NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA DUNG DỊCH NANO TRONG BÔI TRƠN TỐI THIỂU ĐẾN QUÁ TRÌNH PHAY CỨNG THÉP 60Si2Mn
Kỹ thuật Cơ khí
Luận án "Nghiên cứu ảnh hưởng của dung dịch nano trong bôi trơn tối thiểu đến quá trình phay cứng thép 60Si2Mn" của Trần Thế Long tập trung giải quyết hạn chế của phương pháp bôi trơn tối thiểu (MQL) truyền thống khi gia công vật liệu cứng, cụ thể là thép 60Si2Mn (độ cứng HRC ≥ 45). MQL, dù có nhiều ưu điểm về hiệu quả bôi trơn, giảm ma sát, nhiệt độ, lực cắt và nâng cao chất lượng bề mặt, lại bị hạn chế về khả năng làm nguội khi gia công vật liệu có độ cứng cao.
Đề tài nghiên cứu ứng dụng dung dịch nano trong bôi trơn tối thiểu (NF MQL) với hạt nano Al2O3 trên nền dầu thực vật (dầu đậu nành) để cải thiện quá trình cắt và kết quả gia công. Mục tiêu chung là xác định các thông số công nghệ tối ưu của NF MQL và chế độ cắt khi phay cứng thép 60Si2Mn, nhằm nâng cao hiệu quả kinh tế - kỹ thuật. Các mục tiêu cụ thể bao gồm đánh giá ảnh hưởng của NF MQL sử dụng hạt nano Al2O3 đến lực cắt, mòn, tuổi bền dụng cụ cắt (DCC) và chất lượng bề mặt gia công; nghiên cứu tác động của nồng độ hạt nano, áp suất, lưu lượng dòng khí, vận tốc cắt và lượng chạy dao; và đề xuất các chỉ dẫn công nghệ tối ưu.
Phương pháp nghiên cứu kết hợp lý thuyết và thực nghiệm, sử dụng các thiết kế quy hoạch thí nghiệm riêng phần 2k-p và Box-Behnken với sự hỗ trợ của phần mềm Minitab 19.
Các kết quả chính cho thấy tất cả các biến khảo sát (loại dầu cắt nền, loại hạt nano, áp suất dòng khí, lưu lượng dòng khí) đều ảnh hưởng đến nhám bề mặt (Ra) và lực cắt tổng hợp (Fr), trong đó ảnh hưởng đến Fr lớn hơn Ra. Luận án đã xác định được các bộ thông số công nghệ NF MQL tối ưu, ví dụ, khi tối ưu đa mục tiêu với 3 biến khảo sát, áp suất dòng khí tối ưu là 5,2 bar, nồng độ hạt nano 1,2% và lưu lượng dòng khí 250 l/ph. Việc sử dụng hạt nano Al2O3 đã cải thiện đáng kể tính năng bôi trơn làm nguội của dầu đậu nành. Đáng chú ý, tuổi bền của dụng cụ cắt tăng khoảng 43,8% (từ 80 lên 115 phút) khi nồng độ hạt nano tăng từ 0,5% lên 1,5%. Điều này chứng minh tiềm năng của dầu thực vật làm chất bôi trơn thay thế dầu khoáng, góp phần vào xu thế gia công xanh và bền vững.
Luận án đã đóng góp vào lý thuyết về cơ chế tác động và tương tác ma sát của NF MQL, đồng thời cung cấp chỉ dẫn thực tiễn để nâng cao hiệu quả gia công vật liệu cứng. Các kết quả nghiên cứu đã được công bố trên 04 bài báo quốc tế ISI và 02 chương sách chuyên khảo, và đã được ứng dụng thành công trong gia công căn đệm cho ngành vận tải đường sắt và các ngành khác.