MỤC LỤC

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT …………………………………………………. vii
DANH MỤC CÁC BẢNG ………………………………………………………………………………………. x
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ ……………………………………………………………… xii
MỞ ĐẦU ………………………………………………………………………………………………………………. 1
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ GIA CÔNG GIA NHIỆT …………………………………………. 5
1.1. Lịch sử phát triển của gia công gia nhiệt ………………………………………………………. 5
1.2. Một số phương pháp gia nhiệt …………………………………………………………………….. 6
1.2.1 Gia nhiệt bằng dòng điện (Electricity – Assisted Machining – EAM) ………… 6
1.2.2 Gia nhiệt bằng laser (Laser – Assisted Machining – LAM) ………………………. 6
1.2.3 Gia nhiệt bằng Plasma (Plasma – Enhanced Machining – PEM) ………………… 7
1.2.4 Gia nhiệt bằng lò nhiệt (Furnace heating – Assisted Machining – FAM) ……. 8
1.2.5 Gia nhiệt bằng cảm ứng điện từ (Induction heating – Assisted Machining –
IAM) ………………………………………………………………………………..8
1.2.6 Thuận lợi và khó khăn của các phương pháp gia nhiệt …………………………….. 8
1.3 Gia nhiệt bằng cảm ứng điện từ …………………………………………………………………… 9
1.3.1 Nguyên tắc …………………………………………………………………………………………. 9
1.3.2 Nguyên lý gia nhiệt …………………………………………………………………………… 10
1.3.3 Thiết kế cuộn dây cảm ứng …………………………………………………………………. 13
1.3.4 Mô hình toán học trường điện từ …………………………………………………………. 16
1.3.5 Mô hình toán học quá trình gia nhiệt bằng cảm ứng điện từ ……………………. 18
1.4 Tổng quan tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước về gia công gia nhiệt …….. 20
1.4.1 Tổng quan tình hình nghiên cứu trong nước …………………………………………. 20
1.4.2 Tổng quan tình hình nghiên cứu ngoài nước …………………………………………. 21
1.5 Kết luận ………………………………………………………………………………………………….. 36
CHƯƠNG 2. CƠ SỞ VẬT LÝ QUÁ TRÌNH GIA CÔNG GIA NHIỆT ……………………… 37
2.1 Cấu tạo và biến dạng mạng tinh thể kim loại……………………………………………….. 37
2.1.1 Cấu tạo mạng tinh thể kim loại ……………………………………………………………. 37
2.1.2 Sự biến đổi hình dáng hạt tinh thể trong quá trình biến dạng ………………….. 40
2.2 Sự hình thành phoi khi gia công gia nhiệt …………………………………………………… 40
2.2.1 Quá trình hình thành phoi………………………………………………………………………… 40
2.2.2 Các dạng phoi ………………………………………………………………………………………… 43
2.2.3 Sự biến dạng trong quá trình tạo phoi ……………………………………………………….. 45
2.2.4 Hệ số co rút phoi ……………………………………………………………………………………. 48
2.3 Động lực học quá trình phay trong môi trường gia nhiệt …………………………………… 48
2.3.1 Mô hình lực trong quá trình tạo phoi khi phay trong môi trường gia nhiệt …….. 48
2.3.2 Mô hình lực cắt khi gia công gia nhiệt ………………………………………………………. 54
2.4 Kết luận chương 2 ………………………………………………………………………………………… 60
CHƯƠNG 3. NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM ẢNH HƯỞNG CỦA QUÁ TRÌNH GIA
NHIỆT ĐẾN TÍNH GIA CÔNG VẬT LIỆU ……………………………………………………………. 61
THÉP SKD11 ………………………………………………………………………………………………………. 61
3.1 Sơ đồ hệ thống thí nghiệm …………………………………………………………………………….. 61
3.2 Thiết lập thực nghiệm …………………………………………………………………………………… 62
3.2.1 Vật liệu thí nghiệm …………………………………………………………………………………. 62
3.2.2 Phôi thí nghiệm ……………………………………………………………………………………… 65
3.2.3 Máy phay đứng ………………………………………………………………………………………. 65
3.2.4 Dụng cụ cắt……………………………………………………………………………………………. 66
3.2.5 Thiết bị gia nhiệt cảm ứng điện từ ……………………………………………………………. 66
3.2.6 Nhiệt kế ………………………………………………………………………………………………… 66
3.3 Ảnh hưởng của quá trình gia nhiệt đến tổ chức tế vi và độ cứng vật liệu sau gia nhiệt
……………………………………………………………………………………………………………………….. 67
3.3.1 Ảnh hưởng của quá trình gia nhiệt đến tổ chức tế vi vật liệu ……………………….. 68
3.3.2 Ảnh hưởng của nhiệt độ cao đến độ cứng vật liệu sau gia nhiệt ……………………. 70
3.4 Ảnh hưởng của quá trình gia nhiệt đến hình thái hình học phoi khi gia công gia nhiệt
thép SKD11 ………………………………………………………………………………………………………. 70
3.4.1 Sự hình thành phoi khi gia công gia nhiệt thép SKD11 ……………………………….. 71
3.4.2 Ảnh hưởng của quá trình gia nhiệt đến hình thái hình học phoi khi gia công gia
nhiệt thép SKD11 …………………………………………………………………………………………… 72
3.5 Nghiên cứu ảnh hưởng của quá trình gia nhiệt đến lực cắt khi gia công gia nhiệt thép
SKD11 …………………………………………………………………………………………………………….. 74
3.5.1 Thiết bị đo lực cắt …………………………………………………………………………………… 74
3.5.2 Ảnh hưởng của quá trình gia nhiệt đến lực cắt khi gia công gia nhiệt thép SKD11
…………………………………………………………………………………………………………………….. 74
3.6 Nghiên cứu ảnh hưởng của quá trình gia nhiệt đến hệ số co rút phoi khi gia công gia
nhiệt thép SKD11 ………………………………………………………………………………………………. 76
3.6.1 Phương pháp xác định hệ số co rút phoi khi gia công gia nhiệt thép SKD11 ….. 77
3.6.2 Nghiên cứu ảnh hưởng của quá trình gia nhiệt đến hệ số co rút phoi khi gia công
gia nhiệt thép SKD11 ……………………………………………………………………………………… 79
3.7 Nghiên cứu ảnh hưởng của quá trình gia nhiệt đến độ nhám bề mặt khi gia công gia
nhiệt thép SKD11 ………………………………………………………………………………………………. 80
3.7.1 Thiết bị đo độ nhám bề mặt ……………………………………………………………………… 80
3.7.2 Nghiên cứu ảnh hưởng của quá trình gia nhiệt đến độ nhám bề mặt khi gia công
gia nhiệt thép SKD11 ……………………………………………………………………………………… 81
3.8 Nghiên cứu ảnh hưởng của quá trình gia nhiệt đến rung động khi gia công gia nhiệt
thép SKD11 ………………………………………………………………………………………………………. 83
3.8.1 Thiết bị đo rung động quá trình cắt …………………………………………………………… 83
3.8.2 Nghiên cứu ảnh hưởng của quá trình gia nhiệt đến rung động khi gia công thép
SKD11 ………………………………………………………………………………………………………….. 83
3.9 Kết luận chương 3 ………………………………………………………………………………………… 87
CHƯƠNG 4. NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM XÁC ĐỊNH MỐI QUAN HỆ GIỮA CÁC
THAM SỐ ĐẦU VÀO VÀ CÁC THÔNG SỐ ĐẦU RA ………………………………………….. 89
4.1 Thiết kế thực nghiệm ……………………………………………………………………………………. 90
4.1.1 Phương pháp Taguchi …………………………………………………………………………….. 90
4.1.2 Lựa chọn các thông số đầu vào ………………………………………………………………… 91
4.1.3 Một số khái niệm ……………………………………………………………………………………. 92
4.1.4 Thiết kế thực nghiệm ………………………………………………………………………………. 94
4.2 Điều kiện thí nghiệm …………………………………………………………………………………….. 96
4.3 Kết quả nghiên cứu mối quan hệ giữa các thông số công nghệ đến lực cắt khi gia
công thông thường và khi gia công gia nhiệt thép SKD11 ………………………………………. 96
4.3.1 Nghiên cứu mối quan hệ giữa các thông số công nghệ đến lực cắt khi gia công
thông thường thép SKD11 ………………………………………………………………………………. 96
4.3.2 Nghiên cứu mối quan hệ giữa các thông số công nghệ đến lực cắt khi gia công
thép SKD11 trong môi trường gia nhiệt bằng cảm ứng từ ……………………………………. 98
4.4 Nghiên cứu mối quan hệ giữa các thông số công nghệ đến hệ số co rút phoi khi gia
công thông thường và khi gia công gia nhiệt thép SKD11 …………………………………….. 106
4.4.1 Nghiên cứu mối quan hệ giữa các thông số công nghệ đến hệ số co rút phoi khi
gia công thông thường thép SKD11 ………………………………………………………………… 106
4.4.2 Nghiên cứu mối quan hệ giữa các thông số công nghệ đến hệ số co rút phoi khi
gia công thép SKD11 trong môi trường gia nhiệt bằng cảm ứng từ …………………….. 108
4.5 Nghiên cứu mối quan hệ giữa các thông số công nghệ đến độ nhám bề mặt khi gia
công thông thường và khi gia công gia nhiệt thép SKD11 …………………………………….. 112
4.5.1 Nghiên cứu mối quan hệ giữa các thông số công nghệ đến độ nhám bề mặt khi
gia công thông thường thép SKD11 ………………………………………………………………… 112
4.5.2 Nghiên cứu mối quan hệ giữa các thông số công nghệ đến độ nhám bề mặt khi
gia công thép SKD11 trong môi trường gia nhiệt bằng cảm ứng điện từ ……………… 114
4.6 Nghiên cứu mối quan hệ giữa các thông số công nghệ đến rung động quá trình cắt
khi gia công thông thường và khi gia công gia nhiệt thép SKD11 ………………………….. 118
4.6.1 Nghiên cứu mối quan hệ giữa các thông số công nghệ đến rung động quá trình
cắt khi gia công thông thường thép SKD11 ……………………………………………………… 118
4.6.2 Nghiên cứu mối quan hệ giữa các thông số công nghệ đến biên độ rung động khi
gia công thép SKD11 trong môi trường gia nhiệt bằng cảm ứng điện từ ……………… 121
4.7 Kết luận chương 4 ………………………………………………………………………………………. 124
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ………………………………………………………………………………. 126
TÀI LIỆU THAM KHẢO ……………………………………………………………………………………. 127
DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CỦA LUẬN ÁN ……………………….. 133
PHỤ LỤC ………………………………………………………………………………………………………….. 134