Xem mẫu
- Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2019. ISBN: 978-604-82-2981-8
NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM CHẾ ĐỘ CẮT HIỆU QUẢ
TRÊN VẬT LIỆU ZG06Cr13Ni4Mo
Đoàn Khắc Hiệp
Trường Đại học Thủy lợi, email: dkhiep@tlu.edu.vn
1. ĐẶT VẤN ĐỀ phương pháp chế tạo từng phần và ghép hàn
hoàn thiện. Trong đó các lá cánh được gia
Ở Việt Nam thủy điện chiếm 40% năng
công lần lượt như minh họa Hình 1. Quá
lượng điện cả nước với 330 công trình thủy
trình gia công xuất hiện các thông số có ảnh
điện hiện được đưa vào khai thác. Trong đó
hưởng chính như sau:
có 194 công trình thủy điện nhỏ (công suất
nhỏ hơn hoặc bằng 30MW) tương đương với
500-600 tổ máy đồng bộ hoạt động. Hầu hết
các thiết bị được nhập từ Trung Quốc do đó
sau khoảng thời gian sử dụng từ 5~10 năm
đều cần phải sửa chữa hoặc thay thế.
Bánh công tác tuabin là một phần quan
trọng của phần cơ khí, có vai trò chính trong
việc chuyển đổi năng lượng dòng chảy thành
năng lượng điện. Với nhu cầu thay thế rất lớn
do bị mòn hoặc xâm thực dẫn đến không đủ
Hình 1. Gia công lá cánh trên máy
công suất sản sinh yêu cầu sau một thời gian
CNC 3 trục
sử dụng.
Việc chế tạo bánh công tác tuabin thay + Tốc độ trục chính (Sc)
thế trên máy CNC 3 trục ở Việt Nam còn rất + Tốc độ chạy dao phương X và Y (Fxy)
nhiều hạn chế, có thể kế đến như :năng xuất + Tốc độ chạy dao phương Z (Fz)
thấp, chi phí tốn kém và tiến độ thực hiện + Chiều sâu cắt (t)
còn chậm. Một trong những yếu tố then chốt + Lượng dịch dao cắt (z)
quyết định đến những hạn chế đó là chế độ Các thông số kể trên ảnh hưởng lớn đến
khi gia công trên máy CNC. Việc đưa ra quá trình cắt gọt như: tuổi thọ dao, độ ồn,
một chế độ cắt hiệu quả không chỉ làm tăng rung động… Do vậy việc đưa ra một bộ
năng xuất, tăng tuổi thọ dao mà đồng thời thông số hợp lý sẽ nâng cao tuổi bền của
đảm bảo hơn về chất lượng bề mặt sau gia dụng cụ cắt, năng xuất và chất lượng bề mặt
công. Trong báo cáo này tác giả xin đưa ra sản phẩm sau gia công. Điều này đồng nghĩa
kết quả thực nghiệm chế độ cắt trên vật lệu với hiệu quả kinh tế cao hơn. Ngược lại có
ZG06Cr13Ni4Mo. thể gây tốn kém, thậm chí việc gia công
không thể đạt năng xuất yêu cầu.
2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.2. Trang thiết bị phục vụ cho nghiên
2.1. Phương pháp gia công lá cánh cứu thực nghiệm
tuabin bằng vật liệu ZG06Cr13Ni4Mo
Vật liệu chế tạo lá cánh tuabin là
Gia công bánh công tác tuabin trên máy ZG06Cr13Ni4Mo có thành phần vật liệu như
phay CNC 3 trục được tiến hành bằng trong Bảng 1. Với đặc điểm là thép không gỉ,
252
- Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2019. ISBN: 978-604-82-2981-8
có tính chống mài mòn cao và độ cứng trong Bước 2: thực nghiệm tìm tốc độ vòng quay
khoảng 35~40 HRC. Máy gia công được sử trục chính số liệu được trình bày trong bảng
dụng là máy phay CNC 3 trục Kamioka 4. Trong bước này chiều sâu cắt đươc sử
VMC-850. Dụng cụ cắt là dao phay cầu dụng từ kế quả của bước 1. Tốc độ vòng quay
WINDIN DB512 (Bảng 2 và Hình 2). Quá trục chính Sc = 800~2700 vg/ph (với 2700
trình nghiên cứu thực nghiệm được thực hiện vg/ph là tốc độ tối đa của dao được khuyến
tại Trung tâm KH & CN Cơ học – Máy thủy cáo từ nhà sản xuất).
lợi, 175 Tây Sơn, Đống Đa, Hà Nội. Bảng 4. Thông số gia công sử dụng xác
Bảng 1. Thành phần vật liệu lá cánh tốc độ vòng quay trục chính Sc
C(%) Si (%) Mn(%) P(%) S(%) Fxy
Sc (vg/ph) z (mm)
0.06 1.00 1.00 0.03 0.03 (mm/ph)
Cr(%) Ni(%) Mo(%) Khác (%) 800, 1000, 1200, 1500,
3 200
11.5 -14 4.5-5.5 0.1-1.0 0.63 1800, 2000, 2500, 2700
Bảng 2. Thông số dao cầu WIDIN DB512 Bước 3: Trong bước này chiều sâu cắt và
tốc độ trục chính được sử dụng từ kế quả của
D R (mm) L1 L2 D2 bước 1 và 2. Tốc độ tiến dao Fxy = 100, 200,
(mm) (mm) (mm) (mm) 300, 400, 500, 600, 700, 800 mm/ph (với 800
16 8 35 140 16 mm/ph là tốc độ tối đa của dao được khuyến
cáo từ nhà sản xuất).
Bước 4: Sử dụng kết quả thu được từ bước
1, 2, 3 và thay đổi thông số Fz = 100, 200,
300, 400, 500, 600 mm/ph để tìm thông số
phù hợp.
3. KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM
3.1. Kết quả thực nghiệm xác định chiều
Hình 2. Dao cầu WIDIN DB512
sâu cắt t
2.3. Phương pháp và tiến hành gia công
Khi thay đổi chiều sâu cắt quá trình cắt
thử nghiệm
diễn ra không có nhiều khác biệt ở lượt cắt
Để tìm ra chế độ cắt phù hợp ta tiến hành đầu tiên, tuy nhiên ở các lần cắt tiếp theo quá
cắt thử bằng cách thay đổi các thông số chính trình cắt có hiện tượng kêu to hơn và dao
bao gồm : tốc độ trục chính Sc (vg/ph), chiều nhanh mòn do phôi có hiện tượng biến cứng
sâu cắt tc (mm), tốc độ tiến dao Fxy (mm/ph) bề mặt sau mỗi lần cắt.
và Fz (mm/ph). Thực nghiệm được tiến hành
theo 4 bước với thông số cụ thể bao gồm:
Bước 1: thực nghiệm tìm chiều sâu cắt có
số liệu được trình bày trong Bảng 3. Với 4~5
mm là lượng dư tối đa cần gia công trên mỗi
bề mặt lá cánh).
Bảng 3. Thông số gia công sử dụng
xác định chiều sâu cắt t
Sc (vg/ph) t (mm) z (mm) Fxy(mm/ph)
1000 1,2,3,4,5 3 200 Hình 3. Ảnh hưởng chiều sâu cắt t
đến hiệu quả gia công lá cánh
253
- Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2019. ISBN: 978-604-82-2981-8
Hiệu quả của chế độ cắt đo đó được đánh
giá bằng số lượng lá cánh có thể gia công
trên mỗi dao cắt (Hình 3). Thực nghiệm cho
thấy với chiều sâu cắt 4~5mm cho hiệu quả
và năng xuất cắt gọt cao do số lượt cắt ít,
đồng thời dao vẫn đủ bền cho gia công.
3.2. Kết quả thực nghiệm xác định tốc
độ trục chính Sc Hình 6. Ảnh hưởng của tốc độ tiến dao Fxy
đến tuổi thọ dụng cụ cắt
Kết quả được đánh giá dựa trên hiện
tượng phát sinh trong quá trình cắt và tuổi 3.4. Kết quả thực nghiệm xác định tốc
thọ của dao cắt. Ở tốc độ 800 và 1000 vg/ph độ tiến dao Fz
dao cắt tương đối ổn định và có tiếng rít nhẹ Việc thay đổi Fz đường như không ảnh
khi cắt, khi tăng lên tốc độ 1200 vg/ph hiện hưởng nhiều đến quá trình cắt. Tuy nhiên ở
tượng rít giảm đáng kể. Tuy nhiên ở dải tốc các bước chuyển vùng cắt và vào dao lúc bắt
độ từ 1500 ~ 2700 vg/ph dao có tiếng kêu lớn đầu gia công dao dễ bị mẻ và mòn khi Fz có
và cháy dao sau khoảng thời gian cắt ngắn. giá trị trên 300 mm/ph. Tại Fz ≤ 250 mm/ph
các vấn đề trên được khắc phục và cắt
ổn định.
4. KẾT LUẬN
Nghiên cứu thực nghiệm đã đưa ra được
chế độ cắt phù hợp khi gia công bánh công
tác với vật liệu ZG06Cr13Ni4Mo. Kết quả
Hình 5. Ảnh hưởng của tốc độ cắt Sc này sau đó đã được áp dụng để gia công 24 lá
đến tuổi thọ dao cắt cánh và sử dụng để chế tạo thành công hai
bánh công tác đạt yêu cầu kỹ thuật cho tổ
Kết quả thực nghiệm cho thấy tốc độ trục máy có công suất 700kW. Tác giả xin đề xuất
chính Sc = 1200 vg/ph cho hiệu quả và chất áp dụng kết quả này khi gia công các bánh
lượng gia công hợp lý. công tác hoặc sản phẩm có sử dụng vật liệu
3.3. Kết quả thực nghiệm xác định tốc tương tự. Ngoài ra có thể dùng làm tài liệu
độ tiến dao Fxy tham khảo khi gia công các vật liệu khác.
Tương tự như khi thay đổi tốc độ trục 5. TÀI LIỆU THAM KHẢO
chính, việc thay đổi tốc độ tiến dao ảnh
[1] GS. TS. Võ Sỹ Huỳnh, Tua bin nước
hưởng nhiều đến độ bền của dao. Ở tốc độ
(2005), NXB Khoa học & Kỹ thuật,
thấp Fxy = 100, 200 mm/ph quá trình cắt có Hà Nội.
tiếng rít, ít rung động. Ở tốc độ 300 mm/ph [2] Quyết định 428,QĐ-TTg (2016), Phê duyệt
quá trình cắt ổn định và ít rung động. Khi điều chỉnh Quy hoạch phát triển diện lực
thay đổi ở tốc độ 400 và 500 quá trình cắt có quốc gia giai đoạn 2011-2020 có xét
rung động lớn dần và dao mòn nhanh. Tăng đến 2030.
lên ở dải 600 ~ 800 mm/ph dao có hiện tượng [3] AHEC 2009 – Small Hydro Turbine
mòn và hỏng dao rất nhanh. Đánh giá năng Research & Development Laboratory
xuất gia công và tuổi bền của dụng cụ cắt có Project Report.
thể thấy Fxy = 300mm/ph là phương án đảm [4] Paul Breeze (2014), Power Generation
bảo hiệu quả cho quá trình gia công. Technologies (Second Edition).
254
nguon tai.lieu . vn
