Home CNC Các thông số công nghệ gia công bằng tia nước

Các thông số công nghệ gia công bằng tia nước

107
0

Gia công bằng tia nước :

Các thông số gia công quan trọng trong gia công bằng tia nước bao gồm : khoảng cách gia công, đường kính các vòi phun, áp suất nước và tốc độ cắt. Khoảng cách gia công là khoảng cách giữa đầu vòi phun và bề mặt gia công. Thông thường khoảng cách này là nhỏ để tia nước phân tán tới mức tối thiểu trước khi kịp đập vào bề mặt. Khoảng cách gia công điển hình là 3,2 mm. Kích thước của lỗ vòi phun ảnh hưởng đến độ chính xác của quá trình cắt lỗ vòi. Vòi phun nhỏ được sử dụng trên những vật liệu mỏng. Đôi với những vật liệu dày hơn thì cần có những tia phun dày hơn và áp suất cao hơn. Tốc độ cắt thường vào khoảng từ 5mm/s – 500 mm/s tùy theo độ dày của chi tiết gia công. Phương pháp gia công tia nước
thường được tự động hoá bằng hệ thống CNC hay người máy công nghiệp. Phạm vi gia công : từ 1,6 mm – 305 mm với độ chính xác là + 0,13 mm.

Gia công bằng tỉa nước có hạt mài:

Đối với gia công tia nước có hạt mài khi thêm những hạt mài vào tia nước sẽ làm phức tạp quá trình gia công vì phải bổ sung một số thông số và những thông số này phải được điều khiển. Những thông số thêm vào cho quá trình là loại hạt mài, cỡ hạt và tốc độ dòng chảy. Các loại vật liệu hạt mài thường được sử dụng là AI2O3, S1O2 và garnet, các cỡ khoảng từ 60 đến 100 . Lượng mài được thêm vào trong tia nước xấp xỉ khoảng 0,3 kg/phút sau khi thoát ra vòi phun. Đường kính hở của vòi khoảng từ 0,25 – 0,63 mm. Sở dĩ kích cỡ hơn một chút so với sự gia công bằng tia nước là để có được tốc độ dòng chảy cao hơn và năng lượng nhiều hơn vì bên trong nó có chứa hạt mài.

Áp suất nước trong gia công bằng tia nước có hạt mài giông trong gia công bằng tia nước. Khoảng cách cho phép phải ít hơn để giảm đến mức tối thiểu hiệu quả phân tán của chất lỏng cắt mà hiện giờ có chứa những hạt mài. Khoảng cách cho phép điển hình là khoảng khoảng cách trong gia công tia nước.

Các thông số cần chú ý khi gia công tia nước có hạt mài:

+ Tỉ lệ cấp hạt mài.

+ Đường kính ống trộn.

+ Đường kính miệng vòi phun.

+ Áp suất nước trong vòi.

+ Khả năng cắt vật liệu.

+ Chiều dày chi tiết.

+ Chất lượng cần gia công.

+ Công suất máy bơm.

Hồ sơ gia công bằng tia nước hạt mài áp lực cao :

Góc phun a = 90° (hình 2.50a). Trong trường hợp này bề mặt được gia công bằng tia va đập.

ryy1

Khi gia công vật liệu giòn nên dùng phương pháp tia va đập (hình 2.50a) còn khi gia công vật liệu dẻo nên dùng các phương pháp tia trượt và tia chéo (hình 2.50b và hình 2.50c).

 

Dung dịch khi va đập vào bề mặt gia công tạo ra một lớp màng mà chiều dày của nó phụ thuộc vào thành phần của dung dịch (hình 2.50d). Các hạt mài trong tia dung dịch (tia hạt mài) phá vỡ màng dung dịch này để đạt chất lượng theo yêu cầu.

Quảng đường đi của hạt mài qua màng dung dịch càng lớn khi góc phun a càng nhỏế Hạt mài nào đi tới phần của bề mặt gia công thì nó chịu sức cản của màng ding dịch (do có chiều dày lớn) cho nên chiều dày phoi được cắt giảm xuống.

Nếu bề mặt gia công có độ phẳng lý tưởng thì các hạt mài bị bề mặt hất lên và không ra một công đáng kể nào (hình 2.50e).

Nếu bề mặt di dời tới các đỉnh nhấp nhô này sẽ bị phá vỡ (hình 2.50g). Quá trình này xảy ra liên tục cho đến khi tất cả các đỉnh nhấp nhô bị san phẳng.

Kích thước của các hạt mài được chọn phụ thuộc vào độ nhám bề mặt trước khi gia công. Nếu kích thước của các hạt mài (hình 2.50h bên trái) quá nhỏ so với nhấp nhô (độ nhám) thì các hạt mài không chỉ tác động tới các đỉnh nhấp nhô mà còn tác động tới cả đáy của chúng nữaề Như vậy quá trình gia công sẽ tạo ra bề mặt có prophin tương tự nhưng với
độ nhám thấp hơn. Nếu kích thước của các hạt mài quá lớn thì chúng không thể xâm nhập xuống các đáy nhấp nhô được, do đó chúng chỉ có khả năng san phẳng các phần trên của nhấp nhô (hình 2.50h bên phải). Hình 2.50h (ở giữa) là sơ đồ kích thước hạt mài hợp lý nhất.

Lượng hạt mài trong dung dịch tăng cho phép nâng cao năng suất gia công.

Tuy nhiên, nếu lượng hạt mài trong dung dịch quá lớn sẽ làm cho chúng va đập với nhau quá nhiều, do đó hiệu quả cắt lại giảm. Do đó, lượng hạt mài trong dung dịch (mật độ hạt mài) phải được chọn tối ưu.

Tia hạt mài va đập vào kim loại cứng với tốc độ tối đa

(m/s), sẽ xâm nhập vào kim loại cứng đó với tốc độ u (m/s), tạo ra áp lực cắt p (tấn/m2).

ryy2ryy3

Bảng 2.3 là bảng tốc độ cắt của một số vật liệu cho trước (mm/phút). Máy có áp suất 3800 bar dùng 4,2 lphút, miệng vòi có đường kính 0,38 mm; vòi dài l,14mm; sử dụng hạt mài: 680 gram/phút.

Các yếu tố ảnh hưởng đến năng suất gia công và độ nhám bề mặt :

Năng suất gia công bằng tia hạt mài là hàm số của nhiều yếu tố và nó phụ thuộc vào mục đích gia công bề mặt. Ví dụ : Khi gia công bề mặt nhằm tăng độ bóng (giảm độ nhám) thì cần phải bóc ít kim loại, ngược lại khi gia công bề mặt nhằm đạt kích thước thì lượng kim loại được bóng tách trong một đơn vị thời gian phải đạt giá trị lớn nhấtỆ

ryy4

Bảng 2.3 :

Bảng tốc độ cắt một số vật liệu cho trước

Vật liệuChiều

dày

(mm)

Cắt bình thường (mm/phút)Cắt chất lượng trung bình (mm/phút)Cắt chất lượng cao (mm/phút)
Đồng12,7475193122
38,11324325
76,2581810
304SS12,733013284
38,1913018
76,241138
Nhôm12,71021414259
38,12849758
76,21273823
Thép ít Cacbon12,736614794
38,11424828
76,2642013
Titanium12,7511208130
38,12548651
76,21143620
Granite12,7912371231
38,12548651
76,21143620
Inconel

718

12,729211974
38,1812815
76,236108

 

Các thông số công nghệ của quá trình gia công bằng tia hạt mài phụ thuộc vào mục đích của nguyên công, độ cứng và độ dai của vật liệu gia công và trạng thái của bề mặt trước khi gia công.

Các yếu tố công nghệ của quá trình được xét đến là :

Áp suất của khí nén : Đưa dung dịch hạt mài tới thiết bị phun p (kg/cm2), Phun dung dịch hạt mài p (kg/cm2).

Đặc tính của thiết bị phun : Lưu lượng khí nén trong ống phun. Đường kính của vòi phun khí nén dk (mm). Đường kính của ống phun dung dịch dc (mm). Tiết diện của luồn khí nén fb (mm) hoặc của dung dịch hạt mài fc (mm) khi chuyển vào buồng hỗn hỢpế Chiều dài ống phun 1 (mm). Khoảng cách giữa mặt đầu của ống phun và vòi phun L(mm).

Đặc tính của dung dịch hạt mài: Thành phần của dung dịch (nước, các dung dịch khác). Vật liệu hạt mài (cát, corun điện). Mật độ của hạt mài trong dung dịch Ko (tỷ khôi của hạt mài trong nước).

Vị trí của thiết bị phun : Chiều dài của tia L (mm). Góc phun a (độ).

Dưới đây ta nghiên cứu ảnh hưởng của một số yếu tố công nghệ đến khối lượng kim loại được bóc tách và độ nhám bề mặt khi gia công các mẫu thép 45, 40X, Y9, thép nhiệt luyện 40X có độ cứng HRC 5560 và một số vật liệu khác.

Ảnh hưởng của thời gian gia công :

Thực nghiệm cho thấy kho gia công kim loại (chưa nhiệt luyện, nhiệt luyện và kim loại màu) khối lượng bóc tách kim loại tỷ lệ thuận với thời gian gia công bằng tia hạt mài (hình 2.5la). Khôi lượng kim loại trên một đơn vị diện tích bề mặt gia công cũng tăng theo thời gian gia công (hình 2.5 lb).

Độ hạt: 36; 60; 90; 120; 150; 170; 250; 280; 320; 325; 400; 450. Độ hạt 36 có kích thước lớn nhất còn độ hạt 450 có kích thước nhỏ nhất.

Khi gia công bằng tia hạt mài, độ nhám bề mặt giảm mạnh trong thời gian 60-Ỉ-100 giây đầu tiên. Sau đó độ nhám bề mặt hầu như không thay đổi theo thời gian (hình 2.52). Ví dụ, khi gia công thép trong thời gian 100 giây độ nhám ban

ryy5

ryy6

ryy7

Hình 2.51:

Ảnh hưởng của thời gian gia công bằng tia hạt mài khôi lượng kim loại được bóc tách

a)     Chế độ gia công; L = 70 mm; pc = 2 kG/cm2; độ hạt của hạt mài 150; Ko= l-ỉ-4; a = 40°; pe = 6 kG/cm2;

  1. thép 40 chưa nhiệt luyện;
  2. thép 20 chưa nhiệt luyện;
  3. nhôm.

b)      Chế độ gia công; L = 100 mm; độ hạt của hạt mài 60; K0= 90°; pe = 4 kG/cm2

l thép 40X nhiệt luyện

  1. thép 45 chưa nhiệt luyện

 

Ảnh hưởng của mật độ hạt mài: Thí nghiệm được tiến hành như sau

Gia công thép 20 với các áp suất pc = pc = 5,5 kG/cm2, mật độ của hạt mài là 36; L = 80 mm và a = 40°, dc = 4 mm.

Gia công thép 40X với các áp suất pc = pc = 4,5 kG/cm2, mật độ của hạt mài là 270; L = 100 mm và a = 45°, dc= 4 mm.

Kết quả của cả hai thí nghiệm trên đây cho thấy : khi tăng mật độ của hạt mài trong dung dịch khối lượng kim loại được bóc tách tăng lên.

Kết quả tương tự cũng nhận thấy được khi gia công thép 45 và đuara (hình 2.53). Trong trường hợp này khôi lượngkim loại lớn nhất từ đơn vị diện tích bề mặt được bóc tách khi gia công thép có tỷ khối của hạt mài trong dung dịch Ko= 1:l,5 còn khi gia công đuara Ko= l:2,5.

Khi Ko = 1:4 năng suất còn giảm 20+25%, còn gia công đuara năng suất gia công giảm 15:18%.

ryy8ryy9

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Mật độ hạt mài trong dung dịch không có ảnh hưởng nhiều đến độ nhám bề mặt. Ví dụ, khi gia công thép 40X có nhiệt lượng ta có đường cong phụ thuộc giữa độ nhám bề mặt và tỷ khôi của hạt mài trong dung dịch như trên hình 2.54.

Độ nhám thấp nhất khi gia công ứng với tỷ khôi của hạt mài trong dung dịch nằm trong khoảng 1:6 đến 1:9.Hình 2.54 :

    
Autocad cho kỹ sư cơ khíBộ tài liệu đọc hiểu bản vẽBộ DVD Ebook cơ khíBộ tài liệu tiếng Anh kỹ thuật

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here