tóm tắt luận văn thạc sĩ kỹ thuật nghiên cứu bù tái chế hạt mài supreme garnet trong gia công bằng tia nước có hạt mài

-1-

Ngày nay các loại vật liệu mới ra đời có nhiều ưu điểm
nổi bật như: độ bền, độ cứng cao, khả năng chịu nhiệt, chịu mài
mòn tốt vv Tuy nhiên, các đặc điểm quý báu này của vật liệu
mới cũng làm cho chúng trở nên rất khó hoặc thậm chí không thể
gia công khi sử dụng các phương pháp gia công truyền thống. Vì
vậy, đồng thời với việc nghiên cứu nâng cao hiệu quả gia công
của các phương pháp gia công truyền thống, cần phải nghiên cứu
tìm ra các phương pháp gia công có cơ chế mới cũng như hoàn
thiện các phương pháp gia công có cơ chế mới (gia công bằng tia
nước có hạt mài, gia công bằng lade, mài điện hoá …) để gia
công có hiệu quả các vật liệu mới.
Năm 1979 TS. Mohamed Hashis đã phát minh ra phương
pháp gia công bằng tia nước có hạt mài nhờ trộn hạt mài vào tia
nước có áp lực cao. Phương pháp này có nhiều ưu điểm như: gia
công được các vật liệu khó gia công (titan, thép không rỉ, thủy
tinh …), không sinh nhiệt trong quá trình gia công, thân thiện với
môi trường … Tuy nhiên nhược điểm lớn nhất của phương pháp
này là giá thành gia công cao. Do đó, giảm giá thành, tăng lợi
nhuận gia công là hướng nghiên cứu rất hiệu quả và đã có những
nghiên cứu đã tập trung vào 2 hướng đó là: tối ưu hóa quá trình
gia công và tái chế, bù tái chế hạt mài.
 làtái sử dụng lại hạt
mài vỡ ra sau khi cắt Sau khi tái chế, các hạt mài tái chế cũng có
thể sử dụng với việc bổ xung thêm các hạt mài mới. Quá trình mà
ở đó các hạt mài mới được bổ xung vào hạt mài tái chế gọi là quá
trình .
Theo hướng nghiên cứu tái chế và bù tái chế hạt mài với
mỗi một loại hạt mài ta có thể xác định cỡ hạt mài tối ưu cho hạt
mài tái chế và hạt mài bù tái chế nhằm đạt chiều sâu cắt lớn nhất.

Trong nghiên cứu này tác giả chọn hạt mài Supreme Garnet, một
loại hạt mài của Ấn độ. Loại hạt mài này có giá thành rẻ, được sử
dụng rộng rãi ở châu Á và chưa có bất cứ nghiên cứu nào về bù
tái chế cho loại hạt mài này.
-2-
Từ những lý do trên việc nghiên cứu đề tài  !"
#"$%&&'(% &%) (* + (
,-./ là cần thiết và cấp bách. Đề tài này có ý nghĩa
cao về khoa học và thực tiễn:
Về ý nghĩa khoa học:
- Đóng góp và hoàn thiện lý thuyết về bù tái chế hạt mài;
- Nâng cao hiệu quả của gia công bằng tia nước có hạt
mài.
Về ý nghĩa thực tiễn:
- Các kết quả nghiên cứu là cơ sở để áp dụng để bù tái chế
hạt mài Supreme Garnet (có xuất xứ Ấn độ - một trong những hạt
mài được dùng khá phổ biến trong gia công bằng tia nước có hạt
mài) nhằm nâng cao hiệu quả của gia công bằng tia nước có hạt
mài sử dụng hạt mài này.
-3-
CHƯƠNG 1. GIỚI THIỆU VỀ PHƯƠNG PHÁP GIA CÔNG
TIA NƯỚC CÓ HẠT MÀI
Gia công bằng tia nước là phương pháp gia công tiên tiến
được phát triển gần đây, trong đó năng lượng của tia nước áp suất
cao (ASC) được sử dụng để gia công vật liệu. Công nghệ cắt
bằng tia nước ASC có 2 loại là cắt bằng tia nước 01
và cắt bằng tia nước có hạt mài 01
2345%(6789",- $%: 
;3%) <= (* ( ,-.
Một hệ thống AWJ thông thường gồm 7 thành phần chính:

Hệ thống cấp nước sạch; Cụm bơm khuếch đại áp; Các đường
ống áp lực cao; Đầu cắt tạo ra tia nước ASC trộn hạt mài; Hệ
thống cấp và điều chỉnh lưu lượng hạt mài; Hệ thống điều khiển
chuyển động; Bể nước chứa hạt mài, phoi và dập năng lượng còn
lại của tia nước sau khi cắt.
>?" ,@6:A($,B $$(* ( ,-.

C!%) (* ( ,-.
Từ những tìm hiểu trên đây, mặt dù công nghệ gia công
AWJ có nhiều ưu điểm nhưng có nhược điểm là giá thành gia
công cao. Giá thành gia công cao khiến AWJ chưa được ứng
dụng rộng rãi tại Việt Nam. Do đó giảm giá thành gia công và
thời gian cắt cũng như nâng cao lợi nhuận gia công là thách thức
lớn đối với những người nghiên cứu về công nghệ gia công AWJ.
Song song với hướng tối ưu hóa quá trình gia công, tái sử dụng
hạt mài là giải pháp hiệu quả vì không những giảm được giá
thành gia công mà còn giảm thiểu hạt mài thải ra môi trường.
-4-
CHƯƠNG 2. TỔNG QUAN
Hiện nay, công nghệ AWJ chưa được ứng dụng rộng rãi
tại Việt Nam do giá thành của gia công AWJ rất cao. Trong tổng
giá thành của AWJ, giá thành của hạt mài chiếm phần lớn nhất
khoảng 54% [5]. Giá thành hạt mài phụ thộc vào lưu lượng hạt
mài, số đầu cắt, giá hạt mài, giá thành hệ thống… Tuy nhiên, hạt
mài có thể tái sử dụng do đó có thể giảm được giá thành mua hạt
mới.
;D E"(   !"8F4G8H%) IJ
;K)6,@45LM %) IJ
 !"#$
Trong công nghệ cắt bằng tia nước ASC việc lựa chọn cỡ

hạt mài phụ thuộc vào kích cỡ của buồng trộn và đường kính vòi
phun. Các cỡ hạt thường được sử dụng từ Mesh 40 đến Mesh 120
và kích thước hạt nằm trong khoảng từ 0,063 đến 0,5mm.
%&'""#$()*'
Ngọc hồng lựu, Olivin, Garnet
;;N K6=,@   !"A(K"O 8P 
Xuất phát từ mục tiêu nghiên cứu khả năng sử dụng và tái
sử dụng hạt mài trong công nghệ cắt tia nước ASC, căn cứ vào
loại hạt mài nhập về cho công nghệ cắt bằng tia nước ở Việt
Nam, tác giả quyết định chọn loại hạt mài tiêu biểu phục vụ cho
nghiên cứu: hạt mài nhập từ nước ngoài về: Supreme garnet, cỡ #
80.
;>D E"( 8F  !"8F4G8HA(%) 
IJ
Trong quá trình gia công AWJ, quá trình vỡ của hạt mài
xảy ra ở hai giai đoạn [11, 12].
- Giai đoạn thứ nhất, xảy ra trong quá trình trộn (do tương
tác giữa các hạt mài với thành của buồng trộn, thành ống hội tụ
và giữa các hạt mài với nhau).
- Giai đoạn thứ hai xẩy ra trong quá trình cắt (do sự tương
tác giữa các hạt mài với phôi và giữa các hạt mài với nhau).
-5-
Do đó, nghiên cứu cơ chế vỡ của các hạt mài có ý nghĩa
quan trọng cho nghiên cứu tái chế hạt mài.
Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình vỡ của hạt mài trong
AWJ gồm: cấu tạo buồng trộn, chiều dài vòi phun, vật liệu gia
công, chiều dày vật liệu gia công, độ cứng vật liệu gia công, vận
tốc dịch chuyển đầu cắt (gọi tắt là vận tốc cắt - v), áp suất cắt (p),
lưu lượng hạt mài (m
a

) và loại hạt mài.
Hiện tượng vỡ của hạt mài đã được nghiên cứu khá nhiều.
Trong đó, G Galecki và M. Maurkewicz (1987) là những người
đầu tiên nghiên cứu về vỡ hạt mài trong quá trình trộn. Trong
[13] đã chỉ ra thấy rằng một số lượng lớn từ 70% đến 80% những
hạt mài ban đầu này bị vỡ trong giai đoạn thứ nhất.
Labus [15] đã nghiên cứu ảnh hưởng của áp suất nước tới
sự vỡ hạt, với áp suất nước thấp (từ 0-205 MPa) có ảnh hưởng
lớn đến việc lượng hạt vỡ hơn so với áp suất nước cao (274-342
MPa). Thêm vào đó nghiên cứu cũng chỉ ra rằng với hạt mài cỡ
#80 sau khi vỡ hạt mài sẽ có cỡ hạt 180 µm tới 63µm hoặc nhỏ
hơn.
Ohlsen (1997) thực hiện nghiên cứu tái chế hạt Barton (hạt
mài Mỹ) [16]. Trong nghiên cứu này, ảnh hưởng của các thông số
quá trình như: áp suất nước, lưu lượng hạt mài, đường kính hạt
mài, chiều dài, đường kính vòi phun, vận tốc dịch chuyển tới sự
vỡ hạt đã được nghiên cứu. Để đánh giá sự vỡ của hạt mài, tác giả
đưa ra một công thức xác định “Hệ số vỡ” có dạng:

'
+
)
)
,
,
1 −=
φ
trong đó, d
ap,in
và d

ap,out
tương ứng là đường kính hạt mài vào
và ra.
Ohlsen chỉ ra rằng cỡ hạt <60 µm tham gia cắt không đáng
kể và không những cho chất lượng cắt thấp mà còn cản trở quá
trình cắt.
Như vậy, hạt mài sau khi gia công sẽ vỡ ra và kích thước
trung bình của hạt mài tái chế sẽ nhỏ hơn hạt mài mới. Với hạt
mài có kích thước nhỏ và nhiều cạnh sắc sẽ cắt tốt hơn hạt có
kích thước lớn.
-6-
Trong [3] đã giải thích cơ chế vỡ hạt mài và giải thích
nguyên nhân vì sao lại có sự khác nhau về khả năng cắt, chất
lượng cắt giữa hạt mài tái chế và hạt mài mới. Nguyên nhân chủ
yếu là do hình dáng hạt mài sau khi vỡ. Một hạt mài khi vỡ sẽ vỡ
thành hai hạt lớn và nhiều hạt nhỏ
Như vậy qua những nghiên cứu về sự vỡ hạt mài trong
các nghiên cứu gần đây tác giả nhận thấy hoàn toàn có cơ
sở cho việc tái sử dụng hạt mài Supreme Garnet xuất sứ Ấn độ
trong gia công tia nước có hạt mài mang lại hiệu quả kinh tế,
giảm giá thành gia công và bảo vệ môi trường.
;>G%   !"8F8
Một trong những người đầu tiên nghiên cứu về việc tái sử
dụng hạt mài trong gia công bằng tia nước có hạt mài là Guo.NS.
Trong [18] các tác giả đã chỉ ra rằng khả năng cắt phụ thuộc vào
đường kính hạt mài và đạt chiều sâu cắt lớn nhất với hạt mài có
đường kính 125-200µm. Với cỡ hạt mài >90 µm họ có thể sử
dụng lại được 68% lượng hạt mài.
Babu và Chetty [11, 12] đã nghiên cứu tái chế hạt mài Ấn
độ #80 trong cắt phôi nhôm Al6061-T6 hình chêm. Nghiên cứu

chi ra hạt mài trong quá trình trộn và quá trình cắt bị vỡ nên
đường kính hạt mài giảm. Sau nhiều lần tái chế đường kính hạt
mài cũng giảm đi và dẫn tới khả năng cắt của hạt mài tái chế cũng
giảm đi. Tuy nhiên, bề mặt gia công khi này lại nhám ít hơn [12].
Chất lượng cắt được đánh giá bằng nhám bề mặt chi tiết gia công
qua thông số Ra. Ta thấy hạt mài tái chế khi cắt sẽ cho chất lượng
bề mặt tốt hơn hạt mài mới. Lý do là hạt mài tái chế có kích
thước hạt nhỏ hơn nên rãnh cắt sẽ mịn hơn.
Ngoài ra ảnh hưởng của hạt mài tái chế tới chiều rộng
rãnh cắt (chiều rộng mặt trên và mặt dưới) cũng được nghiên cứu.
Ngoài nghiên cứu về khả năng tái chế và khả năng cắt của
hạt mài tái chế của hạt mài Ấn độ, Kantha Babu và Krishnaiah
Chetty còn nghiên cứu về bù tái chế hạt mài. Với cỡ hạt lớn hơn
90µm và bù thêm một lượng hạt mài mới lần lượt là 20, 40, 60,
80 và 100%, tác giả nghiên cứu ảnh hưởng của bù tái chế hạt mài
tới khả năng cắt và độ nhám bề mặt gia công và bề rộng rãnh cắt
-7-
khi gia công phôi nhôm hình chêm. Nghiên cứu chỉ ra rằng lượng
hạt mài mới bổ sung thêm vào hạt mài tái chế ảnh hưởng tới khả
năng cắt và chất lượng cắt. Khi lượng hạt mài mới bù thêm vào là
40% khả năng cắt đạt lớn nhất còn khi bù thêm 60% sẽ cho độ
nhám bề mặt nhỏ nhất còn chiều rộng rãnh cắt sẽ tăng dần theo
lượng hạt mài mới bù vào. Như vậy chất lượng cắt của hạt mài tái
chế và bù tái chế đều tốt hơn khi cắt bằng hạt mới và khả năng cắt
gần xấp xỉ với khả năng cắt của hạt mới.
Năm 2008 Vũ Ngọc Pi trong [3] đã nghiên cứu về tái chế
và bù tái chế hạt mài GMA – một loại hạt mài của Úc được sử
dụng rộng rãi trong công nghệ làm sạch và trong AWJ. Để phân
loại hạt mài tác giả sử dụng sàng với các cỡ 45, 63, 75, 90, 106,
125, 150, 180, 212, 250, 300, 355 và 425µm. Để xác định khả

năng tái chế của hạt mài, sau khi sàng hạt mài được sắp xếp từ 75
µm tới 300 µm. Sau khi tổng hợp với 8 mẫu thí nghiệm thấy rằng
với cỡ hạt lớn từ 212µm khối lượng rất nhỏ chỉ khoảng 18,5%
nên tác giả chỉ sử dụng hạt mài có cỡ từ 75, 90, 106, 125, 150 và
180 μm để nghiên cứu.
Tác giả kết luận rằng: hạt mài tái chế, bù tái chế với cỡ
>90µmm có khả năng cắt cao gấp 1.173 và 1.090 lần so với hạt
mới. Mà với hạt mài tái chế này ta có thể thu được gần 80%
lượng hạt mài mới. Tiếp đó tác giả còn nghiên cứu khả năng tái
chế nhiều vòng với loại hạt mài này. Kết quả cho thấy hạt mài tái
chế vòng thứ 2 vẫn có thể cắt tốt hơn hạt mài mới 15,1% và với
hạt mài bù tái chế khi bù vòng 2, vòng 3 cắt tốt hơn hạt mới 7,1%
và 8,5%
;CQK"O ,B ;
- Cỡ hạt mài được dùng phổ biến nhất là cỡ hạt #80.
- Sự vỡ của hạt mài trong quá trình gia công phụ thuộc vào
bản chất từng loại hạt và phụ thuộc vào các thông số của quá
trình gia công như: đường kính vòi phun, chiều dài vòi phun, áp
suất nước, hình dáng buồng trộn…vv.
- Hạt mài trong gia công AWJ có thể tái sử dụng nhiều lần.
Hạt mài tái sử dụng có khả năng cắt tốt thậm chí có thể cắt tốt
hơn hạt mới [3].
-8-
- Có 2 phương pháp tái sử dụng hạt mài là tái chế và bù tái
chế.
- Cho đến nay chưa có nghiên cứu nào về bù tái chế hạt mài
Supreme garnet
Vì vậy, nghiên cứu này đã chọn bù tái chế hạt mài Supreme
garnet làm định hướng nghiên cứu.
-9-

CHƯƠNG 3. BÙ TÁI CHẾ HẠT MÀI
SUPREME GARNET
Trên thực tế tái sử dụng hạt mài có 2 cách:
Cách thứ nhất, ta sẽ thu hồi hạt mài trong bể chứa nước
của máy sau đó tái chế và sử dụng không kèm việc bổ sung thêm
hạt mài mới gọi là . Tuy nhiên ta chỉ thu hồi được
một lượng hạt mài còn có khả năng cắt, số còn lại sẽ vỡ ra quá
nhỏ không có khả năng cắt hoặc rất khó tái chế.
Cách thứ hai, ta sẽ bổ sung thêm một lượng hạt mài mới
vào lượng hạt mài tái chế nhằm duy trì lượng hạt mài trong quá
trình cắt gọi là .
>QR P A(#"$%&&(% &
Khả năng tái chế của hạt mài được hiểu là phần trăm hạt
mài thu hồi được sau khi cắt tương đối lớn (khoảng trên 50%) và
thuận lợi trong thu hồi và tái chế. Để xác định khả năng tái chế
của hạt mài trước hết ta phải thu hồi sau đó làm sạch hạt mài, tách
phoi, sấy khô và cuối cùng sàng phân loại hạt mài. Tiếp theo thí
nghiệm xác định khả năng cắt, chất lượng cắt với các cỡ hạt mài
vừa sàng phân loại. Nếu khả năng cắt và chất lượng cắt của hạt
mài tái chế gần bằng hoặc hơn so với hạt mài mới và lượng hạt
mài thu hồi được tương đối lớn nghĩa là hạt mài đó có khả năng
tái chế.
Tỷ lệ hạt mài tái chế thu hồi được phụ thuộc vào cỡ hạt nào
được chọn. Cỡ hạt càng nhỏ tỷ lệ hạt mài thu hồi được càng cao
nhưng với cỡ hạt nhỏ sẽ khó sàng phân loại do hạt mài nhỏ dễ bít
mắt sàng gây khó khăn cho tái chế hạt mài. Ngoài ra tỷ lệ hạt mài
thu hồi phụ thuộc vào bản chất hạt mài, sự vỡ của hạt mài trong
quá trình gia công, các yếu tố như vật liệu chi tiết gia công, thông
số công nghệ và thông số quá trình.
>KO$* 4=S <

Bằng nghiên cứu thực nghiệm, ta sẽ xác định tỷ lệ phần
trăm hạt vỡ sau khi gia công. Sơ đồ và thông số thí nghiệm cho
-10-
quá trình nghiên cứu sự vỡ hạt mài được trình bày trong bảng 3.1
và hình 3.1:
,-./0&1 2"#$$34"#$&5
Nghiên cứu xác định sự vỡ hạt và thu hồi hạt mài được
thực hiện trên máy cắt tia nước mang nhãn hiệu DWJ-A-5 (hình
3.1) của hãng DARDI – Trung Quốc tại phòng thí nghiệm trọng
điểm quốc gia về công nghệ bề mặt – Viện nghiên cứu Cơ khí.
67.8%&9:&-;#<4="
Thông số Giá trị
Loại hạt mài Supreme garnet (nguồn gốc
Ấn độ)
Đường kính trong vòi phun (mm) 0.76
Đường kính lỗ vòi tăng tốc (mm) 0.25
Chiều dài vòi phun (mm) 76.2
Khoảng cách từ đầu vòi phun tới
bề mặt gia công (mm)
5
Góc giữa vòi phun và bề mặt gia
công (
0
)
90
Vật liệu chi tiết gia công Thép 45
Chiều dày phôi (mm) 15
Áp suất (MPa) 250
Tốc độ dịch chuyển (mm/phút) 50
Lưu lượng hạt mài (g/s) 5

Vòi phun
Phôi
Thùng
chứa
Hạt
mài
Nước
-11-
Trong thí nghiệm này, 75kg hạt mài Supreme garnet #80
được chia làm 3 lần cắt và thu hạt (mỗi lần 25kg). Hạt mài được
thu hồi nhờ một thùng chứa có chứa đầy nước nhằm giảm vận tốc
các hạt mài khi chúng ra khỏi phôi sau khi cắt để chúng không bị
vỡ thêm khi va vào thành thùng chứa hoặc va vào các hạt mài
khác.
• >&-;#?$&5"#$
6 4@ATiến hành cắt phôi thép 45 theo sơ đồ thí
nghiệm như hình 3.1 và hạt mài sau khi cắt được thu hồi vào một
bể chứa.
6 4A Hạt mài được làm sạch để loại bỏ tạp chất
và hạt mài vỡ quá nhỏ. Đồng thời dùng nam châm tách phoi thép
ra khỏi hỗn hợp hạt mài. Kết quả thu được những thùng chứa lẫn
nước và hạt mài đã được làm sạch.
6 4: Sấy khô hạt mài bằng lò sấy.
6 4A Tách phoi lần thứ hai để đảm bảo hỗn hợp
hạt mài được sạch.
6 * của quá trình tái chế là sàng phân loại hạt
mài ra các cỡ từ 63µm cho tới 350µm.
>;QE"R8R)K"O 8FTR P A(
#"$%&&(% &UVW
Trong phần này sẽ trình bày về nghiên cứu sự vỡ của hạt

mài Supreme garnet đồng thời tỷ lệ các cỡ hạt mới và hạt mài tái
chế sau khi sàng phân loại cũng được xác định.
67..'""#$&5
Cỡ hạt
(µm)
Khối lượng hạt mài (kg)
Tỷ lệ hạt
mài tái chế
trong 25kg
(%)
2X

2X
;
2X
>
%"

Y 
300 < hạt <
350
1.25 1.48 1.35 1.36 5.44
250 < hạt <
300
4.13 2.9 4.37 3.80 15.20
212 < hạt <
250
3.48 4.00 3.5 3.66 14.64
-12-
180 < hạt <

212
2.75 2.18 2.52 2.48 9.93
150 < hạt <
180
2.38 2.3 2.65 2.44 9.77
125 < hạt <
150
1.63 1.55 1.67 1.62 6.47
106 < hạt <
125
1.33 1.25 1.30 1.29 5,17
90 < hạt <
106
1.10 1.08 1.12 1.10 4.40
75 < hạt <
90
1.13 1.00 1.25 1.13 4.51
63 < hạt <
75
0.58 0.40 0.32 0.43 1.73
Tổng cộng
19.76
18.1
4
20.0
5 19.32
77.27
Kết quả khả năng tái chế của hạt mài ứng với các cỡ hạt
mài khác nhau được cho trong bảng 3.4. Từ kết quả ta thấy với
hạt từ cỡ >180 µm khả năng tái chế chỉ có 45,21%. Với các hạt

mài có kích thước >75 và >63 µm do có hạt nhỏ nên khó sàng vì
chúng dễ bít các mắt sàng. Vì vậy không chọn các hạt với giá trị
này làm đối tượng nghiên cứu. Với các hạt mài có kích thước
>90 µm (là kích thước cũng đã được chọn trong [3, 11, 12]) ta có
khả năng tái chế khá lớn (71.03%). Từ các phân tích trên, hạt mài
>300 >250 >212 >180 >150 >125 >106 >90 >75 >63 Cỡ hạt (µm)
,-.BC$D"#$'&=
Tỷ lệ phần trăm
(%)
-13-
với kích thước >90; >106; >125; và >150 µm đã được chọn để
nghiên cứu tái chế và bù tái chế.
>; !"$,B $$)#"$%&&
'(% &
Bù tái chế là bổ sung vào phần hạt mài tái chế sao cho đủ
khối lượng ban đầu để duy trì quá trình cắt. Với hỗn hợp hạt mài
tái chế các cỡ từ >90; >106; >125; >150 ta sẽ phải bù thêm một
lượng hạt mài mới sao cho khối lượng đảm bảo 100%. Sau đó
trộn đều hỗn hợp hạt mài tái chế và hạt mới.
67.ECF;$G"#$# H<#$'"#$
&5
Mẫu
Cỡ hạt
mài (µm)
Hạt mài
tái chế
(%)
Lượng
hạt mới
bù (%)

Lượng
hạt mới
bù
(kg)
1 >150 54.99 45.01 11.25
2 >125 61.45 38.55 9.64
3 >106 66.63 33.37 8.34
4 >90 71.03 28.97 7.24
Khi có thêm lượng hạt mới bổ sung vào kích thước trung bình
của hỗn hợp hạt sẽ thay đổi dẫn tới khả năng cắt, chất lượng cắt
sẽ thay đổi theo. Do đó cần nghiên cứu thực nghiệm để xác định
ảnh hưởng này.
>>QR P ZA(
Năng suất cắt được xác định bởi thể tích vật liệu bị bóc tách
trên một đơn vị thời gian. Mặt khác, thể tích vật liệu bị bóc tách
được xác định thông qua chiều sâu cắt và bề rộng rãnh cắt. Tuy
nhiên, bề rộng rãnh cắt không có ý nghĩa nhiều đến hiệu quả cắt
gọt do đó hiệu quả cắt gọt phụ thuộc nhiều nhất ở chiều sâu cắt. Vì
vậy, chiều sâu cắt lớn nhất - h
max
(mm) là đại lượng được lựa chọn
để nghiên cứu đánh giá khả năng cắt của tia nước hạt mài.
-14-
Trong phần này, hạt mài bù tái chế với các cỡ hạt khác
nhau và hạt mài mới được sử dụng để cắt với cùng các thông số
quá trình để xác định khả năng cắt của hạt mài bù tái chế so với
hạt mới. Qua đó, kích thước hạt tối ưu khi tái chế và bù tái chế
hạt mài Supreme garnet #80 sẽ được xác định.
>>KO$* 4=)S <
Thiết lập cho thí nghiệm được miêu tả trong hình 3.7 và

được thực hiện trên máy cắt tia nước model 50HP IPL của Công
ty cổ phần TNHH Phúc Sinh
Phôi cắt thí nghiệm để xác định khả năng cắt của hạt mài
là thép 45 có dạng hình chêm.
* 4=*  <)S < ,4("[
C9"#$A
Loại hạt mài: Supreme garnet #80 bù tái chế
Điều kiện hạt mài: Khô
C9IA ROCTEC©100 WFE 14400
Đường kính lỗ vòi phun: 1,016mm
Đường kính lỗ Ofrice: 0,33mm
Chiều dài ống hội tụ : 101,6mm
C91A
Áp suất:350 MPa
Khoảng cách từ vòi phun tới bề mặt gia công: 5mm
Góc giữa vòi phun và bề mặt gia công: 90
0
Tốc độ dịch chuyển: 90 mm/phút
Lưu lượng hạt mài: 5g/s
>>;\63 TS,-=,")
Từ hình 3.10 ta thấy khả năng cắt của các cỡ hạt mài bù
tái chế đều tốt hơn hạt mới. Có thể giải thích nguyên nhân là do
kích thước trung bình của hạt mài bù tái chế nhỏ nhỏ hơn của hạt
mài mới nên trong cùng một khoảng thời gian số lượng các hạt
tham gia bắn phá (cắt) bề mặt phôi sẽ nhiều hơn và dẫn đến thể
tích vật liệu phôi bị bóc tách cũng sẽ tăng. Thêm vào đó, hình
dáng hạt mài khi vỡ ra cũng có nhiều góc, cạnh sắc hơn (hình
3.11) nên tính cắt của mỗi hạt mài cũng cao hơn. Kết quả này
cũng trùng với kết quả trong [3, 11, 12].
-15-

Kết quả thí nghiệm (xem hình 3.10) cho thấy hạt bù tái
chế cắt tốt hơn hạt mới từ 4 đến 8%. Từ hình 3.10 cũng thấy rằng,
cỡ hạt tối ưu để bù tái chế là >125µm vì chúng cho khả năng cắt
cao nhất (cao hơn 8% so với hạt mới). Ngoài ra, theo kết quả trên
bảng 3.6, với cỡ hạt này khả năng tái chế đạt khá cao 61.45% và
do đó tiết kiệm được lượng hạt mới bù thêm (38.55%).
>C]K,@ ZA(
>CKO$* 4=)S <
Các thiết lập thí nghiệm để đánh giá độ nhám bề mặt khi
cắt bằng hạt mài tái chế và bù tái chế tương tự như thí nghiệm
trong phần 3.3. Điểm khác biệt là phôi thí nghiệm là hợp kim
nhôm Al6061-T6 (thành phần hóa học trong bảng 3.7) để sau khi
cắt không bị gỉ và dễ đo độ nhám; tiết diện phôi hình chữ nhật
20x60 mm.
>C;QE"R8R)K"O
Các cỡ hạt mài (µm)
,-./JK7L1!"#$*
&5
Khả năng cắt của hạt
mài
bù tái chế (-)
,-./.MN!G"#$$'""
#$O5OP&#Q#RO'&#R<8##
5
6
7
Lưu lượng (g/s)
Độ nhám bề mặt Ra
(µm)
-16-

Kết quả đo độ nhám được trình bày trên hình 3.13 (khi đo
cách mặt trên 2 mm) và trên hình 3.14 (khi đo cách mặt trên 10
mm). Từ các kết quả ta thấy độ nhám bề mặt giảm khi tăng lưu
lượng hạt mài. Tuy nhiên với lưu lượng lớn hơn 6 (g/s) độ nhám
hầu như không giảm ở cả hạt mài bù tái chế và hạt mới. Như vậy
giá trị lưu lượng hạt mài 6g/s là giá trị hợp lý nhằm đạt độ nhám
bề mặt nhỏ nhất khi cắt bằng hạt mài bù tái chế. Sở dĩ như vậy là
vì kích thước trung bình của hạt mài bù tái chế nhỏ hơn kích
thước hạt mài mới. Hình 3.14 cho ta thấy khi lưu lượng tăng đến
7 (g/s) kết quả độ nhám bề mặt khi cắt của các loại hạt gần giống
nhau. Tại lưu lượng 6 (g/s) độ nhám khi cắt bằng hạt tái chế và bù
tái chế gần như nhau. Điều này nghĩa là tại vùng cắt thô (phần thứ
hai) độ nhám bề mặt gần như không thay đổi và không phụ thuộc
vào cỡ hạt mài.
>^QK"O ,B >
- Đầu tiên khả năng tái chế của hạt mài Supreme garnet đã
được nghiên cứu: hạt mài Supreme garnet có khả năng tái chế tốt.
- Khả năng cắt của hạt mài tái chế đã được nghiên cứu:
hạt mài bù tái chế đều có khả năng cắt cao hơn hạt mới. Trong đó
với kích thước >125µm là kích thước hạt tối ưu cho hạt mài bù
tái chế vì, nó có khả năng cắt cao nhất (cao hơn hạt mới 8%). Khi
5
6 7
Độ nhám bề mặt Ra
(µm)
,-./SMN!G"#$$'""
#$O5OP&#Q#RO'&#R</J##
5
6 7
Lưu lượng (g/s)

-17-
đó lượng hạt mài tái được là 61.45% và lượng hạt mài mới cần bổ
sung thêm là 38.55%.
- Ảnh hưởng của lưu lượng hạt mài và loại hạt mài (bù tái
chế và hạt mới) tới chất lượng cắt cũng được phân tích. Chất
lượng cắt của hạt mài tái chế và bù tái chế đều tốt hơn hạt mới.
- Lưu lượng hạt mài được khuyến cáo nên sử dụng là 6 g/s
sẽ cho chất lượng bề mặt tốt nhất.
-18-
KẾT LUẬN VÀ CÁC KIẾN NGHỊ CHUNG
Đề tài nghiên sử dụng phương pháp nghiên cứu thực
nghiệm nhằm xác định khả năng tái chế, phương pháp bù tái chế,
khả năng cắt và chất lượng cắt của hạt mài Supreme garnet.
Chương này tác giả đưa ra kết luận chính của đề tài đồng thời đề
xuất những hướng nghiên cứu tiếp theo.
QK"O A(K"O 8P 
+ Khả năng tái chế của hạt mài Supreme garnet đã được
khảo sát: hạt mài Supreme garnet có khả năng tái chế tốt. Có thể
tái chế chúng với tỷ lệ 66.63%, 61.45% và 54.99% tương ứng khi
tái chế hạt mài với các kích thước hạt >106, >125 và >150µm.
+ Khả năng cắt của hạt mài tái bù tái chế được nghiên
cứu; qua đó đã xác định được kích thước hạt tối ưu cho hạt hạt
mài bù tái chế
- Kết quả nghiên cứu cho thấy khả năng cắt của hạt mài
bù tái chế cao hơn hạt mài mới từ 4% đến 8% với mọi cỡ hạt
- Cỡ hạt >125µm là kích thước hạt tối ưu cho hạt mài bù
tái chế vì với kích thước này khả năng cắt của hạt mài bù tái chế
là lớn nhất (cao hơn 8% so với khả năng cắt của hạt mới).
+ Cắt bằng hạt mài bù tái chế cho chất lượng bề mặt tốt
(độ nhám bề mặt nhỏ hơn) hơn khi cắt bằng hạt mài mới

;F9"],-   !"$
Để các nghiên cứu về bù tái chế hạt mài Supreme garnet
trong gia công tia nước có hạt mài được hoàn thiện, một số đề
xuất cho các nghiên cứu tiếp theo về lĩnh vực này như sau:
- Nghiên cứu tái chế, bù tái chế cho các loại hạt mài khác
như: Nhôm oxit -Al
2
O
3
, Cacbide silic – SiC, Corindum… Vi cho
tới nay chưa có nghiên cứu về các loại hạt mài này.
- Nghiên cứu đánh giá hiệu quả kinh tế khi tái chế, bù tái
chế hạt mài Supreme garnet.
- Nghiên cứu thiết kế, chế tạo thiết bị tái chế hạt mài phù
hợp với điều kiện Việt Nam
-19-
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1]. Flow International Corporation, truy cập ngày 15/10/2011.
/>history.aspx
[2]. Nguyễn Đức Minh (2005), TU<49 ; 1
V &@O5SJJJ6W, Luận án Tiến sĩ kỹ
thuật, Viện máy dụng cụ công nghiệp.
[3]. Vu Ngoc Pi (2008), TX'#  Y#  'X
Z %W PhD Thesis, TU Delft, The
Netherlands.
[4]. Gonfiotti. P (2006), “Investigation on GMA garnet
recycling in Abrasive Water Jet Cutting”, Master Thesis,
Facoltà di Ingegneria – Università di Pisa, Italia.
[5]. Hoogstrate, A.M., Pi, V.N. and Karpuschewski, B. (2006)
‘Energy efficiency of abrasive waterjet cutting beyond 400

MPa’, BHR’s Conference 2006, Gdansk, Poland, pp.251–
264.
[6]. Momber. A, (2008), T6%C''W Springer.
[7]. Nominal Dimensions of Standard Sieve,
, truy cập ngày 15/10/2011.
[8] Công ty đá mài Hải Dương,672# 
"'="#$
[9]. Trần Anh Quân (2003), “Nghiên cứu công nghệ tia nước áp
suất cao trong công nghiệp làm sạch”. Luận án Tiến sĩ kỹ
thuật, Viện máy dụng cụ công nghiệp.
[10]. Supremegarnet company website,
, truy cập ngày 15/10/2010
[11]. Babu. M. K, Krishnaiah Chetty.O.V (2002), “Studies on
recharging of abrasives in abrasive water jet machining”,
Int. journal of Advanced Manufacturing Technology, (19)
pp 697-703.
[12]. Babu. M. K, Krishnaiah Chetty.O.V (2003), “A study on
recycling of abrasives in abrasive water jet machining”,
Wear 254, pp 763-773.
-20-
[13]. Galecki, G. and Mazurkiewicz, M. (1987) ‘Hydro-abrasive
cutting head – energy transfer efficiency’, Proceedings of
4th American Waterjet Conference, New York, pp.172-177.
[14]. Louis. H, Meier. G. and Ohlsen. J (1995) “Analysis of the
process output in abrasive water jet cutting”, 8th American
Water Jet Conference, August 26–29, Houston, Texas,
pp.137–151.
[15]. Labus, T.J., Neusen, K.F., Alberts, D.G. and Gores, T.J.
(1991) ‘Factors influencing the particle size distribution in
an abrasive waterjet’, Journal of Engineering for Industry,

Vol. 113, pp.402–411.
[16]. Ohlsen,.J (1997) ‘Recycling von Feststoffen beim
Wasserabrasivestrahlverfahren’, VDI Fortschritt-Berichte,
Reihe 15, Nr. 175.
[17]. Momber, A.W. and Kovacevic, R. (1998) “Principle of
Abrasive Water Jet Machining”, Springer-Verlag, London.
[18]. Guo. N.S, Louis. H, Meier. et al (1992), “Recycling
capacity of abrasives in abrasive water jet cutting”, In:
Lichtarowicz A, Jet Cutting Technology, Kluwer Acad.
Publ, Dordrecht, pp503-523.
[19]. Trần Văn Địch, Ngô Trí Phúc (2006), [HC\5 ,
NXB Khoa học và kỹ thuật Hà Nội.
[20]. Nguyễn Văn Kiền (2010), TC'&555"'#&
$'"="#$W Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật,
Trường Đại học KTCN – ĐH Thái Nguyên.
[21]. Endecotts website, (truy cập ngày 15/10/2011)

[22]. Vu Ngoc Pi, A.M. Hoogstrate (2006), “Cost Calculation for
abrasive recycling and for abrasive comparing for abrasive
waterjet (AWJ) cutting systems”, Proceedings of
ICOMAST2006, International Conference on Manufacturing
Science and Technology, Melaka, Malaysia, pp 436
[23]. Vu Ngoc Pi, P. Gilfiotti, A.M. Hoogstrate, B.
Karpuschewski (2009), “A new study on abrasive recycling
and recharging in Abrasive Waterjet (AWJ) Machining”,
-21-
International Journal of Machining and Machinability of
Materials,, Volum 6, (3-4), pp 213-233.
[24]. Nguyễn Quốc Tuấn, Vũ Ngọc Pi, Nguyễn Văn Hùng
(2009), T%&]&9<5W, NXB Khoa

học và kỹ thuật Hà Nội.