BỘ CÔNG THƯƠNG

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

VIỆN NGHIÊN CỨU CƠ KHÍ

Nguyễn Mạnh Cường

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ THƠNG SỐ
CƠNG NGHỆ ĐẾN Q TRÌNH GIA CƠNG TIA LỬA ĐIỆN
BỀ MẶT TRỤ NGỒI THÉP 90CrSi VỚI DUNG DỊCH ĐIỆN
MƠI TRỘN BỘT NANO SiC

Ngành: Kỹ thuật Cơ khí
Mã số: 9520103

TĨM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ

Hà Nội
1 - 2023


Cơng trình được hồn thành tại Viện Nghiên cứu Cơ khí, Bộ Cơng
Thương

Người hướng dẫn khoa học: 1. PGS.TS. Vũ Ngọc Pi
2. PGS.TS. Lê Thu Quý

Người phản biện 1:
Người phản biện 2:
Người phản biện 3:

Luận án được bảo vệ trước Hội đồng đánh giá luận án tiến sĩ cấp
Viện
Họp tại: Viện Nghiên cứu Cơ khí – Bộ Cơng thương
Phịng …. Tịa nhà trụ sở chính, số 4, đường Phạm Văn
Đồng, quận Cầu Giấy – TP. Hà Nội.
Vào hồi , …. giờ ….. phút, ngày…… tháng …. năm 20…

Có thể tìm hiểu luận án tại thư viện:
- Thư viện Viện Nghiên cứu Cơ khí, số 4, Phạm Văn Đồng,
Cầu Giấy, Hà Nội.
- Thư viện Quốc gia Việt Nam.
2


PHẦN MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Gia cơng bằng tia lửa điện (EDM) là một trong những công nghệ gia công tiên tiến
phổ biến nhất trên thế giới. Đây là phương pháp hiệu quả trong việc gia công chi tiết là
vật liệu dẫn điện, có độ cứng cao và khó gia cơng như các chi tiết máy trong động cơ
máy bay, tua bin phát điện, khuôn mẫu,... Tuy nhiên, phương pháp EDM cịn một số
nhược điểm như: khơng gia công được vật liệu không dẫn điện; năng suất bóc tách vật
liệu (MRR) thấp; điện cực bị mịn nhanh dẫn đến giảm độ chính xác kích thước chi tiết
gia cơng.
Đã có nhiều nghiên cứu cả ở trong và ngồi nước nhằm đưa ra các giải pháp về cải
thiện các chỉ tiêu kinh tế, kỹ thuật của quá trình gia cơng EDM như: Tối ưu hóa các
thơng số cơng nghệ gia công; lựa chọn, phối hợp cặp vật liệu hợp lý giữa phôi và điện
cực; đặc biệt là chọn vật liệu bột có cỡ hạt nhỏ ở mức micro hoặc nano để trộn vào dung
dịch điện môi. Trong những giải pháp trên, tiến hành EDM với trộn bột dẫn điện trộn
vào dung dịch điện môi (PMEDM) là giải pháp cho kết quả rất khả quan. Biện pháp này

đã và đang được quan tâm nhiều trong số các nghiên cứu về EDM.
Các kết quả nghiên cứu về PMEDM cho thấy khi sử dụng biện pháp này có thể cải
thiện đồng thời cả năng suất và chất lượng của quá trình gia cơng, nâng cao tuổi bền của
điện cực. Tuy nhiên, cịn có nhiều vấn đề về q trình gia cơng này cần được làm rõ
như: vật liệu bột, kích thước bột, nồng độ của bột; cơ chế nguyên lý gia công; các thơng
số cơng nghệ. Vì vậy, việc nghiên cứu về cơ sở lý thuyết cũng như tối ưu hóa và phát
triển ứng dụng của phương pháp này đã và đang là hướng nghiên cứu được nhiều nhà
khoa học cả trong và ngồi nước quan tâm.
Nghiên cứu về gia cơng PMEDM cho thấy đây là lĩnh vực rất phức tạp bởi có số
lượng các thơng số cơng nghệ lớn và chúng có ảnh hưởng rất khác nhau đến các hàm
mục tiêu. Đã có nhiều cơng cụ, phương pháp tối ưu được sử dụng trong lĩnh vực này
như phương pháp Taguchi, mạng nơron nhân tạo, phương pháp bề mặt chỉ tiêu,… Phần
lớn các nghiên cứu đã thực hiện cho các bài toán tối ưu đơn mục tiêu. Tuy nhiên, hiệu
quả tối ưu PMEDM sẽ tốt hơn nếu là tối ưu đa mục tiêu.
Trong thực tế sản xuất, có những chi tiết có bề mặt trụ định hình như chày dập thuốc
viên định hình, chày đột thép tấm định hình. Vật liệu của những chi tiết này thường là
các thép hợp kim dụng cụ như SKD11, SKD61, 90CrSi,… Đây là những chi tiết khó gia
cơng nếu sử dụng các phương pháp gia cơng truyền thống. Do đó, gia cơng chi tiết dạng
này bằng phương pháp EDM là một giải pháp khá hiệu quả. Đã có một số nghiên cứu
ứng dụng gia cơng EDM để gia cơng các chi tiết vật liệu 90CrSi có bề mặt trụ ngồi
định hình. Các nghiên cứu đã cho thấy hiệu quả rõ rệt cả về năng suất cũng như chất
lượng bề mặt khi sử dụng EDM. Tuy nhiên, đến nay chưa có nghiên cứu nào về PMEDM
đối với các chi tiết có bề mặt trụ định hình làm bằng vật liệu là thép hợp kim 90CrSi.
Từ những phân tích trên, đề tài: “Nghiên cứu ảnh hưởng của một số thơng số cơng
nghệ đến q trình gia cơng tia lửa điện bề mặt trụ ngoài thép 90CrSi với dung dịch
điện môi trộn bột nano SiC” là cấp thiết.
2. Đối tượng, mục tiêu nghiên cứu của đề tài
2.1. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
Đối tượng nghiên cứu quá trình PMEDM chi tiết có biên dạng trụ định hình các chi
tiết cỡ nhỏ. Phạm vi nghiên cứu được giới hạn cho chi tiết có biên dạng trụ định hình

3


kích thước lớn nhất khơng q 20 mm; vật liệu chi tiết thép dụng cụ 90CrSi qua tôi; sử
dụng điện cực xung với vật liệu đồng đỏ, gia công EDM với dung dịch điện mơi trộn
bột SiC kích thước 500 nm.
2.2. Mục tiêu nghiên cứu
Nghiên cứu ảnh hưởng của các thơng số cơng nghệ của q trình PMEDM gồm:
hiệu điện thế (SV); cường độ dịng phóng điện (IP); thời gian phát xung (Ton); thời gian
ngừng phát xung (Toff); nồng độ bột SiC (Cp) đến độ nhám bề mặt gia công (Ra) khi
xung bề mặt trụ ngoài với vật liệu 90CrSi và điện cực xung là đồng đỏ và đưa ra bộ
thông số công nghệ gia công hợp lý để đạt Ra nhỏ nhất, MRR tốt nhất, TWR nhỏ nhất;
nghiên cứu tối ưu hóa đa mục tiêu các thơng số cơng nghệ nhằm đạt đồng thời Ra nhỏ,
MRR lớn và TWR nhỏ.
3. Phương pháp nghiên cứu
Sử dụng phương pháp nghiên cứu lý thuyết kết hợp với thực nghiệm; sử dụng các
kỹ thuật phân tích thống kê và phát triển mơ hình thực nghiệm. Sử dụng phương pháp
Taguchi và phương pháp phân tích quan hệ xám cho bài tốn đơn mục tiêu và đa mục
tiêu.
4. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
4.1. Ý nghĩa khoa học
Đề tài đã góp phần hồn thiện thêm các kiến thức về q trình PMEDM, đặc biệt
kiến thức về PMEDM chi tiết có biên dạng trụ định hình. Cụ thể:
- Góp phần làm rõ ảnh hưởng của các thông số công nghệ (SV, IP, Ton, Toff, Cp)
đến độ Ra, MRR, và TWR khi xung bề mặt trụ của chi tiết với vật liệu là thép 90CrSi
qua tơi có trộn bột nano SiC trong dung dịch điện môi.
- Đã đưa ra được các công thức dự đốn nhám bề mặt, tốc độ bóc tách và tốc độ
mòn điện cực khi PMEDM với các chế độ xung hợp lý.
- Chỉ ra được hiệu quả của việc PMEDM khi sử dụng bột nano SiC và điện cực
đồng để gia cơng chi tiết có biên dạng trụ định hình.

- Kết quả của luận án có thể dùng làm tài liệu tham khảo cho các nghiên cứu khoa
học về quá trình PMEDM.
4.2. Ý nghĩa thực tiễn
Đề tài đã ứng dụng thành công phương pháp PMEDM để gia công chi tiết có biên
dạng trụ đình hình kích thước nhỏ khi sử dụng bột nano SiC và điện cực đồng. Kết quả
có thể áp dụng trực tiếp cho các cơ sở sản xuất cơ khí khi gia cơng các sản phẩm chày
dập thuốc viên nén (hoặc chày dập thép tấm) có biên dạng trụ định hình để nâng cao
hiệu quả của q trình gia cơng.
4.3. Những đóng góp mới của luận án
- Lần đầu tiên đã ứng dụng thành công phương pháp PMEDM để gia cơng chi tiết
có biên dạng trụ đình hình kích thước nhỏ khi sử dụng bột nano SiC và điện cực đồng.
- Nghiên cứu đã đánh giá ảnh hưởng của một số thông số công nghệ trong quá trình
xung tia lửa điện đến độ Ra, MRR, và TWR khi gia cơng bề mặt trụ ngồi vật liệu
90CrSi qua tơi sử dụng dung dịch điện mơi có trộn bột SiC với điện cực xung là đồng.

4


- Đã giải được các bài tốn tối ưu hóa đơn mục tiêu và đa mục tiêu bằng áp dụng
phương pháp Taguchi và phân tích quan hệ xám để đưa ra được bộ các thông thông số
công nghệ hợp lý khi PMEDM.
- Xây dựng được các công thức thực nghiệm để dự đoán giá trị Ra, MRR, và TWR
khi PMEDM.
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP GIA CÔNG BẰNG TIA LỬA
ĐIỆN
1.1. Phương pháp gia công bằng tia lửa điện
Nguyên lý gia cơng tia lửa điện
Hình 1.1 là sơ đồ
ngun lý gia công bằng
tia lửa điện. Sơ đồ gia

công này bao gồm:
- Dụng cụ trong gia
công EDM: vật liệu sử
dụng làm điện cực có
nhiều loại khác nhau như:
Cu, hợp kim Cu-Zn, Al,
graphite,… Vật liệu làm
điện cực đều có đặc điểm
là có tính dẫn điện tốt và
dễ gia cơng tạo hình chính
Hình 1.1. Nguyên lý gia công bằng tia lửa điện
xác. Việc chọn loại vật
liệu điện cực phù hợp sẽ
cho năng suất bóc tách vật liệu cao, lượng mịn điện cực nhỏ, và giá thành gia công thấp.
- Chi tiết gia công (phôi): Vật liệu chi tiết trong gia công EDM phải có tính dẫn
điện. Khả năng dẫn điện, dẫn nhiệt, điểm nóng chảy, độ cứng... của vật liệu chi tiết gia
cơng ảnh hưởng đến năng suất và chất lượng gia công.
- Dung dịch điện mơi: Dung dịch điện mơi có tác dụng điều khiển q trình phóng
điện, làm nguội bề mặt chi tiết gia công cũng như bề mặt điện cực và hóa rắn phoi, cuốn
phoi ra khỏi vùng gia cơng và đưa vào hệ thống lọc, hấp thụ và giải phóng năng lượng
nhiệt.
Các dạng của gia cơng bằng tia lửa điện
Gia cơng EDM có các dạng chủ yếu sau: gia công xung điện, gia công cắt dây tia
lửa điện, cưa tia lửa điện, mài tia lửa điện, khoan tia lửa điện. Trong đó gia cơng xung
điện là dạng gia cơng được sử dụng phổ biến nhất hiện nay.
1.2. Ưu nhược điểm của gia công tia lửa điện
Ưu điểm: Không yêu cầu dụng cụ phải có độ cứng cao hơn độ cứng của chi tiết gia
công; Không gây biến dạng chi tiết gia cơng; Có khả năng gia cơng được các bề mặt có
kích thước nhỏ với hình dạng phức tạp; dễ dàng tự động hóa do các chuyển động khi
gia cơng khá đơn giản; Ít gây biến dạng nhiệt cho chi tiết gia công;

Nhược điểm: Chỉ gia công được các loại vật liệu dẫn điện; Bề mặt lỗ gia công có
độ cơn; Năng suất và chất lượng bề mặt gia cơng thấp; khi tăng năng suất bóc tách vật
liệu thì độ nhám bề mặt gia công cũng tăng theo; Trong q trình gia cơng điện cực bị
mịn làm ảnh hưởng khơng tốt đến độ chính xác gia cơng;
5


1.3. Các thông số công nghệ của gia công xung điện
+) Điện áp đánh lửa Ud:
Điện áp trong EDM có liên
quan đến khe hở phóng điện và độ
cách điện của dung dịch điện mơi.
Điện áp tại khe hở phóng điện tăng
liên tục đến khi xuất hiện dòng ion
đánh thủng sự cách điện của dung
dịch điện mơi, khi dịng điện bắt
đầu xuất hiện thì điện áp lớn nhất
(U0) giảm xuống và giữ ở trạng
thái ổn định (Ud) tại khe hở phóng
điện (hình 1.6). Năng suất bóc tách
vật liệu, lượng mịn điện cực và độ
nhám bề mặt tăng khi điện áp tăng.
Hình 1.2. Sơ đồ mơ tả quan hệ điện áp, dịng
+) Cường độ dịng phóng tia lửa
điện và thời gian xung trong EDM
điện Id: Là một trong những thông
số công nghệ quan trọng nhất của
q trình gia cơng EDM. Cường độ dịng điện cao sẽ làm tăng tốc độ bóc tách vật liệu
nhưng cũng làm lượng mòn điện cực tăng và chất lượng bề mặt gia công giảm.
+) Thời gian phát xung Ton: Thời gian phát xung Ton (Hình 1.2) bao gồm thời gian trễ

(Tde) và thời gian phóng tia lửa điện (Td). Thời gian phát xung và số chu kỳ xung (Tp)
trong một giây là đại lượng quan trọng. Trong gia cơng xung điện, năng suất bóc tách
vật liệu tỷ lệ thuận với số năng lượng được sử dụng trong thời gian phát xung Ton.
+) Thời gian ngừng phát xung Toff:
Một chu kỳ xung sẽ hoàn thành với Toff phù hợp trước khi sang chu kỳ tiếp theo.
Thời gian Toff (Hình 1.6) có ảnh hưởng đến năng suất bóc tách vật liệu và độ ổn định
của q trình gia cơng.
1.4. Năng suất, chất lượng bề mặt và độ chính xác gia cơng
+) Năng suất gia cơng MRR: cịn gọi là năng suất bóc tách vật liệu (MRR) được xác
định bởi tỷ số giữa khối lượng vật liệu phơi bóc tách được với thời gian gia cơng
+) Lượng mịn điện cực TWR hay TWR: là lượng vật liệu điện cực bị hao mịn trong
một đơn vị thời gian gia cơng.
+) Chất lượng bề mặt gia công
Bề mặt gia công bằng EDM được đặc trưng bởi hình dạng, thành phần hóa học, tổ
chức tế vi và cơ lý tính của nó.
+) Độ chính xác kích thước gia cơng:
Độ chính xác kích thước gia công trong EDM thường được xác định qua hai thơng
số là lượng q cắt (d) và độ chính xác profile bề mặt gia công.
1.5. Phương pháp gia công tia lửa điện có trộn bột - PMEDM
Những năm gần đây các nhà khoa học đã nghiên cứu ảnh hưởng của việc trộn bột
kim loại hoặc hợp kim kích thước cỡ nano và micro vào dung dịch điện mơi trong q
trình EDM (PMEDM) nhằm cải thiện q trình gia cơng, đồng thời cải thiện chất lượng
bề mặt của chi tiết. Khi có sự tham gia của các hạt bột dẫn điện đã làm q trình phóng
tia lửa điện có sự biến đổi đáng kể (thay đổi q trình phóng điện như làm tăng khe hở

6


phóng điện, số lượng tia lửa điện được phóng trong 1 pha xung tăng lên Hình 1.4). Sơ
đồ gia cơng của phương pháp PMEDM thể hiện hiện trên Hình 1.3.


Hình 1.4. Minh họa q trình phóng điện
của phương pháp EDM và PMEDM

Hình 1.3. Sơ đồ gia cơng PMEDM

1.6. Tổng quan tình hình nghiên cứu về EDM và PMEDM
1.6.1. Tình hình nghiên cứu trong nước
- Tác giả Vũ Quang Hà (2012) đã nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ công nghệ đến
năng suất và chất lượng bề mặt khi gia công cắt dây EDM. Nghiên cứu về mòn biên
dạng điện cực và chất lượng bề mặt gia công khi EDM được tác giả Trần Quang Huy
thực hiện năm 2019. Trong nghiên cứu này, tác giả sử dụng hai loại vật liệu điện cực là
đồng đỏ và đồng đỏ mạ crom với chi tiết gia công là thép SKD11.
- Nghiên cứu xác định chế độ công nghệ tối ưu khi gia công EDM với các loại điện
cực kết hợp với các loại vật liệu gia công khác nhau. Trong nghiên cứu của mình, tác
giả Nguyễn Văn Đức đã đưa ra chế độ công nghệ tối ưu khi xung thép SKD11 với vật
liệu điện cực là đồng.
- Nhóm tác giả Trần Thị Hồng đã công bố một số kết quả nghiên cứu về EDM khi
gia cơng bề mặt trụ ngồi định hình khi xung thép 90CrSi (hình 1.5) bằng điện cực đồng.
Trong các nghiên cứu này, ảnh hưởng của các thông số công nghệ đầu vào (Ton, Toff, IP,
SV) đến các kết quả đầu ra (Ra, TWR, MRR) đã được khảo sát.
- Các tác giả Bành Tiến Long và Nguyễn Hữu Phấn đã nghiên cứu ảnh hưởng bột
Ti đến MRR, TWR, chất lượng bề mặt
của chi tiết. Kết quả, khi xung thép
SKD61 có sử dụng bột Ti cho thấy sự
cải thiện rõ rệt về năng suất gia công và
chất lượng bề mặt so với khi không sử
dụng bột. Cụ thể, MRR tăng 474,5%,
TWR giảm 64,4%, Ra giảm 41,3%, số
lượng và kích thước của các vết nứt tế

vi trên bề mặt gia công nhỏ hơn; chiều
dày lớp trắng đồng đều hơn; cơ tính của
lớp bề mặt được nâng cao.
Hình 1.5. Hình ảnh chi tiết có bề mặt trụ định
- Tác giả Lê Văn Tạo và các cộng
hình được gia cơng bằng EDM
sự đã cơng bố các nghiên cứu đánh giá
ảnh hưởng của các thông số công nghệ

7


khi PMEDM khi gia công thép SKD61 với bột là WC đến chất lượng bề mặt (Ra, hàm
lượng W xâm nhập vào bề mặt, độ cứng tế vi lớp bề mặt). Kết quả cho thấy việc trộn
bột WC khi xung đã cải thiện rõ rệt. Cụ thể, Ra cải thiện 53,3%, độ cứng tế vi tăng tới
81,5%.
1.6.2. Tình hình nghiên cứu về EDM và PMEDM trên thế giới
Các nghiên cứu về EDM và PMEDM tập trung chủ yếu vào các hướng sau:
- Nghiên cứu nâng cao năng suất gia công, chủ yếu để tăng hiệu quả bóc tách vật
liệu (MRR), và giảm độ mòn điện cực (TWR).
- Nghiên cứu cải thiện chất lượng bề mặt sau gia công bằng phương pháp EDM và
PMEDM nhằm giảm SR, giảm vết nứt tế vi bề mặt, tăng độ cứng tế vi của lớp bề mặt.
a) Khả năng bóc tách vật liệu (MRR) và độ mòn điện cực (TWR) của phương pháp
PMEDM
- Shabgard cùng các cộng sự khi xung SKD61 của với điện cực đồng đỏ cho thấy
IP và Ton có ảnh hưởng lớn MRR, TWR và Ra. Theo đó IP tăng làm MRR, TWR và Ra
tăng nhanh. Khi thời gian phát xung Ton tăng thì MRR và Ra tăng nhưng TWR lại giảm
mạnh.
- M.L. Jeswani nghiên cứu về PMEDM đã trộn bột than chì với Cp = 4 g/l vào dung
dịch điện mơi dầu để tăng khoảng cách phóng điện giữa điện cực - phôi và giảm sự cố

điện áp. Kêt quả, MRR tăng đến 60% (MRR) và TWR giảm 28%.
- Chow Han-Ming cùng các cộng sự sử dụng bột SiC và bột Al với dung môi dầu
khi gia công hợp kim titan. Kết quả cho thấy việc trộn bột SiC cũng như bột Al vào dung
dịch điện mơi dầu đều có tác dụng làm tăng khe hở phóng điện, dẫn đến làm tăng MRR.
Tương tự, Tzeng Y.F và nhóm sử dụng bột Al, Cr, Cu và bột SiC để gia công thép
SKD11. Kết quả nồng độ bột, kích thước bột, mật độ hạt, tính dẫn điện, dẫn nhiệt của
bột có ảnh hưởng nhiều đến q trình gia cơng. Nồng độ bột thích hợp sẽ làm tăng MRR
và giảm TWR.
- H.K Kansal và các cộng sự đã nghiên cứu tối ưu hóa các thông số công nghệ khi
PMEDM (Ton, IP, nồng độ bột Silic Cp) vật liệu Ti nguyên chất sử dụng với bột Si nhằm
tăng MRR và giảm SR. Kết quả, khi tăng nồng độ bột giúp cải thiện cả MRR và SR.
Chế độ tối ưu là Cp = 2 g/l, IP = 3 A.
- Yoo Seok Kim và Chong Nam Chu đã nghiên cứu PMEDM với bột trộn là
graphite để gia cơng lỗ nhỏ đường kính 100 µm sâu 300 µm, vật liệu thép STS304. Kết
quả khi trộn bột graphite trong dung mơi với nồng độ thích hợp đã làm giảm thời gian
gia công tới 30.9%, và giảm TWR tới 28.3% so với gia cơng EDM khơng có bột.
- A.P. Tiwary và các cộng sự đã đánh giá ảnh hưởng của nồng độ ba loại bột khác
nhau gồm đồng, niken và coban trong chất điện mơi là nước khử ion hóa đến tốc độ bóc
tách vật liệu MRR, lượng mịn điện cực TWR khi gia công Ti-6Al-4V. Bộ thông số tối
ưu được đề xuất là IP = 1.5A và nồng độ bột Coban là 4 g/l.
b) Khả năng cải thiện chất lượng bề mặt gia công của phương pháp PMEDM
- Mohri và các cộng sự đã khảo sát ảnh hưởng khi xung với bột Si có kích thước
hạt 10-30μm trộn vào dung dịch điện môi là dầu. Nghiên cứu này đã sử dụng dịng
phóng tia lửa điện thấp (0,5-1 A), thời gian phát xung nhỏ T on (<3 μs) với điện cực là
cực âm. Kết quả thu được cho thấy các bề mặt có khả năng chịu mài mịn tốt và độ nhám
bề mặt (Ra) nhỏ (2μm).
- Yoshiyuki Uno và Arika Okada nghiên cứu ảnh hưởng của bột Si đến cơ chế hình
thành bề mặt. Kết quả chung cho thấy bột Si trộn trong dung dịch điện môi cho phép tạo
8



ra các bề mặt sản phẩm ln có nhám bề mặt nhỏ hơn so với phương pháp EDM thông
thường.
- Theo Jahan việc trộn bột graphite kích thước nano vào dung dịch điện môi trong
gia công xung và phay tia lửa điện làm giảm Ra (có thể đạt 38nm). Ngồi ra, các vết nứt
tế vi trên bề mặt gia công sẽ giảm cả về số lượng và kích thước khi xung có trộn bột đã
được chỉ ra bởi nghiên cứu của Prihandana.
- Pichai Janmanee và cộng sự đã nghiên cứu PMEDM với bột Ti để nâng cao chất
lượng bề mặt gia công. Kết qủa, độ cứng lớp bề mặt gia công vật liệu WC tăng lên nhiều
khi xung với nồng độ bột 50 g/l. Ở lớp sâu so với bề mặt 5 µm, độ cứng tế vi đạt 1750
HV. Kết quả này là do sự tạo thành TiC nhờ trộn bột, trong khi nếu xung khơng trộn bột
thì độ cứng của lớp kim loại nền chỉ đạt 998 HV.
Để đánh giá ảnh hưởng của bột trộn vào dung dịch xung đến sự thay đổi lớp bề mặt
gia công khi PMEDM, A. Batish và các đồng nghiệp đã nghiên cứu ảnh hưởng của các
loại bột Al, graphite, Cu và W. Kết quả cho thấy, khi gia công với bột W độ cứng bề
mặt là lớn nhất; độ cứng tế vi của bề mặt PMEDM phụ thuộc vào các thông số khác như
vật liệu bột, nồng độ bột, IP, Ton, vật liệu điện cực.
Như vậy, trong các nghiên cứu để nhằm nâng cao hiệu quả của quá trình xung điện
thì phương pháp PMEDM là một giải pháp hữu hiệu để tăng MRR và giảm TWR cũng
như cải thiện chất lượng bề mặt gia công.
Kết luận chương 1
Chương này, tổng quan về lịch sử phát triển, nguyên lý gia công, các dạng gia công
tia lửa điện, các thơng số ảnh hưởng đến q trình gia công và các thông số đánh giá
hiệu quả của q trình gia cơng EDM và PMEDM đã được khảo sát.
Trong nước và trên thế giới có nhiều nghiên cứu về EDM và PMEDM theo hướng:
ảnh hưởng của việc trộn bột vào dung dịch điện môi đến MRR, TWR, chất lượng bề
mặt gia công với các loại bột khác nhau, vật liệu gia công khác nhau. Các thông số về
điện, bột và vật liệu điện cực được quan tâm nhiều nghiên cứu nhiều nhất.
Các nghiên cứu hầu hết tập trung vào gia công bề mặt lỗ, hốc và tương tự. Việc
nghiên cứu gia cơng EDM bề mặt trụ ngồi định hình mới chỉ bắt đầu và cịn rất hạn

chế. Đặc biệt, nghiên cứu về PMEDM khi gia công bề mặt trụ ngồi định hình cho đến
nay cịn chưa có. Đây là lý do của việc chọn đề tài: “Nghiên cứu ảnh hưởng của một số
thông số công nghệ đến quá trình gia cơng tia lửa điện bề mặt trụ ngồi thép 90CrSi
với dung dịch điện môi trộn bột nano SiC”.
CHƯƠNG 2. MƠ HÌNH THỰC NGHIỆM GIA CƠNG TIA LỬA ĐIỆN CĨ
TRỘN BỘT TRONG DUNG DỊCH ĐIỆN MƠI CHI TIẾT TỪ THÉP 90CrSi QUA
TƠI VÀ XÂY DỰNG HỆ THỐNG THÍ NGHIỆM
2.1. Mơ hình nâng cao hiệu quả q trình PMEDM
2.1.1. Sơ đồ và cơ sở của nghiên cứu quá trình gia cơng tia lửa điện có trộn bột
Mơ hình tổng qt và phù hợp cho gia cơng xung điện EDM nói chung và gia cơng
PMEDM nói riêng thể hiện ở hình 2.1.
X là các thông số đầu vào, là những thông số cần nghiên cứu và cần xây dựng kế
hoạch thực nghiệm; Y là các thông số đầu ra, hay là kết quả; Z là các tham số điều khiển
được. Tùy thuộc vào mục đích của nghiên cứu giá trị của Z có thể được lựa chọn.

9


E là các “nhiễu” hay nói cách khác, đây chính là các tham số không điều khiển
được.
2.1.2. Chọn thông số đầu vào
Các thông số về điện được chọn gồm 4
thông số: hiệu điện thế (SV); cường độ dịng
phóng điện (IP); thời gian phát xung (Ton); thời
gian ngừng phát xung (Toff). Đây là những
thơng số cơng nghệ chính có ảnh hưởng nhiều
nhất đến q trình gia cơng.
Hình 2.1: Sơ đồ nghiên cứu thực
Nồng độ bột trong dung dịch điện môi sử
nghiệm

dụng trong PMEDM cũng là thơng số có ảnh
hưởng lớn tới năng suất, chất lượng bề mặt gia cơng. Do đó đây cũng là một thông số
công nghệ đầu vào được tác giả lựa chọn nghiên cứu.
2.2. Hệ thống thí nghiệm
Xuất phát từ điều kiện thực tế và sự cần thiết trong khu vực sản xuất nên mơ hình
nghiên cứu được thực hiện trong điều kiện trang thiết bị cụ thể như sau:
2.2.1. Máy xung điện
Máy xung được dùng trong thực nghiệm là máy xung CNC hãng Sodick, của Nhật
Bản, model: MarkA30.
2.2.2. Phơi thí nghiệm
- Vật liệu phơi là thép dụng cụ 90CrSi qua tôi với độ cứng bề mặt 58-60 HRC, kích
thước phơi như hình 2.2a.

a)

b)

Hình 2.2. Hình ảnh, kích thước của phơi và điện cực

2.2.3. Điện cực thí nghiệm
Vật liệu điện cực được lựa chọn để thí nghiệm là đồng đỏ (Cu). Hình dạng và kích
thước điện cực như trên hình 2.2b.
2.2.4. Bột trộn vào dung dịch điện mơi
Bột được trộn vào dung dịch điện môi để sử dụng trong thí nghiệm là bột SiC
(silicon carbide) cỡ hạt 500nm, có độ tinh khiết 99%.
2.2.5. Dung dịch điện mơi
Dung dịch điện mơi chọn để thí nghiệm là dầu xung Diel MS7000.
2.2.6. Sơ đồ gia cơng thí nghiệm
Sơ đồ thí nghiệm và bể chứa dung dịch điện môi cùng các thiết bị thí nghiệm thể
hiện trên hình 2.3.

2.2.7. Thơng số về điện
Cường độ dòng điện IP trong phạm vi từ 4 – 8 (A); thời gian phát xung từ 6 – 14
(µs); thời gian ngừng phát xung từ 14 – 30 (µs); điện áp từ 3 -5 (V).
10


Hình 2.3. Sơ đồ gia cơng xung và hình ảnh hệ thống thí nghiệm
2.2.8. Thơng số và nồng bột SiC trộn vào dung dịch điện môi
Sử dụng bột SiC cỡ hạt 500 nm với các mức nồng độ bột từ 0 – 4.5 (g/l).
2.3. Thiết bị đo, kiểm tra
Bao gồm: Cân điện tử WT3003NE; Máy đo độ nhám bề mặt gia công SV3100
Mitutoyo; Máy đo tọa độ CMM CRYSTA-Apex S544; Kính hiển vi điện tử quét
(SEM/EDX) Jeol JMS 6490. Đây là những thiết bị hiện đại, có độ chính xác cao được
sử dụng tại các cơ sở có uy tín.
Kết luận chương 2
Đã phân tích được cơ sở và lựa chọn các thông số đầu vào và kết quả đầu ra của
nghiên cứu. Thông số đầu vào bao gồm: SV, IP, Ton, Toff kết hợp với thông số nồng độ
bột Cp. Thông số đầu ra bao gồm: Ra, MRR,TWR.
Đã đề xuất mơ hình nâng cao hiệu quả q trình PMEDM sử dụng bột SiC trong
dung dịch điện môi khi xung chi tiết có bề mặt trụ ngồi định hình vật liệu 90CrSi.
Đã xây dựng được hệ thống thí nghiệm, sử dụng các thiết bị đo kiểm tin cậy đáp
ứng được yêu cầu của nghiên cứu thực nghiệm.
CHƯƠNG 3. NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC THÔNG SỐ
CÔNG NGHỆ ĐẾN ĐỘ NHÁM BỀ MẶT, NĂNG SUẤT BÓC TÁCH VÀ ĐỘ MỊN ĐIỆN
CỰC KHI GIA CƠNG XUNG ĐIỆN THÉP 90CrSi VỚI DUNG DỊCH ĐIỆN MƠI CĨ
TRỘN BỘT SiC

3.1. Thí nghiệm
3.1.1. Mục đích thí nghiệm
- Xác định được ảnh hưởng của các thơng số cơng nghệ q trình xung đến Ra,

MRR, TWR khi xung thép 90CrSi qua tôi với dung dịch điện mơi có trột bột nano SiC.
- Đề xuất các chế độ công nghệ xung hợp lý nhằm đạt Ra mặt nhỏ nhất, MRR lớn
nhất và TWR nhỏ nhất.
3.1.2. Thiết kế thí nghiệm
Việc lựa chọn các thơng số đầu vào, phơi, điện cực, bột nano và dụng cụ đo kiểm,
máy và thiết bị thí nghiệm đã được trình bày ở chương 2. Các thông số đầu ra như đã
nêu ở trên gồm 3 thông số: Ra, MRR và TWR.
Phương pháp quy hoạch thực nghiệm: phương pháp Taguchi đã được lựa chọn để
thiết kế và phân tích kết quả thí nghiệm. Phần mềm Minitab 19 và thiết kế Taguchi L18

11


(6^1 3^4) đã được sử dụng để thiết kế và phân tích kết quả thí nghiệm thể hiện trong Bảng
3.1. Việc khai báo biến thí nghiệm mơ tả trên Hình 3.1.
3.1.3. Tiến hành thí nghiệm
Bảng 3.1. Các mức thí nghiệm của các thông số đầu vào Cp, Ton, Toff, IP và SV

Thí nghiệm xung thép 90CrSi với dung dịch điện môi trộn bột nano SiC đã được
thực hiện theo kế hoạch thực nghiệm, kết quả đo Ra, giá trị trung bình của Ra sau khi
xung, tốn tỉ số S/N ứng với với 18 chế độ xung được thể hiện trong Bảng 3.2.

Hình 3.1. Khai báo biến thí nghiệm theo phương pháp Taguchi (L18 = 6^1 3^4=18 thí nghiệm)

3.2. Kết quả và nhận xét
3.2.1. Ảnh hưởng của các thông số đầu vào quá trình xung đến độ nhám bề mặt
Bảng 3.2. Độ nhám bề mặt gia công ứng với các thông số đầu vào khác nhau
TT

Cp


Ton

Toff

IP

SV

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16

0
0
0
2

2
2
2.5
2.5
2.5
3.5
3.5
3.5
4
4
4
4.5

6
10
14
6
10
14
6
10
14
6
10
14
10
14
6
10


14
21
30
14
21
30
21
30
14
30
14
21
30
14
30
14

4
8
12
8
12
4
4
8
12
12
4
8
4

8
8
12

3
4
5
4
5
3
5
3
4
4
5
3
4
5
5
3

Ra [µm]
Lần 1 Lần 2 Lần 3
S/N
2.960
2.239
5.066
2.411
2.749
4.942

2.158
3.895
3.840
2.791
3.421
2.685
2.959
2.646
1.614
3.752

12

2.930
2.161
5.117
2.434
2.839
5.200
2.232
3.882
3.733
2.620
3.559
3.068
2.795
2.670
1.655
3.613


2.928
2.383
5.125
2.482
2.601
5.174
2.196
3.868
3.790
2.528
3.490
2.906
2.763
2.785
1.741
3.926

-9.3651
-7.0932
-14.1561
-7.7567
-8.7278
-14.1627
-6.8308
-11.7804
-11.5680
-8.4602
-10.8576
-9.2198
-9.0673

-8.6305
-4.4587
-11.5172

Mean
2.93933
2.26100
5.10267
2.44233
2.72967
5.10533
2.19533
3.88167
3.78767
2.64633
3.49000
2.88633
2.83900
2.70033
1.67000
3.76367


17
18

4.5
4.5

14

14

21
30

4
8

4
3

4.404
2.864

4.298
2.732

4.491
2.795

-12.8658 4.39767
-8.9355 2.79700

+) Mức độ ảnh hưởng của các thông số đến độ nhám bề mặt Ra
̅̅̅̅ ) được thể hiện qua Bảng 3.3
ANOVA trị số của độ nhám bề mặt trung bình (𝑅𝑎
và Hình 3.2. Theo đó Ton đóng góp lớn nhất đến Ra (29.71%), tiếp đến là Cp (18.65%),
hiệu điện thế (15.43%), IP (11.05%) và cuối cùng là Toff (10.79%).
Từ Bảng 3.4 và Hình 3.2 ta thấy, khi xung với dung dịch có trộn bột nano thì độ
nhám bề mặt nhỏ hơn khi xung với dung dịch không có bột.

Bảng 3.3. ANOVA giá trị ̅̅̅̅
𝑅𝑎 sau khi xung

Bảng 3.4. Mức độ ảnh hưởng của các yếu tố
̅̅̅̅ khi xung
đến 𝑅𝑎

.

Ra (µm)

Hình 3.2. Đồ thị ảnh hưởng chính của các yếu tố đến ̅̅̅̅
𝑅𝑎 khi xung
Quan hệ giữa nồng độ bột với Ra được thể hiện trên Hình 3.3, cho thấy quan hệ
giữa nồng độ bột với Ra: Khi nồng độ bột tăng từ 2÷4 (g/l) thì đồ thị có độ dốc xuống
rất lớn tức Ra giảm mạnh (29.86%) từ 3.426 µm xuống 2.403 µm.
4
3.5
3
2.5
2
1.5
1
0.5
0

3.434

3.426


3.288

3.653
3.008
2.403

0

2

2.5

3.5

4

4.5

Cp (g/lit)

Hình 3.3. Biểu đồ ảnh hưởng của nồng độ bột SiC đến độ nhám bề mặt khi xung

Để đánh giá ảnh hưởng của việc trộn bột vào dung dịch điện môi đến chất lượng
bề mặt gia cơng, kỹ thuật phân tích bề mặt gia cơng được chụp bằng kính hiển vi điện
13


tử quyét (SEM) đã được áp dụng. Các mẫu chụp SEM được chọn: Mẫu xung không trộn
bột là mẫu được xung với các thông số như sau: Cp = 0 (g/lít); Ton = 6 (µs); Toff =30
(µs); IP =12 (A); SV =35 (V); Ra trung bình 2.388 (μm). Mẫu xung có trộn bột là mẫu

được xung với các thơng số: Cp = 6 (g/lít); Ton = 6 (µs); Toff = 14 (µs); IP = 8 (A); SV =
3 (V); Ra trung bình 2.080 (μm).

a)
b)
Hình 3.4. Hình ảnh topography bề mặt gia cơng
Kết quả phân tích SEM cho thấy topography khi xung có trộn bột (Hình 3.4b) số
lượng các vết lõm nhiều hơn khi khơng có trộn bột (Hình 3.4a).
a)

b)

b)
Hình 3.5. Hình ảnh các vết nứt tế vi trên bề mặt gia cơng
Hình 3.5 cho thấy số lượng các vết nứt khi xung có trộn bột (2 vết nứt – Hình 3.5b)
giảm đáng kể so với khi xung không trộn bột (5 vết nứt – Hình 3.5a).
Hình 3.6 thể hiện cấu trúc lớp bề mặt gia công khi xung không trộn bột và có trộn
bột. Kết quả đo chiều dầy lớp biến trắng trên máy SEM được cho trong Bảng 3.5 cho
mẫu khi xung không trộn bột và Bảng 3.6 cho mẫu khi xung có trộn bột. Theo đó, chiều
dày của lớp biến trắng khi xung có trộn bột thấp hơn và đồng đều hơn so với xung không
14


trộn bột. Điều đó dẫn tới chất lượng bề mặt khi xung có trộn bột tốt hơn khi khơng trộn
bột.

a)

b)


Hình 3.6. Hình ảnh cấu trúc và chiều dày lớp biến trắng trên bề mặt gia công
Bảng 3.5. Chiều dày lớp biến trắng khi xung không trộn bột

Bảng 3.6. Chiều dày lớp biến trắng khi xung có trộn bột

+) Xác định bộ thông số chế độ xung hợp lý nhằm đạt độ nhám bề mặt nhỏ nhất:
Để xác định chế độ xung hợp lý cần phân tích phương sai tỉ số S/N của Ra để tìm
ra mức hợp lý của các thông số xung được khảo sát.
Bảng 3.7. ANOVA tỉ số S/N của ̅̅̅̅
𝑅𝑎 khi xung
Source
Cp
Ton
Toff
IP
SV
Residual Error
Total

DF
5
2
2
2
2
4
17

Seq SS
24.018

8.067
30.207
14.147
17.310
19.694
113.443

Adj SS
24.018
8.067
30.207
14.147
17.310
19.694

Adj MS
4.804
4.033
15.103
7.074
8.655
4.924

F
0.98
0.82
3.07
1.44
1.76


P
0.524
0.503
0.156
0.339
0.283

ANOVA trị số S/N của Ra được thể hiện trong Bảng 3.7, Bảng 3.8 và Hình 3.7.
Kết quả cho thấy: Cp = 4 g/l (Cp5), Ton = 6 µs (Ton1), Toff = 21 µs (Toff2), IP = 8 A (IP2),
SV = 4 V (SV2) là những mức và trị số của các thông số xung cho tỉ số S/N lớn nhất.

15


Đây là mức và trị số hợp lý của các thông số xung nhằm đạt được độ nhám bề mặt nhỏ
nhất.
Bảng 3.8. Mức độ ảnh hưởng của các yếu tố đến tỉ số S/N của Ra khi xung
Level
1
2
3
4
5
6
Delta
Rank

Cp
-10.205
-10.216

-10.060
-9.513
-7.386
-11.106
3.721
1

Ton
-8.833
-9.993
-10.417

Toff
-9.479
-8.312
-11.451

IP
-9.797
-8.638
-10.808

SV
-11.077
-8.741
-9.425

1.584
5


3.139
2

2.170
4

2.336
3

Hình 3.7. Đồ thị ảnh hưởng chính của các yếu tố đến tỉ số S/N của Ra khi xung
+) Tính tốn dự đốn giá trị độ nhám bề mặt:
̅̅̅̅𝑂𝑃 ) được xác định bởi các mức của các thông
Trị số bề mặt trung bình dự đốn (𝑅𝑎
số có ảnh hưởng mạnh đến S/N của độ nhám bề mặt theo công thức:
̅ + 𝑇̅𝑜𝑛1 + 𝑇̅𝑜𝑓𝑓2 + 𝐼𝑃
̅̅̅̅2 − 4 ∗ 𝑇̅𝑅𝑎
̅̅̅̅
̅̅̅2 + 𝑆𝑉
𝑅𝑎𝑂𝑃 = 𝐶𝑝5
(3.4)
Thay số:
̅̅̅̅
𝑅𝑎𝑂𝑃 = 2.403 + 2.804 + 2.618 + 2.817 + 2.772 − 4 ∗ 3.202 = 0.606 𝜇𝑚
Kết quả thực nghiệm với bộ thông số xung: Cp = 4 g/lít, Ton = 6 µs, Toff = 21 µs, IP
= 8 A, SV = 4 V, Ra trung bình nhận được sau 3 lần thực nghiệm là 0.656 µ𝑚. Giá trị
100
này sai khác (0.656 − 0.606) ∙
= 7.62 % so với giá trị dự đoán. Kết quả này cho
0.656
thấy, ở chế độ xung tối ưu có sử dụng bột SiC, độ nhám bề mặt giảm 5.67 lần (82.35%)

so với mức trung bình khi khơng sử dụng bột nano.

16


Hình 3.8. Đồ thị phân bố chuẩn của phần dư

Hình 3.9. Đồ thị phân bố xác suất của dữ liệu gốc

+) Đánh giá độ tin cậy của mơ hình:
Độ tin cậy của mơ hình được đánh giá qua đồ thị phân bố chuẩn (Hình 3.8) và đồ
thị phân bố xác suất của dữ liệu gốc (Hình 3.9) cho thấy các dữ liệu Ra tuân theo quy
luật phân phối chuẩn.
3.3.2. Ảnh hưởng của các thơng số đầu vào q trình xung đến năng suất bóc tách
vật liệu
Bảng 3.9. Tốc độ bóc tách vật liệu và S/N ứng với các thông số đầu vào khác nhau
TT

Cp

Ton

Toff

IP

SV

1
2

3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18

0
0
0
2
2
2
2.5
2.5
2.5
3.5
3.5
3.5
4

4
4
4.5
4.5
4.5

6
10
14
6
10
14
6
10
14
6
10
14
10
14
6
10
14
14

14
21
30
14
21

30
21
30
14
30
14
21
30
14
30
14
21
30

4
8
12
8
12
4
4
8
12
12
4
8
4
8
8
12

4
8

3
4
5
4
5
3
5
3
4
4
5
3
4
5
5
3
4
3

MRR [g/h]
Lần 1
0.01921
0.01011
0.24745
0.00341
0.33044
0.03213

0.00179
0.03924
0.33835
0.45369
0.05054
0.00254
0.32517
0.00777
0.00886
0.31019
0.00702
0.00799

Lần 2
0.01925
0.01012
0.24651
0.00339
0.33016
0.03213
0.00178
0.03916
0.33835
0.45233
0.05058
0.00253
0.32488
0.00775
0.00883
0.30989

0.00701
0.00798

Lần 3
0.01925
0.01012
0.24698
0.00340
0.33016
0.03216
0.00179
0.03908
0.33808
0.45278
0.05049
0.00253
0.32547
0.00774
0.00885
0.31019
0.00700
0.00800

S/N
-34.3156
-39.8957
-12.1468
-49.3611
-9.6230
-29.8586

-54.9584
-28.1426
-9.4149
-6.8794
-25.9281
-51.9155
-9.7577
-42.2115
-41.0643
-10.1703
-43.0820
-41.9507

Trung bình
0.019241
0.010121
0.246981
0.003404
0.330254
0.032142
0.001787
0.039163
0.338263
0.452930
0.050535
0.002536
0.325175
0.007752
0.008847
0.310090

0.007013
0.007989

Kết quả xác định năng suất bóc tách vật liệu theo cơng thức 3.1 của 3 lần thí nghiệm
và giá trị trung bình của chúng cho mỗi phương án trong 18 chế độ xung khác nhau được
trình bày trong Bảng 3.9.
+) Ảnh hưởng của các thơng số đầu vào của q trình xung đến MRR
Kết quả tính tốn tỉ số S/N (theo cơng thức 3.5) của 18 thí nghiệm được thể hiện
̅̅̅̅̅̅̅ ) được thể
như trong Bảng 3.9. ANOVA trị số của năng suất bóc tách trung bình (𝑀𝑅𝑅
hiện như Bảng 3.10. Bảng 3.11 và Hình 3.10 thể hiện mức độ ảnh hưởng của các thông
số đầu vào khi xung đến ̅̅̅̅̅̅̅
𝑀𝑅𝑅 . Mức độ ảnh hưởng của các thơng số tính theo % như
sau: IP có đóng góp lớn nhất đến MRR (55.98%), tiếp đến là Ton (9.16%), Toff (8.66%),
SV (5.77%) và cuối cùng là Cp (2.33%).

17


̅̅̅̅̅̅̅ khi xung
Bảng 3.10. ANOVA giá trị 𝑀𝑅𝑅

Bảng 3.11. Mức độ ảnh hưởng của các thông
̅̅̅̅̅̅̅
số đầu vào khi xung đến 𝑀𝑅𝑅

Từ Hình 3.11 thấy rằng khi xung với dung dịch điện mơi có trộn một nồng độ bột
nano nhất định thì năng suất bóc tách cao hơn khi xung với dung dịch điện môi không
trộn bột. MRR đạt trị số lớn nhất Cp ở mức 4 (3.5 g/l), ở mức này MRR tăng 183.11%
so với khơng có bột (Hình 3.11).


MRR (g/h)

0.2
0.15
0.1

0.16867
0.12193 0.1264
0.09211

0.113920.10836

0.05
0

0

2

2.5

3.5

4

4.5

Cp (g/lit)


Hình 3.10. Đồ thị ảnh hưởng chính của các
̅̅̅̅̅̅̅
thơng số đầu vào khi xung đến 𝑴𝑹𝑹

Hình 3.11. Biểu đồ năng suất bóc tách với
các mức của nồng nồng độ bột

+) Xác định chế độ xung hợp lý nhằm đạt năng suất bóc tách vật liệu lớn nhất
Theo Bảng 3.11 và Hình 3.9, nồng độ bột nano Cp = 3.5 (g/lít) (Cp4), Ton = 6 (µs)
(Ton1), Toff = 30 (µs) (Toff3), IP = 12 (A) (IP3), SV = 5 (V) (SV3) là những mức và trị
số của các thơng số xung cho năng suất bóc tách lớn nhất. Đây là mức và trị số hợp lý
của các thông số đầu vào của quá trình xung nhằm đạt được năng suất bóc tách lớn nhất.
+) Tính tốn dự đốn giá trị năng suất bóc tách
̅̅̅̅̅̅̅𝑂𝑃 ) được xác định bởi các mức
Trị số năng suất bóc tách trung bình dự đốn (𝑀𝑅𝑅
của các thơng số có ảnh hưởng mạnh đến S/N của năng suất bóc tách vật liệu theo công
thức:
̅ + 𝑇̅𝑜𝑛1 + 𝑇̅𝑜𝑓𝑓3 + 𝐼𝑃
̅̅̅̅3 − 4 ∗ 𝑇̅𝑀𝑅𝑅
̅̅̅̅̅̅̅𝑂𝑃 = 𝐶𝑝4
̅̅̅3 + 𝑆𝑉
𝑀𝑅𝑅
(3.6)
Thay số:
̅̅̅̅̅̅̅𝑂𝑃 = 0.16867 + 0.18544 + 0.18151 + 0.28344 + 0.15808 − 4 ∗ 0.121901
𝑀𝑅𝑅
= 0.48954 𝑔/ℎ
Kết quả thực nghiệm kiểm chứng với bộ thông số xung: Cp = 3.5 (g/l), Ton = 6 (µs),
Toff = 30 (µs), IP = 12 (A), SV = 5 (V), năng suất bóc tách khi xung trung bình nhận
được sau 3 lần thực nghiệm là 0.442 (𝑔/ℎ). Giá trị này sai khác 9.71% so với giá trị dự

đoán. Kết quả cho thấy: Ở chế độ xung tối ưu (có sử dụng bột nano), năng suất bóc tách
tăng 4.79 lần so với mức trung bình khi khơng sử dụng bột nano (0.09211 g/h).

18


3.3.3. Ảnh hưởng của các thông số đầu vào quá trình xung đến tốc độ mịn điện cực
Bảng 3.12. Tốc độ mịn điện cực và S/N ứng với các thơng số đầu vào khác nhau
ST
T

Cp

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17

18

0
0
0
2
2
2
2.5
2.5
2.5
3.5
3.5
3.5
4
4
4
4.5
4.5
4.5

Thông số đầu vào
Ton
Toff
IP
6
10
14
6
10

14
6
10
14
6
10
14
6
10
14
6
10
14

14
21
30
14
21
30
21
30
14
30
14
21
21
30
14
30

14
21

4
8
12
8
12
4
4
8
12
12
4
8
12
4
8
8
12
4

SV

Lần 1

3
4
5
4

5
3
5
3
4
4
5
3
3
4
5
5
3
4

94.68
14.95
72.89
47.30
179.87
16.81
60.71
43.58
69.63
641.74
41.38
5.79
75.00
5.43
69.67

317.20
14.19
6.18

TWR (mg/h)
Lần 2
Lần 3
91.52
16.67
64.79
46.34
174.58
18.10
58.65
38.91
57.34
657.39
37.93
5.02
64.29
6.07
60.80
292.03
10.32
9.48

97.04
18.97
48.59
46.82

171.93
12.93
59.68
40.47
53.24
636.52
36.21
4.63
71.43
6.71
64.60
312.17
12.90
7.01

TWR trung
bình
94.412
16.864
62.092
46.821
175.459
15.948
59.680
40.986
60.068
645.217
38.506
5.149
70.238

6.067
65.024
307.133
12.473
7.554

S/N
-395.030
-245.804
-359.742
-334.092
-448.851
-241.358
-355.174
-322.624
-356.309
-561.949
-317.240
-142.717
-369.489
-156.910
-362.750
-497.520
-219.913
-177.107

+) Ảnh hưởng của các thơng số đầu vào của q trình xung đến TWR:
Kết quả tính tốn tỉ số S/N của 18 thí nghiệm được thể hiện như trong Bảng
3.12. Kết quả phân tích ANOVA được mơ tả trong Bảng 3.13 cho thấy: Ton là thơng số
có phần trăm ảnh hưởng lớn nhất đến TWR với 25.6%, tiếp đó lần lượt là ảnh hưởng

của các thơng số: Cp (17.5%), Toff (15.29%), IP (13.65%) và SV (7.04%).
Bảng 3.13. Kết quả phân tích (ANOVA) ảnh
hưởng của các thơng số đầu vào đến TWR

Bảng 3.14. Thứ tự ảnh hưởng của các thông
số đầu vào đến TWR

Thứ tự ảnh hưởng của các thông số đầu vào được mô tả cụ thể trong Bảng 3.14.
Từ bảng này ta thấy thứ tự ảnh hưởng của các thông số đến tỉ số S/N lần lượt là Cp,
Ton, Toff, IP và SV

Hình 3.12. Đồ thị ảnh hưởng của các thông số đầu vào đến TWR qua các mức khảo sát
19


Hình 3.12 mơ tả ảnh hưởng của các thơng số đến tốc độ mịn điện cực TWR.
Theo hình ta thấy Cp có ảnh hưởng đến TWR. Việc sử dụng nồng độ bột thích hợp có
thể giảm được TWR. Cụ thể ở đây với Cp = 4.0 g/l thì lượng mịn nhỏ nhất, nhỏ hơn so
với không trộn bột.
+) Xác định chế độ xung hợp lý nhằm đạt tốc độ mòn điện cực nhỏ nhất
Việc xác định chế độ xung hợp lý nhằm TWR nhỏ nhất tiến hành tương tự như
trường hợp xác định đối với Ra ở trên. Chế độ xung hợp lý để đạt TWR nhỏ nhất đó là:
Cp = 4 g/l, Ton = 14 µs, Toff = 21 µs, IP = 4 A, SV = 3 V.
+) Tính tốn dự đốn giá trị tốc độ mịn điện cực:
̅̅̅̅̅̅̅𝑂𝑃 ) được xác định bởi các mức
Trị số độ mòn điện cực trung bình dự đốn (𝑇𝑊𝑅
của các thơng số có ảnh hưởng mạnh đến S/N của độ mịn điện cực theo công thức:
̅ + 𝑇̅𝑜𝑛3 + 𝑇̅𝑜𝑓𝑓2 + ̅̅̅
̅̅̅̅̅̅̅
𝑇𝑊𝑅𝑂𝑃 = 𝐶𝑝5

𝐼𝑃1 + ̅̅̅̅
𝑆𝑉1 − 4 ∗ 𝑇̅𝐸𝑊𝑅
(3.11)
Thay số:
18

18

18

∑
𝑇𝑊𝑅𝐼 +∑𝑖=1 𝑇𝑊𝑅𝐼𝐼 + ∑𝑖=1 𝑇𝑊𝑅𝐼𝐼𝐼
𝑇̅𝑇𝑊𝑅 = 𝑖=1
= 3.857 (𝑚𝑔/ℎ)
54

Hình 3.13. Đồ thị phân bố chuẩn của phần dư

a)

b)

c)
Hình 3.14. Đồ thị chuyển đổi Johnson cho TWR
20

(3.12)


Để đánh giá kết quả xác định được, một thí nghiệm kiểm chứng đã được thực hiện.

Thí nghiệm được thực hiện với bộ thông số xung: Cp = 4 (g/l), Ton = 14 (µs), Toff = 21
(µs), IP = 4 (A), SV = 3 (V). Kết quả xác định TWR trung bình nhận được sau 3 lần
thực nghiệm là 3.533 𝑚𝑔/ℎ. Như vậy, sai số giữa kết quả dự đoán và kết quả thí nghiệm
là 8,4 (%).
+) Đánh giá độ tin cậy của mơ hình thực nghiệm
Hình 3.13 thể hiện đồ thị phân bố chuẩn của phần dư. Ta thấy các số dư phân bố
nằm rải rác và khá gần với phân phối chuẩn (đường thẳng xiên). Để đánh giá một cách
rõ ràng hơn, đồ thị chuyển đổi Johnson (Hình 3.14) đã được sử dụng. Đồ thị này gồm 3
hình: Hình 3.14a là đồ thị phân phối xác suất của dữ liệu gốc ban đầu. Theo đó có một
vài dữ liệu gốc khơng theo quy luật phân bố chuẩn. Hình 3.14b là kết quả thống kê
Anderson-Darling (AD) cho thấy dữ liệu khơng tn theo phân bố chuẩn là vì giá trị p
bằng 0.005 là rất nhỏ so với mức ý nghĩa 0.05. Do đó cần sử dụng phép chuyển đổi
Johnson để chuyển đổi dữ liệu sang thành dữ liệu tuân theo quy luật phân bố chuẩn.
Hình 3.18c biểu diễn đồ thị phân phối của các dữ liệu đã được chuyển đổi. Hình này cho
thấy các dữ liệu chuyển đổi (các điểm màu xanh) đều nằm trong hai đường giới hạn.
Thêm vào đó, giá trị p bằng 0.478 lớn hơn nhiều so với mức ý nghĩa 0.05. Nói cách
khác, dữ liệu đã chuyển đổi tuân theo quy luật phân bố chuẩn với mức rất cao tức mơ
hình thực nghiệm đạt độ tin cậy.
Kết luận chương 3
- Mức độ ảnh hưởng của các thông số đến độ nhám bề mặt Ra như sau: ảnh hưởng
của Toff là lớn nhất (29.71%); tiếp đến là Cp (18.65%), SV (15.43%), IP (11.05%) và
cuối cùng là thời gian Ton (10.79%).
- Việc trộn bột SiC vào dung dịch điện môi khi xung làm giảm Ra bề mặt gia công
(29.86%), tăng MRR (358.15%) so với khi xung với dung dịch điện môi không trộn bột.
- Bộ thông số chế độ xung hợp lý nhằm đạt độ nhám bề mặt Ra nhỏ nhất là: Cp = 4
(g/l), Ton = 6 (µs), Toff = 21 (µs), IP = 8 (A), và SV = 4 (V).
- Bộ thông số chế độ xung hợp lý nhằm đạt năng suất bóc tách lớn nhất là: Cp = 3.5
(g/l), Ton = 6 (µs), Toff = 30 (µs), IP = 12 (A), và SV = 5 (V).
- Bộ thông số chế độ xung hợp lý nhằm đạt tốc độ mòn điện cực nhỏ nhất là: Cp =
4 (g/l), Ton = 14 (µs), Toff = 21 (µs), IP = 4 (A), và SV = 3 (V).

̅̅̅̅𝑂𝑃 ),
- Đã xây dựng được các cơng thức tính tốn giá trị độ nhám bề mặt gia công (𝑅𝑎
̅̅̅̅̅̅̅𝑂𝑃 ), và độ mòn điện cực tối ưu (𝐸𝑊𝑅
̅̅̅̅̅̅̅𝑂𝑃 ), khi xung bề
tốc độ bóc tách vật liệu (𝑀𝑅𝑅
mặt trụ ngồi với dung dịch điện mơi có trộn bột SiC cỡ hạt 500 (nm).
CHƯƠNG 4. TỐI ƯU HÓA ĐA MỤC TIÊU CÁC THÔNG SỐ CÔNG NGHỆ KHI
XUNG THÉP 90CrSi QUA TÔI VỚI DUNG DỊCH ĐIỆN MƠI CĨ TRỘN BỘT
NANO SiC
4.1. Đặt vấn đề
Chương này nhằm tối ưu hóa đa mục tiêu các thơng số đầu vào của q trình xung
thép 90CrSi với dung dịch điện mơi có trộn bột SiC với các hàm đơn mục tiêu gồm Ra,
MRR, và TWR. Ứng dụng phương pháp Taguchi và phân tích quan hệ xám để giải bài
toán tối ưu đa mục tiêu với các hàm đơn mục tiêu đã nêu.

21


4.2. Khái quát về phương pháp Taguchi và phân tích quan hệ xám
Phương pháp Taguchi và phân tích quan hệ xám được áp dụng để giải bài tốn tối
ưu hóa đa mục tiêu. Thêm vào đó, nghiên cứu này đã sử dụng phần mềm Minitab để
giải bài toán Taguchi và phân tích quan hệ xám (gọi tắt là Taguchi-xám). Các bước để
giải bài toán tối ưu đa mục tiêu bằng phương pháp Taguchi-xám như sau:
- Bước 1: Xây dựng cơ sở dữ liệu dưới dạng mảng trực giao.
- Bước 2: Phân tích quan hệ xám.
- Bước 3: Tối ưu hóa bằng phương pháp Taguchi và phân tích quan hệ xám.
- Bước 4: Thực nghiệm kiểm chứng kết quả.
4.3. Tối ưu đa mục tiêu khi xung bề mặt trụ định hình với dung dịch điện mơi có
trộn bột bằng phương pháp Taguchi và phân tích quan hệ xám
4.3.1. Xây dựng cơ sở dữ liệu dưới dạng mảng trực giao

Bước này đã được thực hiện ở chương 3 – là thiết kế và thực hiện thí nghiệm cho
ba hàm đơn mục tiêu gồm Ra nhỏ nhất, MRR lớn nhất và TWR nhỏ nhất. Bảng 4.1 trình
bày ma trận trực giao các thơng số đầu vào và kết quả đầu ra (Ra, MRR và TWR).
Bảng 4.1. Ma trận trực giao các thông số đầu vào và kết quả đầu ra
Độ nhám bề mặt Ra
(m)
Lần 1 Lần 2 Lần 3

Tốc độ mòn điện cực TWR
(mg/h)
Lần 1
Lần 2
Lần 3

1

2.960

2.930

2.928

94.675

91.519

97.041

19.21


19.25

2

2.239

2.161

2.383

14.947

16.672

18.972

10.11

10.12

10.12

3

5.066

5.117

5.125


72.891

64.792

48.594

247.45

246.51

246.98

4

2.411

2.434

2.482

47.299

46.344

46.821

3.41

3.39


3.40

5

2.749

2.839

2.601

179.868

174.578

171.932

330.44

330.16

330.16

6

4.942

5.200

5.174


16.810

18.103

12.931

32.13

32.13

32.16

7

2.158

2.232

2.196

60.709

58.651

59.680

1.79

1.78


1.79

8

3.895

3.882

3.868

43.580

38.911

40.467

39.24

39.16

39.08

TT

Năng suất bóc tách vật
liệu MRR (mg/h)
Lần 1
Lần 2
Lần 3
19.25


9

3.840

3.733

3.790

69.625

57.338

53.242

338.35

338.35

338.08

10

2.791

2.620

2.528

641.739


657.391

636.522

453.69

452.33

452.78

11

3.421

3.559

3.490

41.379

37.931

36.207

50.54

50.58

50.49


12

2.685

3.068

2.906

5.792

5.020

4.634

2.54

2.53

2.53

13

2.959

2.795

2.763

75.000


64.286

71.429

325.17

324.88

325.47

14

2.646

2.670

2.785

5.428

6.067

6.705

7.77

7.75

7.74


15

1.614

1.655

1.741

69.669

60.802

64.602

8.86

8.83

8.85

16

3.752

3.613

3.926

317.203


292.028

312.168

310.19

309.89

310.19

17

4.404

4.298

4.491

14.194

10.323

12.903

7.02

7.01

7.00


18

2.864

2.732

2.795

6.181

9.477

7.005

7.99

7.98

8.00

4.3.2 Phân tích quan hệ xám
Việc phân tích quan hệ xám để tối ưu hóa đa được tiến hành như sau:
+) Chuẩn hóa số liệu thí nghiệm
Việc chuẩn hóa được thực hiện thơng qua giá trị chuẩn hóa Zij (0≤Zij≤1) - được xác
định theo công thức sau:
𝑍𝑖𝑗 =

𝑆𝑁𝑖𝑗 −min(𝑆𝑁𝑖𝑗 ,𝑗=1,2,..𝑘)
max(𝑆𝑁𝑖𝑗 ,𝑗=1,2,..𝑛)−min(𝑆𝑁𝑖𝑗 ,𝑗=1,2,..𝑛)


Với j là số thí nghiệm (j=18).

22

(4.3)


Tỉ số S/N và giá trị chuẩn hóa Zij ứng với mỗi mục tiêu đầu ra được thể hiện trong
Bảng 4.2.
+) Tính hệ số quan hệ xám
Hệ số quan hệ xám thể hiện khoảng cách giữa giá trị chuẩn đang xét và giá trị lý
tưởng, được xác định theo công thức:
∆𝑚𝑖𝑛+𝜁Δ𝑚𝑎𝑥
𝛾(𝑘) = (𝑘)+𝜁Δ𝑚𝑎𝑥
(4.4)
Δ0𝑗

Trong đó, j=1, 2, ... n; k=1, 2, ….m; n là số thí nghiệm; k là số mục tiêu đầu ra.
∆ot(k) là giá trị tuyệt đối của sai lệch giữa giá trị chuẩn đang xét Zj(k) (trị số Z
của thí nghiệm thứ j của mục tiêu thứ k) và giá trị lý tưởng Z0(k) (trị số tham chiếu):
Δ0𝑗 (𝑘) = ‖𝑍0 (𝑘) − 𝑍𝑗 (𝑘)‖
(4.5)
(𝑘)
+) Δmin = min min‖𝑍0
− 𝑍𝑗 (𝑘)‖ là giá trị nhỏ nhất của 0j
∀𝑗∈𝑖 ∀𝑘

+) Δmax = max max‖𝑍0 (𝑘) − 𝑍𝑗 (𝑘)‖ là giá trị lớn nhất của 0j
∀𝑗∈𝑖


∀𝑘

+)  là hệ số phân biệt; 0 ≤ K ≤ 1. Hệ số này có thể được điều chỉnh dựa trên yêu cầu
thực tế của hệ thống; Trong nghiên cứu này lấy  = 0.5.
Bảng 4.2. Tỉ số S/N và giá trị chuẩn hóa Z của Ra, TWR và MRR
S/N

Zij
Ra
TWR
MRR
Trị số tham chiếu

Ra

j(k)
TWR

MRR

T
T

Ra

TWR

MRR


1.000

1.000

1.000

1

-9.365

-39.503

25.683

0.494

0.398

0.429

0.506

0.602

0.571

2

-7.093


-24.580

20.101

0.729

0.754

0.313

0.271

0.246

0.687

3

-14.156

-35.974

47.853

0.001

0.482

0.890


0.999

0.518

0.110

4

-7.757

-33.409

10.630

0.660

0.544

0.116

0.340

0.456

0.884

5

-8.728


-44.885

50.377

0.560

0.270

0.943

0.440

0.730

0.057

6

-14.163

-24.136

30.141

0.000

0.765

0.522


1.000

0.235

0.478

7

-6.831

-35.517

5.041

0.756

0.493

0.000

0.244

0.507

1.000

8

-11.780


-32.262

31.857

0.246

0.571

0.558

0.754

0.429

0.442

9

-11.568

-35.631

50.585

0.267

0.491

0.947


0.733

0.509

0.053

10

-8.460

-56.195

53.121

0.588

0.000

1.000

0.412

1.000

0.000

11

-10.858


-31.724

34.072

0.341

0.584

0.604

0.659

0.416

0.396

12

-9.220

-14.272

8.074

0.509

1.000

0.063


0.491

0.000

0.937

13

-9.067

-36.949

50.242

0.525

0.459

0.940

0.475

0.541

0.060

14

-8.631


-15.691

17.790

0.570

0.966

0.265

0.430

0.034

0.735

15

-4.459

-36.275

18.936

1.000

0.475

0.289


0.000

0.525

0.711

16

-11.517

-49.752

49.830

0.273

0.154

0.932

0.727

0.846

0.068

17

-12.866


-21.991

16.914

0.134

0.816

0.247

0.866

0.184

0.753

18

-8.936

-17.711

18.051

0.539

0.918

0.271


0.461

0.082

0.729

+) Xác định trị số quan hệ xám trung bình
Để chuyển thành một hàm mục tiêu duy nhất là hàm đa mục tiêu, cần tính trị số
1
quan hệ xám trung bình theo công thức: 𝛾̅𝑗 = ∑𝑚
𝛾
(4.6)
𝑘 𝑖=1 𝑖𝑗
Bảng 4.3 thể hiện trị số quan hệ xám ứng với các mục tiêu đơn và trị số quan hệ
xám trung bình.
23


+) Xác định mức tối ưu của các thông số đầu vào:
Bảng 4.3 cho thấy trị số quan hệ xám cho mỗi thí nghiệm và trị số quan hệ xám
tương tác. Theo đó, thí nghiệm số 15 tương ứng với chế độ xung có Cp = 4 g/l, Ton = 6
µs, Toff = 30 µs, IP = 8 A, SV = 5 V, có trị số
Bảng 4.3. Hệ số quan hệ xám và trị
quan hệ xám tương tác lớn nhất (0,634). Đây
số quan hệ xám trung bình
chưa phải là mức độ tối ưu của các yếu tố. Sử
dụng phần mềm Minitab 19 để phân tích, ta xác
định được trị số quan hệ xám trung bình tại các
mức của mỗi yếu tố được xác định (Bảng 4.4 và
Hình 4.1).

Bộ thơng số tối ưu của quá trình xung đáp
ứng cả độ nhám bề mặt và lượng mịn điện cực
“nhỏ hơn thì tốt hơn” trong khi năng suất gia
cơng “lớn hơn thì tốt hơn” là:
Cp5/Ton3/Toff2/IP3/SV2 tương ứng với Cp = 4.0
g/l, Ton = 14µs, Toff = 21 µs, IP = 12 A, SV = 4
V (Hình 4.1).
Kết quả phân tích ANOVA được thể hiện
trong Bảng 4.5. Từ kết quả này ta thấy: nồng độ
bột nano Cp có ảnh hưởng mạnh nhất đến mục
tiêu chung (39.69%), tiếp theo là Toff (15.01%),
SV (13.69%), IP (13.01%), cuối cùng là Ton
(8.57%).

Bảng 4.4. Mức độ ảnh hưởng của các thơng
số đến hệ số quan hệ xám

Hình 4.1. Đồ thị các ảnh hưởng của các
thơng số chính đến mục tiêu chung

Bảng 4.5. Kết quả ANOVA của hệ số quan hệ xám
Analysis of Variance for Means
Source
Cp
Ton
Toff
IP
SV
Residual Error
Total


DF
5
2
2
2
2
4
17

Seq SS
0.023043
0.004974
0.008712
0.007556
0.007950
0.005826
0.058060

Adj SS
0.023043
0.004974
0.008712
0.007556
0.007950
0.005826

Adj MS
0.004609
0.002487

0.004356
0.003778
0.003975
0.001456

Trị số quan hệ xám tối ưu được xác định theo công thức:
24

F
3.16
1.71
2.99
2.59
2.73

P
0.144
0.291
0.161
0.190
0.179

C%
39.69
8.57
15.01
13.01
13.69
10.03
100.00



5
̅̅̅̅
𝛾
𝑜𝑝 = 𝜂𝑚 + ∑𝑖=1(𝜂̅ − 𝜂𝑚 ) = 𝐶𝑝5 + 𝑇𝑜𝑛3 + 𝑇𝑜𝑓𝑓2 + 𝐼𝑃3 + 𝑆𝑉2 − 4 ∗ 𝑇 (4.7)
Trong đó, T là trị số quan hệ xám trung bình: T = 0.561, các trị số Cp5, Ton3, Toff2,
IP3, SV2 là trị số quan hệ xám của các thơng số ứng với mức tối ưu hóa tương ứng và
được lấy từ Bảng 4.3. Theo đó, ̅̅̅̅
𝛾𝑜𝑝 = 0.732
Căn cứ vào mức tối ưu của các thông số đầu vào, giá trị tối ưu của hàm đa mục tiêu
(𝑅𝑎, 𝐸𝑊𝑅, MRR)𝑜𝑝 với ba hàm đơn Ra, MRR và TWR được xác định theo công thức
sau:
(𝑅𝑎, 𝐸𝑊𝑅, MRR)𝑜𝑝 = ̅̅̅̅
𝐶𝑝5 + ̅̅̅̅̅̅
𝑇𝑜𝑛3 + ̅̅̅̅̅̅̅
𝑇𝑜𝑓𝑓2 + ̅̅̅̅
𝐼𝑃3 + ̅̅̅̅̅
𝑆𝑉2 − 4 ∗ 𝑇̅
(4.10)
Theo đó: (𝑅𝑎)𝑜𝑝 = 2.127 𝜇𝑚; (𝐸𝑊𝑅)𝑜𝑝 = 55.874 𝑚𝑔/ℎ; (MRR)𝑜𝑝 = 265.61 𝑚𝑔/ℎ
Bảng 4.6. Kết quả so sánh giữa tính tốn và thực nghiệm

Đặc trưng gia cơng
Ra (m)
TWR (mg/h)
MRR (mg/h)
Giá trị quan hệ xám

Thơng số tối ưu

Tính tốn
Thực nghiệm
Cp5/Ton3/Toff3/IP3/SV2
Cp6/Ton1/Toff3/IP3/SV3
2.127
2.314
55.874
53.23
265.61
276.53
0.811
0.701

% sai
lệch
8.8
4.7
4.1

Để đánh giá độ chính xác của việc tính tốn, tiến hành thực nghiệm kiểm chứng
với bộ thơng số cơng nghệ xung tối ưu đã tìm được với số lần lặp 3 lần. Kết quả thực
nghiệm và so sánh với kết quả tính tốn tối ưu được thể hiện trong Bảng 4.6. Sai số lớn
nhất so với tính tốn là 8.8% ứng với tính tốn độ nhám bề mặt nên phương pháp tính
tốn hồn tồn có thể được sử dụng để dự đoán trị các giá trị thành phần của hàm đa
mục tiêu gồm Ra, MRR và TWR.
Kết luận chương 4
- Phương pháp Taguchi và phân tích quan hệ xám là một cơng cụ hữu ích để tối ưu
hóa đa mục tiêu q trình xung thép 90CrSi qua tôi bằng bằng điện cực đồng với dung
dịch điện môi có trộn bột SiC 500 (nm).
- Mức độ ảnh hưởng của các thông số đến mục tiêu chung như sau: Cường độ dịng

phóng điện IP có ảnh hưởng mạnh nhất (32.63%); tiếp theo là hiệu điện thế SV
(20.47%), nồng độ bột nano Cp (11.89%), thời gian phát xung Ton (9.71%), và cuối cùng
là thời gian ngừng phát xung T off (1.04%).
- Chế độ xung tối ưu khi xung thép 90CrSi qua tơi bằng điện cực đồng có sử dụng
bột nano SiC 500 (nm) nhằm đạt hàm đa mục tiêu với các hàm đơn mục tiêu nêu trên
là: Cp = 4.0 (g/l), Ton = 14 (µs), Toff = 21 (µs), IP = 12 (A), SV = 4 (V).
- Kết quả thực nghiệm đã khẳng định sự phù hợp của mơ hình tính tốn tối ưu hàm
đa mục tiêu với thực tế xung thép 90CrSi qua tơi bằng điện cực đồng có sử dụng dung
dịch điện mơi có trộn bột nano SiC 500 (nm).
- Đã xây dựng được các cơng thức tính toán giá trị của hàm đa mục tiêu khi xung
với dung dịch điện mơi có trộn bột SiC cỡ hạt 500 (nm) (công thức 4.10).
KẾT LUẬN CHUNG VÀ HƯỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO
1. Kết luận chung
Luận án đã nghiên cứu q trình xung tia lửa điện khi gia cơng bề mặt trụ ngồi
định hình vật liệu 90CrSi qua tơi với dung dịch điện mơi có trộn bột SiC 500 (nm). Có
thể nói đây là những nghiên cứu đầu tiên về xung điện có trộn bột vào dung dịch điện
25