Kết quả về quá trình biến dạng được mô tả trong bảng 1.
Bảng 4.1 Lưới biến dạng trên mô hình qua từng bước tính toán
Step 1, Số lượng phấn từ 45130
Step 4, Số lượng phấn từ 53164 Step 10, Số lượng phấn từ 73540 Step 14, Số lượng phấn từ 76105
Step 16, Số lượng phấn từ 76555
Với phương pháp chia lưới thích nghi có thể thấy được, chày cao su càng ép phôi vào lòng khuôn thì càng làm cho kim loại ở vị trí tạo hình biến dạng nhiều hơn. Ta cũng có thể thấy rõ biến dạng là cục bộ và chủ yếu xảy ra ở các vị trí góc lượn của cối. Các vị trí khác trên phôi hầu như không bị biến dạng mà chỉ bị ép sát vào bề mặt của cối. Số lượng phần tử chia theo các bước thời gian tăng lên nhanh chóng phụ thuộc vào mức độ biến dạng. Mặc dù mức độ dập không sâu, nhưng do họa tiết dập nổi thường phức tạp nên số lượng phần tử chia lưới cũng vẫn cần rất lớn để đảm bảo độ chính xác về hình dạng và kích thước của sản phẩm cuối cùng.
Hình 4.9 biển diễn phần kim loại nổi lên nằm trong lòng khuôn. Như vậy kết thúc quá trình biến dạng, chi tiết dập nổi đã được tạo ra theo đúng hình dạng của khuôn.
Hình 4.10. Chuyển vị phôi tấm tại các vị trí in hình nổi
Hình 4.10 biểu diễn chuyển vị của tấm. Rõ ràng chỉ có phần kim loại nổi ở vị trí chữ PHÚC là bị chuyển vị nhiều, phần kim loại ở giữa các họa tiết cũng có hiện tượng bị co kéo. Còn lại ở phía bên ngoài dịch chuyển rất ít. Giá trị dịch chuyển chỉ khoảng 0,5 mm, như vậy ta coi là không đáng kể.
Hình 4.11 biểu diễn phân bố chiều dày của tấm sau khi dập. Ta có thể nhận thấy vật liệu phôi tấm bị mỏng đi chủ yếu ở tại các vị trí có lượn cối có hình nổi. Các vị trí lượn gấp khúc nhiều sẽ bị biến mỏng nhiều hơn. Sự biến mỏng này cho ta thấy phần vị trí thay đổi độ sâu hình nổi có nguy cơ rách nhiều nhất. Trên hình nhận thấy phân bố chiều dày hầu như không nhận thấy có sự biến dày vật liệu, co kéo vật liệu, điều đó càng chứng tỏ vật liệu chủ yếu bị biến dạng cục bộ.
Hình 4.11 Sự thay đổi chiều dày của phôi tấm
Hình 4.12 Phân bố ứng suất trên phôi tấm
Hình 4.12 biểu diễn phân bố ứng suất tương đương trên phôi tấm tại vị trí kết thúc biến dạng. Ứng suất lớn tập trung chủ yếu ở phần góc lượn cối dập nổi tương ứng với các vị trí bị biến dạng nhiều. Điều này hoàn toàn phù hợp với lý thuyết. Ứng suất trung bình đạt 320 Mpa, nhưng cũng có những vị trí góc lượn hình nổi quá nhỏ dẫn đến ứng suất lên tới 390 Mpa, như vậy tại những vị trí này có thể dẫn tới nguy cơ rách vật liệu.
Hình 4.13 Phân bố các vùng biến dạng khác nhau trên phôi
Hình 4.13 Biểu diễn các vùng biến dạng khác nhau và qua đó cho ta đánh giá về chất lượng sản phẩm. Quan biểu đồ đường cong biến dạng tới hạn có thể kế luận rằng, chi tiết dập nổi chữ Phúc đạt chất lượng tốt, chi tiết không xuất hiện rách. Vùng biến dạng rất ít, nếu tính trên diện tích của cả phôi tấm thì coi như không đáng kể. Mặc dù có sự xuất hiện của vùng màu tím, vùng có nguy cơ bị nhăn, nhưng tại đó mức độ co kéo rất ít nên khả năng gây ra nhăn là rất ít. Tuy nhiên có thể nhận thấy bề mặt của phôi tấm xung quan hình dập nổi có thể không phẳng, nhưng hoàn toàn không ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm. Qua hình ảnh phân bố các vùng biến dạng khác nhau cũng khẳng định lại vật liệu tấm hầu như không bị biến dạng, chỉ có những vị trí góc dập nổi mới có sự biến dạng (vùng màu xanh). Hình 4.14 biểu diễn đồ thị lực dập trong quá trình dập nổi. Lực biến dạng tăng rất nhanh khi xuất hiện sự biến dạng ép kim loại vào lòng cối. Lực lớn nhất đạt 22 tấn ở cuối của quá trình dập nổi. Ở đây ta có thể thấy lực tạo hình tính toán theo mô phỏng cao hơn 1,8 lần (hơn 45%) so với lực tính toán theo công thức kinh nghiệm. Điều đó chứng tỏ rằng qua mô phỏng số cho ta kết quả tin cậy
hơn, bởi ta đã xem xét đến nhiều yếu tố ảnh hưởng tới quá trình biến dạng, đặc biệt là độ phức tạp của hình nổi ảnh hưởng không nhỏ đến lực tạo hình.
Hình 4.14 Đồ thị lực dập
Hình 4.15 Hình ảnh sản phẩm tại thời điểm kết thúc quá trình dập nổi (Tấm vật liệu Đồng)
dập nổi cho chất lượng cao, hình dạng sắc nét, đảm bảo độ chính xác theo yêu cầu tính toán.
Hình 4.16 Hình ảnh sản phẩm tại thời điểm kết thúc quá trình dập nổi (Tấm vật liệu Thép)
Hình 4.16 biểu diễn hình ảnh sản phẩm dập nổi từ vật liệu thép tấm 08Kπ. Do vật liệu thép có độ bền và mô đun đàn hồi cao hơn vật liệu đồng nên có thể thấy được hình dạng chi tiết tạo ra không có được độ sắc nét. Vấn đề này cần được lưu ý khi dập nổi các chi tiết từ thép. Đối với kim loại màu, do tính dẻo cao nên dễ dàng tạo ra sự sắc nét của sản phẩm dập. Nhưng đối với vật liệu thép, để đạt được độ chính xác và sắc nét cao, ta cần chú ý tới thiết kế khuôn sao cho phù hợp hơn (ví dụ tạo độ sâu lớn hơn, góc lượn tạo hình của cối dập nổi có thể lấy nhỏ hơn…)
KẾT LUẬN
Xuất phát từ nhu cầu thực tiễn về tạo hình nổi mặt đối với các chi tiết trong mỹ thuật, luận văn đã giải quyết được những vấn đề chính sau:
Nghiên cứu tổng quan về công nghệ dập tạo hình, trong đó tập trung vào các loại hình công nghệ để tạo hình nổi bề mặt đối với xác chi tiết dạng tấm và khối.
Khảo sát các phương án công nghệ dập nổi, các dạng sản phẩm đặc trưng.
Nghiên cứu phương pháp xác định thông số lực đối với công nghệ dập nổi mặt.
Lựa chọn chi tiết tấm mỹ thuật (dập nổi hình chữ Phúc) để nghiên cứu.
Khảo sát khả năng sử dụng phần mềm mô phỏng số để nghiên cứu quá trình tạo hình nổi chi tiết tấm và tính các thông số công nghệ cần thiết như lực dập nổi.
Ứng dụng mô phỏng số để nghiên cứu quá trình tạo hình nổi chữ Phúc. Đánh giá chất lượng sản phẩm dập.
Qua kết quả mô phỏng số cho thấy tiện ích của phần mềm tính toán mô phỏng trong thiết kế công nghệ dập nổi. Việc đánh giá quá trình, đánh giá chất lượng sản phẩm dập trở nên đơn giản, dễ dàng hơn. Việc tính toán các thông số công nghệ cũng chính xác hơn.
Luận văn còn có những hạn chế nhất định do chưa áp dụng kết quả mô phỏng vào thiết kế và chế tạo khuôn thực tế cũng nhưng trong công nghệ dập thực tế. Nhưng tới đây, tác giả sẽ đưa kết quả mô phỏng dập nổi chữ Phúc sẽ được áp dụng tại các cơ sở sản xuất của tỉnh Nam Định, Thái Bình để minh chứng hiệu quả kinh tế.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] Công nghệ dập tạo hình khối, PGS TS Phạm Văn Nghệ-Đinh Văn Phong- Nguyễn Mậu Đằng, Trần Đức Cứu-ThS.Nguyễn Trung Kiên, NXB ĐHBKHN năm 2008
[2] Công nghệ dập tạo hình tấm , Nguyễn Mậu Đằng và các tác giả, NXB KHKT năm 2006.
[3] Mô phỏng số quá trình biến dạng, Nguyễn Đắc Trung, Nguyễn Trung Kiên, Lê Thái Hùng, Nguyễn Như Huynh, NXB ĐHBKHN năm 2011 [4] Tự động hóa quá trình dập tạo hình, Phí Văn Hào – ThS.Lê Gia Bảo –
PGS.TS.Phạm Văn Nghệ - ThS.Lê Trung Kiên.2006.
[5] Lý thuyết biến dạng dẻo, PGS.TSKH.Nguyễn Tất Tiến, Nhà xuất bản Giáo dục, Hà nội 2004.
[6] Lý thuyết dập tạo hình, PGS.TSKH. Nguyễn Tất Tiến, PGS.TS.Nguyễn Đắc Trung(2009), Nhà xuất bản Bách Khoa Hà Nội, Hà Nội.
[7] Using micro forming technologies for production of components in electronic industry: Nguyen Dac Trung, Pham Van Nghe, Le Trung Kien; Procceding CSM2008 the international Conference on Computational Solid Mechanics, 27.-30. November 2008, HoChiMinh City, Vietnam, pp. 497-502
[8] An Approach to Optimal Design of Multi-Stage Metal Forming Processes by Micro Genetic Algorithms, Ph.D. Dissertation, Ohio State University, U.S.A, Roy, S. (1994).
[9] Ma sát và bôi trơn trong gia công áp lực, PGS.TS.Phạm Văn Nghệ, Nguyễn Như Huynh, (2005), Nhà xuất bản Đại học Quốc gia Hà nội, Hà nội.
[10] Máy ép Cơ khí: Phạm Văn Nghệ, Đỗ Văn Phúc, NXB KHKT năm 2005. [11] Máy búa và máy ép thủy lực: Phạm Văn Nghệ, Đỗ Văn Phúc, NXB
Giáo dục năm 2005.
[12] Nghiên cứu thiết kế công nghệ tạo hình nổi bề mặt: Nguyễn Đức Hoàng, ĐATN chuyên ngành GCAL năm 2012.
[13] Nghiên cứu công nghệ sản xuất chi tiết tấm trao đổi nhiệt: Phạm Đắc Hoàng, Luận văn ThS chuyên ngành GCAL năm 2009.
[14] Nghiên cứu ứng dụng phương pháp cập nhật lưới biến dạng mới nhằm tối ưu thời gian tính toán mô phỏng số quá trình dập tạo hình: Nguyễn Đắc Trung, Nguyễn Trung Kiên, Tạp chí Khoa học & Công nghệ các trường đại học số 69/2009, ISSN 0868-3980, Tr. 61-65
[15] Tính toán, thiết kế công nghệ dập chi tiết nắp capo xe ô tô: Đặng Văn Minh, ĐATN chuyên ngành GCAL năm 2010.