1
GIỚI THIỆU VỀ LUẬN ÁN
1. Tính cấp thiết của đề tài
- Gia công bằng tia nước trộn hạt mài là một trong những phương pháp gia
công tiên tiến. Phương pháp này có thể gia công được hầu hết các loại vật liệu
trong chế tạo cơ khí mà các phương pháp gia công truyền thống khó hoặc không
thể thực hiện được;
- Nghiên cứu nâng cao hiệu quả của hạt mài tái chế và hạt mài bù tái chế sử
dụng trong công nghệ gia công bằng tia nước trộn hạt mài là rất cấp thiết.
2. Đối tượng nghiên cứu
Đối tượng nghiên cứu của đề tài là khả năng cắt, chất lượng cắt của các hạt mài:
- Hạt mài mới Supreme garnet cỡ hạt 80;
- Hạt mài tái chế (hạt mài được sử dụng lại sau khi sử lý);
- Hạt mài bù tái chế (hạt mài mới + hạt mài tái chế) khi gia công thép tấm
không gỉ mác SUS 201 và SUS 304 mạ mầu một mặt bằng phương pháp tia
nước trộn hạt mài.
3. Mục đích nghiên cứu
Xây dựng được cơ sở khoa học ứng dụng hiệu quả hạt mài tái chế và hạt
mài bù tái chế trong công nghệ gia công bằng tia nước trộn hạt mài.
4. Mục tiêu nghiên cứu
- Tìm ra được khối lượng hạt mài tái sử dụng, từ hạt mài Supreme garnet
cỡ hạt 80;
- Tìm ra được khả năng cắt và chất lượng cắt của hạt mài tái chế và hạt mài
bù tái chế so với hạt mài mới;
- Đánh giá được hiệu quả kinh tế của hạt mài tái chế và hạt mài bù tái chế
so với việc sử dụng hạt mài mới.
5. Phương pháp nghiên cứu
a) Nghiên cứu lý thuyết
- Nghiên cứu bản chất cắt của hạt mài tái chế và hạt mài bù tái chế;

40)% của giá thành hạt mài mới và giá thành của hạt mài bù tái chế bằng (60 
65)% giá thành của hạt mài mới. Điều này chỉ ra rằng nếu sử dụng hạt mài tái
chế và bù tái chế từ hạt mài Supreme garnet cho phép giảm đáng kể chi phí
trong gia công.
8. Bố cục của luận án
Nội dung luận án được trình bày trên 125 trang. Ngoài phần mở đầu và
phần kết luận chung được trình bày trên 4 trang, nội dung luận án gồm 5 chương:
Chương 1. Tổng quan về gia công bằng tia nước trộn hạt mài, vấn đề tái
chế và bù tái chế hạt mài (17 trang);
Chương 2. Thiết bị, Hạt mài, thông số và mẫu thí nghiệm (26 trang);
Chương 3. Nghiên cứu thực nghiệm xác định hiệu quả hạt mài tái chế (28 trang);
Chương 4. Nghiên cứu thực nghiệm xác định hiệu quả hạt mài bù tái chế (33 trang);
Chương 5. Đánh giá hiệu quả kinh tế của hạt mài tái chế và hạt mài bù tái chế (17 trang).
Chương 1. TỔNG QUAN VỀ GIA CÔNG BẰNG TIA NƯỚC TRỘN HẠT
MÀI, VẤN ĐỀ TÁI CHẾ VÀ BÙ TÁI CHẾ HẠT MÀI
1.1. Tổng quan về gia công bằng tia nước hạt mài
- Gia công bằng tia nước trộn hạt mài sau vòi tăng tốc là tạo ra dòng nước ở
áp suất rất cao (350 MPa), được dẫn cưỡng bức đi qua một lỗ có đường kính rất
nhỏ (0,33 mm) để tạo ra một tia nước có vận tốc rất lớn (gần 1000 m/s). Khi tia
nước có vận tốc rất lớn này đi qua một cửa cấp hạt mài, do có chênh lệch áp
suất, dòng hạt mài sẽ bị hút vào hòa trộn với tia nước trong buồng trộn và được
tia nước đẩy đi với vận tốc bằng 50  70% vận tốc tia nước (500  700 m/s). Ở
vận tốc rất cao này, các hạt mài tuy có khối lượng rất nhỏ nhưng lại có một động 3
năng phá hủy vô cùng lớn. Khi bắn vào bề mặt phôi, động năng của các hạt mài
b)
c)
Hình 1.2. Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của một số thông số cơ bản đến
chiều sâu cắt lớn nhất (h
max
) [80]
a) Áp suất nước (p); b) Vận tốc dịch chuyển đầu cắt (V
dc
); c) Lưu lượng hạt mài (q
hm
).
Quy luật ảnh hưởng của một số thông số cơ bản đến chiều sâu cắt lớn nhất
được trình bày trên hình 1.2. Quan sát hình 1.2 thấy rằng:
- Chiều sâu cắt lớn nhất tăng tỷ lệ thuận với áp suất nước (hình 1.2a);
- Chiều sâu cắt lớn nhất tỷ lệ nghịch với vận tốc dịch chuyển đầu cắt (hình 1.2b);
- Chiều sâu cắt lớn nhất phụ thuộc vào lưu lượng khối lượng hạt mài tham
gia cắt. Khi tăng lưu lượng khối lượng hạt mài tham gia cắt thì chiều sâu cắt
tăng nhưng khi khối lượng hạt mài tăng quá một giá trị nào đó thì chiều sâu cắt
lớn nhất lại bắt đầu giảm (hình 1.2c).
4
- Chiều dài vòi phun xấp xỉ bằng 40mm cho độ sâu cắt lớn nhất. Nhưng để kết hợp
giữa tuổi bền và khả năng cắt tốt nhất, chiều dài vòi phun phải nằm trong khoảng từ 75
đến 105 mm. Thường bằng 76,2; 88,9 và 101,6 mm (quy đổi từ kích thước hệ anh).
1.1.1.5. Ảnh hưởng của đường kính vòi tăng tốc và đường kính vòi phun
- Khả năng cắt lớn nhất đạt được khi tỷ lệ giữa đường kính vòi phun và
đường kính vòi tăng tốc và nằm trong khoảng từ 3 đến 4 [93].
1.2. Tổng quan về tái chế và bù tái chế hạt mài
Để nâng cao hiệu quả gia công bằng tia nước hạt mài đã có một số nghiên
cứu về tái chế và bù tái chế cho hạt mài Barton garnet, hạt mài GMA garnet và
hạt mài Garnet miền nam Ấn Độ, kết quả như sau:
- Khả năng cắt và chất lượng cắt của hạt mài Barton garnet và hạt mài
GMA garnet tái chế đã được chứng minh là tốt hơn hạt mài mới [35, 89];
- Khả năng cắt của hạt mài Garnet tái chế (nguồn gốc miền nam Ấn độ) đã
được chứng minh chỉ bằng 82% so với hạt mài mới khi cắt nhôm - Al6061.
Để nghiên cứu tái chế và bù tái chế hạt mài cần thiết phải hiểu về vỡ của
hạt mài và ảnh hưởng của các thông số đến vỡ của hạt mài trong quá trình gia
công, đã có một số nghiên cứu về vấn đề này như sau:
1.2.2. Quá trình vỡ của hạt mài trong gia công
Trong quá trình gia công, vỡ của hạt mài xảy ra ở hai giai đoạn là giai đoạn
trộn và giai đoạn cắt:
- Giai đoạn trộn do hạt mài va chạm với thành buồn trộn và thành trong của
vòi phun và do bản thân chúng va chạm với nhau;
- Giai đoạn cắt do hạt mài va chạm với phôi, va chạm với nam dập sóng
nước và bản thân chúng va chạm với nhau;
- Do bị vỡ trong quá trình trộn nên kích thước hạt mài trung bình sau khi ra khỏi
vòi phun nhỏ hơn so với kích thước hạt mài ở đầu vào vòi phun.
- Quá trình vỡ của hạt mài phụ thuộc vào nhiều yếu tố: loại hạt mài, kích

- Hạt mài Supreme garnet cỡ hạt 80 (xuất xứ Ấn Độ), đang được ứng dụng
phổ biến trong gia công bằng tia nước trộn hạt mài ở Việt Nam nhưng chưa có
nghiên cứu nào về tái chế và bù tái chế cho hạt mài này cũng như đánh giá hiệu
quả việc sử dụng chúng. Vì vậy, đề tài: “Nâng cao hiệu quả của hạt mài tái chế và
bù tái chế trong gia công bằng tia nước áp suất cao” sẽ có tính khoa học và tính ứng
dụng cao. Chương 2. THIẾT BỊ, HẠT MÀI, THÔNG SỐ VÀ MẪU THÍ NGHIỆM
2.1. Thiết bị
2.1.1. Máy gia công bằng tia nước trộn hạt mài
Model M23120B Flow Waterjet:
- Áp suất nước cực đại do bơm tạo ra cho việc cắt vật liệu: 380 MPa;
- Áp suất nước chọn cho quá trình cắt liên tục: 350 MPa.
2.1.2. Thiết bị phân loại hạt mài
Có nhiều phương pháp có thể phân loại hạt mài. Trong đề tài này chọn cách
phân loại hạt mài bằng sàng vì khả năng phù hợp của nó với thực tế sản xuất.
Sàng hạt mài được chế tạo theo tiêu chuẩn ISO 3310-1.
Mục đích phân loại hạt mài bằng sàng là để xác định khối lượng, kích
thước hạt mài trước khi vào buồng trộn vòi phun và sau khi ra khỏi vòi phun
tham gia cắt phôi.
2.1.3. Thiết bị đo độ nhám bề mặt
- Model: MITUTOYO Surftes SJ-301.
- Thông số độ nhám được sử dụng để đánh giá chất lượng bề mặt cắt bằng
tia nước trộn hạt mài mới, hạt mài tái chế và hạt mài bù tái chế.

6

hm
(g/s);
- Loại hạt mài: hạt mài mới, hạt mài tái chế và hạt mài bù tái chế.
Nhóm các thông số không cần điều chỉnh trong quá trình gia công gồm:
- Áp suất làm việc: P (MPa);
- Khoảng cách từ vòi phun đến bề mặt gia công:  (mm);
- Đường kính lỗ vòi tăng tốc: d
ori
(mm);
- Đường kính lỗ vòi phun: d
f
(mm) và chiều dài vòi phun: l
f
(mm).
2.4.2. Xác định thông số đầu ra của thí nghiệm
- Độ sâu cắt lớn nhất h
max
(mm);
- Độ nhám bề mặt (R
a
), chiều rộng rãnh cắt trên và dưới.
2.4.3. Thiết lập các thông số thí nghiệm xác định khả năng tái chế
- Máy thí nghiệm M23120B Flow Waterjet;
- Áp suất nước làm việc liên tục: 350 MPa;
h
max

= AB.sin



- Phôi thí nghiệm: SUS 304, SUS 201 có chiều dày thay đổi (hình 2.20);
- Kết quả của thí nghiệm: Độ sâu cắt đạt được lớn nhất (h
max
).
2.4.5. Thiết lập các thông số thí nghiệm xác định độ nhám bề mặt
Các thông số thí nghiệm xác định độ nhám bề mặt được thiết lập giống như
mục 2.4.3 ngoại trừ các phần khác như sau:
- Phôi thí nghiệm là thép SUS 304 có kích thước 30 x 30 x 10mm;
- Vận tốc dịch chuyển của đầu cắt: 10, 20, 30, 40 và 50 mm/ph;
- Loại hạt mài: hạt mới, hạt mài tái chế và hạt mài bù tái chế;
Kết quả thí nghiệm: Giá trị độ nhám R
a
của các bề mặt gia công cắt bằng
hạt mài mới, hạt mài tái chế và hạt mài bù tái chế đo theo hướng tiến của đầu cắt
ở các độ sâu cách nhau 5mm theo chiều sâu cắt trên phôi.

KẾT LUẬN CHƯƠNG 2
Từ phân tích trong nội dung chương 2 cho phép kết luận như sau:
- Chọn được hệ thống thiết bị phù hợp cho thí nghiệm, đảm bảo độ tin cậy
cho kết quả nghiên cứu tại Việt Nam;
- Chọn được bộ thông số kỹ thuật cho các thí nghiệm: áp suất nước gia
công cắt, vận tốc dịch chuyển đầu cắt, lưu lượng hạt mài và khoảng cách gia công;
- Chọn được hạt mài phục vụ nội dung nghiên cứu: Supreme garnet cỡ hạt 80,
hạt mài tái chế và hạt mài bù tái chế;
- Chọn được vật liệu mẫu thí nghiệm (thép SUS 304, SUS 201) và thiết kế
mẫu thí nghiệm phù hợp với nội dung nghiên cứu;
- Chọn được các chỉ tiêu kỹ thuật đánh giá kết quả nghiên cứu: Độ sâu cắt
lớn nhất, tình trạng, độ nhám bề mặt gia công và chiều rộng rãnh cắt.
27.4

6 212 µm < S < 355 µm
16.4

7 250 µm < S < 355 µm
4.6

Quan sát bảng 3.1 thấy rằng khi thu hồi từ hạt mài có kích thước càng nhỏ thì
khối lượng hạt mài thu hồi được càng nhiều.
Tỷ lệ thu hồi hạt mài khi gia công thép SUS 304 chiều dày 15.8mm, từ hạt
mài có kích thước  90 µm được 58,8% do đó rất khả thi cho tái chế.
3.2. Nghiên cứu phân bố khối lượng, kích thước hạt mài Supreme garnet
trong quá trình gia công bằng tia nước trộn hạt mài
3.2.1. Phân bố khối lượng, kích thước của hạt mài mới trước và sau khi cắt phôi
Bảng 3.2. Khối lượng và kích thước hạt mài mới trước và sau khi cắt phôi
TT Khoảng kích thước
hạt mài (m)
Khối lượng hạt mài
trước khi cắt phôi (%)
Khối lượng hạt mài sau
khi cắt phôi (%)
1
300m < S < 355m

50 0
2
250m < S  300m

32.52 4.52

Để nghiên cứu khối lượng và kích thước hạt mài như thế nào sẽ đóng vai
trò quyết định khả năng cắt và chất lượng cắt vật liệu, quá trình phân bố khối
lượng, kích thước của hạt mài trước vòi phun và sau khi ra khỏi vòi phun đã được
tiến hành xem xét.

3.2.2. Phân bố khối lượng, kích thước của hạt mài trước vòi phun và sau
khi ra khỏi vòi phun
Các mẫu hạt mài tái chế được thiết lập theo khoảng kích thước hạt mài thu hồi.
Mẫu số 1: 90

m

S < 355

m Mẫu số 3: 125

m

S < 355
Mẫu số 2: 106

m

S < 355

m Mẫu số 4: 150

m

S < 355


b)

c)

d)
Hình 3.7. Ảnh hình dạng hạt mài trước khi vào buồng trộn vòi phun và sau khi ra khỏi vòi phun
a) Hạt mài mới trước khi vào buồng trộn vòi phun
b) Hạt mài mới sau khi ra khỏi vòi phun
c) Hạt mài tái chế trước khi vào buồng trộn vòi phun
d) Hạt mài tái chế sau khi ra khỏi vòi phun
Sở dĩ có các đặc điểm trên là do hạt mài trong quá trình trộn chúng va
chạm với thành buồng trộn và thành vòi phun có độ cứng rất cao (HRA = 89 
95) hoặc cũng có thể do bản thân chúng va chạm với nhau nên đã bị vỡ ra [61].
Do bị vỡ nên các hạt mài to trở thành nhiều hạt nhỏ hơn (kích thước giảm đi)
như mô tả trên hình 3.8.
Trên thực tế các hạt mài thường có su hướng vỡ ra một vài mảnh to và một
số mảnh nhỏ. Nếu một hạt bị vỡ ra thành hai mảnh to và một số mảnh nhỏ thì
thường một hạt tròn có su hướng vỡ thành các hạt dài (Hình 3.8a). Điều đó có 11
nghĩa là nếu nhiều hạt tròn thì sẽ có su hướng vỡ thành các hạt dài, sắc cạnh
(hình 3.8a) và ngược lại nhiều hạt dài sẽ vỡ thành nhiều hạt tròn (hình 3.8b). a)

b)
Hình 3.8. Sơ đồ cơ chế vỡ của hạt mài [89]

- Mẫu hạt mài mới có khối lượng, kích thước hạt mài lớn hơn 250m là lớn
nhất nhưng không cắt đạt độ sâu lớn nhất. Chứng tỏ khối lượng hạt mài sau khi 12
ra khỏi vòi phun có kích thước lớn hơn 250m không phải là hạt cơ bản để cắt
đạt độ sâu lớn nhất. Điều này cũng rất phù hợp với kết luận của tác giả J. Ohlsen [35];
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
> 90 > 106 > 125 > 150 > 180 > 212 > 250
Khối lượng hạt mài (gam)
hạt mài mới, cắt sâu 26mm
hạt mài tái chế - mẫu số 1, cắt sâu 27mm
hat mài tái chế - mẫu số 2, cắt sâu 26.8mm
hạt mài tái chế - mẫu số 3, cắt sâu 26.8mm
hạt mài tái chế - mẫu số 4, cắt sâu 26.5mmHình 3.10. Đồ thị quan hệ giữa khối lượng và kích thước hạt mài tái chế của các mẫu
hạt mài sau khi ra khỏi vòi phun để tham gia cắt phôi
- Hạt mài tái chế (mẫu số 1) có khối lượng, kích thước hạt mài sau khi ra
khỏi vòi phun nằm trong khoảng từ (90  150)m lớn nhất trong 5 mẫu hạt mài

V
dc
= 10 mm/ph

V
dc
= 20mm/ph

V
dc
= 30mm/ph
V
dc
= 40mm/ph a)


sóng do xói mòn.
Để không còn đường gợn sóng trên bề mặt gia công, khi các thông số khác
đã chọn hợp lý, chỉ bằng cách giảm vận tốc dịch chuyển đầu cắt xuống đến một
giá trị thích hợp. Vì vận tốc dịch chuyển đầu cắt xác định sự phân bố năng lượng
của hạt mài tác động lên quá trình bóc tách phoi trong vùng cắt, cho nên việc
tăng hay giảm vận tốc dịch chuyển đầu cắt đồng nghĩa với việc giảm hay tăng
năng lượng tác động lên vùng cắt.
3.18
3.05
2.87
2.74
3.21
3.11
3.06
2.87
2.53
2.7
2.66
2.79
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5
5 10 15 20 25 30
Độ nhám bề mặt khi gia công bằng tia nước trộn hạt mài mới
Độ nhám bề mặt khi gia công bằng tia nước trộn hạt mài tái chế - mẫu số 1

3.4.2.3. Kết quả thí nghiệm và nhận xét về chiều rộng rãnh cắt
Hình ảnh biên dạng rãnh cắt thực tế mác thép không gỉ SUS 304 có chiều
dày 30mm bằng tia nước trộn hạt mài mới và tia nước trộn hạt mài tái chế, ở các
vận tốc dịch chuyển đầu cắt khác nhau: 10, 20, 30, 40 và 50mm/ph được mô tả
trên hình 3.15.
Quan sát hình 3.15 thấy rằng:
- Chiều rộng rãnh cắt ở mặt trên của phôi đều như nhau ở mọi vận tốc dịch
chuyển đầu cắt. Chiều rộng rãnh cắt ở mặt dưới của phôi chỉ bằng chiều rộng
rãnh cắt ở mặt trên của phôi khi vận tốc dịch chuyển đầu cắt bằng 10mm/ph.
Ngoài ra khi vận tốc dịch chuyển đầu cắt tăng thì chiều rộng rãnh cắt ở mặt dưới
của phôi bị côn (thu hẹp lại);
- Chiều rộng rãnh cắt phụ thuộc vào vận tốc dịch chuyển đầu cắt. Vận tốc
dịch chuyển đầu cắt phù hợp, rãnh cắt sẽ thẳng từ trên xuống dưới. Vận tốc dịch
chuyển đầu cắt lớn, rãnh cắt bị côn (trên rộng, dưới hẹp). Vận tốc dịch chuyển
đầu cắt quá nhỏ rãnh cắt cũng bị côn nhưng độ côn ngược lại với khi vận tốc
dịch chuyển đầu cắt lớn (trên hẹp dưới rộng). Do vậy chỉ tồn tại một vận tốc
dịch chuyển đầu cắt thích hợp để đạt được chiều rộng rãnh cắt song song. Trong
thí nghiệm này chính là vận tốc dịch chuyển đầu cắt bằng 10mm/ph;
Nguyên nhân rãnh cắt bị côn ở lối ra khi tăng vận tốc dịch chuyển đầu cắt
là do khi cắt vào sâu trong phôi động năng của hạt mài bị giảm, vận tốc dịch
chuyển đầu cắt tăng, nên không đủ thời gian cho các hạt mài tiếp theo có động
năng đủ lớn cắt phôi theo đúng quỹ đạo. Qua các thí nghiệm đã chỉ ra rằng biên
dạng rãnh cắt khi cắt bằng tia nước trộn hạt mài mới và tia nước trộn hạt mài tái
chế là như nhau. Hình 3.15. Hình ảnh biên dạng rãnh cắt ở mặt trên và mặt dưới của phôi gia công khi
cắt bằng hạt mài mới và hạt mài tái chế
sau khi ra khỏi vòi phun để tham gia cắt vật liệu gia công không như kích thước
hạt mài ở đầu vào. Vì vậy, khối lượng và kích thước hạt mài bù tái chế trước khi
vào buồng trộn, vòi phun và sau khi ra khỏi vòi phun phải được nghiên cứu, thử
nghiệm, xác định để làm cơ sở khoa học chứng minh cho khả năng cắt và đánh
giá hiệu quả sử dụng của chúng, gồm các nội dung sau:
4.1.1. Nội dung thí nghiệm
4.1.1.1. Các phương pháp bù tái chế
- Phương pháp thứ nhất: Tiến hành bù áp đặt khối lượng hạt mài mới bằng:
20%; 40%; 60%; 80% và 100% khối lượng hạt mài tái chế được có kích thước từ
90m trở lên. Sau đó tiến hành nghiên cứu ảnh hưởng của từng tỷ lệ bù áp đặt đến
khả năng cắt và chất lượng cắt khi cắt bằng các mẫu hạt mài bù tái chế này.
- Phương pháp thứ hai: Tiến hành bù duy trì khối lượng hạt mài đầu vào.
Hạt mài mới được bù vào từng khoảng kích thước của hạt mài tái chế cho đủ 17
100% khối lượng hạt mài ở đầu vào. Sau đó tiến hành nghiên cứu ảnh hưởng đến
khả năng cắt và chất lượng cắt khi cắt bằng các mẫu hạt mài bù tái chế này.
Tương tự như hạt mài mới và hạt mài tái chế, khối lượng, kích thước của
hạt mài bù tái chế sau quá trình trộn đi ra khỏi vòi phun để tham gia cắt khác
hoàn toàn với khối lượng, kích thước hạt mài ở đầu vào. Như vậy, nghiên cứu
ảnh hưởng của khối lượng, kích thước hạt mài đến khả năng cắt và chất lượng
cắt phải nghiên cứu bằng khối lượng, kích thước của hạt mài sau khi ra khỏi vòi phun.
4.2. Khả năng cắt của hạt mài Supreme garnet bù tái chế
4.2.1 Thí nghiệm
Quá trình gá kẹp phôi và tiến hành cắt tương tự như khi cắt bằng hạt mài tái
chế. Điểm khác ở đây là sử dụng hạt mài bù tái chế.
4.2.2. Kết quả và nhận xét
a. Theo phương pháp bù áp đặt
Tổng hợp kết quả độ sâu cắt đạt được của tia nước trộn các mẫu hạt mài bù

Khối lượng hạt mài sau khi ra khỏi vòi phun (gam)
1 hạt mới
24.7 30 36 42 78 76 81 42 0
2 bù 20%
28 44.2 49.3 56.2 76.3 75.2 79.3 32.0 0
3 bù 40%
27.5 42.1 47.4 54.1 76.4 75.2 79.4 33.4 0
4 bù 60%
27.1 40.6 46.0 52.6 76.8 75.4 79.8 34.5 0
5 bù 80%
26.6 39.5 44.9 51.5 76.9 75.4 79.9 35.3 0
6 bù 100%
25.7 38.5 44 50.5 77 75.5 80 36 0
Quan sát bảng 4.16 cho 6 mẫu hạt mài (một mẫu hạt mài mới và 5 mẫu hạt
mài bù tái chế theo phương pháp bù áp đặt) thấy rằng:
- Độ sâu cắt lớn nhất (h
max
) của tia nước trộn hạt mài mới nhỏ hơn của tia
nước trộn hạt mài bù tái chế theo phương pháp bù áp đặt;
- Độ sâu cắt lớn nhất (h
max
) của tia nước trộn hạt mài bù tái chế theo
phương pháp bù áp đặt tỷ lệ nghịch với khối lượng hạt mài mới bù vào.
b. Theo phương pháp bù duy trì khối lượng đầu vào không đổi
Tương tự phương pháp bù áp đặt, kết quả độ sâu cắt lớn nhất của tia nước
trộn các mẫu hạt mài bù duy trì khối lượng đầu vào không đổi theo khối lượng,
kích thước hạt mài sau khi ra khỏi vòi phun được tổng hợp lại và được trình bày
trong bảng 4.17. Quan sát bảng 4.17 nhận thấy:
26.3 40 45 52 77 75 80 35 0
3 bù 46.6%
26.2
39 45 51 77 75 80 36 0
4 bù 53%
26.2 38.0 43.5 50 77.1 75.5 80.1 36.4 0
5 bù 61.3%
26.1 37 42 49 77 76 80 37 0
- So sánh giữa hai phương pháp bù tái chế: bù theo một tỷ lệ định trước và
bù duy trì khối lượng đầu vào nhận thấy, khả năng cắt của hạt mài bù tái chế
theo phương pháp bù duy trì khối lượng đầu vào tương đương với khả năng cắt
khi bù áp đặt theo một tỷ lệ định trước nào đó. Như vậy, để đơn giản và thuận
tiện cho việc bù tái chế với khối lượng hạt mài tái chế được, các nghiên cứu tiếp
theo chỉ xét cho phương pháp bù duy trì khối lượng đầu vào không đổi.
4.3. Xác định kích thước hạt mài bù tái chế hợp lý
1.00
1.13
1.11
1.09
1.05
0.90
0.95
1.00
1.05
1.10
1.15
New bù > 90 bù > 106 bù > 125 bù > 150
Khả năng cắt so với hạt mài mới
tái chế tuân theo đúng quy luật như khi cắt bằng hạt mài mới và hạt mài tái chế
(đã nghiên cứu ở chương 3).
4.4.2. Kết quả và nhận xét
4.4.2.1. Tình trạng bề mặt cắt 1. Vùng cắt chất lượng cao
2. Vùng cắt thô (gợn sóng)
3. Diện tích vùng cắt trễ
Hình 4.12. Hình ảnh tình trạng bề mặt khi vận tốc dịch chuyển của đầu cắt bằng 60mm/ph
Khi vận tốc dịch chuyển của đầu cắt và độ sâu cắt tăng cũng làm tăng độ
lớn các đường gợn sóng và diện tích cắt trễ - phần chưa được cắt hết (hình 4.12);
Để không còn đường gợn sóng và vùng cắt trễ trên bề mặt gia công khi các
thông số khác đã chọn tối ưu chỉ bằng cách giảm vận tốc dịch chuyển của đầu
cắt xuống đến một giá trị hợp lý. 20
4.4.2.2. Độ nhám bề mặt cắt
Độ nhám bề mặt khi cắt bằng tia nước trộn hạt mài bù tái chế nhỏ hơn độ
nhám bề mặt khi cắt bằng tia nước trộn hạt mài mới.
4.4.2.3. Chiều rộng rãnh cắt
Quan sát rãnh cắt ở mặt trên và mặt dưới của phôi thí nghiệm (hình 4.15)
thấy rằng bề rộng rãnh cắt ở mặt trên của phôi và ở mặt dưới của phôi khi gia
công bằng tia nước trộn hạt mài bù tái chế cũng tuân theo quy luật như khi gia
công bằng tia nước trộn hạt mài tái chế.

Hình 4.15. Hình ảnh biên dạng rãnh cắt ở mặt trên và mặt dưới của phôi gia công
khi vận tốc dịch chuyển đầu cắt thay đổi
4.4.2.4. So sánh chất lượng cắt bằng tia nước trộn hạt mài mới, hạt mài tái

Độ nhám bề mặt khi gia công bằng tia nước trộn hạt mài bù tái chếHình 4.16.
Đồ thị biểu diễn độ nhám bề mặt gia công tại các vị trí khác nhau khi gia công
bằng hạt mài mới
, hạt mài tái chế
và hạt mài bù tái chế
tại V
dc
=10mm/ph
Giá trị đo độ nhám bề mặt khi cắt bằng tia nước trộn hạt mài mới, tia nước
trộn hạt mài tái chế và tia nước trộn hạt mài bù tái chế được mô tả trên hình 4.16.
Quan sát hình 4.16 nhận thấy: Các giá trị độ nhám bề mặt khi cắt bằng tia
nước trộn hạt mài tái chế nhỏ nhất, sau đó đến các giá trị độ nhám bề mặt khi cắt
bằng tia nước trộn hạt mài bù tái chế và cuối cùng các giá trị độ nhám bề mặt
khi cắt bằng tia nước trộn hạt mài mới là lớn nhất;
Giá tr
ị độ nhám bề mặt (

m)
Độ sâu cắt tại các vị trí khác nhau của bề mặt gia công (mm) 21
Khi xét theo một cấp độ nhám nhất định thì các giá trị đó vẫn nằm trong
một khoảng kích thước từ (2.5  3.2)m của cùng một cấp độ nhám. Như vậy có
thể kết luận rằng: chất lượng bề mặt gia công bằng tia nước trộn hạt mài tái chế
và tia nước trộn hạt mài bù tái chế là tương đương như khi gia công bằng tia
nước trộn hạt mài mới.


22
KẾT LUẬN CHƯƠNG 4

Từ các kết quả của chương 4 có thể rút ra những kết luận sau:
- Để đơn giản và thuận tiện cho việc bù tái chế thì nên chọn phương pháp
bù tái chế duy trì khối lượng đầu vào;
- Khả năng cắt của hạt mài bù tái chế (theo phương pháp bù duy trì khối
lượng đầu vào) luôn tương đương khả năng cắt của hạt mài mới và đạt giá trị
cao nhất, khi bù hạt mài mới vào hạt mài tái chế có kích thước từ 90m trở lên;
- Kích thước hạt mài bù tái chế hợp lý được xác định là từ 90m trở lên;
- Độ nhám bề mặt (R
a
) khi cắt bằng tia nước trộn hạt mài bù tái chế lớn hơn
độ nhám bề mặt khi cắt bằng hạt mài tái chế nhưng vẫn nhỏ hơn độ nhám bề mặt
khi cắt bằng hạt mài mới. Nếu xét trong một khoảng kích thước giới hạn cho một
cấp độ nhám (từ 2.5  3.2m) thì chúng cùng thuộc một cấp độ nhám;
- Do khả năng cắt và chất lượng cắt khi sử dụng hạt mài bù tái chế tương
đương hạt mài mới. Điều này cho phép sử dụng các thông số điều khiển quá
trình cắt tương tự như sử dụng hạt mài mới.

Chương 5. ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ KINH TẾ CỦA HẠT MÀI TÁI CHẾ
VÀ HẠT MÀI BÙ TÁI CHẾ

5.1. Đánh giá hiệu quả kinh tế của hạt mài tái chế
5.1.1. Tính giá thành cho hạt mài tái chế
Giá thành hạt mài tái chế được tính phương trình 5.1 [89]:
tchêw
hnhtlhhttc
tc

hạt mài hoặc tính toán lượng hạt mài tái chế để lựa chọn hệ thống tái chế phù
hợp. Điều này dẫn đến lợi nhuận thu được từ tái chế hạt mài đạt mức cao nhất. 23
4870
4977
5109
5279
5825
5507
4392
4870
4711
4597
4512
4446
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1
Hệ số sử dụng máy tái chế
Giá thành hạt m ài (đồng/kg)
Kgs = 1
Kgs = 0.5



 (đồng/kg)
(5.2)

Sau khi thay số và tính toán, giá thành hạt mài bù tái chế theo (5.2) là:
- C
btc
= 9107 đồng/kg, khi máy tái chế chạy 1 ca và k
gs
= 1.
- C
btc
= 8795 đồng/kg, khi máy tái chế chạy 1 ca và k
gs
= 0.5
So sánh giá thành của hạt mài bù tái chế với giá thành của hạt mài mới thấy
rằng: giá thành của hạt mài bù tái chế cao nhất chỉ gần bằng 2/3 giá thành của
hạt mài mới. Vì vậy khi gia công bằng tia nước trộn hạt mài, nếu dùng hạt mài
bù tái chế, giá trị lợi nhuận tăng lên tối thiểu bằng 1/3 giá thành của hạt mài mới.
5.2.2. Ảnh hưởng của khối lượng hạt mài tái chế được đến giá thành hạt
mài bù tái chế
Tính toán theo phương trình 5.2 thấy rằng giá thành hạt mài bù tái chế phụ
thuộc vào khối lượng hạt mài tái chế được. Theo tính toán khi khối lượng hạt mài
tái chế được giảm xuống còn 30% thì chi phí cho hạt mài bù tái chế vẫn còn ít hơn
chi phí cho hạt mài mới đến 20% (giá thành hạt mài mới là 15000 đồng/kg). 24
5.3. So sánh tính kinh tế để lựa chọn hạt mài

cắt lớn nhất;
5) Kích thước hạt mài thích hợp cho tái chế hoặc bù tái chế được xác định
là những hạt mài có kích thước từ 90m trở lên;
6) Trong cùng chế độ cắt thì giá trị độ nhám bề mặt (R
a
) khi cắt bằng tia
nước trộn hạt mài bù tái chế lớn hơn giá trị độ nhám bề mặt khi cắt bằng hạt mài
tái chế nhưng lại nhỏ hơn giá trị độ nhám bề mặt khi cắt bằng hạt mài mới;
7) Khi tái chế được xấp xỉ 58% thì giá thành của hạt mài tái chế chỉ bằng
(30  40)% của giá thành hạt mài mới và giá thành của hạt mài bù tái chế chỉ
bằng (60  65)% giá thành của hạt mài mới./.