Luận án tiến sĩ kỹ thuật nghiên cứu ảnh hưởng của một số thông số công nghệ và kích thước hình học cối đến khả năng tạo hình trong dập thủy tĩnh phôi tấm

LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đề tài nghiên cứu riêng Các số liệu, kết nêu luận án trung thực chưa tác giả khác công bố Hà Nội, 15 tháng 10 năm 2018 Người hướng dẫn khoa học Nghiên cứu sinh PGS.TS Nguyễn Đắc Trung Nguyễn Thị Thu i LỜI CẢM ƠN Tôi xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu Trường Đại học Bách khoa Hà Nội cho phép tơi thực luận án Trường Đại học Bách khoa Hà Nội Tôi xin cảm ơn Viện Đào tạo Sau đại học, Viện Cơ khí Bộ môn Gia công áp lực Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội tạo điều kiện thuận lợi suốt q trình tơi làm luận án Tơi xin chân thành cảm ơn PGS.TS Nguyễn Đắc Trung tận tình hướng dẫn tơi chun mơn để tơi thực hồn thành luận án Tơi xin cảm ơn Phòng Đo lường - Viện Tên Lửa, Viện IMI, Bộ môn Gia công áp lực - Học viện Kỹ thuật quân sự, Viện Công Nghệ thuộc Tổng cục cơng nghiệp Quốc phịng, tạo điều kiện giúp đỡ cho phép sử dụng thiết bị, cảm biến đo thông số công nghệ phục vụ thu thập xử lý tín hiệu thực nghiệm Tơi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy phản biện, thầy hội đồng chấm luận án đọc cho ý kiến quý báu để tơi hồn chỉnh luận án định hướng nghiên cứu tương lai Cuối xin gửi lời cảm ơn chân thành tới gia đình bạn bè, đồng nghiệp động viên khuyến khích tơi suốt thời gian tham gia nghiên cứu thực cơng trình Nghiên cứu sinh Nguyễn Thị Thu ii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN I LỜI CẢM ƠN II DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT VI DANH MỤC CÁC BẢNG VII DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ VIII MỞ ĐẦU 1 Lý lựa chọn đề tài Mục đích, đối tượng phạm vi nghiên cứu luận án Phương pháp nghiên cứu Ý nghĩa khoa học ý nghĩa thực tiễn Các đóng góp luận án Bố cục luận án CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ CƠNG NGHỆ DẬP TẠO HÌNH BẰNG CHẤT LỎNG CAO ÁP 1.1 Khái quát công nghệ dập chất lỏng cao áp 1.1.1 Công nghệ dập thủy 1.1.2 Công nghệ dập thủy tĩnh 1.2 Tổng quan kết nghiên cứu công nghệ dập thủy tĩnh phôi 1.2.1 Trên giới 10 1.2.2 Tại Việt Nam 19 1.3 Phân tích đánh giá nghiên cứu 19 1.4 Cơ sở lý thuyết dập thủy tĩnh phôi 20 1.4.1 Q trình DTT phơi 20 1.4.2 Giai đoạn biến dạng tự 22 1.4.3 Giai đoạn điền đầy lòng cối 26 1.4.4 Thơng số hình học khuôn, phôi 28 1.5 Xác định mục tiêu đối tượng nghiên cứu luận án 29 Kết luận chương 30 CHƯƠNG NGHIÊN CỨU BẰNG MÔ PHỎNG SỐ QUÁ TRÌNH DẬP THỦY TĨNH PHƠI TẤM 31 2.1 Mô số gia công áp lực 31 2.1.1 Giới thiệu mô số 31 iii 2.1.2 Ưu điểm mô số 31 2.1.3 Xác định, lựa chọn phần mềm mô số 32 2.2 Nghiên cứu q trình dập thủy tĩnh phơi với phần mềm Dynaform 32 2.2.1 Lựa chọn chi tiết 32 2.2.2 Vật liệu phôi 33 2.2.3 Thiết lập toán 33 2.2.4 Các thông số đầu vào đầu tốn mơ 35 2.2.5 Xác định miền áp suất chặn thích hợp 36 2.2.6 Khảo sát quan hệ áp suất chặn Qch áp suất tạo hình Pth 39 2.2.7 Khảo sát quan hệ áp suất chặn Qch với bán kính sản phẩm Rd 41 2.2.8 Khảo sát ảnh hưởng áp suất chặn Qch đến mức độ biến mỏng lớn γmax sản phẩm 47 Kết luận chương 51 CHƯƠNG HỆ THỐNG VÀ PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ THỰC NGHIỆM 53 3.1 Xây dựng hệ thống thực nghiệm 53 3.1.1 Khuôn thực nghiệm 54 3.1.2 Bộ cấp chất lỏng cao áp 58 3.1.3 Máy ép thủy lực 58 3.1.4 Hệ thống đo thông số công nghệ 59 3.2 Lắp ráp kết nối hệ thống thực nghiệm 61 3.3 Các tiêu đánh giá hệ thống thực nghiệm 62 3.4 Các tiêu đánh giá chất lượng sản phẩm 62 3.5 Thử nghiệm so sánh với kết mô số 63 Kết luận chương 68 CHƯƠNG NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM CÔNG NGHỆ DẬP THỦY TĨNH PHÔI TẤM 69 4.1 Giới thiệu phương pháp quy hoạch thực nghiệm 69 4.2 Xác định yếu tố đầu vào đầu toán thực nghiệm 69 4.3 Xây dựng mối quan hệ tốn học thơng số (Qch, H*, S*) (Rd, γmax, Pth) 73 4.3.1 Nghiên cứu ảnh hưởng thông số (Qch, H*, S*) đến bán kính đáy Rd sản phẩm 73 4.3.2 Nghiên cứu ảnh hưởng thông số (Qch, H*, S*) đến mức độ biến mỏng lớn sản phẩm γmax 82 iv 4.3.3 Nghiên cứu ảnh hưởng thông số (Qch, H*, S*) đến áp suất chất lỏng tạo hình Pth 86 Kết luận chương 91 KẾT LUẬN CHUNG VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 93 TÀI LIỆU THAM KHẢO 95 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ 103 v DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT TT 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 Ký hiệu Do d hi H* Qch Pth Qch’ Rmc Rm Rdc Rd S0 S* Si γ γ max µ σm σf σρ σθ σz GCAL DTT DTC METL MPS PTN HPF QHTN Diễn giải Đường kính phơi Đường kính chi tiết Chiều sâu thời cối Chiều sâu tương đối chi tiết cối Áp suất chặn phơi Áp suất tạo hình Lực chặn phơi Bán kính lượn miệng cối Bán kính lượn miệng sản phẩm Bán kính lượn đáy cối Bán kính lượn đáy sản phẩm Chiều dày phơi ban đầu Chiều dày tương đối phôi Chiều dày sản phẩm vị trí đo i Mức độ biến mỏng Mức độ biến mỏng lớn Hệ số ma sát Ứng suất bền Ứng suất chảy Ứng suất hướng kính Ứng suất tiếp tuyến Ứng suất hướng trục Gia công áp lực Dập thủy tĩnh Dập thủy Máy ép thủy lực Mơ số Phịng thí nghiệm Dập tạo hình sử dụng nguồn chất lỏng áp suất cao Quy hoạch thực nghiệm Đơn vị mm mm mm (%) bar bar kN mm mm mm mm mm (%) mm % % MPa MPa MPa MPa MPa vi DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng Thành phần hóa học thép DC04 [46] 33 Bảng 2 Đặc tính kỹ thuật thép DC04 [46] 33 Bảng Thông số phôi 35 Bảng Thông số cối chất lỏng 35 Bảng Thông công nghệ số đầu vào trình tạo hình 36 Bảng Các thông số mục tiêu đầu trình tạo hình 36 Bảng Các miền giá trị khảo sát áp suất chặn áp suất tạo hình 38 Bảng Số liệu áp suất tạo hình trường hợp S* = 0.73 39 Bảng Số liệu áp suất tạo hình trường hợp S* = 0.91 40 Bảng 10 Số liệu áp suất tạo hình trường hợp S* = 1.09 40 Bảng 11 Bán kính đáy sản phẩm S* =0.73 H*=23 42 Bảng 12 Bán kính đáy sản phẩm S* =0.73 H*=26; 29 43 Bảng 13 Bán kính đáy sản phẩm S* =0.91 H*=23;26; 29 44 Bảng 14 Bán kính đáy sản phẩm S* =1.09 H*=23;26; 29 45 Bảng 15 Mức độ biến mỏng DTT cối có H* =23 48 Bảng 16 Mức độ biến mỏng DTT cối có H* =26 50 Bảng 17 Mức độ biến mỏng DTT cối có H* =29 50 Bảng Thông số tăng áp CP-70 58 Bảng Thông số đầu vào trường hợp mô 63 Bảng 3 Thông số đầu sản phẩm 63 Bảng Kết thử nghiệm 67 Bảng Kết so sánh số MPS thực nghiệm 67 Bảng Các yếu tố đầu vào đầu toán thực nghiệm 71 Bảng Bảng ma trận thực nghiệm 71 Bảng Bảng kết đo 73 Bảng 4 Các giá trị bj 74 Bảng Bảng giá trị S2 (bj) 75 Bảng Bảng giá trị 𝑏𝑗/ 𝑆𝑏𝑗 75 Bảng Bảng so sánh kết tính tốn kết thực nghiệm 76 vii DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ Hình 1 Sơ đồ phân loại cơng nghệ dập tạo hình chất lỏng cao áp [24] Hình Sơ đồ bước dập thủy [87] Hình Sơ đồ trình tạo hình thủy tĩnh phôi [66] Hình Dập thủy tĩnh B xe ôtô máy ép thủy lực [60] Hình Dập thủy tĩnh cặp phơi [38] Hình Dập thủy tĩnh phơi ống [85] Hình Mối quan hệ áp suất bán kính DTT phơi ống [85] Hình Sản phẩm hệ thống xả ôtô chế tạo bằng: Hình Sơ đồ nguyên lý trường hợp dập tạo hình (a) mặt cắt sản phẩm (b) [32] 12 Hình 10 Đường lực chặn tối ưu chi tiết cầu [64] 13 Hình 11 Hiện tượng: rách (a) nhăn (b) trình DTT [64] 13 Hình 12 Ảnh hưởng nhiệt độ đến trình tạo hình [56] 14 Hình 13 Hệ thống gia nhiệt trình dập chất lỏng áp suất cao [35] 15 Hình 14 Sơ đồ nguyên lý hệ thống thực nghiệm công nghệ dập thủy tĩnh [94] 16 Hình 15 Hệ thống thiết bị DTT điều khiển theo chương trình [52] 16 Hình 16 Hệ thống chặn toạ độ điều khiển theo thời gian hành trình [25] 17 Hình 17 Hệ thống chặn chủ động điều khiển hành trình [25] 17 Hình 18 Sơ đồ điều khiển áp lực gioăng làm kín [25] 18 Hình 19 Bề mặt cối ảnh hưởng tới khả kéo phôi vào cối [82] 18 Hình 20 Sơ đồ q trình DTT phơi 22 Hình 21 Giai đoạn biến dạng tự [77] 22 Hình 22 Các vùng biến dạng phôi [15] 23 Hình 23 Trạng thái ứng suất biến dạng phôi DTT phơi [86] 23 Hình 24 Quá trình biến dạng tự [77] 25 Hình 25 Các bán kính góc lượn đáy cối 29 Hình 26 Chi tiết lựa chọn để nghiên cứu 30 Hình Mơ hình khn (chưa chia lưới) mơ hình phơi 34 Hình 2 Mơ hình hình học chia lưới 34 Hình Đường cong ứng suất – biến dạng vật liệu DC04 34 Hình Sản phẩm mơ áp suất chặn Qch= 25 bar 36 viii Hình Sản phẩm mơ áp suất chặn Qch= 55 bar 37 Hình Sản phẩm đạt yêu cầu mô Qch= 90 bar 37 Hình Sản phẩm bị rách áp suất chặn Qch = 125 bar 38 Hình Đồ thị biểu diễn mối quan hệ Qch Pth S* =0.73 39 Hình Đồ thị biểu diễn mối quan hệ Qch Pth S* =0.91 41 Hình 10 Đồ thị biểu diễn mối quan hệ Qch Pth S* =1.09 41 Hình 11 Quá trình hình thành sản phẩm áp suất chặn Qch = 90 bar 42 Hình 12 Đồ thị biểu diễn mối quan hệ Qch Rd; Pth Rd 42 Hình 13 Mối quan hệ Qch Rd chiều dày tương đối phôi S* = 0.73 44 Hình 14 Mối quan hệ Qch Rd chiều dày tương đối phôi S* = 0.91 46 Hình 15 Mối quan hệ Qch Rd chiều dày tương đối phơi S* = 1.09 47 Hình 16 Phân bố biến mỏng biến dày Qch= 90 bar 48 Hình 17 Mối quan hệ biến mỏng lớn γmax áp suất chặn Qch H*=23 49 Hình 18 Mối quan hệ biến mỏng lớn γmax áp suất chặn Qch H*=26 51 Hình 19 Mối quan hệ biến mỏng lớn γmax áp suất chặn Qch H*=29 51 Hình Các thành phần hệ thống thực nghiệm 53 Hình Sơ đồ nguyên lý hệ thống thực nghiệm với thành phần sau: 53 Hình 3 Kết cấu cụm đế khuôn 55 Hình Thiết kế 3D lịng khn dập chi tiết trụ 55 Hình Các thành phần khn 56 Hình Vị trí đặt gioăng cao su thường gặp 56 Hình Lực tác dụng lên gioăng làm kín gioăng đặt miệng chặn 57 Hình Gioăng cao su bị gãy q trình kéo phơi vào lịng cối 57 Hình Vị trí đặt gioăng 57 Hình 10 Cụm điều khiển áp suất chặn 58 Hình 11 Sơ đồ nguyên lý hệ thống đo 59 Hình 12 Hệ thống đo áp suất – hành trình 59 Hình 13 Gá sản phẩm máy đo (a) hiển thị kết đo (b) 60 Hình 14 Hiển thị qua thấu kính tọa độ đo biên dạng sản phẩm 60 Hình 15 Xây dựng biên dạng sản phẩm Solidworks 60 Hình 16 Các điểm đo mẫu sản phẩm DTT 61 Hình 17 Hiển thị kết đo hình máy tính 61 Hình 18 Hệ thống thực nghiệm lắp ráp hoàn chỉnh 62 ix Hình 19 Mô tả vùng trạng thái ứng suất khác sản phẩm 64 Hình 20 Phơi thí nghiệm 64 Hình 21 Phơi phủ lớp nhựa bên ngồi 65 Hình 22 Sản phẩm rách đáy (a); sản phẩm đạt chất lượng (b) 65 Hình 23 Đồ thị áp suất chất lỏng công tác áp suất chặn phơi q trình tạo hình 66 Hình 24 Các dạng phế phẩm 66 Hình 25 Sản phẩm sau tạo hình 67 Hình Các sản phẩm thí nghiệm theo ma trận thực nghiệm 72 Hình Sản phẩm đạt yêu cầu 72 Hình Đo bán kính đáy sản phẩm Rd 72 Hình 4 Đo chiều dày mẫu D39 73 Hình Bán kính đáy sản phẩm áp suất chặn Qch = 80bar 77 Hình Bán kính đáy sản phẩm áp suất chặn Qch= 97.5bar 78 Hình Bán kính đáy sản phẩm áp suất chặn Qch = 115bar 78 Hình Bán kính đáy sản phẩm chiều dày tương đối phôi S* = 0.73 79 Hình Bán kính đáy sản phẩm chiều dày tương đối phôi S* = 0.91 79 Hình 10 Bán kính đáy sản phẩm chiều dày tương đối phơi S*=1.09 79 Hình 11 Bán kính đáy sản phẩm chiều sâu tương đối cối H* = 23 80 Hình 12 Bán kính đáy sản phẩm chiều sâu tương đối cối H* = 26 80 Hình 13 Bán kính đáy sản phẩm chiều sâu tương đối cối H* = 29 81 Hình 14 Mức độ biến mỏng γmax áp suất chặn Qch = 80 bar 83 Hình 15 Mức độ biến mỏng γmax áp suất chặn Qch = 97.5 bar 83 Hình 16 Mức độ biến mỏng γmax áp suất chặn Qch = 115 bar 83 Hình 17Mức độ biến mỏng γmax chiều dày tương đối phơi S* = 0.73 84 Hình 18 Mức độ biến mỏng γmax chiều dày tương đối phơi S* = 0.91 84 Hình 19 Mức độ biến mỏng γmax chiều dày tương đối phôi S* = 1.09 84 Hình 20 Mức độ biến mỏng γmax chiều sâu tương đối cối H* = 23 85 Hình 21 Mức độ biến mỏng γmax chiều sâu tương đối cối H* = 26 85 Hình 22 Mức độ biến mỏng γmax chiều sâu tương đối cối H* = 29 86 Hình 23 Áp suất tạo hình sản phẩm Pth áp suất chặn Qchmin = 80bar 87 Hình 24 Áp suất tạo hình sản phẩm Pth áp suất chặn Qch = 97.5bar 87 Hình 25 Áp suất tạo hình sản phẩm Pth áp suất chặn Qch = 115bar 88 x a- Đồ thị 3D; b- Đường bình độ Hình 27 Áp suất tạo hình sản phẩm Pth chiều dày tương đối phôi S*=0.91 a- Đồ thị 3D; b- Đường bình độ Hình 28 Áp suất tạo hình sản phẩm Pth chiều dày tương đối phơi S*=1.09 • Xét từng trường hợp chiều sâu tương đối cối H*: Khi H* = 23, Pthmin = 297.45 bar; Pthmax = 454.82 bar (hình 4.29); Khi H* = 26, Pthmin = 301.77 bar; Pthmax = 459.14 bar (hình 4.30); Khi H* = 29, Pthmin = 286.17 bar; Pthmax = 445.54 bar (hình 4.31); 89 a- Đồ thị 3D; b- Đường bình độ Hình 29 Áp suất tạo hình sản phẩm Pth chiều sâu tương đối cối H* = 23 a-Đồ thị 3D; b- Đường bình độ Hình 30 Áp suất tạo hình sản phẩm Pth chiều sâu tương đối cối H* = 26 a- Đồ thị 3D; b- Đường bình độ Hình 31 Áp suất tạo hình sản phẩm Pth chiều sâu tương đối cối H*=29 90 Từ đồ thị đường bình độ hình 4.23 đến 4.31 cho thấy áp suất tạo hình Pth phụ thuộc vào ba yếu tố xét (Qch, H*, S*), cụ thể: - Áp suất tạo hình Pth tăng áp suất chặn Qch tăng thể hình (4.26 ÷4.31) Tấm chặn ngồi việc chống ổn định vành phơi, cịn có tác dụng làm kín khít khơng cho chất lỏng cao áp chảy ngồi Vì vậy, với giá trị áp suất chặn Qch tồn giá trị áp suất chất lỏng Pth lớn - Nhìn chung áp suất tạo hình Pth tăng chiều dày tương đối S* tăng - Nhìn chung chiều sâu tương đối cối tăng lên nhiều áp suất tạo hình Pth giảm Điều giải thích sau: áp suất tạo hình phụ thuộc vào áp suất chặn, phơi ban đầu có đường kính nhau, chiều sâu cối sâu việc kéo phơi vào nhiều Do đó, lực chặn tính: Qch’ = Qch * A – với A diện tích vành phơi cuối trình tạo hình Với áp suất chặn cuối q trình tạo hình thì: + Ở khn chiều sâu h lớn phôi kéo vào nhiều hơn, nên diện tích vành phơi cịn lại nhỏ Vì lực chặn tính trường hợp nhỏ trường hợp cối có chiều sâu h thấp + Áp suất tạo hình lớn đạt để khơng đẩy chặn Nên áp suất phụ thuộc thực chất vào Qch’ Trong trường hợp Qch’ nhỏ yêu cầu áp suất tạo hình nhỏ hơn, đủ để đẩy chặn khỏi mặt tiếp xúc với phôi, làm áp suất kết thúc trình tạo hình Kết luận chương Từ kết thực nghiệm, xử lý, phân tích biện luận, kết luận chương đưa sau: - Bán kính đáy sản phẩm Rd phụ thuộc vào yếu tố (Qch, H*, S*), yếu tố ảnh hưởng đến việc hình thành bán kính đáy nhiều chiều dày tương đối sản phẩm Quy luật phụ thuộc Rd thể phương trình (4.1*) Rd = 0.0014 Qch2+0.0211H*2+9.568S*2–0.1306Qch–1.392H*–3.962S*–0.181QchS*+ + 0.4815H*S* + 28.496 (4.1*) Bán kính đáy sản phẩm Rd nhỏ chiều dày tương đối phôi nhỏ, chiều sâu tương đối cối nhỏ áp suất chặn đạt giá trị hợp lý - Mức độ biến mỏng lớn γmax xác định lớn vị trí chuyển tiếp bán kính đáy đáy sản phẩm Mức độ biến mỏng γmax giá trị phụ thuộc vào yếu tố xét, theo quy luật phương trình (4.2*) γmax = 13.08+0.15Qch-1.94H*+2.7H*S*-45.37S*2+12.37S* (4.2*) - Áp suất chất lỏng tạo hình Pth phụ thuộc vào thơng số xét (Qch, H*, S*), chủ yếu phụ thuộc vào áp suất chặn Qch Phương trình phụ thuộc Pth: Pth = -0.08 Qch2 + 19.26 Qch -390.74S*2 + 817.31 S* - 1.11 H*2 + 55.84 H* - 1739.98 (4.3*) Từ kết phân tích trên, xây dựng thơng số hợp lý với bán kính đáy Rd = 6.00 mm mức độ biến mỏng đạt yêu cầu Qch = 97.5 bar, H* = 26 S* = 0.73; Các kết nghiên cứu thu giúp nhà kỹ thuật nắm bắt quy luật tác động, xác định ảnh hưởng thơng số cơng nghệ thơng số khn q 91 trình tạo hình công nghệ DTT, lựa chọn thông số công nghệ hợp lý, tạo điều kiện đưa định nhanh chóng xác tính tốn, thiết kế để ứng dụng cơng nghệ thực tiễn, chế tạo sản phẩm đạt yêu cầu kỹ thuật, giảm thời gian chi phí chuẩn bị sản xuất 92 KẾT LUẬN CHUNG VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN Kết luận chung: Đã xác định miền giá trị áp suất chặn phôi Qch = (80 ÷ 115) bar để đảm bảo tạo hình chi tiết cốc trụ với kích thước tương đối cối H* = 23; 26; 29 chiều dày tương đối phôi S* = 0.73; 0.91; 1.09, đồng thời xây dựng mối quan hệ Qch thông số khác áp suất chất lỏng tạo hình Pth, mức độ biến mỏng lớn phôi γmax bán kính góc lượn đáy sản phẩm Rd Miền giá trị áp suất chặn đảm bảo không xảy nhăn, rách sản phẩm nhận định miền làm việc áp suất tạo hình sở quan trọng việc xây dựng hệ thống thí nghiệm phù hợp; Xây dựng thành công hệ thống thực nghiệm đảm bảo độ tin cậy, phù hợp với điều kiện thực tế Việt Nam; Kết kiểm chứng cho thấy phù hợp kết mô thực q trình thực nghiệm Điều chứng tỏ liệu sử dụng trình MPS hợp lý; đồng thời hệ thống thực nghiệm xây dựng đảm bảo tin cậy Dựa vào quy hoạch thực nghiệm, xác định quy luật ảnh hưởng yếu tố áp suất chặn Qch, chiều sâu tương đối cối H* chiều dầy tương đối phơi S* tới yếu tố áp suất tạo hình Pth, bán kính đáy sản phẩm Rd mức độ biến mỏng sản phẩm γmax thông qua phương trình tốn học: Rd = 0.0014 Qch2+0.0211H*2+9.568S*2–0.1306Qch–1.392H*–3.962S*–0.181QchS*+ + 0.4815H*S* + 28.496 (4.1*) γmax = 13.08+0.15Qch-1.94H*+2.7H*S*-45.37S*2+12.37S* (4.2*) Pth = -0.08 Qch2 + 19.26 Qch -390.74S*2 + 817.31 S* - 1.11 H*2 + 55.84 H* - 1739.98 (4.3*) Qua phương trình hồi quy (4.1*, 4.2*, 4.3*) cho thấy: - Yếu tố chiều dày tương đối phơi S* có ảnh hưởng nhiều tới việc hình thành bán kính đáy sản phẩm Rd, tiếp đến yếu tố chiều sâu tương đối cối H*, cuối áp suất chặn Qch Bán kính đáy Rd nhỏ chiều dày tương đối phôi giảm, chiều sâu tương đối cối giảm áp suất chặn phôi đạt giá trị hợp lý - Mức độ biến mỏng lớn γmax phụ thuộc nhiều vào yếu tố chiều sâu tương đối cối H*, sau đến yếu tố áp suất chặn Qch cuối chiều dày tương đối phôi S* - Yếu tố áp suất chặn Qch ảnh hưởng nhiều tới giá trị áp suất chất lỏng tạo hình Pth, yếu tố chiều dày tương đối phôi S* cuối chiều sâu tương đối cối H* Kết luận án đóng góp vào sở khoa học chuyên ngành Gia công áp lực nói chung cơng nghệ DTT phơi nói riêng Phương pháp nghiên cứu kết hợp lý thuyết, mơ số thực nghiệm áp dụng cho nghiên cứu khác đạt độ tin cậy cao Các kết nghiên cứu từ MPS thực nghiệm tạo sở tiền đề cho việc áp dụng triển khai công nghệ DTT phôi công nghiệp ôtô, sản xuất hàng tiêu dùng, dụng cụ y tế, quốc phòng, … Với phương pháp này, nhà kỹ thuật lựa chọn thơng số công nghệ hợp lý, phù hợp với yêu cầu sản xuất cách nhanh 93 Hướng phát triển đề tài: Mở rộng nghiên cứu công nghệ DTT cho nhiều loại vật liệu khác Nghiên cứu ảnh hưởng dạng cối tạo hình phức tạp khác tới khả tạo hình vật liệu cối nhiều tầng đáy, biên dạng miệng cối có nhiều góc lượn lồi lõm Nghiên cứu phát triển hệ thống chặn có điều khiển để đảm bảo phơi kéo vào lòng cối phù hợp với mức độ tốc độ biến dạng Nghiên cứu ma sát vành phơi q trình DTT phơi 94 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt [1] Đào Mộng Lâm, Phạm Quang Minh, Phạm Nhật Quang (2010) Đo lường tham số động phản lực với phần mềm DasyLab NXB QĐND [2] Đào Văn Lưu (2004) Nghiên cứu thông số cơng nghệ q trình tạo hình chi tiết không gian rỗng từ phôi phương pháp dập thuỷ cơ, Học viện kỹ thuật Quân [3] Đề tài 01C-01/07-2008-2 (2008) Nghiên cứu, thiết kế công nghệ dập thủy để chế tạo sản phẩm công nghiệp dạng lớp kim loại có chiều dày vật liệu khác [4] Đề tài B2005-28-162 (2005) Nghiên cứu chế tạo chi tiết rỗng có kết cấu khơng gian đối xứng phương pháp dập thủy với trợ giúp phần mềm thiết kế, mô hệ thống đo Stend [5] Đề tài KC.05.19 (2002-2004) Nghiên cứu công nghệ dập áp lực cao bên để chế tạo chi tiết có hình dạng phức tạp ô tô, xe máy xe đạp [6] Đề tài KC.05.23 (2006) Nghiên cứu, ứng dụng công nghệ ép thuỷ tĩnh, thuỷ động để chế tạo sản phẩm có hình dạng phức tạp từ vật liệu khó biến dạng, độ bền cao [7] Đề tài NCKH cấp Bộ Công Thương “Nghiên cứu công nghệ, thiết kế chế tạo hệ thống khuôn dập cặp chi tiết dạng mỏng nguồn chất lỏng áp suất cao” IMI- Bộ Công Thương [8] Đinh Văn Duy (2016) Nghiên cứu cơng nghệ dập tạo hình đồng thời cặp chi tiết dạng mỏng nguồn chất lỏng áp suất cao Viên nghiên cứu Narime [9] Lê Trung Kiên (2014) Nghiên cứu cơng nghệ tạo hình chi tiết dạng vỏ mỏng phương pháp dập thủy tĩnh ĐH Bách Khoa Hà nội [10] Nguyễn Đắc Trung, Lê Thái Hùng, Nguyễn Như Huynh, Nguyễn Trung Kiên (2011) Mơ số q trình biến dạng NXB Bách Khoa – Hà Nội [11] Nguyễn Mậu Đằng (2006) Cơng nghệ tạo hình kim loại NXB KHKT – Hà Nội [12] Nguyễn Minh Tuyển (2005) Quy hoạch thực nghiệm NXB Khoa học Kỹ Thuật [12] Nguyễn Văn Thành (2012) Nghiên cứu ảnh hưởng số thông số công nghệ dập thủy vật liệu Đại học Bách khoa Hà Nội [13] Phạm Văn Nghệ (2006) Công nghệ dập tạo hình đặc biệt NXB ĐH Bách Khoa 95 [14] Phạm Văn Nghệ (2006) Công nghệ dập thủy tĩnh NXB Bách Khoa HN [15] Phạm Văn Nghệ, Nguyễn Như Huynh (2005) Ma sát bôi trơn gia công áp lực NXB ĐHQGHN [16] Phan Bá, Đào Mộng Lâm (2001) Đo lường-sen xơ NXB Quân đội Nhân dân [17] Vũ Đức Quang (2008) Nghiên cứu, thiết kế công nghệ dập thủy để chế tạo chi tiết vỏ mỏng dạng lớp Đại học Bách khoa Hà Nội Tiếng nước [18] A El Hami, B Radi and A Cherouat Hydroforming Process: Identification of the Material’s Characteristics and Reliability Analysis "Metal Forming - Process, Tools, Design Book edited by Mohsen Kazeminezhad, ISBN 978-953-51-0804-7 [19] A.G Atkins (1996) Fracture in forming Journal of Materials Processing Technology, vol 56, Pages 609-618 [20] Altan, T and Tekkaya, A.E (2012) Sheet metal forming process and applications ASM International [21] Beom-Soo Kang Woo-Jin Song Tae-Wan Ku (2010) Study on process parameters and its analytic application for nonaxisymmetric rectangular cup of multistage deep drawing process using low carbon thin steel sheet Int J Adv Manuf Technol 49: pages 925-940 [22] Bruni, C., et al (2007) A study of techniques in the evaluation of springback and residual stress in hydroforming The International Journal of Advanced Manufacturing Technology 33(9-10), pp 929-939 [23] D Schmoeckel, C Hielscher, and R Huber (1999) Metal Forming of Tubes and Sheets With Liquid and Other Flexible Media Annals of CIRP, Vol 48/2 (1999), pp 1-20 [24] Dac, Trung Nguyen (2012) Sheet and Tube metal Hydroforming Department of metal forming, Hanoi University of Technology [25] Daniela Koller1,_ and Stefan Ulbrich Optimal control of hydroforming processes PAMM _ Proc Appl Math Mech 11, 795 – 796 (2011) / DOI 10.1002/pamm.201110386 [26] Davies., Geoff (2003) Materials for Automobile Bodies Elsevier [27] Dohmann, F and Hartl, Ch (1996) Hydroforming - a method to manufacture lightweight parts Journal of Materials Processing Technology 60(1–4), pp 669-676 96 [28] Dr Gianfranco Palumbo (2007) Basic theory, experiments and numerical modeling of sheet Hydroforming Institute of metal forming and metal-forming machines [29] Dr Gianfranco Palumbo (2007) Numerical experimental analysis of sheet Hydroforming processes Institute of metal forming and metal-forming machines [30] Erik Schedin, Report - Forming stainless steel Stockholm, Sweden [31] Erkan Oă ndera, A Erman Tekkaya (2007) Numerical simulation of various crosssectional workpieces using conventional deep drawing and hydroforming technologies Received 23 February 2007; accepted 22 June 2007 Available online 19 August 2007 [32] ETA (2008) DYNAFORM Manual Engineering Technology Associates, Inc., accessed [33] F C Campbell (2012) Fatigue and Fracture: Understanding the Basics ASM International [34] Fraunhofer for Machine Tools and Forming Technology IWU Hydroforming https://www.iwu.fraunhofer.de/en/research/range-of-services/Competence-from-Ato-Z/forming/forming-based-on-active-media/sheet-hydroforming.html [35] Fuchizawa, S.(1989): Journal of Japan Society for Technology of Plasticity 30(339), 473(1989) [36] G Palumbo, S Pinto, L Tricarico (2004) Numerical/experimental analysis of the sheet hydro forming process using cylindrical, square and compound shaped cavities Journal of Materials Processing Technology vol 155 -156, Pages 1435–1442 [37] Geiger, M., Merklein, M., and Cojutti, M (2008) Hydroforming of inhomogeneous sheet pairs with counterpressure Production Engineering 3(1), pp 17-22 [38] Groche, Peter and Metz, Christoph (2005) Hydroforming of unwelded metal sheets using active-elastic tools Journal of Materials Processing Technology 168(2), pp 195-201 [39] H Wang, Y Wu, P D Wu, and K W Neale (2011) Influence of Hydrostatic Pressure on FLDs for AZ31B Sheets The 8th International Conference and Workshop on Numerical Simulation of 3D Sheet Metal Forming Processes, AIP Conf Proc 1383, Pages 343-350 [40] H Wang, Y Wu, P D Wu, and K W Neale (2011) Influence of Hydrostatic Pressure on FLDs for AZ31B Sheets The 8th International Conference and Workshop on Numerical Simulation of 3D Sheet Metal Forming Processes, AIP Conf Proc 1383, Pages 343-350 97 [41] Hartl, Ch (2005) Research and advances in fundamentals and industrial applications of hydroforming Journal of Materials Processing Technology 167(2-3), pp 383-392 [42] Hartl, Ch (2005) Research and advances in fundamentals and industrial applications of hydroforming Journal of Materials Processing Technology 167(2-3), pp 383-392 [43] Hartl, Christoph (2008) - Materials and their characterization for hydroforming", in Koỗ, Muammer Editor, Hydroforming for Advanced Manufacturing, Woodhead Publishing, pp 77-92 [44] Hein, P and Vollertsen, F (1999) Hydroforming of sheet metal pairs Journal of Materials Processing Technology 87(1–3), pp 154-164 [45] http://indotech.vn/en/2016/03/02/coefficient-of-friction/ [46] http://theptas.vn/thep-cuon-can-nguoi.html [47] http://www.carpimito.com/content/prod/1_EN/s_1_Home/pr_16884_Akrapovic_Co mplete_Racing_Hydroforming_Exhaust_System_Kawasaki_ZX_10R_04_05_full_tit anium_oval_muffler_with_titanium_sleeve.htm [48] Jos van Kreij (2001) Determination of Mechanical & Forming Properties of Magnesium of AZ31B Sheets via Tensile Tests SIMTech Technical Report (PT/01/041/PMF) [49] Ken- Ichi, Matsuno (1997) Recent research and development in metal forming in Japan Journal of Materials Processing Technology vol 66, Pages 1-3 [50] Kim Dongok*, Ryu Yongmun, Han Boemsuck, Shin Dongwoo, Yoon Youngsik, Kim Minseok, Lee Eungki (2008) Experimental and numerical analysys on sheet hydroforming process of aluminum alloys Inteprenational Federation of Automotive Engineering Societies, FISITA 2008, SC-045 [51] Klaus Siegert*, Markus HaÈussermann, Bruno LoÈsch, Ralf Rieger (2000) Recent developments in hydroforming technology Journal of Materials Processing Technology 98 251±258 [52] Kleiner, M., Geiger, M., and Klaus, A (2003) Manufacturing of Lightweight Components by Metal Forming CIRP Annals - Manufacturing Technology 52(2), pp 521-542 [53] Kleiner, M., Krux, R., and Homberg, W (2004) Analysis of Residual Stresses in High-Pressure Sheet Metal Forming CIRP Annals - Manufacturing Technology 53(1), pp 211-214 98 [54] Klocke, Fritz (2013) Manufacturing Processes 4: Forming Springer-Verlag Berlin Heidelberg [55] Koỗ, M (2008) 16 - Warm hydroforming of lightweight materials in Koỗ, Muammer, Editor, Hydroforming for Advanced Manufacturing, Woodhead Publishing, pp 352383 [56] Koỗ, M and Cora, O N (2008) - Introduction and state of the art of hydroforming in Koỗ, Muammer, Editor, Hydroforming for Advanced Manufacturing, Woodhead Publishing, pp 1-29 [57] Koỗ, M and Cora, O N (2008) - Introduction and state of the art of hydroforming in Koỗ, Muammer, Editor, Hydroforming for Advanced Manufacturing, Woodhead Publishing, pp 1-29 [58] Koỗ, Muammer (2008) Hydroforming for advanced manufacturing Woodhead [59] KocaDa, A and SadŁOwska, H (2008) Automotive component development by means of hydroforming Archives of Civil and Mechanical Engineering 8(3), pp 5572 [60] Kreis, O and Hein, P (2001) Manufacturing system for the integrated hydroforming, trimming and welding of sheet metal pairs Journal of Materials Processing Technology 115(1), pp 49-54 [61] Lang, L H., et al (2004) Hydroforming highlights: sheet hydroforming and tube hydroforming Journal of Materials Processing Technology 151(1–3), pp 165-177 [62] Lince P.Sunny, Nijil Ismail lectures : Advances in hydroforming, Department of Materials Science & Metallurgy University of Cambridge [63] LIU Wei1, LIU Gang2, CUI Xiao-lei1, XU Yong-chao1, YUAN Shi-jian (2011) Formability influenced by process loading path of double sheet hydroforming Received 10 May 2011; accepted 25 July 2011, Trans Nonferrous Met Soc China 21 (2011) s 665-s469 [64] M Engelhardt, H von Senden genannt Haverkamp, Y.Kiliclar, M Schwarze, I Vladimirov, D Bormann, F.-W Bach, S Reese (2010), Characterization and Simulation of High-Speed-Deformation-Processes 4th International Conference on High Speed Forming, Pages 229-238 [65] M Kleiner and W Homberg (2001) New 100,000kN Press for Sheet Metal Hydroforming,” Hydroforming of Tubes, Extrusions and Sheet Metals ed K Siegert, Vol (2001), pp 351 – 362 99 [66] M Tolazzi, M Geiger (2004) Process parameters optimisation in sheet hydroforming University of Erlangen-Nuremberg, Erlangen, Germany (September 2004) [67] M Vahl, P Hein, S Bobbert (1999) Hydroforming of sheet metal pairs for the production of hollow bodies ATS International Steelmaking Conference (Paris, December 8-9, 1999, Session 4) [68] Majina, S et al : Proc Of 2000 Japanese Spring Conf for Technology of Plasticity 2000, p 427 [69] Marciniak, Z., Duncan, J.L., and Hu, S.J (2002) Mechanics of Sheet Metal Forming Butterworth-Heinemann [70] Matwick, Seward E (2003) An economic evaluation of sheet hydroforming and low volume stamping and the effects of manufacturing system analysis Massachusetts Institute of Technology [71] Michael L Rhoades; Lawrence J Roades (1992) United States Patent No : 5085068 - Feb.4,1992 [73] Morphy, G (2008) 15 - Hydroforming and its role in lightweighting automobiles in Koỗ, Muammer, Editor, Hydroforming for Advanced Manufacturing, Woodhead Publishing, pp 335-351 [74] Muammer Koc, Taylan Altan (2001) An overall review of the tube hydroforming (THF) technology Journal of Materials Processing Technology 108, Pages 384-393 [75] Nasu, K (2000) : 27th Metal Stamping Association Conference, p.l [76] Neugebauer, Reimund (2007), "Hydo-umformung", Springer [77] Nguyen Dac Trung (2010) Lecture:Calculation for Bulging & Stretching_sheet forming [78] Novotny, S and Hein, P (2001) Hydroforming of sheet metal pairs from aluminium alloys Journal of Materials Processing Technology 115(1), pp 65-69 [79] Omar, Mohammed A (2011) The Automotive Body Manufacturing Systems and Processes John Wiley & Sons [80] P.D Wu*, J.D Embury , D.J Lloyd , Y Huang , K.W Neale (2009) Effects of superimposed hydrostatic pressure on sheet metal formability International Journal of Plasticity, vol 25, Pages 1711–1725 100 [81] Prof Dr.-Ing Mathias Liewald MBA, Dr.-Ing Stefan Wagner (Februar 2015) Manuskript zur Vorlesung -Werkzeuge der Blechumformung [82] R Krux, W Homberg, M Kalveram, M Trompeter, M Kleiner and K Weinert (2005) Die Surface Structures and Hydrostatic Pressure System for the Material Flow Control in High-Pressure Sheet Metal Forming Advanced Materials Research Vols 6-8 Pages 385-392 [83] Reimund Neugebauer, (2006) lectures : Hydro-Umformung Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen, und Umformtechnik IWU , Germany [84] Sato, M and Tomizawa, A (2010) Development of Double Sheet Hydroforming Technology International Automotive Body Congress, Munich, Germany [85] Schuler GmbH (1998) Metal forming handbook Springer-Verlag Berlin Heidelberg [86] Shi-Hong Zhang , Li-Xin Zhou , Zhong-Tang Wang , YiXu (2003) Technology of sheet hydroforming with a movable female die International Journal of Machine Tools & Manufacture 43, Pages 781–785 [87] Siegert, K and Wagner, S (2008) 10 - Hydroforming sheet metal forming components in Koỗ, Muammer, Editor, Hydroforming for Advanced Manufacturing, Woodhead Publishing, pp 216-237 [88] Siegert, K.; Aust, M (2001) Tiefziehen von Blechformteilen bei extremen Hydraulischen Gegendrucken Kolloquium Wirkmedien-Blechumformung, DFG Schwerpunktprogramm 1098, Wirkmedienbasierte Fertigungstechniken zur Blechumformung, Dortmund, ISBN 3-00-008740-0, pp 79-91 [89] Siegert, K.; Lösch, B (1999) Hydroblechumformung In : Siegert, K (Hrsg.) ; Univ Stuttgart, Institut fr Umformtechnik (Veranst.): Hydroumformung von Rohren, Strangpreßprofilen und Blechen (Int Konferenz Hydroumformung; Fellbach 1999) Bd Frankfurt : MAT-INFO Werkstoff- Informationsges.,– ISBN 3-88355-284-4 Pages 263–289 [90] Siegert, Klaus, et al (2000) Recent developments in hydroforming technology Journal of Materials Processing Technology 98(2), pp 251-258 [91] Singh, Harjinder (2003) Fundamentals of hydroforming Society of Manufacturing Engineers [92] Tagaki, M (1971) Journal of Japan Society for Technology of Plasticity 12(120),59 [93] Taylan Altan (2006) Processes for hydroforming sheet metal Stamping Journal, (Feb 2006), Pages 40-41 101 [94] Taylan Altan (2006) Processes for hydroforming sheet metal Stamping Journal, (Mar 2006), Pages 44-46 [95] Tolazzi, M (2010) Hydroforming applications in automotive: a review International Journal of Material Forming 3(1), pp 307-310 [96] U Gather, W Homberg, M Kleiner, Ch Klimmek, S Kuhnt Parameter design for sheet metal hydroforming processes University of Dortmund, Germany [97] Vahl, M., Hein, P., and Bobbert, S (2000) Hydroforming of sheet metal pairs for the production of hollow bodies Metallurgical Research & Technology 97(10), pp 1255-1263 [98] Werner J.Homberg (2000) Untersuchungen zur Prozessfuhrung und zum Fertigungssystem bei der Hochdruck-Blech-Umformung Von der Fakultat Maschinenbau der Universitat Dortmund zur Erlangung des Grades Doktor-Ingenieur genehmigte Dissertation [99] Zhang, S H (1999) Developments in hydroforming Journal of Materials Processing Technology 91(1–3), pp 236-244 [100] Zhang, S H., et al (2004) Recent developments in sheet hydroforming technology Journal of Materials Processing Technology 151(1-3), pp 237-241 102 DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ CỦA LUẬN ÁN Nguyễn Thị Thu, Nguyễn Đắc Trung (2013) Nghiên cứu ảnh hưởng bán kính góc lượn cối nhỏ đến khả tạo hình phơi phương pháp dập thủy tĩnh Hội nghị Khoa học toàn quốc Cơ học Vật rắn biến dạng lần thứ XI Thành phố Hồ Chí Minh, 7-9/11/2013 Nguyen Thi Thu, Nguyen Dac Trung, Le Trung Kien (2014) Research on the relationship between fluid pressure and ratio a/b (length/width) during sheet hydrostatic forming of rectangular box part RCMME 2014 9th-10th October 2014, HUST, Hanoi, Vietnam Dinh Van Duy, Tran Anh Quan, Nguyen Thi Thu, Nguyen Dac Trung, Le Trung Kien (2015) Research on the hydrostatic forming to produce complex sheet parts in cars Vietnam Mechanical Engineering Journal, ISSN 0866-7056, No 1-2 Jan-Feb/2015, pp 242-250 Nguyễn Thị Thu, Nguyễn Đắc Trung (2015) Mối quan hệ thơng số hình học khuôn dập thủy tĩnh chi tiết trụ bậc từ phơi Hội nghị Khoa học tồn quốc Cơ học Vật rắn biến dạng lần thứ XII Đại học Duy Tân, TP Đà Nẵng, 6-7/8/2015 Nguyen Thi Thu*, Nguyen Dac Trung, Le Trung Kien (11/2017) Establish experimental system of sheet metal hydrostatic forming for stepped cylinder Journal of Science and Technology – No.122 Nguyen Thi Thu*, Nguyen Dac Trung (11/2017) Research on the influence of varying blank holder force on product quality in sheet hydrostatic forming.Journal of Science and Technolog – No.122 Nguyễn Thị Thu, Nguyễn Văn Thành, Nguyễn Đắc Trung, Lê Trung Kiên (12/2017) Giải pháp làm kín bơi trơn dập thủy tĩnh phơi Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Trường Đại học Công Nghiệp Hà Nội – Số 43 Nguyen Thi Thu*, Nguyen Dac Trung (2018) Research on relationships between fluid pressure and technological parameters, shape of cylindrical part in hydro static forming Journal of Science and Technology- No.127 Nguyễn Thị Thu*, Nguyễn Văn Thành, Đinh Văn Duy (8/2018) Ứng xử khác vật liệu đồng thép dập thủy tĩnh phơi Tạp chí Khoa học Công nghệ - Trường Đại học Công Nghiệp Hà Nội – Số 47 10 Lại Đăng Giang, Nguyễn Thị Thu (8/2018) Ứng dụng phương pháp Taguchi nghiên cứu ảnh hưởng thông số công nghệ đến bán kính đáy sản phẩm dập thủy tĩnh Tạp chí Viện Khoa học Công nghệ Quân Sự - Số 56 11 Nguyễn Thị Thu, Nguyễn Văn Thành (10/2018) Nghiên cứu ảnh hưởng thông số công nghệ đến mức độ biến mỏng sản phẩm trình dập thủy tĩnh phôi Hội nghị khoa học cơng nghệ tồn quốc khí lần thứ V - VCME2018 103 ... chặn phôi chủ yếu xác định công thức thực nghiệm Trong nghiên cứu, nhà kỹ thuật áp dụng MPS để khảo sát xác định miền lực chặn phù hợp cho cơng nghệ Trong DTT phơi tấm, ngồi lực giữ cho vành phôi... (ống nối T) Hình Dập thủy tĩnh phơi ống [85] Hình Mối quan hệ áp suất bán kính DTT phơi ống [85] Trong q trình dập tạo hình phơi ống, áp suất tạo hình cần thiết phụ thuộc vào bán kính nhỏ thành... ứng suất dư sản phẩm, áp suất tạo hình tăng ứng suất dư giảm, qua nâng cao độ xác sản phẩm dập Trong nghiên cứu Bruni [23], tác giả trình bày kỹ thuật để xác định ứng suất dư 13 biến dạng đàn