Nghiên cứu công nghệ dập thủy cơ để chế tạo hộp đựng bánh xe ô tô ford everest

Những năm gần đây, công nghệ dập thủy cơ có xu hướng thay thế dần các công nghệ dập tạo hình thông thường bằng chày cứng, cối cứng và được ứng dụng rộng rãi trong việc tạo hình các chi t

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

-HÌI -

NGUYỄN VĂN QUÝ

NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ DẬP THỦY CƠ ĐỂ CHẾ TẠO HỘP

DỰNG BÁNH XE Ô TÔ FORD EVEREST

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

Chuyên ngành : Chế tạo máy – ĐHBK Hà Nội

Mã số : CB090175

Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS PHẠM VĂN NGHỆ

HÀ NỘI - 2012

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu luận văn khoa học của tôi

Các kết quả nghiên cứu trong luận văn này là hoàn toàn trung thực và chưa

được công bố ở bất kỳ công trình nghiên cứu nào

Nguyễn Văn Quý

LỜI CẢM ƠN

Đầu tiên, em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới thầy giáo hướng dẫn đề tài

PGS.TS Phạm Văn Nghệ , PGS.TS Nguyễn Đắc Trung đã tận tình chỉ bảo em

trong suốt quá trình làm luận văn

Em xin chân thành cảm ơn các thầy ở Viện sau đại học, khoa cơ khí trường

Bách Khoa Hà Nội đã giúp đỡ để em có thể hoàn thành đề tài “Nghiên cứu công nghệ dập thủy cơ để chế tạo hộp đựng bánh xe ô tô Ford Everest” khá đầy đủ và

đúng hạn

Tuy nhiên, đây là một đề tài còn khá mới ở Việt Nam, tài liệu tham khảo bằng tiếng Việt chưa nhiều , mặt khác trình độ hiểu biết của tác giả còn hạn chế và thời gian thực hiện đề tài chưa lâu nên không tránh khỏi những khuyết điểm.Vì vậy, em rất mong nhận được sự chỉ bảo, đóng góp ý kiến của các thầy cô cùng toàn thể các bạn để đề tài này được hoàn thiện hơn và có triển vọng phát triển trong tương lai

Em xin chân thành cảm ơn !

Học viên

MỤC LỤC

PHẦN MỞ ĐẦU i

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP DẬP THỦY CƠ VÀ NHỮNG ỨNG DỤNG 4

1.1 Phương pháp công nghệ dập tạo hình bằng nguồn chất lỏng áp suất cao 4

1.1.1 Qúa trình phát triển của công nghệ dập bằng nguồn chất lỏng áp suất cao (dập thủy lực) 4

1.1.2 Phân loại các phương pháp dập bằng nguồn chất lỏng áp suất cao 5

1.2 Tổng quan về công nghệ dập thủy cơ 6

1.2.1 Khái quát về công nghệ dập thủy cơ 6

1.2.2 Chất lỏng dùng trong gia công thuỷ cơ 8

1.2.3 Đặc điểm của phương pháp ép thuỷ cơ 10

1.2.4 Các phương pháp ép thuỷ cơ 12

1.2.5 Khả năng công nghệ và những ưu nhược điểm của phương pháp dập thủy cơ 15

1.2.6 Một số sản phẩm dập thủy cơ điển hình 17

1.2.7 Tình hình nghiên cứu trong nước và thế giới về phương pháp dập thủy cơ 19

1.3 KẾT LUẬN CHƯƠNG 1 20

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH THÔNG SỐ CÔNG NGHỆ CHÍNH TRONG QUÁ TRÌNH DẬP THỦY CƠ 21

2.1 Trạng thái ứng suất và biến dạng khi ép thủy cơ 21

2.2 Tính toán các thông số công nghệ ép thủy cơ 24

2.2.1 Tính áp suất chất lỏng 24

2.2.2 Lực chặn phôi: 31

2.2.3 Khe hở chày cối 31

2.2.4 Lực tác dụng lên chày: 32

2 3 Phân tích ảnh hưởng của ma sát và bôi trơn trong dập thủy cơ: 32

KẾT LUẬN CHƯƠNG 2 36

CHƯƠNG 3 CƠ SỞ TÍNH TOÁN BIẾN DẠNG TẠO HÌNH ÉP THỦY CƠ BẰNG PHẦN TỬ HỮU HẠN 37

3.1 Khái niệm phần tử hữu hạn và phân loại phần tử 37

3.2 Các phương trinh cơ bản ứng dụng giải bài toán biến dạng 38

3.2.1 Phương trình cân bằng 38

3.2.2 Quan hệ biến dạng - chuyển vị 39

3.2.3 Quan hệ biến dạng - chuyển vị của tấm: 39

3.2.4 Quan hệ ứng suất – biến dạng 40

3.2.5 Phương trình năng lượng của phần tử: 42

3.3 Cách giải bài toán bằng phương pháp phần tử hữu hạn 42

Bước 4 Xác định ma trận lực nút 45

Bước 5 Xác định [K]e 46

3.4 Giải bài toán ép thủy cơ - biến dạng dẻo tấm 47

3.4.1 Các biểu thức cơ bản 47

3.4.2 Các quan hệ khi sử dụng phần tử tấm phẳng 50

KẾT LUẬN CHƯƠNG 3 55

CHƯƠNG 4.TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ HỘP ĐỰNG BÁNH XE Ô TÔ FORD EVEREST BẰNG PHƯƠNG PHÁP DẬP THỦY CƠ 56

4.1.Giới thiệu chung 56

4.2 Lý do chọn chi tiết hộp đựng bánh xe ô tô Ford Everest: 57

4.3 Xây dựng bản vẽ sản phẩm 58

4.4 Tính toán công nghệ dập thủy cơ chi tiết hộp đựng bánh xe ô tô ford everest 59

4.4.1 Quy trình công nghệ 59

4.4.2 Chọn vật liệu tạo hình sản phẩm : 59

4.4.3 Các lực cần tính trong quá trình nhập mô phỏng bằng Dynaform 60

4.4.4.Chọn thiết bị 62

4.5 KẾT LUẬN CHƯƠNG 4 64

CHƯƠNG 5 SỬ DỤNG PHẦN MỀM MÔ PHỎNG ĐỂ TỐI ƯU HÓA QUÁ TRÌNH DẬP THỦY CƠ 65

5.1 Giới thiệu phương pháp mô phỏng số 65

5.2 Cài đặt bài toán mô phỏng 66

5.2.1 Mô hình hình học của dụng cụ và phôi 67

5.2.2 Chia lưới phần tử cho từng đối tượng 69

5.2.3 Xây dựng mô hình vật liệu và điều kiện biên 71

5.3 KẾT QUẢ MÔ PHỎNG QUÁ TRÌNH DẬP 73

5.3.1 Khảo sát ảnh hưởng của lực chặn phôi thay đổi tới biến dạng của phôi 73 5.3.2 Khảo sát ảnh hưởng của Ma sát thay đổi tới biến dạng của phôi 75

5.4 KẾT LUẬN CHƯƠNG 5 77

CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN CHUNG VÀ KIẾN NGHỊ CHO ĐỀ TÀI 78

TÀI LIỆU THAM KHẢO 79

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1 : Sơ đồ dập thủy tĩnh từ phôi tấm 5

Hình 1.2 : Sơ đồ dập thủy tĩnh từ phôi ống 6

Hình 1.3.Quá trình dập thủy cơ 7

Hình 1.4 Tạo thành gân vuốt bằng chất lỏng khi ép thủy cơ 8

Hình 1.5 Lực tác dụng khi ép thủy cơ 11

Hình 1.6 Ép thủy cơ phôi phẳng 13

Hình 1.7 Ép thủy cơ 3D 13

Hình 1.8 Sơ đồ phân loại các phương pháp ép thuỷ cơ 14

Hình 1.9.Các chi tiết mui ôtô được dập bằng phương pháp thủy cơ 17

Hình 1.10.Một số dạng sản phẩm gia dụng dập bằng phương pháp thủy cơ 17

Hình 1.11.Một số loại sản phẩm khác dập bằng phương pháp thủy cơ 18

Hình 2.1 Sơ đồ trạng thái ứng suất biến dạng khi dập vuốt trên chày cứng cối cứng 23

Hình 2.2 Sơ đồ trạng thái ứng suất biến dạng khi dập thuỷ cơ 23

Hình 2.3 Sơ đồ tính toán lực ma sát trên đáy phôi 33

Hình 2.4 Sơ đồ tính lực ma sát trên phần hình trụ 33

Hình 2.5 Ma sát thủy động của vùng bán kính lượn 34

Hình 2.5 Ma sát thủy động trong phần vành phụi 34

Hình 3.1 Phần tử và các kiểu phần tử: Phần tử 1 chiều 1D, Phần tử 2 chiều 2D, Phần tử 3 chiều 3D 37

Hình 3.2 Mô hình tác dụng lực của bài toán biến dạng tấm 47

Hình 3.3 Mô hình phân bố ứng suất trên tấm 48

Hình 4.1 Ô tô ford everest …… 56

Hình 4.2 Hình ảnh hộp đựng bánh xe ford everest 58

Hình 4.3 Chi tiết hộp đựng bánh xe 58

Hình 5.1 Ưu điểm của phương pháp mô phỏng số 66

Hình 5.2 Các bước giải bài toán mô phỏng 67

Hình 5.3 Mô hình 3D của sản phẩm trên catia 68

Hình 5.4 Mô hình hình học của cối và chày dập 68

Hình 5.5 Chia lưới phần tử phôi 69

Hình 5.6 Chia lưới phần tử cối 69

Hình 5.7 Chia lưới phần tử chày 70

Hình 5.8 Chia lưới phần tử tấm chặn 70

Hình 5.9 Đường đặc tính của vật liệu thép 08Kπ 71

Hình 5.10 Khi lực chặn phôi 100-200 tấn sản phẩm bị nhăn 74

Hình 5.11 Khi lực chặn phôi 500 tấn sản phẩm bị rách 74

Hình 5.12, 5.13 Ma sát tiếp xúc giữa phôi và dụng cụ 0.01 75

Hình 5.14 Ma sát tiếp xúc giữa phôi và dụng cụ 0.09 76

PHẦN MỞ ĐẦU

• Tính cấp thiết của đề tài

Thời gian gần đây, xu hướng của các quốc gia trên thế giới đã và đang áp dụng nhiều loại hình công nghệ tiên tiến để thay thế các công nghệ cũ, lạc hậu nhằm tăng tính hiệu quả, năng suất sản phẩm Đó là yếu tố sống còn để nâng cao tính cạnh tranh và phát triển đất nước trên mọi lĩnh vực Trong đó, việc áp dụng công nghệ mới vào ngành cơ khí chế tạo nói chung và lĩnh vự gia công áp lực nói riêng có vai trò rất quan trọng trong quá trình phát triển cả về kinh tế lẫn quân sự của mỗi quốc gia

Những năm gần đây, công nghệ dập thủy cơ có xu hướng thay thế dần các công nghệ dập tạo hình thông thường bằng chày cứng, cối cứng và được ứng dụng rộng rãi trong việc tạo hình các chi tiết vỏ mỏng có hình dạng phức tạp, do những

ưu điểm nổi bật

Tuy nhiên ở Việt Nam cho tới nay, công nghệ dập bằng chất lỏng mới ở giai đoạn bắt đầu tìm hiểu công nghệ, và đã có một số đề tài cấp thạc sĩ nghiên cứu về vấn đề này, đặc biệt là việc thiết kế công nghệ dập thủy cơ vẫn chủ yếu dựa vào kinh nghiệm, việc tính toán vẫn chưa được nghiên cứu tổng quát

Do vậy, đề tài “ Nghiên cứu công nghệ dập thủy cơ để chế tạo vỏ đựng bánh xe ô

tô Ford Everest ” có ý nghĩa thực tiễn cao trong giai đoạn nước ta đang phát triển

ngành công nghiệp ô tô Hơn nữa, đề tài sẽ giúp chúng ta hiểu sâu hơn về công nghệ

và giải quyết được một số yếu tố kỹ thuật

• Mục đích nghiên cứu

Mục đích nghiên cứu của đề tài nhằm giải quyết các vấn đề sau:

Ứng dụng công nghệ tạo hình bằng chất lỏng, trong đó đặc biệt là công nghệ dập thủy cơ vào việc thiết kế, chế tạo các chi tiết cơ khí từ kim loại tấm, có độ chính xác và chất lượng cao

Nghiên cứu đánh giá các đặc điểm và độ chính xác của công nghệ dập thủy cơ bằng bài toán mô phỏng số, để từ đó điều chỉnh hợp lý cho quá trình gia công thực tế

• Đối tượng nghiên cứu

Công nghệ gia công áp lực, trong đó đặc biệt là công nghệ dập bằng chất lỏng, cụ thể hơn là công nghệ dập thủy cơ

Máy thủy lực chuyên dùng và hệ thống thiết bị dập thủy cơ

Các phần mềm mô phỏng: Dynaform

• Nội dung nghiên cứu

Phạm vi nghiên cứu của đề tài tập trung nghiên cứu vào các vấn đề sau:

Tổng quan về công nghệ gia công áp lực nói chung, công nghệ dập bằng chất lỏng nói riêng, đặc biệt là công nghệ dập thủy cơ

Cơ sở lý thuyết về công nghệ dập thủy cơ

Thiết kế, chế tạo chi tiết “vỏ đựng bánh xe ô tô ford everest” bằng công nghệ dập thủy cơ

Sơ bộ máy thủy lực và hệ thống thiết bị dập thủy cơ

Mô phỏng số quá trình dập bằng phần mềm Dynaform

• Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu lý thuyết về GCAL nói chung và về dập thủy cơ nói riêng

• Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn của đề tài

Ý nghĩa khoa học: Nghiên cứu các thông số công nghệ trong quá trình dập

thủy cơ, đưa ra các dự báo về khả năng tạo hình và hướng khắc phục những sai hỏng

Ý nghĩa thực tiễn: Đề tài mang tính ứng dụng cao, kết quả nghiên cứu của đề

tài sẽ được ứng dụng trực tiếp trong thiết kế, chế tạo sản phẩm cơ khí và chế tạo khuôn mẫu áp dụng vào ngành công nghiệp ô tô tại Việt Nam

• Dự kiến kết quả đạt được

Từ nội dung nghiên cứu về công nghệ dập thủy cơ, đề tài dự kiến sẽ đạt được những kết quả sau:

Ứng dụng công nghệ dập thủy cơ vào quá trình sản xuất các loại sản phẩm thuộc nhiều lĩnh vực khác nhau

Trong đó có sử dụng các phần mềm mô phỏng quá trình dập tạo hình kim loại tấm như phần mềm Dynaform để tối ưu hóa ra bộ số thích hợp trong quá trình dập thủy cơ các chi tiết Từ đó tiết kiệm một khoản chi phí khá lớn và hoạch định kế hoạch 1 cách chính xác hơn

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP DẬP THỦY CƠ VÀ NHỮNG

ỨNG DỤNG 1.1 Phương pháp công nghệ dập tạo hình bằng nguồn chất lỏng áp suất cao

1.1.1 Qúa trình phát triển của công nghệ dập bằng nguồn chất lỏng áp suất cao (dập thủy lực)

- Công nghệ dập bằng chất lỏng được xuất hiện từ cuối những năm 1940 và đầu những năm 1950 Tuy nhiên, lúc này mới chỉ là bước đầu đi vào tìm hiểu nên

nó chưa được áp dụng rộng rãi

- Năm 1975, công nghệ dập thủy lực này được chú trọng và phát triển nhanh chóng cùng với trang thiết bị hiện đại Một số nghiên cứu cho thấy những ưu điểm của phương pháp này :

- Mclintock (năm 1968), Rice và Tracey (năm 1969) đã bắt tay vào nghiên cứu về phôi kim loại tấm và các họ chứng minh được rằng sự phá hủy của tổ chức kim loại giảm nhanh khi áp dụng phương pháp dập bằng chất lỏng

- Clift Hartley, Sturgess và Rowe (năm 1990), Pillinger (năm 1992), đã chứng minh rằng khi chuốt, kéo phôi kim loại tấm bằng áp suất chất lỏng sẽ giảm thiểu được sự phá hủy tổ chức kim loại cũng như việc xuất hiện các tế vi của vật liệu kim loại

- Tại các nước công nghiệp phát triển từ lâu đã áp dụng công nghệ này vào trong sản xuất ở nhiều lĩnh vực khác nhau

- Ở Việt Nam, phương pháp dập thủy lực mới đang ở giai đoạn tìm hiểu,

nghiên cứu công nghệ Việc nghiên cứu về dập thủy lực mới được đề cập đến trong một số đề tài nghiên cứu cấp thạc sỹ

1.1.2 Phân loại các phương pháp dập bằng nguồn chất lỏng áp suất cao

- Phương pháp dập thủy tĩnh ( Hydrostatic) : Dập thủy tĩnh là một phương pháp tạo hình vật liệu nhờ chất lỏng có áp suất cao tác dụng trực tiếp vào bề mặt của phôi gây biến dạng phôi theo hình dạng của lòng cối

Do đó không cần gia công chày và giảm được số nguyên công

Hình 1.1 : Sơ đồ dập thủy tĩnh từ phôi tấm

Hình 1.2 : Sơ đồ dập thủy tĩnh từ phôi ống

- Phương pháp dập thủy cơ (Hydromechanical)

1.2 Tổng quan về công nghệ dập thủy cơ

1.2.1 Khái quát về công nghệ dập thủy cơ

‐  Định nghĩa:  Dập thủy cơ là phương pháp tạo hình nhờ vào chất lỏng cao áp làm

biến dạng phôi tấm khi dụng cụ gia công chuyển động tác dụng lên phôi Về cơ bản, phương pháp này hoàn toàn giống với phương pháp dập vuốt thông thường, chỉ khác là có thêm đối áp trong lòng khuôn tạo ra sự bôi trơn thủy động

- Có 2 cách tạo ra đối áp:

Đối áp làm tăng ma sát giữa phôi và chày (tránh được hiện tượng mất ổn định), giảm ma sát giữa phôi và cối (chất lỏng ở đây có tác dụng bôi trơn luôn), phôi không tiếp xúc với góc lượn cối nên chất lượng bề mặt tốt hơn, đồng thời chiều dày thành cũng đồng đều hơn

Quá trình dập có thể chia làm các giai đoạn như sau:

Giai đoạn 1: Đưa phôi vào khuôn dập

Giai đoạn 2:

- Phôi được kẹp chặt nhờ cơ cấu chặn phôi

- Không gian ép được hình thành giữa phôi và lòng cối

- Chất lỏng được bơm vào trong lòng cối

Hình 1.3.Quá trình dập thủy cơ 1.Kết cấu khuôn gồm: Chày-tấm chặn phôi- phôi – vành cối – buồng chứa chất lỏng có ống thoát và van điều tiết áp suất; 2 Chày đi xuống; áp suất thủy tĩnh nén phôi làm phôi áp sát chày, tấm chặn giữ phôi tạo lực căng ; 3.Khi chày đi xuống, phôi tấm được biến dạng phồng lên và bọc áp vào chày; 4 Cuối cùng phôi tấm biến dạng theo đúng hình dáng kích thước của chày ép

Giai đoạn 3: Chày đi xuống thực hiện quá trình dập Áp suất chất lỏng trong

lòng cối tăng tỷ lệ thuận với hành trình của chày và đẩy phôi áp sát vào bề mặt của chày

Hình 1.4 Tạo thành gân vuốt bằng chất lỏng khi ép thủy cơ

Dập thuỷ cơ chủ yếu được thực hiện trên máy ép thuỷ lực do có thể điều chỉnh được tốc độ dập, hành trình của chày, lực chặn và áp suất chất lỏng phù hợp với từng chủng loại sản phẩm điều này đảm bảo độ chính xác về hình dạng của chi tiết cũng như nâng cao cơ tính của vật liệu

Với những đặc điểm nổi bật trên, phương pháp dập thuỷ cơ đã được nghiên cứu và ứng dụng trong ngành công nghiệp ô tô, hàng không và công nghiệp dân dụng khác tại các nước công nghiệp phát triển như Mỹ, Nhật, Nga, Đức trong việc chế tạo các chi tiết vỏ mỏng có hình dạng phức tạp

1.2.2 Chất lỏng dùng trong gia công thuỷ cơ

Chất lượng sản phẩm và độ ổn định của quá trình phụ thuộc rất nhiều vào thành phần và tính chất lý hoá của chất lỏng công tác

Khi gia công thuỷ cơ phải chọn đúng chất lỏng và phải thoả mãn các yêu

- Không tương tác với kim loại biến dạng

- Tính kinh tế rẻ và không có độc hại

Độ nhớt của chất lỏng biểu hiện khi nó chuyển động và liên quan tới sự xuất hiện ứng suất tiếp Chất lỏng có độ nhớt cao thì chảy kém và ngược lại, chất lỏng có

độ nhớt thấp thì có độ chảy lớn Đặc tính quan trọng này của chất lỏng thay đổi tuỳ thuộc vào nhiệt độ và áp suất Khi tăng áp suất thì độ nhớt tăng lên và sự thay đổi của độ nhớt phụ thuộc vào áp suất tuân theo quy luật hàm số mũ:

η = η0 eP.β (1.1) Trong đó:

η0 - độ nhớt của chất lỏng ở áp suất khí quyển và nhiệt độ 20 0C

p - áp suất

β - hệ số,nó phụ thuộc vào chất lỏng và nhiệt độ

Sự thay độ nhớt của chất lỏng theo nhiệt độ tuân theo quy luật hàm số mũ dưới dạng:

ηt = η0 e λ(t−t0) (1.2) Trong đó:

λ - hệ số, phụ thuộc vào chất lỏng ở nhiệt độ 20 0C

t - nhiệt độ của chất lỏng

η0 - độ nhớt của chất lỏng ở nhiệt độ phòng (20 0C)

Để quá trình ép thuỷ cơ thực hiện bình thường, tính nén được của chất lỏng công tác dưới tác dụng của áp suất cao có ý nghĩa quan trọng Đối với chất lỏng, sự thay đổi thể tích khi áp suất tăng được xác định theo công thức:

'

p ln

Độ nén được gia tăng của chất lỏng công tác dưới tác dụng của áp suất cao

là yếu tố bất lợi vì nó làm giảm hiệu suất của thiết bị do một phần năng lượng cần tiêu hao cho việc nén chất lỏng Năng lượng đàn hồi của chất lỏng công tác tích luỹ trong quá trình ép có thể biến thành công tích cực theo chu kỳ gây ra sự đưa phôi không đều và sự dao động áp suất không mong muốn Ngoài ra, do có sự tích trữ thế năng lớn khi nén chất lỏng nên sản phẩm ép khi ra khỏi buồng ép có tốc độ lớn đòi hỏi phải có thiết bị đặc biệt để khống chế tốc độ của sản phẩm nhằm tránh không cho sản phẩm bị phá huỷ

Ngoài hai yếu tố kể trên đối với chất lỏng công tác, thì tính bôi trơn, tính chống bắt lửa cũng như tính không sinh ra khí độc hại và tác dụng với phôi ép và dụng cụ của chất lỏng công tác cũng có ý nghĩa quan trọng trong quá trình gia công thuỷ cơ

1.2.3 Đặc điểm của phương pháp ép thuỷ cơ

*  Lực tác dụng trong ép thủy cơ

Khi ép thủy cơ, có 3 lực tác dụng:

Hình 1.5 Lực tác dụng khi ép thủy cơ

- Lực nén của chày để ép phôi tạo hình, hay lực ép vuốt; lực do pitton máy ép, lực nén cân bằng với lực do áp suất thủy tĩnh theo phương đứng tạo nên;

- Lực ép biên, để giữ phôi, chống nhăn – rách Nếu lớn quá sẽ gây rách, nhỏ quá sẽ gây nhăn

• Đặc điểm về ép thuỷ cơ

Điểm khác biệt đặc trưng của quá trình ép thuỷ cơ là sự cần thiết phải tạo ra được áp suất thuỷ tĩnh biến đổi tác dụng vào phôi từ phía cối lỏng Giá trị áp suất này, phải đủ lớn để ép chặt phôi vào bề mặt của chày và ngăn sự nhăn của phôi, nhưng không được quá lớn, sao cho lực ma sát và ứng suất uốn xuất hiện khi đó sẽ không làm đứt phôi

Giá trị áp suất thuỷ tĩnh cần thiết từ phía cối lỏng phụ thuộc vào các yếu tố chính sau: Tính chất cơ lí của vật liệu phôi; chiều dày của tấm vật liệu bán thành phẩm và đặc tính hình học của chi tiết ép

Phương pháp ép thuỷ cơ cho phép ép hoàn chỉnh chi tiết sau một lần ép nhờ biến dạng vật liệu đồng đều và giảm hiện tượng biến mỏng cục bộ Ngoài ra, phương pháp ép thuỷ cơ còn cho phép nâng cao độ chính xác và chất lượng bề mặt

chi tiết ép do bề mặt của phôi không trực tiếp xúc với dụng cụ gia công Qua đó có thể tăng tuổi thọ của chày và cối do giảm mòn

Hình dạng của sản phẩm phụ thuộc chủ yếu vào hình dạng của chày ép nên

đa dạng hoá sản phẩm mà chỉ sử dụng một loại cối ép

Ép thuỷ cơ chủ yếu được thực hiện trên máy ép thuỷ lực do có thể điều chỉnh được tốc độ ép, hành trình của chày, lực chặn và áp suất chất lỏng phù hợp với từng chủng loại sản phẩm điều này đảm bảo độ chính xác về hình dạng của chi tiết cũng như nâng cao cơ tính của vật liệu

1.2.4 Các phương pháp ép thuỷ cơ

Có nhiều cách khác nhau phân loại các phương pháp ép thuỷ cơ như dựa vào đặc điểm của phôi, dựa vào đường thoát chất lỏng, dựa vào hình dạng của sản phẩm Một trong những cách phân loại được ứng dụng nhiều nhất là dựa vào đặc điểm của phôi, theo cách phân loại này có các phương pháp ép thuỷ cơ cơ bản sau:

- Ép thuỷ cơ từ phôi phẳng

- Ép thuỷ cơ từ phôi không gian

- Ép thuỷ cơ thuận nghịch

- Ép thuỷ cơ phôi phẳng: Phôi được sử dụng là tấm phẳng Căn cứ vào đặc

điểm biến dạng có: ép có ép biên hoặc không ép biên Căn cứ vào cách thoát ra ngoài của chất lỏng khi chịu nén: ép thủy cơ chất lỏng thoát ra ngoài bằng van tiết lưu hoặc bằng khe hở giữa phôi và dụng cụ

- Ép vuốt các phôi không gian: Có hai loại là ép xuôi (b) và ép thuận

nghịch Cũng tương tự như trong trường hợp ép thuỷ cơ phôi phẳng mà có các

Ngoài ra, còn có thể căn cứ vào hình dáng của sản phẩm được chế tạo để phân loại Theo cách này có ép thuỷ cơ các chi tiết đơn giản, có thể có đối xứng hoặc không và ép thuỷ cơ các chi tiết có hình dáng phức tạp…

Ép thuỷ cơ từ phôi phẳng đươc ứng dụng trong ngành công nghiệp ô tô, hàng không và đồ dân dụng Nó ứng dụng tạo hình các chi tiết có kích thước lớn, hình dạng phức tạp

Ép thuỷ cơ từ phôi không gian ứng dụng tạo hình các chi tiết có hình dạng phức tạp, các chi tiết gồm nhiều mặt trụ có kích thước khác nhau, mặt trụ và mặt cong, mặt trụ và mặt nón Ép thuỷ cơ thuận nghịch ứng dụng trong việc tạo hình các chi tiết yêu cầu chiều sâu ép vuốt lớn mà phương pháp ép thuỷ cơ từ phôi tấm không thực hiện được

Hình 1.6 Ép thủy cơ phôi phẳng

Hình 1.7 Ép thủy cơ 3D

Hình 1.8 Sơ đồ phân loại các phương pháp ép thuỷ cơ

a. 

b. 

c. 

a Từ phôi tấm

b Phôi không gian ép thuận

c Phôi không gian ép thuận nghịch

1.2.5 Khả năng công nghệ và những ưu nhược điểm của phương pháp dập thủy cơ

Ưu điểm của phương pháp dập thuỷ cơ: Ngoài những ưu điểm chung của

phương pháp gia công thuỷ tĩnh, phương pháp dập thuỷ cơ còn có:

- Giảm đáng kể lực ma sát có hại giữa phôi và dụng cụ

- Tăng lực ma sát có ích giữa chày và phôi được tạo ra bởi sự ép mạnh vào

bề mặt chày bằng áp suất thuỷ tĩnh từ phía cối lỏng, do vậy nó loại bỏ được sự trượt của phôi đối với chày và sự kéo căng của phôi, nhờ vậy mà hệ số dập vuốt được nâng cao hơn nhiều so với dập trong khuôn kim loại: đến 0,40 đối với thép thấp cacbon, còn khi sử dụng gân vuốt có thể giảm hệ số dập vuốt đến 0,3 Số lượng các nguyên công cũng được giảm Nếu như dập vuốt các chi tiết hình nón hoặc parabol bằng phương pháp thông thường đòi hỏi phải mất một số nguyên công dập vuốt trung gian thì bằng phương pháp dập thủy cơ, thì chỉ cần một nguyên công dập

- Có áp suất thuỷ tĩnh tương đối đồng đều từ phía cối lỏng tác dụng lên trên

bề mặt của phôi Điều này sẽ làm tăng khả năng biến dạng dẻo của kim loại và độ đồng đều về cơ lý tính của sản phẩm và dập các chi tiết có hình dáng phức tạp

- Do sự thay đổi không đáng kể của chiều dày kim loại chỗ chuyển tiếp từ đáy đến thành chi tiết (khu vực nguy hiểm nhất khi dập vuốt thông thường) nên có thể dùng những vật liệu mỏng hơn và với bán kính chày rất nhỏ Đồng thời, do ảnh hưởng hưởng của khe hở giữa chày và cối không nhạy cảm như dập vuốt thông thường nên có thể dập trong một lần các chi tiết có chiều dày khác nhau và từ các vật liệu khác nhau

- Sự tiêu tốn vật liệu dụng cụ cũng tương đối thấp do sự đơn giản hóa kết cấu dập và giảm thiểu sự mài mòn dụng cụ Hơn nữa, khi chuyển sang dập các chi tiết gần giống chỉ cần thay đổi chày, đồ gá và vòng chặn phôi

- Chất lượng bề mặt của chi tiết dập rất cao do quá trình vuốt không xảy ra qua mép cạnh kim loại của khuôn vuốt, vì vậy giảm thiểu các nguyên công chỉnh sửa

Nhược điểm của phương pháp dập thuỷ cơ:

- Có thể xảy ra sự mất ổn định ở phần mặt bích của phôi và phần bán kính cong của phần chuyển tiếp giữa mặt bích với thành vỏ thẳng đứng của chi tiết Điều này có thể gây ra các phế phẩm như hiện tượng nhăn, co, móp… ở phần vành phôi

- Phải tạo ra nguồn chất lỏng áp suất cao và điều chỉnh được giá trị áp suất trong quá trình ép vuốt

- Có thể xảy ra sự biến mỏng của phôi, nếu lượng biến mỏng này là lớn và không đồng đều, dễ xảy ra tình trạng làm rách, đứt phôi ở tiết diện nguy hiểm

Mặc dù vậy phương pháp ép thuỷ cơ vẫn được áp dụng một cách rộng rãi trong công nghiệp, đặc biệt trong các trường hợp sau:

- Gia công các chi tiết có hình dáng phức tạp, không đối xứng như các chi tiết có hình côn, parabol, cầu, các chi tiết vỏ mỏng…

- Gia công các chi tiết có mức độ biến dạng lớn và đòi hỏi cơ tính đồng đều cao;

- Gia công các chi tiết làm từ vật liệu khó biến dạng, vật liệu đa lớp…

1.2.6 Một số sản phẩm dập thủy cơ điển hình

Sản phẩm từ công nghệ dập thủy cơ có mặt trong rất nhiều lĩnh vực để phục vụ cho nhu cầu ngày càng cao của xã hội và con người

Hình 1.9.Các chi tiết mui ôtô được dập bằng phương pháp thủy cơ

Hình 1.10.Một số dạng sản phẩm gia dụng dập bằng phương pháp thủy cơ

1.2.7 Tình hình nghiên cứu trong nước và thế giới về phương pháp dập thủy cơ

Ngày nay, nhiều nước trên thế giới đã áp dụng hiệu quả phương pháp dập thuỷ cơ để gia công các chi tiết rỗng có hình dạng phức tạp Nhiều phát minh trên thế giới được công bố, nó chứng minh cho một khuynh hướng phát triển về nghiên cứu và ứng dụng của dập thủy cơ Tại các nước phát triển như : Đức, Nhật, Mỹ, Anh, Thuỵ Điển, Pháp, Nga phương pháp dập thuỷ cơ được nghiên cứu và phát triển nhằm mục đích đáp ứng các yêu cầu của công nghiệp để sản xuất các chi tiết kim loại dạng tấm một cách kinh tế với nhiều đặc điểm riêng với các kích cỡ nhỏ Kiểu dập sâu truyền thống các chi tiết trên ô tô mà có diện tích mặt ngoài lớn ( như mui xe, các cánh cửa hoặc nắp máy) thường tạo cho chúng khả năng chống lại vết lồi lõm kém Đó là do ở phần giữa của chi tiết có độ biến dạng thấp Độ cứng thành phần thấp gây ra ảnh hưởng tiêu cực tới khả năng chống va đập của các phương tiện Khắc phục các hiện tượng này dùng công nghệ tạo hình thuỷ cơ thì các chi tiết

sẽ có khả năng phân bố ứng suất tạo hình đồng nhất và do đó sẽ nâng cao được độ bền của tiết

Như vậy, dập thuỷ cơ là một giải pháp hữu hiệu để chế tạo các chi tiết máy hoặc trong lĩnh vực chế tạo mẫu Các chi tiết được sản xuất bằng công nghệ này rất

đa dạng bao gồm từ những chi tiết dạng khung, dầm làm bằng thép chịu lực cao, cho tới các chi tiết bằng nhôm có diện tích mặt ngoài lớn

Phương pháp dập thuỷ cơ đặc biệt hữu hiệu trong trường hợp dập vuốt các chi tiết có hình dáng phức tạp không đối xứng và dập vuốt sâu các chi tiết đối xứng như trụ, cầu, parabol.v.v… Các dạng chi tiết đặc trưng và dụng cụ được sử dụng để tiến hành nghiên cứu thực nghiệm

Ở Việt Nam, đang trong thời kì CNH - HĐH, đặc biệt phát triển các ngành công nghiệp ôtô, cơ khí nông nhiệp, xe máy, ngành công nghiệp quốc phòng… do vậy, việc nghiên cứu phương pháp này là một yêu cầu do thực tế đặt ra

1.3 KẾT LUẬN CHƯƠNG 1

Chương 1 đã trình bày một cách tổng quan về phương pháp tạo hình có sử dụng chất lỏng thuỷ tĩnh cao áp và phương pháp dập thuỷ cơ Phương pháp dập thuỷ cơ là một trong những công nghệ cơ bản của phương pháp tạo hình có sử dụng nguồn chất lỏng thuỷ tĩnh cao áp - phương pháp gia công thuỷ tĩnh Dưới tác động của áp suất cao của chất lỏng công tác, kết hợp với phần cứng của chày sẽ tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình biến dạng của phôi, đồng thời cho phép tạo được sự đồng đều về tính chất cơ lý trong sản phẩm dập mà phương pháp dập truyền thống không hoặc khó có thể đạt được Chính vì vậy, phương pháp gia công thuỷ tĩnh nói chung, phương pháp dập thuỷ cơ nói riêng, ngày càng được ứng dụng hết sức rộng rãi trong công nghiệp, là giải pháp hữu hiệu nhất trong gia công chế tạo, nhất là các chi tiết

có hình dáng phức tạp, có mức độ biến dạng lớn Những nghiên cứu này đã cho thấy những triển vọng và khả năng của phương pháp gia công thuỷ tĩnh và phương pháp dập thuỷ cơ Vấn đề nghiên cứu những sơ đồ nguyên lí của phương pháp dập thuỷ cơ, những kết quả nghiên cứu lí thuyết và thực nghiệm ảnh hưởng của các thông số đến các trạng thái ứng suất, biến dạng, các hiện tượng nhăn và rách của

sản phẩm sẽ được trình bày trong chương 2

CHƯƠNG 2

CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH THÔNG SỐ CÔNG

NGHỆ CHÍNH TRONG QUÁ TRÌNH DẬP THỦY CƠ

2.1 Trạng thái ứng suất và biến dạng khi ép thủy cơ

Phân tích sự phân bố ứng suất trong quá trình ép thuỷ cơ, nhận thấy phôi chịu một trạng thái ứng suất - biến dạng phức tạp, có nhiều điểm khác biệt so với ép vuốt thông thường (chày cứng cối cứng) Đặc biệt là khi ép vuốt thuỷ cơ có thêm thành phần ứng suất nén σ3 của chất lỏng, chúng luôn có hướng vuông góc với bề mặt phôi làm cho vật liệu biến dạng nén Thành phần ứng suất σ3 này có ảnh hưởng lớn đến tính dẻo của kim loại, làm thay đổi sơ đồ trạng thái ứng suất - biến dạng trong phôi (xem hình 2.1 và 2.2)

* Phần vành phôi nằm trong trạng thái ứng suất khối (một chiều kéo, hai

chiều nén) giống như trường hợp khi ép vuốt bình thường có chặn Trạng thái biến dạng là biến dạng khối (hai chiều kéo và một chiều nén) Chính sự xuất hiện của thành phần biến dạng ε3 có dấu (+) làm cho phôi trên phần vành bị biến dày, dễ gây

ra sự mất ổn định làm xuất hiện nhăn, rách phôi Vì vậy, đối với ép vuốt thuỷ cơ, cần thiết phải có chặn Khi đó, chặn ngoài tác dụng bịt kín khe hở giữa phôi và vành cối còn có tác dụng chống nhăn đồng thời tăng sự ổn định của phôi Tuy nhiên, lực chặn phải có độ lớn hợp lí, nếu không sẽ xảy ra kéo đứt phôi do ma sát quá lớn giữa vành phôi và dụng cụ

* Phần chuyển tiếp giữa vành phôi và dụng cụ (bán kính góc lượn của cối)

nằm trong trạng thái ứng suất - biến dạng khối phức tạp Điểm khác biệt cơ bản so với ép vuốt bình thường là có sự xuất hiện thêm thành phần ứng suất nén σ3 do áp lực q của chất lỏng chịu nén gây ra Điều này làm gia tăng đáng kể tính ổn định của phôi cũng như khả năng biến dạng dẻo của vật liệu, đồng thời giảm thiểu tác hại của ma sát như trong trường hợp ép vuốt trên chày cứng, cối cứng Khi ép vuốt thông thường, xảy ra sự biến mỏng phôi trên phần bán kính lượn của cối, do vậy có

thể dẫn đến sự kéo đứt phôi trong quá trình vuốt Với sự xuất hiện của thành phần ứng suất nén σ3 trong ép thuỷ cơ và không có sự kéo căng phôi trên bán kính lượn của cối sẽ làm giảm ảnh hưởng xấu nêu ở trên

* Phần thành trụ (phôi tiếp xúc với mặt trụ của chày) có trạng thái ứng suất hai

chiều (một chiều kéo, một chiều nén) Thành phần ứng suất theo hướng tiếp tuyến σ2 rất nhỏ có thể coi bằng không Qua thực nghiệm cho thấy phôi hầu như không bị biến dạng, tức là không xảy ra sự biến mỏng phôi như trong trường hợp ép vuốt thông thường Do không có sự tiếp xúc trực tiếp giữa phôi và bề mặt của cối nên chất lượng bề mặt của sản phẩm được tăng lên

* Phần bán kính lượn đầu chày trong trường hợp ép vuốt thông thường

(chày cứng cối cứng), đây là phần nguy hiểm nhất do có sự biến mỏng đáng kể của phôi, hơn nữa khi đó phôi nằm trong trạng thái ứng suất kéo hai chiều, làm giảm tính dẻo của vật liệu, vì vậy đây là vùng nguy hiểm nhất, phôi dễ bị kéo đứt Trong trường hợp ép vuốt thuỷ cơ, do có tác dụng của chất lỏng nên phôi nằm trong trạng thái ứng suất nén một chiều, còn các thành phần biến dạng đều có giá trị rất nhỏ (có thể coi bằng không) Chính vì vậy, tính dẻo của vật liệu trong vùng này tăng lên phôi hoàn toàn không bị phá hủy trong phần này

* Phần đáy chày (phôi tiếp xúc với đáy của chày ép vuốt) nằm trong trạng

thái ứng suất đơn, có thành phần σ3 = q Các thành phần ứng suất chính khác có giá trị nhỏ hơn rất nhiều so với thành phần σ3 nên có thể coi bằng không Phôi trong phần này hầu như không biến dạng

Hình 2.1 Sơ đồ trạng thái ứng suất biến dạng khi dập vuốt trên chày cứng cối cứng

Hình 2.2 Sơ đồ trạng thái ứng suất biến dạng khi dập thuỷ cơ

Như vậy, khi ép thuỷ cơ, do có tác dụng của áp suất thuỷ tĩnh chất lỏng đã làm thay đổi sơ đồ cơ học ứng suất - biến dạng của phôi ép, phôi chủ yếu nằm trong trạng thái ứng suất nén Nhờ đó, khả năng biến dạng dẻo của vật liệu được tăng lên và đặc biệt xuất hiện thành phần ứng suất σ3 luôn ép phôi vào bề mặt của chày làm giảm sự trượt tương đối giữa phôi và chày

2.2 Tính toán các thông số công nghệ ép thủy cơ

2.2.1 Tính áp suất chất lỏng

Giá trị áp suất chất lỏng cần thiết trong dập thủy cơ là một trong những thông

số công nghệ cơ bản, có ảnh hưởng rất lớn đến quá trình biến dạng của kim loại

Áp suất làm việc trung bình của chất lỏng công tác tạo hình chi tiết trong dập thủy cơ được tính như sau (theo Иcаченко [9]) :

Pw: Áp suất làm việc trung bình

YS: Giới hạn chảy

rmin: Bán kính cong nhỏ nhất của chi tiết

Trên cơ sở phân tích trạng thái ứng suất biến dạng khi được dập thủy cơ và căn cứ vào điều kiện đảm bảo cho phôi không bị kéo đứt tại tiết diện nguy hiểm khi dập, theo Иcаченко [9] điều kiện để dập vuốt thủy cơ là:

φ τ ω

α ω

σσσσσ

εσπ

σ

−++

=

=

≤+

=

g q

b n

s s d

P

.)

σ : Giới hạn bến của vật liệu

A,ε : Các hằng số vật liệu trong đường cong thử kéo

s0: Chiều dày ban đầu của phôi tấm

Pq: Lực công nghệ cần thiết để biến dạng phôi và thắng được sự tác động

của chất lỏng lên phôi

Thành phần ứng suất σgdo sự uốn quanh mặt bích, theo Shopman, có thể xác

s R

Trong đó RM : bán kính lượn của vành cối

Biểu thức này có thể viết dưới dạng

A s M

2 2

s R R

s A s M

Thành phần ứng suất trờn tiết diện nguy hiểm do ma sỏt giữa phụi với vành cối và ộp biờn στ cú thể được xác định theo cụng thức ma sỏt thủy động (do giữa phôi và mặt bích có một lớp màng mỏng của chất lỏng thuỷ tĩnh và chất bôi trơn theo công thức :

[ ]

cp n

A M

s s R h

vcp: Vận tốc chuyển động của lớp bôi trơn

Thành phần ứng suất σφđược tạo ra do sự tác động của áp suất qM lên mặt bích phôi có thể được xác định theo công thức:

0

0 ) (

.

s s R

q s R n

M i H

R n

H = + 0 -Hệ số dập vuốt ; đồng thời giả thiết khi dập vuốt sự thay

đổi của độ dày vành phôi sẽ theo quy luật tuyến tính, hay:

s s i =⎜⎜⎝⎛1+ψ R a ⎟⎟⎠⎞ ( 2.8 )

0 2

sin 2

2 )

− +

+

σ d R dR s ds d R s d s ds i dR i d

i i

i i i

RH,Ri-Bán kính của phôi và bán kính của phần tử nào đó

Thành phần biến dạng ε trong phương trình là biến dạng chính có giá trị lớn 1nhất, có thể được xác định theo công thức :

H

i H

H i i

R

a R

i

R

R R

Với Ri= RA và R = RH, ta có:

A

H H

A R

R R

A H cp M

M i

H

R

a K

s s R h

R R v s R R

s A s R

R R

0

2 2

0

0 0

1 )

( 2

2

αβ

A H cp M

M i

H A

R

a K

s s R h

R R v s R R

s A s R

R R

R R

0

2 2

0

0 0

) (

0 0

0

) 2

(

) 5 , 0 (

s s R

R s

R qR

n

M n

M

+

+ +

H A

n

M n

M

q

a K

R R v R

s A s R R

R

A

s s R

R s

− +

+ +

2 2

0 0 0

0 0 0

1

2 ln

) 2

(

) 5 , 0 (

ψη

β

− +

+ +

− +

0 0

0 0

0

2 2

0

0 0 0

1 )

2 (

) 5 , 0 (

1 )

( 2

2 ln

R

a K

s s R

R s

R qR

q R

a K

s s R h

R R v s R R

s A s R

R R

R R

A

q

n

M n

M

M n

A H cp M

M i

H A

A

M

ψ

ψη

2 2

0 2 2 /

cos 1 2

ln cos

2 cos

cos 3

2 2

ϕϕ

ϕϕ

ϕβ

α α

α

− +

−

=

M x

x

x A

M x

x A

i MT

R R

R R

R

R R

R R

s A

Như vậy giá trị áp suất cần thiết từ phía chất lỏng trong trường hợp dập vuốt thuỷ cơ được xác định bằng tổng các giá trị áp suất cần thiết biến dạng phần vành phôi và áp suất cần thiết biến dạng phần chuyển tiếp giữa vành phôi và phần thành trụ hay:

= +

− +

+ +

− +

0 0

0 0

0

2 2

0

0 0 0

1 )

2 (

) 5 , 0 (

1 )

( 2

2 ln

R

a K

s s R

R s

R qR

q R

a K

s s R h

R R v s R R

s A s R

R R

R R A q

n

M n

M

M n

A H cp M

M i

H A

A

M

ψ

ψη

2 2

0 2 2 /

cos 1 2

ln cos

2 cos

cos 3

2 2

ϕϕ

ϕϕ

ϕβ

α α

α

− +

−

=

M x

x

x A

M x

x A

i MT

R R

R R

R

R R

R R

s A

Khi tính gần đúng với sai số cho phép trong thực tế, theo Иcаченко giá trị áp suất của chất lỏng cần thiết để đảm bảo điều kiện biến dạng phôi trong trường hợp dập vuốt thuỷ cơ chi tiết hình trụ từ phôi tấm có thể xác định theo công thức:

qmax = 

) 5 , 0 (

) (

0

0 0

M n

M

n b

R s

R R

s s R K

+ +

Để xác định giá trị qmax ta đạo hàm theo Rn thấy rằng qmax khi Rn max

Việc tính toán áp suất cần thiết của chất lỏng theo các công thức trên là khá phức tạp Trong thực tế, người ta thường sử dụng các kết quả thực nghiệm Theo ẩcàữồớờợ giá trị áp suất chất lỏng cần thiết khi dập thuỷ cơ với các vật liệu thép và nhôm có thể được lấy như sau:

Khi dập vuốt các chi tiết hình trụ, với vật liệu là nhôm: q = 25 - 35 MPa, thép các bon thấp (C08s, C10) thì q = 60 - 80 MPa; thép không rỉ X18H9T thì

q = 90 - 100 MPa Các giá trị nhỏ đối với hệ số dập vuốt lớn và ngược lại

Khi dập vuốt các chi tiết có hình dáng phức tạp, áp suất chất lỏng cần thiết

có thể xác định gần đúng như sau: p* = k p với k - hệ số, k = 1,1 - 1,3 Tuy nhiên, giá trị áp suất này không phải là hằng số trong suốt quá trình biến dạng, bởi vì các

áp suất cao ban đầu sẽ dẫn tới tăng mức độ biến dạng cục bộ ở phần chuyển tiếp giữa thành trụ với bán kính lượn của cối, điều này gây ra sự biến mỏng chiều dày phôi ở đó, có thể gây ra sự kéo đứt phôi ở tiết diện đó

Lực dập vuốt có giá trị lớn hơn lực cản của phôi lên chày

P > P

2.2.3 Khe hở chày cối

Theo Иcаченко [9] Độ dày tối ưu của lớp bôi trơn có thể xác định theo một

trong những công thức sau:

- Với chi tiết có vành hẹp hoặc không có vành:

0

0 0

3

1

s

r R

u b

πσ

2

1

s

r R

u b

πσ

η

δ = ( 2.25 ) Trong đó: v0 - vận tốc dập trung bình; Ru - bán kính chày; rM - bán kính lượn của

vành cối; σb - giới hạn bền của vật liệu; s0 - chiều dày ban đầu của phôi; η - độ nhớt

động lực của chất bôi trơn (trong dập thuỷ cơ, chất lỏng thuỷ tĩnh đóng vai trò là

chất bôi trơn),

η =

ρ

ν (2.26)

trong đó: ν - độ nhớt động học; ρ - Mật độ của chất bôi trơn

Khi biết được chiều dày tối ưu lớp bôi trơn, ta xác định được khe hở hợp lí

giữa chày và vành cối theo công thức:

z = ks0 + δ0 (2.27)

Trong đó: k - hệ số, tính đến sự biến dày của vật liệu trong quá trình dập;

thường k = 1,1 - 1,2

Ma sát tiếp xúc và khe hở tối ưu giữa chày và vành cối là hàm của độ nhớt

chất bôi trơn, của vận tốc dập, của độ bền kim loại làm phôi và hình dáng, kích

thước của phôi và sản phẩm Do đó, đối với từng chế độ dập vuốt thuỷ cơ cụ thể, sẽ

có những giá trị cụ thể của các đại lượng này

2.2.4 Lực tác dụng lên chày:

* Tính toán lực tác dụng của phôi lên chày:

Diện tích tiếp xúc của phôi với chất lỏng chiếu theo phương thẳng đứng là F(m2)

Với áp suất chất lỏng là q (Mpa)

Vậy lực cản của phôi lên chày là:

Pc=q.F    ( 2.28 ) 

2 3 Phân tích ảnh hưởng của ma sát và bôi trơn trong dập thủy cơ:

Khác với dập vuốt khuôn cứng, khi dập thủy cơ, chất bôi trơn nằm giữa phôi

và cối, chuyển động với tốc độ 500 m/ph hoặc hơn nữa, cho phép tạo ra một chế độ

ma sát thủy động trơn trong trường hợp sử dụng chất bôi trơn có độ nhớt không cao

Cỏc nghiờn cứu cho thấy quỏ trỡnh dập vuốt thủy cơ chịu ảnh hưởng đáng

kể của độ nhớt chất bôi trơn, tốc độ dập vuốt, kích thước, hỡnh dạng của khe hở

giữa phụi và cối, cũn khi cú tấm chặn phụi thỡ ảnh hưởng của ứng lực ộp

Chuyển động của lớp bôi trơn giữa phôi và cối có thể viết dưới dạng phương

trỡnh thủy động Navie-Stocks

Với giả thiết: