Nghiên cứu công nghệ dập tạo hình đồng thời cặp chi tiết dạng tấm mỏng bằng nguồn chất lỏng áp suất cao

BỘ CÔNG THƯƠNG BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN NGHIÊN CỨU CƠ KHÍ NCS ĐINH VĂN DUY NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ DẬP TẠO HÌNH ĐỒNG THỜI CẶP CHI TIẾT DẠNG TẤM MỎNG BẰNG NGUỒN CHẤT LỎNG ÁP SUẤT CAO CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ MÃ SỐ: 62.52.01.03 TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT Hà Nội – 2016 Công trình hoàn thành Viện Nghiên cứu Cơ khí – Bộ Công Thương Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS PHẠM VĂN NGHỆ TS TRẦN ANH QUÂN Phản biện 1: Phản biện 2: Phản biện 3: Luận án bảo vệ trước Hội đồng chấm Luận án cấp Viện Họp tại: Viện nghiên cứu Cơ khí – Bộ Công thương Tòa nhà trụ sở chính, Số đường Phạm Văn Đồng– Q Cầu giấy – Hà nội Vào hồi… giờ, ngày….tháng… năm 2016 Có thể tìm hiểu luận án thư viện: Thư viện Viện Nghiên cứu Cơ khí; Thư viện Viện Máy Dụng cụ Công nghiệp (IMI); Thư viện Quốc gia Việt Nam A MỞ ĐẦU Lý lựa chọn đề tài Gia công áp lực (GCAL) lĩnh vực quan trọng ngành khí Ở quốc gia phát triển, GCAL chiếm tỷ trọng lớn chế tạo thiết bị, cho phép tạo chi tiết từ phôi dạng tấm, ống, hay nguyên khối có hình dạng đơn giản phức tạp với suất cao, chất lượng tốt, tiết kiệm vật liệu Các yêu cầu đại sản phẩm tiết giảm khối lượng, nâng cao độ bền, sáng tạo mẫu mã, tinh chỉnh đặc tính với biên dạng bề mặt phức tạp,… khiến cho phương pháp GCAL truyền thống gặp nhiều khó khăn Chúng bị hạn chế chí không khả thi việc chế tạo chi tiết từ vật liệu khó biến dạng hơn, có độ phức tạp, xác, tính ngày cao hơn,… Công nghệ dập tạo hình thủy lực - DTHTL (Dập thủy – Dập thủy tĩnh) nghiên cứu phát triển mạnh quốc gia hàng đầu công nghiệp, số phương pháp phương tiện cho phép vượt qua giới hạn công nghệ GCAL truyền thống Công nghệ ứng dụng rộng rãi nước phát triển giới, nhiều ngành công nghiệp, đặc biệt công nghiệp ôtô, hàng không quốc phòng Công nghệ dập thủy tĩnh (DTT) cặp phôi hướng nghiên cứu công nghệ dập tạo hình thủy lực, công nghệ cho phép dập chi tiết rỗng có hình dạng phức tạp sau chu trình tạo hình, nâng cao suất so với dập đơn (được 02 chi tiết sau lần dập với cặp phôi không hàn), tạo hình chi tiết rỗng đa hướng không gian, từ vật liệu khó biến dạng… Hiện nay, Việt nam chưa có công trình tập trung nghiên cứu hướng công nghệ này, cụ thể nghiên cứu sở lý thuyết, hệ thống thiết bị, thông số công nghệ thông số dụng cụ ảnh hưởng đến trình tạo hình Do đó, “Nghiên cứu công nghệ dập tạo hình đồng thời cặp chi tiết dạng mỏng nguồn chất lỏng áp suất cao” nội dung trọng tâm tên luận án Mục đích, đối tượng phạm vi nghiên cứu luận án  Mục đích luận án - Nắm bắt bước làm chủ công nghệ dập tạo hình đồng thời cặp chi tiết dạng mỏng nguồn chất lỏng áp suất cao, tạo điều kiện sớm áp dụng vào thực tiễn công nghiệp nước, thông qua: - Xác định ảnh hưởng tìm quy luật tác động thông số công nghệ trình dập tạo hình thủy tĩnh; - Xây dựng miền làm việc phương trình quan hệ thông số chính: áp suất lòng cối, lực chặn đến chiều sâu tương đối, biến mỏng sản phẩm bán kính lòng sản phẩm; - Xác định ảnh hưởng hình dạng cối (cụ thể bán kính góc lượn cối) đến trình tạo hình  Đối tượng phạm vi nghiên cứu luận án: Luận án tập trung nghiên cứu công nghệ dập tạo hình thủy tĩnh cặp chi tiết áp dụng đối tượng cụ thể: Chi tiết hình cầu đường kính 50mm chiều dày mm mô hình chi tiết chữ B xe ô tô (B-pillar) chiều dày 0,8 mm, với vật liệu phôi thép DC04 Phạm vi nghiên cứu giới hạn miền: - Áp suất tạo hình (áp suất lòng cối) pth= 0÷500 Bar - Lực chặn (lực đóng khuôn) Qch= 0÷1150kN - Bán kính góc lượn miệng cối (DTT B) rcB=1; 2; mm - Chiều dày phôi DTT chi tiết cầu S0C=1 mm, DTT B S0B=0.8 mm Phương pháp nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu sử dụng kết hợp nghiên cứu lý thuyết với nghiên cứu thực nghiệm, cụ thể: - Nghiên cứu sở lý thuyết công nghệ DTT dựa tổng hợp phân tích từ tài liệu, công trình công bố nước - Sử dụng công cụ mô số để đánh giá sơ ảnh hưởng thông số công nghệ, sàng lọc để xác định miền làm việc hiệu sở ban đầu cho trình thực nghiệm - Phát triển hệ thống thực nghiệm phù hợp với mục tiêu nội dung nghiên cứu Xây dựng phương án khai thác thiết bị đo, phần mềm sẵn có Việt nam để đo xử lý số liệu đảm bảo xác tin cậy, sẵn sàng áp dụng điều kiện thực tế Việt Nam - Tiến hành nghiên cứu thực nghiệm để đánh giá ảnh hưởng thông số công nghệ hình học trình tạo hình phương pháp sử dụng nguồn chất lỏng cao áp - Phân tích, tổng hợp, đánh giá kết thực nghiệm, đối chứng với sở lý thuyết biện luận Ý nghĩa khoa học ý nghĩa thực tiễn  Ý nghĩa khoa học - Hệ thống hoá (trên sở tổng hợp phân tích) sở lý thuyết, nguyên lý hệ thống thiết bị, nghiên cứu phương pháp qui trình mô số, phương pháp thiết kế, xây dựng hệ thống thực nghiệm làm sở cho việc phát triển công nghệ - Xác định quy luật tác động thông số công nghệ (lực chặn, áp suất lòng cối) thông số hình học dụng cụ (bán kính lượn miệng cối) đến trình tạo hình thủy tĩnh cặp phôi hàn không hàn góp phần xây dựng sở khoa học, từ cho phép nắm bắt bước làm chủ công nghệ này, làm tiền để để tiến tới tối ưu hoá thông số công nghệ nghiên cứu tiếp sau - Các kết nghiên cứu đóng góp sở khoa học cho hướng nghiên cứu chuyên sâu dùng làm tài liệu tham khảo đào tạo chuyên ngành tạo hình biến dạng  Ý nghĩa thực tiễn - Xây dựng thành công hệ thống thực nghiệm phù hợp với điều kiện trang thiết bị, sở vật chất nước Điều có ý nghĩa quan trọng việc phát triển hệ thống thiết bị phục vụ nghiên cứu sản xuất Việt Nam - Kết nghiên cứu triển khai công nghiệp ôtô, sản xuất hàng tiêu dùng, dụng cụ y tế, quốc phòng, … phục vụ chủ động sản xuất nước cách hiệu với suất chất lượng nâng cao - Các kết nghiên cứu công nghệ tạo hình chi tiết từ cặp phôi hàn, phôi không hàn công nghệ sử dụng chất lỏng cao áp, giúp nhà kỹ thuật có sở việc phát triển hệ thống thiết bị, lựa chọn nhanh thông số công nghệ hợp lý áp dụng vào việc thiết kế sản phẩm khuôn mẫu đáp ứng yêu cầu kỹ thuật đảm bảo tính công nghệ Các đóng góp luận án - Mô hình hoá mối quan hệ chiều sâu tương đối HB, HC mức độ biến mỏng Ɛ sản phẩm tạo hình với thông số công nghệ hai trường hợp DTT cặp phôi hàn phôi không hàn Từ lựa chọn thông số công nghệ đầu vào phù hợp trình DTT chi tiết, làm tiền đề để tối ưu hoá thông số công nghệ sau - Phân tích, xác định nắm chất ảnh hưởng thông số công nghệ (áp suất, lực chặn) đến chiều sâu tương đối, mức độ biến mỏng sản phẩm, bán kính lòng chi tiết Ri - Phân tích, xác định nắm chất ảnh hưởng thông số hình học dụng cụ - khuôn (cụ thể bán kính góc lượn miệng cối r cBi) đến trình tạo hình sản phẩm (ảnh hưởng rcBi đến áp suất tạo hình pth, áp suất hiệu chỉnh phc, mức độ biến mỏng Ɛ) - Phát triển hệ thống thực nghiệm phù hợp với điều kiên nghiên cứu nước, làm sở áp dụng cho sản xuất công nghiệp Việt Nam Bố cục luận án Luận án gồm phần mở đầu, kết luận năm chương nội dung: Chương Tổng quan công nghệ dập tạo hình thủy lực Chương Cơ sở lý thuyết hệ thống thiết bị dập tạo hình thủy tĩnh Chương Mô số trình dập tạo hình thủy tĩnh Chương Xây dựng hệ thống thực nghiệm Chương Thực nghiệm đánh giá kết B NỘI DUNG CHÍNH CỦA LUẬN ÁN Chương TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ DẬP TẠO HÌNH THỦY LỰC 1.1 Những nét chung công nghệ dập tạo hình thủy lực Dập tạo hình thủy lực trình tạo hình vật liệu mà sử dụng chất lỏng áp suất cao (dầu, nước) tác dụng trực tiếp vào bề mặt phôi, làm biến dạng dẻo phôi để tạo hình chi tiết 1.2 Các công nghệ dập tạo hình thủy lực Trong công nghệ dập tạo hình thủy lực, tùy theo tính chất, tác dụng dụng cụ gây biến dạng (chày-cối) mà người ta phân loại thành: Dập thủy dập thủy tĩnh 1.3 Công nghệ dập tạo hình thủy tĩnh cặp phôi 1.3.1 Đặc điểm công nghệ Dập thủy tĩnh cặp phôi phương pháp sử dụng nguồn chất lỏng áp suất cao bơm vào hai phôi (cặp phôi ban đầu), áp suất chất lỏng tác dụng đồng thời lên hai phôi làm biến dạng dẻo phôi theo biên dạng lòng cối Công nghệ mẻ, dập thủy tĩnh cặp phôi chủ yếu ứng dụng công nghiệp ô tô, công nghiệp quốc phòng, hóa chất Hình 1.1 Sơ đồ nguyên lý DTT số ứng dụng công nghệ 1.3.2 Những kết nghiên cứu dập thủy tĩnh cặp phôi 1.3.2.1 Trên giới Công nghệ DTT để chế tạo chi tiết rỗng có hình dạng phức tạp từ cặp phôi nghiên cứu phát triển Kleiner Đại học Dortmund khoảng đầu năm 1990 Các nhà khoa học giới chủ yếu tập trung nghiên cứu nội dung sau: Nghiên cứu ảnh hưởng thông số đầu vào; nghiên cứu ứng suất dư tượng đàn hồi; nghiên cứu giải pháp công nghệ; nghiên cứu tích hợp trình công nghệ 1.3.2.2 Tình hình nghiên cứu Việt nam Với ưu điểm trội so với công nghệ GCAL truyền thống, DTHTL nhà khoa học Việt nam quan tâm từ khoảng 10 năm trở lại đây, nghiên cứu chủ yếu tập trung vào khảo sát trình DTT phôi ống, phôi đơn trình DTC Những nghiên cứu thực thông qua đề tài cấp Nhà nước, cấp Bộ, luận án Tiến sỹ, luận văn Thạc sỹ Tuy nhiên, nghiên cứu riêng công nghệ DTT để chế tạo chi tiết rỗng từ cặp phôi Việt nam mẻ, nghiên giai đoạn tìm hiểu công nghệ ban đầu 1.4 Xác định vấn đề cần nghiên cứu Qua phân tích công trình nhà khoa học nước giới, luận án xác định nội dung cần nghiên cứu: - Nghiên cứu ảnh hưởng thông số công nghệ (lực chặn, áp suất lòng cối) đến trình DTT chi tiết từ cặp phôi hàn, không hàn so sánh hai trình với để nhà kỹ thuật có lựa chọn phương pháp phù hợp - Nghiên cứu ảnh hưởng lực chặn áp suất lòng cối đến mức độ biến mỏng chi tiết miền tạo hình thành công - Nghiên cứu ảnh hưởng bán kính lượn mép cối (thông số dụng cụ) đến trình tạo hình - Xác định xây dựng mối quan hệ áp suất tạo hình lực chặn đến chiều sâu tương đối ảnh hưởng thông số đến bán kính lòng chi tiết trình tạo hình - Nghiên cứu thiết kế, chế tạo hệ thống thiết bị dập tạo hình thủy tĩnh phù hợp với điều kiện Việt nam Để thực nội dung nghiên cứu luận án lựa chọn đối tượng nghiên cứu DTT chi tiết hình cầu, S0C=1 mm DTT mô hình chi tiết B xe ô tô từ phôi S0B=0.8 mm, vật liệu DC 04 Bản vẽ chi tiết đối tượng nghiên cứu, hình 1.3: R3 R2 Chi tiết cầu Chi tiết B Hình 1.2 Chi tiết nghiên cứu Việc lựa chọn 02 chi tiết có đặc điểm khác làm cho kết nghiên cứu có tính tổng quát chi tiết có hình dạng đặc trưng, thường gặp thực tế Kết nghiên cứu làm sở khoa học cho nhà thiết kế nắm quy luật tác động xác định thông số công nghệ cần thiết ứng dụng thực tế sản xuất KẾT LUẬN CHƯƠNG Công nghệ DTT cặp phôi có khả ứng dụng lớn thực tế để sản xuất chi tiết rỗng có hình dạng phức tạp, công nghệ thu hút quan tâm nhà khoa học giới Trên sở tổng hợp, phân tích kết nghiên cứu công nghệ luận án xác định vấn đề cần nghiên cứu Kết nghiên cứu giúp nhà kỹ thuật nắm bắt bước làm chủ công nghệ dập tạo hình đồng thời cặp chi tiết dạng mỏng nguồn chất lỏng áp suất cao, tạo điều kiện sớm áp dụng vào thực tiễn công nghiệp nước CHƯƠNG CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ HỆ THỐNG THIẾT BỊ TRONG DẬP TẠO HÌNH THỦY TĨNH 2.1 Cơ sở lý thuyết dập tạo hình thủy tĩnh 2.1.1 Trạng thái ứng suất biến dạng Khi nghiên cứu công nghệ ta phải nghiên cứu trạng thái ứng suất biến dạng trình dập thủy tĩnh, nghiên cứu trình DTT trạng thái tạo hình tự (free hydroforming) chi tiết từ cặp vật liệu xác định trường ứng suất biến dạng phôi Dưới tác dụng áp suất thủy tĩnh, phôi kéo từ vành vào lòng cối để tạo hình chi tiết Do tính chất đối xứng nên ta xem xét nửa phôi Có thể phân biệt vùng vật biến dạng với chế biến dạng tích cực khác Hình 2.1 Các vùng biến dạng phôi Trạng thái ứng suất biến dạng trình dập thủy tĩnh có vùng khác sản phẩm: Vành phôi (vùng A), phần bán kính góc lượn cối (vùng B), phần thân sau qua góc lượn miệng cối (vùng C), phần tự lòng cối thủy tĩnh (vùng P) Qua phân tích vùng biến dạng cho thấy vùng tự (Vùng P) phần nguy hiểm phần chịu ứng suất kéo theo hai chiều nên bị biến mỏng mãnh liệt dẫn đến khả rách phần đỉnh chi tiết 2.1.2 Áp suất thủy tĩnh tạo hình Áp suất tạo hình tính sơ theo công thức: 𝑠0 𝑅𝑚 (2.1) 𝑝𝑡ℎ = 𝑠0 10 [𝑏𝑎𝑟] (𝑟𝑚𝑖𝑛 − ) Trong đó: s0 – Chiều dày phôi; Rm – giới hạn bền; rmin– Bán kính nhỏ đáy sản phẩm 2.1.3 Lực chặn phôi Tính toán lực chặn phôi: Qch = k.p.A (2.2) Trong đó: k – hệ số (k=1.1÷1.3); p – Áp suất tạo hình; A – Diện tích hình chiếu bề mặt lòng cối 2.1.4 Bán kính lượn mép cối Trị số bán kính lượn cối dập vuốt hình trụ xác định theo công thức: (2.3) Rc  0.8 ( D  d ) s Trong đó: D - Đường kính phôi; d - Đường kính sản phẩm; s - Chiều dày vật liệu Trường hợp chi tiết hình hộp trị số bán kính lượn cối xác định theo công thức: Rc = 0,035 [50 + (H − r)] √s mm (2.4) Trong đó: r - Bán kính lượn thành đáy; h - Chiều cao phần thân vật dập; H= h + r - Chiều cao toàn thể sản phẩm; s - Chiều dày vật liệu 2.2 Các thiết bị hệ thống dập tạo hình thủy lực áp suất cao Để thực công nghệ này, khuôn dập hệ thống thiết bị trình tạo hình thủy lực có thành phần sau: - Máy ép thủy lực (METL) - Thiết bị thủy lực: Hệ thống tăng áp, hệ thống điền đầy, hệ thống xilanh dọc trục, hệ thống xử lý chất lỏng - Hệ thống điều khiển, đo lường thống số công nghệ Hình 2.2 Các thành phần chung hệ thống DTHTL KẾT LUẬN CHƯƠNG Quá trình nghiên cứu ứng suất biến dạng vùng khác công nghệ DTT cho thấy: Có thể tính toán ứng suất biến dạng áp suất thủy tĩnh giai đoạn tạo hình tự do, nhiên việc tính toán áp suất tạo hình cần thiết giai đoạn phôi chạm đáy cối gặp nhiều khó khăn Các sở lý thuyết chưa đề cập đến quan hệ áp suất lòng cối (pth, phc), lực chặn với mức độ biến mỏng, bán kính lòng sản phẩm đến chiều sâu tương đối trình DTT; ảnh hưởng thông số dụng cụ (bán kính góc lượn miệng cối) đến trình tạo hình (áp suất lòng cối, biến mỏng sản phẩm) chưa nghiên cứu Do đó, cần thiết phải sử dụng phương pháp mô số để xác định ảnh hưởng giới hạn vùng làm việc thông số công nghệ, phục vụ nghiên cứu thực nghiệm Ngoài ra, từ nghiên cứu thiết bị trình dập thủy tĩnh nội dung chương cho phép xác định lựa chọn thành phần cần thiết hệ thống thực nghiệm luận án CHƯƠNG MÔ PHỎNG SỐ QUÁ TRÌNH DẬP TẠO HÌNH THỦY TĨNH 3.1 Mô số gia công áp lực Mô số giúp xác định ảnh hưởng thông số công nghệ dự báo sai hỏng xảy trình DTT Luận án lựa chọn phần mềm Dynaform để phục vụ nghiên cứu 3.2 Nghiên cứu trình DTT phần mềm mô số Dynaform 3.2.1 Vật liệu chi tiết mô Vật liệu thép DC04, tính chất vật liệu thực nghiệm sau: Bảng 3.1 Đặc tính kỹ thuật thép DC04 Mác thép DC04 Rm(N/mm2) 314-412 Cơ tính Re(N/mm2) 210-220 δ (%) 38 Mác tương đương Russia-GOST 08kp Japan-JIS SPCE Chiều dày vật liệu phôi thực nghiệm sử dụng: Chi tiết cầu S0C = 1.0 mm; mô hình B, S0B = 0.8 mm 3.2.2 Thiết lập trình mô DTT Trình tự mô tiến hành theo bước:Xây dựng mô hình hình học; chia lưới mô hình PTHH; lựa chọn mô hình vật liệu; thiết lập điều kiện biên; mô đánh giá kết Chi tiết cầu B DTT từ cặp phôi gồm hai nửa đối xứng nhau, để rút ngắn thời gian mô phỏng, tiến hành mô ½ chi tiết 3.3 Kết nghiên cứu mô số 3.3.1 Chi tiết cầu 3.3.1.1 Ảnh hưởng lực chặn Qch đến trình DTT - Kết mô với Qch ≤ 72 kN chi tiết DTT bị nhăn phần vành áp suất lòng cối (áp suất tạo hình) tăng (hình 3.1a) -Với lực chặn Qch ≥156 kN (hình 3.1b), vùng màu đỏ tăng lên tập trung phần đỉnh chi tiết, điều cho thấy chi tiết dập bị biến mỏng mãnh liệt có xu hướng rách phần đỉnh cầu áp suất tạo hình tăng -Với lực chặn nằm khoảng Qch = (79.5÷148)kN, chi tiết dập tạo hình thành công với giá trị áp suất hiệu chỉnh xác định - áp suất cần thiết để phôi hoàn toàn biến dạng dẻo theo biên dạng lòng cối (kết mô Qch=79.5 kN với phc= 350 bar, hình 3.1c) a) Qch= 72kN b)Qch= 156kN c) Qch=79.5 kN- phc= 350 bar Hình 3.1.Sản phẩm DTT lực chặn Qch= 72kN 11 Từ khết mô phỏng, xây dựng đồ thị hình 3.8, đồ thị cho phép xác định miền giá trị tạo hình thành công miền rò rỉ DTT chi tiết B Hình 3.8 Đồ thị mối quan hệ lực chặn áp suất hiệu chỉnh 3.3.2.2 Biểu đồ phân bố chiều dày phôi sau dập Mô trình DTT B (phôi dày 0.8mm) cho kết hình 3.9, theo chiều dày chi tiết không đồng đều, toàn phần đáy phần góc lượn đáy chi tiết bị biến mỏng, chỗ mỏng đến 0.677 mm; phần vành vùng phía đáy lớn chi tiết có xu hướng dày thêm, phần vành biến dày 0.824 mm a) Qch=570 kN với phc=354 bar b) Qch=950kN với phc=476 bar Hình 3.9 Biể u đồ mức độ biến mỏng sản phẩm với Qch=570 kN với phc=354 bar Khi lực chặn áp suất hiệu chỉnh tăng (hình 3.9b) kết mô phần bán kính góc lượn đáy sản phẩm phần bán kính lượn cối biến mỏng nhiều (xu hướng vàng đậm chuyển sang đỏ), đặc biệt vị trí đỉnh vùng lồi có xu hướng bị phá hủy Kết luận, mô dự báo: - Khi lực chặn áp suất hiệu chỉnh tăng biến mỏng mép cối góc lượn đáy chi tiết tăng - Các vị trí nguy hiểm đỉnh lồi vùng lõm, cạnh bên đáy lồi mép cối KẾT LUẬN CHƯƠNG Trên sở đối tượng thực nghiệm chọn, mô trình DTT chi tiết cầu chi tiết B phần mềm DYNAFORM Kết nghiên cứu nêu giúp xác định giới hạn miền áp suất tạo hình lực chặn, làm sở cho việc xây dựng hệ thống thực nghiệm Ảnh hưởng thông số xác định mô số làm để đối chiếu kiểm chứng kết thực nghiệm 12 CHƯƠNG XÂY DỰNG HỆ THỐNG THỰC NGHIỆM 4.1 Mục đích yêu cầu hệ thống thực nghiệm Mục đích xây dựng hệ thống để khảo sát, xác định ảnh hưởng thông số công nghệ trình tạo hình: lực chặn, áp suất lòng cối, chiều sâu tương đối chi tiết thông số dụng cụ (bán kính góc lượn miệng cối) đến trình tạo hình Các môđun hệ thống xây dựng (lựa chọn, thiết kế, chế tạo) phải phù hợp với điều kiện thiết bị sẵn có, vận hành ổn định, tin cậy có khả chế tạo nước 4.2 Các thành phần hệ thống thực nghiệm Các thành phần hệ thống bao gồm: Máy ép thủy lực, khuôn thực nghiệm, hệ thống đo thông số áp suất – hành trình, cấp chất lỏng cao áp 4.3 Tính toán, thiết kế hệ thống thực nghiệm Tiến hành thiết kế, chế tạo khuôn lòng khuôn thực nghiệm, lựa chọn cấp chất lỏng cao áp METL phù hợp, đặc biệt xây dựng thành công hệ thống đo thông số công nghệ đảm bảo khảo sát thông số công nghệ: áp suất lòng cối, pxlch (từ áp suất xilanh xác định lực chặn), cảm biến hành trình hht (chiều sâu tạo hình) Hình 4.1 Hệ thống đo sau xây dựng Toàn hệ thống kiểm chuẩn Viện Đo lường Việt Nam đạt độ không bảo đảm đo: U = 0.3 x 10-2 với xác suất tin cậy P = 95%, hệ số phủ k = 4.4 Lắp ráp kết nối hệ thống thực nghiệm Hình Hệ thống thực nghiệm lắp ráp hoàn chỉnh KẾT LUẬN CHƯƠNG Căn vào yêu cầu nghiên cứu, hệ thống thực nghiệm xây dựng hoàn chỉnh , thông qua công tác tính toán, thiết kế, gia công chọn lắp chi tiết, thiết bị tiêu chuẩn Đã kiểm nghiệm độ bền hệ thống khuôn dập tạo hình thủy tĩnh chi tiết cầu B Xây dựng hệ thống đo thông số công nghệ (áp suất tạo hình, lực chặn, chiều sâu tạo hình) đáp ứng độ xác cần thiết phục vụ cho việc đánh giá kết thực nghiệm 13 CHƯƠNG THỰC NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ 5.1 Điều kiện thực nghiệm Quá trình thực nghiệm thực môi trường phòng thí nghiệm, điều kiện như: nhiệt độ môi trường, chất bôi trơn, độ nhám bề mặt cối… coi không thay đổi trình thực nghiệm 5.2 Các tham số thực nghiệm + Khoảng giá trị áp suất lòng cối khảo sát: 0÷500 bar + Khoảng giá trị lực chặn khảo sát: 0÷1150 kN + Chiều sâu tương đối khảo sát: - Chi tiết hình cầu: HC = hC/d = 0.05; 0.1; 0.15; 0.2; 0.25; 0.3; 0.35; 0.4; 0.45; 0.5 - Mô hình chi tiết B, độ sâu tương đối khảo sát tâm chi tiết: HB=hB/b = 0.07; 0.14; 0.21; 0.26 + Thông số dụng cụ khảo sát (bán kính miệng cối), lòng khuôn DTT B: rcB = 1; 2; mm 5.3 Phương pháp đánh giá chất lượng sản phẩm DTT phôi Chất lượng sản phẩm đánh giá thông qua: Mức độ biến mỏng, sai số hình dạng, kích thước sau dập 5.4 Chuẩn bị phôi tiến trình thực nghiệm Chế tạo phôi DTT chi tiết cầu B Thực nghiệm qua 05 bước: Cấp phôi vào lòng cối, khởi động máy ép thủy lực di chuyển đầu trượt áp vào mặt cối, khởi động reset hệ thống đo, chặn phôi, khởi động bơm tăng áp để DTT, lưu file liệu đo lấy sản phẩm thí nghiệm 5.5 Nghiên cứu ảnh hưởng thông số (công nghệ hình học) trình DTT 5.5.1 Quá trình dập thủy tĩnh chi tiết cầu từ cặp phôi hàn 5.5.1.1 Ảnh hưởng lực chặn đến trình DTT Bằng thực nghiệm xác định: Lực chặn nhỏ (Qch≤ 72.23 kN) sản phẩm dập không đạt chất lượng Giá trị lực chặn lớn Qch > 155.85 kN, phôi bị phá hủy phần đỉnh Với Qch= 79.83÷148.25 kN (pxlch = 21 ÷39 bar) chi tiết tạo hình thành công, sản phẩm dập không bị nhăn, rách Hình 5.1 Đồ thị trình tạo hình với lực chặn Qch=110.24 kN mẫu TN Từ kết thực nghiệm, phương pháp quy hoạch thực nghiệm cực tiểu bình phương sai số, xây dựng phương trình: - Phương trình quan hệ Qch phc miền làm việc thành công: 14 phc = -0.0181Qch2 + 4.3713Qch + 120.9 (5.1) - Phương trình quan hệ Qch pth đạt chiều sâu hC=25 mm miền làm việc thành công: pth = -0.0075Qch2 + 1.7192 Qch + 202.85 (5.2) Xây dựng đồ thị mối quan hệ lực chặn áp suất lòng cối (pth, phc): a) Thực nghiệm b) So sánh với mô số Hình 5.2 Miền làm việc lực chặn - áp suất tạo hình So sánh với kết nghiên cứu thực nghiệm mô số (hình 5.2b): Đồ thị hình 5.2b cho thấy kết mô thực nghiệm tương đồng Sai số trung bình mô thực nghiệm lực chặn áp suất tạo hình đạt chiều sâu tương đối HC=0.5 nhỏ 1.6%, lực chặn áp suất hiệu chỉnh nhỏ 2% Kết luận: Bằng thực nghiệm xây dựng phương trình 5.1 5.2 cho biết mức độ ảnh hưởng thông số, từ phương trình xác định áp suất hiệu chỉnh phc, pth đặt trước giá trị lực chặn miền tạo hình thành công - Kết mô xác định đánh giá xác ảnh hưởng lực chặn áp suất tạo hình, áp suất hiệu chỉnh với sai số trung bình nhỏ 2% 5.5.1.2 Ảnh hưởng Qch pth đến chiều sâu tương đối HC Từ kết thực nghiệm, kết hợp với công cụ khảo sát phần mềm Dasylab, xác định miền giá trị áp suất tạo hình lực chặn tương ứng với chiều sâu tương đối HC Xây dựng đồ thị quan hệ áp suất tạo hình chiều sâu tương đối HC khoảng lực chặn Qch= 79.83÷148.25 kN: a) Thực nghiệm; b) So sánh với mô số Hình 5.3 Đồ thị áp suất lòng cối theo lực chặn chiều sâu tương đối 15 Đồ thị hình 5.3a cho thấy với giá trị chiều sâu tương đối HC, lực chặn tăng Qch=79.83÷133.05kN áp suất tạo hình cần thiết phải tăng tương ứng Nguyên nhân lực chặn tăng đồng nghĩa trở lực kéo phôi vào lòng cối tăng, áp suất tạo hình cần thiết tăng lên để đảm bảo khả biến dạng phôi đạt chiều sâu tương đối HC - Trong khoảng lực chặn lớn Qch=140.65÷148.25kN, áp suất tạo hình tăng tương ứng với giá trị độ sâu tương đối cố định khoảng HC=0.1 ÷0.4, từ giá trị HC= 0.45÷0.5 áp suất tạo hình bắt đầu giảm, có điều giai đoạn đầu, lực chặn lớn nên phôi khó kéo vào lòng cối dẫn đến mức độ biến mỏng tăng, giai đoạn độ sâu tương đối HC lớn phôi bị biến mỏng mãnh liệt, áp suất cần thiết để tạo hình giai đoạn có xu hướng giảm - Đồ thị hình 5.3b cho thấy kết mô số thực nghiệm tương đồng với nhau, sai số trung bình kết thực nghiệm kết tính toán nhỏ 5.8 % Sử dụng phương pháp quy hoạch cực tiểu bình phương sai số, lập trình phần mềm Maple cho kết phương trình quan hệ áp suất tạo hình, độ sâu tương đối HC tương ứng với giá trị lực chặn: Phương trình quan hệ: +Với Qch=79.83kN: pth21 = -322.44HC2 + 794.99HC - 25.44 (5.3) +Với Qch=87.43kN: pth23 = -320.45HC + 779.56HC - 18.146 (5.4) +Với Qch=95.03kN: pth25 = -334.08HC + 789.82HC - 17.13 (5.5) +Với Qch=102.64kN: pth27 = -420.92HC + 838.13HC - 18.747 (5.6) +Với Qch=110.24kN: pth29 = -457.35HC + 860.22 HC - 19.718 (5.7) +Với Qch=117.84kN: pth31 = -438.79HC + 858.53HC - 17.563 (5.8) +Với Qch=125.44kN: pth33 = -667.89HC + 978.41HC - 20.046 (5.9) +Với Qch=133.05kN: pth35 = -708.47HC + 1015.7HC - 19.357 (5.10) +Với Qch=140.65kN: pth37 = -953.86HC + 1150.6HC - 25.991 (5.11) +Với Qch=148.25kN: pth39 = -1194.3HC + 1267.9HC - 33.367 (5.12) Kết luận: - Phương trình (5.3÷5.12) cho phép xác định áp suất tạo hình tương ứng với chiều sâu tương đối cho trước miền lực chặn thành công - Kết mô kiểm chứng dự báo xác kết thực nghiệm 5.5.1.3 Ảnh hưởng lực chặn đến mức độ biến mỏng sản phẩm Vị trí đo khảo sát biểu diễn hình 5.4 Mẫu đo máy đo Future Tech FM700L Vì chi tiết dạng hình cầu, đối xứng qua tâm nên tiến hành khảo sát ¼ chi tiết thực nghiệm Kết đo phân bố biến mỏng mẫu thực nghiệm biểu diễn hình 5.5, mức độ biến bỏng hình 5.6a: 16 Hình 5.4 Vị trí đo mẫu; Hình 5.5 Phân bố biến mỏng sản phẩm Tại đỉnh chi tiết (điểm 1) biến mỏng lớn Ɛ1bmmax=-45.6% Qch=148.25 kN, biến mỏng nhỏ Ɛ1bmmin= -21.5% Qch=79.83 kN, biến mỏng thành phần ứng suất kéo hướng trục σz áp suất lòng cối tăng gây Chi tiết bị biến dày điểm 5, biến dày lớn điểm Ɛ5bdmax=8.2% ứng với Qch=79.83kN biến dày nhỏ la Ɛ5bdmin=3.7% Qch= 148.25 kN Có điều áp suất tạo hình tăng, phôi bị kéo vào lòng cối, phần vành chịu ứng suất nén theo phương tiếp tuyến σθ gây tượng biến dày biến dày giảm dần lực chặn tăng Đồ thị hình 5.6a cho thấy: Lực chặn tăng làm tăng mức độ biến mỏng thân chi tiết làm giảm biến dày phần vành, sử dụng lực chặn DTT chi tiết từ cặp phôi hàn để điều khiển mức độ biến mỏng (dòng chảy kim loại vào cối) thân chi tiết dập a) Kết đo điểm b) So sánh với MPS điểm Hình 5.6 Đồ thị mức độ biến mỏng điểm đo lực chặn thay đổi So sánh kết thực nghiệm mô vị trí tâm chi tiết (điểm đo 1) vị trí vành chi tiết (điểm đo 1), hình 5.6b Kết mô thực nghiệm tương đồng, sai số mô thực nghiệm vị trí đo lớn 3.2% Xây dựng phương trình quan hệ lực chặn với mức độ biến mỏng vị trí đo: Ɛ1 = -0.0002Qch - 0.3324Qch + 8.0165 (5.13) Ɛ2 = -0.002Qch + 0.2816Qch - 10.832 (5.14) Ɛ3 = -0.0027Qch + 0.4614Qch - 26.066 (5.15) Ɛ4 = -0.0008Qch - 0.0116Qch - 13.05 (5.16) Ɛ5 = -0.0006 Qch + 0.0628 Qch + 6.7487 (5.17) Kết luận: - Chi tiết cầu DTT từ cặp phôi hàn bị biến mỏng nhiều phần đỉnh biến dày phần vành, khác với dập vuốt truyền thống biến mỏng lớn phần thân 17 - Các phương trình (5.13÷5.17) cho phép xác định giá trị mức độ biến mỏng vị trí tương ứng miền lực chặn DTT thành công 5.5.2 Quá trình dập tạo hình thủy tĩnh B từ phôi 5.5.2.1 Ảnh hưởng lực chặn đến trình DTT Thực nghiệm trình DTT với bán kính miệng cối rcB =2 mm Chiều sâu hB tạo hình đo vị trí tâm chi tiết Kết thực nghiệm: Với giá trị lực chặn Qch ≤ 152.1 kN (pxlch ≤ 40 bar), cối có tượng rò rì tăng áp suất tạo hình đến giá trị định, chi tiết không DTT thành công Thực nghiệm với lực chặn Qch ≥ 190.1 kN (pxlch ≥ 50 bar) chi tiết dập tạo hình đủ chiều sâu hB=7.2mm Tuy nhiên với giá trị lực chặn áp suất lòng cối tăng lên trí trị tới hạn gọi áp suất hiệu chỉnh lớn phcmax Hình 5.7 Đồ thị trình tạo hình Qch=950.3 kN (Mẫu B37.r2) Từ kết thực nghiệm, xây dựng phương trình quan hệ lực chặn áp suất tạo hình: - Phương trình quan hệ lực chặn áp suất tạo hình đạt chiều sâu tương đối HB=0.26 (hB=7.2 mm tâm chi tiết): pth.rcB2 = 8E-05Qch - 0.028Qch + 122.11 (5.18) - Phương trình quan hệ lực chặn Qch áp suất hiệu chỉnh lớn phcmax: phcmax.rcB2 = -0.0003QchB2 + 0.7596QchB + 3.4621 (5.19) a) Thực nghiệm; b) So sánh với mô số Hình 5.8 Miền giá trị lực chặn áp suất tạo hình Từ đồ thị hình 5.8a cho thấy: - Lực chặn (lực đóng khuôn) tỷ lệ thuận với áp suất lòng cối Áp suất lòng cối tăng áp suất chặn phải tăng để đảm bảo khả làm kín trình tạo hình - Từ đồ thị xác định miền làm việc trình tạo hình: miền tạo hình; miền hiệu chỉnh vùng sau đạt chiều sâu chi tiết, áp 18 suất tạo hình lòng cối tiếp tục tăng để hiệu chỉnh lại biên dạng sản phẩm theo yêu cầu thiết kế; vùng rò rỉ - Đồ thị hình 5.8b cho thấy kết mối quan hệ lực chặn áp suất hiệu chỉnh xác định mô thực nghiệm tương đồng, sai số lớn mô thực nghiệm 3.96% Kết luận: - Lực chặn Qch ≥ 190.1 kN sản phẩm DTT đạt chiều sâu vị trí đáy, lực chặn tăng áp suất hiệu chỉnh đạt tăng - Phương trình (5.18) xây dựng biểu diễn mối quan hệ lực chặn áp suất hiệu chỉnh cho phép xác định áp suất tạo hình cần thiết để đạt chiều sâu tương đối HC = 0.26 phương trình (5.19) cho phép xác định áp suất hiệu chỉnh lớn đạt với giá trị lực chặn đầu vào tương ứng - Kết mô hỗ trợ, kiểm chứng giới hạn miền giá trị lực chặn, giúp rút ngắn thời gian thử nghiệm 5.5.2.2 Ảnh hưởng Qch pth đến chiều sâu tương đối HB Khảo sát hB = 2, 4, 6, 7.2 tương ứng với chiều sâu tương đối HB= 0.07, 0.14, 0.21, 0.26 Từ kết thực nghiệm, xây dựng phương trình biểu diễn mối quan hệ pth HB tương ứng với giá trị lực chặn: + Với Qch= 190.1 kN: pthB1.rcB2 = 3385.5HB - 654.83HB + 55.589 (5.20) + Với Qch= 380.1 kN: pthB2.rcB2 = 2723.9HB - 386.36HB+ 40.80 (5.21) + Với Qch=570.2 kN: pthB3.rcB2 = 2337.3HB - 230.18HB + 35.56 (5.22) + Với Qch=760.3 kN: pthB4.rcB2 = 1259.2HB + 147.8HB + 15.237 (5.23) + Với Qch=950.3 kN: pthB5.r2 = 1307.9HB + 277.38 HB + 9.81 (5.24) + Với Qch= 1140.4 kN: pthB6.r2 = 956.34HB + 488.93HB - 0.5837 (5.25) Xây dựng đồ thị biểu diễn mối quan hệ chiều sâu tương áp suất tạo hình tương ứng với lực chặn, hình 5.9 Kết cho thấy: - Áp suất tạo hình tỷ lệ thuận với chiều sâu tương đối HB - Lực chặn tăng áp suất tạo hình phải tăng để đạt chiều sâu HB mong muốn - Phương trình 5.20÷5.25 cho phép xác định giá trị áp suất tạo hình cần thiết để đạt chiều sâu HB giá trị lực chặn tương ứng Hình 5.9 Đồ thị mối quan hệ pth chiều sâu tương đối HB 19 5.5.2.3 Ảnh hưởng Qch phc đến bán kính Ri sản phẩm Đo mẫu thực nghiệm miền lực chặn tạo hình thành công (mục 5.5.2.1) máy đo 3D CRYSTA-APEX S574 hãng Mitutoyo Các vị trí đo bán kính lòng biểu diễn hình 5.10: Hình 5.10 Vị trí đo bán kính thiết bị đo CRYSTA-APEX S574 a) Ảnh hưởng đồng thời Qch phc đến bán kính lòng Ri chi tiết Từ giá trị đo được, xây dựng đồ thị mối quan hệ lực chặn – áp suất hiệu chỉnh với bán kính lòng sản phẩm dập: Hình 5.11 Đồ thị mối quan hệ phc bán kính lòng sản phẩm dập Đồ thị hình 5.11 cho thấy: - Bán kính lòng chi tiết dập giảm áp suất hiệu chỉnh tăng tương ứng với giá trị lực chặn - Tại vị trí đo bán kính, giá trị đo khác tác động áp suất tạo hình ảnh hưởng đến bán kính lượn đáy sản phẩm khác với kích thước hình dạng cối khác - Đồ thị 5.11 cho phép xác định thông số lực chặn áp suất hiệu chỉnh phù hợp để đạt yêu cầu bán kính lượn đáy sản phẩm chi tiết cần chế tạo b) Ảnh hưởng phc đến Ri chi tiết Qch không đổi Hình 5.12 Đồ thị ảnh hưởng phc đến Ri Qch không đổi 20 Xét trường hợp lực chặn không thay đổi với giá trị Qch= 1140.4 kN, áp suất tạo hình thay đổi miền giá trị áp suất hiệu chỉnh đến phc=500 bar Kết đo biểu diễn đồ thị hình 5.12 Nhận xét: Với lực chặn không đổi, áp suất hiệu chỉnh tăng bán kính góc lượn đáy giảm Mức độ giảm bán kính áp suất tăng nhỏ lại R nhỏ đi, nguyên nhân bán kính nhỏ dần diện tích chịu tác động áp suất thủy tĩnh giảm phôi bị biến cứng sau giai đoạn biến dạng dẻo ban đầu muốn giảm bán kính áp suất hiệu chỉnh đòi hỏi phải cao tương ứng với lực đóng khuôn lớn c) Ảnh hưởng Qch đến Ri phc không đổi Thông số không đổi áp suất hiệu chỉnh phc=250 bar Lực chặn thay đổi khoảng giá trị Qch= [380.1; 1140.4] kN Kết biểu diễn đồ thị: Hình 5.13 Ảnh hưởng Qch đến Ri với giá trị phc=250 bar Kết biểu diễn đồ thị hình 5.13 cho thấy trường hợp áp suất hiệu chỉnh không đổi giảm lực chặn bán kính lòng chi tiết giảm (bán kính nhỏ đi), nhiên mức độ giảm bán kính không lớn Bởi lực chặn giảm trở lực kéo phôi vào lòng cối giảm phôi phần vành dễ dàng chảy vào cối nên phôi áp vào đáy cối nhiều hơn, bán kính đáy giảm 5.5.2.4 Ảnh hưởng Qch phc đến mức độ biến mỏng Ɛ sản phẩm Tiến hành khảo sát mức độ biến mỏng phân bố biến mỏng mẫu thực nghiệm ảnh hưởng lực chặn – áp suất hiệu chỉnh (trường hợp rcB=2mm) Kết đo biểu diễn đồ thị: Hình 5.14 Ảnh hưởng Qch đến chiều dày Si vị trí đo với rcB=2 mm Kết thực nghiệm biểu diễn hình 5.14 cho thấy: 21 - Với chi tiết có chiều sâu nhỏ B, biến mỏng tập trung góc đáy sản phẩm miệng cối, biến dày vành phôi - Biến mỏng tăng lực chặn tăng - Đồ thị hình 5.14 cho phép xác định lựa chọn lực chặn hợp lý để đạt mức độ biến mỏng sản phẩm mong muốn 5.5.2.5 Ảnh hưởng bán kính lượn mép cối rcBi đến trình tạo hình a) Ảnh hưởng bán kính lượn miệng cối rcBi đến pth phc Thực nghiệm DTT với kính lượn miệng cối thay đổi: rcBi=1; 2; mm để xác định giá trị áp suất tạo hình đạt chiều sâu tương đối HB áp suất hiệu chỉnh lớn phcmax đạt Bằng phương pháp quy hoạch cực tiểu bình phương, xác định phương trình mối quan hệ phụ thuộc:  Lực chặn áp suất tạo hình đạt chiều sâu hB=0.26: - pth.rcB1 = 8E-05Qch2 + 0.0046Qch + 120.24 (5.26) - pth.rcB3 = 7E-05Qch2 - 0.0191Qch + 116.13 (5.27)  Lực chặn áp suất hiệu chỉnh lớn phcmax: - phcmax.rcB1 = -0.0004Qch2 + 0.8444Q - 6.0926 (5.28) - phcmax.rcB3 = -0.0003Qch + 0.7424Q + 5.6672 (5.29) Biểu diễn đồ thị phương trình 5.18, 5.19 5.26, 5.27, 5.28, 5.29 rcB thay đổi: a) b) Hình 5.15 Đồ thị quan hệ lực chặn áp suất tạo hình h B=7.2 mm(a); lực chặn – áp suât tạo hình tối đa phcmax(b) rcB thay đổi Từ đồ thị hình 5.15 cho thấy: Miền áp suất tạo hình thay đổi bán kính lượn mép cối thay đổi theo quy luật: Khi bán kính lượn mép cối giảm (nhỏ) áp suất tạo hình cần thiết để đạt chiều sâu tương đối HB tăng áp suất hiệu chỉnh phcmax đạt tăng Vì bán kính lượn mép cối nhỏ làm khó khăn (cản trở) việc kéo phôi vào lòng cối áp suất tạo hình cần thiết để đạt chiều sâu tương đối HB phải tăng Ngoài ra, bán kính mép cối giảm áp suất thủy tĩnh tác dụng lên diện tích bề mặt lòng phôi nhỏ dẫn đến lực đóng khuôn (làm kín) giảm, áp suất hiệu chỉnh đạt tăng theo b) Ảnh hưởng bán kính lượn mép cối rcB đến mức độ biến mỏng Ɛ Từ kết đo, xây dựng đồ thị điểm đo biến mỏng đặc trưng để phân tích, so sánh ảnh hưởng bán kính lượn mép cối rcBi đến mức độ biến mỏng: 22 Hình 5.16 Đồ thị quan hệ Qch chiều dày đo S4, S5, S6 với rcB=1;2;3 mm Đồ thị cho thấy bán kính góc lượn mép cối giảm chiều dày phôi bị biến mỏng rõ rệt, cụ thể bán kính giảm từ rcB=2 xuống rcB=1 biến mỏng giảm nhiều S4 14.3%, S5 19,59%, biến dày S6 giảm nhiều 1.26%; Khi bán kính tăng từ rcB=2 lên rcB=3 mức độ biến mỏng có thay đổi không lớn, cụ thể biến mỏng giảm nhiều S4 2.25%, S5 4.2%, biến dày S6 tăng nhiều 0.45% Nguyên nhân bán kính lượn giảm làm cản trở dòng vật liệu chảy vào lòng cối dẫn đến biến mỏng tăng, bán kính miệng cối tăng vật liệu phần vành di chuyển vào lòng cối dễ dàng hơn, biến mỏng giảm tăng biến dày phần vành Kết luận: Bán kính lượn mép cối ảnh hưởng đến chất lượng chi tiết tạo hình, bán kính lượn nhỏ gây biến mỏng lớn, rách bán kính miệng cối Có thể vào công thức lý thuyết (2.4) để xác định bán kính lượn mép cối đồng thời vào đồ thị ảnh hưởng bán kính mép cối đến chiều dày sản phẩm sau dập (hình 5.16) để lựa chọn bán kính cho phù hợp 5.5.3 So sánh trình dập thủy tĩnh chi tiết cầu B So sánh hai trình DTT chi tiết cầu từ cặp phôi hàn B từ phôi không hàn cho thấy: - Sử dụng phương pháp làm kín mối hàn mép hai phôi trình DTT chi tiết cầu có lợi ma sát, phôi có ½ bề mặt tiếp xúc với cối, hai bề mặt hàn ốp vào trượt song song với phôi kéo vào lòng cối coi hệ số ma sát hai bề mặt µ=0, giảm ma sát có hại vành phôi (ma sát làm tăng trở lực kéo phôi vào lòng cối gây biến mỏng tăng áp suất tạo hình) Với trình DTT B, dập từ phôi không hàn cấp chất lỏng (Docking plate) nên hai bề mặt phôi tiếp xúc với nửa nửa cối, bề mặt áp vào phía tiếp xúc với gioăng làm kín, gioăng làm cao su dẫn đến làm tăng ma sát cản trở phôi kéo vào lòng cối - Có khác ảnh hưởng Qch áp suất lòng cối đến trình DTT, với chi tiết cầu lực chặn tăng lớn phôi bị rách phần đỉnh áp suất lòng cối tăng Ở B lực chặn tăng, phc tăng dẫn đến Ri giảm - Ảnh hưởng Qch pth đến HC HB có tương đồng giai đoạn đầu trình tạo hình (HB HC nhỏ), khác giai đoạn cuối (Hc, HB lớn – phôi gần chạm đáy cối) Khi Hc lớn (Hc=0.45÷0.5) áp suất 23 hiệu chỉnh giảm lực chặn tăng, với B áp suất hiệu chỉnh tăng lực chặn tăng - Ảnh hưởng lực chặn Qch áp suất hiệu chỉnh phc đến mức độ biến mỏng giống nhau, biến mỏng phần đáy tăng – biến dày phần vành giảm lực chặn áp suất tạo hình tăng Tuy nhiên có khác phân bố biến mỏng: chi tiết cầu biến mỏng nhiều đỉnh, chi tiết B biến mỏng nhiều bán kính đáy sản phẩm mép cối Từ phân tính cho thấy trình DTT cặp phôi ứng dụng tốt với sản phẩm có biên dạng phức tạp, chiều sâu tương đối nhỏ, bán kính lượn đáy sản phẩm lớn Với chi tiết có chiều sâu lớn lượng biến mỏng sau dập lớn (thực nghiệm chi tiết cầu, biến mỏng thấp 21.5%), ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm Quá trình DTT chi tiết từ cặp phôi hàn phù hợp cho việc sản xuất chi tiết rỗng hoàn chỉnh, không yêu cầu trình xử lý tách hai phôi sau dập DTT cặp phôi từ phôi không hàn giúp tăng suất so với phôi đơn, phù hợp với chi tiết có chiều sâu tương đối nhỏ má sát có hại vành phôi lớn so với trình DTT cặp phôi hàn KẾT LUẬN CHƯƠNG Qua tổng hợp, xử lý kết thực nghiệm, phân tích biện luận, kết thu giúp nhà kỹ thuật nắm bắt quy luật tác động, xác định ảnh hưởng thông số công nghệ đến trình DTT, lựa chọn thông số công nghệ hợp lý, tạo điều kiện đưa định nhanh chóng xác tính toán, thiết kế để ứng dụng công nghệ thực tiễn chế tạo sản phẩm đạt yêu cầu kỹ thuật, giảm thời gian chi phí chuẩn bị sản xuất KẾT LUẬN CHUNG VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI Kết luận chung: Luận án thực hiê ̣n đúng mu ̣c đích đề ra, có ý nghiã khoa ho ̣c và thực tiễn đầ y đủ đã nêu ở phầ n mở đầ u, với kết chính đươ ̣c điể m la ̣i sau: Đã làm rõ tính cấp thiết vấn đề nghiên cứu, phát triển khả ứng dụng công nghệ DTT vào sản xuất nước Đã hệ thống hoá (trên sở tổng hợp phân tích) sở lý thuyết, nguyên lý hệ thống thiết bị, nghiên cứu phương pháp qui trình mô số, phương pháp thiết kế, xây dựng hệ thống thực nghiệm làm sở cho việc phát triển công nghệ Ứng dụng mô số để xác định miền giá trị thông số bản: Lực chặn, áp suất tạo hình để dập thành công chi tiết cầu hàn Xác định ảnh hưởng lực chặn áp suất lòng cối đến chiều sâu tương đối Hc, biến mỏng sản phẩm dập Đã kiểm chứng kết mô 24 thực nghiệm với sai lệch [...]... khảo trong đào tạo chuyên ngành tạo hình biến dạng 8 Kết quả nghiên cứu có thể triển khai trong công nghiệp ôtô, sản xuất hàng tiêu dùng, dụng cụ y tế, quốc phòng, … phục vụ chủ động sản xuất trong nước một cách hiệu quả với năng suất và chất lượng nâng cao 9 Các kết quả nghiên cứu về công nghệ tạo hình chi tiết từ cặp phôi tấm hàn, phôi tấm không hàn bằng công nghệ sử dụng chất lỏng cao áp, giúp các... diễn mối quan hệ chi u sâu tương đối với áp suất tạo hình tương ứng với từng lực chặn, hình 5.9 Kết quả cho thấy: - Áp suất tạo hình tỷ lệ thuận với chi u sâu tương đối HB - Lực chặn tăng thì áp suất tạo hình phải tăng để đạt chi u sâu HB mong muốn - Phương trình 5.20÷5.25 cho phép xác định được giá trị áp suất tạo hình cần thiết để đạt chi u sâu HB tại giá trị lực chặn tương ứng Hình 5.9 Đồ thị mối... mép phôi (cặp phôi tấm hàn) đến tính chất của vật liệu sau biến dạng 5 Nghiên cứu quá trình DTT cặp phôi tấm có chi u sâu tạo hình hai phía khác nhau, chi u dày - vật liệu phôi trên và phôi dưới khác nhau DANH MỤC CÁC BÀI BÁO, CÔNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CÔNG BỐ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN [1] Lê Trung Kiên, Phạm Văn Nghệ, Đinh Văn Duy, “Ứng dụng dập thủy tĩnh dập vuốt chi tiết dạng tấm trong ngành công nghiệp... xây dựng đồ thị mối quan hệ giữa áp suất tạo hình pth và chi u sâu tương đối HC: Hình 3.4 Đồ thị mối quan hệ giữa pth – Hc Từ đồ thị kết quả mô phỏng số biểu diễn trên hình 3.4 cho biết quy luật tác động của lực chặn và áp suất tạo hình đến HC đó là chi u sâu tương đối tăng thì áp suất tạo hình tăng; lực chặn tăng thì áp suất tạo hình phải tăng tương ứng với mỗi giá trị chi u sâu tương đối cố định 3.3.1.3... khi rcB thay đổi: a) b) Hình 5.15 Đồ thị quan hệ lực chặn áp suất tạo hình tại h B=7.2 mm(a); lực chặn – áp suât tạo hình tối đa phcmax(b) khi rcB thay đổi Từ đồ thị hình 5.15 cho thấy: Miền áp suất tạo hình thay đổi khi bán kính lượn ở mép cối thay đổi theo quy luật: Khi bán kính lượn ở mép cối giảm (nhỏ) thì áp suất tạo hình cần thiết để đạt chi u sâu tương đối HB tăng và áp suất hiệu chỉnh phcmax... =2 mm Chi u sâu hB tạo hình được đo tại vị trí tâm chi tiết Kết quả thực nghiệm: Với các giá trị lực chặn Qch ≤ 152.1 kN (pxlch ≤ 40 bar), cối có hiện tượng rò rì khi tăng áp suất tạo hình đến một giá trị nhất định, chi tiết không được DTT thành công Thực nghiệm với lực chặn Qch ≥ 190.1 kN (pxlch ≥ 50 bar) chi tiết được dập tạo hình đủ chi u sâu hB=7.2mm Tuy nhiên với mỗi giá trị lực chặn thì áp suất. .. nghiệm, hệ thống đo thông số áp suất – hành trình, bộ cấp chất lỏng cao áp 4.3 Tính toán, thiết kế hệ thống thực nghiệm Tiến hành thiết kế, chế tạo khuôn và các lòng khuôn thực nghiệm, lựa chọn bộ cấp chất lỏng cao áp và METL phù hợp, đặc biệt đã xây dựng thành công hệ thống đo thông số công nghệ đảm bảo khảo sát được các thông số công nghệ: áp suất lòng cối, pxlch (từ áp suất của xilanh xác định lực... chọn nhanh bộ thông số công nghệ hợp lý áp dụng vào việc thiết kế sản phẩm và khuôn mẫu áp ứng được các yêu cầu kỹ thuật và đảm bảo tính công nghệ Hướng phát triển của đề tài: 1 Nghiên cứu tối ưu hóa các thông số công nghệ trong quá trình DTT 2 Nghiên cứu DTT cặp phôi tấm mỏng trong điều kiện có gia nhiệt 3 Mở rộng nghiên cứu quá trình DTT cho nhiều loại vật liệu khác nhau 4 Nghiên cứu ảnh hưởng của quá... cứu, hệ thống thực nghiệm đã được xây dựng hoàn chỉnh , thông qua công tác tính toán, thiết kế, gia công và chọn lắp các chi tiết, thiết bị tiêu chuẩn Đã kiểm nghiệm độ bền của hệ thống khuôn dập tạo hình thủy tĩnh chi tiết cầu và thanh B Xây dựng được hệ thống đo các thông số công nghệ (áp suất tạo hình, lực chặn, chi u sâu tạo hình) áp ứng được độ chính xác cần thiết phục vụ cho việc đánh giá các... quá trình DTT cặp phôi sẽ ứng dụng tốt hơn với những sản phẩm có biên dạng phức tạp, chi u sâu tương đối là nhỏ, bán kính lượn đáy sản phẩm lớn Với các chi tiết có chi u sâu lớn thì lượng biến mỏng sau khi dập là lớn (thực nghiệm chi tiết cầu, biến mỏng thấp nhất 21.5%), ảnh hưởng đến chất lượng của sản phẩm Quá trình DTT chi tiết từ cặp phôi tấm hàn sẽ phù hợp cho việc sản xuất các chi tiết rỗng hoàn