Nghiên cứu công nghệ dập thủy tĩnh để tạo hình chi tiết rỗng dạng trụ bậc và chữ T từ phôi ống

Nghiên cứu công nghệ dập thủy tĩnh để tạo hình chi tiết rỗng dạng trụ bậc và chữ T từ phôi ống.Nghiên cứu công nghệ dập thủy tĩnh để tạo hình chi tiết rỗng dạng trụ bậc và chữ T từ phôi ống.Nghiên cứu công nghệ dập thủy tĩnh để tạo hình chi tiết rỗng dạng trụ bậc và chữ T từ phôi ống.Nghiên cứu công nghệ dập thủy tĩnh để tạo hình chi tiết rỗng dạng trụ bậc và chữ T từ phôi ống.Nghiên cứu công nghệ dập thủy tĩnh để tạo hình chi tiết rỗng dạng trụ bậc và chữ T từ phôi ống.Nghiên cứu công nghệ dập thủy tĩnh để tạo hình chi tiết rỗng dạng trụ bậc và chữ T từ phôi ống.Nghiên cứu công nghệ dập thủy tĩnh để tạo hình chi tiết rỗng dạng trụ bậc và chữ T từ phôi ống.Nghiên cứu công nghệ dập thủy tĩnh để tạo hình chi tiết rỗng dạng trụ bậc và chữ T từ phôi ống.Nghiên cứu công nghệ dập thủy tĩnh để tạo hình chi tiết rỗng dạng trụ bậc và chữ T từ phôi ống.Nghiên cứu công nghệ dập thủy tĩnh để tạo hình chi tiết rỗng dạng trụ bậc và chữ T từ phôi ống.Nghiên cứu công nghệ dập thủy tĩnh để tạo hình chi tiết rỗng dạng trụ bậc và chữ T từ phôi ống.Nghiên cứu công nghệ dập thủy tĩnh để tạo hình chi tiết rỗng dạng trụ bậc và chữ T từ phôi ống.Nghiên cứu công nghệ dập thủy tĩnh để tạo hình chi tiết rỗng dạng trụ bậc và chữ T từ phôi ống.Nghiên cứu công nghệ dập thủy tĩnh để tạo hình chi tiết rỗng dạng trụ bậc và chữ T từ phôi ống.Nghiên cứu công nghệ dập thủy tĩnh để tạo hình chi tiết rỗng dạng trụ bậc và chữ T từ phôi ống.Nghiên cứu công nghệ dập thủy tĩnh để tạo hình chi tiết rỗng dạng trụ bậc và chữ T từ phôi ống.Nghiên cứu công nghệ dập thủy tĩnh để tạo hình chi tiết rỗng dạng trụ bậc và chữ T từ phôi ống.Nghiên cứu công nghệ dập thủy tĩnh để tạo hình chi tiết rỗng dạng trụ bậc và chữ T từ phôi ống.Nghiên cứu công nghệ dập thủy tĩnh để tạo hình chi tiết rỗng dạng trụ bậc và chữ T từ phôi ống.Nghiên cứu công nghệ dập thủy tĩnh để tạo hình chi tiết rỗng dạng trụ bậc và chữ T từ phôi ống.Nghiên cứu công nghệ dập thủy tĩnh để tạo hình chi tiết rỗng dạng trụ bậc và chữ T từ phôi ống.Nghiên cứu công nghệ dập thủy tĩnh để tạo hình chi tiết rỗng dạng trụ bậc và chữ T từ phôi ống.Nghiên cứu công nghệ dập thủy tĩnh để tạo hình chi tiết rỗng dạng trụ bậc và chữ T từ phôi ống.Nghiên cứu công nghệ dập thủy tĩnh để tạo hình chi tiết rỗng dạng trụ bậc và chữ T từ phôi ống.Nghiên cứu công nghệ dập thủy tĩnh để tạo hình chi tiết rỗng dạng trụ bậc và chữ T từ phôi ống.Nghiên cứu công nghệ dập thủy tĩnh để tạo hình chi tiết rỗng dạng trụ bậc và chữ T từ phôi ống.Nghiên cứu công nghệ dập thủy tĩnh để tạo hình chi tiết rỗng dạng trụ bậc và chữ T từ phôi ống.Nghiên cứu công nghệ dập thủy tĩnh để tạo hình chi tiết rỗng dạng trụ bậc và chữ T từ phôi ống.Nghiên cứu công nghệ dập thủy tĩnh để tạo hình chi tiết rỗng dạng trụ bậc và chữ T từ phôi ống.Nghiên cứu công nghệ dập thủy tĩnh để tạo hình chi tiết rỗng dạng trụ bậc và chữ T từ phôi ống.Nghiên cứu công nghệ dập thủy tĩnh để tạo hình chi tiết rỗng dạng trụ bậc và chữ T từ phôi ống.Nghiên cứu công nghệ dập thủy tĩnh để tạo hình chi tiết rỗng dạng trụ bậc và chữ T từ phôi ống.Nghiên cứu công nghệ dập thủy tĩnh để tạo hình chi tiết rỗng dạng trụ bậc và chữ T từ phôi ống.Nghiên cứu công nghệ dập thủy tĩnh để tạo hình chi tiết rỗng dạng trụ bậc và chữ T từ phôi ống.Nghiên cứu công nghệ dập thủy tĩnh để tạo hình chi tiết rỗng dạng trụ bậc và chữ T từ phôi ống.Nghiên cứu công nghệ dập thủy tĩnh để tạo hình chi tiết rỗng dạng trụ bậc và chữ T từ phôi ống.

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI Vũ Đức Quang NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ DẬP THỦY TĨNH ĐỂ TẠO HÌNH CHI TIẾT RỖNG DẠNG TRỤ BẬC VÀ CHỮ T TỪ PHÔI ỐNG LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT CƠ KHÍ Hà Nội – 2023 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI Vũ Đức Quang NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ DẬP THỦY TĨNH ĐỂ TẠO HÌNH CHI TIẾT RỖNG DẠNG TRỤ BẬC VÀ CHỮ T TỪ PHÔI ỐNG Ngành: Kỹ thuật khí Mã số: 9520103 LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT CƠ KHÍ NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS TS NGUYỄN ĐẮC TRUNG Hà Nội - 2023 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan tất nội dung nghiên cứu luận án Nghiên cứu công nghệ dập thủy tĩnh để tạo hình chi tiết rỗng dạng trụ bậc chữ T từ phơi ống cơng trình nghiên cứu tơi, hồn thành hướng dẫn PGS.TS Nguyễn Đắc Trung Các kết luận án hoàn toàn trung thực chưa tác giả khác cơng bố cơng trình nghiên cứu Tôi xin cam đoan giúp đỡ cho việc thực luận án cảm ơn thơng tin trích dẫn luận án rõ nguồn gốc theo quy định Hà Nội, ngày 26 tháng 12 năm 2023 NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC PGS TS Nguyễn Đắc Trung TÁC GIẢ Vũ Đức Quang i LỜI CẢM ƠN Nghiên cứu sinh xin bày tỏ lòng biết ơn tới cá nhân tập thể giúp đỡ nghiên cứu sinh suốt trình học tập, nghiên cứu hồn thành luận án Đặc biệt, nghiên cứu sinh xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành sâu sắc tới PGS.TS Nguyễn Đắc Trung, thầy hướng dẫn, giúp đỡ, gợi mở sáng tạo trình làm luận án Nghiên cứu sinh xin cảm ơn Đại học Bách khoa Hà Nội, Trường Cơ khí, Nhóm chun mơn Gia cơng áp lực bạn sinh viên giúp đỡ, đặc biệt TS Đinh Văn Duy - Trưởng nhóm chun mơn Gia công áp lực Nghiên cứu sinh xin cảm ơn Ban lãnh đạo Khoa Cơ khí, Bộ mơn Gia cơng áp lực, Phịng thí nghiệm Gia cơng áp lực – Học viện Kỹ thuật Quân hỗ trợ giúp đỡ kỹ thuật cho nghiên cứu sinh suốt trình tiến hành thực nghiệm Nghiên cứu sinh xin cảm ơn tất bạn sinh viên Khoa khí – Đại học Kinh tế Kỹ thuật Cơng nghiệp hỗ trợ bạn Nghiên cứu sinh xin cảm ơn Ban Giám hiệu, lãnh đạo Khoa Cơ khí, Phịng ban trường Đại học Kinh tế - Kỹ thuật Công nghiệp tạo điều kiện tốt mặt suốt trình học tập nghiên cứu nghiên cứu sinh Nghiên cứu sinh xin gửi lời cảm ơn đặc biệt tới gia đình, bạn bè động viên hỗ trợ suốt q trình nghiên cứu hồn thành luận án Nghiên cứu sinh Vũ Đức Quang MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN ii DANH MỤC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT vi DANH MỤC CÁC BẢNG viii DANH MỤC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ .x MỞ ĐẦU 1 Tính cấp thiết đề tài Mục đích nghiên cứu đề tài Đối tượng nghiên cứu đề tài .2 Phạm vi nghiên cứu đề tài Phương pháp nghiên cứu Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài Các đóng góp luận án Bố cục luận án Chương TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ DẬP THỦY TĨNH PHÔI ỐNG 1.1 Khái quát công nghệ dập thủy tĩnh phôi ống 1.2 Các kết nghiên cứu ngồi nước nước cơng nghệ dập thủy tĩnh phôi ống .8 1.2.1 Ngoài nước .8 1.2.1.1 Về sản phẩm 1.2.1.2 Về công nghệ 12 1.2.1.3 Về thiết bị khuôn 22 1.2.2 Trong nước .29 1.3 Phân tích đánh giá nghiên cứu nước 30 1.4 Xác định vấn đề nghiên cứu 31 Kết luận chương .31 Chương CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ CÔNG NGHỆ DẬP THỦY TĨNH PHÔI ỐNG 33 2.1 Q trình dập thủy tĩnh phơi ống .33 2.2 Mối quan hệ ứng suất biến dạng dập thủy tĩnh phôi ống .34 2.3 Xây dựng mơ hình nghiên cứu cơng nghệ dập thủy tĩnh phôi ống .38 2.3.1 Xác định thành phần lực dọc trục .40 2.3.2 Xác định giới hạn tạo hình kiểm sốt q trình tạo hình .41 Kết luận chương .47 Chương NGHIÊN CỨU Q TRÌNH DẬP THỦY TĨNH PHƠI ỐNG BẰNG MƠ PHỎNG SỐ 48 3.1 Lựa chọn công cụ mô số 48 3.2 Thiết lập tốn mơ số nghiên cứu công nghệ dập thủy tĩnh phôi ống 50 3.2.1 Thiết lập mơ hình hình học 3D .50 3.2.2 Chia lưới phần tử 51 3.2.3 Mơ hình vật liệu .51 3.2.4 Thiết lập điều kiện biên 52 3.3 Khảo sát ảnh hưởng bốn mức độ cấp phôi áp suất chất lỏng tới khả tạo hình chi tiết ống trụ bậc 55 3.3.1 Mức 56 3.3.3 Mức 58 3.3.4 Mức 60 3.3.5 Miền giá trị thông số công nghệ 61 3.3.6 Thiết lập mối quan hệ thông số đầu với với áp suất chất lỏng pi chuyển vị mặt đầu ống s64 3.4 Khảo sát ảnh hưởng bốn mức độ cấp phôi áp suất chất lỏng tới khả tạo hình chi tiết ống chữ T 67 3.4.1 Mức 67 3.4.2 Mức 68 3.4.3 Mức 68 3.4.4 Mức 69 3.4.5 Miền giá trị thông số công nghệ 73 3.4.6 Thiết lập mối quan hệ thông số đầu với với áp suất chất lỏng pi chuyển vị mặt đầu ống s…………………………………………………………………………………….75 Kết luận chương .79 Chương NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ DẬP THỦY TĨNH PHÔI ỐNG BẰNG THỰC NGHIỆM 80 4.1 Hệ thống thực nghiệm q trình dập thủy tĩnh phơi ống 80 4.1.1 Máy ép thủy lực 81 4.1.2 Máy dập thủy tĩnh phôi ống 82 4.1.3 Khn thí nghiệm 83 4.1.4 Kết nối hệ thống thực nghiệm 84 4.2 Thực nghiệm kết 84 4.2.1 Trình tự tiến hành thực nghiệm 85 4.2.1.1 Chọn áp suất chất lỏng, mức chuyển vị mặt đầu ống, lực dọc trục…………………………………………………………………….85 4.2.1.2 Các bước tiến hành thực nghiệm 86 4.2.2 Kết thực nghiệm so sánh .87 4.2.2.1 Kết thực nghiệm so sánh chi tiết ống trụ bậc 88 4.2.2.2 Kết thực nghiệm so sánh chi tiết ống chữ T .97 4.2.3 So sánh phân tích .102 Kết luận chương 105 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 106 TÀI LIỆU THAM KHẢO .108 DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ CỦA LUẬN ÁN .118 DANH MỤC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT Ký hiệu CDA110 Đơn vị - CAE - FE - FEM - STH mm U1 mm U3 mm d0 t0 L0 Dp mm mm mm mm Dp % Lp1 Lp2 Lp ti Dv Hv Hv tc LT lf pi pe p s s mm mm mm mm mm mm % mm mm mm MPa MPa MPa mm mm ltx mm  z r = K eff Y U c εθ εz N/mm2 N/mm2 N/mm2 N/mm2 N/mm2 N/mm2 N/mm2 - Giải nghĩa Vật liệu 99.9%Cu Computer-aided engineering - Kỹ thuật thông qua trợ giúp máy tính Finite Element - Phần tử hữu hạn Finite Element Method – Phương pháp phần tử hữu hạn Chiều dày chi tiết (được sử dụng Abaqus/CAE) Chuyển vị mặt đầu ống theo trục OX (được sử dụng Abaqus/CAE) Chuyển vị mặt đầu ống theo trục OZ (được sử dụng Abaqus/CAE) Đường kính phơi ống Bề dày phôi ống Chiều dài phôi ống Đường kính phình giãn rộng chi tiết ống trụ bậc Sai số đường kính phình giãn rộng chi tiết ống trụ bậc Chiều dài vùng phình giãn rộng Chiều dài vùng phình giãn rộng Chiều dài chi tiết ống trụ bậc Chiều dày chi tiết vùng giãn rộng Đường kính vấu chi tiết ống chữ T Chiều cao vấu chi tiết ống chữ T Sai số chiều cao vấu chi tiết ống chữ T Chiều dày chi tiết đỉnh vấu Chiều dài chi tiết ống chữ T Chiều dài ống tự Áp suất chất lỏng cơng tác Áp suất bên ngồi ống Áp suất Chuyển vị mặt đầu ống Tổng chuyển vị mặt đầu ống Chiều dài tiếp xúc ban đầu ống với bề mặt khuôn Ứng suất tiếp Ứng suất dọc trục Ứng suất hướng tâm Ứng suất tương đương Ứng suất chảy giới hạn Ứng suất bền giới hạn Ứng suất nén tới hạn dọc trục Biến dạng tiếp tuyến Biến dạng dọc trục εt εeff max max Fa Fp Fz Ff Fck Fg μ ρ E % % N N N N N N kg/m3 GPa Biến dạng bề dày Biến dạng tương đương Mức độ biến mỏng Sai số mức độ biến mỏng Lực dọc trục Lực làm kín theo áp suất chất lỏng Pi Lực biến dạng thành ống Lực lực ma sát Lực kín khít trình dập Lực lực đối áp Hệ số ma sát Khối lượng riêng Mô đun đàn hồi K n ν  MPa % I1 MPa a2, a4, a6, a8 mm IT1, IT2, IT3 MPa AT1, AT2, AT3, AT4 mm Hệ số biến cứng vật liệu Số mũ hóa bền vật liệu Hệ số Poisson Mức độ biến dạng tương đối Đường tải áp suất chất lỏng (theo thời gian) chi tiết ống trụ bậc Đường tải chuyển vị mặt đầu ống (theo thời gian) chi tiết ống trụ bậc Đường tải áp suất chất lỏng (theo thời gian) chi tiết ống chữ T Đường tải chuyển vị mặt đầu ống (theo thời gian) chi tiết ống chữ T DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1 So sánh phận hệ thống xả xe mơ tô Kawasaki Zx10R sản xuất công nghệ truyền thống công nghệ dập thủy tĩnh phôi ống 11 Bảng 3.1 Các thơng số đặc tính kỹ thuật vật liệu nghiên cứu CDA110 51 Bảng 3.2 Bốn mức cấp phơi q trình dập thủy tĩnh phơi ống 51 Bảng 3.3 Kết biến dạng tạo hình mức s /L0 = 55 Bảng 3.4 Kết biến dạng tạo hình mức s /L0  0.01  0.1 56 Bảng 3.5 Kết biến dạng tạo hình mức s /L0  0.1  0.2 57 Bảng 3.6 Kết biến dạng tạo hình mức s /L0 > 0.2 59 Bảng 3.7 Kết mơ biến dạng tạo hình chi tiết ống trụ bậc đạt yêu cầu 60 Bảng 3.8 Tóm tắt thơng số đầu phân tích hồi quy Dp /d0 = 1.30  1.56 63 Bảng 3.9 Tóm tắt thơng số đầu phân tích hồi quy mức độ biến mỏng lớn max < 30% 65 Bảng 3.10 Kết biến dạng tạo hình mức s /L0 = 65 Bảng 3.11 Kết biến dạng tạo hình mức s /L0  0.01  0.1 65 Bảng 3.12 Kết biến dạng tạo hình mức s /L0  0.1  0.2 66 Bảng 3.13 Kết biến dạng tạo hình mức s /L0 > 0.2 67 Bảng 3.14 Kết mơ biến dạng tạo hình chi tiết ống chữ T đạt yêu cầu 70 Bảng 3.15 Tóm tắt thơng số đầu phân tích hồi quy Hv /d0 = 0.5  1.0 75 Bảng 3.16 Tóm tắt thơng số đầu phân tích hồi quy mức độ biến mỏng lớn max < 30% 76 Bảng 4.1 Các chi tiết khuôn dập thủy tĩnh phôi ống 81 Bảng 4.2 So sánh kết tạo hình chi tiết ống trụ bậc với s = mm 85 Bảng 4.3 So sánh kết tạo hình chi tiết ống trụ bậc mức (s = 1.2  12 (mm)) theo đường tải a2, a4 a6 88 Bảng 4.4 So sánh kết tạo hình chi tiết ống trụ bậc mức (s = > 24 mm) theo đường tải a8 chi tiết P10, P11, P12 90 Bảng 4.5 So sánh kết tạo hình chi tiết ống trụ bậc mức (s = > 24 mm) theo đường tải a6 chi tiết P13, P14 Bảng 4.6 So sánh kết tạo hình chi tiết ống trụ bậc mức (s = 1.2  12 (mm)) theo đường tải a2 mức (s = > 24 mm) theo đường tải a4 chi tiết P15, P16, P17 91 viii 91