Nghiên cứu cơ chế mòn dao gắn mảnh PCBN sử dụng tiện tinh thép 09CrSi qua tôi

T¹p chÝ Khoa häc & C«ng nghÖ - Sè 4 (48 ) T ập 2 /N¨m 2008 NGHIÊN C ỨU C Ơ CH Ế MÒN DAO G ẮN M ẢNH PCBN SỬ DỤNG TI ỆN TINH THÉP 09CrSi QUA TÔI Phan Quang Th ế - Tr ần Ng ọc Giang (Tr ường ĐH K ĩ thu ật Công nghi ệp - ĐH Thái Nguyên) 1. M ở đầ u Từ n ửa đầ u c ủa th ập k ỷ 70, ti ện c ứng (hard turning) được áp d ụng để gia công v ật li ệu (th ường là thép qua tôi) có độ c ứng t ừ 45 – 65 HRC. Ti ện c ứng được s ử d ụng r ộng rãi trong công nghi ệp ô tô khi gia công các chi ti ết nh ư vành bánh r ăng, vòng ổ, d ụng c ụ và khuôn m ẫu. Đặc bi ệt ti ện c ứng được s ử d ụng khi gia công các chi ti ết có hình dáng ph ức t ạp và không c ần s ử dụng dung d ịch bôi tr ơn - làm ngu ội, gia công chính xác l ần cu ối (ti ện tinh) các chi ti ết máy có tỉ số kích th ước chi ều dài trên đường kính nh ỏ [1]. Ti ện c ứng cho phép đạ t độ chính xác và nhám bề m ặt t ươ ng đươ ng v ới mài nhưng đầu t ư th ấp h ơn và có kh ả n ăng t ạo nên trên l ớp b ề m ặt ứng su ất d ư nén làm t ăng tu ổi th ọ v ề m ỏi c ủa chi ti ết máy trong các ti ếp xúc l ăn [2]. Tuy nhiên, ti ện cứng đòi h ỏi máy, h ệ th ống công ngh ệ có độ c ứng v ững và độ chính xác cao [3]. Khi gia công 4 lo ại thép tôi khác nhau, có độ c ứng nh ư nhau, Poulachon và đồng nghi ệp [1] đã k ết lu ận r ằng mòn m ặt tr ước là d ạng mòn ph ổ bi ến khi gia công thép đã tôi c ứng, thép có ch ứa các h ạt các bít c ứng v ới kích th ước l ớn s ẽ có tính gia công (trên khía c ạnh mòn dao) kém hơn thép có c ấu trúc mactensit đồ ng đề u. C ơ ch ế mòn d ụng c ụ ch ủ y ếu là khu ếch tán k ết h ợp v ới cào x ước ho ặc dính. Kevin và đồng nghi ệp [4], s ử d ụng hai lo ại m ảnh dao CBN-H và CBN-L v ới ch ất liên kết là TiN và m ột l ượng nh ỏ Co ti ện thép AISI 52100 cho th ấy mòn m ặt sau t ăng g ần nh ư tuy ến tính v ới chi ều dài c ắt và t ốc độ mòn c ủa m ảnh dao CBN-H cao h ơn. Mòn xu ất hi ện trên c ả m ặt tr ước và sau kèm theo hi ện t ượng dính c ủa VLGC trên b ề m ặt các vùng mòn (materials transfer). Các h ạt CBN b ị tách ra kh ỏi m ảnh dao đặc bi ệt khi t ăng v ận t ốc c ắt. T ươ ng tác c ủa VLGC v ới pha th ứ hai c ủa VLDC là nguyên nhân tr ực ti ếp làm y ếu liên k ết c ủa các h ạt CBN với n ền và b ị cu ốn đi. Độ c ứng c ủa v ật li ệu gia công ảnh h ưởng tr ực ti ếp đế n quy lu ật phát tri ển nhi ệt độ trong vùng c ắt và t ốc độ mòn m ặt sau. Liu và đồng nghi ệp [5] đã ch ỉ ra r ằng mòn x ảy ra v ới t ốc độ cao nh ất trong kho ảng độ c ứng c ủa VLGC t ừ 40 ÷ 50 HRC và th ấp h ơn trong kho ảng độ c ứng 60 ÷ 64 HRC. K ết qu ả nghiên c ứu c ũng ch ỉ ra r ằng ảnh h ưởng c ủa v ận t ốc c ắt đế n mòn d ụng c ụ PCBN nh ỏ h ơn nhi ều so v ới d ụng c ụ các bít và ceramics. Các v ấn đề v ề c ơ ch ế mòn m ặt tr ước và sau c ủa m ảnh dao PCBN khi ti ện thép h ợp kim 09CrSi qua tôi và ảnh h ưởng c ủa mòn dao đến nhám b ề m ặt s ẽ được đề c ập chi ti ết trong nghiên cứu này. 2. Mô t ả thí nghi ệm 2.1. Thi ết b ị thí nghi ệm + Máy : Thí nghi ệm được ti ến hành trên máy ti ện CNC- HTC 2050 (Trung Qu ốc), t ại tr ường Đạ i h ọc Kĩ thu ật Công nghi ệp – Đại h ọc Thái Nguyên. + Dao: Mảnh dao PCBN hình tam giác ký hi ệu TPGN 160308 T2001, EB28X ch ỉ ra trên hình 1 v ới L = 16 mm; I.C = 9,25 mm; T = 3,18 mm; R = 0,8 mm. Hàm l ượng CBN là 50%; 105 Héi th¶o Khoa häc toµn quèc C«ng nghÖ vËt liÖu vµ bÒ mÆt - Th¸i Nguyªn 2008 ch ất dính k ết TiC; c ỡ h ạt: 2 µm. γ = - 11 °; α = 22 °; λ = - 11 ° (góc t ạo thành khi k ẹp m ảnh dao vào thân dao và lên máy). Thân dao: Ki ểu MTENN 2020 K16-N (hãng CANELA) Hình 1. M ảnh dao PCBN s ử d ụng trong nghiên c ứu + Phôi Thép 09CrSi là thép h ợp kim d ụng c ụ th ường s ử d ụng ch ế t ạo các d ụng c ụ c ắt v ới v ận tốc th ấp và các chi ti ết có yêu c ầu v ề kh ả n ăng ch ịu ma sát, mòn cao. Phôi thép h ợp kim 09CrSi sử d ụng trong thí nghi ệm có chi ều dài: L = 300mm, đường kính: ∅62, tôi th ể tích đạ t độ c ứng 56-58 HRC. Thành ph ần hoá h ọc c ủa phôi được xác đị nh bằng ph ươ ng pháp phân tích quang ph ổ t ại Nhà máy Z159 cho trên bảng 1. Các k ết qu ả phân tích c ấu trúc c ủa phôi thép trên hai m ặt ph ẳng song song (a) và vuông góc (b) v ới tr ục c ủa phôi trên kính hi ển vi quang h ọc AXOVOC-100 c ủa Nh ật cho th ấy các h ạt các bít (FeCr) 3C đường kính đến 3 µm phân b ố v ới m ật độ cao trong thép ch ỉ ra trên hình 2. Bảng 1. Thành ph ần hoá h ọc c ủa phôi thép 09CrSi C Si P Mn Ni Cr Mo 0,823 1,2351 0,0241 0,5862 0,0332 1,113 0,0192 V Cu W Ti Al Fe 0,1499 0,2876 0,1768 0,0299 0,0011 95,447 (a) (b) Hình 2. Hình ảnh c ấu trúc c ủa phôi thép 09CrSi sử d ụng trong thí nghi ệm trên m ặt c ắt song song (a) và vuông góc v ới tr ục (b) phóng đạ i 1000 l ần. + Thi ết b ị đo nhám b ề m ặt Sử d ụng máy đo nhám Mitutoyo SJ - 201 c ủa Nh ật B ản v ới các thông s ố k ĩ thu ật c ơ b ản sau: - Hi ển th ị LCD. Tiêu chu Nn DIN, ISO, JIS, ANSI. - Thông s ố đo được: Ra, Rz, Rt, Rq, Rp, Ry, Pc, S, Sm. - Độ phân gi ải: 0,03 µm/300 µm; 0,08 µm/75 µm; 0,04 µm/9,4 µm. 106 T¹p chÝ Khoa häc & C«ng nghÖ - Sè 4 (48 ) T ập 2 /N¨m 2008 + Thi ết b ị s ử d ụng phân tích b ề m ặt Sử d ụng kính hi ển vi điện t ử TM-1000 Hitachi, Nh ật B ản có độ phóng đạ i t ới 10000 l ần, tại phòng thí nghi ệm V ật lí tr ường Đạ i h ọc S ư ph ạm Thái Nguyên. + Ch ế độ công ngh ệ Vận t ốc c ắt: v = 180 m/p; l ượng ch ạy dao: s = 0,1 mm/vòng; chi ều sâu c ắt: t = 0,12 mm. 2.2. Trình t ự thí nghi ệm Phôi thép 09CrSi sau khi được ti ện thô b ằng m ảnh dao h ợp kim c ứng K01 đả m b ảo độ côn không v ượt quá 0,05 mm/ 100 mm chi ều dài phôi. Sau đó s ử d ụng m ảnh dao PCBN ti ện tinh qua m ột l ượt tr ước khi ti ến hành thí nghi ệm và tr ước m ỗi l ần thay m ảnh dao m ới. 5 m ảnh dao được s ử d ụng để ti ện tinh phôi thép 09CrSi, nhám b ề m ặt được đo sau 5 kho ảng th ời gian c ắt nh ất đị nh: 2,61 phút; 5,19 phút; 7,69 phút; 10,09 phút; 12,36 phút t ươ ng ứng v ới chi ều dài c ắt trên phôi là: 250 mm; 500 mm; 750 mm; 1000 mm; 1250 mm. Các m ảnh dao sau đó được tháo ra, quan sát và phân tích trên kính hi ển vi điện t ử TM-1000. 3. K ết qu ả thí nghi ệm 3.1. Mòn d ụng c ụ Kết qu ả quan sát các m ảnh dao sau khi ti ện tinh trên kính hi ển vi điện t ử cho th ấy các mảnh dao đề u b ị mòn c ả m ặt tr ước và m ặt sau. Sau 2,61 phút c ắt, t ươ ng ứng v ới chi ều dài c ắt là 250 mm, d ọc theo l ưỡi c ắt chính xu ất hi ện vòng cung mòn v ới chi ều r ộng x ấp x ỉ 10 µm. Trên vùng mòn m ặt tr ước này không nhìn th ấy hình ảnh c ủa các h ạt CBN nh ư vùng ch ưa b ị mòn, l ớp bề m ặt có c ấu trúc sóng ch ỉ ra trên Hình 3(a) và 3(b). Đây là hình ảnh mòn v ật li ệu dòn theo c ơ ch ế bi ến d ạng d ẻo b ề m ặt do h ạt c ứng “cày” trên b ề m ặt d ưới tác d ụng c ủa ứng su ất pháp r ất l ớn ở vùng l ưỡi c ắt gây ra. Sau 5,19 phút c ắt, t ươ ng ứng v ới chi ều dài c ắt là 500 mm, b ản ch ất mòn trên m ặt tr ước không thay đổ i tuy chi ều dài cung mòn trên l ưỡi c ắt chính t ăng lên nh ưng chi ều rộng c ủa vùng mòn v ẫn gi ữ không đổ i kho ảng 10 µm. Sau th ời gian c ắt 7,69 phút, t ươ ng ứng với chi ều dài c ắt là 750 mm, vùng mòn trên l ưỡi c ắt chính lan r ộng g ần đế n đỉ nh nh ưng v ẫn gi ữ chi ều r ộng kho ảng 10 µm. Sau 10,09 phút c ắt, t ươ ng ứng v ới chi ều dài c ắt là 1000 mm, vùng mòn m ặt tr ước phát tri ển đế n đỉ nh cung tròn c ủa l ưỡi c ắt và chi ều r ộng vùng c ắt đạ t t ới 20 µm. Sau th ời gian c ắt 12,36 phút t ươ ng ứng v ới chi ều dài c ắt là 1250 mm, hi ện t ượng mòn m ặt tr ước thay đổ i c ăn b ản nh ư trên Hình 3(c) v ới chi ều r ộng vùng mòn t ới 120 µm, không còn hi ện t ượng dính c ủa VLGC trên b ề m ặt vùng mòn mà ch ỉ có vùng mòn r ất g ồ gh ề. T ừ Hình 3(d) có th ể th ấy nh ững m ảnh v ật li ệu d ụng c ụ bong ra kh ỏi m ặt tr ước theo c ơ ch ế c ủa mòn dính ho ặc dính k ết h ợp v ới m ỏi. Mòn trên m ặt sau được th ể hi ện trên Hình 4(a) sau 7,69 phút, Hình 4(b) sau 10,09 phút cắt và Hình 5(a) sau 12,36 phút c ắt. K ết qu ả quan sát trên kính hi ển vi điện t ử cho th ấy vùng mòn m ặt sau phát tri ển ch ậm t ừ khi b ắt đầ u c ắt đế n 7,69 phút đạ t chi ều cao mòn m ặt sau h s ≈ 50 µm v ới b ề m ặt t ươ ng đối b ằng ph ẳng và VLGC dính nh ẹ trên b ề m ặt mòn này. Sau 10,09 phút cắt thì chi ều cao mòn m ặt sau c ũng ch ỉ đạ t t ới h s ≈ 60 µm. Hình ảnh VLGC dính trên vùng mòn mặt sau ch ỉ ra trên Hình 4(c). Tuy nhiên trên m ặt sau xu ất hi ện hai m ảng d ạng v Ny n ằm ngay phía d ưới vùng giao c ủa c ạnh t ự do c ủa phoi khi thoát kh ỏi m ặt tr ước v ới các l ưỡi. 107 Héi th¶o Khoa häc toµn quèc C«ng nghÖ vËt liÖu vµ bÒ mÆt - Th¸i Nguyªn 2008 (a) (b) (c) (d) Hình 3.(a) Hình ảnh mòn m ặt tr ước c ủa m ảnh dao PCBN sau khi ti ện 2,61 phút v ới các v ết bi ến d ạng d ẻo b ề m ặt; (b) Hình ảnh phóng to c ủa (a); (c) Mòn m ặt tr ước c ủa m ảnh dao PCBN sau khi ti ện 12,36 phút cho th ấy b ề m ặt b ị mòn r ất g ồ gh ề; (d) Hình ảnh c ơ ch ế mòn m ặt tr ước v ới s ự bóc tách c ủa các l ớp v ật li ệu d ụng c ụ do dính - mỏi. (a) (b) (c) (d) Hình 4. (a) Mòn m ặt sau c ủa m ảnh dao PCBN sau khi ti ện 7,69 phút cho th ấy VLGC dính trên vùng mòn tươ ng đối ph ẳng; (b) Ảnh mòn m ặt sau, sau 10,09 phút gia công; (c) Ảnh phóng to VLGC bám lên vùng mòn m ặt sau (b); (d) Góc mòn bên trái c ủa (b). 108 T¹p chÝ Khoa häc & C«ng nghÖ - Sè 4 (48 ) T ập 2 /N¨m 2008 (a) (b) Hình 5. (a) Mòn m ặt sau c ủa m ảnh dao PCBN sau khi ti ện 12,36 phút cho th ấy hình ảnh g ồ gh ề c ủa vùng mòn. (b) Hình ảnh phóng to c ủa (a). Hình ảnh phóng to c ủa kh ối bên trái th ể hi ện trên hình 4(d). Đến 12,36 phút gia công thì trên toàn b ề m ặt sau c ủa d ụng c ụ b ị bi ến d ạng theo m ột ki ểu r ất đặ c bi ệt v ới các m ảng v ật li ệu dụng c ụ d ạng v Ny (hình 5(a) và 5(b)). V ật li ệu d ụng c ụ b ị d ồn nén t ạo tên các m ảng v Ny nh ẵn, rộng v ới chi ều cao h s ≈ 750 µm và VLGC dính trên b ề m ặt mòn là không đáng k ể. 3.2. Nhám b ề m ặt gia công Kết qu ả đo nhám b ề trong m ặt ph ẳng th ẳng đứ ng ch ứa đường tâm c ủa phôi và d ọc theo một đường sinh c ủa m ặt tr ụ cho trên bảng 2. Giá tr ị Ra c ủa nhám b ề m ặt sau khi c ắt 10,09 phút tăng 23% so v ới sau khi c ắt 7,69 phút và t ươ ng ứng là s ự gia t ăng 15% giá tr ị Rz. S ự gia t ăng đột bi ến c ủa độ nhám sau 10,09 phút c ắt liên quan đến s ự phát tri ển c ủa chi ều r ộng vùng mòn mặt tr ước đế n 50% và chi ều cao vùng mòn m ặt sau t ới 20% v ới s ự xu ất hi ện hai m ảng d ạng v Ny trên vùng m ặt sau. K ết qu ả đo nhám b ề m ặt gia công th ể hi ện trên b ảng 2. Đồ th ị bi ểu di ễn s ự bi ến thiên c ủa nhám b ề m ặt theo th ời gian th ể hi ện trên hình 6. Bảng 2. Nhám b ề m ặt sau nh ững kho ảng µm th ời gian gia công khác nhau 5 Mảnh Chi ều dài Th ời gian Trung bình 4 dao s ố cắt (mm) cắt (phút) Ra (Rz) [ µm] 3 01 250 2,61 0,53 (2,84) 2 02 500 5,19 0,56 (3,01) 1 03 750 7,69 0,60 (3,16) 0 04 1000 10,09 0,74 (3,63) 0 5 10 15 Ra Rz Phút 05 1250 12,36 0,78 (3,87) Hình 6. Đồ th ị bi ểu di ễn s ự bi ến thiên của nhám b ề m ặt theo th ời gian c ắt 4. Phân tích k ết qu ả và th ảo lu ận Theo Trent và Wight [6], khi gia công b ằng dao CBN hi ện t ượng bi ến d ạng l ưỡi c ắt không x ảy ra, mòn m ặt tr ước và m ặt sau đồ ng th ời t ồn t ại, vùng mòn m ặt tr ước r ất g ần l ưỡi c ắt. Trong nghiên c ứu này, mòn d ụng c ụ xu ất hi ện c ả trên m ặt tr ước và m ặt sau ch ỉ sau 2,61 phút gia công. Tuy nhiên vùng mòn m ặt tr ước không n ằm g ần l ưỡi c ắt mà phát tri ển t ừ l ưỡi c ắt t ạo thành mặt tr ước ph ụ t ươ ng đối ph ẳng và phát tri ển d ần theo h ướng thoát phoi nh ư trên hình 3(a). Trên 109 Héi th¶o Khoa häc toµn quèc C«ng nghÖ vËt liÖu vµ bÒ mÆt - Th¸i Nguyªn 2008 vùng mòn nhi ều h ạt PCBN b ị tách ra kh ỏi b ề m ặt do t ươ ng tác c ủa VLGC làm y ếu pha th ứ hai của VLDC theo nh ư k ết qu ả nghiên c ứu c ủa Kevin và đồng nghi ệp [4]. Tuy nhiên, cơ ch ế mòn do khu ếch tán k ết h ợp v ới cào x ước do Poulachon và đồng nghi ệp [1] đề xu ất d ường nh ư không phù h ợp v ới các k ết qu ả c ủa nghiên c ứu này. Hình ảnh các rãnh bi ến d ạng d ẻo trên vùng mòn mặt tr ước trên Hình 3(b) kh ẳng đị nh bi ến d ạng d ẻo b ề m ặt do các h ạt c ứng (các bít (FeCr) 3C) và các ôxít khác trong thép 09CrSi d ưới tác d ụng c ủa ứng su ất pháp r ất l ớn ở vùng g ần l ưỡi c ắt gây nên là c ơ ch ế mòn chính trên m ặt tr ước. Tuy nhiên sau th ời gian c ắt đủ l ớn, khi mòn phát tri ển d ần vào phía trong vùng m ặt tr ước theo h ướng thoát phoi, ứng su ất pháp trên m ặt tr ước gi ảm đi nhanh chóng, hi ện t ượng dính tr ở nên ph ổ bi ến ở vùng phoi thoát kh ỏi m ặt tr ước thì c ơ ch ế mòn do m ỏi k ết h ợp v ới dính là nguyên nhân mòn ở vùng này gây bóc tách t ừng m ảnh VLDC ra kh ỏi vùng b ề m ặt nh ư trên Hình 3(d). Đây là m ột phát hi ện m ới v ề c ơ ch ế mòn m ặt tr ước trong ti ện tinh c ứng. H ơn n ữa t ừ Hình 3(c) có th ể th ấy khi mòn m ặt tr ước phát tri ển trên h ầu h ết di ện tích ti ếp xúc gi ữa phoi và mặt tr ước thì c ơ ch ế mòn do bóc tách các m ảnh v ật li ệu tr ở nên chi ếm ưu th ế thay cho c ơ ch ế mòn do cào x ước làm cho mòn m ặt tr ước phát tri ển v ới t ốc độ cao h ơn. B ề m ặt vùng mòn tr ở nên g ồ gh ề và không nh ẵn nh ư b ề m ặt vùng mòn m ặt tr ước thông th ường. Điều này có th ể gi ải thích do c ơ tính c ủa PCBN ít b ị suy gi ảm b ởi nhi ệt độ cao trong vùng c ắt, tuy nhiên tác d ụng có chu k ỳ c ủa các h ạt c ứng trong thép lên b ề m ặt k ết h ợp v ới dính đã làm cho b ề m ặt c ủa d ụng c ụ bị phá h ủy theo c ơ ch ế dính m ỏi k ết hợp sau m ột th ời gian gia công nh ất đị nh. Mòn m ặt sau c ũng phát tri ển theo quy lu ật thông th ường trong c ắt kim lo ại cho đế n 7,69 phút (Hình 4(a)). C ơ ch ế mòn m ặt sau t ươ ng đối phù h ợp v ới k ết qu ả nghiên c ứu c ủa Kenvin [4] nh ư trên Hình 4(c). Tuy nhiên, sau 10,09 phút gia công trên m ặt sau xu ất hi ện hai m ảng d ạng vNy c ục b ộ (Hình 4(b)). Đây là vùng t ươ ng ứng v ới các rãnh mòn sâu trên d ụng c ụ khi c ắt các hợp kim có nhi ệt độ nóng ch ảy cao và theo Shaw [7], thì các rãnh mòn sâu trên mặt tr ước và sau ở vùng này có liên quan đến tác d ụng truy ền nhi ệt m ạnh ở hai bên rìa c ủa phoi vào b ề m ặt d ụng cụ c ắt. Đây là hi ện t ượng mòn ph ức t ạp liên quan nhi ều đế n nhi ệt độ cao. Theo Trent [6] nhi ệt độ cao k ết h ợp v ới bi ến c ứng c ủa phoi, tác d ụng c ủa ôxy trong môi tr ường môi tr ường c ắt đã t ạo nên các rãnh mòn sâu ở vùng này trên dao ti ện các bít khi ti ện thép. Khi th ời gian c ắt t ăng lên đến 12,36 phút các m ảng d ạng v Ny này phát tri ển trên toàn m ặt sau và m ột s ố m ảng bong ra t ạo nên mòn. Đây cùng là m ột phát hi ện m ới v ề c ơ ch ế mòn m ặt sau trong ti ện tinh c ứng. Từ các k ết qu ả đo nhám b ề m ặt có th ể th ấy cho đế n 7,69 phút c ắt, Ra g ần nh ư không thay đổi Ra = 0,53 ÷ 0,60 µm, nh ững khi th ời gian c ắt đạ t t ới 10,09 phút có s ự thay đổ i độ t bi ến về nhám b ề m ặt, Ra t ăng x ấp x ỉ 23%, sau đó Ra gi ữ g ần nh ư không thay đổi t ới 12,36 phút c ắt. Nhám b ề m ặt t ăng nhanh khi mòn m ặt tr ước và m ặt sau đạ t t ới m ột m ức độ nào đó và sau đó gi ữ gần nh ư không đổi. Điều này có th ể liên quan tr ực ti ếp t ới s ự phát tri ển b ề r ộng c ủa vùng mòn trên m ặt tr ước t ới 20 µm và s ự xu ất hi ện các m ảng d ạng v Ny trên m ặt sau nh ư đã phân tích ở ph ần trên. Có th ể th ấy r ằng n ếu nh ư mòn trên m ặt tr ước và sau phát tri ển theo c ơ ch ế khu ếch tán, suy y ếu pha th ứ hai d ẫn đế n bóc tách các h ạt CBN nh ư các nghiên c ứu m ới đây thì tu ổi b ền c ủa mảnh dao CBN có th ể s ẽ cao h ơn nhi ều l ần so v ới th ực t ế. Hi ện t ượng bong t ừng m ảng VLDC 110 T¹p chÝ Khoa häc & C«ng nghÖ - Sè 4 (48 ) T ập 2 /N¨m 2008 trên m ặt tr ước, t ạo thành d ạng v Ny và bong t ừng m ảng VLDC trên m ặt sau là nguyên nhân c ơ bản làm rút ng ắn tu ổi b ền c ủa d ụng c ụ. Các c ơ ch ế mòn này có th ể liên quan đến nhi ệt, s ố chu kì cào x ước c ủa h ạt c ứng trong VLGC và dính trên b ề m ặt ti ếp xúc c ủa m ặt tr ước và m ặt sau c ũng nh ư k ết h ợp v ới tác d ụng ôxi hóa c ủa ôxi từ môi tr ường. 5. K ết lu ận Các k ết qu ả c ủa nghiên c ứu cho th ấy khi ti ện tinh thép 09CrSi b ằng dao PCBN mòn m ặt tr ước và m ặt sau là hai d ạng mòn ch ủ y ếu. Trong giai đoạn đầ u, c ơ ch ế mòn m ặt tr ước ch ủ y ếu là bi ến d ạng d ẻo do tác d ụng cào x ước c ủa các h ạt c ứng trong thép và s ự tách ra kh ỏi b ề m ặt c ủa các h ạt CBN. C ơ ch ế mòn m ặt sau là quá trình bóc tách c ủa các h ạt CBN do pha th ứ hai c ủa VLDC b ị y ếu đi khi t ươ ng tác v ới VLGC. Trong giai đoạn sau, c ơ ch ế mòn m ặt tr ước là do m ỏi dính v ới s ự bóc tách c ủa t ừng m ảng v ật li ệu trên m ặt tr ước. C ơ ch ế mòn m ặt sau có th ể liên quan đến nhi ệt, s ố chu kì cào x ước c ủa h ạt c ứng và dính k ết h ợp v ới tác d ụng ôxi hóa c ủa ôxi từ môi tr ường t ạo nên các m ảng d ạng v ảy và bong ra kh ỏi m ặt sau
Tóm t ắt Đặc điểm c ủa quá trình t ạo phoi, l ực c ắt, nhi ệt c ắt và mòn trong quá trình ti ện c ứng đã được đề c ập nhi ều trong nhi ều nghiên c ứu m ới đây, tuy nhiên c ơ ch ế mòn d ụng c ụ PCBN khi ti ện tinh v ẫn ch ưa được nghiên c ứu đầ y đủ . K ết qu ả nghiên c ứu c ủa các tác gi ả khi ti ện tinh thép 09CrSi qua tôi b ằng dao g ắn m ảnh PCBN cho th ấy mòn m ặt tr ước và sau là hai d ạng mòn chính. Cơ ch ế mòn trên m ặt tr ước liên quan đến tác d ụng cào x ước c ủa h ạt c ứng trong v ật li ệu gia công (VLGC) và mòn do m ỏi-dính c ủa các l ớp b ề m ặt. Mòn m ặt sau c ủa d ụng c ụ không đơn thu ần là sự bong ra c ủa các h ạt CBN mà có th ể liên quan đến hi ện t ượng ph ức t ạp c ủa nhi ệt, t ươ ng tác gi ữa VLGC và v ật li ệu d ụng c ụ (VLDC) k ết h ợp v ới hi ện t ượng ôxy hóa. Mòn ảnh h ưởng tr ực ti ếp đế n nhám b ề m ặt chi ti ết gia công. Summary A study of wear mechanisms of PCBN cutting tools used in precision turning of hardened 09crsi steel The features of chip formation, cutting temperature and wear in hard turning are addressed in recent studies but the wear mechanism of PCBN cutting tool in precision turning has not been realli understood. The research results of the authors in turning hardened 09CrSi steel using PCBN cutting tools shows that rake face and flank face wear were the two main types of wear. The mechanism of the rake face wear involved with the abrasion wear caused by hard particles in the steel and wear of surface layers based on adhesion - fatigue. The flank face wear was not normalli the detachments of CBN particles but might be involving directli with heat, frictional interactions between work and tool materials in a combination with oxidation phenomenon. Wear of cutting tool had directli affected surface roughness of the machined element. 111 Héi th¶o Khoa häc toµn quèc C«ng nghÖ vËt liÖu vµ bÒ mÆt - Th¸i Nguyªn 2008 Tài li ệu tham kh ảo [1]. Diniz.A.E, Ferreira.J.R, Filho.F.T. (2003), “Influence of Refrigeration/ Lubrication Condition on SAE 52100 Hardened Steel Turning at Several Cutting Speeds”, International Journal of Machine Tools and Manufacturing, Vol. 43, pp. 317326. [2]. Guo.Y.B, Sahni. J.(2004), “A Comparative Study of Hard Turned and Cylindricalli Ground White Layers”, International Journal of Machine Tools and Manufacturing, Vol. 44, pp. 135145. [3]. Kevin Chou.Y, Evans.C.J, Barash.M.M. (2002), “Experimental Investigation on CBN Turning of Hardened AIAI 52100 Steel”, Journal of Materials Processing Technology, Vol.124, pp. 274-283. [4]. Liu.X.L, Wen.D.H, Li.Z.J, Xiao.L, Yan.F.G. (2002), “Cutting Temperature and Tool Wear of Hard Turning Hardened Bearing Steel”, Journal of Materials Processing Technology, Vol. 129, pp. 200-206. [5]. Poulachon.G, Bandyopadhyay.B.P, Jawahir.I.S, Pheulpin.S, Seguin.E. (2004), “Wear Behavior of CBN while Turning Various Hardened Steels”, Wear, Vol. 256, pp.302-310. [6]. Shaw M.C. (1989), Metal Cutting Principles, Oxford University Press, New York. [7]. Trent E.M and Wight P.K. (2000), Metal Cutting, Butterworth-Heinemann USA. 112