Nghiên cứu ảnh hưởng của các thông số công nghệ cơ bản khi lăn ép đến khả năng tạo hình tấm dày có biên dạng phức tạp ứng dụng trong công nghệ đóng tàu

i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đề tài nghiên cứu riêng Các số liệu kết nêu Luận án trung thực chưa công bố công trình khác Hà Nội, tháng năm 2016 Người hướng dẫn khoa học Nghiên cứu sinh PGS.TS Nguyễn Đắc Trung Trần Hải Đăng ii LỜI CẢM ƠN Tôi xin chân thành cảm ơn Bộ môn Gia công áp lực - Viện Cơ khí - Trường Đại học Bách khoa Hà Nội tạo điều kiện thuận lợi suốt trình học tập thực luận án Tôi đặc biệt cảm ơn PGS.TS Nguyễn Đắc Trung tận tình hướng dẫn chuyên môn suốt trình học tập thực luận án Tôi xin cảm ơn Ban Giám hiệu, phòng Công tác tuyển sinh trường Đại học Sao Đỏ tạo điều kiện thời gian, sở vật chất động viên suốt trình nghiên cứu học tập Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy phản biện, thầy hội đồng chấm luận án dành thời gian đọc góp ý kiến quý báu để hoàn chỉnh luận án định hướng nghiên cứu tương lai Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới toàn thể gia đình, bạn bè, người chia sẻ, động viên, giúp đỡ học tập, nghiên cứu hoàn thành luận án Nghiên cứu sinh Trần Hải Đăng iii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN ii MỤC LỤC iii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT v DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU vii DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ viii MỞ ĐẦU I Mục đích, đối tượng phạm vi nghiên cứu đề tài Mục đích đề tài 2 Đối tượng phạm vi nghiên cứu II Phương pháp nghiên cứu III Ý nghĩa khoa học ý nghĩa thực tiễn Ý nghĩa khoa học Ý nghĩa thực tiễn IV Các đóng góp luận án V Các nội dung luận án CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN CÔNG NGHỆ TẠO HÌNH CHI TIẾT VỎ TỪ TẤM DẦY 1.1 Các chi tiết hình dạng phức tạp, cỡ lớn công nghiệp đóng tàu 1.2 Các phương pháp tạo hình chi tiết vỏ 1.2.1 Phương pháp uốn 1.2.2 Tạo hình dựa biến dạng nhiệt 1.2.3 Uốn lốc máy trục, trục 1.2.4 Miết máy chuyên dụng 10 1.2.5 Cán không đối xứng 11 1.2.6 Công nghệ lăn ép 11 1.3 Những kết nghiên cứu công nghệ lăn ép 12 1.3.1 Trên giới 12 1.3.2 Tình hình nghiên cứu nước 18 KẾT LUẬN CHƯƠNG 20 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT CÔNG NGHỆ LĂN ÉP 21 2.1 Các thông số trình lăn ép 21 2.2 Biên dạng, bán kính cặp trục lăn 23 2.3 Lực ép, phân bố áp lực bề mặt tiếp xúc lăn 25 2.4 Hệ số ma sát lăn ép 32 KẾT LUẬN CHƯƠNG 34 CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU QUÁ TRÌNH LĂN ÉP DỰA TRÊN MÔ PHỎNG SỐ 35 3.1 Đặt vấn đề 35 3.2 Trình tự xây dựng toán mô số 36 iv 3.3 Thiết lập toán mô số trình lăn ép phôi 37 3.3.1 Xây dựng mô hình hình học 37 3.3.2 Chia lưới phần tử 38 3.3.3 Xây dựng mối quan hệ ứng suất biến dạng vật liệu 39 3.3.4 Đặt điều kiện biên 40 3.4 Phân tích, đánh giá kết mô số 41 3.5 Kiểm tra kết mô số thực nghiệm 46 3.5.1 Xây dựng hệ thống thực nghiệm 46 3.5.2 Thử nghiệm kiểm tra kết mô số 52 KẾT LUẬN CHƯƠNG 55 CHƯƠNG 4: NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC THÔNG SỐ CÔNG NGHỆ ĐẾN BÁN KÍNH CONG CỦA SẢN PHẨM TẤM BẰNG MÔ PHỎNG SỐ 57 4.1 Các thông số công nghệ 57 4.2 Khảo sát mối quan hệ lực ép mức độ biến dạng 58 4.3 Nghiên cứu ảnh hưởng lực ép, mức độ biến dạng tới bán kính sau lăn 59 4.4 Nghiên cứu ảnh hưởng vận tốc lăn tới bán kính sau lăn 65 KẾT LUẬN CHƯƠNG 68 CHƯƠNG NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG MỐI QUAN HỆ GIỮA CÁC THÔNG SỐ CÔNG NGHỆ VỚI BÁN KÍNH CONG SẢN PHẨM BẰNG THỰC NGHIỆM 69 5.1 Vật liệu, thiết bị điều kiện thực nghiệm 69 5.2 Tiến hành thực nghiệm đo kết 70 5.3 Nhận xét, phân tích đánh giá kết xây dựng mối quan hệ hàm số bán kính sản phẩm phụ thuộc vào thông số công nghệ 74 5.3.1 Khảo sát bán kính cong theo phương dọc 74 5.3.2 Khảo sát bán kính cong theo phương ngang 78 5.3.3 Nhận xét kết thực nghiệm 82 5.4 Áp dụng kết nghiên cứu việc lăn ép vỏ tàu thuỷ 82 5.4.1 Chi tiết vỏ tàu thủy 82 5.4.2 Trình tự công nghệ lăn ép 83 5.4.3 Thực lăn thử nghiệm chi tiết mũi lê tàu kiểm ngư Việt Nam 85 KẾT LUẬN CHƯƠNG 89 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI 90 HƯỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO 91 TÀI LIỆU THAM KHẢO 92 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CỦA LUẬN ÁN 99 PHỤ LỤC 100 v DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT Kí hiệu Diễn giải Đơn vị  Góc ăn kim loại rad φt Góc tiếp xúc phôi với trục rad φd Góc tiếp xúc phôi với trục rad σf Ứng suất chảy MPa σb Ứng suất bền MPa σx, y, z Ứng suất theo phương x, y z MPa eq Mức độ biến dạng tương đương - Mức độ biến dạng theo phương trục - 1,2,3  Ứng suất tiếp xúc μ Hệ số ma sát b Chiều rộng phôi C Mô đun hóa bên vật liệu Ftx Diện tích bề mặt tiếp xúc phôi trục lăn mm2 lt Chiều dài cung tiếp xúc trục phôi mm ld Chiều dài cung tiếp xúc trục phôi mm Mt Khoảng cách từ tâm trục đến tâm cong mm Md Khoảng cách từ tâm trục đến tâm cong mm N Lực pháp tuyến n Số mũ hóa bền vật liệu P Lực ép MPa mm N N PTHH Phần tử hữu hạn p Áp suất chất lỏng Bar Pn Ứng suất pháp tuyến MPa ptb Áp lực riêng trung bình MPa Ra Bán kính sản phẩm mm vi Ri Bán kính sản phẩm mm Rtd Bán kính trục mm Rtt Bán kính trục mm Rd Bán kính cong sản phẩm theo phương dọc mm Rn Bán kính cong sản phẩm theo phương ngang mm S Chiều dày phôi mm S1 Chiều dày phôi ban đầu mm S2 Chiều dày phôi sau lăn ép mm ΔS Lượng ép mm T Lực ma sát tiếp xúc N V Vận tốc trục lăn rad/s vii DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Trang Bảng 3.1 Bảng 3.2 Thành phần hóa học thép SS400 Tổng hợp kết mô trường hợp phôi có chiều dày S = 20 mm 39 46 Bảng 3.3 Kết thử nghiệm 54 Bảng 4.1 Các thông số công nghệ khảo sát vật liệu SS400 57 Bảng 4.2 Các thông số khảo sát lực ép phụ thuộc mức độ biến dạng 58 Bảng 4.3 Lực ép tính toán thay đổi chiều dày mức độ biến dạng 58 Bảng 4.4 Bảng 4.5 Các thông số khảo sát bán kính phụ thuộc lực ép, mức độ biến dạng Giá trị lực ép P, mức độ biến dạng 2 bán kính sản phẩm Rd tương ứng trường hợp vận tốc V= 10 v/ph 59 60 Bảng 4.6 Giá trị lực ép P, mức độ biến dạng bán kính sản phẩm Rn 64 Bảng 4.7 Các thông số khảo sát bán kính phụ thuộc vào vận tốc lăn 65 Bảng 4.8 Bảng 4.9 Bảng 5.1 Bảng 5.2 Giá trị vận tốc lăn bán kính sản phẩm Rd ứng với chiều dày S = 20 mm Giá trị vận tốc lăn bán kính sản phẩm Rn ứng với chiều dày S = 20 mm Các thông số khảo sát bán kính phụ thuộc lực ép, mức độ biến dạng Các giá trị đo áp suất chất lỏng công tác, lực ép, mức độ biến dạng, bán kính cong sản phẩm 66 67 70 73 Bảng 5.3 Yêu cầu sản phẩm 83 Bảng 5.4 Bảng thông số công nghệ lăn chi tiết theo chiều rộng 85 Bảng 5.5 Bảng thông số công nghệ lăn chi tiết theo chiều dài 86 Bảng 5.6 Bảng thông số công nghệ lăn chi tiết theo chiều rộng 87 Bảng 5.7 Bảng thông số công nghệ lăn chi tiết theo chiều dài 87 Bảng 5.8 Bảng kết tạo hình sản phẩm 88 viii DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ Trang Hình 1.1 Tấm có biên dạng cong phức tạp sử dụng sản xuất vỏ tàu Hình 1.2 Hình ảnh vỏ tàu thủy Hình 1.3 Sơ đồ uốn khuôn Hình 1.4 Một số hình ảnh uốn phôi máy ép thủy lực Hình 1.5 Một số hình ảnh chế tạo cong từ phôi thép phẳng phương pháp gia nhiệt cục lửa Oxi Axetylen Hình 1.6 Kết cấu hàn cấu tạo thân vỏ tàu Hình 1.7 Một số hình ảnh uốn phôi thép máy uốn lốc trục 10 Hình 1.8 Một số hình ảnh máy miết & sản phẩm tạo hình phương 10 pháp miết Hình 1.9 Sơ đồ cán không đối xứng Hình 1.10 Một số hình ảnh thiết bị lăn ép & sản phẩm tạo hình 11 12 phương pháp lăn ép Hình 1.11 Sơ đồ thể trình lăn không đối xứng 13 Hình 1.12 Lực phụ thuộc vào tỷ số v2/v1 15 Hình 1.13 Phân bố áp suất cán cung tiếp xúc tỷ số tốc độ thay đổi 15 Hình 1.14 Tấm cong hệ số ma sát phôi với hai trục lăn khác 16 Hình 1.15 Ảnh hưởng mức độ ép tới bán kính cong tỷ số hệ số 17 ma sát lăn lăn (µ2/µ1) thay đổi Hình 1.16 Ảnh hưởng bán kính trục cán đến bán kính cong sản phẩm 17 Hình 1.17 Sự thay đổi bán kính cong với chiều dầy hệ số ma sát khác 17 Hình 2.1 Sơ đồ trình lăn ép không đối xứng 21 Hình 2.2 Các kiểu biên dạng lăn 24 Hình 2.3 Con lăn 24 Hình 2.4 Con lăn 24 Hình 2.5 Hình biểu diễn sơ đồ tác dụng lực trường hợp đơn giản 25 Hình 2.6 Hình biểu diễn sơ đồ tác dụng ứng suất nội lực 25 Hình 2.7 Sơ đồ tác dụng lực ép ban đầu 26 Hình 2.8 Lực phân bố cung tiếp xúc phôi trục ép ban đầu 27 Hình 2.9 Phôi biến dạng tác dụng lực ép ban đầu 27 Hình 2.10 Sơ đồ lực tác dụng lăn 28 Hình 2.11 Áp lực phân bố cung tiếp xúc phôi trục lăn 28 Hình 2.12 Sơ đồ xác định mô men uốn theo phương z 29 ix Hình 2.13 Sơ đồ xác định mô men uốn theo phương x lực ma sát gây nên 29 Hình 2.14 Phôi biến dạng lăn 30 Hình 2.15 Quan hệ lực ép bán kính cong sản phẩm 32 Hình 2.16 Quan hệ lực ép lượng ép lăn ép phôi có chiều dày S 32 = 10mm Hình 2.17 Biểu đồ phân bố áp lực vùng tiếp xúc phôi trục lăn 33 Hình 3.1 Các bước thiết lập toán mô số 36 Hình 3.2 Mô hình hình học cặp trục lăn phôi 37 Hình 3.3 Lưới phần tử cặp lăn phôi 38 Hình 3.4 Mẫu thử kéo 39 Hình 3.5 Đường cong lực - chuyển vị thử kéo vật liệu SS400 40 Hình 3.6 Đường cong quan hệ ứng suất biến dạng vật liệu SS400 40 Hình 3.7 Mô hình thiết lập điều kiện biên cho toán lăn ép 41 Hình 3.8 Vết tiếp xúc phôi với lăn 42 Hình 3.9 Phôi cong thời điểm khác từ bắt đầu đến kết thúc 42 lượt lăn Hình 3.10 Bán kính cong theo phương dọc phương ngang 43 Hình 3.11 Biểu đồ lực lăn ép theo thời gian 43 Hình 3.12 Vết tiếp xúc phôi lăn lăn ép 44 Hình 3.13 Phân bố ứng suất mặt cắt dọc phôi lăn ép 44 Hình 3.14 Phân bố ứng suất 2, biến dạng 3 theo phương dọc 45 Hình 3.15 Phân bố biến dạng tương đương 45 Hình 3.16 Phân bố ứng suất mặt cắt ngang phôi lăn ép 45 Hình 3.17 Phân bố biến dạng 1 theo phương ngang 46 Hình 3.18 Các mô đun hệ thống thực nghiệm 47 Hình 3.19 Máy ép thủy lực SBP - 1500 T 47 Hình 3.20 Thiết bị lăn ép 48 Hình 3.21 Cấu trúc thiết bị đo áp suất 49 Hình 3.22 Sơ đồ mạch xử lý tín hiệu đo áp suất 49 Hình 3.23 Sơ đồ ghép nối card thu thập số liệu với hệ thống 50 Hình 3.24 Thiết bị đo áp suất 50 Hình 3.25 Thiết bị đo áp suất lắp máy ép thuỷ lực 50 Hình 3.26 Chương trình đo áp suất 51 Hình 3.27 Chương trình đọc kết đo áp suất 51 Hình 3.28 Thiết bị đo FARO Prime sử dụng đo bán kính thực nghiệm 52 Hình 3.29 Đồng hồ so điện tử 543-494B đo lượng ép sản phẩm lăn ép 52 x Hình 3.30 Thí nghiệm lăn ép phôi 53 Hình 3.31 Đồ thị áp suất chất lỏng công tác suốt trình lăn ép 53 Hình 3.32 Tấm sau lăn ép 54 Hình 4.1 Mối quan hệ lực ép mức độ biến dạng dựa tính toán mô 59 số Hình 4.2 Đồ thị quan hệ bán kính cong sản phẩm theo phương dọc Rd 61 lực ép P, mức độ biến dạng với vận tốc lăn V = 10 v/ph, chiều dày phôi từ 10 – 30 mm Hình 4.3 Đồ thị quan hệ bán kính cong sản phẩm theo phương dọc Rd 61 lực ép P, mức độ biến dạng với chiều dày phôi S = 20 mm, vận tốc lăn V = 5; 10; 20; 30 v/ph Hình 4.4 So sánh vết tiếp xúc, ứng suất biến dạng lực ép, mức độ biến 62 dạng hai trường hợp a) S = 20 mm, P = 76,9 Tấn, 2 = 0,06 b) S = 20 mm, P = 104,8 Tấn, 2 = 0,09 Hình 4.5 So sánh ứng suất biến dạng lực ép, mức độ biến dạng 63 hai trường hợp a) S = 20 mm, P = 76.9 Tấn, 2 = 0,06 b) S = 30 mm, P = 100,4 Tấn, 2 = 0,06 Hình 4.6 Tấm bị uốn cong theo phương ngang 63 Hình 4.7 Đồ thị quan hệ bán kính cong sản phẩm theo phương ngang Rn 64 lực ép P Hình 4.8 Đồ thị quan hệ bán kính cong sản phẩm theo phương ngang Rn 65 mức độ biến dạng 2 Hình 4.9 Đồ thị quan hệ bán kính cong sản phẩm theo phương dọc Rd 66 vận tốc lăn ứng với chiều dày S = 20 (mm) Hình 4.10 Đồ thị quan hệ bán kính cong sản phẩm theo phương dọc Rn 67 vận tốc lăn chiều dày S= 20mm Hình 5.1 Phôi 69 Hình 5.2 Phôi được kẹp hai trục lăn thực xong trình lăn 71 ép Hình 5.3 Sản phẩm sau lăn ép với chiều dày từ 10 đến 30 mm 72 Hình 5.4 Các giá trị lực, bán kính cong sản phẩm theo phương dọc Rd 75 điểm thực nghiệm ứng với S = 20 mm Hình 5.5 Các giá trị mức độ biến dạng, bán kính cong sản phẩm theo phương 75 dọc Rd điểm thực nghiệm ứng với S = 20 mm Hình 5.6 So sánh quan hệ bán kính cong sản phẩm phương dọc Rd lực ép thực nghiệm mô số ứng với S = 20 mm 76 110 PL2.6 Bảng giá trị, đồ thị lực ép P, mức độ biến dạng, vận tốc lăn với bán kính sản phẩm Rd , chiều dầy S = 15 mm P 16.5 27.2 37.7 47.3 57.0 66.1 75.3 83.1 90.7 96.9 100.6 V=5 2 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08 0.09 0.1 0.11 Rd 5652.25 4026.41 2839.12 2072.42 1563.84 1208.45 980.74 810.45 660.59 510.65 380.52 P 16.5 27.2 37.7 47.3 57.0 66.1 75.3 83.1 90.7 96.9 100.6 V=10 2 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08 0.09 0.1 0.11 Rd 2987.48 2128.04 1553.45 1095.23 826.35 638.48 527.51 447.32 376.42 325.42 260.35 P 16.5 27.2 37.7 47.3 57.0 66.1 75.3 83.1 90.7 96.9 100.6 V=20 2 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08 0.09 0.1 0.11 Rd 1723.35 1298.26 925.54 702.25 514.46 377.39 321.29 295.51 265.42 240.26 225.28 P 16.5 27.2 37.7 47.3 57.0 66.1 75.3 83.1 90.7 96.9 100.6 V=30 2 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08 0.09 0.1 0.11 Rd 1215.63 880.54 643.85 450.65 340.83 276.32 240.62 220.12 205.58 190.77 178.66 111 PL2.7 Bảng giá trị, đồ thị lực ép P, mức độ biến dạng, vận tốc lăn với bán kính sản phẩm Rd , chiều dầy S = 20 mm P 20.0 32.6 44.1 55.6 66.6 76.9 86.3 96.1 104.8 112.7 116.8 V=5 2 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08 0.09 0.1 0.11 Rd 7606.53 5606.33 4151.48 3153.67 1369.13 1679.17 1224.45 850.56 620.35 457.85 375.58 P 20.0 32.6 44.1 55.6 66.6 76.9 86.3 96.1 104.8 112.7 116.8 V=10 2 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08 0.09 0.11 0.1 Rd 4109.55 3046.75 2200.26 1620.25 1195.55 890.15 648.25 480.45 400.56 330.34 265.54 P 20.0 32.6 44.1 55.6 66.6 76.9 86.3 96.1 104.8 112.7 116.8 V=20 2 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08 0.09 0.1 0.11 Rd 2815.64 2081.44 1506.48 1033.47 715.61 508.25 351.33 285.52 250.83 235.22 228.81 P 20.0 32.6 44.1 55.6 66.6 76.9 86.3 96.1 104.8 112.7 116.8 V=30 2 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08 0.09 0.11 0.1 Rd 1830.46 1320.53 955.83 685.56 484.11 346.31 256.15 223.19 209.21 182.25 168.92 112 PL2.8 Bảng giá trị, đồ thị lực ép P, mức độ biến dạng, vận tốc lăn với bán kính sản phẩm Rd , chiều dầy S = 25 mm P 25.1 39.2 52.1 63.9 76.1 87.1 97.6 108.2 117.6 126.4 132.2 V=5 2 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08 0.09 0.1 0.11 Rd 9297.85 7297.81 5397.81 5397.71 3958.31 2861.21 1954.92 1320.26 875.48 515.57 365.26 P 25.1 39.2 52.1 63.9 76.1 87.1 97.6 108.2 117.6 126.4 132.2 V=10 2 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08 0.09 0.1 0.11 Rd 6215.25 4657.55 3520.52 2573.81 1852.61 1320.81 908.61 579.18 425.31 345.21 268.92 P 25.1 39.2 52.1 63.9 76.1 87.1 97.6 108.2 117.6 126.4 132.2 V=20 2 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08 0.09 0.1 0.11 Rd 3481.30 2565.83 1920.24 1354.84 882.46 560.32 380.44 300.64 243.28 223.15 210.16 P 25.1 39.2 52.1 63.9 76.1 87.1 97.6 108.2 117.6 126.4 132.2 V=30 2 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08 0.09 0.1 0.11 Rd 2242.11 1635.14 1156.18 805.19 537.18 377.11 260.16 224.17 210.15 196.21 170.51 113 PL2.9 Bảng giá trị, đồ thị lực ép P, mức độ biến dạng, vận tốc lăn với bán kính sản phẩm Rd , chiều dầy S = 30 mm P 32.4 48.6 62.8 76.1 88.5 100.4 112.5 123.6 133.2 140.9 146.5 V=5 2 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08 0.09 0.11 0.1 Rd 12254.25 9554.23 7457.32 5805.32 4273.32 3224.47 2129.48 1320.45 730.46 480.43 360.45 48.6 62.8 76.1 88.5 100.4 112.5 123.6 133.2 140.9 146.5 P 32.4 V=10 2 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08 0.09 0.1 0.11 Rd 8025.26 6329.45 4950.45 3709.94 2725.41 1935.46 1320.65 820.75 525.56 375.23 270.43 48.6 62.8 76.1 88.5 100.4 112.5 123.6 133.2 140.9 146.5 P 32.4 V=20 2 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08 0.09 0.1 0.11 Rd 5430.26 4150.25 3045.23 2129.41 1480.53 935.51 519.45 326.44 230.45 210.54 200.49 P 32.4 48.6 62.8 76.1 88.5 100.4 112.5 123.6 133.2 140.9 146.5 V=30 2 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08 0.09 0.11 0.1 Rd 2652.54 1940.65 1421.74 972.22 668.55 445.36 292.46 225.84 200.52 186.46 170.55 114 PL2.10 Bảng giá trị, đồ thị lực ép P, mức độ biến dạng bán kính sản phẩm Rn S = 10 P 13.1 23.2 32.6 42.0 50.3 58.7 65.8 73.0 79.5 84.2 87.4 2 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08 0.09 0.1 0.11 6779.07 5070.43 3918.86 Rn 12003.22 8896.12 S = 15 27.2 37.7 47.3 57.0 66.1 75.3 83.1 90.7 96.9 100.6 2 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08 0.09 0.1 0.11 8279.13 6512.65 2072.68 4071.17 3209.88 2808.68 2470.73 2326.61 2206.2 P 20.0 32.6 44.1 55.6 66.6 76.9 86.3 96.1 104.8 112.7 116.8 2 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08 0.09 0.1 0.11 9857.96 7426.43 5869.29 4683.8 3892.2 3322.9 2926.59 2610.95 2481.13 P 25.1 39.2 52.1 63.9 76.1 87.1 97.6 108.2 117.6 126.4 132.2 2 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08 0.09 0.1 0.11 9025.89 7214.20 6062.43 Rn 25179.89 18.984.44 14512.66 11378.13 S = 30 2074.58 1814.42 1701.96 1656.56 16.5 Rn 20352.12 13713.31 S = 25 2550.01 P Rn 14820.65 11131.62 S = 20 3112.65 5366.62 4902.02 4718.26 4577.79 P 32.4 48.6 62.8 76.1 88.5 100.4 112.5 123.6 133.2 140.9 146.5 2 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08 0.09 0.1 0.11 17883.0 15077.07 12815.5 11024.82 Rn 36208.67 27650.67 21897.83 9652.92 8805.33 8278.56 7860.52 115 PHỤ LỤC Thành phần hóa học tính thép C45 SS400 PL3.1 Thành phần hóa học, tính thép SS400 Cơ tính Thành phần hóa học (%) Thép SS400 C Si Mn 0,11- 0,12- 0,40- 0,18 0,17 0,57 Ni Cr P S 0,03 0,02 0,02 0,03 Hệ số σf σb E (MPa) (MPa) (MPa) 305 455 196.103 Poisson 0,3 - Kích thước mẫu: 600mm x 80mm, chiều dày S =10, 15, 20, 25, 30mm PL3.2 Thành phần hóa học, tính thép C45 Cơ tính Thành phần hóa học (%) Thép C45 C Si Mn Ni Cr P S 0,42- 0,17- 0,50-     0,50 0,37 0,80 0,25 0,25 0,035 0,04 σf σb E (MPa) (MPa) (MPa) 353 598 205.103 Hệ số Poisson 0,3 116 PHỤ LỤC Các bảng, đồ thị thu từ kết thực nghiệm trình lăn ép PL4.1 Bảng kết thực nghiệm S = 10 p 10 13 15 18 20 23 25 28 30 P 16.5 26.4 33 42.9 49.4 59.3 65.9 75.8 82.4 92.3 98.9 ΔS 0.11 0.22 0.31 0.35 0.48 0.58 0.69 0.81 0.89 0.96 1.04 2 0.011 0.022 0.031 0.036 0.049 0.060 0.071 0.084 0.093 0.101 0.110 980.52 750.29 810.8 685.7 476.5 305.14 310.52 302.58 245.14 Rd 2245.71 1878.34 Rn 11891.25 9605.25 6412.54 5225.36 4724.58 2.712.56 2311.25 2223.54 2112.64 1712.45 1505.62 S = 15 p 13 15 18 20 25 28 30 33 35 P 19.8 29.7 42.9 49.4 59.3 65.9 82.4 92.3 98.9 108.8 115.4 ΔS 0.16 0.32 0.43 0.60 0.73 0.86 1.02 1.185 1.32 1.45 1.57 2 0.011 0.022 0.029 0.041 0.050 0.059 0.070 0.082 0.092 0.102 0.111 840.58 550.23 483.39 430.53 285.59 305.51 260.55 Rd 3120.52 1778.50 1420.64 1015.14 Rn 13900.12 10612.34 7725.36 5712.54 5212.63 3514.25 3245.12 2852.56 2352.35 2412.54 2012.54 S = 20 p 10 15 18 20 25 27 30 33 35 37 P 26.4 33 49.4 59.3 65.9 82.4 89 98.9 108.8 115.4 122 ΔS 0.21 0.45 0.54 0.78 0.93 1.20 1.37 1.55 1.75 1.86 2.11 2 0.011 0.023 0.027 0.040 0.048 0.062 0.071 0.081 0.092 0.098 0.111 980.62 926.09 660.51 400.53 385.81 349.81 285.65 Rd 4450.60 2850.41 2197.29 1635.59 Rn 18511.25 14825.21 9821.35 7445.12 4985.25 4512.35 3812.65 2915.26 3145.12 2851.54 2354.52 S = 25 p 13 15 20 25 27 30 35 38 40 43 P 29.7 42.9 49.4 65.9 82.4 89 98.9 115.4 125.3 131.8 141.7 ΔS 0.22 0.45 0.60 0.94 1.23 1.45 1.64 1.94 2.2 2.35 2.61 2 0.011 0.018 0.030 0.038 0.050 0.060 0.068 0.081 0.092 0.099 0.110 5272.38 3150.3 2801.2 1715.62 980.61 765.62 552.32 409.30 335.71 272.65 Rd 6545.7 Rn 26812.54 20.542.21 15512.54 10512.65 8213.54 6512.32 6014.54 5412.87 5123.54 4521.25 4513.64 S = 30 p 10 15 20 25 28 35 38 40 42 45 50 P 33 49.4 65.9 82.4 92.3 115.4 125.3 131.8 138.4 148.3 164.8 ΔS 0.28 0.58 0.75 1.18 1.48 1.75 2.05 2.28 2.56 2.78 3.12 2 0.011 0.020 0.030 0.040 0.051 0.060 0.071 0.079 0.089 0.097 0.110 Rd 8830.72 7920.51 4214.61 3780.57 2097.57 1600.12 1380.55 615.69 330.92 378.84 265.31 Rn 37150.23 34015.35 24125.12 15013.25 13234.58 12045.21 11254.24 9412.65 8443.25 8323.54 7515.46 117 PL4.2 Kết đồ thị hàm toán học quan hệ lực ép, mức độ biến dạng với Rd trường hợp S = 10 mm Thiết lập mối quan hệ hàm số Rd (P) = -0,00555.P3 + 1,43.P2 - 125.P + 4030 Rd(2) = -4,78.106 2 + 1,16.106.2 - 97600 2 + 3230 PL4.2 Kết đồ thị hàm toán học quan hệ lực ép, mức độ biến dạng với Rd trường hợp S = 15 mm 118 Thiết lập mối quan hệ hàm số Rd (P) = -0,00529.P3 + 1,49.P2 - 145.P + 5210 Rd(2) = -5,78.106 2 + 1,47.106.2 - 1,27.105 2 + 4130 PL4.3 Kết đồ thị hàm toán học quan hệ lực ép, mức độ biến dạng với Rd trường hợp S = 20 mm Thiết lập mối quan hệ hàm số Rd (P) = -0,00529.P3 + 1,69.P2 - 190.P + 7910 Rd(2) = -7,2.106 2 + 1,91.106.2 - 1,74.105 2 + 5880 119 PL4.4 Kết đồ thị hàm toán học quan hệ lực ép, mức độ biến dạng với Rd trường hợp S = 25 mm Thiết lập mối quan hệ hàm số Rd (P) = -0,00406.P3 + 1,64.P2 - 236.P + 12200 Rd(2) = -8,78.106 2 + 2,52.106.2 - 2,51.105 2 + 8970 PL4.5 Kết đồ thị hàm toán học quan hệ lực ép, mức độ biến dạng với Rd trường hợp S = 30 mm Thiết lập mối quan hệ hàm số: Rd (P) = -0,00111.P3 + 0,906.P2 - 210.P + 15200 Rd(2) = -1,01.107 2 + 3,11.106.2 - 3,31.105 2 + 12400 120 121 PL4.6 Kết đồ thị hàm toán học quan hệ lực ép, mức độ biến dạng với Rn trường hợp S = 10 mm Thiết lập mối quan hệ hàm số: Rn (P) = -0,0185.P3 + 5,33.P2 - 526.P + 19400 Rn(2) = -1,68.107 2 + 4,62.106.2 - 4,4.105 2 + 16500 PL4.6 Kết đồ thị hàm toán học quan hệ lực ép, mức độ biến dạng với Rn trường hợp S = 15 mm 122 Thiết lập mối quan hệ hàm số: Rn (P) = -0,0176.P3 + 5,36.P2 - 568.P + 23200 Rn(2) = -1,95.107 2 + 5,33.106.2 - 5,01.105 2 + 18800 PL4.7 Kết đồ thị hàm toán học quan hệ lực ép, mức độ biến dạng với Rn trường hợp S = 20 mm Thiết lập mối quan hệ hàm số: Rn (P) = -0,0258.P3 + 8,18.P2 - 895.P + 36700 Rn(2) = -3,16.107 2 + 8,42.106.2 - 7,59.105 2 + 26300 123 PL4.8 Kết đồ thị hàm toán học quan hệ lực ép, mức độ biến dạng với Rn trường hợp S = 25 mm Thiết lập mối quan hệ hàm số: Rn (P) = -0,0234.P3 + 8.52.P2 - 1070.P + 51200 Rn(2) = -5,44.107 2 + 1,36.107.2 - 1,14.106 2 +37300 PL4.9 Kết đồ thị hàm toán học quan hệ lực ép, mức độ biến dạng với Rn trường hợp S = 30 mm Thiết lập mối quan hệ hàm số: Rn (P) = -0,0134.P3 + 6,26.P2 - 1020.P + 65500 Rn(2) = -6,14.107 2 + 1,58.107.2 - 1,4.106 2 +51500 124 [...]... lăn ép đến khả năng tạo hình tấm dày có biên dạng phức tạp ứng dụng trong công nghệ đóng tàu 2 I Mục đích, đối tượng và phạm vi nghiên cứu của đề tài 1 Mục đích của đề tài Nghiên cứu xây dựng bài toán lăn ép dựa trên lý thuyết gia công áp lực; Lý giải các nguyên nhân hiện tượng phôi tấm cong khi lăn ép; Nghiên cứu ảnh hưởng của các thông số công nghệ cơ bản trong quá trình tạo hình bán kính cong của. .. giữa các thông số công nghệ khi lăn ép Trên cơ sở phân tích, đánh giá công nghệ và nhu cầu của ngành đóng tàu ở Việt Nam, việc triển khai nghiên cứu công nghệ lăn ép để tạo hình các chi tiết tấm dày trong công nghệ tàu thủy có ý nghĩa thực tiễn rất lớn Bên cạnh đó việc nghiên cứu bản chất của quá trình lăn ép, trường ứng suất, biến dạng tạo độ cong của phôi tấm sau lăn ép, ảnh hưởng của các thông số công. .. Trên cơ sở đó, mục tiêu trong khuôn khổ luận án là thực hiện nghiên cứu ảnh hưởng của các thông số công nghệ lăn ép đến khả năng tạo hình chi tiết vỏ tàu từ tấm dày, là phát triển công nghệ lăn ép về mặt lý thuyết, đồng thời các kết quả nghiên cứu sẽ được sử dụng khi thiết kế và chế tạo các chi tiết vỏ tàu Đề tài luận án được đề xuất như sau Nghiên cứu ảnh hưởng của các thông số công nghệ cơ bản khi lăn. .. giữa các thông số công nghệ cơ bản với bán kính cong của tấm - Xây dựng hệ thống thực nghiệm để xác định các thông số công nghệ trong quá trình lăn ép - Xây dựng được hàm thực nghiệm biểu diễn mối quan hệ giữa các thông số công nghệ chính và bán kính sản phẩm tạo hình 4 V Các nội dung chính trong luận án - Nghiên cứu công nghệ lăn ép trong tạo hình chi tiết tấm dày có biên dạng phức tạp - Nghiên cứu ảnh. .. lăn ép và ứng dụng thử nghiệm trong sản xuất vỏ tàu thường có tải trọng vừa và nhỏ Tuy nhiên chưa có tài liệu hoặc nghiên cứu cơ bản nào về các thông số trong quá trình lăn ép vỏ tàu thủy, để tạo hình các tấm cong biên dạng phức tạp theo yêu cầu của thiết kế Do đó, việc nghiên cứu công nghệ lăn ép hiện nay rất cần thiết Kết quả nghiên cứu là cơ sở để áp dụng, sản xuất chế tạo tại các nhà máy đóng tàu. .. giá khả năng công nghệ Kết quả từ đề tài [92] chỉ dừng lại ở khảo sát tính toán giải tích lực lăn ép phụ thuộc vào mức độ biến dạng, đề xuất phương pháp mô phỏng số để khảo sát ảnh hưởng các thông số công nghệ, xây dựng cụm con lăn ép và thử khả năng tạo hình đối với chi tiết phôi dải Các nghiên cứu về biên dạng của con lăn đã khảo sát các trường hợp cả 2 con lăn có biên dạng trụ, con lăn trên có biên. .. tạo tấm cong phức tạp trong vỏ tàu thủy luôn là một vấn đề cần quan tâm nghiên cứu Việc tạo hình các tấm kim loại theo thiết kế và điều khi n được các thông số công nghệ như lực ép, mức độ biến dạng, vận tốc lăn v.v là mục tiêu mà các nhà máy kỹ thuật hướng tới Dưới đây, trình bày một vài vài hình ảnh tấm có biên dạng cong ứng dụng trong đóng vỏ tàu thủy hiện nay 6 Hình 1.1 Tấm có biên dạng cong phức. .. tấm phẳng, cần thiết phải lựa chọn biên dạng, bán kính các con lăn phù hợp, tính toán được các thông số công nghệ cơ bản 2.2 Biên dạng, bán kính cặp trục lăn Bán kính và biên dạng cặp trục lăn có ảnh hưởng đến quá trình tạo hình phôi tấm cong Trong công nghệ uốn lốc, bán kính của các trục không ảnh hưởng nhiều đến việc tạo hình phôi tấm Các trục chỉ cần đảm bảo độ bền khi uốn và đảm bảo quá trình tạo. .. các phương pháp công nghệ tạo hình trên không phù hợp, bởi các chi tiết vỏ tàu là các tấm lớn có biên dạng cong phức tạp chiều dày từ 10 mm đến 30 mm [9] Công nghệ chế tạo vỏ tàu thủy hiện vẫn thường sử dụng các nguyên công đơn giản để tạo hình các chi tiết có biên dạng phức tạp, kích thước lớn như uốn tự do, gia nhiệt cục bộ, uốn lốc [16] Các tấm lớn được tách thành các tấm có các hình dạng nhỏ và đơn... trường IV Các đóng góp mới của luận án - Giải thích được hiện tượng phôi tấm biến dạng cong trong quá trình lăn ép để tạo hình tấm dựa trên trường phân bố ứng suất và biến dạng - Xác định ảnh hưởng của các thông số công nghệ: lực ép, mức độ biến dạng, vận tốc lăn tới bán kính sản phẩm khi tạo hình bằng công nghệ lăn ép - Xây dựng phương pháp mô phỏng số để nghiên cứu quá trình lăn ép và khảo sát mối