Su Kien 2016

Nghiên cứu tổng quan đặc điểm hạt mài, liên kết trong đá mài Cubic Boron Nitride (CBN) trong quy trình sản xuất đá mài

Thứ năm - 04/08/2016 21:26
Đá mài CBN chế tạo bằng phương pháp mạ điện được sử dụng để gia công các bề mặt định hình đạt hiệu quả cao khi gia công các chi tiết máy làm từ các siêu hợp kim, thép hợp kim và thép Các bon.
Hiện nay, để chế tạo các chi tiết máy có độ chính xác, chất lượng bề mặt cao, các chi tiết này đều phải thực hiện nguyên công mài. Trong quá trình mài, đá mài đóng vai trò rất quan trọng, đá mài CBN là loại đá mài rất hiệu quả khi mài định hình các chi tiết làm hợp kim có độ cứng cao,  đặc biệt là thép Cacbon sau nhiệt luyện, trong khi mài bằng đá kim cương thì gặp nhiều khó khăn. Đá mài CBN đã được nghiên cứu chế tạo và đưa vào sử dụng rộng rãi trong gia công cơ khí ở các nước có nền sản xuất cơ khí phát triển như Nhật Bản, Đức, Pháp, Mỹ... Trong khi đó ở Việt Nam, việc nghiên cứu chế tạo ra các loại đá mài này để phục vụ sản xuất hiện nay còn hạn chế, đặc biệt là đá mài CBN nói chung và đá CBN liên kết kim loại bằng phương pháp mạ điện nói riêng. Đá mài CBN liên kết kim loại bằng phương pháp mạ điện có các ưu điểm là thời gian chế tạo nhanh, tiết kiệm hạt mài, không phải sửa đá và có thể chế  tạo được các đá có biên dạng định hình để mài các bề mặt định hình.
Đặc điểm hạt mài CBN có độ cứng chỉ sau kim cương khoảng 4700 HV và bền nhiệt trong khí trơ lên đến 1500OC, còn trong không khí CBN tạo lớp Ôxít Bo bền vững chống lại quá trình ôxi hóa tiếp theo lên đến 1300OC. Do có độ cứng  cao, tính chịu nhiệt cao và độ dai va đập lớn, đá mài làm bằng CBN có khả năng duy trì biên dạng trong một thời gian dài, quá trình cắt ổn định do đó có thể tạo ra chất lượng bề mặt gia công tốt và ổn định ngay cả trên một chi tiết cũng như nhiều chi tiết. Ngoài ra, do có tính chống mài mòn cao, đá mài CBN còn có khả năng lấy đi một lượng kim loại đều đặn trên bề mặt của chi tiết gia công, tạo cho quá trình cắt ổn định về lực và nhiệt cắt. Hạt mài CBN được coi là loại vật liệu hạt mài tốt nhất hiện nay được sử dụng cho việc mài thép các bon cũng như thép hợp kim sau nhiệt luyện bởi tính ổn định nhiệt cao, không bị mòn ma sát do sự khuyếch tán các bon như kim.
Chính vì vậy,  tại các nước có nền cơ khí chế tạo máy phát triển trong thời gian gần đây, CBN đã và đang là đối t­ượng nghiên cứu chính trong các quá trình mài, đặc biệt là trong các nguyên công mài định hình hay mài Feed-Creep. Sự ưu việt của hạt mài CBN thể hiện ở chỗ ngoài việc có độ cứng cao, độ chịu mài mòn cao, độ bền nhiệt cao, nó còn có tính dẫn nhiệt tốt.
Người ta chế tạo 2 loại hạt mài CBN: có lớp phủ và không có lớp phủ. Hạt mài CBN không có lớp phủ, được sử dụng để chế tạo các loại đá mài liên kết thủy tinh hóa, liên kết kim loại theo phương pháp thiêu kết hay mạ điện. Hạt CBN có phủ Niken để tăng khả năng liên kết với chất dính kết được dùng để chế tạo các loại đá mài liên kết nhựa.
Hình 1: Hạt CBN và hình thái hình học
Các liên kết trong đá mài CBN thường được chế tạo một lớp mỏng trên thân đá bằng phương pháp  mạ 1 lớp mỏng hạt mài CBN lên thân kim loại, hoặc chế tạo bằng cách dán một lớp đá mài (gồm hạt mài CBN và chất dính kết) có độ dày từ 3-5mm lên một thân kim loại.

Hình 2: Đá mài mài CBN liên kết kim loại
 

Hình 3. Mô hình liên kết trong đá mài CBN 

Đặc tính của đá mài CBN khi xét đến tính cắt, khả năng duy trì biên dạng, chất lượng bề mặt đạt được phụ thuộc vào các thông số sau: Độ hạt, tỷ lệ của hạt mài, độ cứng của đá và cấu trúc của đá.
Tại các nước phát triển, chế tạo đá mài CBN và ứng dụng trong sản xuất. Tuy nhiên, việc nghiên cứu chế tạo đá CBN chủ yếu bằng phương pháp thiêu kết, còn với phương pháp mạ điện còn ít nghiên cứu đề cập đến.
Liên kết trong đá mài CBN chế tạo bằng phương pháp mạ điện thường tạo ra nhờ sự liên kết của hạt mài CBN với phần thân bằng sự kết tủa của Niken trong quá trình điện phân. Khi chế tạo đá mài bằng phương pháp mạ điện, phần thân của loại đá mài này được đặt trong bể điện phân có chứa các hạt mài CBN. Người ta đặt điện áp 1 chiều giữa cực dương (điện cực Niken) và cực âm (phần thân). Niken được kết tủa và quá trình liên kết các hạt với phần thân diễn ra. Ngay khi các hạt CBN đã liên kết đủ, các hạt thừa sẽ được loại bỏ và quá trình tiếp tục cho đến khi chiều sâu gắn hạt mài đạt được yêu cầu mong muốn.
 

 

Tác giả bài viết: Mạc Văn Giang

Tổng số điểm của bài viết là: 0 trong 0 đánh giá

Click để đánh giá bài viết

Những tin mới hơn

Những tin cũ hơn

Bạn đã không sử dụng Site, Bấm vào đây để duy trì trạng thái đăng nhập. Thời gian chờ: 60 giây