Sau khi thiết lập mô hình bài toán chồn phôi ống bằng biến dạng dẻo nhờ ứng dụng phần mềm DEFORM được thực hiện trong phần 3.2 bao gồm các bước từ xây dụng mô hình hình học, mô hình lưới phần tử, mô hình vật liệu cho đến các điều kiện biên thể hiện quá trình chồn phôi ống phù hợp với thực tế như điều kiện ma sát giữa vật liệu và dụng cụ gia công được thể hiện trong mô hình tiếp xúc hay các thông số
công nghệ của quá trình trong mô hình điều kiện biên. Quá trình tính toán đươc thực hiện trên một máy tính cá nhân có bộ vi xử lý Intel pentium 4 tốc độ 2.4 GHz và RAM 1 GB. Thời gian giải bài toán phụ thuộc rất nhiều yếu tố liên quan đến việc thiết lập bài toán, trong đó việc chia lưới phần tử cho mô hình cũng như đặt các điều kiện ràng buộc của bài toán mang tính quyết định. Nếu số lượng phần tử quá nhiều sẽđem lại độ
58
thời gian. Ngược lại, nếu mô hình hình học với ít phần tử thì quá trình tính toán sẽ rất nhanh, song kết quả tính toán lại không có độ chính xác cao. Chính vì vậy, cần thiết phải xác định số phần tử hợp lý cho mô hình. Số lượng phần tử và số nút sẽđược tối ưu bằng cách tăng dần số lượng phần tử của mô hình lên cho đến khi kết quả của bài toán hầu như không thay đổi nữa.
Khi quá trình giải bài toán bằng tính toán phần tử hữu hạn kết thúc, kết quả của bài toán được lấy ra từ mô đun “hậu xử lý - postprocessing”. Dựa trên phân tích kết quả mô phỏng cho phép khẳng định quá trình tạo hình trên thực tế có tiến hành được hay không cũng nhưđánh giá được các thông sốảnh hưởng đến quá trình chồn.
3.3.3 Khảo sát ảnh hưởng của kích thước phôi tới hành trình ép gây mất ổn định
Bài toán mô phỏng chồn phôi ống này khi tiến hành ta mô phỏng với các trường hợp khác nhau: trong đó ta cố định đường kính bên ngoài của phôi , chiều dày thành phôi, chiều cao của phôi thay đổi. Cụ thể là: chiều cao phôi H = 25mm, 50mm, 100mm; Đường kính ngoài phôi D = 50mm; đường kính lỗ d = 10mm, 20mm, 30mm, 40mm.
Dưới đây là mô hình 2D của bài toán chồn phôi ống với các tham số thay đổi ta phân ra thành ba trường hợp trong mỗi trường hợp lại có các trường hợp riêng.
30 H 30 Ø50 d Ø160 Ø160
59
3.3.3.1 Trường hợp 1
Ta tiến hành mô phỏng phôi với chiều cao H = 100mm, với chiều dày s thay đổi từ 5 đến 20mm.
a, với s = 20mm ta được kết quả như sau:
Hình 3.7 Phôi mất ổn định trong quá trình chồn
Phôi mất ổn định ở step 79 tương ứng với chiều sâu chồn là: 59.25mm
b, với s = 15mm ta được kết quả như sau:
Hình 3.8 Phôi mất ổn định trong quá trình chồn
60
c, với s = 10mm ta được kết quả như sau:
Hình 3.9 Phôi mất ổn định trong quá trình chồn
Phôi mất ổn định ở step 60 tương ứng với chiều sâu chồn là: 44mm
d, với s = 5mm ta được kết quả như sau:
Hình 3.10 Phôi mất ổn định trong quá trình chồn
61
3.3.3.2 Trường hợp 2
Ta tiến hành mô phỏng phôi với chiều cao H = 50mm, với chiều dày s thay đổi từ 5 đến 20mm.
a, với s = 20mm ta được kết quả như sau:
Hình 3.11 Phôi mất ổn định trong quá trình chồn
Phôi mất ổn định ở step 62 tương ứng với chiều sâu chồn là: 31mm
b, với s = 15mm ta được kết quả như sau:
Hình 3.12 Phôi mất ổn định trong quá trình chồn
62
c, với s = 10mm ta được kết quả như sau:
Hình 3.13 Phôi mất ổn định trong quá trình chồn
Phôi mất ổn định ở step 46 tương ứng với chiều sâu chồn là: 23mm
d, với s = 5mm ta được kết quả như sau:
Hình 3.14 Phôi mất ổn định trong quá trình chồn
63
3.3.3.3 Trường hợp 3
Ta tiến hành mô phỏng phôi với chiều cao H = 25mm, với chiều dày s thay đổi từ 5 đến 20mm.
a, với s = 20mm ta được kết quả như sau:
Hình 3.15 Phôi mất ổn định trong quá trình chồn
Phôi mất ổn định ở step 62 tương ứng với chiều sâu chồn là: 16.24mm
b, với s = 15mm ta được kết quả như sau:
Hình 3.16 Phôi mất ổn định trong quá trình chồn
64
c, với s = 10mm ta được kết quả như sau:
Hình 3.17 Phôi mất ổn định trong quá trình chồn
Phôi mất ổn định ở step 69 tương ứng với chiều sâu chồn là: 15.24mm
d, với s = 5mm ta được kết quả như sau:
Hình 3.18 Phôi mất ổn định trong quá trình chồn
Phôi mất ổn định ở step 31 tương ứng với chiều sâu chồn là: 9mm
3.3.4. Kết quả mô phỏng
Qua các trường hợp mà khảo sát ở trên, ta rút ra được một bảng kết quả của sự
mất ổn định trong quá trình chồn phôi ống qua các mô phỏng. Để từ đó ta xây dựng
được một biểu đồ về mối quan hệ giữa sự mất ổn định khi chồn phôi ống và tỉ số s/D (tỉ
65 H/D 2 1 0.5 S=20 S=15 S=10 S=5 Hình 3.19 Bảng kết quả của quá trình chồn phôi ống
66
Hình 3.20 Đồ thị mối quan hệ giữa chiều dày phôi và mất ổn định khi chiều cao phôi thay đổi
67
Hình 3.21 Đồ thị mối quan hệ giữa chiều cao phôi và mất ổn định khi chiều dày phôi thay đổi
68 Từ bảng và đồ thị ta rút ra nhận xét như sau:
- Ba đường biểu diễn sự mất ổn định trên đồ thị ta thấy đường nào càng dốc tức là
đường đó có sự mất ổn định cao nhất. Cụ thể là đường H/D = 2 là đường có sự
mất ồn định cao nhất. Điểm cao nhất sẽ là điểm ít mất ồn định nhất. Các đường còn lại là H/D = 1 và H/D = 0.5 có độ dốc bé hơn, điều đó chứng tỏ khi ta thay
đổi chiều dày s của phôi chi tiết khi chồn ít mất ổn định hơn.
- Khi xét về tỉ số giữa chiều sâu chồn khi xuất hiện hiện tượng mất ổn định và chiều cao phôi (h/H) với các phôi có cùng đường kính, trong ngoài nhưng khác nhau về chiều cao ta thấy phôi càng cao tỉ sốđó càng bé. Điều đó có nghĩa rằng phôi càng cao càng nhanh mất ổn định. Ví dụ như khi chồn phôi có chiều cao H=100mm với s = 20mm ta thấy tỉ số h/H = 59.25/100 = 59.25%. trong khi đó nếu là phôi có chiều cao H = 50mm ta thấy h/H = 31/50 = 62%. Tương tự như
vậy với phôi có H = 25 ta thấy tỉ số h/H = 16.5/25 = 66%.
Kết luận: Qua hai nhận xét trên ta thấy rằng phôi càng cao càng nhanh mất ổn định, phôi có chiều dày càng bé càng nhanh mất ổn định.
3.4. Kết luận
Qua mô phỏng chồn phôi ống đã chứng minh phương pháp chồn phôi ống nhờ
biến dạng dẻo của vật liệu là có thể thực hiện được. Tuy nhiên, để áp dụng được vào thực tế thì cần phải chú ý đến nhiều vấn đề trong đó đặc biệt là hình dáng kích thước của phôi. Từ kết quả khảo sát ta thấy nếu là phôi đặc mất ổn định tỉ sô H/S > 2.5. Còn
đối với phôi rỗng chiều dày S của thành phôi càng mỏng thì càng nhanh mất ổn định. Do vậy khi chồn phôi ống ta có thể tham khảo theo đồ thị trên.
69
CHƯƠNG 4
NGHIÊN CỨU BÀI TOÁN DẬP KHỐI CHI TIẾT ỐNG NỐI VÀ BÁNH RĂNG CÔN RĂNG THẲNG
Dựa vào kết quả nghiên cứu chương 3, ta thấy rằng khi chồn phôi ống với chiều cao càng cao, thành càng mỏng thi chi tiết rất dễ mất ổn định. Điều đó được thể hiện trong các biểu đồ mô tả sự tương quan giữa hình dáng, kích thước của phôi với sự hình thành mất ổn định khi chồn phôi ống.
Từ những kết quả nghiên cứu được ở trong chương trước đó. Trong chương này chúng ta sẽ nghiên cứu quá trình tạo hình hai chi tiết điển hình đó là: quá trình dập tạo ra chi tiết ống nối và quá trình dập tạo hình chi tiết bánh răng côn răng thẳng. Mà trước tới nay người ta thường phải dập từ phôi đặc để tạo ra các chi tiết
đó.
Trong nghiên cứu, chúng ta sẽ tiến hành dập từ phôi ống để tạo ra hai chi tiết
đó, với cách làm này sẽ có rất nhiều các ưư điểm nổi bật như: tiết kiệm vật liệu, năng lượng biến dạng, nguyên công gia công lỗ...mà trước đây chưa làm được. Như
ta đã biết bất cứ một bài toán cơ học nào cũng có những điều kiện rằng buộc riêng cho bài toán đó phù hợp với điều kiện tạo hình cụ thể. Khi tiến hành triển khai mô phỏng số một quá trình tạo hình vật liệu phải gắn với những điều kiện hình học,
điều kiện ứng xử của vật liệu và các điều kiện biên tương ứng với quá trình đó. Với mỗi trường hợp cụ thể, độ chính xác của kết quả tính toán phụ thuộc vào việc thiết lập mô hình hình học hợp lý, chia lưới phần tửđể áp dụng phương pháp pháp tính toán phần tử hữu hạn nhằm mô phỏng số bài toán tạo hình tức là thực hiện tính toán trong vùng biến dạng thoả mãn trường phương trình cơ bản của quá trình tạo hình và trên biên phải thoả mãn các điều kiện biên. Và để thấy rõ điều đó chúng ta sẽ
70