Dập vuốt có biến mỏng thành Chiều dày vật liệu lớn hơn khe hở giữa chày và cối.. Nghiên cứu quá trình biến dạng khi dập vuốt một sản phẩm hình trụ có đường kính ngoài là d, chiều cao h..
Tính cấp thiết của đề tài luận văn
Trong những năm gần đây, Quân đội đã đầu tư vào nhiều loại tàu chiến và tàu khu trục hiện đại, như tàu khu trục Đinh Tiên Hoàng và Lý Thái Tổ Những tàu này được trang bị hệ thống phòng không tiên tiến, bao gồm pháo cao tốc AK-630, một loại pháo Gatling 6 nòng với cỡ nòng 30mm, có khả năng bắn lên tới 5.000 viên/phút, được nghiên cứu và phát triển từ những năm 1960.
Hình 0.1 Viên đạn 30 mm Hải quân và pháo AK-630
Với ngân sách quốc phòng hạn chế, Việt Nam cần hiện đại hóa quân sự thông qua việc tự nghiên cứu và chế tạo tàu biển, pháo và đạn pháo các loại.
Mục tiêu nghiên cứu là chế tạo đạn 30mm cho Hải quân bằng cách khảo sát tài liệu liên quan đến đạn 30mm và pháo AK 630, cùng với việc đánh giá năng lực hiện có trong nước về trang thiết bị, công nghệ và vật tư Tác giả được giao nhiệm vụ hoàn thiện công nghệ chế tạo vỏ đầu đạn 30mm, đảm bảo đáp ứng các yêu cầu về tính năng chiến kỹ thuật theo tài liệu thiết kế.
Lịch sử nghiên cứu
Năm 2013, Nhà máy Z113 thuộc Tổng cục Công nghiệp Quốc phòng đã thành công trong việc nghiên cứu chế thử vỏ liều đạn 30mm cho Hải quân, dựa trên mẫu vỏ của Nga Đến năm 2014, Viện Vũ khí đã hoàn thiện tài liệu thiết kế cho loại đạn này Nhà máy Z113 và Viện Vũ khí đã hợp tác nghiên cứu chế thử vỏ đầu đạn bằng công nghệ gia công cắt gọt cơ khí từ phôi thép, kết hợp với hàn đai dẫn đồng M1 bằng phương pháp hàn PTA Tuy nhiên, công nghệ cắt gọt hiện tại vẫn tốn nhiều vật tư, lao động và năng lượng, chưa đáp ứng yêu cầu sản xuất hàng loạt Với vai trò kỹ thuật viên chính, tôi cùng các đồng nghiệp đã tập trung nghiên cứu công nghệ chế tạo vỏ đầu đạn 30mm nhằm đáp ứng tiêu chuẩn sản phẩm và yêu cầu sản xuất hàng loạt.
Mục đích nghiên cứu của đề tài, đối tượng, phạm vi nghiên cứu
Nghiên cứu tính toán công nghệ chế tạo vỏ đầu đạn bằng phương pháp dập nguội, kết hợp ứng dụng hàn đai dẫn M1 vào vỏ đầu đạn thông qua phương pháp hàn PTA, nhằm đảm bảo đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật cao nhất.
- Nghiên cứu công nghệ chế tạo cối ghép, lượng dư ép đảm bảo bền cho việc dập bát vỏ đầu đạn, đáp ứng sản xuất hàng loạt
Sản xuất và hoàn thiện công nghệ chế tạo vỏ đầu đạn dựa trên các thiết bị hiện có tại Nhà máy nhằm đáp ứng nhu cầu sản xuất hàng loạt.
- Vỏ đầu đạn 30 mm Hải quân được chế tạo từ thép S10C và được hàn đai dẫn bằng đồng M1
- Cối dập bát được thiết kế, chế tạo đảm bảo bền cho nguyên công dập bát.
Nghiên cứu tập trung vào công nghệ dập nguội cho thép S10C, ứng dụng hàn đồng đai dẫn M1 qua phương pháp hàn PTA, đồng thời khảo sát công nghệ chế tạo cối dập bát với cấu trúc 3 lớp nhằm đảm bảo độ bền cho quá trình dập sản phẩm.
Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài luận văn
Giải mã công nghệ chế tạo vỏ đầu đạn 30 mm Hải quân nguyên bản của Nga giúp Việt Nam làm chủ và cải tiến công nghệ, từ đó sàng lọc các giải pháp phù hợp với thiết bị hiện có trong nước, đáp ứng nhu cầu sản xuất nội địa.
Phân tích đặc điểm sản phẩm là bước quan trọng để lựa chọn và hoàn thiện hướng công nghệ cho sản xuất hàng loạt Việc kết hợp nhiều lĩnh vực công nghệ như dập nguội, hàn PTA và công nghệ chế tạo máy giúp đáp ứng tốt nhất các yêu cầu về sản phẩm và dụng cụ chế tạo.
Ứng dụng công nghệ dập, hàn PTA và công nghệ chế tạo máy vào sản xuất vỏ đầu đạn giúp nâng cao hiệu quả sản xuất Bên cạnh đó, công nghệ chế tạo cối ghép dùng cho dập (ép chảy ngược) cũng đóng vai trò quan trọng trong việc cải thiện chất lượng sản phẩm.
Nghiên cứu trong luận văn đã được ứng dụng thành công vào việc chế tạo vỏ đầu đạn 30mm cho Hải quân Quy trình chế tạo cối dập bát đã đáp ứng đầy đủ các yêu cầu kỹ thuật trong sản xuất vỏ đầu đạn 30mm.
Phương pháp nghiên cứu
Để nghiên cứu và hoàn thiện công nghệ chế tạo vỏ đầu đạn 30mm cho hải quân, tác giả áp dụng phương pháp nghiên cứu tài liệu lý thuyết kết hợp với tính toán công nghệ Đồng thời, tác giả khảo sát thiết bị hiện có tại Nhà máy Z113 thuộc Tổng cục Công nghiệp Quốc phòng, thực hiện chế tạo dụng cụ và sản phẩm, cũng như tiến hành bắn thử nghiệm nhằm kiểm chứng vỏ đầu đạn 30mm đáp ứng yêu cầu kỹ thuật theo bản vẽ sản phẩm.
Luận văn được trình bày trong chương:4
Chương 1: Tổng quan về dập vuốt, lực và áp lực tác dụng lên cối dập
Chương 2: Cơ sở tính toán công nghệ chế tạo vỏ đầu đạn 30mm dùng trong Hải quân và cối dập ghép đảm bảo bền cho chặng dập
Chương 3: Sản xuất và hoàn thiện công nghệ chế tạo vỏ đầu đạn 30mm dùng trong Hải quân
Chương 4: Kiểm tra tĩnh và thử nghiệm sản phẩm
Kết luận chung của luận văn
Ký hiệu Ý nghĩa Đơn vị đo
D', d Đường kính phôi, đường kính sản phẩm mm
S Chiều dày vật liệu mm
G', G Khối lượng sản phẩm mẫu, khối lượng phôi g γ Khối lượng riêng g/cm 3
V', V Thể tích sản phẩm, thể tích phôi mm 3
Vt, Vđ Thể tích vùng thành phôi, thể tích vùng đáy phôi mm 3
Diện tích tiết diện ngang của vật liệu được đo bằng mm², trong khi chiều dày thành sản phẩm là mm và chiều cao sản phẩm cũng tính bằng mm Lượng dư cắt mép được ký hiệu là Δh (mm), hệ số dập vuốt là m, và mức độ biến dạng là ε (kN) Hệ số biến mỏng được ký hiệu là σb, cho biết giới hạn bền của vật liệu là kG/mm².
c Giới hạn chảy của vật liệu kG/mm 2 σT Giới hạn chảy của vật liệu kG/mm 2
[σ] Giới hạn bền cho phép của vật liệu kG/mm 2 δ Độ giãn dài tương đối % v Tốc độ dập vuốt của máy dập mm/s n Số lần dập vuốt
Q Lực ép kG lực q, p Áp suất nén kG/mm 2
[p] Áp suất nén cho phép kG/mm 2
R c , R ch Bán kính của chày, bán kính của cối mm
Z Khe hở giữa chày và cối mm
Dc, Dch Đường kính chày, đường kính cối mm
Kc Mức độ biến dạng chung u Chuyển vị mm
Ký hiệu Ý nghĩa Đơn vị đo r Bán kính mm σr Ứng suất pháp kG/mm 2 σt Ứng suất tiếp kG/mm 2
12 Đôi dôi lắp ghép gi a chi ti t 1 và chi ti t 2 ữ ế ế mm
Độ co thắt tỷ đối %
5 Độ giãn dài tỷ đối %
Các điểm nhiệt tới hạn 0 C ΠP Kích thước lọt mm
HE Kích thước không lọt mm
A- -2 IX Ký hiệu một loại thuốc nổ
BLĐ- 30 Ký hiệu một loại bộ lửa
6/7 FL Ký hiệu một loại thuốc phóng
AO- 18 Ký hiệu kiểu nòng pháo AK-630 ω Lượng nhồi g ĐPST Đạn phá sát thương
Y Phương thẳng đứng σx Sai lệch xác suất về hướng δy Sai lệch xác suất về tầm
TỔNG QUAN VỀ DẬP VUỐT
1.1.1 Đặc điểm của công nghệ dập vuốt
Dập vuốt là một nguyên công quan trọng trong công nghệ dập nguội, biến đổi vật liệu (dạng tấm, bánh tròn, bát) thành các sản phẩm rỗng, hở miệng Phương pháp này được ứng dụng rộng rãi trong sản xuất nhiều chi tiết cho ô tô, máy kéo, máy bay, máy điện và các đồ dùng gia đình.
1.1.2 Phân loại công nghệ dập vuốt
1.1.2.1 Phân loại theo nhóm và hình dạng sản phẩm
TT Nhóm cơ bản Dạng sản phẩm Ghi chú
1 Nhóm có hình tròn xoay
Dạng hình trụ, hình trụ có bậc, hình côn, hình bán cầu
Có thể có vành hay không có vành, đáy phẳng hay không phẳng
2 Nhóm có dạng hình hộp Hình hộp vuông, hình hộp chữ nhật, hình hộp ôvan
Có thể có vành hay không có vành, có đáy phẳng hoặc không phẳng
3 Nhóm có hình dạng phức tạp
Có thể đối xứng hay không đối xứng
Ví dụ: mui ôtô, cánh cửa ôtô
Bảng 1 Nhóm và dạng của sản phẩm dập vuốt1
1.1.2.2 Phân loại theo đặc điểm biến dạng kim loại
1.1.2.2.1 Dập vuốt không biến mỏng thành
Chiều dày của vật liệu phải nhỏ hơn hoặc bằng khe hở giữa chày và cối trong quá trình dập vuốt Phương pháp dập được chia thành hai loại: dập có chống nhăn và dập không có chống nhăn Sản phẩm dập cũng được phân loại dựa trên hình dáng, bao gồm sản phẩm có vành và không có vành Các hình dạng sản phẩm như hình trụ, hình hộp, hình côn, và hình bán cầu đều yêu cầu phương pháp tính toán công nghệ riêng biệt dựa trên đặc điểm hình học của chúng.
1.1.2.2.2 Dập vuốt có biến mỏng thành
Chiều dày vật liệu lớn hơn khe hở giữa chày và cối Dập vuốt có biến mỏng thành có hai phương pháp tiến hành:
+ Làm thay đổi đường kính xong mới làm biến mỏng thành
+ Vừa thay đổi đường kính vừa biến mỏng thành cùng một lúc Với phương pháp này thì kim loại biến dạng mãnh liệt hơn
Quá trình biến dạng khi dập vuốt là quá trình chày kéo phôi vào trong lòng cối
Nghiên cứu quá trình biến dạng khi dập vuốt một sản phẩm hình trụ có đường kính ngoài là d, chiều cao h
Khi sử dụng một miếng vật liệu tròn có đường kính D’ = d + 2h để cắt các hình tam giác và uốn các cạnh dựng lên, ta có thể tạo ra hình trụ với đường kính đáy d và chiều cao h Tuy nhiên, trong quá trình dập vuốt, không có phần kim loại nào bị cắt bỏ, cho thấy rằng vật liệu trên hình vành khăn (D’ – d) đã biến thành hình trụ với chiều cao h1 lớn hơn chiều cao của hình vành khăn h.
Phôi để dập chi tiết hình trụ có đường kính d và chiều cao h cần đảm bảo rằng D < D’ Trong quá trình dập vuốt và kéo, các tam giác kẻ sọc sẽ bị dồn ra ngoài khi hình trụ rỗng được tạo hình giữa khe hở của chày và cối.
Hình 1.1 Quá trình chịu kéo và nén của vật liệu trong quá trình dập vuốt
Mức độ biến dạng của vật liệu trong quá trình dập vuốt có biến mỏng được thể hiện rõ ở tam giác gạch chéo, nơi vật liệu chịu nén theo hướng tiếp tuyến và kéo theo hướng kính do lực kéo từ chày vào lòng cối Để hiểu rõ hơn về sự phân bố vật liệu trong quá trình này, chúng ta cần nghiên cứu kỹ lưỡng quá trình biến dạng.
Trên miếng phôi tròn, các vòng tròn đồng tâm được kẻ cách đều nhau Sau khi dập vuốt, các vòng tròn này có đường kính bằng nhau và nằm trên thành của hình trụ tròn, với khoảng cách giữa các vòng tròn tăng dần khi lên cao Điều này cho thấy mức độ biến dạng tại các điểm trên cùng một vòng tròn là đồng nhất.
Trên phôi tròn, hãy kẻ các đường qua tâm và chia đều thành các góc bằng nhau Sau khi dập vuông, các tia này sẽ tạo thành những đường thẳng song song, cách đều nhau trên thành hình trụ Điều này chứng tỏ rằng khi vật liệu bị biến dạng, nó sẽ di chuyển theo hướng kính.
Hình 1.3 Biến dạng vật liệu di chuyển theo hướng kính
Hình 1.4 Trạng thái ứng suất của những vùng khác nhau trên sản phẩm dập vuốt
Trên phôi tròn, các đường dọc và ngang được kẻ vuông góc và chia đều, như hình 1.4 Sau khi dập vuốt, những đường thẳng này biến thành các đường cong, và càng gần miệng hình trụ, các đường cong càng bị dồn lại Điều này chứng tỏ rằng phần kim loại gần mép ngoài bị dồn sát lại và kéo dài theo chiều cao hình trụ.
Trạng thái ứng suất ở những vùng khác nhau trên sản phẩm dập vuốt được trình bày như trên hình 1.5
- Tại vành sản phẩm có ứng suất nén theo hướng tiếp tuyến và ứng suất kéo theo hướng tâm
- Thành sản phẩm chỉ có ứng suất kéo theo hướng chiều dập vuốt
- Đáy sản phẩm ứng suất kéo theo
Do sự phân bố không đều của trạng thái ứng suất trên sản phẩm, chiều dày thành của sản phẩm cũng khác nhau Ở đáy, chiều dày vật liệu không thay đổi, trong khi ở góc lượn đáy, vật liệu có thể giảm đến 30%, được gọi là tiết diện nguy hiểm Phần trên góc lượn đáy có chiều dày giảm ít hơn khi lên phía trên, và gần phía trên, chiều dày lại tăng lên so với chiều dày ban đầu của nguyên vật liệu, với mức tăng từ 15% đến 25% ở góc lượn trên.
1.1.3 Tính kích thước phôi dập vuốt tròn xoay
Để dập vuốt các chi tiết tròn xoay, phôi cần có hình dạng hình trụ tròn, do đó việc xác định kích thước phôi bao gồm đường kính D và chiều dày vật liệu S Có ba phương pháp chính để xác định phôi cho các chi tiết này: phương pháp cân bằng khối lượng, phương pháp cân bằng thể tích và phương pháp cân bằng diện tích Việc lựa chọn phương pháp phù hợp phụ thuộc vào hình dáng và độ phức tạp của sản phẩm Luận văn này tập trung nghiên cứu hai phương pháp phổ biến nhất là cân bằng khối lượng và cân bằng thể tích.
Hình 1.5 Trạng thái kéo nén của một phân tố vật liệu trên sản phẩm dập vuốt
1.1.3.1 Phương pháp cân bằng khối lượng
Để xác định khối lượng của phôi, ta có thể cân sản phẩm mẫu có sẵn Khối lượng của phôi sẽ bằng khối lượng của sản phẩm mẫu, từ đó cho phép chúng ta tính toán được đường kính của phôi.
S: chiều dày vật liệu, mm
G’: khối lượng sản phẩm mẫu, g.
G: khối lượng phôi, g γ: khối lượng riêng, g/mm 3
TT Vật liệu Khối lượng riêng γ, ( mmg/ 3 )
Bảng 1 Khối lượng riêng của một số vật liệu2
Sau khi dập sản phẩm, cần cắt mép và tính toán khối lượng dư để cắt mép, thường tăng thêm từ 8 đến 12% khối lượng sản phẩm Tuy nhiên, đối với các sản phẩm rỗng tròn xoay phức tạp, phương pháp này ít được áp dụng do tính toán công nghệ phức tạp và độ chính xác không cao.
1.1.3.2 Phương pháp cân bằng thể tích
Phương pháp dập vuốt được áp dụng khi có sự biến đổi về độ dày của thành sản phẩm, dẫn đến việc chiều dày của thành khác biệt so với chiều dày ở đáy và phôi ban đầu.
Thứ tự tính toán như sau:
- Phân đoạn sản phẩm thành các phần có chiều dày như nhau
- Tính thể tích từng đoạn rồi cộng lại
Khi dập vuốt sản phẩm hình trụ rỗng có chiều dày ở thành và đáy khác nhau, góc lượn ở mặt đáy rất nhỏ
(hình 1.6) Theo điều kiện cân bằng thể tích, ta có:
Thể tích của sản phẩm:
(1.4) Theo cân bằng thể tích V = V’, từ đó suy ra:
Trong trường hợp sản phẩm được chia thành nhiều phần đơn giản với thể tích các phần là V1, V2, , Vn, thể tích phôi có thể được xác định theo công thức tổng quát.
Từ đó đường kính phôi:
Hình 1.6 Phương pháp cân bằng thể tích d S
1.1.4 Tính lượng dư để cắt mép chi tiết tròn xoay
Trong quá trình dập vuốt, sự biến dạng không đồng đều dẫn đến miệng ống của chi tiết không bằng nhau Do đó, khi tính toán phôi, cần cộng thêm lượng dư để cắt mép Nếu chi tiết trải qua nhiều lần dập, khi mép có sự nhấp nhô lớn, cần phải tiến hành cắt mép Lượng dư để cắt mép được tính theo phần trăm chiều cao sản phẩm và được quy định trong các bảng 1.3 và 1.4, áp dụng cho cả dập vuốt không biến mỏng thành và dập vuốt có biến mỏng thành.
Chiều cao chi tiết (mm)
Trị số lượng dư, h(mm) Chiều cao tương đối,
Bảng 1.3 Lượng dư cắt mép chi tiết trụ không có vành (dập vuốt không biến mỏng thành)
Chiều cao chi tiết (mm) 10 10 50 50 150 150 250
Bảng 1.4 Lượng dư cắt mép chi tiết hình trụ không có vành (dập vuốt có biến mỏng thành) d h
1.1.5 Hệ số dập vuốt và công nghệ dập vuốt chi tiết tròn xoay
1.1.5.1 Hệ số dập vuốt và các yếu tố ảnh hưởng đến hệ số dập vuốt
LỰC VÀ ÁP LỰC TÁC DỤNG LÊN CỐI DẬP
1.2.1 Phân tích lực và áp lực tác dụng lên cối dập
- Phần lõi cối côn đảm bảo việc tạo: hình chi tiết dập chịu áp lực dọc và các tác dụng lực đột ngột
Phần lõi cối trụ đóng vai trò quan trọng trong việc tạo hình trụ, giúp giảm đường kính của chi tiết chịu lực ma sát do kim loại di chuyển dọc theo trục hoặc tạo hình sản phẩm Nó cũng phải chịu lực nén khi kim loại được điền đầy Để xác định kích thước đường kính cho các chi tiết của cối trụ và độ dôi khi ghép các lớp với nhau, cần đảm bảo điều kiện làm việc thích hợp Việc này có thể áp dụng các lý thuyết tính toán cho các “ống” thành dày, chịu áp suất lớn từ bên trong và bên ngoài, nhằm tối ưu hóa quá trình dập kim loại.
Hình 1.9 Lực tác dụng lên cối dập
Bài toán liên quan đến ống có chiều dày lớn, do đó biến dạng theo chiều trục không bị ảnh hưởng đến ứng suất dọc trục Trạng thái ứng suất là trạng thái phẳng, vì vậy có thể coi đây là bài toán ứng suất phẳng, với biến dạng theo chiều trục là tự do và thành phần σz = 0.
Xét m t lát mộ ỏng được tách ra b i hai ở mặt cắt ngang cách nhau m t kho ng dz, với bán ộ ả kính trong và bán kính ngoài lần lượt là r1 và r2, chịu áp suất phân b ố đều bên trong p1 và bên ngoài p2 Do tính chất đối x ng, một điểm trên thành ống chỉ có thể có ứ thành phần chuy n vể ị theo hướng kính u và là hàm s theo ố r Xét 2 điểm A, B nằm trên cùng đường bán kính r, cách nhau m t khoộảng vô cùng bé dr.
G i u là chuy n vọ ể ị ủ c a A thì chuy n vể ị ủ c a B là u + r u
Vậy bi n dế ạng theo chiều hướng kính c a AB là: ủ
Vì u là hàm chỉ ph thuộc vào r nên ụ biểu th c (1.29) được viết ứ dr
ABCDEFGH bằng các mặt cắt sau: Hai mặt tr ụ đi qua A và B, hai mặ ắt c t chứa trục z của ống và tạo với nhau m t góc d ộ φ
Xét bi n dế ạng theo phương tiếp tuyến tại điểm A Chu vi của đường tròn đi qua A trước khi biến dạng là 2r Sau khi bi n dế ạng, điểm A có sự chuyển dịch, dẫn đến sự thay đổi của đường tròn đi qua điểm A.
A có chu vi là 2 (r + u) Vπ ậy bi n dế ạng theo phương tiếp tuyến là:
Hình 1.10 Chuyển vị theo hướng kính của phân tố d r u
Hình 1.11Ứng suất pháp và ứng suất tiếp trên phân tố dz u r u r r
Vì u chỉ phụ thuộc vào r, nên các điểm có cùng khoảng cách đến trục phải có cùng chuyển vị, tức là các góc vuông của phân tớ không thay đổi trong quá trình ống biến dạng, phân t không có biến đổi về góc Do đó, trên các mặt cắt không có ứng suất tiếp, hay nói một cách khác: các mặt của phân t là các mặt chính.
Ứng suất pháp trên mặt AEHD được ký hiệu là σr, trong khi ứng suất pháp trên mặt BFGC là (σr + dσr) Do tính đối xứng, ứng suất pháp σt trên các mặt ABFE và DCGH là bằng nhau Hơn nữa, ứng suất pháp σz trên mặt cắt ABCD và EFGH được coi là bằng không vì εz không có giá trị.
Chi u các lế ực lên phương phân giác của dφ ta có phương trình: σ r dφ r dz (– σ r + dσ r ).(r + dr) dφ dz + 2σ t dz dr sin
d = 0 (1.31) Sau khi rút gọn và bỏ qua các s hố ạng vô cùng bé bậc cao ta được: σr – σt + r 0 dr d r
(1.32) Đó là phương trình vi phân cân bằng của phân t ố
Trạng thái ngậm nước của phân tử là trạng thái ngậm nước phẳng, dẫn đến các tương quan giữa biến dạng và ngậm nước theo định luật Hook.
Trong đó μ là hệ ố s Poát xông
Vì mọi điểm trên mặt cắt đều có εz giống nhau, εz có thể coi là một hằng số không phụ thuộc vào r Từ công thức (1.33), ta có thể viết được biểu thức σt + σr = 2A, trong đó A là một hằng số Thay (1.34) vào (1.32) sẽ dẫn đến kết quả dσ.
Nhân cả 2 vế với r, phương trình có dạng
Sau khi lấy tích phân ta có: r 2 σr = Ar 2 + B (1.38) trong đó B là hằng s tích phân K t hố ế ợp gi a (1.38) và (1.34ữ ) ta được:
Các hằng s ố A và B được xác định từ điều ki n biên sau ệ đây:
Khi r = r1, σr= - p1 và khi r =r2, σr = - p2 ta có hệ phương trình
(1.40) Giải hệ phương trình ta được
Vậy ứng suất σr và σt có tr s ị ốlà:
Các công thức đó được gọi là công thức Lame
K t h p các ế ợ biểu thức (1.30) và (1.33) ta có:
Thay (1.39) vào biểu thức trên ta có chuyển vị:
(1.44) trong đó A, B được xác định theo (1.41)
1.2.1.1 Ống chịu áp suất bên trong: p 1 = p, p 2 = 0
- Ứng suất tính theo biểu thức (1.42) ta được:
- Chuyể vị được tính theo biểu thức n (1.44) ta được:
- Vẽ biểu đồ ứng suất σr, σt:
Biểu đồ biến thiên của σr và σt theo bán kính, như thể hiện trong hình 1.12, cho thấy điểm nguy hiểm nhất nằm ở mép trong Theo thuyết bền ứng suất tiếp lớn nhất, ứng suất tương đương tại điểm này có giá trị đáng lưu ý.
(1.47) Điều kiện bền của ống là:
Xét 2 trường hợp đặc biệt: a Khi r2 r 1 (ống có thành mỏng, độ dày là bé, khi đó ta có r2 = r1 + )
Biểu thức ứng suất σt trong biểu thức
Trị số của σt tại hai điểm ứng với r = r1 và r = r2 là:
Ứng suất σt tại r = r1 và r = r2 gần như đồng nhất, cho thấy rằng ứng suất này phân bố đều theo chiều dày của thành ống Ở các điểm mép phía trong, ứng suất σr vẫn duy trì giá trị bằng p, trong khi ở mép phía ngoài, ứng suất giảm xuống còn 0 Khi bề dày thành ống tăng lên vô cùng, hiện tượng này càng trở nên rõ ràng hơn.
Công thức (1.45) tiến đến giới hạn:
Ứng suất chính theo hai phương có trị số bằng nhau nhưng ngược dấu, cho thấy rằng tại mọi điểm, trạng thái ứng suất là trạng thái trượt thuần túy Trị số của σt và σr tỷ lệ nghịch với bình phương của r, và các trị số này giảm nhanh chóng về 0 khi r tăng lên.
Xét điều kiện bền của ống, điểm nguy hiểm là điểm mép trong (r=r1), theo thuyết bền ứng suất tiếp lớn nhất có ứng suất tương đương là: r p p r r t tđ 2 ( 2 ) 2.
(1.52) Điều kiện bền là σtđ = 2p ≤ [σ]
Hình 1.12 Biểu đồ ứng suất của ống chịu áp suất bên trong
( Điều đó cho thấy dù có tăng chiều dày lên vô cùng thì ống cũng chỉ chịu được một áp suất giới hạn là p =
Muốn ống chịu được áp suất lớn hơn thì phải thực hiện phương pháp ghép ống
1.2.1.2 Ống chịu áp suất bên ngoài: p 1 = 0, p 2 = p
- Ứng suất tính theo biểu thức (1.42) ta được:
Chuyển vị được tính theo biểu thức (1.43) ta được:
- Vẽ biểu đồ ứng suất σr, σt:
Để xác định nguy hi m ta hãy so sánh ể ứng suất tương đương ở điểm trên mặt trong và điểm trên mặt ngoài Theo ng suứ ất ti p l n nhế ớ ất:
Hình 1.13Biểu đồ ứng suất của ống chịu áp suất bên ngoài
Sự biến thiên của σr và σt dọc theo bán kính được biểu diễn trên hình 1.13 Đ ểi m mép trong nguy hiểm hơn và có trị ố s là 2
1.2.2 Trường hợp ghép hai “ống”
Như đã phân tích ở trên, dù chi u dày cề ủa ống tăng lên vô cùng thì áp suất bên trong cũng chỉ có thể đạt được đến tr sị ố
Để tăng khả năng chịu lực của ống, cần thực hiện ghép hai ống với nhau Theo biểu đồ ứng suất, phần vật liệu bên trong chịu ứng suất nhiều hơn so với bên ngoài Việc ghép hai ống, trong đó ống trong có đường kính ngoài lớn hơn đường kính trong của ống ngoài một chút, giúp thay đổi sự phân bố ứng suất Độ chênh lệch giữa hai bán kính được gọi là độ dôi Khi ống trong chịu áp suất p, ứng suất trong thành ống là tổng của hệ ứng suất trước do lắp ghép căng và ứng suất p Phương pháp này không chỉ thay đổi sự phân bố ứng suất mà còn giảm bớt ứng suất ở phần vật liệu bên trong và tăng ứng suất ở bên ngoài, từ đó nâng cao trị số áp suất p.
1.2.2.1 Xác định áp suất ghép căng giữa hai ống
Giả sử ống ghép với kích thước như hình 1.14, có độ dôi lắp ghép là Xác định áp suất ghép căng pk trên các mặt tiếp xúc giữa 2 ống.
G i ọ A là một điểm trên mặt tiếp xúc, dưới tác dụng của pk, điểm A thuộc về ống trong sẽ có chuyển vị u1 hướng vào tâm Chuyển vị này được quy ước là một số âm.
Hình 1.14 Áp suất tác dụng lên cối ghép hai lớp, chịu lực tác dụng bên trong
Điểm A thuộc về ống ngoài có chuyển vị u2 ra khỏi tâm với trị số dương Điều kiện cho u2 và u1 là u2 u– 1 = Δ u1, trong đó Δ u1 được tính theo công thức (1.54) cho ống chịu áp suất bên ngoài.
. r r r r r E r u p k (1.55) u2 được tính như ống chịu áp suất bên trong theo công thức (1.46)
Thay các biểu thức đó vào điều kiện u2 u– 1 = và rút g ọn ta được:
1.2.2.2 Biểu đồ nội lực do áp suất p và p k sinh ra cho hệ ống
- Đố với ống trong tương tự như ống chịu cả áp lực bên tri ong và bên ngoài Theo công thức (1.42) ta có:
Tạ điểm mép trong của ốngi trong ta có: σr= - p
Tạ điểm mép ngoài của ống i trong ta có: k r p
- Đố với ống ngoài chỉ do lực pi k gây ra như ống chịu áp suất bên trong:
Tạ điểm mép trong của ống ngoài ta có:i
Tạ điểm mép ngoài của ống ngoài ta có:i σr= 0, 2
Ứng suất tổng cộng do lực p và lực pk được thể hiện trong hình 1.15 Mục tiêu là khi ống trong đạt đến điều kiện bền, ống ngoài cũng phải đạt điều kiện bền tương tự Theo thuyết bền, ứng suất tương đương được tính bằng công thức tđ = t - r, trong đó ứng suất tiếp lớn nhất xảy ra tại các điểm mép của ống.
Tạ điểm mép trong của ốngi trong: r p r p r r r r r p k tđ
Tạ điểm mép ngoài của ống trong:i k k tđ p r r r r p r p
Tại điểm mép trong của ống ngoài: k k tđ p r r r r p
Tạ điểm mép ngoài của ống ngoài:i
CƠ SỞ TÍNH TOÁN CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO VỎ ĐẦU ĐẠN
2.1.1 Phân tích kết cấu vỏ đầu đạn 30mm dùng trong Hải quân
2.1.1.1 Hình dáng và công dụng
Vỏ đầu có hình dạng chai, có nhiệm vụ chính là chứa chất nổ bên trong để đảm bảo uy lực Đầu vỏ được lắp chặt với vỏ liều với kích thước 29,55-0,14 và được thiết kế với hai rãnh để đảm bảo lực rút Đầu được kết nối với bộ phận phát nổ (ngòi đạn) thông qua ren M18x0,75.
Trong quá trình chuyển động trong nòng, đầu được định tâm bằng phần trụ
và dẫn hướng xoay trong nòng bằng đai dẫn 31 , 05 0 , 1
2.1.1.2 Kích thước và dung sai
Các kích thước được chỉ định trong bản vẽ vỏ đầu đạn có cấp chính xác 10 và 11 có thể được sản xuất bằng phương pháp dập nguội và gia công cơ khí hàng loạt một cách hiệu quả.
2.1.1.3 Vật liệu chế tạo Đặc điểm thiết kế của vỏ đầu dùng vật liệu thép S10C, loại vật liệu thép có thể dùng cho gia công cắt gọt hoặc dập nguội Đai dẫn bằng đồng M1 được hàn với vỏ đầu sau đó được gia công cắt gọt
Thành phần hóa học của thép S10C (tiêu chuẩn JIS G4051) và đồng M1 (tiêu chuẩn ΓOST 859 78)- theo bảng 2.1 và bảng 2.2 Tính chất cơ học của thép S10C theo bảng 2.3
Hình 2.1 Hình vẽ và yêu cầu kỹ thuật vỏ đầu đạn 30 mm Hải quân
2.1.2 Phân tích và lựa chọn sơ bộ phương pháp công nghệ chế tạo
C Si Mn P S Cr Ni Cu As Al Tiêu chuẩn JIS G4051
Bảng 2 Thành phần hóa học của thép S10C theo tiêu chuẩn JIS G40511
Nguyên tố tạp chất không lớn hơn (%)
Bi Sb As Fe Ni Pb Sn S O2 Zn P Ag
Bảng 2 Thành phần hóa học của đồng M1 theo tiêu chuẩn ΓOST 8592 -78
Giới hạn chảy, c (MPa) 205 Độ giãn dài tỷ đối, 5 (%) ≥ 33 Độ co thắt tỷ đối, (%) ≥ 50
Bảng 2 Tính chất cơ học của thép S10C 3
Kiểm tra thành phần hóa học của thép S10C được thực hiện trên máy quang phổ phát xạ nguyên tử Varian 715 – ES tại Nhà máy Z113/Tổng cục Công nghiệp Quốc phòng Kết quả kiểm tra được trình bày trong bảng 2.4.
Thành phần C Si Mn P S Cr Ni
Bảng 2 Kết quả kiểm tra thành phần hóa học của mẫu thép S10C4
Lựa chọn phôi ban đầu:
- Thể tích vỏ đầu: V7.731mm 3 (~296g)
Thể tích phôi ban đầu sau khi cắt đoạn được xác định là V cđ = 42.625 mm³ (~355g) Lượng dư tăng thêm 16% được sử dụng cho các chế độ xử lý nhiệt, xén miệng và gia công có phoi nhằm cải thiện bề mặt ngoài của sản phẩm.
- Với thép S10C hiện có tại Nhà máy (nhập khẩu nước ngoài) là phôi cây thép
Đoạn dài 44,5 mm được cắt với thể tích phôi đã xác định, có đường kính ngoài sản phẩm khoảng 30 mm Độ dày thành tại vị trí nhỏ nhất là 3,65 mm và tại vị trí lớn nhất là 5,9 mm Việc lựa chọn phương pháp công nghệ dập vuốt đã tạo ra một bước công nghệ chồn, giúp tăng đường kính phôi 36, từ đó thuận lợi cho quá trình dập tạo bát và dập vuốt sau này.
- Sơ đồ công nghệ các bước dập (hình 2.2):
Hình 2.2 Sơ đồ công nghệ các bước dập
2.1.3 Tính toán các bước công nghệ dập chính
2.1.3.1 Xác định chiều cao chồn và tính toán lực chồn
Chiều cao sơ bộ H1 sau chồn tự do được xác định là 28 mm với đường kính lớn nhất của hình tang trống là 46, từ đó mức độ biến dạng cho phép tính toán được theo bảng 2.5.
Trước khi chồn Sau chồn tự do Đường kính cắt đoạn
Hệ số H/D0 Đường kính sau chồn (mm)
Mức độ biến dạng cho phép
Bảng 2 Xác định chiều cao chồn và mức độ biến dạng cho phép5
Các giá trị thỏa mãn điều kiện chồn theo công nghệ dập nguội của tác giả Tôn Yên – Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật Hà Nội - 1974
F: Diện tích bề mặt của sản phẩm, mm 2 q: áp suất chồn, kG/mm 2
* Các thông số đưa vào công thức (2.1) và kết quả tính toán theo bảng 2.6 Chặng công nghệ
Các thông số đưa vào Kết quả Ghi chú
- Phương pháp chồn khuôn hở
- Thép có thành phần C từ (0,1 ÷ 0,2)% q min q max P min P max Chồn bánh tròn
Bảng 2 Kết quả tính toán lực chồn6 Ghi chú: áp suất chồn tra bảng 112 (Công nghệ dập nguội của Tôn Yên -
2.1.3.2 Tính toán lực dập bát
Sản phẩm có đáy dày khoảng 6,8 mm, sử dụng phương pháp cân bằng thể tích để xác định dập sâu sơ bộ phôi với độ dày khoảng 8,1 mm Tiếp theo, các bước dập vuốt được thực hiện để tạo ra phôi có đường kính ngoài và chiều dài tương đương với sản phẩm cuối cùng.
Dập bát là quá trình biến dạng phôi chồn bánh tròn từ độ dày 28mm xuống còn khoảng 8,1mm Trong quá trình này, vật liệu được ép chảy ngược lên phía trên trong lòng cối, tạo ra hình bát và hình thành sơ bộ chi tiết dập vuốt Kết quả là vật liệu trở nên mỏng hơn, góp phần vào việc tạo hình chính xác cho sản phẩm.
- Lực dập bát (ép chảy ngược):
F: diện tích hình chiếu đầu chày trên bề mặt vuông góc với trục ép, mm 2 q: áp suất ép chảy, kG/mm 2
* Các thông số đưa và công thức (2.2) và kết quả tính toán theo bảng 2.7:
Các thông số đưa vào Lực dập
F (mm 2 ) q (kG/mm 2 ) P (kG) qmin qmax Pmin Pmax
Bảng 2 Kết quả tính toán lực dập bát7 Ghi chú: áp suất ép chảy ngược tra bảng 114 (Công nghệ dập nguội của Tôn Yên - 1974)
Trong luận văn này, tác giả nghiên cứu lực dập bát vỏ đầu đạn, cụ thể là chặng có lực dập lớn nhất, bằng cách sử dụng phần mềm Deform 3D V6.1 với các thông số đầu vào được xác định rõ ràng.
- Gán vật liệu cho phôi với các thành phần nguyên tố như đã được phân tích ở bảng 2.4
- Coi vật liệu của chày, cối và cối dẫn là tuyệt đối cứng (chế độ rigid trong
Hệ số ma sát giữa vật liệu phôi và các thành phần như chày, cối là 0,25 Kết quả cho thấy lực dập lớn nhất của phôi bát tại vị trí cuối hành trình đạt 7,48 x 10^5 N, tương ứng với độ dày đáy 8,1mm Giá trị này phù hợp với các tính toán lý thuyết được nêu trong bảng 2.7.
2.1.3.3 Số lần dập vuốt và tính toán lực dập vuốt
- Số lần dập vuốt có biến mỏng thành được tính theo công thức:
F0: Chiều dày phôi ban đầu, mm
Fn: Chiều dày phần miệng sản phẩm, mm
E: Mức độ biến dạng cho phép (%) E = 45 % theo bảng 77 Công nghệ - dập nguội của Tôn Yên)
Hình 2.3 Mô phỏng và tính toán lực dập bát trên phần mềm Deform 3D V6.1
Chọn n = 4 (tính cả chặng dập bát có biến mỏng thành)
- Các thông số cơ bản của các bước dập vuốt được trình bày theo bảng 2.8
Mức độ biến mỏng Tính toán
Bảng 2 Các thông số cơ bản của các bước dập vuốt8
- Lực dập vuốt được tính theo công thức:
Trong đó: c: hệ số (với vật liệu thép c=1,82,25) d: đường kính chi tiết sau khi dập, mm i: trị số biến mỏng: i=in-1- in, mm
b: giới hạn bền của vật liệu (kG/mm 2 ), với thép 0,15%C b8 kG/mm 2
* Các thông số đưa vào công thức (2.4) và kết quả tính toán theo bảng 2.9 Chặng công nghệ
Các thông số đưa vào Lực dập c π d
(mm) i (mm) σb P (kG) c min c max i n-1 i n (kG/mm 2 ) P min P max
2.1.3.4 Tính toán lực dập bằng
- Lực dập bằng (ép chảy thuận):
F:diện tích hình chiếu đầu chày trên bề mặt vuông góc với trục ép, mm 2 q: áp suất ép chảy, kG/mm 2
* Các thông số đưa vào công thức (2.5) và kết quả tính toán theo bảng 2.10
Các thông số đưa vào Kết quả
(mm 2 ) qmin qmax Pmin Pmax
Bảng 2.10 Kết quả tính toán lực dập bằng
Ghi chú: áp suất ép chảy thuận tra bảng 114 (Công nghệ dập nguội của Tôn Yên - 1974)
2.1.3.5 Tính toán lực tóp miệng
- Chặng tạo hình tóp miệng qua 2 lần tóp với tỷ lệ thu nhỏ đường kính miệng được biểu diễn trong bảng 2.11
Chặng công nghệ Đường kính tóp D
Tỷ lệ thu nhỏ đường kính (%)
Bảng 2.11 Phân bố tỷ lệ thu nhỏ đường kính tóp
- Lực tóp miệng được tính theo công thức:
Trong đó: k: hệ số tốc độ (máy dập trục khuỷu k=1,15)
D: đường kính trung bình của phôi trước khi tóp, mm
S: chiều dày thành của phôi, mm
d: đường kính miệng sản phẩm, mm
T: giới hạn chảy của vật liệu, kG/mm 2
: hệ số ma sát trên bề mặt tiếp xúc giữa phôi và cối
: góc côn của cối, độ
* Các thông số đưa vào công thức (2.6) và kết quả tính toán theo bảng 2.12
Các thông số đưa vào Kết quả
(mm) (mm) (kG/mm 2 ) (mm) (độ) (kG/mm 2 ) (kG) Tóp miệng lần 1 26,4 3,65 20,5 21,3 0,3 8 36,5 1,15 5029
Bảng 2.12 Kết quả tính toán lực dập tóp miệng
2.1.3.6 Số lần xử lý nhiệt và chế độ xử lý nhiệt
2.1.3.6.1 Số lần xử lý nhiệt
Khi dập vuốt có biến mỏng thành, mức độ biến dạng chung (KC) :
F 0 : diện tích tiết diện ngang trước khi dập vuốt biến mỏng
F n : diện tích tiết diện ngang ở lần dập thứ n
K C vượt quá giới hạn quy định đối với thép các bon dùng cho dập sâu (K C <
(170 ÷ 200)%), với mỗi lần dập có biến mỏng thành phải xử lý nhiệt (4 lần xử lý nhiệt)
2.1.3.6.2 Chế độ xử lý nhiệt
Dựa vào phần mềm Thermo Calc và JMatPro, chúng tôi tiến hành phân tích và lựa chọn chế độ xử lý nhiệt Các số liệu về thành phần các nguyên tố đã được trình bày trong bảng 2.
K C F n đồ pha và kết quả chuyển biến pha được biểu diễn trên hình 2.4, hình 2.5 gồm có 4 pha chính: 1 ha Ferrite 2 Pha Ferrite + Cementite 3 Pha Austenite + Cementie P
Hình 2.4 Giản đồ pha của thép có thành phần các nguyên tố vi lượng tương tự S10C
Hình 2.5 Chuyển biến các pha khi nung thép S10C
Dựa trên giản đồ pha và sự chuyển biến của các tổ chức pha khi nung nóng, việc giảm ứng suất gây nứt cho các chi tiết sau quá trình chế tạo như chồn bánh tròn, dập bát, và dập vuốt là rất quan trọng Để đạt được điều này, cần lựa chọn phương pháp ủ khử ứng suất, cụ thể là ủ khử nội lực dưới điểm tới hạn A1 (717 °C) Sau khi ủ, tổ chức kim loại sẽ chuyển thành pha Peclite, bao gồm Ferrite và Cementite.
- Chế độ ủ sau chồn bánh tròn, ủ sau dập bát (hình 2.6)
Để đạt hiệu quả tối ưu, hãy tăng nhiệt độ lò lên mức quy định từ 680 đến 710 độ C Khi lò đã đạt được nhiệt độ này, cần giữ ổn định trong ít nhất 1 giờ trước khi cho sản phẩm vào ủ Thời gian từ khi đưa sản phẩm vào lò cho đến khi lấy ra dao động từ 0 đến 160 phút, với thời gian ủ trong buồng quay là 90 phút.
Yêu cầu kỹ thuật: Độ cứng sau ủ: (60 85)HRB (tải trọng 100kG) Tổ chức kim tương pha Peclite phân bố đều, cỡ hạt tương đương cấp 8, cấp 10
Hình 2.6 Giản đồ nhiệt độ ủ chồn bánh tròn và ủ sau dập bát
- Chế độ ủ sau ủ vuốt 1 (hình 2.7)
TÍNH TOÁN VÀ LỰA CHỌN ĐƯỜNG KÍNH CÁC LỚP ÁO CỐI GHÉP
GHÉP BA LỚP VÀ CHẾ ĐỘ LƯỢNG DƯ KHI GHÉP CỐI DẬP BÁT
Dụng cụ dập như chày và cối hoạt động trong điều kiện khắc nghiệt, chịu va đập, áp lực cao và mài mòn, với môi trường làm việc có ma sát lớn tạo ra nhiệt Khi lựa chọn vật liệu cho khuôn dập, cần xem xét đặc điểm nguyên công dập, loại vật liệu gia công và quy mô sản xuất Các vật liệu phổ biến để chế tạo chày và cối bao gồm thép các bon, thép dụng cụ hợp kim thấp, thép hợp kim thấm tôi cao, thép gió và hợp kim cứng.
Một số mác thép làm dụng cụ, giới hạn bền và công dụng của chúng (ở trạng thái tôi - ram để làm việc)
Trong bài luận văn, tác giả nghiên cứu về việc tối ưu đường kính các lớp áo cắt ghép và chế độ lượng dư khi ép cắt cho chỗ nặng dập bát.
2.2.1 Tính điều kiện bền cho cối Đường kính lòng cối lớn nhất là vị trí miệng của sản phẩm dập bát: Φ46,2 (r#) Đường kính ngoài của cối bằng đường kính ổ gá cối trên máy dập: Φ170 (r ) Như đã tính toán ở trên, lực dập bát nằm trong khoảng (69.200 103.800) kG Theo tính toán phần mềm Deform 3D V6.1 có lực tác dụng lên cối là 7,48.10 5 N Coi toàn bộ lực này thông qua đầu chày (S34mm 2 ) tác dụng lên sản phẩm và tác dụng lên lòng trong cối (hình
2.9) tương đương áp suất p = 7,48.10 5 N/334 mm 2 = 2.240 N/mm 2
Giới hạn bền cho phép của vật liệu làm cối tính theo công thức (1.48) :
Hình 2.9 Ứng suất tác dụng lên bề mặt lòng cối
Bán kính tối ưu của cối ghép giúp cối ghép chịu được ứng suất lớn nhất được tính theo công thức (1.80), với giá trị r là 23.85 mm, tương đương với 44.2 Áp suất ghép căng sinh ra được xác định theo công thức 2.38.
Giới hạn bền cho phép của vật liệu làm cối tính theo công thức 2.33: r p r p r r r r r p k tđ
Bán kính của cối ghép tối ưu để cối ghép chịu được ứng suất lớn nhất tính theo công thức (1.80):
Giới hạn bền cho phép của vật liệu làm cối tính theo công thức tính theo công thức 2.47:
Tính độ dôi lắp ghép giữa các lớp:
Với hệ số poatxong của thép μ=0,28
Modul đàn hồi của thép E= 2.10 7 N/cm 2 =2.10 5 N/mm 2
Thay vào công thức trên ta được Δ23=0,05; Δ12=0,12
2.2.2 Lựa chọn công nghệ ghép cối
Như đã toán ở trên, lựa chọn cối thiết kế gồm 3 lớp:
Lớp trong của cối dập ghép nhiều lớp được làm từ thép P18 với độ bền [σ1]=3.400 N/mm², lớp giữa là thép 5XHM có độ bền [σ2]=1.600 N/mm², và lớp ngoài cùng là thép Y10A với độ bền [σ3]=1.420 N/mm² Đường kính của các cối lần lượt là r1=23, r3=35,5, r4U, r2, cùng với các lượng dư ép Δ12=0,12 và Δ23=0,05 Việc ép lõi cối vào các lớp áo với độ dôi nhất định tạo ra ứng lực dư, bao gồm ứng lực ép trong chi tiết bên trong và ứng lực kéo trong chi tiết bao ngoài Điều này giúp tối ưu hóa việc sử dụng vật liệu trên toàn bộ mặt cắt, đảm bảo sức bền vượt trội cho cối dập ghép nhiều lớp so với cối một lớp cùng kích thước.
Vấn đề tối ưu hóa kết cấu, giá trị độ dôi và các thông số khác của cối vẫn chưa được nghiên cứu sâu Kích thước của lõi cối, các vỏ bọc và vật liệu làm lõi (như thép, hợp kim) đều ảnh hưởng đến giá trị độ dôi Giá trị này thường phụ thuộc vào nhiều yếu tố như thiết bị, sản phẩm dập và công nghệ ép, và thường được xác định tại từng nhà máy qua kinh nghiệm sản xuất.
Lựa chọn chế độ ghép lõi c i vố ới vỏ ố c i bằng phương pháp ép nóng Phương pháp ép ởtrạng thái nóng có những khuyết điểm sau:
- Phương pháp này có lực lắp nhẹ hơn so với phương pháp ép nguội
- Không làm san phẳng các đỉnh nhấp nhô của gia công cơ khí
- Thường áp dụng cho các mối ghép có độ dôi lớn.
- Cần thi t b ế ịphụtrợ để nung nóng chi ti t bế ạc
- Khi nung nóng d làm cháy hoễ ặc oxit b mề ặt lắp ghép của bạc, d làm biến ễ dạng đường kính l cỗ ủa bạc
Bản vẽ ố c i dập bát ghép 3 l p cho chớ ặng công ngh dệ ập bát như hình 2.10
1 Các b mề ặt lắp ghép ti p xúc >80% bế ề ặt, đạ m t
2 Độ ứ c ng: chi tiết 1 đạt (62 - 65) HRC, chi tiết 2 đạt (48 - 52) HRC, chi tiết 3 đạt (45 - 48) HRC
3 Lượng dư lắp ghép gi a chi ti t 1 và chi ti t 2 là 0,12 mm ữ ế ế
Lượng dư lắp ghép gi a chi ti t 2 và chi ti t 3 là 0,050mm ữ ế ế
Để ép chi tiết 1 với chi tiết 2, trước tiên cần sử dụng phương pháp ép nóng Nung chi tiết 2 ở nhiệt độ khoảng 500°C, sau đó áp dụng chi tiết 1 vào chi tiết 2 và tiến hành ép nóng ngay lập tức.
~220°C và th c hi n ép nóng ngay ự ệ
5 Sau khi gia công hoàn ch nh, ram thỉ ấp trong khoảng 120 phút
Hình 2.10 Bản vẽ cối dập bát được ghép 3 lớp
Kết luận chương 2 tập trung vào việc phân tích kết cấu và vật liệu vỏ đầu đạn 30 mm sử dụng trong Hải quân, từ đó lựa chọn phương pháp công nghệ chế tạo hàng loạt Việc áp dụng lý thuyết công nghệ dập nguội giúp tính toán các nguyên công dập chính có ảnh hưởng trực tiếp đến sản phẩm Đồng thời, lựa chọn chế độ bôi trơn và xử lý nhiệt trong quá trình dập nguội cũng được nhấn mạnh.
K t h p các phế ợ ần m m hiề ện đại như Autodesk inventor, Deform 3D, Themo Calc, JmatPro với lý thuyết đểkiểm tra kết quả tính toán
Lựa chọn các thi t b ế ị hiện có tại Nhà máy Z113 đáp ứng cho vi c sệ ản xuất lo t.ạ
Thi t k ế ếchế ạ t o c i dố ập ghép 3 lớp đảm bảo bền cho chặng công ngh dệ ập bát.
CHẶNG CÔNG NGHỆ DẬP BÁT
Trước khi tiến hành nguyên công dập bát, phôi chồn bánh tròn cần được ủ trong lò Paston ở nhiệt độ từ 680 đến 700 độ C, với môi trường nung nóng là không khí Tổng thời gian ủ là 150 phút, trong đó có 90 phút ở buồng quay ra nhiệt.
Hình 3.1 Hình vẽ phôi bánh tròn và sản phẩm bánh tròn
TT Yêu cầu chặng công nghệ Dụng cụ, thiết bi kiểm tra Kết quả kiểm tra
1 Chiều dày (28,9±0,3)mm Dưỡng kiểm ΠP),198 +0,007 HE(,594 +0,013
TT Yêu cầu chặng công nghệ Dụng cụ, thiết bi kiểm tra Kết quả kiểm tra
Thước cặp L300 độ chính xác 0,02
3 Độ cứng bánh tròn sau ủ
Máy đo độ cứng HR-150A số hiệu 1746 (tải trọng 100 kG)
- Đạt yêu cầu: 50/500% + Trung bình: 69,9 HRB + Max: 74,5 HRB + Min: 66 HRB ,0
Kết quả kiểm tra độ cứng của bánh tròn sau khi ủ được trình bày trong Bảng 3, dựa trên phiếu báo kết quả số 01 từ Nhà máy Z113.
Qua phiếu báo kết quả độ cứng bánh tròn sau ủ có biểu đồ phân bố độ cứng như hình 3.2 và tổ chức kim tương như hình 3.3:
Biểu đồ phân bố độ cứng bánh tròn sau ủ cho thấy giá trị trung bình độ cứng là Xi,8 HRB Sản phẩm có sự phân bố lệch tâm (mr,5 HRB) về bên trái, tương ứng với độ cứng thấp hơn, điều này sẽ mang lại lợi ích cho quá trình dập.
Hình 3.3 minh họa tổ chức kim tương sau quá trình ủ bánh tròn với độ phóng đại x100 Kết quả cho thấy tổ chức Peclite (bao gồm Ferite và Cementite) có dạng hạt, phù hợp với lý thuyết được phân tích bằng phần mềm Thermo Calc và JMatPro Kích thước hạt lớn nhất đạt 3,409 μm.
Sản phẩm sau quá trình ủ được tẩy rửa lân hóa qua hệ thống tẩy rửa liên động 10 thùng, thực hiện theo các bước công nghệ: tẩy ô xít, rửa bằng nước, trung hòa và rửa lại bằng nước.
→ rửa nước → lân hóa → tẩm xà phòng → vẩy khô → sấy khô
TT Bước công nghệ Thành phần dung dịch Nhiệt độ ( 0 C) Thời gian (phút)
2 Rửa nước Nước chảy tràn Môi trường 2 3
TT Bước công nghệ Thành phần dung dịch Nhiệt độ ( 0 C) Thời gian (phút)
4 Rửa nước Nước chảy tràn Môi trường 2 3
5 Rửa nước Nước chảy tràn Môi trường 2 3
6 Lân hoá Axit tự do: (0,1 1,2) điểm
Axit chung: (20 80) điểm Môi trường 5 7
7 Rửa nước Nước chảy tràn Môi trường 2 3
8 Tẩm xà phòng Xà phòng: (30 40) g/l 80±5 3 5
Bảng 3 Chế độ công nghệ tẩy rửa lân hóa2
Quá trình công nghệ dập bát được thực hiện trên máy dập nằm ngang với lực dập 4MN Trong suốt quá trình này, dụng cụ và phôi được bôi trơn và làm mát liên tục bằng dung dịch xà phòng có nồng độ từ 2,5% đến 3%.
Sản phẩm sau quá trình dập được kiểm tra kích thước chiều dày đáy và chênh lệch chiều dày thành Các kích thước khác được hình thành từ chày cối và thể tích phôi.
Hình 3.4 Hình vẽ phôi dập bát và sản phẩm dập bát
TT Yêu cầu chặng công nghệ
Dụng cụ, thiết bị kiểm tra Kết quả kiểm tra
Dụng cụ đo chiều dày đáy
- Đạt yêu cầu: 50/500% + Trung bình: 8,89 mm + Max: 9,00 mm + Min: 8,80 mm
2 Chênh lệch chiều dày thành tại toạ độ cách đáy
Dụng cụ đo chênh lệch chiều dày thành + đồng hồ so độ chính xác 0,01 mm
- Đạt yêu cầu: 50/500% + Trung bình: 0,23 mm + Max: 0,40 mm + Min: 0,09 mm
Kết quả kiểm tra chỉ tiêu sản phẩm dập bát được trình bày trong Bảng 3.3, bao gồm số liệu về chiều dày đáy và chênh lệch chiều dày thành phẩm Dữ liệu này được lấy từ phiếu báo kết quả số 02 của Nhà máy Z113.
Qua phiếu báo kết quả chiều dày đáy và chênh lệch chiều dày thành sản phẩm dập bát có biểu đồ phân bố như hình 3.5, hình 3.6:
Hình 3.5 Biểu đồ phân bố chiều dày đáy sản phẩm dập bát
Biểu đồ phân bố chênh lệch chiều dày thành sản phẩm dập bát cho thấy kết quả kiểm tra chiều dày đáy và chênh lệch chiều dày sản phẩm tương đối đồng đều
CHẶNG CÔNG NGHỆ DẬP VUỐT 3
Phôi dập vuốt 3 là sản phẩm tiếp theo của dập vuốt 2 (hình 3.7), được kiểm tra kích thước đường kính và chênh lệch chiều dày thành tại các tọa độ cách đáy 17mm và 70mm theo yêu cầu công nghệ.
TT Yêu cầu chặng công nghệ Dụng cụ, thiết bị kiểm tra Kết quả kiểm tra
1 Đường kính 32-0,15 Dưỡng kiểm ΠP1,970 +0,015 HE1,842 +0,015
2 Chênh lệch chiều dày thành tại toạ độ cách đáy
Dụng cụ đo chênh lệch chiều dày thành + đồng hồ so độ chính xác 0,01 mm
+ Trung bình: 0,19 mm + Max: 0,29 mm + Min: 0,07 mm
3 Chênh lệch chiều dày thành tại toạ độ cách đáy
Dụng cụ đo chênh lệch chiều dày thành + đồng hồ so độ chính xác 0,01 mm
+ Trung bình: 0,18 mm + Max: 0,29 mm + Min: 0,07 mm
Bảng 3.4 trình bày kết quả kiểm tra chỉ tiêu sản phẩm dập vuốt 2, với số liệu chênh lệch chiều dày thành phẩm được ghi nhận theo phiếu báo kết quả số 03 từ Nhà máy Z113.
Qua phiếu báo kết quả chênh lệch chiều dày thành sản phẩm dập vuốt 2 có biểu đồ phân bố như hình 3.8:
Kết quả kiểm tra chênh lệch chiều dày thành sản phẩm dập vuốt 2 tại tọa độ 17mm và 70mm cho thấy sự phân bố tương đối đồng đều về các giá trị trung tâm
Trước khi tiến hành nguyên công dập vuốt 3, phôi cần được ủ ở nhiệt độ từ 490 đến 510 độ C trong môi trường không khí Thời gian tổng cộng từ khi đưa vào lò đến khi lấy ra là 120 phút, trong đó có 70 phút ở buồng quay ra nhiệt.
TT Yêu cầu chặng công nghệ Dụng cụ, thiết bị kiểm tra Kết quả kiểm tra
1 Độ cứng sản phẩm vuốt 2 sau ủ tại tọa độ cách đáy
Máy đo độ cứng HR-150A số hiệu 1746 (tải trọng 100 kG)
- Đạt yêu cầu: 50/500% + Trung bình: 95,5 HRB + Max: 98,0 HRB + Min: 89,0 HRB
Bảng 3.5 trình bày kết quả kiểm tra độ cứng của sản phẩm dập vuốt 2 sau quá trình ủ, dựa trên số liệu từ phiếu báo kết quả số 04 của Nhà máy Z113.
Qua phiếu báo kết quả độ cứng sản phẩm vuốt 2 sau ủ có biểu đồ phân bố độ cứng như hình 3.9:
Sản phẩm sau ủ vuốt 2 được tẩy rửa lân hóa trên hệ thống tẩy rửa liên động 10 thùng tương tự như ủ dập bát và bánh tròn theo bảng 3.2
Chặng công nghệ dập vuốt 3 diễn ra trên máy dập nằm ngang với lực dập đạt 2MN Trong suốt quá trình dập, dụng cụ và phôi được liên tục bôi trơn và làm mát bằng dung dịch xà phòng có nồng độ từ 2,5% đến 3%.
Sản phẩm sau khi dập sẽ được kiểm tra kích thước đường kính ngoài và chênh lệch chiều dày thành Những kích thước khác được hình thành từ quá trình dập bằng chày cối và thể tích của phôi.
TT Yêu cầu chặng công nghệ Dụng cụ, thiết bị kiểm tra Kết quả kiểm tra
1 Đường kính 30,2-0,1 Dưỡng kiểm ΠP0,170 +0,015 HE0,092 +0,007
Hình 3.10Hình vẽ phôi dập vuốt 3 và sản phẩm dập vuốt 3
2 Chênh lệch chiều dày thành tọa độ 17mm: S ≤
Dụng cụ đo chênh lệch chiều dày thành + đồng hồ so độ chính xác 0,01 mm
3 Chênh lệch chiều dày thành toạ độ 90 mm: ≤S
Bảng 3.6 trình bày kết quả kiểm tra chỉ tiêu sản phẩm dập vuốt 3, thể hiện số liệu chênh lệch chiều dày thành phẩm dựa trên phiếu báo kết quả số 05 của Nhà máy Z113.
Qua phiếu báo kết quả chênh lệch chiều dày thành sản phẩm dập vuốt 3 có biểu đồ phân bố như hình 3.11 và tổ chức kim tương như hình 3.12:
Hình 3.11Biểu đồ phân bố chênh lệch thành sản phẩm dập vuốt 3
Kết quả kiểm tra cho thấy sự chênh lệch chiều dày thành sản phẩm dập vuốt 3 tại tọa độ 17mm và 90mm có sự phân bố lệch tâm về bên phải giá trị trung tâm Do đó, trong quá trình sản xuất, cần chú ý thực hiện kiểm tra thường xuyên để đảm bảo độ chính xác của chênh lệch chiều dày thành.
Hình 3.12 minh họa tổ chức kim tương sản phẩm dập vuốt 3 trên thành sản phẩm Nhận xét cho thấy tổ chức pha Peclite, bao gồm Ferite và Cementite, đã bị biến dạng dài theo chiều vuốt.
CHẶNG CÔNG NGHỆ HÀN ĐAI DẪN
Trước khi tiến hành hàn đai dẫn bằng đồng M1, phôi hàn đai cần được gia công rãnh theo yêu cầu kỹ thuật của bản vẽ Đồng thời, vỏ đầu đạn phải được làm sạch bằng cả phương pháp hóa học và cơ học để đảm bảo chất lượng hàn.
Để làm sạch bề mặt sản phẩm, sử dụng phương pháp hóa học bằng dung dịch NaOH nồng độ 30 50 g/l ở nhiệt độ 70 90 độ C trong khoảng thời gian 10 15 phút Sau đó, rửa sạch sản phẩm bằng nước sạch chảy tràn và sấy khô ở nhiệt độ 70 80 độ C trên bàn nhiệt.
Trước khi tiến hành hàn, cần kiểm tra bề mặt vật hàn để phát hiện các điểm ố vàng do quá trình oxy hóa khi sản phẩm để ngoài không khí Để làm sạch, sử dụng giấy ráp 280# để loại bỏ những điểm ố vàng này Sau khi làm sạch, sản phẩm cần được hàn ngay lập tức để đảm bảo chất lượng.
Quá trình hàn được thực hiện trên máy hàn PTA kiểu DURWELD 300 với các thông số của dòng hàn như sau:
Lưu lượng cấp khí plasma: 2,5 lít/phút
Lưu lượng cấp khí bảo vệ: 10 lít/phút
Lưu lượng cấp nước làm mát: 1 lít/phút
Tốc độ hàn: ~300 mm/phút
Các thông số công nghệ:
Tốc độ quay phôi: ~1 vòng / phút
Chu kỳ dao chuyển của đầu hàn ~ 60 lần/phút:
Sản phẩm sau hàn được kiểm tra kỹ lưỡng về mối hàn và tổ chức kim tương của đồng và thép trong khu vực hàn Hình ảnh minh họa cho thấy sự phân tích tổ chức của đồng sau khi tăng cứng.
Hình 3.13 Sản phẩm hàn đồng M1 vào vỏ đầu đạn bằng thép S10C (đã được tóp miệng và tăng cứng đai dẫn)
Hình 3.14 Liên kết vật liệu đồng
M1 và thép S10C sau khi hàn
Hình 3.15 Tổ chức kim tương α của đồng M1 trên mối hàn ghép (x400)
Hình 3.16 Tổ chức pha Peclite của thép S10C dưới lớp đồng M1
Hình 3.17 Tổ chức kim tương của α đồng M1 trên mối hàn ghép sau khi tăng cứng (x400)
CHẶNG CÔNG NGHỆ TIỆN BIÊN DẠNG NGOÀI
Sản phẩm sau khi xén chiều dài và khoan lỗ Φ16 được gá kẹp trên máy tiện CNC thực hiện gia công biên dạng ngoài (hình 3.18)
Hình 3.18Hình vẽ nguyên công tiện biên dạng ngoài và sản phẩm tiện biên dạng ngoài
TT Yêu cầu chặng công nghệ Dụng cụ, thiết bị kiểm tra Kết quả kiểm tra
1 Đường kính đai định tâm
3 Đường kính 29,55-0,14 Dưỡng kiểm ΠP),548 +0,0 07 HE= ,29 403 +0,013
4 Đường kính 28,1-0,28 Dưỡng kiểm ΠP(,098 +0,007 HE',813 +0,013
5 Đường kính 29,2-0,09 Dưỡng kiểm ΠP),174 +0,013 HE),103 +0,013
6 Dáng cung vỏ đầu đạn
Dưỡng kiểm dáng - Số lượng: 50 sản phẩm
(tải trọng đo 5 kG lực)
Máy đo độ cứng HXD-1000TB số hiệu 069008
- Đạt yêu cầu: 50/500% + Trung bình: 115, 38 HV + Max: 121,7 HV
8 Khối lượng vỏ đầu đạn hàn đai dẫn đã gia công hoàn chỉnh (2924,6) gam
Cân kỹ thuật số hiệu 4501 0,1 gam
- Đạt yêu cầu: 50/500% + Trung bình = 288,57 gam + Max= 289,8 gam
Bảng 3.7 trình bày kết quả kiểm tra kích thước ngoài sau khi tiện biên dạng ngoài và ren miệng Số liệu liên quan đến độ cứng đai dẫn và khối lượng vỏ đầu đạn hàn đai dẫn được lấy từ phiếu báo kết quả số 06 và 07 của Nhà máy Z113.
Kết quả độ cứng của đai dẫn và khối lượng vỏ đầu đạn hàn đai dẫn đã được gia công hoàn chỉnh được trình bày qua phiếu báo cáo, với biểu đồ phân bố thể hiện rõ ràng trong hình 3.19 và hình 3.20.
Hình 3.19Biểu đồ phân bố độ cứng đai dẫn
Kết quả kiểm tra cho thấy độ cứng của đai dẫn và khối lượng vỏ đầu đạn phân bố không đồng đều, lệch xa giá trị trung tâm Cần xác định nguyên nhân và điều chỉnh công nghệ để cải thiện sự phân bố, đưa các giá trị về gần trung tâm hơn.
Theo bảng phụ lục 6, độ cứng giữa hai vị trí đo trên cùng một đai dẫn có sự chênh lệch đáng kể, với giá trị chênh lệch tối đa lên tới 6,5 HV.
Dựa trên kết quả kiểm tra khối lượng và độ cứng của đai dẫn, đã thực hiện điều chỉnh nguyên công vuốt 3 và tăng cứng đai dẫn Cụ thể, thiết kế lại chày dập vuốt 3 và hiệu chỉnh thiết kế đồ gá để tăng cứng đai dẫn, nhằm tạo ra góc xoay nhỏ và lượng biến dạng hợp lý, đảm bảo khối lượng vỏ đầu đạn và độ cứng của đai dẫn.
Sau khi điều chỉnh thiết kế đồ gá, kết quả kiểm tra độ cứng đã tăng lên với giá trị trung bình đạt 118,7 HV Đồng thời, độ chênh lệch giữa hai vị trí đo cũng đã được thu nhỏ, tối đa chỉ còn 3,7 HV.
TT Yêu cầu chặng công nghệ Dụng cụ, thiết bị kiểm tra Kết quả kiểm tra
(tải trọng đo 5 kG lực)
Máy đo độ cứng HXD-1000TB số hiệu 069008
- Đạt yêu cầu: 100/1000% + Trung bình: 118,78 HV + Max: 127,2 HV
2 Khối lượng vỏ đầu đạn hàn đai dẫn đã gia công hoàn chỉnh (2924,6) gam
Cân kỹ thuật số hiệu 4501 0,1 gam
- Đạt yêu cầu: 100/1000% + Trung bình = 288, gam 71 + Max= 290,5 gam
Bảng 3.8 Kết quả kiểm tra độ cứng đai dẫn và khối lượng vỏ đầu đạn sau khi điều chỉnh công nghệ
Dữ liệu về độ cứng của đai dẫn và khối lượng vỏ đầu đạn hàn đai dẫn đã được điều chỉnh công nghệ theo phiếu báo kết quả số 08 và 09 từ Nhà máy Z113.
Hình 3.21, 3.22 biểu diễn phân bố độ cứng đai dẫn và khối lượng vỏ đầu đạn sau khi điều chỉnh công nghệ
Hình 3.21Biểu đồ phân bố độ cứng đai dẫn sau khi điều chỉnh
Hình 3.22Biểu đồ phân bố khối lượng vỏ đầu đạn sau khi điều chỉnh
Trong quá trình sản xuất, cần điều chỉnh một số chặng công nghệ như tăng cứng đai dẫn và tiện đáy kết hợp với tiện rãnh hàn đai để đảm bảo chất lượng sản
KIỂM TRA TĨNH SẢN PHẨM
4.1.1 Rò khuyết tật vỏ đầu đạn
Vỏ đầu đạn được kiểm tra khuyết tật như vết nứt, điểm rỗ và sự không liên tục của kim loại trong quá trình dập vuốt Thiết bị dò khuyết tật CDW-2000D hoạt động bằng cách làm nhiễm từ vỏ đầu đạn và tưới dung dịch bột sắt lên bề mặt Khi vỏ đầu đạn có khuyết tật, bột sắt sẽ không bám đều trên bề mặt, cho thấy sự không liên tục của kim loại.
Dung dịch: (30 40) gam bột sắt từ/1000 ml dung dịch
Sau khi kiểm tra khuyết tật xong, các vỏ đầu đạn được khử nhiễm từ
4.1.2 Thử áp suất vỏ đầu đạn
Sau khi rò khuyết tật, vỏ đầu đạn được thử áp lực 98,1 +0,98 MPa trong thời gian
Nguyên lý kiểm tra vỏ đầu đạn bao gồm bơm dầu vào lòng trong thông qua đồ gá Sau khi đầy dầu, cần điều chỉnh áp lực đạt 98,1 +0,98 MPa và giữ trong 10 giây Yêu cầu là vỏ đầu đạn không được có điểm xì dầu ra ngoài và áp lực dầu phải ổn định không giảm trong suốt thời gian kiểm tra.
Vỏ đầu đạn được kiểm tra đường kính phần trụ với kích thước Ф29,55-0,14 và Ф30-0,1-0,225, đảm bảo không vượt quá giới hạn quy định trong bản vẽ Kết quả kiểm tra cho thấy thân đầu đạn đạt yêu cầu chất lượng.
Trước khi thực hiện thử áp lực, cần xác định rõ độ tăng và giảm áp suất trước và sau khi thử nghiệm Kích thước của các thiết bị cũng cần được xem xét kỹ lưỡng để đảm bảo tính chính xác trong quá trình thử nghiệm.
Bảng 4 trình bày kết quả kiểm tra đường kính vỏ đầu đạn trước và sau khi thử áp suất, dựa trên số liệu theo phiếu báo kết quả số 10 của Nhà máy Z113.
Từ kết quả kiểm tra đường kính trước và sau khi thử áp lực vỏ đầu đạn, kết quả vỏ đầu đạn thử áp lực đạt yêu cầu
4.1.3 Kiểm tra cơ tính vỏ đầu đạn
Vỏ đầu đạn sau khi hoàn thiện sẽ được cắt thành ba mẫu dọc theo chiều dài, cách nhau 120 độ để thử nghiệm cơ tính Quy trình cắt và gia công mẫu được thực hiện bằng phương pháp không sinh nhiệt và không áp dụng lực dạng xung lực trực tiếp lên mẫu.
Hình 4.1 Nguyên lý kiểm tra áp suất vỏ đầu đạn
Kết quả kiểm tra cơ tính vỏ đầu đạn theo bảng 4.2
Giới hạn chảy σ c không nhỏ hơn
253 (MPa) Độ thắt tỷ đối ψ không nhỏ hơn
Bảng 4 Kết quả kiểm tra cơ tính vỏ đầu đạn2
Kết luận: kết quả kiểm tra cơ tính đạt yêu cầu
Hình 4.2 Vị trí cắt bổ mẫu kiểm tra cơ tính vỏ đầu đạn
THỬ NGHIỆM SẢN PHẨM
Khả năng sát thương của đầu đạn phụ thuộc vào việc đầu đạn tiếp cận mục tiêu và kích nổ dưới tác động của ngòi đạn, từ đó tạo ra các mảnh văng Đặc tính sinh mảnh đạn được đánh giá qua các tiêu chí cụ thể.
- Số lượng mảnh hiệu quả
- Phân bố mảnh theo khối lượng
- Vận tốc bay tản của các mảnh văng
- Phân bố mảnh trong không gian bay tản
Thử nổ sinh mảnh là bước quan trọng trong sản xuất đầu đạn, nhằm kiểm tra khả năng sinh mảnh của vật liệu vỏ, công nghệ chế tạo và tính năng của thuốc nổ Đầu đạn cần được nhồi thuốc nổ A- (IX 2) với khối lượng từ 46 đến 48 gam, đảm bảo mật độ nhồi nén ≥ 1,68 g/cm³ theo thiết kế Ngòi thử nghiệm CX 30 và mạch kích nổ được bố trí tương tự như ngòi thật, sử dụng dây cháy chậm để kích nổ Đầu đạn sẽ được treo trong hộp thu hồi để tiến hành thử nghiệm.
Quá trình thử nổ sinh mảnh được thử nghiệm so sánh đối chứng:
- Đầu đạn của Nga nhồi thuốc nổ A- -2 IX (đầu đạn được tháo ra từ đạn của Nga)
- Đầu đạn của Nga đã được xì tháo thuốc nổ, nhồi mới thuốc nổ A- -2 IX
- Vỏ đầu đạn chế tạo từ thép S10C, nhồi mới thuốc nổ A-IX-2
Khối lượng vỏ đầu đạn trước khi nhồi thuốc
Dung tích lòng trong vỏ đầu đạn trước khi nhồi thuốc (ml)
Khối lượng thuốc nổ A- -2 IX nhồi ép (g)
Dung tích lỗ lắp ngòi
Khối lượng đầu đạn sau khi nhồi thuốc (g)
I Đầu đạn cấp 2 của Nga được xì tháo thuốc nổ, nhồi ép mới thuốc nổ A- -2IX
II Đầu đạndo Nhà máy Z113 chế tạo được dập từ, thép S10C, nhồi thuốc nổ A- -2 IX
Bảng 4 Kết quả kiểm tra các thông số đầu đạn trước và sau nhồi thuốc nổ3
Học viên Nguyễn Đức Thanh GVHD: PGS - TS Nguyễn Thị
Hình 4.3 Biểu đồ tỷ lệ phân bố mảnh (< 3 gam)
Hình 4.4 Biểu đồ tỷ lệ phân bố mảnh ((3 5) gam)
Hình 4.5 Biểu đồ tỷ lệ phân bố mảnh (>15 gam)
Hình 4.6 Biểu đồ tỷ lệ phân bố mảnh (toàn đầu đạn)
4.2.2 Định lượng thuốc phóng bắn kiểm tra độ bền đầu đạn hàn đai dẫn, , độ chụm Để thử nghiệm bắn kiểm tra độ bền đầu đạn hàn đai dẫn, độ chụm, ta phải thực hiện bắn định lượng để xác định lượng thuốc nhồi vào vỏ liều đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật cho phát bắn thử nghiệm
4.2.2.1 Các yếu tố đảm bảo cho thử nghiệm
Vỏ đầu đạn đã được nghiệm thu tĩnh và đạt yêu cầu theo tài liệu thiết kế Đầu đạn được nhồi chất nổ giả và lắp ngòi giả với khối lượng đạt chuẩn m90±1 gram.
- Vỏ liều chế tạo mới đạt yêu cầu theo tài liệu thiết kế
- Bộ lửa điện: BLĐ 30 lắp- cho đạn 30mm hải quân ĐPST-630
- Thuốc phóng: 6/7 FL lắp cho đạn sử dụng thuốc phóng nhập khẩu lượng , nhồi ω =(114±0,1)g
- Liều tẩy đồng: dây chì C3 đường kính 1,25, khối lượng: 1,13 gam
- Đạn được tổng lắp trong môi trường điều hoà đảm bảo nhiệt độ từ (15
30) 0 C, độ ẩm tương đối (50 ÷ 65)% Viên đạn tổng lắp đảm bảo lực rút đầu đạn không nhỏ hơn 2.300kG
Phương tiện đo áp suất sử dụng Cruser kiểu vặn với diện tích piston 0,2 cm² (đường kính piston 5,05 mm) và trụ đồng hình trụ 4x6,5 mm Đối với liều phóng ở 15°C, áp suất dự đo là P = 4,49 MPa (2900 kG/cm²), trong khi ở 40°C, áp suất dự đo là P = 4,11 MPa (3100 kG/cm²) Thiết bị đo thuật phóng ngoài là W700.
Đạn t ng lổ ắp được sử dụng để định lượng liều phóng, với điều kiện bảo ôn ở nhiệt độ (152) 0 C trong thời gian không quá 48 giờ Mục đích là để đo sơ tốc và áp suất ở nhiệt độ quy về 15 0 C.
+ Đạn được b o ôn ả ở nhiệt độ (402) 0 C trong th i gian không nh ờ ỏ hơn 48 ờ gi để đo áp suất ở nhiệt độ 40 0 C
+ Đạn t ng lổ ắp theo k t quế ả bắn định lượng trên dùng cho bắn kiểm tra độ bền đầu đạn hàn đai dẫn và b
4.2.2.2 Bắn định lượng thuốc phóng
Bắn định lượng thuốc phóng được thực hiện với sơ tốc và áp suất quy định ở nhiệt độ 152°C, cùng với áp suất ở nhiệt độ bảo ôn 402°C Các điều kiện thử nghiệm và kết quả bắn được trình bày chi tiết trong bảng 4.5.
Hạng mục thử nghiệm Điều kiện thử nghiệm Yêu cầu kết quả
1 Bắn kiểm tra sơ tốc liều chiến đấu ở
- Pháo thử nghiệm đo sơ tốc đạn 30mm (nòng pháo kiểu AO-18)
- Đầu đạn 30mm hải quân ĐPST-
630 nhồi giả, lắp ngòi giả
- Liều phóng: Liều chiến đấu được bảo ôn ở nhiệt độ (152) 0 C trong thời gian không nhỏ hơn 48 giờ
- Đo vận tốc bằng thiết bị đo W700
- Mục tiêu: hầm thu hồi đạn
Sơ tốc trung bình V0TB, m/s 890,40 -
Sai lệch sơ tốc RV0, m/s 1,31 -
2 Bắn kiểm tra áp suất liều chiến đấu ở
- Pháo thử nghiệm đo áp suất đạn 30mm (nòng pháo kiểu AO-18)
- Đầu đạn 30mm hải quân ĐPST-
630 nhồi giả, lắp ngòi giả
- Liều phóng: liều chiến đấu được bảo ôn ở nhiệt độ (152) 0 C trong thời gian không nhỏ hơn 48 giờ
- Đo áp suất bằng Cruser kiểu vặn có diện tích piston 0,2cm 2 , sử dụng trụ đồng hình trụ 4x6,5mm dự áp một lần P(4,49MPa
(2900 kG/cm 2 ) và tra bảng
- Mục tiêu: hầm thu hồi đạn
- 3132 Áp suất trung bình PmTB, kG/cm 2 - 3043 Áp suất đơn phát Pmmax, kG/cm 2 - 3177
Hạng mục thử nghiệm Điều kiện thử nghiệm Yêu cầu kết quả
3 Bắn kiểm tra áp suất liều chiến đấu ở
- Pháo thử nghiệm đo áp suất đạn 30mm (nòng pháo kiểu AO-18)
- Đầu đạn 30mm hải quân ĐPST-
630 nhồi giả, lắp ngòi giả
- Liều phóng: liều chiến đấu được bảo ôn ở nhiệt độ (402) 0 C trong thời gian không nhỏ hơn 24 giờ
- Đo áp suất bằng Cruser kiểu vặn có diện tích piston 0,2cm2 sử , dụng trụ đồng hình trụ 4x6,5mm dự áp một lần P04,11MPa
(3100 kG/cm 2 ) và tra bảng
- Mục tiêu: hầm thu hồi đạn.
- 3182 Áp suất trung bình PmTB, kG/cm 2 - 3254 Áp suất đơn phát Pmmax, kG/cm 2 - 3453
Bảng 4 Kết quả bắn định lượng thuốc phóng5
4.2.2.3 Bắn kiểm tra độ bền đầu đạn hàn đai dẫn
Vỏ đầu đạn cần đảm bảo độ bền, không xuất hiện vết nứt, ứng suất và độ biến dạng phải nằm trong giới hạn cho phép để đảm bảo an toàn và khả năng dẫn đạn Các điều kiện này đã được các Viện sỹ của Viện Vũ khí tính toán lý thuyết bền Luận văn chỉ tập trung vào điều kiện thử nghiệm và phương pháp bắn kiểm tra độ bền của vỏ đầu đạn hàn đai dẫn Hầm thu hồi đạn được thiết kế với 4 ngăn rộng 1m, nhồi mùn cưa ẩm và cách nhau 1m, nơi đạn được bắn vào từ khoảng cách 200m Sau khi bắn, cần tiến hành đào hầm thu hồi để kiểm tra các đầu đạn.
- Tỷ lệ thu hồi đầu đạn 10/10 viên (100%)
- Vỏ đầu đạn không nứt vỡ
- Đai đạn không rơi, vỡ trong nòng và trên đường bay
Đường kính phần định tâm của trụ tròn có thể tăng hoặc giảm đến 0,05mm, với kích thước được đo tại vị trí cách đáy đầu đạn 44mm, thực hiện đo ở hai vị trí vuông góc nhau.
Số đóng trên đầu đạn
Trước khi bắn Sau khi bắn Độ sai lệch kích thước sau bắn (Ф 1 )- (Ф 2 ) Đường kính Φ (mm) Đường kính Φ (mm)
Bảng 4 Đường kính đai định tâm vỏ đầu đạn trước và sau khi bắn6
4.2.2.4 Bắn kiểm tra độ chụm đầu đạn Độ chụm là một trong những đặc tính chiến đấu của đầu đạn Nó ảnh hưởng trực tiếp đến lượng tiêu hao đạn dược, thời gian thực hiện nhiệm vụ chiến đấu và khoảng cách an toàn cho bộ binh Đạn có độ chụm cao thì hiệu quả tác dụng của hỏa lực pháo binh tăng mạnh Độ chụm của đạn pháo phụ thuộc vào độ phân tán vận tốc ban đầu, góc bắn và hệ số thuật phóng của đầu đạn, có nghĩa phụ thuộc vào:
- Độ sai lệch khối lượng đầu đạn, liều phóng
- Đặc tính cháy và các tính chất lý - hóa của thuốc phóng
- Mật độ nhồi thuốc phóng
- Điều kiện cắt đai dẫn
- Các đặc điểm kết cấu của vũ khí
- Phân bố khối lượng đầu đạn tương đối với trục đạn
- Vị trí trọng tâm và các đại lượng lệch tâm
- Độ ổn định của đạn trên đường bay
Độ chụm của đầu đạn 30mm Hải quân thay đổi tùy thuộc vào phương pháp bắn Tại cự ly 600 m, giá trị sai lệch xác suất về hướng (σx) và về tầm (δy) được tính toán để xác định độ chính xác của đầu đạn.
Yêu cầu kỹ thuật của độ chụm (nhóm bắn 15 viên) đối với đạn nổ phá - sát thương 30 mm dùng cho Hải quân:
Kết quả bắn kiểm tra độ chụm theo bảng
Học viên Nguyễn Đức Thanh GVHD: PGS - TS Nguyễn Thị P
TT Hướng Tầm Công thức tính độ chụm
Sai l ch vệ ề hướng σx = 0,17 m Sai l ch vệ ề ầ t m δy = 0,22 m Yêu cầu kỹ thuật:
Bảng 4 Kết quả bắn kiểm tra độ chụm đầu đạn 7
Vỏ đầu đạn 30 mm Hải quân sau khi hoàn thiện sẽ trải qua quá trình kiểm tra tĩnh để phát hiện rò rỉ và khuyết tật, thử áp suất cao, cùng với việc kiểm tra cơ tính cho một số mẫu thử Quá trình thử nghiệm nổ sinh mảnh sẽ được thực hiện với sự so sánh giữa đầu đạn nguyên bản của Nga, đầu đạn đã tháo thuốc nổ và được nhồi lại thuốc nổ mới, và vỏ đầu đạn được chế tạo mới.
Việc tổng hợp và thử nghiệm độ chụm của đạn là cần thiết để đảm bảo tính tin cậy và ổn định trong quá trình bay Các yếu tố quan trọng bao gồm trọng tâm, hình dáng đầu đạn, đường kính đai định tâm và cấu trúc của đai dẫn, bao gồm cả cơ tính và sự liên kết giữa đồng M1 và thép S10C.