Công nghệ uốn lốc trên y 2 trục cho phép t p hình c c d ng vỏ từ phôi tấ , sản phẩ c biên d ng cong hở 2 D hoặc 3D. C c d ng sản phẩ uốn lốc trên y 2 trục được ứng dụng rất phổ bi n trong nagnhf đ ng t u, vỏ ét chứa, bình bồn cỡ lớn. Trên hình 3.2 biểu diễn ột d ng chi ti t điển hình của vỏ t u thủy c biên d ng cong 3D được t o hình trên y uốn lốc 2 trục.
46
Sơ đồ t o hình trên máy uốn lốc 2 trục được mô tả trên hình 3.3.
Hình 3.3 Sơ đồ uốn lốc trên máy 2 trục
Quá trình t o hình được thực hiện theo c c bước sau:
- Phôi tấm phẳng được đưa v o giữa 2 trục v được ép chặt trên trục
- Trục lăn trên t o lực ép lên tấm với trị số lực được x c định trước (mức độ cong, bán kính cong của tấm sau mỗi lần lăn ép phụ thuộc chủ y u vào lực ép và mức độ bi n d ng của tấm)
- Trục dưới chuyển động quay tròn, kéo phôi tấm qua khe hở giưa 2 trục lăn l cho phôi bị uốn cong
- Khi h t một lần lăn ép, c thể đặt l i giá trị lực ép và thực hiện lần lăn ép thứ 2. - Sau mỗi lần lăn ép như vậy, phôi tấm sẽ bị cong dần lên. Qu trình lăn ép sẽ k t
thúc khi phôi tấ đ t được ich thước thi t k .
- Để t o hình được các chi ti t d ng 3D, ta cần phải thực hiện lăn ép trên phôi tấm theo nhiều phương. N u chỉ lăn ép theo 1 phương, phôi tấm sẽ chỉ bị cong theo biên d ng 2D.
47
Cần chú ý rằng, t o hình trên thi t bị uốn lốc 2 trục, phôi tấm bị bi n mỏng qua mỗi lần lăn ép.
Để t o hình các chi ti t với biên d ng cong phức t p một cách chính xác, hiệu quả từ chi ti t ban đầu là tấm phẳng, cần thi t phải tính to n được các thông số công nghệ cơ bản. Con lăn dưới được lắp cố định trên bàn máy ép thủy lực, được truyền chuyển động và mô men bởi một động cơ thủy lực riêng, trong hi đ , con lăn trên c thể quay tự do quanh trục của nó và được lắp với đầu trượt của y. Phôi ban đầu được kẹp giữa hai trục lăn, phôi tấm ti p xúc với con lăn trên v con lăn dưới t i vị trí cần t o biên d ng cong. Con lăn trên di chuyển cùng với đầu trượt theo phương thẳng đứng sẽ ép vào phôi tấm một lực P. Khi đ , phôi ti p xúc với con lăn trên theo cung lt
v con lăn dưới theo cung ld. Với việc phôi bị ép giữa 2 con lăn sẽ làm phôi bị uốn cong. Con lăn dưới chuyển động quay sẽ l cho phôi được kéo qua khe hở giữa 2 trục lăn, phôi sẽ bi n d ng cục bộ và bị uốn cong dần lên. N u con lăn dưới đảo chiều quay và ta di chuyển vùng ti p xúc liên tục từ vị trí này sang vị trí khác, phôi tấm sẽ cong theo biên d ng ta định trước. Khi điều khiển quá trình t o hình, ta cần x c định được bán kính cong của phôi tấm sau mỗi lần lăn ép l Ra (bán kính ngoài) hoặc Ri (bán kính trong). Bán kính cong của tấm phụ thuộc vào nhiều y u tố như: Lực ép, mức độ bi n d ng, tốc độ lăn, bước di chuyển phôi, hình d ng, ích thước của con lăn v phôi tấ . Nhưng thông số cơ bản ảnh hưởng trực ti p đ n biên d ng sản phẩm sau mỗi lần lăn ép l lượng ép và lực ép.
Lực ép của trục lăn trên lên phôi được x c định theo công thức:
P = ptb.Ftx (3.1)
Trong đ , ptb – áp lực riêng trung bình hi lăn ép được tính toán theo lý thuy t cán, Ftx – diện tích ti p xúc tổng cộng giữa phôi và các trục lăn.
48
Với b là chiều rộng v t ti p xúc. Khi trục con lăn ép lên phôi tấ , ta x c định được lượng ép S tổng cộng, lượng ép trên 2 trục St và Sd.
Để phôi ti p tục được lăn trên trục và bị uốn cong, lượng ép phải thỏa ãn điều kiện:
2 2
t t d d
S R . và S R .
(3.3)
Trong đ : - hệ số a s t. Như vậy:
2
l S
R
(3.4), với l – chiều dài vùng ti p xúc theo phương c n v R – bán kính trục cán.
Gọi t và d là góc ti p xúc giữa phôi với trục con lăn trên v dưới. Dựa trên quan hệ hình học ta có: 2 2 t t t t t t l M .cos R M .sin (3.5) ; 2 2 d d d d d d l M .cos R M .sin (3.6) Với 2 2 2 i t t t i t R R M arccos 2R .M (3.7) ; 2 2 2 a d d d a d R R M arccos 2R .M (3.8)
Theo công thức (3.5)-(3.8), ta x c định được bán kính cong của tấm n u bi t lực ép và chiều dài v t ti p xúc. Như vậy, độ cong của tấm sau mỗi lần lăn ép phụ thuộc vào lực ép P của trục lăn trên v ức độ bi n d ng của phôi tấm trên trục lăn dưới tác dụng của P.
Ta có thể đưa ra ột ví dụ tính toán t o hình vật liệu thép tấ C45 c đường chảy nguội f = 9600.176
và f0 = 360 MPa, chiều rộng phôi tấm B = 250mm, chiều d y ban đầu của phôi tấm s = 10mm, thi t bị uốn lốc (lăn ép) c đường kính trục dưới
350, đường kính trục trên 310, ta x c định bán kính cong của tấm sau mỗi lần lăn ép dựa trên các công thức tính toán (3.2), (3.4), (3.5) và (3.6). K t quả x c định trình bày trong bảng 3.1. Dựa trên bảng số liệu này có thể nhận thấy các thông số công nghệ như lực ép v lượng ép của trục con lăn nén v o phôi tấm, chiều dài cung ti p xúc có
49
mối quan hệ hàm số đồng bi n với nhau khá rõ ràng. Các thông số này ảnh hưởng đ n bán kính cong của sản phẩm sau mỗi lần lăn ép. N u gia tăng ức độ ép thì lực ép, chiều dài cung ti p xúc sẽ tăng lên v ta nhanh ch ng đ t được bán kính cong của sản phẩm. Tuy nhiên, n u tăng lượng ép nhiều sẽ ảnh hưởng đ n chiều dày của sản phẩm, bởi hi đ , sản phẩm sẽ bị mỏng đi. Ngược l i, n u lựa chọn lượng ép nhỏ, lực ép cần thi t giả đi, nhưng b n ính cong của sản phẩm rất lớn. Như vậy, ta phải lăn ép nhiều lần mới đ t được biên d ng cong của sản phẩ như thi t k .
Bằng tính toán giải tích dựa vào quan hệ hình học của c c con lăn v phôi tấm có thể nhanh ch ng x c định được bán kính cong của sản phẩm sau mỗi lần dập lăn ép.
Bảng 3.1. Số liệu tính toán bán kính cong của phôi tấm sau mỗi lần lăn ép phụ thuộc vào lực ép. TT Lượng ép ( ) Lực ép P (Tấn) l (mm) Ri (mm) 1 0.01 26.7 2.81 6319.25 2 0.02 48.8 3.90 6096.49 3 0.03 57.9 4.61 5675.95 4 0.04 61.8 4.98 4811.34 5 0.05 65.7 5.03 4218.97 6 0.10 75.0 5.81 2704.16 7 0.25 114.0 8.44 2281.88 8 0.50 156.0 10.83 1877.78
Dựa trên bảng số liệu 3.1 tính toán ta ti n hành quá trình uốn lốc trên thi t bị thực t . Bộ thi t bị lăn ép được lắp trên máy ép thủy lực 1500 Tấn, được điều khiển điện và dẫn động từ một động cơ thủy lực riêng. Con lăn dưới được dẫn động v đặt trên bàn y, con lăn trên quay tự do v được lắp lên đầu trượt để t o ra lực ép lên tấm. Phôi
50
tấ ban đầu được kẹp giữa 2 con lăn. Lực ép gia tăng tới giá trị định trước 65 Tấn, sau đ con lăn dưới quay v đảo chiều với vận tốc 60 v/ph sẽ làm cho tấ được lăn ép qua l i và dần đ t được độ cong.
Hình 3.4 biểu diễn hình ảnh phôi phẳng ban đầu và tấm ở lần lăn cuối cùng. Sau 15 lần lăn ép dưới tác dụng của lực ép, tấ đ t được b n ính cong 297 . Để đảm bảo độ chính x c như thi t k , sau mỗi lần lăn, ta c thể kiể tra độ cong của tấm bằng dưỡng đã được chuẩn bị sẵn.
Hình 3.4 Tr ng thái phôi tấm phẳng được kẹp giữa 2 con lăn v tấm bị cong ở bước uốn lốc cuối cùng
N u so sánh k t quả lăn ép thực hiện trên thi t bị với tính toán lý thuy t cho ta k t quả sai số về bán kính cong của sản phẩm là 3,7%.