Luận án tiến sĩ nghiên cứu tiện thép hợp kim 9XC sau tôi bằng laser - Trường Đại học Bách khoa Hà Nội

Luận án nghiên cứu tiện thép hợp kim 9XC sau tôi bằng laser, tối ưu hóa cơ tính và độ cứng bề mặt.

Chuyên ngành
Cơ khí
Tác giả

Luan An

Thể loại

luận án

Năm xuất bản

Số trang

143

Thời gian đọc

22 phút

Lượt xem

0

Lượt tải

0

Phí lưu trữ

40 Point

Tổng quan nhanh

Chủ đề:
1. Tổng quan tiện thép hợp kim 9XC sau tôi bằng laser
Số trang:
143 trang
Trường:
Đại học Bách khoa Hà Nội
Chuyên ngành:
Cơ khí
Tác giả:
Năm:

Tóm tắt nội dung luận án

I. Tổng quan tiện thép hợp kim 9XC sau tôi bằng laser

Gia công cơ khí hiện đại đòi hỏi tốc độ cắt cao và độ chính xác lớn. Phương pháp tiện truyền thống gặp nhiều giới hạn khi xử lý vật liệu sau nhiệt luyện. Quá trình tiện thép hợp kim 9XC sau tôi bằng laser mở ra hướng đi mới. Giải pháp này kết hợp nguồn nhiệt laser tập trung cùng công nghệ tiện cứng tiên tiến. Chùm tia laser làm mềm cục bộ vùng cắt ngay trước mũi dao. Lực cắt giảm đáng kể. Tuổi thọ dụng cụ tăng cao. Bề mặt gia công đạt chất lượng vượt trội. Thép dụng cụ hợp kim 9XC được ứng dụng phổ biến trong chế tạo khuôn mẫu, trục cán và dao cắt công nghiệp. Việc ứng dụng công nghệ gia nhiệt bằng laser giúp thay thế nguyên công mài tốn kém, giảm thời gian sản xuất và tiết kiệm chi phí vận hành.

1.1. Đặc tính công nghệ tiện cứng thép 9XC

Tiện cứng thép 9XC là giải pháp gia công trực tiếp vật liệu có độ cứng cao trên 50 HRC. Phương pháp này giảm thiểu các khâu mài truyền thống. Thời gian chế tạo sản phẩm được rút ngắn rõ rệt. Tuy nhiên, lực cắt lớn và nhiệt độ cắt cao gây mòn dao nhanh chóng. Ứng suất dư trên bề mặt dễ dẫn đến nứt tế vi. Gia nhiệt laser hỗ trợ giải quyết triệt để vấn đề này. Năng lượng laser nung nóng cục bộ lớp kim loại cần cắt. Độ bền tức thời của phôi giảm xuống. Quá trình cắt diễn ra êm hơn. Phoi thoát liên tục và đều đặn. Chất lượng gia công ổn định trên toàn bộ chi tiết.

1.2. Vai trò của xử lý nhiệt bề mặt laser

Công nghệ xử lý nhiệt bề mặt laser cung cấp nguồn năng lượng mật độ cao. Chùm tia laser tác động chính xác vào vùng làm việc. Thời gian nung nóng diễn ra trong vài phần nghìn giây. Vùng ảnh hưởng nhiệt hẹp giúp bảo toàn cơ tính của lõi vật liệu. Bề mặt kim loại đạt trạng thái tôi cứng đồng đều. Sau khi gia nhiệt cục bộ, quá trình cắt gọt diễn ra thuận lợi hơn. Độ chính xác hình học của chi tiết gia công được đảm bảo tối đa. Phương pháp này loại bỏ nguy cơ cong vênh do ứng suất nhiệt phân bố không đều. Công nghệ mang lại hiệu quả kinh tế kỹ thuật vượt trội cho ngành cơ khí chính xác.

II. Cơ chế nhiệt khi tiện thép hợp kim 9XC sau tôi laser

Cơ sở nhiệt động lực học đóng vai trò then chốt trong quá trình gia công hỗ trợ laser. Sự tương tác giữa bức xạ laser và vật liệu quyết định hiệu quả làm mềm. Thép hợp kim 9XC hấp thụ năng lượng quang năng và chuyển hóa thành nhiệt năng tức thì. Phân bố nhiệt độ tại vùng cắt ảnh hưởng trực tiếp đến độ bền cắt gọt. Khi mật độ công suất đạt giá trị tối ưu, phôi đạt độ dẻo cần thiết mà không bị nóng chảy. Nhiệt độ nung nóng được kiểm soát chặt chẽ bằng hệ thống cảm biến quang học. Quá trình cắt diễn ra trong điều kiện thuận lợi nhất. Nhờ đó, dao cắt giảm thiểu tải trọng va đập cơ học và duy trì độ sắc bén lâu dài.

2.1. Động học tôi bề mặt bằng laser và chuyển pha

Tôi bề mặt bằng laser tạo ra tốc độ nung và làm nguội cực nhanh. Tốc độ làm nguội vượt ngưỡng tới hạn thúc đẩy quá trình chuyển pha triệt để. Austenite đồng nhất nhanh chóng chuyển hóa thành các cấu trúc tinh thể siêu mịn. Sự biến tính nhiệt cục bộ giúp tạo ra lớp biên cứng có khả năng chống mài mòn vượt trội. Quá trình không cần môi trường làm nguội nhân tạo như nước hay dầu. Không khí xung quanh đóng vai trò tản nhiệt tức thì vào khối kim loại nền. Ứng suất nén dư hình thành trên bề mặt giúp triệt tiêu nguy cơ phát sinh vết nứt mỏi trong quá trình làm việc liên tục.

2.2. Đặc điểm tổ chức tế vi martensite độ cứng cao

Sau khi tôi laser, tổ chức tế vi martensite dạng kim mịn hình thành dày đặc. Cấu trúc tinh thể siêu mịn này phân bố đồng nhất trên lớp bề mặt biến tính. Độ cứng vật liệu tăng vọt so với trạng thái ủ ban đầu. Các hạt carbide hợp kim nhỏ mịn phân tán đều trong nền kim loại. Cấu trúc này ngăn chặn sự dịch chuyển của các lệch mạng tinh thể. Khả năng chống mòn hạt và chống biến dạng dẻo của chi tiết tăng lên rõ rệt. Khi thực hiện tiện cứng thép 9XC kết hợp chùm laser, lớp martensite này được làm mềm vừa đủ trong khoảnh khắc cắt gọt, giúp dụng cụ bóc tách phoi dễ dàng mà không làm suy giảm cơ tính cuối cùng.

III. Phương pháp tiện thép hợp kim 9XC sau tôi bằng laser

Thiết lập mô hình thực nghiệm chính xác là điều kiện tiên quyết để đánh giá công nghệ. Nghiên cứu sử dụng hệ thống máy tiện vạn năng kết hợp đầu phát laser đồng bộ. Chùm tia laser dẫn hướng trực tiếp vào mặt trước hoặc mặt sau của vùng cắt. Vị trí điểm hội tụ laser được điều chỉnh linh hoạt theo quỹ đạo chạy dao. Cảm biến hồng ngoại ghi nhận liên tục nhiệt độ tức thời tại điểm cắt. Dữ liệu lực cắt ba thành phần được thu thập qua đầu đo áp điện chuyên dụng. Mọi thông số công nghệ như tốc độ cắt, bước tiến dao và công suất nguồn laser được kiểm soát nghiêm ngặt. Hệ thống đảm bảo độ lặp lại cao cho toàn bộ chuỗi thí nghiệm.

3.1. Ứng dụng dụng cụ cắt PCBN và mảnh dao gốm ceramic

Gia công vật liệu cứng đòi hỏi vật liệu dao có khả năng chịu nhiệt và chống mòn cực tốt. Dụng cụ cắt PCBN thể hiện độ trơ hóa học tuyệt vời ở nhiệt độ cao. Độ cứng của PCBN chỉ đứng sau kim cương, phù hợp cho gia công tinh tốc độ cao. Bên cạnh đó, mảnh dao gốm ceramic gốc oxit nhôm gia cường mang lại giải pháp kinh tế hiệu quả. Dao gốm chịu mài mòn tốt trong điều kiện cắt liên tục. Cả hai loại dao đều duy trì góc cắt ổn định khi tiện cứng thép 9XC có laser gia nhiệt. Sự kết hợp giữa nhiệt laser và vật liệu dao siêu cứng giúp kéo dài tuổi thọ dụng cụ gấp nhiều lần.

3.2. Cấu hình máy phát laser Nd YAG và quy hoạch thực nghiệm

Hệ thống thực nghiệm tích hợp nguồn máy phát laser Nd:YAG bước sóng 1.064 micromet. Bước sóng này có hệ số hấp thụ năng lượng cao trên bề mặt thép dụng cụ hợp kim 9XC. Nguồn phát cung cấp công suất ổn định với khả năng điều chế xung linh hoạt. Nghiên cứu áp dụng phương pháp quy hoạch thực nghiệm trực giao cấp hai. Thiết kế ma trận thí nghiệm giúp giảm số lần chạy thử nhưng vẫn đảm bảo độ tin cậy thống kê. Các biến độc lập gồm công suất laser, tốc độ trục chính, lượng chạy dao và chiều sâu cắt. Kết quả thu được cho phép xây dựng mô hình hồi quy đa biến chính xác về động lực học cắt gọt.

IV. Kiểm soát biến cứng tiện thép hợp kim 9XC tôi laser

Chất lượng bề mặt sau gia công quyết định trực tiếp khả năng làm việc của chi tiết cơ khí. Quá trình tiện kết hợp laser tác động sâu sắc đến các chỉ tiêu hình học và cơ lý lớp bề mặt. Lực cắt giảm giúp hạn chế tối đa rung động của hệ thống máy - dao - đồ gá - chi tiết. Nhờ đó, vết lượn sóng và độ nhấp nhô tế vi được cải thiện rõ rệt. Nhiệt độ cắt được khống chế chuẩn xác giúp tránh hiện tượng quá nhiệt hay biến trắng cục bộ. Biến dạng đàn hồi của phôi giảm thiểu đáng kể trong suốt hành trình gia công. Kết quả mang lại bề mặt bóng đẹp, đồng đều và đạt tiêu chuẩn lắp ghép khắt khe.

4.1. Phân tích độ nhám bề mặt Ra Rz sau gia công

Độ nhám bề mặt Ra Rz là thước đo quan trọng đánh giá chất lượng gia công tinh. Khi tiện có gia nhiệt laser, độ nhám bề mặt Ra đạt dải giá trị từ 0.2 đến 0.8 micromet. Giá trị Rz dao động trong khoảng 1.2 đến 3.5 micromet. Mức độ nhấp nhô này tương đương với nguyên công mài bóng cao cấp. Lớp kim loại bị làm mềm giúp mũi dao cắt ngọt hơn, giảm sự hình thành gờ tế vi ở đáy rãnh cắt. Bước tiến dao nhỏ kết hợp bán kính đỉnh dao hợp lý tạo ra biên dạng cắt trơn tru. Bề mặt phẳng mịn giúp nâng cao khả năng bám dính màng dầu bôi trơn và chống kẹt xước khi vận hành.

4.2. Đánh giá độ cứng bề mặt HRC và chiều sâu lớp biến cứng

Khảo sát thực nghiệm ghi nhận độ cứng bề mặt HRC của phôi thép 9XC sau tôi đạt từ 58 đến 63 HRC. Lớp vật liệu cứng duy trì cơ tính bền vững ngay sau khi gia công cắt gọt. Chiều sâu lớp biến cứng phân bố đều trong dải từ 0.3 đến 1.2 milimet tùy theo mật độ năng lượng laser. Cấu trúc tế vi không xuất hiện hiện tượng ram giảm cứng ngoài ý muốn. Vùng chuyển tiếp giữa lớp tôi cứng và lõi phôi diễn ra êm dịu, không có khuyết tật gián đoạn. Độ cứng cao kết hợp chiều sâu biến tính lý tưởng mang lại khả năng chống mòn ma sát cực tốt cho chi tiết máy chịu tải trọng va đập lớn.

V. Tối ưu hóa quá trình tiện thép hợp kim 9XC tôi laser

Tối ưu hóa các thông số công nghệ là bước quyết định để đưa nghiên cứu vào ứng dụng thực tiễn. Việc dung hòa giữa năng suất cắt gọt và độ bền dụng cụ đòi hỏi thuật toán xử lý dữ liệu chặt chẽ. Xây dựng hàm mục tiêu đa tiêu chí giúp xác định bộ thông số cắt lý tưởng nhất. Quá trình tiện thép hợp kim 9XC sau tôi laser đạt hiệu quả cao khi công suất nguồn nhiệt tương thích với tốc độ chạy dao. Giảm thiểu chi phí gia công trên mỗi đơn vị sản phẩm là mục tiêu trọng tâm. Công nghệ mở ra tiềm năng lớn trong việc hiện đại hóa dây chuyền chế tạo cơ khí chính xác trong nước.

5.1. Xây dựng mô hình toán học dự báo chất lượng bề mặt

Mô hình toán học được thiết lập dựa trên phương pháp bình phương bé nhất từ số liệu thực nghiệm. Hàm hồi quy mô tả chính xác mối quan hệ giữa các thông số cắt và chất lượng bề mặt. Tốc độ cắt và bước tiến dao có tác động mạnh nhất đến độ nhám Ra Rz. Công suất laser chi phối trực tiếp đến độ lớn của lực cắt và nhiệt độ tiếp xúc. Sai số giữa mô hình dự báo và kết quả đo đạc thực tế luôn duy trì dưới mức 8%. Mô hình cung cấp công cụ tra cứu nhanh cho kỹ sư gia công trên xưởng sản xuất, hỗ trợ cài đặt thông số máy CNC nhanh chóng và chuẩn xác.

5.2. Giải pháp ứng dụng công nghệ tiện cứng trong sản xuất

Áp dụng tiện cứng thép 9XC có hỗ trợ laser giúp thay thế trực tiếp nguyên công mài truyền thống. Năng suất gia công tăng gấp 2 đến 4 lần so với phương pháp mài thông thường. Chi phí dung dịch trơn nguội độc hại được loại bỏ hoàn toàn nhờ chế độ gia công khô hoặc bôi trơn tối thiểu. Doanh nghiệp tiết kiệm đáng kể chi phí đầu tư máy mài chuyên dụng đắt tiền. Các chi tiết phức tạp như trục bậc, mặt côn hay ren cứng được hoàn thiện trên một lần gá đặt. Giải pháp kỹ thuật này nâng cao năng lực cạnh tranh và thúc đẩy phát triển công nghệ gia công vật liệu khó cắt.

Mục lục chi tiết luận án

LỜI CAM ĐOAN
LỜI CẢM ƠN
DANH MỤC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT
DANH MỤC CÁC BẢNG
DANH MỤC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ
MỞ ĐẦU
Tính cấp thiết của đề tài luận án
Mục đích, đối tượng, phạm vi và nội dung nghiên cứu
Mục đích nghiên cứu
Đối tượng nghiên cứu
Phạm vi nghiên cứu
Nội dung nghiên cứu
Phương pháp nghiên cứu
Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận án
Bố cục của luận án
Những đóng góp mới của luận án
1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ TIỆN VẬT LIỆU CỨNG CÓ GIA NHIỆT BẰNG LASER
1.1. Đặc điểm gia công vật liệu cứng
1.2. Vật liệu dụng cụ cắt sử dụng để gia công vật liệu cứng
1.3. Nghiên cứu của nước ngoài về phương pháp gia công cắt gọt có gia nhiệt bằng laser
1.3.1. Gia công vật liệu gốm sứ có gia nhiệt bằng laser
1.3.2. Gia công vật liệu Inconel 718 có gia nhiệt bằng laser
1.3.3. Gia công thép hợp kim có gia nhiệt bằng laser
1.4. Nghiên cứu trong nước về phương pháp gia công cắt gọt vật liệu cứng và sử dụng laser để gia công vật liệu
1.4.1. Gia công cắt gọt vật liệu cứng
1.4.2. Gia công vật liệu bằng laser
1.5. Kết luận chương 1
2. CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT TIỆN VẬT LIỆU CỨNG CÓ GIA NHIỆT BẰNG LASER
2.1. Cơ sở lý thuyết của laser
2.1.1. Bản chất của laser
2.1.2. Cấu tạo cơ bản nguồn phát laser
2.1.2.1. Môi chất laser
2.1.2.2. Buồng cộng hưởng
2.2. Sự tương tác của laser với vật liệu
2.2.1. Khả năng hấp thụ laser của vật liệu
2.2.1.1. Ảnh hưởng của bước sóng
2.2.1.2. Ảnh hưởng của nhiệt độ
2.2.1.3. Ảnh hưởng của lớp ôxit bề mặt vật liệu
2.2.1.4. Ảnh hưởng của độ nhám bề mặt
2.3. Tiện vật liệu cứng có gia nhiệt bằng laser
2.3.1. Khái niệm tiện vật liệu cứng có gia nhiệt bằng laser
2.3.2. Độ nhám bề mặt khi tiện có gia nhiệt bằng laser
2.3.3. Lực cắt khi tiện có gia nhiệt bằng laser
2.3.4. Mài mòn dụng cụ trong tiện có gia nhiệt bằng laser
2.4. Kết luận chương 2
3. CHƯƠNG 3: PHƯƠNG PHÁP, MÔ HÌNH, TRANG THIẾT BỊ, VẬT LIỆU THỰC NGHIỆM TIỆN THÉP HỢP KIM 9XC SAU TÔI CÓ GIA NHIỆT BẰNG LASER
3.1. Những khái niệm cơ bản của thiết kế thực nghiệm [9]
3.1.1. Định nghĩa quy hoạch thực nghiệm
3.1.2. Các bước thiết kế thực nghiệm cực trị
3.1.2.1. Chọn thông số nghiên cứu
3.1.2.2. Thiết kế thực nghiệm
3.1.2.3. Tiến hành thí nghiệm nhận thông tin
3.1.2.4. Xây dựng và kiểm tra mô hình thực nghiệm
3.1.3. Quy hoạch thực nghiệm trực giao tuyến tính
3.1.4. Quy hoạch thực nghiệm trực giao cấp II
3.2. Xây dựng mô hình thực nghiệm
3.2.1. Các điều kiện đầu vào
3.2.2. Các đại lượng đầu ra
3.2.3. Các đại lượng cố định
3.2.4. Các đại lượng không điều khiển được (các đại lượng nhiễu)
3.3. Thiết lập hệ thống thí nghiệm
3.3.1. Phân tích hệ thống thí nghiệm
3.3.2. Sơ đồ hướng chùm laser vào phôi
3.3.3. Điều kiện thực nghiệm
3.3.4. Máy phát laser Nd:YAG
3.3.5. Các thiết bị đo dùng cho thực nghiệm tiện vật liệu cứng có gia nhiệt bằng laser
3.3.5.1. Thiết bị đo công suất laser
3.3.5.2. Thiết bị đo lực và thiết kế bộ gá thiết bị đo lực cắt
3.3.5.3. Thiết bị đo nhiệt độ
3.3.5.4. Thiết bị đo mòn dao
3.3.5.5. Thiết bị kiểm tra tổ chức tế vi
3.3.5.6. Thiết bị đo nhám bề mặt
3.4. Thiết kế thực nghiệm khi tiện vật liệu cứng có gia nhiệt bằng laser
3.4.1. Thiết kế thực nghiệm xác định nhiệt độ bề mặt phôi khi có gia nhiệt bằng laser
3.4.2. Thiết kế thực nghiệm xác định chiều sâu thấm nhiệt khi có gia nhiệt bằng laser
3.4.3. Thiết kế thực nghiệm xác định nhám bề mặt, lực cắt và chiều cao mòn dao khi tiện vật liệu 9XC sau tôi có gia nhiệt bằng laser
3.5. Kết luận chương 3
4. CHƯƠNG 4: NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM TIỆN THÉP HỢP KIM 9XC SAU TÔI CÓ GIA NHIỆT BẰNG LASER
4.1. Đánh giá ảnh hưởng của các thông số công nghệ đến quá trình tiện vật liệu cứng có gia nhiệt bằng laser
4.1.1. Chọn khí bảo vệ
4.1.2. Ảnh hưởng của một số thông số công nghệ đốt nóng đến nhiệt độ bề mặt phôi
4.1.2.1. Ảnh hưởng của công suất laser đến nhiệt độ bề mặt phôi
4.1.2.2. Ảnh hưởng của thời gian nung nóng ban đầu đến nhiệt độ bề mặt phôi
4.1.2.3. Ảnh hưởng của khoảng cách từ đầu laser tới bề mặt phôi đến nhiệt độ bề mặt phôi
4.1.2.4. Ảnh hưởng của điểm đặt laser đến nhiệt độ bề mặt phôi
4.1.2.5. Ảnh hưởng của tốc độ dịch chuyển vết laser tới nhiệt độ bề mặt phôi
4.1.2.6. Ảnh hưởng của bước tiến vết laser tới nhiệt độ bề mặt phôi
4.1.3. Ảnh hưởng của thông số công nghệ đốt nóng đến chiều sâu thấm nhiệt và độ cứng tế vi khi gia nhiệt bằng laser
4.1.3.1. Ảnh hưởng của công suất laser đến chiều sâu thấm nhiệt
4.1.3.2. Ảnh hưởng của tốc độ dịch chuyển vết laser đến chiều sâu thấm nhiệt
4.1.3.3. Ảnh hưởng của bước tiến vết laser đến chiều sâu thấm nhiệt
4.1.4. Ảnh hưởng của các thông số công nghệ cắt đến độ cứng bề mặt, chiều sâu thấm nhiệt và độ cứng tế vi của chi tiết sau khi tiện có gia nhiệt bằng laser
4.1.4.1. Ảnh hưởng của chiều sâu cắt đến độ cứng bề mặt, chiều sâu thấm nhiệt và độ cứng tế vi
4.1.4.2. Ảnh hưởng của tốc độ cắt đến chiều sâu thấm nhiệt và độ cứng tế vi
4.1.4.3. Ảnh hưởng của lượng tiến dao đến chiều sâu thấm nhiệt và độ cứng tế vi
4.2. Nghiên cứu xây dựng mô hình thực nghiệm nhiệt độ bề mặt phôi và chiều sâu thấm nhiệt phôi thép 9XC sau tôi được gia nhiệt bằng laser khi chưa tiện
4.2.1. Xây dựng mô hình thực nghiệm ảnh hưởng của một số thông số công nghệ đến nhiệt độ bề mặt phôi thép 9XC sau tôi được gia nhiệt bằng laser
4.2.2. Xây dựng mô hình thực nghiệm ảnh hưởng của một số thông số công nghệ đến chiều sâu thấm nhiệt phôi thép 9XC sau tôi được gia nhiệt bằng laser
4.3. Xây dựng mô hình thực nghiệm nhám bề mặt, lực cắt và mòn dao khi tiện vật liệu 9XC sau tôi có gia nhiệt bằng laser
4.3.1. Mô hình thực nghiệm nhám bề mặt
4.3.2. Mô hình thực nghiệm lực cắt
4.3.2.1. Mô hình thực nghiệm lực cắt Fx
4.3.2.2. Mô hình lực thực nghiệm lực cắt Fy
4.3.2.3. Mô hình lực cắt Fz
4.3.2.4. Mô hình lực cắt tổng hợp F
4.3.3. Mô hình thực nghiệm mòn dao
4.4. Tối ưu hoá các thông số công nghệ khi tiện thép 9XC sau tôi có gia nhiệt bằng laser
4.4.1. Chỉ tiêu tối ưu và hàm mục tiêu
4.4.2. Phương pháp giải bài toán tối ưu
4.5. Kết luận chương 4
KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO
Hướng nghiên cứu tiếp theo
TÀI LIỆU THAM KHẢO
DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH CÔNG BỐ CỦA LUẬN ÁN
PHỤ LỤC I: XÂY DỰNG MÔ HÌNH THỰC NGHIỆM NHIỆT ĐỘ BỀ MẶT PHÔI VÀ CHIỀU SÂU THẤM NHIỆT KHI NUNG NÓNG THÉP 9XC SAU TÔI BẰNG LASER
PHỤ LỤC II: XÂY DỰNG MÔ HÌNH THỰC NGHIỆM NHÁM BỀ MẶT, LỰC CẮT VÀ MÒN DAO KHI TIỆN VẬT LIỆU 9XC SAU TÔI CÓ GIA NHIỆT BẰNG LASER
PHỤ LỤC III: HÌNH ẢNH KẾT QUẢ ĐO LỰC CẮT
Xem trước tài liệu
Tải đầy đủ để xem toàn bộ nội dung
Luận án nghiên cứu tiện thép hợp kim 9xc sau tôi có gia nhiệt bằng laser

Tải xuống file đầy đủ để xem toàn bộ nội dung

Tải đầy đủ (143 trang)

Trích đoạn nội dung luận án

Tải xuống để đọc toàn bộ

LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi, thực hiện dưới sự hướng dẫn của tập thể cán bộ hướng dẫn: TS. Trần Xuân Thái và PGS. Nguyễn Đức Toàn. Các số liệu, kết quả nghiên cứu được trình bày trong luận án là trung thực, trích dẫn đầy đủ và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác.

Hà Nội, ngày 03 tháng 10 năm 2018 Tập thể hướng dẫn Tác giả luận án TS. Trần Xuân Thái PGS. Nguyễn Đức Toàn Nguyễn Thành Huân 1 LỜI CẢM ƠN Việc hoàn thành luận án tiến sĩ là một công trình rất lớn và có nghĩa, NCS sẽ không thể hoàn thành luận án này nếu không có sự trợ giúp của rất nhiều người trong thời gian qua. Trước tiên NCS xin gửi lời cảm ơn chân thành và biết ơn sâu sắc tới hai thầy hướng dẫn TS.

Trần Xuân Thái và PGS. Nguyễn Đức Toàn; những người thầy đã định hướng, giám sát, chỉ bảo, khuyến khích và tạo mọi điều kiện thuận lợi trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu. NCS xin bày tỏ sự biết ơn chân thành đến GS. Bành Tiến Long, Ban lãnh đạo và tập thể giảng viên Bộ môn Gia công vật liệu và dụng cụ công nghiệp - những người thầy, người cô luôn quan tâm, động viên và đóng góp các ý kiến quý báu, góp phần để có kết quả ngày hôm nay.

NCS xin cảm ơn Ban giám hiệu, Viện Đào tạo sau đại học, Viện Cơ khí trường Đại học Bách khoa Hà Nội đã tạo điều kiện thuận lợi, giúp đỡ trên chặng đường nghiên cứu. NCS xin cảm ơn sự hỗ trợ cả về tinh thần và vật chất của Ban giám hiệu, phòng Tổ chức cán bộ, phòng Hành chính, phòng Tài chính kế toán - Trường Đại học Kinh tế Kỹ thuật Công nghiệp. NCS xin cảm ơn sự hỗ trợ, giúp đỡ tạo điều kiện về thời gian và có những góp ý, trao đổi chuyên môn của ban lãnh đạo, tập thể giảng viên khoa Cơ khí - Trường Đại học Kinh tế Kỹ thuật Công nghiệp. Nhân dịp này, NCS xin cảm ơn và giành những tình cảm chân thành sâu sắc nhất đến bố, mẹ, vợ, các con, anh chị em và bạn bè đã luôn ở bên để chia sẻ, động viên, giúp đỡ trong những lúc gặp khó khăn.

NCS cũng xin gửi lời cảm ơn tới công ty LASINCOM, phòng thí nghiệm đo lường bay của Viện tên lửa đã hỗ trợ rất nhiều trong quá trình làm thực nghiệm. Tác giả Nguyễn Thành Huân 2 MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN. 2 DANH MỤC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT. 9 DANH MỤC CÁC BẢNG.

11 DANH MỤC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ. Tính cấp thiết của đề tài luận án. Mục đích, đối tượng, phạm vi và nội dung nghiên cứu .1 Mục đích nghiên cứu. Đối tượng nghiên cứu.

Phạm vi nghiên cứu. Nội dung nghiên cứu. Phương pháp nghiên cứu. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận án.

Bố cục của luận án. Những đóng góp mới của luận án. 19 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ TIỆN VẬT LIỆU CỨNG CÓ GIA NHIỆT BẰNG LASER. Đặc điểm gia công vật liệu cứng.

Vật liệu dụng cụ cắt sử dụng để gia công vật liệu cứng. Nghiên cứu của nước ngoài về phương pháp gia công cắt gọt có gia nhiệt bằng laser. Gia công vật liệu gốm sứ có gia nhiệt bằng laser. Gia công vật liệu Inconel 718 có gia nhiệt bằng laser.

Gia công thép hợp kim có gia nhiệt bằng laser. Nghiên cứu trong nước về phương pháp gia công cắt gọt vật liệu cứng và sử dụng laser để gia công vật liệu. Gia công cắt gọt vật liệu cứng. Gia công vật liệu bằng laser.

32 Kết luận chương 1. 32 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT TIỆN VẬT LIỆU CỨNG CÓ GIA NHIỆT BẰNG LASER. Cơ sở lý thuyết của laser. Bản chất của laser.

Cấu tạo cơ bản nguồn phát laser. Môi chất laser. Buồng cộng hưởng. Sự tương tác của laser với vật liệu.

Khả năng hấp thụ laser của vật liệu. Ảnh hưởng của bước sóng. Ảnh hưởng của nhiệt độ. Ảnh hưởng của lớp ôxit bề mặt vật liệu.

Ảnh hưởng của độ nhám bề mặt. Tiện vật liệu cứng có gia nhiệt bằng laser. Khái niệm tiện vật liệu cứng có gia nhiệt bằng laser. Độ nhám bề mặt khi tiện có gia nhiệt bằng laser.

Lực cắt khi tiện có gia nhiệt bằng laser. Mài mòn dụng cụ trong tiện có gia nhiệt bằng laser. 43 Kết luận chương 2. 45 4 CHƯƠNG 3: PHƯƠNG PHÁP, MÔ HÌNH, TRANG THIẾT BỊ, VẬT LIỆU THỰC NGHIỆM TIỆN THÉP HỢP KIM 9XC SAU TÔI CÓ GIA NHIỆT BẰNG LASER.

Những khái niệm cơ bản của thiết kế thực nghiệm [9]. Định nghĩa quy hoạch thực nghiệm. Các bước thiết kế thực nghiệm cực trị. Chọn thông số nghiên cứu.

Thiết kế thực nghiệm. Tiến hành thí nghiệm nhận thông tin. Xây dựng và kiểm tra mô hình thực nghiệm. Quy hoạch thực nghiệm trực giao tuyến tính.

Quy hoạch thực nghiệm trực giao cấp II. Xây dựng mô hình thực nghiệm. Các điều kiện đầu vào. Các đại lượng đầu ra.

Các đại lượng cố định. Các đại lượng không điều khiển được (các đại lượng nhiễu). Thiết lập hệ thống thí nghiệm. Phân tích hệ thống thí nghiệm.

Sơ đồ hướng chùm laser vào phôi. Điều kiện thực nghiệm. Máy phát laser Nd:YAG. Các thiết bị đo dùng cho thực nghiệm tiện vật liệu cứng có gia nhiệt bằng laser.

Thiết bị đo công suất laser. Thiết bị đo lực và thiết kế bộ gá thiết bị đo lực cắt. Thiết bị đo nhiệt độ. Thiết bị đo mòn dao.

Thiết bị kiểm tra tổ chức tế vi. Thiết bị đo nhám bề mặt. Thiết kế thực nghiệm khi tiện vật liệu cứng có gia nhiệt bằng laser. Thiết kế thực nghiệm xác định nhiệt độ bề mặt phôi khi có gia nhiệt bằng laser.

Thiết kế thực nghiệm xác định chiều sâu thấm nhiệt khi có gia nhiệt bằng laser. Thiết kế thực nghiệm xác định nhám bề mặt, lực cắt và chiều cao mòn dao khi tiện vật liệu 9XC sau tôi có gia nhiệt bằng laser. 67 Kết luận chương 3. 69 CHƯƠNG 4: NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM TIỆN THÉP HỢP KIM 9XC SAU TÔI CÓ GIA NHIỆT BẰNG LASER.

Đánh giá ảnh hưởng của các thông số công nghệ đến quá trình tiện vật liệu cứng có gia nhiệt bằng laser. Chọn khí bảo vệ. Ảnh hưởng của một số thông số công nghệ đốt nóng đến nhiệt độ bề mặt phôi. Ảnh hưởng của công suất laser đến nhiệt độ bề mặt phôi.

Ảnh hưởng của thời gian nung nóng ban đầu đến nhiệt độ bề mặt phôi. Ảnh hưởng của khoảng cách từ đầu laser tới bề mặt phôi đến nhiệt độ bề mặt phôi. Ảnh hưởng của điểm đặt laser đến nhiệt độ bề mặt phôi. Ảnh hưởng của tốc độ dịch chuyển vết laser tới nhiệt độ bề mặt phôi.

Ảnh hưởng của bước tiến vết laser tới nhiệt độ bề mặt phôi. Ảnh hưởng của thông số công nghệ đốt nóng đến chiều sâu thấm nhiệt và độ cứng tế vi khi gia nhiệt bằng laser. Ảnh hưởng của công suất laser đến chiều sâu thấm nhiệt. Ảnh hưởng của tốc độ dịch chuyển vết laser đến chiều sâu thấm nhiệt.

Ảnh hưởng của bước tiến vết laser đến chiều sâu thấm nhiệt. Ảnh hưởng của các thông số công nghệ cắt đến độ cứng bề mặt, chiều sâu thấm nhiệt và độ cứng tế vi của chi tiết sau khi tiện có gia nhiệt bằng laser. Ảnh hưởng của chiều sâu cắt đến độ cứng bề mặt, chiều sâu thấm nhiệt và độ cứng tế vi. Ảnh hưởng của tốc độ cắt đến chiều sâu thấm nhiệt và độ cứng tế vi.

Ảnh hưởng của lượng tiến dao đến chiều sâu thấm nhiệt và độ cứng tế vi. Nghiên cứu xây dựng mô hình thực nghiệm nhiệt độ bề mặt phôi và chiều sâu thấm nhiệt phôi thép 9XC sau tôi được gia nhiệt bằng laser khi chưa tiện. Xây dựng mô hình thực nghiệm ảnh hưởng của một số thông số công nghệ đến nhiệt độ bề mặt phôi thép 9XC sau tôi được gia nhiệt bằng laser. Xây dựng mô hình thực nghiệm ảnh hưởng của một số thông số công nghệ đến chiều sâu thấm nhiệt phôi thép 9XC sau tôi được gia nhiệt bằng laser.

Xây dựng mô hình thực nghiệm nhám bề mặt, lực cắt và mòn dao khi tiện vật liệu 9XC sau tôi có gia nhiệt bằng laser. Mô hình thực nghiệm nhám bề mặt. Mô hình thực nghiệm lực cắt. Mô hình thực nghiệm lực cắt Fx.

Mô hình lực thực nghiệm lực cắt Fy. Mô hình lực cắt Fz. Mô hình lực cắt tổng hợp F. Mô hình thực nghiệm mòn dao.

Tối ưu hoá các thông số công nghệ khi tiện thép 9XC sau tôi có gia nhiệt bằng laser. Chỉ tiêu tối ưu và hàm mục tiêu. Phương pháp giải bài toán tối ưu. 105 Kết luận chương 4.

107 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO. 109 Hướng nghiên cứu tiếp theo:. 110 TÀI LIỆU THAM KHẢO. 111 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH CÔNG BỐ CỦA LUẬN ÁN.

116 PHỤ LỤC I: XÂY DỰNG MÔ HÌNH THỰC NGHIỆM NHIỆT ĐỘ BỀ MẶT PHÔI VÀ CHIỀU SÂU THẤM NHIỆT KHI NUNG NÓNG THÉP 9XC SAU TÔI BẰNG LASER. 117 PHỤ LỤC II: XÂY DỰNG MÔ HÌNH THỰC NGHIỆM NHÁM BỀ MẶT, LỰC CẮT VÀ MÒN DAO KHI TIỆN VẬT LIỆU 9XC SAU TÔI CÓ GIA NHIỆT BẰNG LASER. 128 PHỤ LỤC III. HÌNH ẢNH KẾT QUẢ ĐO LỰC CẮT.

139 8 DANH MỤC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT Ký hiệu Đơn vị Ý nghĩa Laser Tiếng Anh: Light Amplification by Stimulated Emisson of Radiation Tiếng Việt: Khuếch đại ánh sáng bằng phát xạ kích thích Nd:YAG Neodymium - Ytrium Aluminium Garnet LAM Tiếng Anh: Laser Assisted Machining Tiếng Việt: Gia công có gia nhiệt laser CM Tiếng Anh: Conventional Machining Tiếng Việt: Gia công thông thường SEM Tiếng Anh: Scanning Electron Microscope Tiếng Việt: Kính hiển vi điện tử quét o CT C Tiếng Anh: Cutting temperature Tiếng Việt: Nhiệt độ cắt CF N Tiếng Anh: Cutting force Tiếng Việt: Lực cắt TL ph Tiếng Anh: Tool life Tiếng Việt: Tuổi bền dụng cụ QHTN Quy hoạch thực nghiệm v m/ph Vận tốc cắt t mm Chiều sâu cắt s mm/vg Lượng tiến dao P W Công suất laser c J/kg.OC Nhiệt dung riêng của vật liệu gia công RT - Hệ số phân phối nhiệt Kx, ky, kz W/m.

Nội dung được bảo vệ bản quyền — Tải xuống đầy đủ

Trích dẫn luận án này

Nguyễn Thành Huân (2018). Luận án nghiên cứu tiện thép hợp kim 9XC sau tôi bằng laser [Luận án tiến sĩ, Đại học Bách khoa Hà Nội]. LuanAn.net. https://luanan.net/ky-thuat-co-khi/cong-nghe-vat-lieu/luan-an-nghien-cuu-tien-thep-hop-kim-9xc-sau-toi-bang-laser

Câu hỏi thường gặp

Luận án "Luận án nghiên cứu tiện thép hợp kim 9XC sau tôi bằng laser" nghiên cứu về vấn đề gì?

Luận án nghiên cứu tiện thép hợp kim 9XC sau tôi bằng laser, tối ưu hóa cơ tính và độ cứng bề mặt.

Luận án "Luận án nghiên cứu tiện thép hợp kim 9XC sau tôi bằng laser" được bảo vệ tại trường nào?

Luận án này được bảo vệ tại Đại học Bách khoa Hà Nội. Năm bảo vệ: 2018.

Luận án "Luận án nghiên cứu tiện thép hợp kim 9XC sau tôi bằng laser" thuộc chuyên ngành gì?

Luận án "Luận án nghiên cứu tiện thép hợp kim 9XC sau tôi bằng laser" thuộc chuyên ngành Cơ khí. Danh mục: Công Nghệ Vật Liệu.

Luận án "Luận án nghiên cứu tiện thép hợp kim 9XC sau tôi bằng laser" có bao nhiêu trang?

Luận án "Luận án nghiên cứu tiện thép hợp kim 9XC sau tôi bằng laser" có 143 trang. Bạn có thể xem trước một phần tài liệu ngay trên trang web trước khi tải về.

Cách tải luận án "Luận án nghiên cứu tiện thép hợp kim 9XC sau tôi bằng laser" về máy như thế nào?

Để tải luận án về máy, bạn nhấn nút "Tải xuống ngay" trên trang này, sau đó hoàn tất thanh toán phí lưu trữ. File sẽ được tải xuống ngay sau khi thanh toán thành công. Hỗ trợ qua Zalo: 0559 297 239.

Luận án liên quan

Chia sẻ tài liệu: Facebook Twitter