BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
---------------------------

BÁO CÁO KẾT QUẢ
ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CẤP BỘ

Tên đề tài:
NGHIÊN CỨU LỰA CHỌN CHẾ ĐỘ CẮT VÀ CÁC BIỆN PHÁP
CÔNG NGHỆ ĐỂ NÂNG CAO HIỆU QUẢ KINH TẾ - KỸ THUẬT
KHI MÀI THÉP KHÔNG GỈ 3X13 BẰNG ĐÁ MÀI HẢI DƯƠNG

Tên đề tài:
NGHIÊN CỨU LỰA CHỌN CHẾ ĐỘ CẮT VÀ CÁC BIỆN PHÁP
CÔNG NGHỆ ĐỂ NÂNG CAO HIỆU QUẢ KINH TẾ - KỸ THUẬT
KHI MÀI THÉP KHÔNG GỈ 3X13 BẰNG ĐÁ MÀI HẢI DƯƠNG

MÃ SỐ: B2007-TN09-01

MÃ SỐ: B2007-TN09-01
CHỦ NHIỆM ĐỀ TÀI: TS. Ngô Cường
THAM GIA THỰC HIỆN ĐỀ TÀI: TS. Nguyễn Đình Mãn
CHỦ NHIỆM ĐỀ TÀI: TS. Ngô Cường

CƠ QUAN PHỐI HỢP THỰC HIỆN:
1. Công ty TNHH Hoa Nam
2. Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên

THÁI NGUYÊN - 2009

1

nâng cao hiệu quả kinh tế - kỹ thuật khi mài thép không gỉ 3X13.
- Ứng dụng kết quả nghiên cứu để mài chi tiết lá van máy nén khí
đạt các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật nhất định.
4. Kết quả đạt được
4.1. Sản phẩm khoa học (bài báo khoa học)
- Nghiên cứu ảnh hưởng của một số yếu tố đến các chỉ tiêu kinh tế
- kỹ thuật khi mài thép không gỉ 3X13, Tạp chí Khoa học và Công
nghệ, Đại học Thái Nguyên.

- Đánh giá chất lượng bề mặt của thép ổ lăn khi mài bằng đá
Al2O3 và CBN, Tạp chí Khoa học và Công nghệ, Hà Nội.
4.2. Sản phẩm ứng dụng
- Ứng dụng kết quả nghiên cứu để chế tạo thử nghiệm hai loại lá
van máy nén khí làm bằng thép 3X13 nhiệt luyện:
+ Tỷ lệ phế phẩm sau khi mài do cong vênh < 10%.
+ Các yêu cầu kỹ thuật khác trong giới hạn cho phép.
+ Năng suất gia công đạt yêu cầu.
+ Loại lá van thử nghiệm tại Công ty Cổ phần luyện cán thép Gia
Sàng – Thái Nguyên đạt tuổi thọ trung bình 360 giờ, loại lá van thử
nghiệm tại Công ty TNHH một thành viên Phân đạm và Hóa chất Hà
Bắc đạt tuổi thọ trung bình 1000 giờ.
- Phạm vi và địa chỉ ứng dụng: Lá van là chi tiết quan trọng và phải
thay thế thường xuyên của máy nén khí pittông nhiều cấp, loại máy
nén khí này được sử dụng nhiều trong công nghiệp hóa chất, thực
phẩm và luyện kim. Một số địa chỉ cụ thể như: Công ty Cổ phần luyện
cán thép Gia Sàng - Thái Nguyên, Công ty Gang thép Thái Nguyên,
Công ty TNHH một thành viên Phân đạm và Hóa chất Hà Bắc.
4.3. Các kết quả khác
- Với các loại đá mài đã thí nghiệm thì đá Sđ60.MV1.G.V1.250x
30x75.50m/s có tuổi bền cao nhất.

Technology University.
Collaborated with: Nguyen Dinh Man.
Duration: From 2007 to 2008.
2. Objectives
To investigate the influence of grinding conditions on economictechnical criteria when grinding 3X13 stainless steel with Hai Duong
grinding wheel. On that basis, it is aimed to:
- Determine appropriate cutting mode.
- Choose appropriate technological measures.
- Apply research results to manufacturing valve leaves of air
compressors.
3. Main Contents
- General investigation on the influence of cool lubricant liquid,
cutting mode and grinding wheel on economic-technical criteria of
3X13 stainless steel grinding.
- General investigation on mechanical, physical and chemical
properties and machining characteristics of stainless steel.
- General investigation on measures to increase economictechnical effectiveness of stainless steel grinding.
- Experimental investigation on some measures to increase
economic-technical effectiveness of 3X13 stainless steel grinding.
- Application of research results to trial manufacture of valve

leaves of air compressors.
4. Results obtained
4.1. Scientific products (scientific article)
- Investigation on some factors that have influence on economictechnical criteria of 3X13 stainless steel grinding, The Scientific and
Industrial Magazine, Thai Nguyen University.
- Evaluation of surface quality of bearing steel when grinding with
wheel Al2O3 and CBN, The Scientific and Industrial Magazine, Ha Noi.
4.2. Applied products
- Application of research results to produce different types of

+ Grinding wheel: Sd60.MV1.G.V1.250x30x75.50 m/s.
+ Cooling lubricant liquid: emulsion 10% and fully lubricant.
+ Dressing parameters: Ssd = 0,3mm/ph, tsd = 0,02 mm.
+ Grinding regime: t = 0,001 mm, Vd = 19 mm/s; Vct = 17 m/ph;
Sn = 18mm/ht.
MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Thép không gỉ thường dùng để chế tạo các chi tiết máy của các thiết
bị thuộc các ngành hóa chất, chế biến thực phẩm, công nghiệp
giấy...Hiệu quả kinh tế - kỹ thuật khi mài thép không gỉ rất thấp do tính
khó gia công của vật liệu và do việc lựa chọn các điều kiện mài chưa
hợp lý. Quá trình mài là một quá trình phức tạp với tập hợp lớn các yếu
tố ảnh hưởng, vì thế chỉ có thể lựa chọn được các điều kiện mài hợp lý
dựa trên những kết quả nghiên cứu ứng với điều kiện công nghệ cụ thể.
Đá mài của Nhà máy đá mài Hải Dương được sử dụng rộng rãi ở Việt
Nam từ nhiều năm nay, việc sử dụng loại đá mài này để nghiên cứu sẽ
cho phép ứng dụng kết quả vào thực tế sản xuất.
2. Mục tiêu của đề tài
Nghiên cứu ảnh hưởng của các điều kiện mài đến các chỉ tiêu kinh
tế - kỹ thuật khi mài thép 3X13 bằng đá mài Hải Dương. Từ đó:
- Xác định chế độ cắt và lựa chọn các biện pháp công nghệ hợp lý.
- Áp dụng kết quả nghiên cứu để sản xuất thử chi tiết lá van của
máy nén khí.
3. Cách tiếp cận
Kế thừa các kết quả nghiên cứu của nhóm tác giả thực hiện đề tài
và của các tác giả khác có các công trình liên quan đã công bố.
4. Phương pháp nghiên cứu
Kết hợp phương pháp nghiên cứu lý thuyết và phương pháp
nghiên cứu thực nghiệm.
5. Phạm vi nghiên cứu

2.1.1. Vật liệu thí nghiệm: Thép 3X13 nhiệt luyện HRC = 45 ÷ 47.
2.1.2. Đá mài thí nghiệm
1. Cn60.MV1.G.V1.250x30x75.50 m/s
2. Ctr60.MV1.G.V1.250x30x75.50 m/s
3. Sđ60.MV1.G.V1.250x30x75.50 m/s
4. Sđ60.CV1.G.V1.250x30x75.35 m/s
5. Sđ60.TB1.G.V1.250x30x75.50 m/s
2.1.3. Tưới nguội: Dung dịch nhũ tương, phương pháp tưới tràn.
8


Tuổi bền đá mài (phút)

30

2.2.3. Ảnh hưởng của nồng độ dung dịch trơn nguội đến tuổi bền đá
mài
30

25
Tuổi bền đá mài (phút)

2.1.4. Máy mài thí nghiệm: Máy mài phẳng M7120A.
2.1.5. Phương pháp đo lường
- Độ nhám bề mặt được đo bằng máy đo biên dạng loại đầu dò SJ-201.
- Độ cong vênh của chi tiết được đo bằng đồng hồ so 0,001 mm.
- Bề mặt mài được chụp ảnh bằng kính hiển vi điện tử quét.
- Tuổi bền của đá mài được xác định bằng cách quan sát bề mặt
mài và là khoảng thời gian mài từ sau khi sửa đá đến khi xuất hiện
vết cháy xém trên bề mặt mài.

0
Ctr

10%

15%

Hình 2.3. Ảnh hưởng của nồng độ dung dịch trơn nguội
đến tuổi bền đá mài.

17
12

Cn

5%

Sđ

2.2.4. Ảnh hưởng của nồng độ dung dịch trơn nguội đến độ nhám bề
mặt mài

Hình 2.1. Ảnh hưởng của vật liệu hạt mài đến tuổi bền đá mài.
0,8
0,7

30

0,6



0,4

0,41

0,1
0

0
CV1

TB1

MV1

Nướ
c

5%

10%

15%

Hình 2.2. Ảnh hưởng của độ cứng đá đến tuổi bền đá mài.

Hình 2.4. Ảnh hưởng của nồng độ dung dịch trơn nguội

9



28.5

35

37.9 40

Vđ (m/s)

Hình 2.7. Ảnh hưởng của vận tốc cắt đến độ cong vênh chi tiết.

Độ vênh (mm)

Hình 2.5. Ảnh SEM bề mặt mài với dung dịch nhũ tương 5%.

0.26

0.21

0.15

0.11

0.05

Hình 2.6. Ảnh SEM bề mặt mài với dung dịch nhũ tương 10%.
0

0


0.26

0.2
0.16

0.1

0.05

0
0

2

4

6

7

8

9

10

12

14


độ dung dịch (giá trị này thay đổi theo các điều kiện mài cụ thể) ở các
thí nghiệm trên thì giá trị hợp lý là khoảng 10%.
2.3.2. Chất lượng bề mặt mài
Chất lượng bề mặt mài là kết quả của quá trình tương tác lý, hoá
phức tạp giữa các vật liệu trong vùng gia công. Chất lượng bề mặt
mài được đánh giá qua độ nhám bề mặt (Ra, Rz), ứng suất dư, cháy,
nứt bề mặt. Nhiệt độ mài ảnh hưởng trực tiếp tới chất lượng bề mặt
gia công, nhiệt độ mài lớn khi mài thép không gỉ sẽ gây ra ứng suất
dư kéo với trị số lớn trong lớp bề mặt mài làm cho bề mặt bị nứt do
ứng suất, nhiệt độ mài lớn còn làm tăng mức độ biến dạng dẻo bề mặt
do đó độ nhám tăng đồng thời còn có thể gây cháy bề mặt.
Tăng nồng độ dung dịch trơn nguội làm giảm ma sát giữa đá mài
với chi tiết gia công do đó nhiệt độ mài giảm và các tác hại do nhiệt
độ mài (độ nhám, ứng suất dư kéo, nứt do ứng suất dư) cũng giảm
theo.
2.3.3. Độ cong vênh
Độ cong vênh của chi tiết mài cũng là kết quả tác động của yếu tố
nhiệt độ mài: lớp bề mặt gia công bị nung nóng không đều bởi nhiệt
độ mài sau đó được làm nguội nhanh bởi dung dịch trơn nguội sẽ gây
ra ứng suất dư trong lớp kim loại bề mặt và làm chi tiết gia công bị
cong vênh. Nhiệt độ mài càng cao, chi tiết gia công càng mỏng và có
kết cấu càng phức tạp thì độ cong vênh càng lớn. Tăng vận tốc đá
mài, tăng chiều sâu cắt làm nhiệt độ mài tăng (công thức 1.1) do đó
độ cong vênh của chi tiết gia công tăng (hình 2.7 và 2.9). Tăng vận
tốc chi tiết làm giảm thời gian nung nóng liên tục và tăng hiệu quả
14


làm mát bề mặt mài do đó nhiệt độ mài giảm và độ cong vênh của chi
tiết giảm (hình 2.10).

3.2. Ứng dụng các biện pháp nâng cao hiệu quả kinh tế - kỹ thuật
khi mài thép không gỉ để mài lá van máy nén khí
15

3.2.1. Kết cấu, điều kiện làm việc và dạng hỏng của lá van máy nén
khí của Công ty Cổ phần luyện cán thép Gia Sàng
3.2.2. Kết cấu, điều kiện làm việc và dạng hỏng của lá van máy nén khí
của Công ty TNHH một thành viên Phân đạm và Hóa chất Hà Bắc
3.2.3. Phân tích các nguyên nhân gây hỏng lá van
3.2.4. Vấn đề chế tạo lá van
Từ kết quả nghiên cứu thực nghiệm mài thép không gỉ 3X13 và
định hướng trên, đã gia công tinh hai mặt đầu của lá van như sau:
- Phương pháp gia công: mài tinh trên máy mài phẳng.
- Đá mài: Sđ60.MV1.G.V1.250.30.75.50m/s.
- Dung dịch trơn nguội: nhũ tương 10%, phương pháp tưới tràn.
- Chế độ sửa đá: Ssđ = 0,3 m/ph, tsđ = 0,02mm.
- Chế độ cắt: t = 0,001mm; Vđ = 19m/s; Vct = 17m/ph; Sn =
18mm/ht.
So với chế độ cắt khi mài tinh các loại thép thông thường (t =
0,01mm; Vđ = 30m/s; Vct = 7m/ph; Sn = 5mm/ht) thì chế độ cắt được
áp dụng có chiều sâu cắt giảm đi 10 lần nhưng vận tốc chi tiết lại
tăng lên 2,5 lần và lượng chạy dao ngang tăng lên khoảng 3,5 lần nên
tốc độ bóc vật liệu chỉ giảm hơn 10% (công thức 1.4).
Áp dụng để chế tạo thử lá van cấp 4 máy nén khí oxy của Công ty
Cổ phần luyện cán thép Gia Sàng và lá van cấp 3 máy nén khí CO2
của Công ty TNHH một thành viên Phân đạm và Hóa chất Hà Bắc,
mỗi loại 50 chiếc, kết quả như sau:
- Tỷ lệ phế phẩm sau khi mài do cong vênh < 10%.
- Các yêu cầu kỹ thuật khác trong giới hạn cho phép.
- Năng suất gia công đạt yêu cầu.

4. Kết quả nghiên cứu thực nghiệm về ảnh hưởng của chế độ cắt
đến nhiệt độ mài thông qua hiện tượng cong vênh chi tiết:
- Tăng vận tốc cắt và chiều sâu cắt làm tăng độ cong vênh chi tiết
mài trong đó vận tốc cắt có ảnh hưởng lớn hơn.
- Tăng vận tốc chi tiết làm giảm độ cong vênh chi tiết mài.
5. Với lá van máy nén khí làm bằng thép 3X13 nhiệt luyện thì:
- Các nguyên nhân gây hỏng khi làm việc là:
+ Gẫy sau một thời gian làm việc (đây là dạng hỏng chính).
+ Cong, vênh sau một thời gian làm việc.
+ Biến dạng dẻo phần mặt đầu tiếp xúc với lợi đĩa van.
- Nguyên nhân chính gây ra phế phẩm khi mài là cong vênh quá
giới hạn cho phép do ảnh hưởng của nhiệt độ mài.
Các kết quả nghiên cứu thực nghiệm và phân tích trên đây là cơ sở
cho việc lựa chọn chế độ cắt và các biện pháp công nghệ để mài loại
lá van máy nén khí làm bằng thép 3X13 nhiệt luyện.
17

6. Những thông số công nghệ chủ yếu được sử dụng để mài lá van
máy nén khí làm bằng thép 3X13 nhiệt luyện:
- Đá mài: Sđ60.MV1.G.V1.250.30.75.50m/s.
- Dung dịch trơn nguội: nhũ tương 10%, phương pháp tưới tràn.
- Chế độ sửa đá: Ssđ = 0,3 m/ph, tsđ = 0,02mm.
- Chế độ cắt: t = 0,001mm; Vđ = 19m/s; Vct = 17m/ph; Sn =
18mm/ht.
7. Kết quả chế tạo thử nghiệm hai loại lá van máy nén khí làm
bằng thép 3X13 nhiệt luyện:
- Tỷ lệ phế phẩm sau khi mài do cong vênh < 10%.
- Các yêu cầu kỹ thuật khác trong giới hạn cho phép.
- Năng suất gia công đạt yêu cầu.
- Loại lá van thử nghiệm tại Công ty Cổ phần luyện cán thép Gia