Nghiên cứu ảnh hưởng của một số thông số hình học khuôn và thông số công nghệ đến chất lượng sản phẩm khi ép chảy hợp kim nhôm TT

BỘ CÔNG THƢƠNG TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI NGUYỄN TRỌNG MAI NGHIÊN CỨU ẢNH HƢỞNG CỦA MỘT SỐ THƠNG SỐ HÌNH HỌC KHN VÀ THƠNG SỐ CÔNG NGHỆ ĐẾN CHẤT LƢỢNG SẢN PHẨM KHI ÉP CHẢY HỢP KIM NHƠM Chun ngành: Kỹ thuật Cơ khí Mã số: 9.52.01.03 TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT CƠ KHÍ Hà Nội - 2021 Cơng trình đƣợc hồn thành tại: TRƢỜNG ĐẠI HỌC CƠNG NGHIỆP HÀ NỘI – BỘ CÔNG THƢƠNG Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS TRẦN ĐỨC QUÝ PGS.TS PHẠM VĂN NGHỆ Phản biện 1: PGS.TS Tăng Huy Phản biện 2: PGS.TS Lê Thu Quý Phản biện 3: PGS.TS Nguyễn Hồng Sơn Luận án đƣợc bảo vệ Hội đồng đánh giá luận án tiến sĩ cấp Trƣờng họp Trƣờng Đại học Công nghiệp Hà Nội vào hồi… giờ, ngày … tháng … năm … Có thể tìm hiểu luận án tại: - Thƣ viện Trƣờng Đại học Công nghiệp Hà Nội - Thƣ viện Quốc gia Việt Nam MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Thanh hợp kim nhơm định hình ngày đƣợc sử dụng rộng rãi ngành công nghiệp nhƣ: vật liệu xây dựng, cơng nghiệp tơ, tầu điện, hàng khơng, điện tử,…Vì vật liệu hợp kim nhơm có nhiều ƣu điểm nhƣ độ bền cao, khối lƣợng riêng nhỏ, không bị ôxi hóa Một cơng đoạn quan trọng định đến hình dáng chất lƣợng sản phẩm hợp kim nhơm cơng đoạn ép chảy phơi qua khn để tạo thành định hình Trong cơng nghệ ép chảy, khn đóng vai trị quan trọng, đặc biệt thơng số hình học cửa khn ảnh hƣởng trực tiếp đến độ xác kích thƣớc, vị trí tƣơng quan, hình dáng hình học nhƣ chất lƣợng bề mặt sản phẩm Bên cạnh thơng số cơng nghệ q trình ép nhƣ vận tốc ép, nhiệt độ phôi ảnh hƣởng trực tiếp đến chất lƣợng sản phẩm, tuổi bền khn, suất, giá thành sản phẩm Do nghiên cứu ảnh hƣởng thơng số hình học khuôn chế độ ép đến chất chất lƣợng sản phẩm cần thiết góp phần tạo khn có chất lƣợng tốt hơn, xác định chế độ ép hợp lý để nâng cao chất lƣợng sản phẩm ép chảy Vì vậy, tác giả lựa chọn đề tài luận án „Nghiên cứu ảnh hưởng số thơng số hình học khn thơng số công nghệ đến chất lượng sản phẩm ép chảy hợp kim nhơm‟ Mục đích nghiên cứu luận án - Nghiên cứu ảnh hƣởng số thông số hình học khn đến độ xác hình dáng hình học hợp kim nhơm, qua xác định đƣợc thơng số hình học khn hợp lý đáp ứng yêu cầu hình dáng hình học hợp kim nhôm - Nghiên cứu ảnh hƣởng số thơng số hình học khn thơng số công nghệ đến độ nhám bề mặt sản phẩm ép chảy áp lực ép, qua xác định đƣợc thơng số hình học khn thơng số cơng nghệ ép chảy hợp lý để nâng cao chất lƣợng bề mặt sản phẩm hợp kim nhôm hiệu sử dụng thiết bị Đối tƣợng, phạm vi nghiên cứu * Đối tƣợng nghiên cứu - Công nghệ ép chảy hợp kim nhơm (sản phẩm ép dạng có mặt cắt 70x5 mm, vật liệu AA6061) máy ép chảy thuận - Khuôn ép chảy làm vật liệu SKD61 * Phạm vi nghiên cứu - Nghiên cứu ảnh hƣởng số thơng số hình học khn đến độ xác hình dáng hình học hợp kim nhôm mô số phần mềm Qform - Nghiên cứu ảnh hƣởng vận tốc ép, nhiệt độ phôi, độ dài cửa khuôn đến độ nhám bề mặt sản phẩm áp lực ép Phƣơng pháp nghiên cứu Sử dụng phƣơng pháp nghiên cứu lý thuyết kết hợp thực nghiệm: - Nghiên cứu lý thuyết ảnh hƣởng số yếu tố đến độ xác hình dáng hình học độ nhám bề mặt sản phẩm hợp kim nhôm ép chảy - Nghiên cứu mô số xác định ảnh hƣởng số thơng số hình học khn đến độ xác hình dáng hình học hợp kim nhơm ép chảy - Nghiên cứu thực nghiệm xác định mối quan hệ: độ dài cửa khuôn, chế độ ép với độ nhám bề mặt sản phẩm hợp kim nhôm áp lực ép - Quá trình nghiên cứu sử dụng máy đo nhám để đo kết độ nhám bề mặt sản phẩm, ứng dụng phần mềm mô số Qform Extrusion để phân tích q trình ép chảy, phần mềm Excel, Minitab để xử lý liệu… Ý nghĩa khoa học thực tiễn - Ứng dụng mô số làm sáng tỏ quy luật ảnh hƣởng số thơng số hình học khn đến dịng chảy kim loại trình ép chảy, sở cho q trình thiết kế khn đảm bảo cân dịng chảy kim loại nhằm đạt đƣợc độ xác hình dáng hình học sản phẩm giảm số lần phải sửa khuôn sản xuất - Tiến hành thực nghiệm xây dựng đƣợc hàm quan hệ phụ thuộc độ dài cửa khuôn thông số công nghệ ép đến độ nhám bề mặt sản phẩm áp lực ép, từ xác định đƣợc thông số độ dài cửa khuôn, chế độ ép hợp lý để nâng cao chất lƣợng bề mặt sản phẩm hiệu sử dụng thiết bị - Kết nghiên cứu làm tài liệu tham khảo cho q trình thiết kế khn lựa chọn thơng số công nghệ ép để nâng cao chất lƣợng sản phẩm ép chảy hợp kim nhôm sở sản xuất Những đóng góp luận án - Đánh giá đƣợc ảnh hƣởng thông số hình học khn bao gồm: vị trí, độ dài, độ rộng, góc nghiêng, bán kính góc lƣợn cửa khn; độ sâu, độ rộng vùng dẫn đến vận tốc dòng chảy kim loại khỏi cửa khuôn kỹ thuật mô số, làm sở cho trình cân dịng chảy kim loại thiết kế khn nhằm đảm bảo độ xác hình dáng hình học sản phẩm ép chảy - Sử dụng phƣơng pháp thực nghiệm, xây dựng đƣợc hàm quan hệ phụ thuộc vận tốc chày ép, nhiệt độ phôi tỉ lệ độ dài/độ rộng cửa khuôn đến độ nhám bề mặt hợp kim nhôm áp lực ép ép chảy hợp kim nhơm - Giải tốn tối ƣu hố đơn mục tiêu, xác định đƣợc thông số vận tốc chày ép, nhiệt độ phôi, tỷ lệ độ dài/độ rộng cửa khuôn tối ƣu đảm bảo tiêu độ nhám bề mặt nhỏ - Giải toán tối ƣu hố đa mục tiêu, xác định thơng số: vận tốc ép, nhiệt độ phôi, tỷ lệ độ dài/độ rộng cửa khuôn đảm bảo đồng thời tiêu độ nhám bề mặt sản phẩm áp lực ép nhỏ góp phần nâng cao chất lƣợng sản phẩm hiệu sử dụng thiết bị Bố cục luận án Bố cục luận án phần mở đầu, kết luận, gồm chƣơng: Chƣơng 1: Tổng quan công nghệ ép chảy hợp kim nhôm Chƣơng 2: Cơ sở lý thuyết ảnh hƣởng số yếu tố đến chất lƣợng sản phẩm ép chảy hợp kim nhôm Chƣơng 3: Nghiên cứu ảnh hƣởng thơng số hình học khn đến độ xác hình dáng hình học sản phẩm mơ số Chƣơng 4: Nghiên cứu thực nghiệm ảnh hƣởng độ dài cửa khuôn, chế độ ép đến độ nhám bề mặt sản phẩm áp lực ép NỘI DUNG CHÍNH LUẬN ÁN CHƢƠNG TỔNG QUAN VỀ CƠNG NGHỆ ÉP CHẢY HỢP KIM NHƠM 1.1 Q trình cơng nghệ ép chảy hợp kim nhôm Một công đoạn quan trọng để sản xuất hợp kim nhôm công đoạn ép chảy phôi qua khuôn để tạo thành hợp kim nhơm định hình Ép chảy hợp kim nhơm q trình biến dạng dẻo phôi kim loại đƣợc ép chảy qua cửa khuôn có diện tích mặt cắt ngang nhỏ so với tiết diện phơi (hình 1.2) [16,17,18, 33,58] Từ năm 1960, ngành ép chảy hợp kim nhôm bắt đầu phát triển mạnh mẽ Châu âu Mỹ với việc cho đời hệ thống máy ép có cơng suất lớn để ép chảy đƣợc chi tiết có kích thƣớc lớn Nhiều sản phẩm đƣợc chế tạo phƣơng pháp ép chảy làm từ thép vật liệu hợp kim cứng nhƣ hợp kim Titan…cũng bắt đầu đƣợc sản xuất phục vụ cho nhiều lĩnh vực hàng hải, hàng không, tầu điện, ô tô, xây dựng… Chày ép; Buồng ép; Phôi; Khuôn; Sản phẩm Hình 1.2 Nguyên lý trình ép chảy hợp kim nhôm [16,17,18, 33,58] 1.2 Vật liệu hợp kim nhôm Ép chảy sản phẩm từ hợp kim nhôm chiếm tỷ trọng lớn lĩnh vực ép chảy Hợp kim nhôm hỗn hợp nhôm với nguyên tố: Cu, Mn, Si, Mg, Zn 1.3 Các yếu tố đặc trƣng công nghệ ép chảy hợp kim nhôm 1.3.1 Q trình ép chảy phơi liên tục Q trình ép chảy phôi liên tục phƣơng pháp đặc biệt mà phơi dễ dàng đƣợc liên kết lại với nhiệt độ áp lực ép cao Sử dụng trình này, độ dài sản phẩm đƣợc tạo tùy ý 1.3.2 Tỷ lệ ép chảy Tỷ lệ ép chảy ER của trình ép đƣợc định nghĩa [16,33,58]: ER= (1.1) Trong đó: n số cửa khn, AC diện tích tiết diện buồng ép, AE diện tích tiết diện cửa khuôn Phạm vi tỷ lệ ép chảy phổ biến thực tiễn công nghiệp hợp kim nhơm cứng từ 10 ÷ 35 kim loại mềm từ 10 ÷100 [33,58] 1.3.3 Dịng kim loại trình ép chảy Nhiều nghiên cứu đặc điểm dịng chảy kim loại q trình ép chảy hợp kim nhơm đƣa dạng dịng chảy điển hình nhƣ hình 1.7 [33,58] Hình 1.7 Các mơ hình dịng chảy kim loại ép chảy [58] 1.3.4 Biến dạng dẻo trình ép chảy Trong lí thuyết biến dạng dẻo kim loại, thay đổi độ dãn dài liên quan tới biến dạng logarit đƣợc xác định [17,20,21,25,33,58] : ̅ ̅ ∫ (1.2) độ dài phôi ban đầu, l độ dài sản phẩm cuối Khối lƣợng vật liệu không đổi: AE.l = AC.l0 Do biến dạng logarit: ̅ (1.3) (1.4) diện tích tiết diện buồng ép, AE diện tích tiết diện sản phẩm Vì thế, biến dạng logarit đƣợc xác định trƣờng hợp ép: ̅ √ đƣờng kính bên buồng ép, hợp kim nhôm ER tỷ lệ ép Tốc độ biến dạng: ̇̅ Với Vep vận tốc chày ép (1.5) đƣờng kính sản phẩm (1.9) 1.3.5 Áp lực ép Trong trình ép chảy thuận, áp lực ép đạt tối đa sản phẩm bắt đầu khỏi cửa khuôn Một đƣờng cong áp lực ép đặc trƣng đƣợc hình 1.11 [17,58,62,63] Hình 1.11 Biểu đồ áp lực ép chảy thuận theo hành trình ép Áp lực ép chảy tổng hợp đƣợc cho [74]: PT = PD+ PF+ PR (1.16) Trong đó: - PD áp lực cần thiết để biến dạng dẻo vật liệu, đƣợc xác định dạng hàm số: - PF áp lực yêu cầu để vƣợt qua ma sát bề mặt thành vùng buồng chứa, vùng kim loại chết cửa khuôn - PR áp lực để vƣợt qua biến dạng đàn hồi (Redundant work) 1.3.6 Lực ép Lực ép chảy yêu cầu Fr, đƣợc cho [58]: (1.17) Trong Ac diện tích tiết diện bên buồng ép Lực ép chảy cần thiết việc xác định lực ép danh nghĩa máy ép Quá trình ép chảy diễn lực tác dụng hệ thống thủy lực (Fp) cân với lực ép chảy yêu cầu (Fr) [58]: Fp = Fr Lực trình ép đƣợc xây dựng [58]: (1.18) Trong A1 diện tích tiết diện xi lanh chính, A2 diện tích tiết diện xi lanh phụ, p áp suất dầu tác dụng vào xi lanh máy ép nhƣ thể hình 1.13 Áp lực ép bên buồng ép đƣợc đƣa hình 1.13 [58]: = PT 1.3.7 Vận tốc ép Mối quan hệ tốc độ chày ép tốc độ ép chảy: Vep AC = VE (n.AE) (1.19) (1.21) Trong Vep vận tốc chày ép, Ac diện tích tiết diện bên buồng ép, VE vận tốc sản phẩm, AE diện tích tiết diện sản phẩm ép chảy, n số cửa khuôn khuôn 1.3.8 Nhiệt động lực học trình ép chảy Trong trình ép chảy, nhiệt sinh ma sát công biến dạng dẻo vật liệu Trong trình biến dạng dẻo gây phát sinh nhiệt Sự tăng nhiệt độ biến dạng dẻo đến vài trăm độ C Lực ma sát thành buồng ép, vùng kim loại đứng yên bề mặt khuôn ảnh hƣởng đến thay đổi nhiệt độ dòng chảy kim loại nhƣ sản phẩm ép chảy khuôn Nhiệt độ thông số quan trọng trình ép chảy Ứng suất chảy đƣợc giảm bớt nhiệt độ tăng lên biến dạng dễ dàng Bên cạnh vận tốc ép chảy làm thay đổi nhiệt độ dòng chảy kim loại 1.4 Khuôn ép chảy 1.4.1 Cấu tạo khuôn Có hai loại khn ép chảy hợp kim nhơm khuôn ép khuôn ép ống hợp kim nhôm Mặt cắt ngang khuôn ép hợp kim nhôm đƣợc thể hình 1.15 Hình 1.15 Cấu tạo khuôn ép hợp kim nhôm Vùng dẫn nhôm; Cửa khn; Vùng B: Độ rộng vùng dẫn; H: độ sâu vùng dẫn; b:độ rộng cửa khuôn; L: độ dài cửa khn; e: vị trí cửa khn so với tâm khn; 𝛼: góc nghiêng cửa khn 1.4.2 Cửa khn Trong thơng số hình học khn, cửa khn ảnh hƣởng trực tiếp đến kích thƣớc, hình dạng chất lƣợng bề mặt sản phẩm, tốc độ ép tuổi bền khn có tác dụng kiểm sốt cân dịng chảy kim loại vật liệu Có kiểu cửa khn nhƣ đƣợc thể hình 1.17 Dƣới áp lực ép, bề mặt cửa khuôn bị biến dạng, bề mặt thắt lại cửa khn trở thành thẳng đứng làm thay đổi tốc độ sản phẩm thực tế so với lý thuyết a) Cửa khuôn song song b) Cửa khuôn (+) c) Cửa khuôn (-) Hình 1.17 Các dạng cửa khn khn ép chảy hợp kim nhơm 1.4.3 Vật liệu chế tạo khn Vì q trình ép nhơm q trình làm việc nóng khoảng nhiệt độ trung bình 580 °C, vật liệu khuôn đƣợc sử dụng thƣờng thép SKD61 [12] Bảng 1.3 Thành phần hóa học vật liệu thép SKD61 Thành phần nguyên tố (%) Thép C Si Mn P S Ni Cr Mo V Fe SKD61 0,4 1,0 0,4 0,03 0,02 0,25 5,0 1,2 1,0 Còn lại 1.5 Tình hình nghiên cứu giới nƣớc ép chảy hợp kim nhơm 1.5.1 Tình hình nghiên cứu giới Trong khoảng 60 năm qua, mơ hình tốn học mơ số q trình nhôm ép chảy hợp kim nhôm đƣợc công bố với phát triển mạnh mẽ lĩnh vực máy tính Cơng việc ban đầu chủ yếu liên quan đến mơ vấn đề ép chảy 2D hình học 3D đơn giản với hệ số ép thấp Với phát triển máy tính, mơ số q trình ép chảy thực đƣợc mơ phức tạp Song song với trình nghiên cứu mơ số, q trình thực nghiệm thực tế đƣợc tiến hành để kiểm chứng mô số nghiên cứu khác mà mô số chƣa giải đƣợc Các nghiên cứu dòng chảy kim loại, ma sát, nhiệt động lực học trình ép chảy hợp kim nhơm; nghiên cứu khuôn, thông số công nghệ ép chất lƣợng sản phẩm ép chảy xu hƣớng tiếp tục tập trung nghiên cứu Tuy nhiên, chƣa thấy cơng trình nghiên cứu đánh giá ảnh hƣởng đồng thời thơng số hình học khn chế độ ép đến độ nhám bề mặt sản phẩm áp lực ép chảy hợp kim nhơm 1.5.2 Tình hình nghiên cứu nƣớc Công nghệ ép chảy hợp kim nhôm nƣớc bắt phát triển thời gian 20 năm gần với việc đƣa nhà máy sản xuất hợp kim nhôm vào hoạt động nhƣ nhà máy nhôm Sông Hồng năm 1998, nhà máy nhôm Đông Anh 2005, nhà máy nhôm Huyndai Aluminum Vina năm 2006, nhà máy nhôm EUROHA năm 2010 … Qua phân tích cho thấy tình hình nghiên cứu nƣớc lĩnh vực công nghệ ép chảy hợp kim nhơm chƣa nhiều, chƣa có cơng trình nghiên cứu đánh giá mức độ ảnh hƣởng thơng số hình học khn đến dịng chảy kim loại trình ép chảy làm sở cho q trình cân dịng chảy nhằm đảm bảo độ xác hình dáng học sản phẩm thiết kế khuôn Các nghiên cứu ảnh hƣởng số thơng số hình học khn chế độ ép đến độ nhám bề mặt sản phẩm áp lực ép chảy chƣa đƣợc nghiên cứu Kết luận chƣơng Nhƣ vậy, qua phân tích tổng quan q trình ép chảy hợp kim nhơm, cơng trình nghiên cứu nƣớc cho thấy nghiên cứu ảnh hƣởng đồng thời thơng số hình học khn thơng số chế độ ép đến độ xác hình dáng hình học, độ nhám bề mặt sản phẩm áp lực ép chƣa đƣợc làm rõ để nâng cao chất lƣợng sản phẩm hợp kim nhôm ép chảy Do vậy, cần thiết phải tiến hành nghiên cứu ảnh hƣởng số thơng số hình học khn chế độ ép đến độ xác hình dáng hình học, độ nhám bề mặt sản phẩm hợp kim nhôm áp lực ép Để thực đƣợc nghiên cứu cần định hƣớng thực bƣớc nhƣ sau: - Trên sở nghiên cứu lý thuyết, tiến hành nghiên cứu ảnh hƣởng thông số hình học khn đến vận tốc sản phẩm mô số làm sở cho trình cân dịng chảy thiết kế khn (sản phẩm có tiết diện 70x5 mm, vật liệu 6061) để đảm bảo độ xác hình dáng hình học sản phẩm giảm thiểu q trình phải sửa khn sản xuất - Nghiên cứu thực nghiệm ảnh hƣởng ảnh hƣởng đồng thời số thơng số hình học khuôn chế độ ép đến độ nhám bề mặt sản phẩm áp lực ép Trên sở giải tốn tối ƣu đồng thời tiêu để xác định kích số thơng số hình học khuôn chế độ ép hợp lý, nâng cao chất lƣợng bề mặt sản phẩm sử dụng hiệu thiết bị, dụng cụ ép CHƢƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT ẢNH HƢỞNG CỦA MỘT SỐ YẾU TỐ ĐẾN CHẤT LƢỢNG SẢN PHẨM KHI ÉP CHẢY HỢP KIM NHÔM 2.1 Chất lƣợng sản phẩm ép chảy hợp kim nhôm 2.1.1 Các yếu tố đặc trƣng chất lƣợng hợp kim nhôm ép chảy Chất lƣợng hợp kim nhôm nguyên công ép chảy đƣợc đánh giá thơng qua độ xác chế tạo chi tiết máy nói chung bao gồm yếu tố đặc trƣng [8,33]: Độ xác kích thƣớc; Độ xác vị trí tƣơng quan; Độ xác hình dạng hình học đại quan; Chất lƣợng bề mặt; Các vệt xám mặt cắt ngang theo chiều dọc sản phẩm; Các nốt phồng rộp; Sản phẩm bị rỗ bề mặt; Sản phẩm bị nứt rách bề mặt; Các hạt bám dính bề mặt sản phẩm 11 - Ảnh hƣởng phôi ép: Vật liệu phôi, Độ dài phơi, Đƣờng kính phơi (tỷ lệ ép), Số lƣợng phôi đƣa vào ép - Ảnh hƣởng khuôn: Độ dài cửa khn, Góc nghiêng cửa khn, Độ nhám bề mặt cửa khuôn, Hƣớng độ nhám bề mặt cửa khuôn, Vật liệu phủ bề mặt cửa khuôn - Ảnh hƣởng chế độ ép: Nhiệt độ phôi, Vận tốc ép Qua phân tích cho ta thấy đƣợc mức độ ảnh hƣởng khác yếu tố đến độ nhám bề mặt sản phẩm trình ép: Đối với phơi q trình ép: vật liệu phơi thƣờng đƣợc lựa chọn theo yêu cầu kỹ thuật sản phẩm phải chấp nhận mức độ ảnh hƣởng vật liệu phôi đến độ nhám bề mặt sản phẩm Độ dài phôi đƣợc xác định theo độ dài sản phẩm giới hạn độ dài buồng ép máy ép, thay đổi độ dài phơi sản xuất thực tế Đƣờng kính phơi phụ thuộc vào kích thƣớc đƣờng kính tiêu chuẩn nhà máy sản xuất phơi đƣờng kính buồng ép, thực tế ngƣời ta thay đổi đƣờng kính phơi q trình ép Vì tác giả khơng sâu nghiên cứu ảnh hƣởng phôi đến độ nhám bề mặt sản phẩm Đối với khn ép: góc nghiêng cửa khn q trình chế tạo khn thực tế thƣờng góc 0o để dễ chế tạo trình cắt dây tia lửa điện cửa khuôn đảm bảo vấn đề sửa khn có sai số q trình chế tạo nhằm cân dịng chảy kim loại Q trình chế tạo khn thực tế, bề mặt cửa khn chủ yếu phải đánh bóng với độ nhám bề mặt nhỏ, độ nhám bề mặt cửa khn hƣớng độ nhám bề mặt cửa khn thay đổi Sử dụng vật liệu phủ bề mặt cửa khuôn khác ảnh hƣởng đến độ nhám bề mặt sản phẩm khác nhau, nhƣng giá thành chế tạo khuôn khác Nhà sản xuất phải cân nhắc lựa chọn vật liệu phủ đảm bảo giá thành với chất lƣợng bề mặt sản phẩm Thông số độ dài cửa khuôn dễ thay đổi thiết kế chế tạo khuôn, cần sâu nghiên cứu thực nghiệm ảnh hƣởng độ dài cửa khuôn đến độ nhám bề mặt sản phẩm để xác định đƣợc độ dài cửa khuôn hợp lý Đối với chế độ ép: Cả thông số nhiệt độ phôi ép, vận tốc ép thay đổi trình ép, cần phải sâu nghiên cứu thực nghiệm ảnh hƣởng thống số đến độ nhám bề mặt sản phẩm để từ lựa chọn đƣợc chế độ ép hợp lý trình ép Cả thông số nhiệt độ phôi, vận tốc ép độ dài cửa khn có hảnh hƣởng đến lực ma sát dòng chảy với bề mặt cửa khn, từ ảnh hƣởng đến áp lực ép Áp lực ép lên bề mặt cửa khuôn yếu tố ảnh hƣởng đến trình hình thành lớp bám dính hạt bám dính bề mặt [67], có ảnh hƣởng đến độ nhám bề mặt sản phẩm ép chảy Mặt khác áp lực ép gây biến dạng cửa khuôn [50], làm ảnh hƣởng đến tuổi bền khuôn, lực ép máy ép, độ xác tiết diện sản phẩm Do cần thiết phải tiến hành nghiên cứu ảnh hƣởng thống số đến áp lực ép 12 Kết luận chƣơng Qua phân tích nội dung chƣơng rút số kết luận sau: Độ xác hình dáng hình học độ nhám bề mặt tiêu quan trọng đánh giá chất lƣợng hợp kim nhôm ép chảy Các thông số hình học khn có ảnh hƣởng đến tốc độ sản phẩm Do cần tiến hành nghiên cứu ứng dụng mô số để đánh giá đƣợc mức độ ảnh hƣởng thông số hình học khn đến vận tốc dịng chảy kim loại, làm sở để cân dòng chảy thiết kế khuôn cho sản phẩm hợp kim nhôm cụ thể (tiết diện 70x5 mm, vật liệu 6061) đảm bảo độ xác hình dáng hình học sản phẩm Đây bƣớc cần thiết trƣớc tiến hành chế tạo khuôn để thực nghiên cứu trình ép chảy sản phẩm thực tế Nội dung đƣợc trình bày chƣơng luận án Có thơng số ảnh hƣởng lớn đến độ nhám bề mặt sản phẩm hợp kim nhôm áp lực ép Do cần tiến hành nghiên cứu thực nghiệm ảnh hƣởng thông số đến độ nhám bề mặt sản phẩm ép áp lực ép để xác định chế độ ép chiều dài cửa khuôn hợp lý nhằm đảm bảo độ nhám bề mặt sản phẩm hiệu sử dụng thiết bị Nội dung đƣợc trình bày chƣơng luận án CHƢƠNG 3: NGHIÊN CỨU ẢNH HƢỞNG CỦA THÔNG SỐ HÌNH HỌC KHN ĐẾN ĐỘ CHÍNH XÁC HÌNH DÁNG HÌNH HỌC SẢN PHẨM BẰNG MƠ PHỎNG SỐ 3.1 Xây dựng mơ hình mơ số Để đánh giá đƣợc ảnh hƣởng thơng số hình học khuôn đến vận tốc sản phẩm cửa khuôn cần tiến hành thực nghiệm mô số với khn khác Mỗi khn có thay đổi thơng số hình học cần khảo sát đánh giá nhƣ hình 3.1 Thơng số khảo sát (đầu vào) - Vị trí cửa khn - Độ dài cửa khn - Độ rộng cửa khn - Góc nghiêng cửa khn - Bán kính góc lƣợn cửa khn - Độ rộng vùng dẫn - Độ sâu vùng dẫn Mô số Kết (đầu ra) phần mềm Vận tốc sản Qform phẩm cửa khuôn Extrusion Hình 3.1 Mơ hình tốn mơ ảnh hưởng thơng số hình học khn đến tốc độ sản phẩm 13 3.2 Khảo sát ảnh hƣởng thơng số hình học khn đến tốc độ dịng chảy kim loại sản phẩm mô số 3.2.1 Vị trí cửa khn so với tâm khn VE (m/s) 0.3 0.25 0.2 0.15 0.1 0.05 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.7 2e/D Hình 3.5 Mối quan hệ vị trí cửa khn với vận tốc cửa khn 3.2.2 Hình học cửa khn a) Độ dài cửa khuôn 0.4 VE (m/s) 0.35 0.3 0.25 0.2 0.15 0.1 0.05 0.25 0.5 L/b Hình 3.8 Mối quan hệ tỉ lệ độ dài cửa khuôn/độ rộng cửa khuôn (L/b) với vận tốc sản phẩm b) Độ rộng cửa khuôn 0.18 0.16 0.14 0.12 0.1 0.08 0.06 0.04 0.02 VE (m/s) 10 12 Hình 3.11 Mối quan hệ tốc độ sản phẩm với độ rộng cửa khn 14 c) Góc nghiêng thành cửa khn 0.7 VE (m/s) 0.24 0.6 VE (m/s) 0.23 0.5 0.22 0.4 0.21 0.3 0.2 0.2 0.19 0.1 α (độ) 0 0.18 -1 -2 -3 -4 -5 a Khi góc ∝ ≥ 00 b Khi góc ∝