Luận án Nghiên cứu ảnh hưởng của một số thông số công nghệ đến quá trình gia công tia lửa điện bề mặt trụ ngoài thép 90CrSi với dung dịch điện môi trộn bột nano SiC

Tên luận án:

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ THÔNG SỐ CÔNG NGHỆ ĐẾN QUÁ TRÌNH GIA CÔNG TIA LỬA ĐIỆN BỀ MẶT TRỤ NGOÀI THÉP 90CrSi VỚI DUNG DỊCH ĐIỆN MÔI TRỘN BỘT NANO SiC

Ngành:

Kỹ thuật Cơ khí

Tóm tắt nội dung tài liệu:

Luận án "NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ THÔNG SỐ CÔNG NGHỆ ĐẾN QUÁ TRÌNH GIA CÔNG TIA LỬA ĐIỆN BỀ MẶT TRỤ NGOÀI THÉP 90CrSi VỚI DUNG DỊCH ĐIỆN MÔI TRỘN BỘT NANO SiC" tập trung giải quyết yêu cầu cải thiện hiệu quả của phương pháp gia công tia lửa điện (EDM) đối với vật liệu khó gia công như thép 90CrSi, đặc biệt là các chi tiết có biên dạng trụ ngoài. Phương pháp EDM truyền thống còn tồn tại nhược điểm về năng suất bóc tách vật liệu (MRR) thấp và độ mòn điện cực (TWR) cao. Để khắc phục, phương pháp EDM có trộn bột dẫn điện (PMEDM) được xem là giải pháp khả quan.

Mục tiêu chính của đề tài là nghiên cứu ảnh hưởng của các thông số công nghệ PMEDM, bao gồm hiệu điện thế (SV), cường độ dòng phóng điện (Ip), thời gian phát xung (Ton), thời gian ngừng phát xung (Toff) và nồng độ bột nano SiC (Cp), đến độ nhám bề mặt (Ra), MRR và TWR của bề mặt trụ ngoài thép 90CrSi. Đồng thời, đề tài cũng hướng đến việc tối ưu hóa các thông số này theo mục tiêu đơn (Ra nhỏ nhất, MRR lớn nhất, TWR nhỏ nhất) và đa mục tiêu.

Nghiên cứu được thực hiện bằng phương pháp kết hợp lý thuyết và thực nghiệm, sử dụng các kỹ thuật phân tích thống kê, phát triển mô hình thực nghiệm, phương pháp Taguchi và phân tích quan hệ xám. Kết quả cho thấy, việc trộn bột nano SiC vào dung dịch điện môi giúp giảm độ nhám bề mặt (29.86%), tăng năng suất bóc tách vật liệu (358.15%) và cải thiện chất lượng bề mặt gia công, giảm vết nứt tế vi, độ dày lớp biến trắng đồng đều hơn so với khi không sử dụng bột. Các công thức dự đoán giá trị Ra, MRR và TWR tối ưu đã được xây dựng và kiểm chứng thực nghiệm.

Luận án đã đóng góp kiến thức mới về PMEDM, đặc biệt cho chi tiết có biên dạng trụ định hình làm từ thép 90CrSi. Các kết quả có ý nghĩa thực tiễn cao, có thể ứng dụng trực tiếp trong sản xuất cơ khí để gia công các sản phẩm như chày dập thuốc viên nén, nâng cao hiệu quả quá trình gia công. Đây là những nghiên cứu đầu tiên về PMEDM cho bề mặt trụ ngoài thép 90CrSi với dung dịch điện môi trộn bột nano SiC.

Mục lục chi tiết:

• PHẦN MỞ ĐẦU

  • 1. Tính cấp thiết của đề tài
  • 2. Đối tượng, mục tiêu nghiên cứu của đề tài
    • 2.1. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
    • 2.2. Mục tiêu nghiên cứu
  • 3. Phương pháp nghiên cứu
  • 4. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
    • 4.1. Ý nghĩa khoa học
    • 4.2. Ý nghĩa thực tiễn
    • 4.3. Những đóng góp mới của luận án

• CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP GIA CÔNG BẰNG TIA LỬA ĐIỆN

  • 1.1. Phương pháp gia công bằng tia lửa điện
  • 1.2. Ưu nhược điểm của gia công tia lửa điện
  • 1.3. Các thông số công nghệ của gia công xung điện
  • 1.4. Năng suất, chất lượng bề mặt và độ chính xác gia công
  • 1.5. Phương pháp gia công tia lửa điện có trộn bột - PMEDM
  • 1.6. Tổng quan tình hình nghiên cứu về EDM và PMEDM
    • 1.6.1. Tình hình nghiên cứu trong nước
    • 1.6.2. Tình hình nghiên cứu về EDM và PMEDM trên thế giới
  • Kết luận chương 1

• CHƯƠNG 2. MÔ HÌNH THỰC NGHIỆM GIA CÔNG TIA LỬA ĐIỆN CÓ TRỘN BỘT TRONG DUNG DỊCH ĐIỆN MÔI CHI TIẾT TỪ THÉP 90CrSi QUA TÔI VÀ XÂY DỰNG HỆ THỐNG THÍ NGHIỆM

  • 2.1. Mô hình nâng cao hiệu quả quá trình PMEDM
    • 2.1.1. Sơ đồ và cơ sở của nghiên cứu quá trình gia công tia lửa điện có trộn bột
    • 2.1.2. Chọn thông số đầu vào
  • 2.2. Hệ thống thí nghiệm
    • 2.2.1. Máy xung điện
    • 2.2.2. Phôi thí nghiệm
    • 2.2.3. Điện cực thí nghiệm
    • 2.2.4. Bột trộn vào dung dịch điện môi
    • 2.2.5. Dung dịch điện môi
    • 2.2.6. Sơ đồ gia công thí nghiệm
    • 2.2.7. Thông số về điện
    • 2.2.8. Thông số và nồng bột SiC trộn vào dung dịch điện môi
  • 2.3. Thiết bị đo, kiểm tra
  • Kết luận chương 2

• CHƯƠNG 3. NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC THÔNG SỐ CÔNG NGHỆ ĐẾN ĐỘ NHÁM BỀ MẶT, NĂNG SUẤT BÓC TÁCH VÀ ĐỘ MÒN ĐIỆN CỰC KHI GIA CÔNG XUNG ĐIỆN THÉP 90CrSi VỚI DUNG DỊCH ĐIỆN MÔI CÓ TRỘN BỘT SiC

  • 3.1. Thí nghiệm
    • 3.1.1. Mục đích thí nghiệm
    • 3.1.2. Thiết kế thí nghiệm
    • 3.1.3. Tiến hành thí nghiệm
  • 3.2. Kết quả và nhận xét
    • 3.2.1. Ảnh hưởng của các thông số đầu vào quá trình xung đến độ nhám bề mặt
  • 3.3.2. Ảnh hưởng của các thông số đầu vào quá trình xung đến năng suất bóc tách vật liệu
  • 3.3.3. Ảnh hưởng của các thông số đầu vào quá trình xung đến tốc độ mòn điện cực
  • Kết luận chương 3

• CHƯƠNG 4. TỐI ƯU HÓA ĐA MỤC TIÊU CÁC THÔNG SỐ CÔNG NGHỆ KHI XUNG THÉP 90CrSi QUA TÔI VỚI DUNG DỊCH ĐIỆN MÔI CÓ TRỘN BỘT NANO SIC

  • 4.1. Đặt vấn đề
  • 4.2. Khái quát về phương pháp Taguchi và phân tích quan hệ xám
  • 4.3. Tối ưu đa mục tiêu khi xung bề mặt trụ định hình với dung dịch điện môi có trộn bột bằng phương pháp Taguchi và phân tích quan hệ xám
    • 4.3.1. Xây dựng cơ sở dữ liệu dưới dạng mảng trực giao
    • 4.3.2. Phân tích quan hệ xám
  • Kết luận chương 4

• KẾT LUẬN CHUNG VÀ HƯỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO

  • 1. Kết luận chung
  • 2. Hướng nghiên cứu tiếp theo