Luận án Nghiên cứu ảnh hưởng của một số thông số công nghệ đến chất lượng bề mặt khi gia công hợp kim SKD 11 bằng laser

1. Tính cấp thiết của đề tài

Vật liệu cứng là những vật liệu có khả năng chống mài mòn tốt, cơ tính ít thay

đổi khi làm việc ở nhiệt độ cao [1]. Vì vậy, với sự phát triển khoa học kỹ thuật việc

ứng dụng loại vật liệu mới, vật liệu có độ cứng cao trong sản xuất và gia công cơ khí

như: Khuôn mẫu, các chi tiết của ô tô, hàng không là một nhu cầu tất yếu. Tuy nhiên

với các phương pháp gia công truyền thống không thể đáp ứng được yêu cầu về công

nghệ, cần phải tìm ra các phương pháp gia công mới. Trong các phương pháp gia

công mới thì phương pháp gia công bằng các chùm tia có nguồn nhiệt tập trung đã

được sử dụng phổ biến như: gia công bằng chùm tia Plasma, gia công bằng chùm tia

điện tử, gia công bằng chùm tia laser. Trong đó gia công vật liệu bằng laser là một

trong những công nghệ mới được ứng dụng rộng rãi trong ngành gia công cắt gọt với

lợi thế về chất lượng gia công, hiệu quả kinh tế và khả năng tạo hình so với các

phương pháp gia công truyền thống [2].

Gia công bằng chùm tia có mật độ năng lượng cao là một ưu thế lớn của kỹ

thuật laser. Gia công bằng laser có thể thay thế cho một số phương pháp cắt gọt cơ

học - vốn có ngưỡng nhất định không thể vượt qua được trong các nguyên công khó.

Vì thế gia công laser được áp dụng nhiều trong lĩnh vực công nghiệp, đặc biệt là với

các vật liệu khó gia công như hợp kim cứng, gốm (ceramic), composite.

Phương pháp gia công bằng laser có những ưu điểm: Không cần dùng buồng

chân không; không có vấn đề điện tích trong môi trường; không có phóng xạ rơnghen,

công suất bức xạ cao; thời gian nung nóng vật liệu ngắn, vùng chịu tác động của nhiệt

độ hẹp, vết cắt nhỏ, ít biến dạng nên đảm bảo độ chính xác và chất lượng bề mặt gia

công; quá trình cắt không phụ thuộc vào cơ tính của phôi liệu nên phương pháp gia

công này có thể khoan, hàn, cắt đứt các vật liệu có độ bền cao, phi kim loại, khó gia

công bằng phương pháp truyền thống [3].

Gia công kim loại bằng laser trên vật liệu cứng đã và đang được nghiên cứu,

ứng dụng khá phổ biến trên thế giới nhằm nâng cao chất lượng bề mặt gia công, chiều

rộng của vết cắt cũng như năng suất gia công, giảm chi phí sản xuất. Tuy nhiên, các

kết quả công bố cho thấy việc nghiên cứu chưa được đầy đủ, còn nhiều khía cạnh để

tiếp tục cần nghiên cứu.2

Ở Việt Nam, phương pháp gia công bằng laser là một hướng đi mới, đã được

ứng dụng trong y tế, giáo dục, quân sự, đo lường, khắc khuôn mẫu, cắt khắc mỹ thuật

trên vật liệu kim loại, phi kim. Đã có các công trình nghiên cứu phương pháp gia

công Các nghiên cứu mới chỉ dừng lại việc gia công trên vật liệu thép thường và thép

không gỉ SUS 304. Quá trình cắt kim loại bằng laser là một quá trình bao gồm nhiều

thông số có liên quan mật thiết với nhau bao gồm các thông số công nghệ, các thông

số vật lý lượng tử, vật lý quang học .Do đó, mối quan tâm đặc biệt của các nhà chế

tạo khi sử dụng công nghệ cắt bằng laser là nâng cao được năng suất cũng như chất

lượng sản phẩm, giảm chi phí sản xuất. Các khía cạnh này có thể thực hiện được nếu

đưa ra được bộ thông số công nghệ gia công hợp lý, đặc biệt là khi gia công trên vật

liệu có độ cứng cao mà các phương pháp gia công truyền thống khó thực hiện hoặc

chi phí gia công lớn. Vì vậy, việc nghiên cứu bản chất, xác định các yếu tố ảnh hưởng

đến chất lượng bề mặt, chiều rộng rãnh cắt nhằm tìm ra biện pháp nâng cao hiệu quả

quá trình cũng như cải tiến công nghệ chế tạo và gia công sẽ mở rộng khả năng ứng

dụng của công nghệ gia công bằng laser ở Việt Nam là cần thiết và cấp bách.

pdf 147 trang chauphong 16/08/2022 11180
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Luận án Nghiên cứu ảnh hưởng của một số thông số công nghệ đến chất lượng bề mặt khi gia công hợp kim SKD 11 bằng laser", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên

Tóm tắt nội dung tài liệu: Luận án Nghiên cứu ảnh hưởng của một số thông số công nghệ đến chất lượng bề mặt khi gia công hợp kim SKD 11 bằng laser

Luận án Nghiên cứu ảnh hưởng của một số thông số công nghệ đến chất lượng bề mặt khi gia công hợp kim SKD 11 bằng laser
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO 
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI 
Hoàng Anh Tuấn 
NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ THÔNG SỐ CÔNG 
NGHỆ ĐẾN CHẤT LƯỢNG BỀ MẶT KHI GIA CÔNG HỢP KIM 
SKD 11 BẰNG LASER 
LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT CƠ KHÍ 
Hà Nội – 2021 
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO 
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI 
Hoàng Anh Tuấn 
NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ THÔNG SỐ CÔNG 
NGHỆ ĐẾN CHẤT LƯỢNG BỀ MẶT KHI GIA CÔNG HỢP KIM 
SKD 11 BẰNG LASER 
Ngành : Kỹ thuật cơ khí 
Mã số : 9520103 
LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT CƠ KHÍ 
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC 
1. PGS. TS. LÊ GIANG NAM 
2. TS. NGUYỄN TRƯỜNG GIANG 
Hà Nội – 2021 
i 
LỜI CAM ĐOAN 
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Công trình được 
thực hiện tại Bộ môn Máy và Ma sát học - Viện Cơ khí, Trường Đại học Bách khoa 
Hà Nội dưới sự hướng dẫn của PGS.TS. Lê Giang Nam và TS. Nguyễn Trường 
Giang. Các số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận án là trung thực và chưa từng 
được ai công bố trong bất kì công trình nào khác. 
Hà Nội, ngày tháng năm 2021 
TẬP THỂ HƯỚNG DẪN KHOA HỌC 
PGS.TS. Lê Giang Nam TS. Nguyễn Trường Giang 
NGHIÊN CỨU SINH 
Hoàng Anh Tuấn 
ii 
LỜI CẢM ƠN 
Việc hoàn thiện Luận án Tiến sỹ là một công trình lớn và có nhiều ý nghĩa, 
NCS sẽ không thể hoàn thành luận án này nếu không có sự động viên và trợ giúp của 
rất nhiều Thầy Cô giáo, các nhà Khoa học, đồng nghiệp và bạn bè. 
Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến PGS.TS. Lê Giang Nam và TS. Nguyễn 
Trường Giang là những người đã tận tình hướng dẫn, định hướng, đào tạo và cho tôi 
những ý kiến vô cùng quý báu trong suốt quá trình nghiên cứu và hoàn thành luận án. 
Tôi xin trân trọng cảm ơn các Thầy, Cô giáo trong Bộ môn Máy và Ma sát học 
- Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội đã giảng dạy, đóng góp cho tôi những ý kiến 
bổ ích cũng như tạo điều kiện thuận lợi về thời gian, nơi nghiên cứu cho tôi trong thời 
gian làm và hoàn thành luận án. 
Xin cảm ơn các đồng nghiệp trong Khoa Cơ khí, lãnh đạo trường Đại học 
Kinh tế - Kỹ thuật Công nghiệp đã tạo điều kiện giúp đỡ về thời gian và ủng hộ để 
tôi hoàn thành luận án này. 
Xin cảm ơn Phòng thí nghiệm Quang – Cơ điện tử 307 C4-5 Bộ môn Cơ khí 
Chính xác & Quang học - Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội đã hỗ trợ tôi trong quá 
trình hoàn thành luận án này 
Cuối cùng, tôi xin bày tỏ sự kính trọng, biết ơn và lòng yêu thương tới đại 
gia đình, bạn bè đã thực sự động viên, giúp đỡ trong suốt thời gian tôi học tập tại 
Trường Đại học Bách khoa Hà Nội. 
 Hà Nội, ngày tháng năm 
 Nghiên cứu sinh 
 Hoàng Anh Tuấn 
iii 
MỤC LỤC 
LỜI CAM ĐOAN ........................................................................................................ i 
LỜI CẢM ƠN ............................................................................................................. ii 
MỤC LỤC ................................................................................................................. iii 
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT ............................................. viii 
DANH MỤC BẢNG BIỂU ........................................................................................ x 
DANH MỤC HÌNH ẢNH, ĐỒ THỊ ........................................................................ xii 
MỞ ĐẦU .................................................................................................................... 1 
1. Tính cấp thiết của đề tài ..................................................................................... 1 
2. Mục đích, đối tượng và phạm vi nghiên cứu của luận án. ................................. 2 
2.1 Mục đích nghiên cứu .................................................................................... 2 
2.2 Đối tượng nghiên cứu ................................................................................... 2 
2.3 Phạm vi nghiên cứu ...................................................................................... 2 
3. Phương pháp nghiên cứu .................................................................................... 3 
4. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận án ........................................................ 3 
5. Những đóng góp mới của luận án ...................................................................... 3 
6. Bố cục của luận án ............................................................................................. 5 
 TỔNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP GIA CÔNG BẰNG LASER ........ 6 
1.1 Đặc điểm quá trình gia công thép hợp kim cứng ............................................. 6 
1.1.1 Đặc điểm thép hợp kim cứng ..................................................................... 6 
1.1.2 Đặc điểm của gia công laser ...................................................................... 6 
1.1.3 Đặc điểm thép SKD 11 .............................................................................. 9 
1.2 Tổng quan tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước ................................... 10 
1.2.1 Tổng quan tình hình nghiên cứu ngoài nước ........................................... 10 
1.2.1.1 Nghiên cứu quá trình gia công bằng laser trên vật liệu kim loại .......... 10 
1.2.1.2 Nghiên cứu ảnh hưởng các thông số công nghệ đến chiều rộng rãnh cắt 
bằng gia công laser ........................................................................................... 11 
1.2.1.3 Nghiên cứu ảnh hưởng các thông số công nghệ đến nhám bề mặt rãnh 
cắt bằng gia công laser ...................................................................................... 17 
1.2.2 Tình hình nghiên cứu trong nước ............................................................ 21 
Kết luận chương 1 ................................................................................................ 23 
iv 
 CƠ SỞ LÝ THUYẾT GIA CÔNG HỢP KIM CỨNG BẰNG LASER 24 
2.1 Cơ sở lý thuyết laser ....................................................................................... 24 
2.1.1 Bản chất của laser .................................................................................... 24 
2.1.2 Cấu tạo và nguyên lý làm việc của nguồn phát laser .............................. 24 
2.1.2.1 Hoạt chất ............................................................................................... 25 
2.1.2.2 Buồng cộng hưởng ............................................................................... 25 
2.1.2.3 Bộ phận kích thích ................................................................................ 25 
2.1.3 Sự tương tác giữa laser với vật liệu ......................................................... 26 
2.1.4 Khả năng hấp thụ laser của vật liệu ......................................................... 28 
2.1.4.1 Ảnh hưởng của bước sóng .................................................................... 28 
2.1.4.2 Ảnh hưởng của nhiệt độ ....................................................................... 29 
2.1.4.3 Ảnh hưởng của lớp ôxit bề mặt vật liệu ............................................... 29 
2.1.4.4 Ảnh hưởng của độ nhám bề mặt ........................................................... 30 
2.2 Gia công cắt bằng laser .................................................................................. 30 
2.2.1 Nguyên lý cắt bằng laser ......................................................................... 30 
2.2.2 Các phương pháp cắt bằng laser .............................................................. 32 
2.2.2.1 Cắt bằng laser nhiệt hạch – nhiệt (Laser fusion cutting) ...................... 32 
2.2.2.2 Phương pháp cắt bằng laser thăng hoa (Laser sublimation cutting) .... 33 
2.2.2.3 Cắt bằng laser ôxy ................................................................................ 35 
2.3 Các thông số công nghệ của quá trình cắt bằng laser .................................... 36 
2.3.1 Công suất laser ......................................................................................... 36 
2.3.1.1 Công suất laser cần thiêt khi cắt kim loại sử dụng ôxy làm khí hỗ trợ 37 
2.3.1.2 Công suất laser cần thiết khi cắt kim loại sử dụng khí trơ làm khí hỗ trợ
 .......................................................................................................................... 38 
2.3.2 Chất lượng chùm tia laser ........................................................................ 39 
2.3.3 Thông số đầu cắt ...................................................................................... 41 
2.3.3.1 Độ dài tiêu cự của quang cụ hội tụ ....................................................... 42 
2.3.3.2 Vị trí tiêu cự .......................................................................................... 42 
2.3.3.3 Đường kính đầu cắt và khoảng cách đầu cắt đến bề mặt phôi ............. 43 
2.3.4 Vận tốc cắt ............................................................................................... 45 
2.3.5 Áp suất và loại khí hỗ trợ ........................................................................ 46 
v 
2.3.6 Đặc tính nhiệt ........................................................................................... 47 
2.4 Đặc điểm chất lượng khi gia công bằng laser ................................................ 49 
2.4.1 Chiều rộng rãnh cắt .................................................................................. 49 
2.4.2 Độ nhám bề mặt khi gia công bằng laser ................................................ 53 
2.4.3 Vùng ảnh hưởng nhiệt (HAZ) ................................................................. 54 
Kết luận chương 2 ................................................................................................ 58 
 PHƯƠNG PHÁP, MÔ HÌNH VÀ THIẾT BỊ THỰC NGHIỆM GIA 
CÔNG BẰNG LASER ............................................................................................. 59 
3.1 Nội dung và phương pháp quy hoạch thực nghiệm ....................................... 59 
3.1.1 Nội dung cơ bản của thiết kế thực nghiệm .............................................. 59 
3.1.1.1 Thiết kế thực nghiệm [87] .................................................................... 59 
3.1.1.2 Nội dung quy hoạch và xử lý số liệu thực nghiệm [88] ....................... 59 
3.1.2 Phương pháp quy hoạch thực nghiệm ..................................................... 61 
3.1.2.1 Quy hoạch thực nghiệm trực giao tuyến tính ....................................... 61 
3.1.2.2 Quy hoạch thực nghiệm trực giao cấp II .............................................. 62 
3.1.2.3 Phương pháp Taguchi ........................................................................... 63 
3.1.2.4 Phương pháp thiết kế Box-Behnken ..................................................... 64 
3.1.2.5 Một số khái niệm .................................................................................. 64 
3.1.3 Tối ưu hóa mục tiêu [87] ......................................................................... 66 
3.2 Xây dựng mô hình thực nghiệm ............. ... -state lasers and their application potentials", 
Optics and Lasers in Engineering. 34(4-6), 213-229. 
[77]. Catherine Wandera (2006), "Laser cutting of austenitic stainless steel with a 
high quality laser beam". 
[78]. C Wandera, Veli Kujanpää A Salminen (2011), "Laser power requirement for 
cutting thick-section steel and effects of processing parameters on mild steel 
cut quality", Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part B: 
Journal of Engineering Manufacture. 225(5), 651-661. 
[79]. Hud Wahab, Jürgen Gröninger, Klaus Dickmann, P Bruns (2014), 
"Optimization of Laser Cutting Quality with Design of Experiments: Cutting 
mild steel with high brightness diode lasers", Laser Technik Journal. 11(5), 
27-31. 
[80]. H Golnabi M Bahar (2009), "Investigation of optimum condition in oxygen 
gas-assisted laser cutting", Optics & Laser Technology. 41(4), 454-460. 
[81]. K Abdel Ghany, H Abdel Rafea M Newishy (2006), "Using a Nd: YAG laser 
and six axes robot to cut zinc-coated steel", The International Journal of 
Advanced Manufacturing Technology. 28(11), 1111-1117. 
[82]. Amit Sharma Vinod Yadava (2018), "Experimental analysis of Nd-YAG laser 
cutting of sheet materials–A review", Optics & Laser Technology. 98, 264-
280. 
[83]. A Kar, JA Rothenflue WP Latham (1997), "Scaling laws for thick‐section 
cutting with a chemical oxygen–iodine laser", Journal of Laser Applications. 
9(6), 279-286. 
[84]. Catherine Wandera, Antti Salminen Veli Kujanpaa (2009), "Inert gas cutting 
of thick-section stainless steel and medium-section aluminum using a high 
power fiber laser", Journal of laser applications. 21(3), 154-161. 
[85]. John Powell (2012), CO2 Laser Cutting, Springer Science & Business Media. 
[86]. Miloš J Madić Miroslav R Radovanović (2012), "Analysis of the heat affected 
zone in CO2 laser cutting of stainless steel", Thermal Science. 16(suppl. 2), 
363-373. 
[87]. Nguyễn Đăng Bình Nguyễn Văn Dự (2011), Quy hoạch thực nghiệm trong kỹ 
thuật, NXB Khoa học và kỹ thuật, Hà Nội. 
[88]. Nguyễn Doãn Ý (2003), "Giáo trình quy hoạch thực nghiệm", Nhà xuất bản 
Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội. 
[89]. Ranjit K Roy (2001), Design of experiments using the Taguchi approach: 16 
steps to product and process improvement, John Wiley & Sons. 
118 
[90]. Triangular Table, Linear Graphs Upgrading Columns Experiment Design 
Solutions, "Design of Experiments (DOE) Using the Taguchi Approach". 
[91]. Trần Văn Địch (2008), Các phương pháp xác định độ chính xác gia công 
(dùng cho các trường cao đẳng và đại học). 
[92]. Imtiaz Ahmed Choudhury S Shirley (2010), "Laser cutting of polymeric 
materials: An experimental investigation", Optics & Laser Technology. 42(3), 
503-508. 
119 
DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH CÔNG BỐ CỦA LUẬN ÁN 
1. Hoàng Anh Tuấn, Lê Giang Nam, Đặng Vũ Vinh, Đỗ Hữu Thọ (2015), 
Phát triển một bộ điều khiển số CNC 3 trục cho máy cắt laser công suất nhỏ, Tạp 
chí Cơ khí Việt Nam, số 11(2015) ISSN 0866-7056, trang 44-49. 
2. Lê Giang Nam, Hoàng Anh Tuấn, Nguyễn Văn Thành, Phan Tử Phúc, 
Nguyễn Văn Thành (2017), Nghiên cứu ảnh hưởng của một số thông số công nghệ 
đến bề rộng vết cắt và chiều sâu khi gia công bằng laser trên cơ sở mô phỏng số, Kỷ 
yếu Hội nghị Cơ học toàn quốc lần thứ X 2017, trang 910-919. 
3. Giang-Nam Le, Anh-Tuan Hoang, Duc-Viet Nguyen, Manh-Tung 
Nguyen, Quang-Huy Nguyen (2018), A Method to determine Machining Parameters 
for Laser Cutting Machine Using Numerical Simulation, International Journal of 
Scientific Engineering and Science, Volume 2, Issue9, pp 65-68. 
4. Lê Giang Nam, Hoàng Anh Tuấn (2021), Nghiên cứu ảnh hưởng của công 
suất, tốc độ và đường kính đầu cắt đến bề rộng rãnh cắt trên vật liệu SKD 11 khi gia 
công bằng laser, Tạp chí Cơ khí Việt Nam, số 1+2(2021) ISSN 2615-9910, trang 
51-57. 
5. Lê Giang Nam, Hoàng Anh Tuấn, Nguyễn Trường Giang (2021), Đánh 
giá ảnh hưởng của công suất laser, vận tốc cắt và đường kính đầu cắt đến độ 
nhám bề mặt rãnh cắt trên vật liệu SKD 11 khi gia công bằng laser, Tạp chí Cơ 
khí Việt Nam, số 1+2(2021) ISSN 2615-9910, trang 63-69. 
120 
PHỤ LỤC LUẬN ÁN 
121 
PHỤ LỤC 1 
 PHƯƠNG PHÁP ĐO VÀ HÌNH ẢNH CHIỀU RỘNG, ĐỘ NHÁM BỀ MẶT 
RÃNH CẮT. 
1. Chiều rộng rãnh cắt 
Trên chiều dài cắt 40 mm chia thành 5 điểm đo chiều rộng rãnh cắt mỗi điểm 
đo cách nhau 5 mm 
Hình I.1-PL1. Vị trí các điểm đo 
Đo chiều rộng rãnh cắt được thực hiện trên kính hiển vi đo không tiếp xúc N61 
- 1699 đo bằng phương pháp phản xạ. Đặt chi tiết cắt trên bàn dịch chuyển đo khoảng 
cách bằng cách dịch chuyển hai biên của rãnh so với tâm ngắm trên ống kính. Đọc 
sai lệch trên pame dịch chuyển để xác định độ rộng của vạch. 
122 
Hình I.2-PL1. Thiết bị đo chiều rộng (N61-1699) và hình thái bề mặt (HHM) 
Một số hình ảnh của độ rộng được chụp với độ phóng đại 60 lần 
123 
124 
2. Đo độ nhám bề mặt rãnh cắt 
Thiết bị đo nhám sử dụng: Mitutoyo JS301 
Tiêu chuẩn đo nhám: JIS 
Chiều dài chuẩn l= 0,8 mm. 
Số chiều dài chuẩn N=5. 
Tốc độ đầu đo 0,25 mm/s. 
Phương pháp đo: Đo nhám bằng phương pháp đo tiếp xúc. Đặt đầu đo lên bề 
mặt mẫu sao cho phương dịch chuyển của đầu đo vuông góc với hương của vết gia 
công. Các thông số về độ nhám bề mặt sẽ được xác định tối đa. 
Hình I.3-PL1 Nhám bề mặt 
Nhám: là thành phần sai lệch nhỏ nhất vốn có trong quá trình gia công. Đó là 
dấu vết của quá trình gia công chẳng hạn như là vết của dụng cụ cắt để lại trên bề mặt 
trong quá trình tiện, là dấu vết để lại do mài nghiền hay đánh bóng. Toàn bộ những 
thành phần bất quy tắc có chiều dài bước sóng trong khoảng 5  100 lần chiều cao 
biên độ đều được coi là nhám. Tùy từng quá trình gia công mà nhám có thể dạng tuần 
hoàn hay ngẫu nhiên bất kỳ. 
Chiều dài chuẩn 
Hình I.4-PL1 Chiều dài đo,chiều dài đánh giá và chiều dài chuẩn 
Chiều dài chuẩn có tên khác là chiều dài khoảng đo lường là chiều dài mà qua 
đo có thể xác định một cạh chắc chắn các đại lượng đặc trưng cần được xác định. 
Chiều dài chuẩn phải lớn hơn bước của sóng nhám bề mặt. 
125 
Ra là giá trị trung bình nên chiều dài chuẩn phải lấy bằng n lần bước sóng của 
nhám N = (5-25) tương ứng với độ tin cậy P = 96 - 99, 70% (theo tích phân Student) 
Việc lấy số chiều dài chuẩn N quá lớn (> 25) không mang lại độ tin cậy cao 
hơn số đo Ra mà còn có nguy cơ bị lẫn sóng bề mặt và sai lệch hình dạng hình học 
cho bề mặt chi tiết. 
Đối chiều với các tiêu chuẩn, chiều dài L được quy định theo quan điểm nêu 
trên, đồng thời phù hợp với bước của sóng nhám và chiều cao của nhám trên các sản 
phẩm cơ khí hiện hành. 
Các nguyên công gia công cơ khí thông thường như tiện tinh hay mài thô 
thường có bước sóng nhám cỡ dưới 0,1 mm nên chiều dài chuẩn bằng 0,8 mm được 
khuyến cáo sử dụng nhiều nhất do nó đáp ứng yêu cầu. 
Chiều dài Cut-off 
 Chiều dài cut – off của thiết bị đo chính là chiều dài chuẩn đo lường. Điều 
khác biệt duy nhất ở đây là chiều dài chuẩn là chiều dài vật lý đơn thuần trên bề mặt 
còn chiều dài cut – off là chiều dài được tính toán qua các bộ khuếch đại và bộ lọc. 
Khi một loại bộ lọc được chọn nghĩa là các chiều dài cut-off được lựa chọn (ISO 
11562: 1996). Thông thường chiều dài cut-off được chọn theo tiêu chuẩn là: 0,08; 
0,25; 0,8; 25mm. Chúng được quy định trong Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 2511 – 
1995 cũng như tiêu chuẩn quốc tế ISO 3274: 1996 
Chiều dài cut-off được lựa chọn theo một số gợi ý sau: 
Các bề mặt quang học chất lượng cao: c = 0,08mm 
Các bề mặt chi tiết cơ khí thông thường: c = 0,8mm 
Những bề mặt rất nhám cần được chọn chiều dài cut-off lớn hơn 
Thực tế, nguyên tắc chọn chiều dài cut-off là thông thường được lấy ít nhất 
bằng 10 lần khoảng cách giữa các yếu tố được đo, cụ thể ở đây là khoảng cách giữa 
các nhấp nhô nhám. Nếu có nghi ngờ nào về chiều dài cut-off được chọn thì trước 
tiên người ta đo thử mà không sử dụng bộ lọc để đưa ra quyết định từ phép thử này. 
Trong một bộ lọc hoàn hảo, ví dụ nếu sử dụng bộ lọc thông cao với chiều dài 
cut-off  = 0,8mm thì chỉ có những sóng có bước dưới 0,8mm mới được đánh giá còn 
những sóng có bước sóng lớn hơn 0,8 mm sẽ bị lọc bỏ. Ngược lại cũng với chiều dài 
cut-off 0,8 mm trong bộ lọc thông thấp thì chỉ những sóng có bước sóng lớn hơn 0,8 
mm mới được đánh giá còn những sóng có bước nhỏ hơn 0,8 mm sẽ bị lọc bỏ. 
126 
Đường chuẩn (đường trung bình): 
Hình I.5-PL1. Đường trung bình (đường chuẩn) 
Yêu cầu chủ yếu để định lượng các thông số nhám là phải có một chuẩn cho 
việc xác định các thông số trong phép đo. Người ta sử dụng đường chuẩn hay đường 
trung bình. Trước đây đường chuẩn được định nghĩa là đường đi qua giữa các đỉnh 
nhám và rãnh nhám sao cho tổng diện tích các phần đỉnh nhám bằng tổng diện tích 
các phần rãnh nhám. Cụ thể như hình trênthì: 
A + C + E + G = B + D + F + I 
Tuy nhiên theo định nghĩa này thì đường chuẩn không phải là duy nhất. 
Hiện nay người ta định nghĩa Đường chuẩn là đường bình phương nhỏ nhất, 
nghĩa là đường chia profin bề mặt thành hai phần sao cho tổng bình phương khoảng 
cách từ các điểm trên profin tới đường này đạt giá trị nhỏ nhất. Đường này là duy 
nhất. 
Tham số biên độ nhám 
 * Độ nhám trung bình Ra 
Ra - Sai lệch trung bình số học của trị tuyệt đối sai lệch profin nhám so với 
đường trung bình trên chiều dài chuẩn L (chiều dài đánh giá). Là thông số được công 
nhận phổ biến nhất, được sử dụng nhiều nhất và là thông số quốc tế về độ nhám. 
Ra =  
n
i
i
L
y
n
dxxy
L 10
11
Trong đó: 
 - L là chiều dài đánh giá 
 - Y(x) hay yi là khoảng cách điểm trên profin tới đường chuẩn 
Các thiết bị đo nhám đầu tiên kiểu tương tự đo Ra bằng cách kếo đầu dò đi tới 
đi lui liên tục trên bề mặt và xác định giá trị trung bình qua các thiết bị điện tử. Khá 
dễ để đạt được giá trị tuyệt đối của tín hiệu và tích phân những tín hiệu nàybằng các 
127 
thiết bị điệ tử analog. Đó là nguyên nhân chính vì sao Ra lại có một lịch sử lâu đời 
như vậy. 
* RZ là sai lệch trung bình của profin theo mười điểm trong phạm vi chiều dài 
chuẩn (Trung bình cộng của 5 điểm cao nhất và 5 điểm thất nhất theo phương vuông 
góc với đường trung bình trên chiều chiều dài chuẩn L) 
RZ



  
5
1
5
1
.
5
1
i i
yipi yy 
Hình I.6-PL1. Sơ đồ xác định thông số Rz 
Đây là thông số trung bình chỉ đòi hỏi một chiều dài chuẩn để xác định nó cho 
nên Rz rất hữu dụng trong trường hợp chỉ có một chiều dài ngắn trên bề mặt có thể 
đo được. đường trung bình ở đây không có nhiều ý nghĩa cho dù hình vẽ ta tính với 
yp và yv với đường chuẩn. Giá trị Rz không thay đồi dù tính theo bất kỳ đường nào 
song song với đường chuẩn dù trong hay ngoài profil. 
Kết quả đo hình thái bề mặt: 
Ảnh hình thái bề mặt của vết cắt được chụp bằng kính hiển vi HHM 500 
Độ phóng đại 50 ÷ 500 lần. 
Ống kính: Micro- Scope Lens. 
Khoảng lấy nét từ 0,5 mm đến 40 mm 
Độ phân giải: 5M, 3M, 2M 1.3M 
128 
Một số hình ảnh hình thái của vết cắt với độ phóng đại 80 lần 
129 
130 
PHỤC LỤC 2: KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM 

File đính kèm:

  • pdfluan_an_nghien_cuu_anh_huong_cua_mot_so_thong_so_cong_nghe_d.pdf
  • pdfBản tóm tắt_Hoang Anh Tuan.pdf
  • pdfBantrichyeuluanan_Hoang Anh Tuan.pdf
  • pdfThongtinveketquamoicualuanan _TA_Hoang Anh Tuan.pdf
  • pdfThongtinveketquamoicualuanan _tv_Hoang Anh Tuan.pdf