Gia công bằng tia hạt mài

Trờng ĐH SP Kỹ Thuật Hng Yên Gia công bằng tia hạt
Khoa Cơ Khí _Lớp CTK2A
Gia công bằng tia hạt
I. Giới thiệu chung về phơng pháp.
Các phơng pháp gia công truyền thống đều đặc trng bởi sự cọ sát
trực tiếp của các lỡi cắt với bề mặt của chi tiết gia công trong suốt quá
trình gia công. Khi đó quá trình gia công xảy ra cùng với các hiện tợng
nhiệt tăng, lực cắt thay đổi, rung động của tất cả của tất cả các hệ thống
công nghệ ( máy gá - dao chi tiết ) .
Ví dụ: Khảo sát khi tiện lợng nhiệt sinh ra phụ thuộc vào: Vật liệu, dao
cắt, chế độ cắt, yếu tố ảnh hởng của dao: cụ thể

Q
c
: lợng nhiệt truyền vào chi tiết (

4%).

Q
d
: Lợng nhiệt truyền vào dao (

15
ữ
20%)

Q
p
: Lợng nhiệt truyền vào phôi (

75

ữ
80%).

Q
kk
: Lợng nhiệt truyền vào không khí (

1%).

QQQQ
kkpdc
Q +++=
Để giảm các ảnh hởng kể trên ngời ta áp dụng các phơng háp gia
công mới , đó là các phơng pháp gia công vật liệu bằng tia nớc và tia hạt
mài áp lực cao với cơ chế sói mòn vật liệu. áp dụng trong khoan, cắt
đứt, định hình, các vật liệu nói chung, kỹ thuật khai thác mỏ, đờng hầm,
làm sạch các bề mặt: tẩy ba via, chất bẩn sau khi đúc
u điểm chung của phơng pháp:
- Không cần xích động học, dụng cụ cắt chỉ cần điều chỉnh áp
suất.
- Dao có lỡi thì mòn, còn tia nớc luôn luôn sắc.
- Không cần hớng chính xác.
- Nhiệt hầu nh không có, không có biến dạng nhiệt.
SV : Nguyễn Văn Thắng
1
Trờng ĐH SP Kỹ Thuật Hng Yên Gia công bằng tia hạt
Khoa Cơ Khí _Lớp CTK2A
Gia công tia nớc áp lực cao đợc ứng dụng rất rộng rãi, nó có thể
cắt đợc các vật liệu rất cứng, cũng có thể rất mềm. Tuy nhiên trong
ngành chế tạo máy còn hạn chế do nhiều vấn đề lý thuyết và thực tế cha

giả quyết đợc.
Nhợc điểm chính của phơng pháp gia công tia nớc áp lực cao là
khó kiểm soát đợc độ chính xác về kích thớc, giá thành chi tiết còn cao.
Để nâng cao hiệu quả khi gia công cơ khí ngời ta bổ xung thêm vào tia
nớc một phần tử hạt mài ( gia công tia hạt mài) hoặc cho một lợng hạt
mài vào dòng khí áp suất cao ( gia công khô).
Gia công tia hạt mài có 4 nhóm chính:
- Gia công bằng tia nớc áp suất cao.
- Gia công bằng tia nớc + hạt mài
- Gia công khô : dòng khí + hạt mài +vận tốc cao + áp suất lớn
- Dòng chảy hạt mài : Không cắt không khoan kim loại, chỉ làm
sạch và đánh bóng bề mặt.
II.Tình hình liên quan đến phơng pháp gia công:
1. Lịch sử của phơng pháp:
Năm 1950, tiến sĩ Noran Franz đã thử dùng máy cắt tia nớc để cắt
gỗ. Tuy nhiênkỹ thuật này đã không đợc phát triển cho tận đến những
năm 1970 khi tiến sĩ Mohamed Hashish đã tạo ra một phơng pháp kỹ
thuật đó là thêm vào dòng tia nớc có áp suất cao, tốc độ lớn các hạt mài
để tăng khả năng cắt. Ngày nay việc cắt bằng tia nớc đã đợc ứng dụng ở
nhiều lĩnh vực. Một số tia nớc hay dùng : tia nớc không có hạt mài, tia
nớc có trộn hạt mài, tia nớc va đập.
2. Việt nam.
Phơng pháp đợc sử dụng khá phổ biển, nhất là trong ngành đóng
tàu, dùng làm sạch vỏ tàu, gọi là phơng pháp phun cát.
SV : Nguyễn Văn Thắng
2
Trờng ĐH SP Kỹ Thuật Hng Yên Gia công bằng tia hạt
Khoa Cơ Khí _Lớp CTK2A
Trong công nghệ thực phẩm. Trong ngành cơ khí cũng hay dùng
để làm sạch và đánh bóng thô các chi tiết nh lòng khuôn, vật đúc. Trong

gơng kính hay dùng để gia công các hình , chữ trên kính tủ, gơng,
III.Gia công khô.
1. Nguyên lý gia công.
Hình 1: Nguyên lý gia công dòng hạt mài.
Gia công dòng hạt mài là phơng pháp bóc vật liệu khi dòng khí
khô mang hạt mài với vận tốc cao tác động lên chi tiết. Sự va đập của
các phần tử hạt mài vào bề mặt chi tiết gia công tạo thành một áp lực
tập trung đủ lớn, gây nên một vết nứt nhỏ, và dòng khí mang cả hạt mài
và mẩu vật liệu nứt (mòn) đi ra khỏi chi tiết. Phơng pháp này rất thuận
tiện để gia công các vật liệu giòn, dễ vỡ.
Khí bao gồn nhiều loại nh không: khí,
co
2
, nitơ, heli, Khí sử
dụng có áp suất: 0,2
ữ
1,4MPa, dòng khí cao tốc + hạt mài có vận tốc (
)/(300150 smV
ữ=
và đợc điều khiển bởi một van.
2. Thiết bị và dụng cụ.
a. Máy
SV : Nguyễn Văn Thắng
3
Trờng ĐH SP Kỹ Thuật Hng Yên Gia công bằng tia hạt
Khoa Cơ Khí _Lớp CTK2A
Hình 2: Sơ đồ máy gia công dòng hạt mài.
Khí từ bình chá sau khi lọc đợc đa đến bộ trộn. Trong bộ trộn có
chứa sẵn hạt mài mịn. Bộ trộn đợc rung với tần số 50(c/s). Từ bộ trộn,
dòng khí với các hạt mài có đờng kính d = 10

ữ
50(
m
à
) đợc dẫn tới vòi
phun đi ra ngoài. Lợng khí tiêu thụ khoảng 0,6 (
m
3
/h). Đầu vòi phun
cách chi tiết gia công một khoảng nhất định tuỳ thuộc vào mục đích gia
công. Tốc độ hạt mài đợc điều khiển bởi biên độ dung của bộ trộn. Mối
liên hệ chuyển động giữa vòi phun và chi tiết gia công nhận đợc nhờ
cam chơng trình và máy vẽ truyền để điều khiển hình dáng và kích thớc
cắt. Thiết bị dọn bụi đợc gắn để bảo vệ môi trờng.
b.Vòi Phun

Hình 3 : Hình dáng đầu phun.
Vòi phun làm bằng vật liệu cứng để giảm mòn, thờng sử dụng WC
( cácbit Vonfram ) và Sapphire. Tuổi thọ của vòi phun bằng WC từ 12
ữ
30 giờ, còn vòi phun bằng Sapphire có tuổi thọ đến 300h. Lỗ vòi phun
SV : Nguyễn Văn Thắng
4
Trờng ĐH SP Kỹ Thuật Hng Yên Gia công bằng tia hạt
Khoa Cơ Khí _Lớp CTK2A
có đờng kính từ :0,075
ữ
1(mm). Đầu phun có thể thẳng hoặc có góc
vuông.
c. Hạt mài.

Hạt mài phải có hình dáng không đều, bao gồm những cạnh ngắn,
sắc. Hạt mài thờng làm từ vật liệu sau :
OAl
32
, SiC, thuỷ tinh. Cỡ
hạt dùng trong gia công thô, đờng kính từ :10
ữ
50(
m
à
), tuy nhiên có
hiệu quả nhất là hạt có đờng kính từ 15
ữ
20 (
m
à
). Các hạt mài phải
đồng bộ về kích thớc cho một lần sử dụng. Điều đó quan trọng trong
việc sử dụng lại hạt mài, bởi vì những hạt mài sau khi sử dụng có thể bị
gãy, mòn , h hỏng. Để quá trình gia công có hiệu quả thì hạt mài phải
sắc cạnh, không nên sử dụng các hạt mài đã mòn các cạnh và kích thớc
các hạt nhỏ hơn. Các hạt mài nhỏ có thể làm tắt vòi phun. Việc chọn
loại hạt mài, cỡ hạt mài phụ thuộc vào từng nguyên công.
3. Các thông số công nghệ.
Các thông số cơ bản của gia công dòng hạt mài là:
- áp suất ra của dòng hạt mài.
- Tốc độ ra của dòng hạt mài.
- Cỡ hạt và loại hạt
- Năng suất bóc vật liệu
- Vật liệu của chi tiết gia công.

Năng suất bóc vật liệu, hình dáng hình học, độ bóng bề mặt, tốc độ
mòn vòi phun bị ảnh hởng bởi kích thớc và khoảng cách vòi phun, thành
phần, độ bền kích thớc, hình dáng của dòng hạt mài, thành phần, áp
suất, tốc độ của khí. Năng suất bóc vật liệu chủ yếu phụ thuộc vào tốc
độ dòng hạt mài, kích thớc hạt mài. Hạt mài có dộ lớn sẽ bóc với tốc độ
cao hơn. Tại một áp suất nhất định, năng suất bóc vật liệu tăng theo tốc
độ dòng hạt mài, nhng sau khi đạt đến giá trị tối u thì năng suất bóc vật
SV : Nguyễn Văn Thắng
5
Trờng ĐH SP Kỹ Thuật Hng Yên Gia công bằng tia hạt
Khoa Cơ Khí _Lớp CTK2A
liệu giảm nếu ta tiếp tục tăng tốc độ dòng hạt mài. Sở dĩ nh vậy là vì tốc
độ dòng khí giảm khi tốc độ tăng tốc độ dòng hạt mài, tỷ số trộn tăng
gây nên sự giảm năng suất bóc vật liệu bởi vì năng lợng để mài mòn lúc
này giảm đi.
Tốc độ lu lợng hạt mài phải xứng với áp xuất và lu lợng dòng khí.
Lu lợng của hạt mài thờng từ 2
ữ
20(g/ph). áp suất dòng khí điển hình
là:( 2,2
ữ
1)N/
mm
2
. Tốc độ của dòng hạt từ 150
ữ
300(m/s).
Thành phần khí ảnh hởng dến mối quan hệ giữa áp suất và lu lọng khí.
Năng suất bóc vật liệu tăng khi tăng khoảng cách từ miệng vòi
đến chi tiết gia công đến một giá trị nhất định, sau đó nó giữ không thay

đổi trong một khoảng cách nhất định rồi giảm dần. Phơng pháp gia
công này có năng suất bóc vật liệu nhỏ.
Khi khoảng cách từ miệng vòi phun đến chi tiết gia công càng lớn
thì vết gia công càng rộng, cạnh cắt càng kém sắc. Khoảng cách từ
miệng vòi phun và bề mặt gia công từ :0,25
ữ
75(mm).
4. Dung sai và chất lợng đạt đợc:
Gia công bề mặt có thể đạt mức độ nhám từ 0,15
ữ
1,5(
m
à
) tuỳ
theo kích thớc hạt mài.
Dung sai của phơng pháp mà có thể đạt đợc từ (
05,013,0
ữ
)
mm.
Ví dụ : Gia công thép không gỉ :
Loại hạt mài Độ hạt(
m
à
) Độ nhẵn bề mặt (
m
à
)
Oxit nhôm
10 0,2

ữ
0,5
25 0,25
ữ
0,53
50 0,38
ữ
0,96
Thạch anh 50 0,30
ữ
0,96
Cacbit Silic
SIC
20 0,3
ữ
0,5
50 0,43
ữ
0,86
SV : Nguyễn Văn Thắng
6