THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU
1. Thông tin chung
Tên đề tài: Nghiên cứu gia công xung điện bề mặt trụ ngoài dùng điện cực graphite với sự trợ giúp của rung động siêu âm.
- Mã số: B2024-TNA-18
- Chủ nhiệm đề tài: GS. TS. Vũ Ngọc Pi
- Tổ chức chủ trì: Đại học Thái Nguyên
- Thời gian thực hiện: 2024- 2025
2. Mục tiêu
- Xây dựng hệ thống lý thuyết tổng quan về gia công xung điện với sự trợ giúp của rung động siêu âm.
- Thiết kế, chế tạo được đầu rung cho gia công xung điện bề mặt trụ ngoài bằng điện cực graphite với kích thước hợp lý (hay tối ưu);
- Xác định được các giá trị hợp lý (hay tối ưu) của quá trình xung điện bề mặt trụ ngoài bằng điện cực graphite với sự trợ giúp của rung động siêu âm.
- Thiết kế quy trình công nghệ chế tạo chày dập thuốc viên định hình với sự trợ giúp của rung động siêu âm.
3. Kết quả nghiên cứu
- Năng suất gia công MRR tăng 36.31 %; Độ nhám Ra tăng từ 3.15 lên 3.91 µm, nhưng vẫn nằm trong giới hạn cho phép (Ra < 4 µm) trong nhiều ứng dụng cơ khí chính xác khi áp dụng UV-EDM dùng AHP.
4. Sản phẩm
[1]. V.-T. Dinh, T.-Q. Le, D.-B. Vu, N.-P. Vu, and T.-L. Mai, "Ultrasonic EDM for External Cylindrical Surface Machining with Graphite Electrodes: Horn Design and Hybrid NSGAII–AHP Optimization of MRR and Ra," Machines, vol. 13, no. 8, p. 675, 2025. (ranking: Q2, SCIE)
[2]. Huu Danh Tran, Hoang Anh Le, Cong Danh Nguyen, Van Thanh Dinh, Tat Loi Mai, Manh Cuong Nguyen*, A Decision-Supporting Multi-Objective Approach for VibrationAssisted EDM of HARDOX 500 Using NSGA-II and AHP, Engineering, Technology& Applied Science Research (ETASR), Vol. 15, No. 6, 2025, 29354-29361, E-ISSN:1792-8036 (ranking: Q2, Scopus). (Accepted)
[3]. Trần Hữu Danh, Mai Tất Lợi, Vũ Ngọc Pi, và Nguyễn Mạnh Cường*, Tối ưu hóa đa mục tiêu và ra quyết định trong quá trình gia công xung điện thép HARDOX 500 có trợ giúp rung siêu âm sử dụng thuật toán NSGA-II kết hợp với các phương pháp SAW, MARCOS VÀ TOPSIS, Tạp chí Cơ khí Việt Nam, Số 333, tháng 10 năm 2025, Trang 34-42.
[4]. Trần Hữu Danh, Nguyễn Công Danh, Mai Tất Lợi, Vũ Ngọc Pi, và Nguyễn Mạnh, Cường*, Tối ưu hóa đồng thời năng suất bóc tách vật liệu và độ nhám bề mặt trong gia công tia lửa điện có hỗ trợ rung động siêu âm trên thép HARDOX 500 bằng phương pháp NSGA-II VÀ MABAC, Tạp chí Cơ khí Việt Nam, Số 334, tháng 11 năm 2025 (Accepted).
4.2. Sản phẩm đào tạo
- 03 chuyên đề NCS
- 01 luận văn thạc sĩ
4.3. Sản phẩm ứng dụng
01 bản thiết kế đầu rung và chế độ xung hợp lý (hay tối ưu) cho gia công xung điện bằng điện cực graphite với sự trợ giúp của rung động để gia công chày dập viên nén định hình kích thước 6-18 mm, vật liệu thép hợp kim dụng cụ;
5. Hiệu quả
5.1. Đối với lĩnh vực giáo dục và đào tạo
- Đề tài nghiên cứu có ý nghĩa gắn kết giữa lý thuyết về phương pháp gia công tiên tiến (gia công xung điện) với thực tế ứng dụng trong sản xuất công nghiệp của nội dung đề tài.
- Việc tiến hành nghiên cứu đề tài này góp phần nâng cao năng lực nghiên cứu cho các thành viên thực hiện đề tài, đồng thời là động lực thúc đẩy sự phát triển nhóm nghiên cứu về Tối ưu hóa gia công cơ khí tại Đại học Thái Nguyên.
- Tạo điều kiện cho các nghiên cứu sinh, các học viên cao học có được mô hình nghiên cứu và thử nghiệm về thiết bị công nghệ và đối tượng nghiên cứu của đề tài. Góp phần đào tạo thạc sỹ và NCS tiến sỹ.
5.2. Đối với lĩnh vực khoa học và công nghệ có liên quan
- Kết quả nghiên cứu của đề tài sẽ đóng góp vào việc cải tiến quy trình công nghệ, nâng cao năng suất và chất lượng gia công chày dập viên nén định hình.
- Kết quả nghiên cứu của đề tài cũng là cơ sở, tư liệu cho việc nghiên cứu cải tiến, nâng cao năng suất và chất lượng của quá trình gia công xung điện.
5. 3. Đối với phát triển kinh tế - xã hội
- Dự kiến khi áp dụng đề tài sẽ nâng cao cao năng suất và nâng cao chất lượng sản phẩm của quá trình chế tạo chày cối dập viên định hình.
- Góp phần thực hiện hiện đại hóa sản xuất công nghiệp; góp phần giảm yêu cầu về thợ bậc cao trong quy trình sản xuất.
- Kết quả nghiên cứu của đề tài sẽ đóng góp vào việc nghiên cứu cải tiến quy trình công nghệ, nâng cao chất lượng sản phẩm, và góp phần tăng khả năng cạnh tranh cho các doang nghiệp sản xuất sản phẩm thương mại.
5.4. Đối với tổ chức chủ trì và các cơ sở ứng dụng kết quả nghiên cứu Đối với đơn vị chủ trì (Đại học Thái Nguyên)
- Tạo điều kiện phát triển cho các nhà khoa học trong tổ chức;
- Tăng cường sự hợp tác trong nghiên cứu khoa học và chuyển giao công nghệ;
- Đẩy mạnh các sản phẩm nghiên cứu và chuyển giao công nghệ; góp phần xây dựng và khẳng định uy tín, thương hiệu của Đại học Thái Nguyên;
Đơn vị phối hợp (Doanh nghiệp tư nhân Cơ khí chính xác Thái Hà)
- Tăng cường sự hợp tác trong nghiên cứu khoa học và chuyển giao công nghệ;
- Được tiếp nhận được các kết quả nghiên cứu để tiếp tục nghiên cứu, phát triển sản phẩm thương mại;
- Tổ chức hoạt động chuyển giao công nghệ và sản xuất thiết bị công nghệ.
6. Khả năng ứng dụng
Kết quả nghiên cứu được chuyển giao cho Doanh nghiệp tư nhân Cơ khí chính xác Thái Hà tiếp tục nghiên cứu phát triển sản phẩm thương mại.
INFORMATION ON RESEARCH RESULTS
1. General information
Project Title: Research on Ultrasonic Vibration-Assisted Electrical Discharge Machining of External Cylindrical Surfaces Using Graphite Electrodes
Project Code: B2024-TNA-18
Project Leader: Prof. Dr. Vu Ngoc Pi
Host Institution: Thai Nguyen University
Duration: 2024–2025
2. Objective(s)
- To establish a theoretical framework and comprehensive overview of electrical discharge machining (EDM) assisted by ultrasonic vibration.
- To design and fabricate an ultrasonic vibration head suitable (or optimal) for EDM of external cylindrical surfaces using graphite electrodes.
- To determine the reasonable (or optimal) parameter values for the ultrasonic vibrationassisted EDM process of external cylindrical surfaces with graphite electrodes.
- To design a technological process for manufacturing shaped tablet-punch tools assisted
by ultrasonic vibration.
3. Research results
- The material removal rate (MRR) increased by 36.31%.
- The surface roughness (Ra) increased from 3.15 µm to 3.91 µm, yet it remained within the acceptable limit (Ra < 4 µm) for many precision mechanical applications when using the AHP-based UV-EDM approach.
4. Products
4.1. Publications
1. V.-T. Dinh, T.-Q. Le, D.-B. Vu, N.-P. Vu, and T.-L. Mai, "Ultrasonic EDM for External Cylindrical Surface Machining with Graphite Electrodes: Horn Design and Hybrid NSGA II–AHP Optimization of MRR and Ra," Machines, vol. 13, no. 8, p. 675, 2025. (ranking: Q2, SCIE)
2. Huu Danh Tran, Hoang Anh Le, Cong Danh Nguyen, Van Thanh Dinh, Tat Loi Mai,
Manh Cuong Nguyen*, A Decision-Supporting Multi-Objective Approach for VibrationAssisted EDM of HARDOX 500 Using NSGA-II and AHP, Engineering, Technology& Applied Science Research (ETASR), Vol. 15, No. 6, 2025, 29354-29361, E-ISSN: 1792- 8036 (ranking: Q2, Scopus). (Accepted)
3. Trần Hữu Danh, Mai Tất Lợi, Vũ Ngọc Pi, và Nguyễn Mạnh Cường*, Tối ưu hóa đa mục tiêu và ra quyết định trong quá trình gia công xung điện thép HARDOX 500 có trợ giúp rung siêu âm sử dụng thuật toán NSGA-II kết hợp với các phương pháp SAW, MARCOS VÀ TOPSIS, Tạp chí Cơ khí Việt Nam, Số 333, tháng 10 năm 2025, Trang 34-42.
4. Trần Hữu Danh, Nguyễn Công Danh, Mai Tất Lợi, Vũ Ngọc Pi, và Nguyễn Mạnh Cường*, Tối ưu hóa đồng thời năng suất bóc tách vật liệu và độ nhám bề mặt trong gia công tia lửa điện có hỗ trợ rung động siêu âm trên thép HARDOX 500 bằng phương pháp NSGA-II VÀ MABAC, Tạp chí Cơ khí Việt Nam, Số 334, tháng 11 năm 2025 (Accepted).
4.2. Training Products
- 03 doctoral research topics
- 01 master’s thesis
4.3. Application Products
- One design package of an ultrasonic vibration head and the corresponding reasonable (or optimal) discharge parameters for EDM using graphite electrodes with ultrasonic assistance, applied to the machining of shaped tablet punches with diameters from 6 - 18 mm made of alloy tool steel;
5. Effectiveness
5.1. For education and training
- The research project establishes a meaningful connection between theoretical studies on advanced machining methods (EDM) and their practical applications in industrial manufacturing.
- Conducting this study contributes to enhancing the research capacity of the project members and serves as a driving force for developing the Mechanical Machining Optimization research group at Thai Nguyen University.
- The project provides PhD candidates and graduate students with an applied research and experimental model of technological equipment and workpieces related to the study, thereby contributing to postgraduate (master’s and doctoral) training.
5.2. In related fields of science and technology
- The research outcomes contribute to improving technological processes, increasing productivity, and enhancing the machining quality of shaped tablet punches.
- The findings also provide a scientific and technical foundation for further studies aimed at improving the efficiency and surface quality of the EDM process.
5.3. For socio-economic development
- The application of the project’s results is expected to increase productivity and product quality in the manufacture of shaped punch and die components.
- The outcomes support the modernization of industrial production and help reduce dependence on highly skilled manual labor.
- The results will also assist in improving manufacturing processes, enhancing product quality, and strengthening the competitiveness of commercial manufacturing enterprises.
5.4. For the host organization and cooperating institutions For the Host Institution (Thai Nguyen University):
- Creates opportunities for professional development among in-house scientists;
- Strengthens cooperation in scientific research and technology transfer;
- Promotes the commercialization of research outputs, contributing to the reputation and
brand development of Thai Nguyen University.
For the Partner Institution (Thai Ha Precision Mechanical Private Enterprise):
- Strengthens collaboration in research and technology transfer;
- Gains access to research results for continued product development and
commercialization;
- Engages in technology transfer activities and production of advanced technological equipment.
6. Application Potential
The research outcomes have been transferred to Thai Ha Precision Mechanical Private Enterprise for continued development and commercialization of the resulting technology and products
