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 – 2024 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 cơ khí Mã số: 9520103 LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT CƠ KHÍ NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS TS NGUYỄN ĐẮC TRUNG Hà Nội - 2024 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan tất cả nội dung nghiên cứu trong luận án Nghiên cứu công nghệ dập thủy tĩnh để tạo hình chi tiết rỗng dạng trụ bậc và chữ T từ phôi ống là công trình nghiên cứu của tôi, hoàn thành dưới sự hướng dẫn của PGS.TS Nguyễn Đắc Trung Các kết quả trong luận án là hoàn toàn trung thực và chưa từng được tác giả khác công bố trong bất kỳ một công trình nghiên cứu nào Tôi xin cam đoan mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận án đã được cảm ơn và các thông tin trích dẫn trong luận án đều được chỉ rõ nguồn gốc theo đúng quy định Hà Nội, ngày 01 tháng 03 năm 2024 NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC TÁC GIẢ PGS TS Nguyễn Đắc Trung Vũ Đức Quang i LỜI CẢM ƠN Nghiên cứu sinh xin bày tỏ lòng biết ơn tới các cá nhân và tập thể đã giúp đỡ nghiên cứu sinh trong suốt quá trình học tập, nghiên cứu và hoàn thành luận án Đặc biệt, nghiên cứu sinh xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành và sâu sắc nhất tới PGS.TS Nguyễn Đắc Trung, thầy đã hướng dẫn, giúp đỡ, gợi mở sáng tạo trong quá trình làm luận án Nghiên cứu sinh xin cảm ơn Đại học Bách khoa Hà Nội, Trường Cơ khí, Nhóm chuyên môn Gia công áp lực và các bạn sinh viên đã giúp đỡ, đặc biệt TS Đinh Văn Duy - Trưởng nhóm chuyên môn Gia công áp lực Nghiên cứu sinh xin cảm ơn Ban lãnh đạo Khoa Cơ khí, Bộ môn Gia công áp lực, Phòng thí nghiệm Gia công áp lực – Học viện Kỹ thuật Quân sự vì sự hỗ trợ và giúp đỡ kỹ thuật cho nghiên cứu sinh trong suốt quá trình tiến hành thực nghiệm Nghiên cứu sinh xin cảm ơn tất cả các bạn sinh viên Khoa cơ khí – Đại học Kinh tế Kỹ thuật Công nghiệp vì sự hỗ trợ của các bạn Nghiên cứu sinh xin cảm ơn Ban Giám hiệu, lãnh đạo Khoa Cơ khí, các Phòng ban của trường Đại học Kinh tế - Kỹ thuật Công nghiệp đã tạo điều kiện tốt nhất về mọi mặt trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu của nghiên cứu sinh Nghiên cứu sinh xin gửi lời cảm ơn đặc biệt tới gia đình, bạn bè vì sự động viên và hỗ trợ trong suốt quá trình nghiên cứu và hoàn thành luận án này Nghiên cứu sinh Vũ Đức Quang ii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN ………………………………………………………………….ii DANH MỤC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT vii DANH MỤC CÁC BẢNG ix DANH MỤC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ x MỞ ĐẦU ………………………………………………………………… 1 1 Lý do lựa chọn đề tài 1 2 Mục đích nghiên cứu của đề tài 2 3 Đối tượng nghiên cứu của đề tài .2 4 Phạm vi nghiên cứu của đề tài 2 5 Phương pháp nghiên cứu 3 6 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài 4 7 Các đóng góp mới của luận án 4 8 Bố cục của luận án 4 Chương 1 TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ DẬP THỦY TĨNH PHÔI ỐNG 6 1.1 Khái quát về công nghệ dập thủy tĩnh phôi ống 6 1.2 Các kết quả nghiên cứu ngoài nước và trong nước về công nghệ dập thủy tĩnh phôi ống .9 1.2.1 Ngoài nước .9 1.2.1.1 Về sản phẩm .9 1.2.1.2 Về công nghệ 13 1.2.1.3 Về thiết bị và khuôn 23 1.2.2 Trong nước 30 1.3 Phân tích đánh giá các nghiên cứu trong và ngoài nước 31 1.4 Xác định các vấn đề nghiên cứu 32 Kết luận chương 1 33 Chương 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ CÔNG NGHỆ DẬP THỦY TĨNH PHÔI ỐNG …………………………………………………………………34 2.1 Quá trình dập thủy tĩnh phôi ống 34 2.2 Mối quan hệ ứng suất và biến dạng trong dập thủy tĩnh phôi ống 36 iii 2.3 Xây dựng mô hình bài toán dập thủy tĩnh phôi ống để tạo hình chỉ tiết rỗng dạng trụ bậc và ống chữ T 40 2.3.1 Xác định các giới hạn tạo hình và kiểm soát quá trình tạo hình 41 2.3.2 Xác định các thành phần lực dọc trục 47 Chương 3 NGHIÊN CỨU QUÁ TRÌNH DẬP THỦY TĨNH PHÔI ỐNG BẰNG MÔ PHỎNG SỐ 49 3.1 Lựa chọn công cụ mô phỏng số 49 3.2 Thiết lập bài toán mô phỏng số nghiên cứu công nghệ dập thủy tĩnh phôi ống …………………………………………………………………51 3.2.1 Thiết lập mô hình hình học 3D 51 3.2.2 Chia lưới phần tử 52 3.2.3 Mô hình vật liệu 52 3.2.4 Thiết lập các điều kiện biên 54 3.3 Khảo sát ảnh hưởng của bốn mức độ cấp phôi và áp suất chất lỏng tới khả năng tạo hình chi tiết ống trụ bậc 59 3.3.1 Mức 1 …………………………………………………………………61 3.3.2 Mức 2 …………………………………………………………………62 3.3.3 Mức 3 …………………………………………………………………63 3.3.4 Mức 4 …………………………………………………………………64 3.3.5 Miền giá trị của các thông số công nghệ 66 3.3.6 Thiết lập mối quan hệ giữa các thông số đầu ra với với áp suất chất lỏng pi-trụ bậc và tổng chuyển vị mặt đầu ống s-trụ bậctrụ bậc .69 3.4 Khảo sát ảnh hưởng của bốn mức độ cấp phôi và áp suất chất lỏng tới khả năng tạo hình chi tiết ống chữ T 72 3.4.1 Mức 1 …………………………………………………………………73 3.4.2 Mức 2 …………………………………………………………………74 3.4.3 Mức 3 …………………………………………………………………75 3.4.4 Mức 4 …………………………………………………………………75 3.4.5 Miền giá trị của các thông số công nghệ 77 3.4.6 Thiết lập mối quan hệ giữa các thông số đầu ra với với áp suất chất lỏng pi-chữ T và tổng chuyển vị mặt đầu ống s-chữ T .80 Kết luận chương 3 83 Chương 4 NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ DẬP THỦY TĨNH PHÔI ỐNG BẰNG THỰC NGHIỆM 84 4.1 Hệ thống thực nghiệm quá trình dập thủy tĩnh phôi ống 84 iv 4.1.1 Máy ép thủy lực 85 4.1.2 Máy dập thủy tĩnh phôi ống 86 4.1.3 Khuôn thí nghiệm 87 4.1.4 Kết nối hệ thống thực nghiệm 89 4.2 Thực nghiệm và kết quả 90 4.2.1 Trình tự tiến hành thực nghiệm 90 4.2.1.1 Chọn áp suất chất lỏng, mức chuyển vị mặt đầu ống, và lực dọc trục …………………………………………………………………90 4.2.1.2 Các bước tiến hành thực nghiệm 90 4.2.1.3 Kế hoạch thực nghiệm .91 4.2.2 Kết quả thực nghiệm và so sánh .91 4.2.2.1 Kết quả thực nghiệm và so sánh chi tiết ống trụ bậc 93 4.2.2.2 Kết quả thực nghiệm và so sánh chi tiết ống chữ T 96 4.2.3 So sánh và phân tích 98 Kết luận chương 4 101 KẾT LUẬN ……………………………………………………………… 102 KIẾN NGHỊ VỀ NHỮNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO .103 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CỦA LUẬN ÁN 104 TÀI LIỆU THAM KHẢO 105 PHỤ LỤC ……………………………………………………………… 115 PHỤ LỤC 1 KẾT QUẢ BIẾN DẠNG TẠO HÌNH Ở MỨC 1: s-trụ bậc / L0 = 0 1 PHỤ LỤC 2 KẾT QUẢ BIẾN DẠNG TẠO HÌNH Ở MỨC 2: s / L0  0.01  0.1 ………………………………………………………………… 2 PHỤ LỤC 3 KẾT QUẢ BIẾN DẠNG TẠO HÌNH Ở MỨC 3: s-trụ bậc / L0  0.1  0.2 ………………………………………………………………… 3 PHỤ LỤC 4 KẾT QUẢ BIẾN DẠNG TẠO HÌNH Ở MỨC 4: s-trụ bậc / L0 > 0.2.5 PHỤ LỤC 5 KẾT QUẢ BIẾN DẠNG TẠO HÌNH Ở MỨC 1: s-chữ T / L0 = 0 5 PHỤ LỤC 6 KẾT QUẢ BIẾN DẠNG TẠO HÌNH Ở MỨC 2: s-chữ T / L0  0.01  0.1 ………………………………………………………………….6 PHỤ LỤC 7 KẾT QUẢ BIẾN DẠNG TẠO HÌNH Ở MỨC 3: s-chữ T / L0  0.1  0.2 ………………………………………………………………… 6 PHỤ LỤC 8 KẾT QUẢ BIẾN DẠNG TẠO HÌNH Ở MỨC 4: s-chữ T / L0 > 0.2 7 PHỤ LỤC 9 SO SÁNH KẾT QUẢ TẠO HÌNH CHI TIẾT RỖNG DẠNG TRỤ BẬC Ở MỨC 1 (s-trụ bậc = 0) 10 v PHỤ LỤC 10 SO SÁNH KẾT QUẢ TẠO HÌNH CHI TIẾT RỖNG DẠNG TRỤ BẬC Ở MỨC 2 (s-trụ bậc = 1.2  12 (mm) THEO ĐƯỜNG TẢI a2, a4 và a6) 12 PHỤ LỤC 11 SO SÁNH KẾT QUẢ TẠO HÌNH CHI TIẾT RỖNG DẠNG TRỤ BẬC Ở MỨC 4 (s-trụ bậc = > 24 mm THEO ĐƯỜNG TẢI a8) CỦA CHI TIẾT P10, P11, P12 …………………………………………………………………15 PHỤ LỤC 12 SO SÁNH KẾT QUẢ TẠO HÌNH CHI TIẾT RỖNG DẠNG TRỤ BẬC Ở MỨC 4 (s-trụ bậc = > 24 mm THEO ĐƯỜNG TẢI a6) CỦA CHI TIẾT P13, P14 ………………………………………………………………….15 PHỤ LỤC 13 SO SÁNH KẾT QUẢ TẠO HÌNH CHI TIẾT RỖNG DẠNG TRỤ BẬC Ở MỨC 2 (s-trụ bậc = 1.2  12 mm THEO ĐƯỜNG TẢI a2) và mức 4 (s-trụ bậc = > 24 mm THEO ĐƯỜNG TẢI a4) CỦA CHI TIẾT P15, P16, P17 16 PHỤ LỤC 14 SO SÁNH KẾT QUẢ TẠO HÌNH CHI TIẾT RỖNG DẠNG TRỤ BẬC Ở MỨC 2 (s-trụ bậc = 1.2  12 (mm) THEO ĐƯỜNG TẢI a2) CỦA CHI TIẾT P3, P4 …………………………………………………………………16 PHỤ LỤC 15 SO SÁNH KẾT QUẢ TẠO HÌNH CHI TIẾT ỐNG CHỮ T VỚI TỔNG CHUYỂN VỊ MẶT ĐẦU ỐNG Ở MỨC VỚI TỔNG CHUYỂN VỊ MẶT ĐẦU ỐNG Ở MỨC 2, MỨC 3 và MỨC 4 .17 PHỤ LỤC 16 SO SÁNH KẾT QUẢ TẠO HÌNH CHI TIẾT ỐNG CHỮ T VỚI TỔNG CHUYỂN VỊ MẶT ĐẦU ỐNG Ở MỨC VỚI TỔNG CHUYỂN VỊ MẶT ĐẦU ỐNG Ở MỨC 3 .20 vi DANH MỤC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT Ký hiệu Đơn vị Giải nghĩa CDA110 - Vật liệu 99.9%Cu Computer-aided engineering - Kỹ thuật thông qua CAE - sự trợ giúp của máy tính Finite Element - Phần tử hữu hạn FE - Finite Element Method – Phương pháp phần tử hữu hạn FEM - Chiều dày chi tiết (được sử dụng trong Abaqus/CAE) STH mm Chuyển vị mặt đầu ống theo trục OX (được sử dụng trong Abaqus/CAE) U1 mm Chuyển vị mặt đầu ống theo trục OZ (được sử dụng trong Abaqus/CAE) U3 mm Đường kính phôi ống Chiều dày phôi ống d0 mm Chiều dài phôi ống t0 mm Đường kính phình giãn nở rộng của chi tiết ống trụ L0 mm bậc Sai số đường kính phình giãn nở rộng của chi tiết Dp mm ống trụ bậc Chiều dài vùng phình giãn nở rộng 1 Dp % Chiều dài vùng phình giãn nở rộng 2 Chiều dài chi tiết ống trụ bậc Lp1 mm Chiều dày chi tiết vùng giãn nở rộng Lp2 mm Đường kính vấu chi tiết ống chữ T Lp mm Chiều cao vấu của chi tiết ống chữ T ti mm Sai số chiều cao vấu của chi tiết ống chữ T Dv mm Chiều dày chi tiết ở đỉnh vấu Hv mm Chiều dài chi tiết ống chữ T Hv % Chiều dài ống tự do tc mm Áp suất chất lỏng công tác LT mm Áp suất bên ngoài ống lf mm Áp suất pi MPa Chuyển vị mặt đầu ống pe MPa Tổng chuyển vị mặt đầu ống p MPa Chiều dài tiếp xúc ban đầu của ống với bề mặt s mm khuôn s mm Ứng suất pháp hướng tiếp Ứng suất dọc trục ltx mm Ứng suất pháp hướng tâm Ứng suất tương đương  N/mm2 Ứng suất chảy giới hạn z N/mm2 Ứng suất bền giới hạn r = K N/mm2 eff N/mm2 Y N/mm2 U N/mm2 vii c N/mm2 Ứng suất nén tới hạn dọc trục εθ - Biến dạng tiếp tuyến εz - Biến dạng dọc trục εt - Biến dạng chiều dày εeff - Biến dạng tương đương t-trụ bậcmax % Biến mỏng chiều dày ống lớn nhất t-trụ bậcmax % Sai số biến mỏng chiều dày ống lớn nhất Fa N Lực dọc trục Fp N Lực làm kín theo áp suất chất lỏng Pi Fz là thành phần lực dọc trục được sinh ra trong Fz N thành ống và cùng với tác dụng của áp suất bên trong, duy trì dòng chảy dẻo của thành ống Ff N Lực lực ma sát Fck N Lực kín khít trong quá trình dập Fg = Fs N Lực lực đối áp μ - Hệ số ma sát ρ kg/m3 Khối lượng riêng E GPa Mô đun đàn hồi C MPa Hằng số vật liệu n - Số mũ hóa bền của vật liệu ν - Hệ số Poisson  % Mức độ biến dạng tương đối Đường tải áp suất chất lỏng (theo thời gian) chi tiết I1 MPa ống trụ bậc Đường tải chuyển vị mặt đầu ống (theo thời gian) a2, a4, a6, a8 mm chi tiết ống trụ bậc Đường tải áp suất chất lỏng (theo thời gian) chi tiết IT1, IT2, IT3 MPa ống chữ T Đường tải chuyển vị mặt đầu ống (theo thời gian) AT1, AT2, mm chi tiết ống chữ T AT3, AT4 viii