Thông tin kết quả nghiên cứu đề tài KH&CN cấp bộ mã số B2021-TNA-04 do TS. Lê Xuân Hưng, Trường Đại ...

THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU

1. Thông tin chung:

- Tên đề tài: Nghiên cứu xác định giá trị tối ưu của một số thông số khi xung bề mặt định hình ngoài bằng điện cực graphite với dung dịch điện môi có trộn bột.

- Mã số: B2021-TNA-04

- Chủ nhiệm đề tài: TS. Lê Xuân Hưng

- Tổ chức chủ trì: Đại học Thái Nguyên

- Thời gian thực hiện: từ tháng 1/2021 đến tháng 12/2022.

2. Mục tiêu:

Mục tiêu của đề tài là nghiên cứu xác định giá trị tối ưu của một số thông số (gồm điện áp xung; dòng điện xung; thời gian phát xung; thời gian ngừng xung và nồng độ bột) khi xung thép 9XC bằng điện cực graphite nhằm giảm lượng mòn điện cực và nâng cao độ chính xác kích thước, chất lượng bề mặt, cơ – lý tính của sản phẩm gia công.

3. Tính mới và sáng tạo:

Tính mới: Đã tìm ra được chế độ xung tối ưu khi xung điện với dung dịch điện môi có trộn bột SiC và điện cực bằng graphte với 2 hàm đơn mục tiêu gồm độ nhám bề mặt nhỏ nhất và tốc độ bóc tách lớn nhất và hàm đa mục tiêu với 2 hàm đơn mục tiêu kể trên.

Tính sáng tạo: Đã gia công được chày dập viên định hình bằng phương pháp xung điện với dung dịch điện môi có trộn bột với điện cực bằng graphite.

4. Kết quả nghiên cứu:

- Đã lựa chọn chế độ xung tối ưu khi xung định hình ngoài bằng điện cực graphite với dung dịch điện môi có trộn bột;

- Bộ thông số chế độ xung hợp lý nhằm đạt nhám bề mặt nhỏ nhất là: C_p = 1 (g/l), T_on = 8 (µs), T_off = 12 (µs), IP = 10 (A), và SV = 5 (V).

- Bộ thông số chế độ xung hợp lý nhằm đạt năng suất bóc tách lớn nhất là: C_p = 1 (g/l), T_on = 12 (µs), T_off = 16 (µs), IP = 15 (A), và SV = 5 (V).

- Bộ thông số chế độ xung hợp lý nhằm đạt tốc độ mòn điện cực nhỏ nhất là: C_p = 0 (g/l), T_on = 8 (µs), T_off = 12 (µs), IP = 15 (A), và SV = 5 (V).

- Chế độ xung tối ưu khi xung thép 9XC qua tôi bằng điện cực graphite có sử dụng bột nano SiC 500 (nm) nhằm đạt hàm đa mục tiêu với các hàm đơn mục tiêu nêu trên là: C_p = 0,5 (g/l), T_on = 8 (µs), T_off = 8 (µs), IP = 5 (A), SV = 4 (V).

5. Sản phẩm:

5.1. Sản phẩm khoa học:

- Đã công bố được 03 bài báo quốc tế (01 bài báo SCIE Q2; 02 bài báo Scopus):

Anh-Tuan Nguyen, Xuan-Hung Le, Van-Tung Nguyen, Dang-Phong Phan, Quoc-Hoang Tran,Dinh-Ngoc Nguyen, Manh-Cuong Nguyen and Ngoc-Pi Vu, “Optimizing Main Process Parameters When Conducting Powder-Mixed Electrical Discharge Machining of Hardened 9XC”, Machines 2021, 9, 375. https://doi.org/10.3390/machines9120375, 669-678. SCIE Q2.
Nguyen Anh Tuan, Trieu Quy Huy, Tran Huu Danh, Bui Thanh Danh,
Do Thi Tam, Nguyen Van Tung, and Le Xuan Hung “Determining the Best Alternative in Powder-Mixed Electrical Discharge Machining 9XC Tool Steel Using the TOPSIS Method”, Advances in Engineering Research and Application. ICERA 2022. Lecture Notes in Networks and Systems, vol 178. pp 389 - 394 Springer. https://doi.org/10.1007/978-3-031-22200-9_42 Scopus Q4.
Nguyen Huu Quang, Hoang Xuan Tu, Nguyen Huu Luan, Trieu Quy Huy, Nguyen Manh Cuong, Le Xuan Hung, and Vu Ngoc Pi, Multi-objective Optimization of PMEDM of Cylindrical Parts with Graphite Electrodes, Emerging Trends in Mechanical and Industrial Engineering, Lecture Notes in Mechanical Engineering , ISSN 2195-4364, https://doi.org/10.1007/978-981-19-6945-4_50. Scopus Q4

5.2. Sản phẩm đào tạo:

Nguyễn Văn Tùng (2023), Tổng quan về phương pháp gia công bằng tia lửa điện, chuyên đề NCS, Viện Nghiên cứu Cơ khí, Bộ Công thương, ngày bảo vệ: Ngày 07 tháng 01 năm 2023, 8,5 điểm;

Nguyễn Văn Tùng (2023), Tối ưu hóa đơn mục tiêu các thông số công nghệ khi xung thép 9XC qua tôi bằng điện cực graphite với dung dịch điện môi có trộn bột nano SiC, chuyên đề NCS, Viện Nghiên cứu Cơ khí, Bộ Công thương, ngày bảo vệ: Ngày 07 tháng 01 năm 2023; 8,56 điểm;

Nguyễn Văn Tùng (2023), Tối ưu hóa đa mục tiêu các thông số công nghệ khi xung thép 9XC qua tôi bằng điện cực graphite với dung dịch điện môi có trộn bột nano SiC, chuyên đề NCS, Viện Nghiên cứu Cơ khí, Bộ Công thương, ngày bảo vệ: Ngày 07 tháng 01 năm 2023; 8,44 điểm

5.3. Sản phẩm ứng dụng:

Chế độ xung tối ưu khi xung bề mặt định hình bằng điện cực graphite với dung dịch điện môi có trộn bột.
Chày dập viên định hình (Có bản vẽ chày dập thuốc cho máy ZP21 kèm theo): 10 chiếc

6. Phương thức chuyển giao, địa chỉ ứng dụng, tác động và lợi ích mang lại của kết quả nghiên cứu:

6.1. Phương thức chuyển giao:

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.

6.2. Địa chỉ ứng dụng:

Doanh nghiệp tư nhân Cơ khí chính xác Thái Hà: Số 234, Tổ 11, Phường Phú Xá, Thành phố Thái Nguyên, tỉnh Thái Nguyên.

6.3. Tác động và lợi ích mang lại của kết quả nghiên cứu:

+ 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 với thực tế ứng dụng trong sản xuất công nghiệp của nội dung đề tài.

- Tạo điều kiện cho các nghiên cứu sinh, các học viên cao học có được mô hình nghiên cứu và thử nghiệm thực tế về thiết bị công nghệ và đối tượng nghiên cứu của đề tài. Góp phần đào tạo thạc sỹ và NCS tiến sỹ.

- Kết quả nghiên cứu của đề tài góp phần vào quá trình hiện đại hóa quá trình sản xuất công nghiệp trong nước. Mang lại hiệu quả kinh tế cao, góp phần nâng cao năng suất và chất lượng sản phẩm của doanh nghiệp chế tạo chày cối dập thuốc viên.

+ Đối với lĩnh vực khoa học và công nghệ có liên quan

- Kết quả nghiên cứu của đề tài đã đóng góp vào việc cải tiến quy trình công nghệ, nâng cao năng suất và chất lượng gia công chày dập 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 gia công PMEDM nói chung.

+ Đối với phát triển kinh tế - xã hội

- Khi áp dụng kết quả nghiên cứu của đề tài đã nâng cao cao năng suất và nâng cao chất lượng sản phẩm khi chế tạo chày cối dập viên định hình.

- Góp phần thực hiện hiện đại hóa sản xuất công nghiệp; góp phần giảm yêu cầu đòi hỏi thợ bậc cao trong quy trình sản xuất.

- Kết quả nghiên cứu của đề tài đã đóng góp vào việc nghiên cứu cải tiến quy trình công nghệ, nâng cao chất lượng hệ thống, tăng tính cạnh tranh cho các nhà sản xuất sản phẩm thương mại.

+ 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;

- Gia tăng các sản phẩm nghiên cứu được chuyển giao, nhằm xây dựng và khẳng định uy tín, thương hiệu của tổ chức;

* 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;

- 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.

INFORMATION ON RESEARCH RESULTS

1. General information:

- Project title: A research on determination of the optimal parameters when conducting Powder-Mixed Electrical Discharge Machining with graphite electrodes.

- Code number: B2021-TNA-04

- Coordinator: Dr. Le Xuan Hung

- Implementing organization : Thai Nguyen University

- Duration: from January 2021 to December 2022.

2. Objectives:

- The objective of the research is to determine the optimal parameters (Servo voltage SV, pulse current IP, pulse-on time T_on, pulse-off time T_off, powder concentration C_p) when conducting Powder-Mixed Electrical Discharge Machining 9XC Tool Steel with graphite electrodes in order to reduce the amount of electrode wear and improve the dimensional accuracy, surface quality, mechanical – physical properties of the machining product.

3. Novelty and creativity:

Novelty: This research has been determined the optimal parameters when conducting Powder-Mixed Electrical Discharge Machining with graphite electrodes. These parameters were found by two single-objective functions (minimum surface roughness and maximum material removal rate) and a multi-objective function that satisfies both the minimum surface roughness and the maximum material removal rate.

Creativity: The shaped tablet punches have been machined by Powder-Mixed Electrical Discharge Machining with graphite electrodes.

4. Research results:

- Selecting the optimal parameters when conducting Powder-Mixed Electrical Discharge Machining 9XC Tool Steel with graphite electrodes.

- Determining the optimum parameters in order to minimize surface roughness: C_p = 1 g/l; T_on = 8 µs; T_off = 12 µs; IP = 10A, and SV=5 V.

- Determining the optimal parameters for getting the maximum material removal rate: C_p = 1 g/l; T_on = 12 µs; Toff = 16 µs; IP = 15A, and SV=5 V.

- Determining the optimum parameters for obtaining the minimum Electrodes wear rate: C_p = 0 g/l; T_on = 8 µs; Toff = 12 µs; IP = 15A, and SV=5 V.

- Determining the optimum parameters in order to minimize surface roughness and maximize material removal rate and minimum Electrodes wear rate: C_p = 0.5 g/l; T_on = 8 µs; Toff = 8 µs; IP = 5A, and SV= 4V.

5. Products

5.1. Scientific products:

- Published 03 Scopus papers (01 SCIE Q2, 02 Scopus Q4):

1. Anh-Tuan Nguyen, Xuan-Hung Le, Van-Tung Nguyen, Dang-Phong Phan, Quoc-Hoang Tran, Dinh-Ngoc Nguyen, Manh-Cuong Nguyen and Ngoc-Pi Vu, “Optimizing Main Process Parameters When Conducting Powder-Mixed Electrical Discharge Machining of Hardened 9XC”, Machines 2021, 9, 375. https://doi.org/10.3390/machines9120375, 669-678. SCIE Q2.

2. Nguyen Anh Tuan, Trieu Quy Huy, Tran Huu Danh, Bui Thanh Danh,
Do Thi Tam, Nguyen Van Tung, and Le Xuan Hung “Determining the Best Alternative in Powder-Mixed Electrical Discharge Machining 9XC Tool Steel Using the TOPSIS Method”, Advances in Engineering Research and Application. ICERA 2022. Lecture Notes in Networks and Systems, vol 178. pp 389 - 394 Springer. https://doi.org/10.1007/978-3-031-22200-9_42 Scopus Q4.

3. Nguyen Huu Quang, Hoang Xuan Tu, Nguyen Huu Luan, Trieu Quy Huy, Nguyen Manh Cuong, Le Xuan Hung, and Vu Ngoc Pi, Multi-objective Optimization of PMEDM of Cylindrical Parts with Graphite Electrodes, Emerging Trends in Mechanical and Industrial Engineering, Lecture Notes in Mechanical Engineering, ISSN 2195-4364, https://doi.org/10.1007/978-981-19-6945-4_50. Scopus Q4

5.2. Training products:

01 PhD student has defended 03 PhD topics:

Topic 1: An overview of the electric discharge machining method.

Topic 2: Single-objective optimization of Powder-Mixed Electrical Discharge Machining 9XC steel by graphite electrode with SiC nanopowder.

Topic 3: Multi-objective optimization of Powder-Mixed Electrical Discharge Machining (PMEDM) 9XC steel by graphite electrode with SiC nanopowder.

5.3. Applied products:

Optimal parameters of PMEDM by graphite electrode with nanopowder .
Formula for determining optimum process parameter when PMEDM 9XC steel:

- Determining the optimum parameters in order to minimize surface roughness: C_p = 1 g/l; T_on = 8 µs; T_off = 12 µs; IP = 10A, and SV=5 V.

- Determining the optimal parameters for getting the maximum material removal rate: C_p = 1 g/l; T_on = 12 µs; Toff = 16 µs; IP = 15A, and SV=5 V.

- Determining the optimum parameters for obtaining the minimum Electrodes wear rate: C_p = 0 g/l; T_on = 8 µs; Toff = 12 µs; IP = 15A, and SV=5 V.

Real products: 10 pairs of shaped tablet punches.

6. Transfer method, applied place, impacts and benefits of research results:

6.1. Transfer method

The results of this research has been transfer to Machining Precision of Thai Ha Private Enterprise in order to apply in machining and develop the commercial product.

6.2. Applied place

Machining Precision of Thai Ha Private Enterprise: No. 234, 11 Group, Phu Xa ward, Thai Nguyen City, Thai Nguyen.

6.3. Impacts and benefits of research results

+ For the field of education and training:

- The research topic brings a great significance in linking between the theory of advanced machining methods and practical applications in industry.

- Contributing to the training of masters and PhD students, graduate students and PhD students have testing models on technological equipment to implement research topics.

- The research results contribute to the modernization of the process of the domestic industrial production. This brings about high economic efficiency and contribute the improvement of productivity and product quality of the Thai Ha Private Enterprise.

+ For science and technology fields:

- The research results have contributed to improving the technological process, productivity and quality of forming stamping pestle.

- The research results are also the basis and materials for the research to improve, improve productivity and quality of PMEDM processing in general.

+ For socio-economic development:

- Applying the research results has improved productivity and improved product quality when manufacturing shaped pellets.

- Contributing the modernization of industrial production and reducing the need for advanced craftsmen in the production process.

- The research results have contributed to the research to improve the technological process, improve the quality of the system, and increase the competitiveness for manufacturers of commercial products.

+ For implementing organization and establishments applying research results

* For implementing organization (Thai Nguyen University):

- Facilitating the development of scientists in the university;

- Strengthening the cooperation in science and technology transfer;

- Increasing transferred research products to build the reputation and brand of the university;

* For applied place ( Machining Precision of Thai Ha Private Enterprise ):