- Tr ường hợp 2 β=12030′
4.4. Kết quả và phân tích
Với kích thước phôi và khuôn, mô hình vật liệu, các điều kiện biên như đã trình bày ở các phần trước, quá trình cán nêm ngang chế tạo sản phẩm cán ren trục vít được mô phỏng bằng phần mềm Deform dưới đây là những kết thu được sau khi mô phỏng.
-Trường hợp 1 Hình 4.21. Kết quả mô phỏng trường hợp 1 -Trường hợp 2 Hình 4.22. Kết quả mô phỏng trường hợp 2 -Trường hợp 3 Hình 4.23. Kết quả mô phỏng trường hợp 3
Ren không đạt kích thước yêu cầu
Không tạo ren trên thân vít Không tạo ren đầu vít
-Trường hợp 4 Hình 4.24. Kết quả mô phỏng trường hợp 4 -Trường hợp 5 Hình 4.25. Kết quả mô phỏng trường hợp 5 -Trường hợp 6 Hình 4.26. Kết quả mô phỏng trường hợp 6
Ren không đạt kích thước yêu cầu
Không tạo đầu vít
Như vậy, thông qua kết quả nghiên cứu trên đã xác định được các thông số kích thước tối ưu của khuôn như sau:
Hình 4.28. Quá trình tạo hình và sản phẩm ren
Đầu hành trình
Giữa hành trình
4.4.1. Biến dạng
Để nghiên cứu cơ chế tạo hình của vật liệu, cần phân tích giá trị biến dạng tại các thời điểm khác nhau, tại các vùng khác nhau trên chi tiết tạo hình.
Biến dạng Vonmises: ( ) ( ) ( )2 1 3 2 3 2 2 2 1 3 2 ε ε ε ε ε ε ε = − + − + − (4.6) Trong đó: ε1, ε2, ε3 là các thành phần biến dạng trong hệ trục chính. -Biến dạng dọc trục
Biến dạng dọc trục trong quá trình cán được thể hiện như hình dưới thông qua mặt cắt ngang của phôi.
a b
c d
Trong quá trình biến dạng, nhờ vào ma sát giữa phôi và khuôn, khi khuôn di chuyển đẩy phôi lăn không trượt vào vùng khuôn tạo hình, hình thành kích thước ren vít. Quá trình biến dạng về cơ bản có thể chia làm hai giai đoạn, giai đoạn một là giai đoạn hình thành cơ bản hình thành bước ren (hình a, b). Tại giai đoạn này để đảm bảo phôi lăn không trượt, trên bề mặt của khuôn có tạo các rãnh làm tăng ma sát giữa phôi và khuôn. Khi phôi lăn vào vùng khuôn tạo hình, phôi bắt đầu bị biến dạng, nhờ vào độ côn và rãnh tạo ren của khuôn các bước ren dần dần được định hình. Quá trình này kim loại bị biến dạng dẻo lớn nhất, ngoài việc kim loại biến dạng dẻo để tạo hình ren, một phần kim loại còn bị đẩy (chảy dẻo) về phía đầu mũ của vít, nhờđó độ côn phần đầu mũ cũng đồng thời dần hình thành.
Giai đoạn hai (hình c,d) khi cơ bản ren đã được tạo, phần khuôn vẫn có các rãnh tạo ren tuy nhiên để tạo kích thước ren chính xác theo yêu cầu, độ côn của khuôn không còn nữa. Trên khuôn phẳng có các rãnh tạo ren và độ dài phần khuôn này được thiết kếđủ dài đểổn định kích thước hay tạo kích thước chính xác cho sản phẩm. Trong giai đoạn này biến dạng dẻo là không lớn. Đồng thời với việc định hình kích thước ren chính xác, vùng khuôn này cũng góp phần hoàn chỉnh kích thước côn phần mũ vít.
- Biến dạng theo hướng kính
Do đặc điểm của sản phẩm ren vít và đặc điểm của công nghệ cán nêm ngang, phôi tạo hình trong quá trình biến dạng chủ yếu bị biến dạng ở lớp kim loại phía bề mặt của phôi. Qua hình ảnh mô phỏng hình 4.30 có thể thấy rằng giá trị biến dạng theo hướng kính của phôi ren vít tăng dần từ tâm phôi ra phía bề mặt. Đồ thị hình 4.31 thể hiện rõ biến dạng phiá mặt ngoài là lớn nhất, phần trong tâm có biến dạng giá trị biến dạng nhỏ, biến dạng này tuy không có tác động đến việc hình thành kích thước của sản phẩm tuy nhiên theo lí thuyết của biến dạng dẻo thì có thể ảnh hưởng đến cơ tính của sản phẩm theo hướng có lợi.
Hình 4.30. Cường độ biến dạng hướng vùng giữa phôi
Hình 4.32. Biến dạng tại mặt cắt ngang
trong đẩy các lớp kim loại phía ngoài về đầu vít. Tuỳ vào trở kháng biến dạng của vật liệu mà khả năng chảy dẻo của các lớp kim loại này khác nhau, vùng có trở kháng biến dạng nhỏ hơn sẽ có mức độ chảy dẻo cao hơn vùng có trở kháng biến dạng lớn. Giữa các lớp có sự khác biệt về trở kháng biến dạng là do nhiệt độ kim loại khác nhau, do ma sát giữa phôi-khuôn và do nội ma sát (ma sát giữa các mặt tinh thể), nếu nhưảnh hưởng nào lớn hơn sẽ quyết định khả năng biến dạng dẻo cho lớp kim loại đó. Đồ thị hình 4.32 thể hiện mức độ biến dạng của các lớp kim loại theo mặt cắt ngang. Các lớp kim loại phía ngoài biến dạng lớn hơn so với các lớp kim loại phía trong.
Ngoài biến dạng theo hướng kính và dọc trục, phôi còn bị biến dạng theo phương di chuyển của khuôn nêm do tác dụng của ứng suất khối. Tuy nhiên do sự di chuyển của khuôn làm phôi lăn không trượt trên phần cuối của khuôn làm cho chi tiết được vê tròn lại theo hướng kính. Do các lớp kim loại phía ngoài có biến dạng theo các hướng lớn hơn các lớp kim loại trong tâm sản phẩm kể cả theo hướng dọc trục do đó phần cuối của vít bị lõm vào trong như hình dưới.
Hình 4.33. Biến dạng dọc trục
Hình 4.34. Biến dạng theo mặt cắt ngang
Hình 4.34 thể hiện phân bố biến dạng tại mặt cắt ngang phôi tại vùng tinh chỉnh kích thước. Có thể thấy rất rõ các vùng biến dạng không đều trên phôi cán. Chính nguyên nhân biến dạng này là nguyên nhân gây ra co ngót đầu gia công.