THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU
1. Thông tin chung
- Tên đề tài: Nghiên cứu nâng cao hiệu quả cắt gọt vật liệu khó gia công nhờ rung động siêu âm tích hợp bôi trơn tối thiểu và hạt nano.
- Mã số: B2020-TNA-01
- Chủ nhiệm đề tài: Nguyễn Văn Dự
- Số điện thoại: 091 605 6618; E-mail: vandu@tnut.edu.vn
- Tổ chức chủ trì: Đại học Thái Nguyên
- Thời gian thực hiện: Tháng 4/2020 – 6/2022
2. Mục tiêu
Mục tiêu chính của đề tài là nghiên cứu nâng cao hiệu quả gia công cơ khí tích hợp rung động siêu âm và bôi trơn tối thiểu dùng dung dịch chứa hạt nano. Các mục tiêu cụ thể là:
- Tìm ra được giải pháp mới tích hợp rung động siêu âm với thiết bị gia công và bôi trơn tối thiểu;
- Công bố kết quả nghiên cứu trên các tạp chí ISI có thứ hạng cao;
- Hoàn chỉnh bộ thiết bị hỗ trợ gia công tích hợp, tiện dụng cho nghiên cứu khoa học và ứng dụng thực tiễn trong gia công cơ khí.
3. Tính mới và sáng tạo
- Nghiên cứu lựa chọn thực nghiệm khoan sâu thép không rỉ để triển khai đánh giá. Khoan lỗ sâu là loại hình gia công khó cung cấp trơn nguội nhất, đồng thời điều kiện thoát phoi, thoát nhiệt khó khăn hơn các loại hình gia công khác. Đã thiết kế và chế tạo thành công hệ thống rung động siêu âm trợ giúp gia công có tích hợp kết cấu cung cấp dung dịch bôi trơn vào vùng cắt. ở đáy lỗ khoan, thuận tiện gá lắp trên đài dao các máy tiện vạn năng;
- Thực nghiệm đánh giá so sánh ảnh hưởng tích cực của rung siêu âm trợ giúp gia công và bôi trơn có hạt nano khi khoan lỗ sâu không gián đoạn trên thép không rỉ AISI SUS 304;
- Thực nghiệm triển khai ứng dụng rung động trợ giúp gia công tích hợp bôi trơn dùng hạt nano trên máy thực tế.
Đây là những hướng nghiên cứu ứng dụng lần đầu ở Việt Nam.
4. Kết quả nghiên cứu
- Hệ thống tích hợp rung động siêu âm trợ giúp gia công và bôi trơn chuyên dụng cho khoan lỗ sâu, phù hợp với điều kiện trong nước;
- Hai giải pháp bôi trơn mới: khai thác rung động trợ giúp kết hợp bôi trơn tối thiểu và bôi trơn tưới tràn giảm thiểu có trộn hạt nano cho thấy hiệu quả gia công được cải thiện rõ rệt, bao gồm năng suất, chất lượng và tuổi bền dụng cụ;
- Hỗ trợ đào tạo Nghiên cứu sinh, công bố khoa học.
5. Sản phẩm
5.1. Sản phẩm khoa học: 01 bài báo khoa học quốc gia, 02 bài báo khoa học quốc tế đều thuộc cả hai danh mục WoS (ISI) và Scopus, hạng Q1 (vượt chỉ tiêu là Q2). Cụ thể là:
- Bài báo quốc tế 1: Nguyễn Văn Dự (tác giả liên hệ) (2022), " Ultrasonic assisted nano-fluid MQL in deep drilling of hard-to-cut materials", Tạp chí Materials and Manufacturing Processes, Vol. 37, No. 6, pp. 712-721; DOI: 10.1080/10426914.2021.1981936;
- Bài báo quốc tế 2: Nguyễn Văn Dự (tác giả liên hệ) (2022), "Enhancement of deep drilling for stainless steels by nano-lubricant through twist drill bits ", Tạp chí Lubricants, Vol. 10, No. 8, pp. 173, DOI: 10.3390/lubricants10080173;;
- Bài báo quốc gia: Nguyễn Văn Dự (tác giả liên hệ) (2021), "Effects of cantilever length and diameter of the cutting tool on resonance frequency in ultrasonic assisted machining", TNU Journal of Science and Technology, tập 226(06): tr. 25 - 31;
5.2. Sản phẩm đào tạo: hướng dẫn 01 nghiên cứu sinh theo hướng của đề tài từ 7/2021
Tên đề tài NCS: Nghiên cứu gia công lỗ sâu có trợ giúp của rung động siêu âm và bôi trơn bổ sung hạt nano.
5.3. Sản phẩm ứng dụng
Đầu rung siêu âm công suất 1000 W, tần số rung 20 kHz, tích hợp bôi trơn trực tiếp vùng cắt khi khoan sâu, sử dụng collet ER16 kẹp mũi khoan, dễ dàng gá đặt trên máy tiện vạn năng.
INFORMATION ON RESEARCH RESULTS
1. General information
- Project Title: Enhancement of cutting efficiency for hard-to-cut materials by ultrasonic assisted machining and nano-lubricant
- Code number: B2020-TNA-01
- Coordinator: Nguyen Van Du
- Implementing Institution: Thai Nguyen University
- Duration: from 2020 to 2022
- Tel: 091 605 6618; E-mail: vandu@tnut.edu.vn
2. Objectives
The main objective of this project is to improve the efficiency of machining hard-to-cut materials by using ultrasonic vibration and lubricants containing nanoparticles. The specific goals are:
- Find a new solution that integrates ultrasonic vibration with minimal lubrication and machining equipment;
- Publish research results in high-ranking ISI journals;
- Complete the integrated equipment, convenient for scientific research and practical application in machining processes.
3. Creatives and innovativeness
- Experimentally evaluated the deep drilling on stainless steel, which has more difficult conditions for chip removal and heat dissipation, compared to other cutting operations and materials. Successfully designed and fabricated a machining-assisted ultrasonic vibration system with integrated structure that provides lubricating solution to the cutting area at the bottom of deep holes, convenient for mounting on the tool holder of universal lathes;
- Experimentally examined the positive effect of ultrasonic vibration on machining and nanoparticle lubrication when drilling deep holes without interruption on AISI SUS 304 stainless steel;
- Practically applied the vibration to assist machining and nano-lubricant techniques on actual machine tools.
The above issues are the first time application study implemented in Viet Nam.
4. Research results
- Method of design and manufacture a system that integrates ultrasonic assisted machining and lubricant supplying for deep hole drilling, suitable for domestic conditions;
- Experimental results of the investigated support system for machining showed that the product quality was significantly improved;
- Support in training PhD students, and scientific publication..
5. Products
5.1. Scientific: published 01 national paper, 02 ISI&Scopus ranked in Q1 papers. The result exceeds the aims of 01 ISI Q2, 01 Scopus Q2, and 01 national papers accepted for publication.
- Paper 1 (ISI): Nguyen Van Du (Corresponding author) (2022), "Ultrasonic assisted nano-fluid MQL in deep drilling of hard-to-cut materials", Materials and Manufacturing Processes, Vol. 37, No. 6, pp. 712-721; DOI: 10.1080/10426914.2021.1981936;
- Paper 2 (ISI): Nguyen Van Du (Corresponding author) (2022), "Enhancement of deep drilling for stainless steels by nano-lubricant through twist drill bits ", Lubricants, Vol. 10, No. 8, pp. 173, DOI: 10.3390/lubricants10080173;
- Paper 3: Nguyen Van Du (Corresponding author) (2022), "Effects of cantilever length and diameter of the cutting tool on resonance frequency in ultrasonic assisted machining", TNU Journal of Science and Technology, Vol. 226(06), pp. 25 - 31;
5.2. Training products
Supervised 01 PhD student doing research in the field of the topic since 7/2021. The PhD thesis title is “Research on deep machining with the help of ultrasonic vibration and nano-particle supplemental lubrication”.
5.3. Applied products
A fixture with ultrasonic transducer of 1000 W capacity, and 20 kHz frequency, integrated with direct lubrication supplying to the deep cutting area, using a commercial collet ER16, easy to install on any universal lathes.
Ban KHCN&ĐN
