MQL thường (sử dụng dung dịch Emulsi ở nhiệt độ phòng) và MQL lạnh (sử dụng dung dịch Emulsi được làm lạnh qua ống xoáy) trên các mẫu thép SKD11 có độ cứng HRC 56 và 60. Các kết quả đo lường về độ nhám và tuổi bền dao đã khẳng định sự vượt trội của phương pháp làm mát lạnh.

4.1. Phân tích ảnh hưởng đến độ nhám bề mặt Ra và Rz

Kết quả thí nghiệm cho thấy, ở cả hai mức độ cứng (HRC 56 và HRC 60), phương pháp MQL lạnh đều cho giá trị độ nhám bề mặt Ra, Rz thấp hơn đáng kể so với MQL thường. Cụ thể, các biểu đồ trong nghiên cứu chỉ ra rằng khi sử dụng dung dịch lạnh, các thông số Ra và Rz giảm một cách rõ rệt. Điều này được lý giải bởi việc giảm nhiệt hiệu quả đã hạn chế sự biến dạng dẻo vi mô trên bề mặt, đồng thời sự ổn định của quá trình cắt giúp bề mặt được hình thành đồng đều hơn. Kết quả này chứng tỏ MQL lạnh là giải pháp tối ưu để đạt được bề mặt tinh khi phay cứng thép SKD11.

4.2. Đánh giá sự cải thiện tuổi bền dao phay ngón hợp kim

Tuổi bền của dao phay ngón hợp kim APMT 1604 PDTR LT30 cũng được cải thiện rõ rệt khi áp dụng Cryogenic MQL. Biểu đồ so sánh tuổi bền dụng cụ cắt trong nghiên cứu cho thấy dao làm việc trong điều kiện MQL lạnh có thời gian sử dụng lâu hơn trước khi đạt đến ngưỡng mòn cho phép. Việc giữ cho nhiệt độ vùng cắt ở mức thấp đã bảo vệ lưỡi cắt khỏi các tác động nhiệt, làm chậm quá trình oxy hóa và khuếch tán, từ đó giảm tốc độ mòn dao. Tăng tuổi bền dao không chỉ giúp giảm chi phí dụng cụ mà còn nâng cao năng suất tổng thể của quá trình gia công.

V. Hướng đi tương lai Tối ưu hóa gia công thép khuôn mẫu

Sự thành công của MQL làm mát lạnh trong việc tối ưu hóa quá trình gia công phay cứng thép SKD11 mở ra một hướng đi đầy tiềm năng cho ngành chế tạo cơ khí, đặc biệt là trong lĩnh vực sản xuất khuôn mẫu. Công nghệ này không chỉ giải quyết được các bài toán kỹ thuật về chất lượng bề mặt và tuổi bền dao mà còn đáp ứng các tiêu chuẩn ngày càng khắt khe về sản xuất xanh và bền vững. Việc tiếp tục nghiên cứu và hoàn thiện công nghệ này sẽ là đòn bẩy quan trọng để nâng cao năng lực cạnh tranh của ngành công nghiệp phụ trợ tại Việt Nam.

5.1. Tiềm năng ứng dụng MQL lạnh trong ngành chế tạo khuôn

Ngành công nghiệp chế tạo khuôn đòi hỏi độ chính xác và chất lượng bề mặt cực cao. Việc ứng dụng MQL lạnh cho phép thực hiện các nguyên công gia công tinh ngay trên máy phay CNC sau khi gia công thép sau nhiệt luyện, giảm bớt sự phụ thuộc vào các công đoạn mài và đánh bóng tốn kém thời gian. Điều này giúp rút ngắn chu trình sản xuất, giảm chi phí và nâng cao khả năng đáp ứng các đơn hàng yêu cầu kỹ thuật phức tạp. Công nghệ này đặc biệt phù hợp cho việc gia công các bề mặt khuôn ép nhựa, khuôn dập có yêu cầu về độ bóng và độ bền mỏi cao.

5.2. Khuyến nghị về chế độ cắt phay cứng tối ưu hóa

Để khai thác tối đa hiệu quả của MQL lạnh, việc lựa chọn chế độ cắt phay cứng phù hợp là rất quan trọng. Dựa trên các kết quả nghiên cứu, cần có sự kết hợp tối ưu giữa các thông số như tốc độ cắt (v), lượng chạy dao (s) và chiều sâu cắt (t). Phay cao tốc (HSC) với chiều sâu cắt nhỏ và lượng chạy dao hợp lý thường cho kết quả tốt nhất về chất lượng bề mặt. Các nghiên cứu sâu hơn cần được thực hiện để xây dựng cơ sở dữ liệu về chế độ cắt tối ưu cho từng loại vật liệu và dụng cụ cắt cụ thể khi sử dụng Cryogenic MQL, giúp các doanh nghiệp dễ dàng áp dụng vào thực tiễn sản xuất.

Trích đoạn nội dung tài liệu

PHẦN MỞ ĐẦU Hiện nay ngành cơ khí đang ngày càng phát triển và không ngừng tạo ra những sản phẩm có độ chính xác ngày càng cao nhằm mục đích nội địa hóa các sản phẩm cơ khí phục vụ cho quá trình sản xuất. Đáp ứng đƣợc các yếu tố về kinh tế - kỹ thuật bên cạnh đó không gây ô nhiễm tới môi trƣờng. Bôi trơn làm nguội tối thiểu (Minimum Quantity Lubrication-viết tắt MQL) ngoài việc thân thiện với môi trƣờng, còn có nhiều ƣu điểm nổi bật khác nhƣ hiệu quả bôi trơn cao, ma sát trong vùng cắt giảm do đó làm giảm lực cắt, nhiệt cắt, độ mòn của dụng cụ v. Nhƣợc điểm cơ bản của MQL là khả năng làm nguội bị hạn chế, nhiệt cắt truyền vào phoi, vào chi tiết gia công lớn.

Do đó, việc ứng dụng công nghệ MQL trong sản xuất còn một số hạn chế. Đặc biệt trong gia công vật liệu cứng, độ bền cao; vật liệu khó gia công, v. Để khắc phục tồn tại này, một hƣớng nghiên cứu mới đang đƣợc quan tâm đó là MQL phối hợp với làm nguội tích cực nghĩa là MQL sử dụng dòng khí lạnh trộn với dung dịch trơn nguội để tạo ra dòng dung dịch dƣới dạng sƣơng mù nhiệt độ thấp để phun trực tiếp vào vùng cắt (gọi chung là MQL sử dụng dung dịch lạnh). MQL sử dụng dung dịch lạnh là một giải pháp mới đang đƣợc quan tâm nghiên cứu, ứng dụng trong gia công vật liệu nói chung và đặc biệt trong gia công vật liệu cứng, vật liệu khó gia công.

Gia công vật liệu cứng bằng dụng cụ cắt có lƣỡi cắt xác định thƣờng là gia công tinh và là giải pháp nhằm thay thế một phần cho nguyên công mài. Vì vậy việc sử dụng MQL sử dụng dung dịch lạnh sẽ góp phần làm giảm nhiệt cắt, giảm lực cắt. do đó làm giảm độ mòn dao, tăng tuổi bền dụng cụ cắt. Phay vật liệu cứng sau nhiệt luyện một phần thay thế cho nguyên công mài.

Hiện nay công nghệ gia công vật liệu cứng bằng dụng cụ cắt xác định bƣớc đầu đƣợc sử dụng khá phổ biến ở nƣớc ta. Việc nghiên cứu ứng dụng MQL sử dụng dung dịch lạnh vào qúa trình gia công vật liệu cứng nếu làm giảm đƣợc nhiệt cắt, giảm lực cắt, nâng cao tuổi bền dụng cụ cắt, nâng cao chất lƣợng bề mặt gia công thì sẽ có ý nghĩa khoa học và thực tiễn lớn. 2 Từ cơ sở trên, tác giả chọn đề tài nghiên cứu : “Nghiên cứu ảnh hướng của bôi trơn làm nguôi tối thiểu (MQL) sử dụng dung dịch lạnh đến nhám bề mặt gia công khi phay cứng thép SKD11” Mục tiêu nghiên cứu Nghiên cứu ảnh hƣởng của bôi trơn làm nguôi tối thiểu (MQL) sử dụng dung dịch lạnh đến nhám bề mặt gia công khi phay cứng thép SKD11. Đối tƣợng nghiên cứu Các ảnh hƣởng của MQL dung dịch lạnh đến chất lƣợng bề mặt (nhám bề mặt), tuổi bền dụng cụ cắt khi phay cứng thép SKD11 sau nhiệt luyện (HRC=56-60) bằng dao phay mặt đầu gắn mảnh HKC APMT 1604 PDTR LT30.

Nội dung nghiên cứu Tìm hiểu tổng quan về công nghệ MQL, Thiết bị tạo dung dịch lạnh; MQL sử dụng dung dịch lạnh; gia công vật liệu cứng v. Nghiên cứu lý thuyết về ảnh hƣởng của MQL sử dụng dung dịch lạnh đến một số hiện tƣợng vật lý xảy ra trong vùng cắt, đến kết quả quả của quá trình cắt, chất lƣợng bề mặt gia công. Nghiên cứu thực nghiệm ảnh hƣởng của MQL sử dụng dung dịch lạnh đến nhám bề mặt gia công, tuổi bền dụng cụ cắt. Phƣơng pháp nghiên cứu Nghiên cứu lý thuyết kết hợp với nghiên cứu thực nghiệm, trong đó chủ yếu là nghiên cứu thực nghiệm.

Ý nghĩa của đề tài Ý nghĩa khoa học: Bổ sung thêm một phần lý thuyết về MQL sử dụng dung dịch lạnh, về ảnh hƣởng của MQL sử dụng dung dịch lạnh đến một số hiện tƣợng vật lý xảy ra trong vùng cắt khi gia công vật liệu cứng. Ý nghĩa thực tiễn: Đề xuất đƣợc giải pháp và thông số công nghệ nhằm nâng cao hiệu quả của quá trình gia công vật liệu cứng phục vụ thực tiễn sản xuất ở nƣớc ta hiện nay. 3 CHƢƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ ẢNH HƢỞNG CỦA MQL DÙNG DUNG DỊCH LẠNH ĐẾN NHÁM BỀ MẶT KHI GIA CÔNG VẬT LIỆU CỨNG 1. Bôi trơn làm nguội tối thiểu (MQL) 1.

Khái niệm Khái niệm bôi trơn làm nguội tổi thiểu (Minimum quantity lubrication - MQL) đã đƣợc đề xuất một thập kỷ trƣớc đây nhƣ là môt giải pháp để giải quyết vấn đề về môi trƣờng và nguy cơ mắc các bệnh nghề nghiệp liên quan đến chất bôi trơn làm nguội. Giảm thiểu chất bôi trơn làm nguội trong quá trình cắt dẫn đến lợi ích kinh tế bởi tiết kiệm chi phí xử lý chất thải. Giảm thời gian làm sạch phôi, dụng cụ cắt và máy. Kỹ thuật MQL là phun sƣơng hoặc dƣới dạng tia một số lƣợng rất nhỏ các chất bôi trơn, thông thƣờng lƣu lƣợng 50 – 500ml/h cùng với áp lực khí hƣớng vào vùng cắt (Autret và Liang, 2003).

Phun các chất bôi trơn làm nguội bao gồm một hoặc nhiều vòi phun. Có hai loại hệ thống phun cơ bản MQL (Hình 1. Phun ngoài và phun thông qua trục chính máy. Hệ thống phun bên ngoài bao gồm có một thùng hay một bể chứa dung dịch làm mát, hệ thống kết nối với các ống đƣợc trang bị một hoặc nhiều vòi phun.

Hệ thống này có thể đƣợc lắp ráp gần hoặc trên máy và có thể điều chỉnh một cách độc lập áp ruất khí, lƣu lƣợng nƣớc làm mát cung cấp vào vùng cắt (Hình 1. Không tốn chi phí đầu từ, di động và phù hợp hầu hết cho các quá trình gia công [17]. Hệ thống phun qua dụng cụ cắt, dầu và không khí đƣợc trộn lẫn bên ngoài chảy qua đƣờng ống của trục chính và dụng cụ cắt (Hình 1. Những thông số cơ bản của công nghệ MQL ảnh hƣởng đết quá trình và kết quả gia công gồm: loại dung dịch trơn nguội, lƣu lƣợng, áp suất phun, phƣơng pháp phun (tƣới) dung dịch vào vùng cắt (dạng sƣơng mù hay chùm tia chất lỏng), vị trí 4 đặt vòi phun (vào mặt trƣớc hay mặt sau của dao,v.), khoảng cách phun, phƣơng pháp gia công (cắt hở, nửa kín hay cắt kín),v.

MQL phun ngoài b. MQL phun qua dụng cụ cắt Hình 1.1: Các phương pháp phun dung dịch trơn nguội vào vùng cắt 1. Ƣu nhƣợc điểm và phạm vi ứng dụng Ƣu điểm: Phƣơng pháp bôi trơn làm nguội tối thiểu đƣa dung dịch bôi trơn làm nguội áp suất cao vào vùng cắt nên có các ƣu điểm sau. - Hiệu quả bôi trơn – làm nguội cao, rất tiết kiệm dung dịch trơn nguội và đặc biệt là không gây ô nhiểm môi trƣờng.

- Giảm ma sát, nhiệt vùng cắt, giảm lƣợng mòn dao, giảm hiện tƣợng lẹo dao do đó cải thiện độ nhám bề mặt chi tiết gia công. - Môi trƣờng làm việc sạch, phoi sạch. - Tiết kiệm chi phí do tiết kiệm đƣợc dung dịch trơn nguội và tiết kiệm chi phí xử lý chất thải công nghiệp. Nhƣợc điểm: - Khó vận chuyển phoi ra khỏi vùng gia công.

- Nhiệt độ chi tiết cao. Phạm vi ứng dụng: 5 MQL đƣợc sử dụng cho hầu hết các phƣơng pháp gia công bằng dụng cụ cắt có lƣỡi cắt xác định. Ngoài ra, MQL còn đƣợc sử dụng đối với một số phƣơng pháp gia công mà phƣơng pháp tƣới tràn không sử dụng đƣợc nhƣ khi tiện cứng, phay mặt phẳng bằng dao phay mặt đầu gắn mảnh HKC, v.MQL sử dung dung dịch lạnh 1. Khái niệm về MQL sử dung dung dịch lạnh MQL phối hợp với làm nguội tích cực với một số giải pháp nhƣ dùng dòng khí lạnh phun trực tiếp vào vùng cắt hoặc dùng dòng khí lạnh trộn với dung dịch trơn nguội để tạo ra dòng dung dịch dƣới dạng sƣơng mù nhiệt độ thấp,v.

Phƣơng pháp tạo dung dịch lạnh dùng trong MQL Có một số phƣơng pháp tạo dung dịch lạnh dùng trong MQL nhƣ sau: MQL kết hợp khí C02, ống xoáy Vortex Ranque – Hilsch (RHVT)… a. Phương pháp MQL kết hợp khí C02. Cấu tạo vòi phun MQL kết hợp khí C02. Giữa thân vòi phun trung tâm là MQL và các khí còn lại nằm ở bên sƣờn vòi phun (Hình 1.

Dòng khí đi vào trung tâm vòi phun mang theo khí C02 từ hệ thống vòi phun bên sƣờn. Ở đầu ra vòi phun trung tâm giống nhƣ một buồng trộn nội bộ, trỗn lẫn dung dịch làm mát và khí C02. Khí C02 đƣợc đẩy đi dƣới áp lực của đầu phun MQL.2: Phương pháp tạo dung dịc lạnh MQL kết hợp C02 6 Ƣu điểm: - Nhiệt độ dung dịch bôi trơn làm nguội có thể đạt đến 780 C. Nhƣợc điểm: - Chi phí đầu tƣ ban đầu của hệ thống lớn.

- Quá trình trỗn lẫn dung dịch ở đầu hệ thống phụ thuộc vào áp ruất khí MQL và khí CO2 [20]. Ống Vortex Ranque – Hilsch (RHVT) Ống Vortex Ranque – Hilsch [gọi tắt là hiệu ứng „Ống xoáy‟] là thiết bị tạo ra dòng khí lạnh và nóng đƣợc tách từ một dòng khí nén duy nhất. Ống Ranque – Hilsch đƣợc phát minh bởi Ranque năm 1933 và đƣợc cải tiến bởi Hilsch vào năm 1947 [2]. Sơ đồ nguyên lý tạo khí lạnh ở (Hình 1.

Nguyên lý tạo dòng khí lạnh trong ống xoáy Ranque-Hilsch Dòng khí nén đƣợc đƣa vào cửa 1 theo phƣơng tiếp tuyến với thành ống và tạo nên dòng xoáy thuận 2 trong thành ống đi về phía cửa nóng có van điều chỉnh 4. Tại đây, dòng xoáy khí gặp van 4, một phần khí nóng 3 thoát ra ngoài, phần còn lại bị phản xạ tạo dòng xoáy ngƣợc về phía cửa lạnh 5. Van 4 điều chỉnh sự cân bằng giữa lƣợng khí nóng thoát ra và lƣợng khí đƣợc đẩy ngƣợc lại. Hai dòng khí nóng và lạnh này đƣợc mô tả trong mô hình ống Ranque-Hilsch (Hình 1.

Sự thay đổi nhiệt độ giữa các luồng không khí nóng và lạnh phụ thuộc các thông số nhƣ áp suất khí nén, nhiệt độ môi trƣờng, các đặc tính hình học của ống,v. 7 Ƣu nhƣợc điểm và phạm vi ứng dụng: - Ƣu điểm nổi bật của đầu phun khí lạnh theo hiệu ứng “ống xoáy” là kết cấu đơn giản, hiệu suất làm việc cao, không cần điện, không cần bảo dƣỡng, sử dụng an toàn,v. [2] nên ngoài việc ứng dụng vào công nghệ bôi trơn làm nguội trong gia công cắt gọt thì thiết bị này còn đƣợc sử dụng vào nhiều lĩnh vực công nghiệp khác nhƣ để làm nguội các thiết bị công nghiệp, sử dụng dòng khí nóng để sấy khô linh kiện điện tử, làm nóng các sản phẩm,v.