Tính gia công cắt của kim loại (p.2)

Ảnh hưởng của nhiệt độ và ma sát

Trong quá trình cắt gọt nhiệt được tạo ra do:

1.       Biến dạng dẻo xảy ra trong kim loại khi tạo ra phoi cắt.

2.       Ma sát sinh ra do các phoi trượt dọc theo bề mặt dụng cụ cắt.

Nhiệt độ cắt gọt phụ thuộc vào kiểu kim loại, tăng theo tốc độ cắt và lượng kim loại được cắt gọt. Nhiệt lớn nhất phát sinh khi cắt gọt vật liệu dẻo có độ bền kéo cao, chẳng hạn thép kết cấu. Nhiệt thấp nhất phát sinh khi cắt gọt vật liệu mềm có độ bền kéo thấp, chẳng hạn nhôm. Nhiệt độ cực đại đạt được trong quá trình cắt gọt sẽ ảnh hưởng xấu đến tuổi bền dụng cụ cắt, chất lượng bề mặt gia công, năng suất cắt gọt, độ chính xác của chi tiết.

Theo thời gian, nhiệt độ kim loại ngay phía trước dụng cụ cắt sẽ tăng dần đến nhiệt độ nóng chảy của kim loại đang được cắt gọt. Nhiệt này gây tác hại cho tuổi bền dụng cụ cắt bằng thép gió không thể chịu được nhiệt độ cao như hợp kim cứng (carbides), các lưỡi cắt thường bị cùn hoặc bị mẻ.

Dụng cụ cắt bằng thép gió có thể cắt gọt kim loại cho đến khi đấu dụng cụ cắt nóng đỏ do tác dụng cắt. Tính chất này được gọi là độ cứng nóng và xảy ra ở các nhiệt độ trên 900°F (485°C). Tuy nhiên, khi nhiệt độ vượt quá 1000°F (540°C) lưỡi dụng cụ cắt sẽ bắt đầu bị cùn hoặc mẻ.

Dụng cụ cắt bằng carbides (hợp kim cứng) có thể được sử dụng một cách hiệu quả đến1600°F (880 oC). Các dụng cụ carbides cứng hơn so với dụng cụ thép gió, có tính chống mài mòn cao hơn, và làm việc tốt trong các điểu kiện nóng đó, do đó những dụng cụ nảy có thể được đùng với tốc độ cắt cao hơn nhiều so với dụng cụ thép gió.

Ma sát

Để cắt gọt hiệu quả, điểu quan trọng là ma sát giữa phoi và bế mặt đụng cụ phải ở mức thấp nhất có thể được. Khi hệ số ma sát tăng lên, sẽ tăng khả năng hình thành biên nén ép ở lưỡi cắt. Biên nén ép tích tụ càng nhiều, ma sát càng cao, có thể gây ra mẻ lưỡi cắt và giảm độ bóng bề mặt gia công. Mỗi lần máy phải dừng lại để mài hoặc thay dụng cụ cắt, năng suất lao động sẽ giảm.

Nhiệt độ phát sinh do ma sát cũng ảnh hưởng xấu đến độ chính xác của chi tiết gia công. Dù chi tiết gia công không đạt đến cùng nhiệt độ như lưỡi cắt, nhưng vẫn đủ cao để làm cho kim loại dãn nở. Nếu chi tiết bị nóng do tác động cắt được gia công đến kích cỡ, chi tiết đó sẽ nhỏ hơn so với yêu cầu khi nguội đến nhiệt độ thường. Việc sử dụng hợp lý dung dịch cắt sẽ làm giảm ma sát ở giao diện phoi cắt dụng cụ cắt và giúp duy trì nhiệt độ cắt gọt hiệu quả.

Độ bóng bề mặt

Nhiều yếu tố tác động đến độ bóng bề mặt được tạo ra do quá trình gia công, phổ biến nhất là lượng ăn dao, bán kính đầu dao, tốc độ cắt, tính cứng vững, và nhiệt độ phát sinh trong quá trình gia công. Nếu nhiệt độ cao phát sinh trong quá trình gia công sẽ có xu hướng tạo ra bề mặt nhám. Lý do là ở nhiệt độ cao các hạt kim loại có xu hướng bám dính vào dụng cụ cắt và tạo ra biên tích tụ. Quan hệ trực tiếp giữa nhiệt độ chi tiết gia công và chất lượng độ bóng bề mặt được minh họa trên Hình 28-4.

Hình 28-4A nêu ra kết quả gia công chi tiết nhôm không có dung dịch cắt gọt ở 200°F (93°C). Bề mặt nhám cho thấy sự tích tụ của biên ở dụng cụ cắt. Cũng chi tiết nhôm đó được gia công trong cùng các điều kiện như ở nhiệt độ thường 75°F (24°C) (Hình 28-4B). Có thể nhận thấy sự cải thiện rõ rệt giữa các độ bóng bề mặt của các mẫu trên hình 28-4A và B. Khi chi tiết nhôm được làm nguội đến -60°F (-50°C) và được gia công, đô bóng còn tăng hơn nữa. Bằng cách làm nguội vật liệu đến -60nF (-50°C), nhiệt đõ lưỡi cốt giảm rõ rệt và tạo ra độ bóng bề mặt tốt hơn (hình 28-4C) so với gia công ở 200°F (93°C).

28.4

Tác dụng của dung dịch cắt gọt

Các dung dịch cắt gọt rất quan trọng cho hầu hết các nguyên công cắt gọt do chúng cho phép cắt kim loại ở tốc độ cao chúng thực hiện ba chức năng:

1.         Giảm nhiệt độ của tác động cắt gọt.

2.         Giảm ma sát của phoi trượt trên bề mặt dụng cụ cắt.

3.         Giảm sự mòn dao và tăng tuổi bền dụng cụ cắt.

Có ba loại dung dịch cắt gọt: dầu cắt gọt, dầu nhũ (hòa tan), và dung dịch hóa học (tổng hợp). Một số dung dịch tạo thành màng phi kim loại trên bề mặt kim loại, ngăn chặn phoi dính vào lưỡi cắt. Điều này ngăn cản sự hình thành biên nén ép tích tụ và cho phép tạo ra độ bóng bề mặt tốt hơn. Độ bóng bề mặt của hầu hết kim loại có thể được cải thiện rõ rệt bằng cách dùng dung dịch thích hợp.

Các dung dịch cắt nói chung được dùng để gia công thép, thép hợp kim, đồng thau, đồng thanh,. . . với dụng cụ cắt bằng thép giỏ. về nguyên tắc, dung dịch cắt không được sử dụng với dụng cụ cắt bằng carbides trừ khi lượng lớn dung dịch có thể được sử dụng để bảo đảm nhiệt độ đổng đều và tránh mảnh dao carbides bị gãy vỡ. Gang, nhôm và hợp kim manhê nói chung được gia công không dùng dung dịch, tuy nhiên, dung dịch cắt đã được dùng với kết quả tốt trong một số trường hợp.

Câu hỏi ôn tập

Tính gia công của kim loại

1.         Hãy định nghĩa tính gia công cắt.

2.         Những yếu tố nào ảnh hưởng đến tính gia công cất?

3.         Hãy so sánh câu trúc tế vi của thép carbon thấp và thép carbon cao về tính gia công cắt.

4.         Các phương pháp cải thiện chất lượng gia công thép hợp kim?

5.         Tại sao nhôm tinh khiết gia công khó hơn so với hầu hết các hợp kim nhôm?

6.         Có thể thực hiện điều gì để cải thiện sự gia công nhôm và hợp kim nhôm?

Ảnh hưởng của nhiệt độ và ma sát

7.         Trình bày các nguyên nhân phát sinh nhiệt trong khi gia công.

8.         Nhiệt độ cao ảnh hưởng đến quá trình gia công như thế nào?

9.         Tại sao ma sát giữa phoi và dụng cụ cắt cần phải giữ ở mức thấp nhâ’t?

Độ bóng bề mặt

10.       Các yếu tố nào xác định độ bóng bề mặt?

11.       Tại sao nhiệt độ cao ảnh hưởng xâu đến độ bóng bề mặt?

Tác dụng của dung dịch cắt

12.       Trình bày các tác dụng của dung dịch cắt đến với sự gia công kim loại.

13.       Điều gì cần chú ý khi sử dụng đung dịch cắt với dụng cụ cắt bằng carbides?

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *