Kỷ yếu hội nghị khoa học và công nghệ toàn quốc về cơ khí - Lần thứ IV

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA BỘT KIM LOẠI TUNGSTEN CARBIDE
PHA TRONG DUNG MÔI DẦU CÁCH ĐIỆN ĐẾN ĐỘ NHẤP NHÔ BỀ MẶT
THÉP SKD61 TRONG QUÁ TRÌNH GIA CÔNG XUNG TIA LỬA ĐIỆN
RESEARCH ON THE MIXING TUNGSTEN CARBIDE POWDER IN THE OIL
DIELECTRIC EFFECT ON THE SURFACE ROUGHNESS OF THE SKD61 STEEL
IN THE PROCESS OF ELECTRICAL DISCHARGE MACHINING
Lê Văn Tạo1,2a , Bành Tiến Long1b, Trần Xuân Thái1c, Nguyễn Thị Hồng Minh1d.
1
Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội
2
Học viện Kỹ thuật quân sự
a
b
;
c
;
TÓM TẮT
Khi gia công khuôn hoặc các chi tiết định hình bằng phương pháp tia lửa điện người ta
thường sử dụng điện cực là đồng, graphit với dung dịch điện môi là nước, dầu. Một số nghiên
cứu gần đây đã chỉ ra rằng bằng cách chọn bột hợp kim phù hợp trộn vào dung dịch điện môi
thì có thể làm thay đổi tính chất bề mặt gia công so với phương pháp tia lửa điện thông
thường. Bài báo trình bày kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của bột hợp kim tungsten carbide
pha trong dung môi dầu cách điện của quá trình gia công xung tia lửa điện tới độ nhấp nhô bề
mặt(R a ) chi tiết thép SKD61.
Từ khóa: phương pháp tia lửa điện, phương pháp tia lửa điện pha bột hợp kim, sửa đổi
chất lượng bề mặt, bột tungsten carbide, nhấp nhô bề mặt.
ABSTRACT
When processing the die mold or workpice shape by electrical discharge machining
(EDM), copper and graphite electrodes with water and oil dielectric are frequently used. Some

môi đến khả năng bóc tách vật liệu phôi và độ nhấp nhô bề mặt. Ngoài ra, Y.Uno và Okada
[7] đã nghiên cứu ảnh hưởng của bột Silic(Si) trộn đến cơ chế hình thành bề mặt. EDM với
Silic(Si) trộn trong dung dịch điện môi cho ra được các bề mặt sản phẩm luôn bóng so với
phương pháp EDM thông thường.
Narumiya và các cộng sự [8] đã nghiên cứu ảnh hưởng của bột than chì (Gr), bột nhôm
(Al) kết quả cho bề mặt tốt hơn so với bột silic(Si). Cụ thể, kết quả tốt nhất: Ra
Kỷ yếu hội nghị khoa học và công nghệ toàn quốc về cơ khí - Lần thứ IV
Bảng 1. Thành phần hóa học theo % trọng lượng của thép SKD61
C
Si
Cr
Mo
V
0,38

1,0

5,0

1,25

1,0

Dung dịch điện môi là dầu Shell EDM Fluid 2, đặc tính kỹ thuật cho ở Bảng 2:
Bảng 2. Đặc tính kỹ thuật của dầu Shell EDM Fluid 2
TT
Chỉ tiêu kỹ thuật
Chỉ số
1

Độ nhớt động học, cSt ở 400C

2,25

2





512


Kỷ yếu hội nghị khoa học và công nghệ toàn quốc về cơ khí - Lần thứ IV

Hình 5: Độ nhấp nhô bề mặt Ra tại Ip=3A
Theo hình 3, 4, 5:
Điểm 1: T on =16μs; T off =50μs
Điểm 2: T on =32μs;T off =50μs
Điểm 3: T on =50μs;T off =50μs
Điểm 4: T on =200μs;T off =50μs
(1). Nghiên cứu các đồ thị hình 3,4,5 tại các nồng độ 20g/l; 40g/l; 60g/l:
Nhận thấy độ nhấp nhô bề mặt có sự thay đổi theo chiều hướng giảm so với nhấp nhô
bề mặt của EDM tại các điểm 1; 2; 3; 4.
Nguyên nhân: Độ nhấp nhô bề mặt thay đổi theo chiều hướng giảm là do có sự tham gia
của các hạt kim loại trong quá trình phóng tia lửa điện. Với việc các hạt kim loại tham gia
trong quá trình phóng tia lửa điện làm thay đổi quá trình phóng tia lửa điện trên các phương
diện sau:
Tăng khoảng cách phóng tia lửa điện. Nguyên nhân của việc tăng khoảng cách phóng
tia lửa điện là khi bắt đầu hình thành kênh phóng điện, các hạt kim loại xếp thành các chuỗi
hạt dẫn điện. Khi tăng khoảng cách phóng tia lửa điện thì dẫn tới năng lượng của tia phóng
yếu đi một phần, chính vì điều này khi hớt vật liệu bề mặt phôi giảm, dẫn tới chiều sâu và
rộng các miệng núi lửa nhỏ đi, do vậy độ nhấp nhô bề mặt giảm.
Ngoài ra, khi các hạt kim loại tham gia vào quá trình phóng tia lửa điện thì quá trình
phóng đồng đều hơn. Trước đây, đối với EDM quá trình phóng xảy ra tại nơi gần nhất giữa
cathode và anode, nhưng nay có các hạt kim loại tham gia vào quá trình hình thành kênh
phóng điện, dẫn tới phóng không chỉ ở một điểm duy nhất mà ở nhiều điểm khác nhau, tại các
điểm đó các hạt kim loại hình thành các cây cầu bởi quá trình sinh ra từ trường tại điểm đó.
Chính việc phóng đồng đều này làm cho nhấp nhô bề mặt đều hơn.

đều thấp. Chính các nguyên nhân này dẫn tới độ nhấp nhô bề mặt thay đổi ít.
2.2.2. Độ nhấp nhô R a tại T on =16μs, T on =32μs, T on =50μs, T on =200μs

Hình 6: Độ nhấp nhô bề mặt Ra tại Ton=16μs

514


Kỷ yếu hội nghị khoa học và công nghệ toàn quốc về cơ khí - Lần thứ IV

Hình 7: Độ nhấp nhô bề mặt Ra tại Ton=32μs

Hình 8: Độ nhấp nhô bề mặt Ra tại Ton=50μs

Hình 9: Độ nhấp nhô bề mặt Ra tại Ton=200μs
515


Kỷ yếu hội nghị khoa học và công nghệ toàn quốc về cơ khí - Lần thứ IV
Theo các hình 6, 7, 8, 9 ở cùng một nồng độ thì nhấp nhô bề mặt tăng dần theo I p =1A;
I p =2A; I p =3A. Điều này phù hợp với lý thuyết EDM.
Cũng theo các hình 6,7,8,9 tại thời gian phóng tia lửa điện nhất định thì độ nhấp nhô bề
mặt giảm dần khi nồng độ các hạt hợp kim tăng. Nguyên nhân của hiện tượng này được giải
thích theo mục 2.2.1 tiểu mục (1).
Xét hai trường hợp đặc biệt theo hình 6 tại chế độ T on =16μs, Ip =1A, 40g/l và hình 8 tại
chế độ T on = 50μs, I p =3A, 60g/l độ nhấp nhô bề mặt không giảm theo quy luật giảm dần mà ở
đây độ nhấp nhô bề mặt giảm khác thường, đây là các chế độ tối ưu để kết hợp các thông số
công nghệ đạt được độ nhấp nhô bề mặt tốt nhất trong vùng khảo sát và nghiên cứu. Nguyên
nhân của những hiện tượng này được giải thích theo mục 2.2.1 tiểu mục (2).
KẾT LUẬN


[4]

N. Mohri, J. Tsukamoto, M. Fujino, Mirror-like finishing by EDM, in:Proceedings of
the 25th International Symposium on Machine Tool Designand Research, UK, 1985, pp.
329–336.

[5]

N. Mohri, J. Tsukamoto, M. Fujino, Surface modification by EDM—an innovation in
EDM with semi-conductive electrodes, in: Proceedings of Winter Annual Meet ASME,
vol. 34, 1988, pp. 21–30.

[6]

K. Kobayashi, T. Magara, Y. Ozaki, T. Yatomi, The present and future developments of
electrical discharge machining, in: Proceedings of 2nd International Conference on Die
and Mould Technology, Singapore, 1992, pp. 35–47.

[7]

Y. Uno, A. Okada, Surface generation mechanism in electrical discharge machining
with silicon powder mixed fluid, Int. J. Elec. Mach. 2 (1997) 13–18.
516


Kỷ yếu hội nghị khoa học và công nghệ toàn quốc về cơ khí - Lần thứ IV
[8]

H. Narumiya, N. Mohri, N. Saito, H. Otake, Y. Tsnekawa, T. Takawashi, K. Kobayashi,

0903463737.

3.

Trần Xuân Thái. Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội.
0903434447.

4.

Nguyễn Thị Hồng Minh. Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội.
0982837465.

517