Nghiên cứu công nghệ miết ép phục vụ chế tạo chi tiết rỗng tròn, xoay có độ bền kết cấu cao

Lựa chọn phương pháp, đối tượng nghiên cứu

Đặc biệt với những hợp kim có hiệu quả hoá bền cao, những hợp kim có khả năng gia công cơ-nhiệt luyện tốt, ứng dụng miết ép biến mỏng sẽ giải quyết hiệu quả bài toán độ bền kết cấu. - Nghiên cứu các vấn đề: biến dạng miết, gia công nhiệt, gia công cơ- nhiệt luyện, nghiên cứu đặc tính công nghệ và tính năng vật liệu miết phục vụ cho công nghệ miết các chi tiết rỗng tròn, xoay có độ.

Ch−ơng 2

Lựa chọn tốc độ miết

- Phù hợp với tính dẻo của vật liệu, đặc tính công nghệ của sản phẩm, mặt khác phải phù hợp với công suất động cơ. Quá trình miết gây ra trong vật thể sự biến dạng dẻo, biến dạng đàn hồi và các hiện t−ợng vật lý khác (ma sát).

Miết biến mỏng chi tiết hình trụ

Để tính toán công nghệ, khi sử dụng các công thức cần có sự hiệu chỉnh các hệ số nhận đ−ợc qua thực nghiệm.

Ch−ơng 3

Nghiên cứu khả năng biến dạng của vật liệu khi miết ép

Không giống nh− miết trụ, trong quá trình miết sản phẩm luôn áp sát vào trục miết vì vậy trạng thái ứng suất của kim loại tại vị trí miết là trạng thái ứng suất nén (ít sinh ra phế phẩm). Đối với miết côn, trong quá miết có những vị trí mà phôi ch−a tiếp xúc với trục miết, tại vị trí đó khi đầu miết tì vào rất dễ gây ra nứt, vỡ hoặc nhăn ống do các ứng suất kéo theo h−ớng kính và h−ớng trục sinh ra.

Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình miết biến mỏng

Từ sơ đồ hình 3.12, ta thấy tuỳ thuộc vào đặc tính của vật liệu, sẽ chia ra làm 2 trạng thái gia công chính: gia công ở trạng thái nguội và gia công ở trạng thái nóng. Yêu cầu của quá trình miết đòi hỏi vật liệu phải có tính dẻo, trở lực biến dạng thích hợp, tạo những yếu tố thuận lợi và phù hợp với những quá trình gia công cơ, gia công nhiệt tiếp theo.

Nghiên cứu tạo phôi, miết ép vỏ động cơ tên lửa 1. Yêu cầu chung về vật liệu tên lửa

Cu, Mg là các nguyên tố hợp kim cơ bản tạo nên các pha θ (CuAl2) và S (Al2CuMg) đóng vai trò chủ yếu quyết định bản chất của hợp kim. Phân tích kết cấu, vật liệu, công nghệ và lựa chọn mẫu động cơ, ph−ơng. án công nghệ. Vỏ động cơ tên lửa có nhiều loại khác nhau nh−ng có đặc điểm chung đó là ống thành mỏng có độ bền cao, chịu đ−ợc nhiệt độ và áp suất làm việc cao. Sau đây xin giới thiệu một số loại vỏ động cơ tên lửa:. - Ch−a có nghiên cứu đầy đủ về đặc tính của vật liệu, quá trình gia công biến dạng, gia công nhiệt. - Vật liệu có trở lực biến dạng cao trong khi ch−a có máy miết công suất lớn để. đạt hiệu ứng hoá bền biến dạng cao. Với vỏ động cơ R70, đã có một số công trình nghiên cứu về công nghệ vật liệu tạo phôi bằng ép chảy [15], gia công cơ nhiệt [19], điều kiện trang thiết bị phù hợp. Vì vậy nhóm đề tài lựa chọn mẫu trên cơ sở vỏ động cơ R70 để nghiên cứu chế tạo. a) Đặc điểm cấu tạo:. Độ lệch thành cho phép phải nhỏ để đảm bảo cân bằng động của ống trong quá trình làm việc. Tỷ lệ giữa chiều dài ống và đ−ờng kính L/D>10, do vậy đây là chi tiết ống thành mỏng có lỗ sâu, đòi hỏi độ chính xác và đồng đều về chiều dày khá cao. ống làm việc trong điều kiện áp suất và nhiệt độ cao. Mét sè tÝnh n¨ng kü thuËt chÝnh:. Bảng so sánh một số chi tiết kết cấu- vật liệu khi dập đạn R70. - Để vỏ động cơ duy trỳ đ−ợc tính bền ở nhiệt độ, áp suất cao cần có lớp cách nhiệt giữa vỏ động cơ và buồng đốt. - Cùng một số thông số hình học, vỏ động cơ thép có hệ số an toàn cao hơn, tuy nhiên khối l−ợng lớn gấp 2,7 lần vỏ động cơ làm bằng hợp kim 2024, điều này không thoả mãn yêu cầu thiết kế. Công nghệ chế tạo vỏ động cơ bằng hợp kim 2024 đơn giản hơn và chi phí chế tạo thấp hơn. Khi sử dụng công nghệ miết sẽ giảm đ−ợc 20ữ30% giá thành chế tạo. Hiện nay do trình độ công nghệ phát triển, người ta có thể chế tạo được hợp kim nhôm có độ bền rất cao, đáp ứng đ−ợc yêu cầu để làm vỏ động cơ tên lửa, còn hợp kim titan đắt tiền chỉ sử dụng trong những trường hợp đặc biệt. Do đặc điểm cấu tạo và làm việc của vỏ động cơ tên lửa nh− đã nêu ở trên nên vật lệu của vỏ động cơ phải đáp ứng đ−ợc yêu cầu về mặt độ bền, chịu nhiệt. đồng thời phải có tính công nghệ cao để dễ gia công. ở nhiệt độ th−ờng khi biến dạng ε < 10% trở lực biến dạng tăng mạnh. Đặc điểm này sẽ đ−ợc khai thác để gia công khi miết. Mô phỏng hoá quá trình biến dạng, chọn các thông số công nghệ tối −u. a) Xây dựng mô hình hình học và các điều kiện biên của bài toán. Tuy vậy, các giá trị này đều nhỏ hơn giá trị giới hạn chảy của vật liệu dụng cụ (các con lăn miết th−ờng đ−ợc làm từ thép hợp kim dụng cụ, có nhiệt luyện nên giới hạn bền th−ờng lớn hơn 1100 MPa). Điều này có nghĩa vật liệu dụng cụ không bị phá hỏng khi miết với những bước miết đã được khảo sát. Đồng thời, các kết quả mô phỏng cũng đã cho ta thấy bức tranh tổng thể của phân bố trường ứng suất – biến dạng khi miết mỏng thành. Điều này phần nào đã. làm rõ bản chất của ph−ơng pháp công nghệ này. Do điều kiện giới hạn, nhóm đề tài mới chỉ khảo sát được sự ảnh hưởng của b−ớc miết s tới quá trình biến dạng khi miết mỏng thành. Qua những kết quả này, ta cũng có thể dự đoán đ−ợc ảnh h−ởng của các thông số hình học và công nghệ tới quá trình biến dạng đó. Tuy nhiên, các kết quả mô phỏng này còn một số hạn chế, đặc biệt đã bỏ qua một số các yếu tố quan trọng khi miết nh− ch−a khảo sát bài toán trong mô hình 3D, ch−a tính đến tốc độ quay, vật liệu dụng cụ là tuyệt đối cứng… Đây là các vấn. đề rất phức tạp, cần có những nghiên cứu khảo sát sâu hơn với những phần mềm chuyên dụng. Tuy vậy, với các kết quả mô phỏng ở trên đã làm cơ sở cho việc tính toán công nghệ trong quá trình xây dựng QTCN chế tạo vỏ động cơ R70, làm căn cứ cho tính toán lực, mômem làm việc của thiết bị. Nghiên cứu chế thử vỏ động cơ tên lửa bằng ph−ơng pháp miết. a) Lựa chọn ph−ơng án gia công. Để gia công chi tiết vỏ động cơ tên lửa R70 có thể sử dụng phương pháp cắt gọt hoặc phương pháp miết ép. Phôi vỏ động cơ tên lửa R70 có kích thước cho như. Nếu sử dụng ph−ơng pháp gia công cắt gọt, việc gia công chi tiết có nhiều nh−ợc điểm so với gia công bằng miết ép:. - Do chi tiết dạng ống có lỗ sâu, thành mỏng nên khó gia công, chi phí gia công lớn. - Năng suất thấp, l−ợng d− gia công cho cắt gọt cao dẫn đến hiệu suất sử dụng vật liệu thấp. - Quá trình gia công không cải thiện đ−ợc cơ tính cũng nh− tổ chức của kim loại. - Quá trình tự động hoá khó khăn. Ưu điểm của ph−ơng pháp gia công bằng cắt gọt là công nghệ phổ thông và thiết bị đã có sẵn. Sử dụng ph−ơng pháp miết ép có những −u điểm sau:. - Có thể đảm bảo chính xác kích thước và hình dạng của chi tiết gia công nhờ sử dụng trục miết. - Do có quá trình biến dạng xảy ra trong quá trình miết nên cơ tính cũng nh−. tổ chức của kim loại gia công đ−ợc cải thiện đáng kể, đây là −u điểm chung của công nghệ gia công biến dạng nói chung và công nghệ miết nói riêng. Đặc biệt, khi miết biến mỏng các ống sẽ không còn tổ chức thớ dọc, khắc phục đ−ợc tính dị hướng về cơ tính, thêm vào đó hiện tượng hoá bền biến cứng sẽ làm tăng được độ bền riêng, tạo cơ sở cho yêu cầu giảm trọng l−ợng. - Năng suất cao nhờ tập trung nguyên công và giảm đ−ợc các b−ớc gia công không cần thiết nh− khi gia công cắt gọt. - Tiết kiệm đ−ợc vật liệu gia công. - Có thể tự động hoá đ−ợc một phần quá trình gia công. Nh−ợc điểm của ph−ơng pháp gia công miết ép là:. - Máy móc thiết bị và dụng cụ ch−a sẵn có phải chế tạo máy chuyên dùng. - Công nghệ miết còn khá mới mẻ ở Việt nam nên ch−a có nhiều kinh nghiệm trong cả qúa trình chế tạo thiết bị cũng nh− triển khai công nghệ miết. So sánh −u, nh−ợc điểm của hai ph−ơng pháp gia công trên chúng ta thấy rằng khi chế tạo vỏ động cơ R70 sử dụng phương pháp gia công bằng miết ép có nhiều ưu. điểm hơn về chất l−ợng, năng suất và có hiệu quả kinh tế cao đặc biệt đối với việc sản xuất hàng loạt. Việc đi sâu nghiên cứu gia công bằng miết ép cũng là một đòi hỏi tất yếu để phát triển nó ở nước ta. Với những đặc điểm như vậy nên nhóm đề tài chọn phương pháp gia công chi tiết vỏ động cơ tên lửa R70 bằng phương pháp miết ép. b) Lựa chọn phôi và xây dựng tiến trình công nghệ.