Luận án 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

1 MỞ ĐẦU Đối với quốc gia, công nghiệp hóa đại hóa yếu tố quan trọng, cần thiết thực để nâng cao hiệu sản xuất chất lượng sản phẩm Đối với Việt Nam, yêu cầu tiến hành công nghiệp hóa-hiện đại hóa để đưa sản xuất trở thành sản xuất lớn, nhiệm vụ cấp thiết, ưu tiên hàng đầu đất nước giai đoạn Hiện nay, nhiều trường đại học, viện nghiên cứu tập trung vào việc nâng cao lực chuyên môn nhiều lĩnh vực, doanh nghiệp trang bị kiến thức sâu hơn, áp dụng thành tựu khoa học kỹ thuật để nghiên cứu chế tạo thiết bị máy móc mà trước hoàn toàn phải tự nhập nước Trong vòng 10 năm qua, ngành đóng tàu giữ vị trí quan trọng lĩnh vực công nghiệp Việt Nam Nhu cầu chế tạo chi tiết vỏ tàu với hình dạng phức tạp, độ xác cao, kích thước lớn ngày gia tăng doanh nghiệp đóng tàu Với trình độ doanh nghiệp nước, để chế tạo chi tiết vỏ có biên dạng phức tạp từ dày, công nghệ sử dụng chủ yếu cắt, gò, hàn, gia công nhiệt, hay tạo hình thủ công thiết bị vạn năng, khuôn đơn giản Như khó có khả đáp ứng suất chất lượng cao sản phẩm Hơn chi phí cho việc chế tạo vỏ tàu thường lớn, gây lãng phí mà không đảm bảo yêu cầu kỹ thuật Trên giới, việc chế tạo chi tiết vỏ tàu thực với công nghệ đại, cho phép tạo hình nhanh, xác vê, miết, lăn ép, tạo hình cục liên tục thiết bị điều khiển số Ở Việt Nam có ý tưởng xây dựng hướng nghiên cứu công nghệ lăn ép ứng dụng thử nghiệm sản xuất vỏ tàu thường có tải trọng vừa nhỏ Tuy nhiên chưa có tài liệu nghiên cứu thông số trình lăn ép vỏ tàu thủy, để tạo hình cong biên dạng phức tạp theo yêu cầu thiết kế Do đó, việc nghiên cứu công nghệ lăn ép cần thiết Kết nghiên cứu sở để áp dụng, sản xuất chế tạo nhà máy đóng tàu nhằm nâng cao hiệu sản xuất chất lượng Trên sở đó, mục tiêu khuôn khổ luận án thực nghiên cứu ảnh hưởng thông số công nghệ lăn ép đến khả tạo hình chi tiết vỏ tàu từ dày, phát triển công nghệ lăn ép mặt lý thuyết, đồng thời kết nghiên cứu sử dụng thiết kế chế tạo chi tiết vỏ tàu Đề tài luận án đề xuất sau “Nghiên cứu ảnh hưởng thông số công nghệ lăn ép đến khả tạo hình dày có biên dạng phức tạp ứng dụng công nghệ đóng tàu” I Mục đích, đối tƣợng phạm vi nghiên cứu đề tài Mục đích đề tài Nghiên cứu xây dựng toán lăn ép dựa lý thuyết gia công áp lực; Lý giải nguyên nhân tượng phôi cong lăn ép; Nghiên cứu ảnh hưởng thông số công nghệ trình tạo hình bán kính cong phôi Từ đó, thiết lập mối quan hệ thông số công nghệ bán kính cong theo thiết kế, áp dụng chế tạo thử nghiệm chi tiết vỏ tàu thuỷ Đối tƣợng phạm vi nghiên cứu *) Đối tượng nghiên cứu: - Thép dày có mác SS400 sử dụng phổ biến công nghiệp chế tạo vỏ tàu thủy - Sản phẩm vỏ tàu thủy có biên dạng cong lồi - Thiết bị thực nghiệm: Máy ép thủy lực 1500T, cụm lăn ép dẫn động riêng lắp máy ép thủy lực *) Phạm vi nghiên cứu: - Lực ép: Từ 10 Tấn đến 180 Tấn - Chiều dày phôi tấm: Từ 10mm đến 30mm - Vận tốc lăn: Từ v/ph đến 30 v/ph (tương đương với vận tốc 0.525 rad/s đến 3.14 rad/s) Các nội dung nghiên cứu tiến hành Phòng thí nghiệm Bộ môn Gia công áp lực - Viện Cơ khí - Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội, Viện nghiên cứu, Nhà máy đóng tàu Hạ Long II Phƣơng pháp nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu kết hợp lý thuyết với thực nghiệm - Tìm hiểu kết nghiên cứu công bố liên quan đến đề tài nước, từ xây dựng sở lý thuyết cho công nghệ lăn ép - Nghiên cứu lý thuyết dựa tính toán, phân tích giải tích mô số - Nghiên cứu thực nghiệm, xây dựng hệ thống thiết bị thực nghiệm máy công nghiệp, sử dụng thiết bị đo phần mềm đo đại có Việt Nam, liệu xử lý số liệu cho kết đảm bảo độ tin cậy - Sử dụng phần mềm Matlab để xây dựng hàm đồ thị quan hệ thông số công nghệ với bán kính sản phẩm tạo hình III Ý nghĩa khoa học ý nghĩa thực tiễn Ý nghĩa khoa học - Đã hệ thống hóa sở lý thuyết công nghệ lăn ép, phân tích trạng thái ứng suất biến dạng phôi lăn ép để làm rõ tượng phôi cong tạo hình trục lăn có biên dạng tang trống, đường kính cặp trục lăn khác - Đã phân tích, đánh giá ảnh hưởng thông số công nghệ trình lăp ép tới bán kính cong sản phẩm dựa mô số - Đã xây dựng hàm số biểu diễn quan hệ thông số công nghệ với bán kính cong sản phẩm dựa kết thực nghiệm, từ lựa chọn thông số công nghệ đầu vào phù hợp để tạo hình sản phẩm với bán kính cong theo thiết kế - Luận án sử dụng làm tài liệu tham khảo phục vụ cho việc giảng dạy, nghiên cứu khoa học lĩnh vực chuyên ngành Ý nghĩa thực tiễn - Kết nghiên cứu mở khả ứng dụng công nghệ tạo hình cho độ xác suất cao gia công chế tạo chi tiết vỏ tàu thủy điều kiện Việt Nam - Ứng dụng kết nghiên cứu vào việc lập quy trình lựa chọn thông số công nghệ phù hợp chế tạo chi tiết dày có biên dạng cong phức tạp - Sự thành công công trình nghiên cứu góp phần làm chủ thiết bị công nghệ ngành đóng tàu Việt Nam, tạo tiền đề cho lĩnh vực tự động hóa sản xuất, chế tạo tàu thủy, nâng cao chất lượng sản phẩm, giảm thiểu nhập tránh ô nhiễm môi trường IV Các đóng góp luận án - Giải thích tượng phôi biến dạng cong trình lăn ép để tạo hình dựa trường phân bố ứng suất biến dạng - Xác định ảnh hưởng thông số công nghệ: lực ép, mức độ biến dạng, vận tốc lăn tới bán kính sản phẩm tạo hình công nghệ lăn ép - Xây dựng phương pháp mô số để nghiên cứu trình lăn ép khảo sát mối quan hệ thông số công nghệ với bán kính cong - Xây dựng hệ thống thực nghiệm để xác định thông số công nghệ trình lăn ép - Xây dựng hàm thực nghiệm biểu diễn mối quan hệ thông số công nghệ bán kính sản phẩm tạo hình V Các nội dung luận án - Nghiên cứu công nghệ lăn ép tạo hình chi tiết dày có biên dạng phức tạp - Nghiên cứu ảnh hưởng thông số công nghệ như: lực ép, mức độ biến dạng, vận tốc lăn tới bán kính cong sản phẩm dựa mô số - Xây dựng mô hình thực nghiệm để kiểm tra, đánh giá kết tính toán mô - Xây dựng hàm số thể mối quan hệ thông số công nghệ với bán kính cong sản phẩm dựa thực nghiệm - Ứng dụng kết nghiên cứu chế tạo thử chi tiết vỏ tàu để minh chứng tính hiệu công nghệ lăn ép Luận án mục quy định phần mở đầu trình bày chương Chương tóm lược nét công nghệ tạo hình chi tiết vỏ từ dày Trong chương đề cập đến dạng chi tiết vỏ tàu thuỷ có biên dạng phức tạp công nghệ hành sử dụng để tạo hình chi tiết vỏ Đặc biệt xem xét đến phương pháp công nghệ mới, công nghệ lăn ép, cho hiệu cao tạo hình chi tiết vỏ tàu thuỷ Từ kết tìm hiểu tài liệu, công trình nghiên cứu nước, đề xuất hướng, nội dung nghiên cứu cho luận án Cơ sở lý thuyết công nghệ lăn ép trình bày chương 2, nghiên cứu toán lăn ép dựa lý thuyết cán không đối xứng, tìm hiểu thông số công nghệ ảnh hưởng tới trình tạo bán kính cong sau lăn Chương trình bày trình thực mô số toán lăn ép xây dựng thực nghiệm để kiểm chứng kết mô số Chương trình bày kết nghiên cứu ảnh hưởng thông số công nghệ đến bán kính cong sản phẩm dựa mô số Việc xây dựng mối quan hệ bán kính cong sản phẩm thông số công nghệ dựa thực nghiệm trình bày chương Trong chương trình bày hình ảnh sản phẩm vỏ tàu thuỷ chế tạo thử nghiệm công nghệ lăn ép CHƢƠNG 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 Trong công nghiệp đóng tàu, vỏ máy tàu hai yếu tố quan trọng, chiếm tỷ trọng lớn giá trị tàu, công nghiệp đóng tàu trước hết cần tập trung đầu tư vào công nghệ chế tạo vỏ tàu thủy để nâng cao hiệu quả, tiết kiệm chi phí sản xuất, tăng lực cạnh tranh Theo [13, 14, 20] cấu tạo thân vỏ tàu ghép lại có biên dạng cong phức tạp Các biên dạng đóng vai trò quan trọng chuyển động tàu môi trường nước Vỏ tàu thuỷ chế tạo từ nhiều chi tiết có chiều dày, biên dạng cong phức tạp Việc chế tạo chi tiết chủ yếu dựa phương pháp tạo hình truyền thống uốn, nắn, tạo hình gia nhiệt hay lốc có kích thước nhỏ thiết bị máy ép vạn sau hàn ghép lại [1, 8, 16] Như vậy, suất chất lượng sản phẩm không cao Trong chi tiết vỏ tàu thủy thường có biên dạng cong phức tạp Độ xác suất chế tạo cong phức tạp vỏ tàu thủy vấn đề cần quan tâm nghiên cứu Việc tạo hình kim loại theo thiết kế điều khiển thông số công nghệ lực ép, mức độ biến dạng, vận tốc lăn…v.v mục tiêu mà nhà máy kỹ thuật hướng tới Dưới đây, trình bày vài vài hình ảnh có biên dạng cong ứng dụng đóng vỏ tàu thủy Hình 1.1 Tấm có biên dạng cong phức tạp sử dụng sản xuất vỏ tàu Các chi tiết vỏ tàu chế tạo lắp ráp công trường, nên công nghệ chế tạo đòi hỏi đơn giản, dễ vận chuyển, linh hoạt, dễ tự động hóa, thuận tiện cho việc lắp ráp thành vỏ tàu lớn Hình 1.2 Hình ảnh vỏ tàu thủy [13] 1.2 Các phƣơng pháp tạo hình chi tiết vỏ Công nghệ tạo hình nghiên cứu, ứng dụng phổ biến ngành khí Các công nghệ tạo hình truyền thống dập vuốt, uốn, nắn, tóp lên vành thực khuôn lắp máy ép trục khuỷu hay máy ép thủy lực [1, 9, 15] Hầu hết chi tiết, sản phẩm có biên dạng phức tạp, có chiều dày không lớn (thường nhỏ 2,0 mm) ứng dụng chủ yếu công nghiệp dân dụng, hóa chất, ô tô, xe máy, quốc phòng Đối với ngành công nghiệp chế tạo vỏ tàu thủy phương pháp công nghệ tạo hình không phù hợp, chi tiết vỏ tàu lớn có biên dạng cong phức tạp chiều dày từ 10 mm đến 30 mm [9] Công nghệ chế tạo vỏ tàu thủy thường sử dụng nguyên công đơn giản để tạo hình chi tiết có biên dạng phức tạp, kích thước lớn uốn tự do, gia nhiệt cục bộ, uốn lốc [16] Các lớn tách thành có hình dạng nhỏ đơn giản sau nối lại phương pháp hàn 1.2.1 Phƣơng pháp uốn Uốn phương pháp nhằm biến đổi phôi có trục thẳng thành chi tiết có trục cong Phương pháp đảm bảo độ cong đồng Nếu uốn tự mức độ biến dạng nhỏ, độ xác phụ thuộc lớn vào lực tay nghề người công nhân Thời gian gia công dài, phải tạo hình từ từ thường xuyên cần dưỡng kiểm tra biên dạng Hiện nay, ngành đóng tàu sử dụng chủ yếu phương pháp thường lớn, khó uốn khuôn Nếu sản xuất tự động cần có thiết bị phù hợp [10, 13, 14, 20, 61] để thực vận chuyển đưa phôi vào máy Phương pháp uốn mô tả hình (hình 1.3, hình 1.4) Hình 1.3 Sơ đồ uốn khuôn [9, 16] Hình 1.4 Một số hình ảnh uốn phôi máy ép thủy lực Ưu điểm : Khuôn có kết cấu đơn giản, dễ dàng thực máy thủy lực với lực danh nghĩa lớn 200T÷1500T Sản phẩm uốn đa dạng, tạo chi tiết có bán kính cong lớn sử dụng rộng rãi nhiều ngành công nghiệp khác Nhược điểm: Khó tạo biên dạng cong phức tạp, phải kết hợp với phương pháp khác cắt rời, cắt hình, hàn, ghép để tạo chi tiết phức tạp, sản phẩm có độ xác không cao, trình tạo hình nhiều thời gian 1.2.2 Tạo hình dựa biến dạng nhiệt Nhiều chi tiết có biên dạng phức tạp nên trước hết phải uốn chi tiết thành biên dạng cong (cong theo phương), sau gia nhiệt cục Biến dạng nhiệt làm cho bị dãn nở cục cong lên Nếu lựa chọn vị trí gia nhiệt hợp lý, ví dụ gia nhiệt vị trí mép làm chiều dài mép tăng lên, làm cho bị cong theo phương khác tạo cong 3D (hình 1.5) Hình 1.5 Một số hình ảnh chế tạo cong từ phôi thép phẳng phương pháp gia nhiệt cục lửa Oxy - Axetylen Trong trình gia nhiệt xảy đồng thời hai nhiều dạng biến dạng bao gồm: biến dạng dọc, ngang, góc, xoắn uốn cong Các chi tiết sau tạo hình ghép nối theo phương pháp hàn truyền thống Hình 1.6 Kết cấu hàn cấu tạo thân vỏ tàu [20] Biến dạng xảy co ngót không mối hàn kim loại nung nóng, làm nguội, ứng suất xuất mối hàn kết thay đổi thể tích, kết cấu kẹp Có thể gây biến dạng kết cấu vỏ, làm giảm độ xác, chí gây xé rách đứt gãy [13, 14, 20] Có nhiều yếu tố gây nên biến dạng sau hàn khó dự báo xác mức độ biến dạng xảy Một số yếu tố cần xem xét bao gồm hệ thống gá kẹp, đặc tính nhiệt tính chất vật liệu gốc; ứng suất dư sinh từ trình gia công kim loại trước cán, tạo hình uốn; kiểu mối hàn; độ xác gia công chất trình hàn, tính đối xứng mối nối, gia nhiệt trước trình tự hàn Ưu điểm: Phương pháp đơn giản, chế tạo chi tiết có kích thước lớn Vì hàn ghép nối từ chi tiết nhỏ nên chế tạo sản phẩm có hình dạng kích thước đa dạng Nhược điểm: Sản phẩm có độ xác thấp, thời gian chế tạo dài nên suất thấp Kết cấu vỏ có độ bền không đồng nhiều vị trí chịu ảnh hưởng nhiệt làm thay đổi tổ chức vật liệu 1.2.3 Uốn lốc máy trục, trục Khi chế tạo chi tiết biên dạng trụ côn, đường cong hở khép kín, sử dụng công nghệ uốn lốc máy uốn trục, trục Phôi thép vào trục bị uốn cong chuyển động trục lăn theo nguyên lý uốn, lốc [13, 14, 16, 20, 22, 23, 59] Ưu điểm: Sản phẩm có độ xác cao, thời gian chế tạo sản phẩm ngắn nên suất cao Nhược điểm: Thường chế tạo sản phẩm có biên dạng dạng trụ dạng côn 10 Hình 1.7 Một số hình ảnh uốn phôi thép máy uốn lốc trục [1, 16, 22] 1.2.4 Miết máy chuyên dụng Miết phương pháp gia công kim loại áp lực nhằm tạo hình chi tiết rỗng từ phôi phẳng phôi rỗng dựa vào chuyển động quay phôi tác dụng lực công tác làm biến dạng dẻo cục vị trí phôi quay [9, 16, 22, 57, 71] Hình 1.8 Một số hình ảnh máy miết & sản phẩm tạo hình phương pháp miết [1, 85, 87] 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 đƣợc 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 trƣờng 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 trƣờng 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 trƣờng 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 trƣờng 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 trƣờng 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 trƣờng 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 trƣờng 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 trƣờng 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 trƣờng 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 trƣờng 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 [...]... thời của nhiều yếu tố trong quá trình lăn ép đến biến dạng của tấm và bán kính cong của tấm sau khi lăn ép Hơn nữa, sản phẩm trong thực tế thường có biên dạng phức tạp, để nghiên cứu được ảnh hưởng của các thông số công nghệ khi tạo hình lăn ép và áp dụng được kết quả nghiên cứu vào sản xuất chế tạo ta khảo sát bài toán ở mô hình 3D Trong chương tiếp theo, sẽ đề xuất ứng dụng phương pháp mô phỏng số. .. phẩm tấm - Xây dựng mối quan hệ hàm số từ thực nghiệm giữa thông số công nghệ với bán kính cong sản phẩm - Áp dụng các kết quả khảo sát thông số công nghệ để tạo hình thử nghiệm chi tiết trong vỏ tàu thủy 21 CHƢƠNG 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT CÔNG NGHỆ LĂN ÉP 2.1 Các thông số cơ bản của quá trình lăn ép Lăn ép là công nghệ tạo hình phôi tấm, tạo cho phôi có bán kính cong, được thực hiện bằng cách cho phôi tấm lăn. .. 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 dạng tang trống, con lăn dưới có dạng lõm Kết quả nghiên cứu cho thấy trường hợp cả hai con lăn có biên dạng trụ chỉ thích hợp cho uốn lốc, tạo hình các chi tiết tấm có dạng. .. chiều dày của tấm 1.3.2 Tình hình nghiên cứu trong nƣớc Công nghệ tạo hình các chi tiết vỏ từ tấm dày chủ yếu được thực hiện ở các doanh nghiệp sản xuất, trong các trường đại học và các viện nghiên cứu rất ít đề cập đến công nghệ tạo hình các chi tiết tấm dày có kích thước lớn Các nhà kỹ thuật ở Việt Nam chủ yếu công bố các kết quả nghiên cứu tạo hình các chi tiết tấm mỏng bằng phương pháp dập tấm Tạo hình. .. côn Con lăn trên có biên dạng lồi, con lăn dưới có biên dạng lõm chỉ thích hợp khi bán kính tang trống rất lớn, nếu không sẽ ảnh hưởng đến chất lượng bề mặt của tấm Như vậy, trong nước chưa có một nghiên cứu mang tính hệ thống và sâu để có thể áp dụng công nghệ lăn ép trong công nghiệp đặc biệt trong công nghệ đóng vỏ tàu thủy 20 KẾT LUẬN CHƢƠNG 1 Qua nghiên cứu, khảo sát công nghệ tạo hình các chi... nhiều nghiên cứu mới chỉ đề xuất công nghệ lăn ép thực hiện được thì cần các điều kiện về thiết bị như thế nào, vật liệu tạo hình phục vụ cho nghiên cứu chủ yếu là thép các bon và chưa đưa ra được mối quan hệ 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. .. 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 nghệ cơ bản như: lực ép, mức độ biến dạng, vận tốc lăn tới bán kính cong của sản phẩm tấm cũng rất cần thiết để giải thích về mặt lý thuyết, khoa học trong công nghệ gia công áp lực Việc nghiên. .. phẩm mới trong áp dụng vật liệu mới Nghiên cứu công nghệ lăn ép dựa trên mô phỏng số phải đạt được mục tiêu làm rõ quá trình tạo hình; dựa trên phân bố biến dạng, ứng suất giải thích hiện tượng phôi tấm bị uốn cong; phân tích, đánh giá ảnh hưởng của các thông số công nghệ trong quá trình tạo hình đến bán kính cong của sản phẩm tấm, xác định miền giá trị các thông số công nghệ để có thể ứng dụng trong. .. 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 lực ép lên phôi, kéo phôi qua cặp trục lăn Con lăn có thể có bán kính khác nhau và bán kính con lăn trên sẽ quyết định bán kính uốn nhỏ nhất phôi tấm có. .. tên là Lăn ép [89] Các công trình nghiên cứu về lăn ép dựa trên lý thuyết về cán không đối xứng để xác định các thông số công nghệ, bởi chúng có nhiều điểm tương đồng về mặt cơ sở lý thuyết [92] Các hướng nghiên cứu trong công nghệ lăn ép (hay cán không đối xứng) chủ yếu tập trung vào những thông số vật liệu, hình học của trục lăn và các thông số công nghệ như: - Vật liệu phôi; - Nhiệt độ biến dạng;