TỐI ƯU HÓA QUÁ TRÌNH TIỆN CỨNG THÉP HỢP KIM SKD11 BẰNG DAO GỐM CÓ HỖ TRỢ NHIỆT CẢM ỨNG TỪ

Tóm tắt

Bài báo trình bày nghiên cứu tối ưu hóa quá trình tiện cứng thép hợp kim SKD11 sau nhiệt luyện bằng dao gốm có hỗ trợ gia nhiệt cảm ứng từ (IAM). Thiết kế thực nghiệm Box-Behnken với 4 yếu tố đầu vào gồm vận tốc cắt (V), lượng chạy dao (f), chiều sâu cắt (t) và nhiệt độ gia nhiệt (T) được sử dụng để đánh giá các chỉ tiêu đầu ra là lực cắt (Fc), độ nhám bề mặt (Ra) và mòn dao (Hs). Mô hình hồi quy bậc hai và phương pháp bề mặt đáp ứng được áp dụng nhằm xác định biến thiên của các đại lượng công nghệ và thông số tối ưu. Kết quả cho thấy nhiệt độ gia nhiệt có ảnh hưởng đến khả năng giảm lực cắt và ổn định quá trình tạo phoi, vận tốc cắt quyết định đến chất lượng bề mặt gia công. Các ảnh mô phỏng trường nhiệt, trường ứng suất tiếp xúc và biến dạng phoi thể hiện vùng gia nhiệt cục bộ làm giảm tải cơ nhiệt tác dụng lên mặt trước của dao, hỗ trợ bóc tách phoi thuận lợi hơn. Xác định được bộ thông số tối ưu với V = 220 m/phút, f = 0,12 mm/vòng, t = 0,35mm và T = 540°C khi gia công sẽ giảm Fc, giảm Ra và hạn chế Hs.

Title

OPTIMIZATION OF INDUCTION-ASSISTED TURNING OF HARDENED SKD11 STEEL USING CERAMIC TOOLS

Abstract

This paper presents a study on optimizing the hard turning process of heat-treated SKD11 alloy steel using ceramic tools with induction heating (IAM). A Box-Behnken experimental design with four input factors-cutting speed (V), feed rate (f), depth of cut (t), and heating temperature (T)-was used to evaluate the output parameters: cutting force (Fc), surface roughness (Ra), and tool wear (Hs). A quadratic regression model and response surface method were applied to determine the variation of technological quantities and optimal parameters. The results show that heating temperature influences the ability to reduce cutting force and stabilize chip formation, while cutting speed determines the surface quality. Simulation images of the thermal field, contact stress field, and chip strain demonstrate the localized heating zone, which reduces the thermomechanical load applied to the tool face, facilitating chip removal. The optimal machining parameters were determined with V = 220 m/min, f = 0.12 mm/revolution, t = 0.35 mm, and T = 540°C, which will
reduce Fc, reduce Ra, and limit Hs.