- Tr ường hợp 2 β=12030′
4.4.2. Trường ứng suất
Hình 4.35. Ứng suất Von Mises của phôi
Trong quá trình gia công có trở kháng biến dạng lớn sẽ sinh ra trường ứng suất lớn. Theo điều kiện dẻo của Von Mises:
(σ −σ ) (+ σ −σ ) (+ σ −σ ) ⎥⎦⎤=σs ⎢⎣ ⎡ 2 2 2 1 3 3 2 2 1 2 1 (4.7) Trong đó σ1,σ2,σ3 là các thành phần ứng suất trong hệ trục chính. Có thể thấy rằng giá trị ứng suất có giá trị lớn nhất tại vùng tiếp xúc giữa phôi và khuôn nêm. Ứng suất tại các điểm trên phôi biến đổi tuần hoàn theo chu kì lăn của phôi cán dưới tác dụng của khuôn nêm. Giá trịứng suất biến đổi từứng suất nén (khi tiếp xúc với khuôn) tới ứng suất kéo (khi không tiếp xúc với khuôn).
Theo tiêu chuẩn Von Mises nếu ứng suất trên phôi vượt quá giá trịứng suất ở công thức 4.7 thì quá trình biến dạng dẻo sẽ xảy ra.
-Ứng suất theo mặt cắt ngang
Trong quá trình biến dạng khuôn nêm tác động lên phôi làm giảm đường kính của phôi từ giá trị D =24.7mm (đường kính phôi) xuống d =16.1mm (đường kính chân ren), nhờ tác động của khuôn nêm với góc tạo hình β, đường kính d được hình thành dần dần trong quá trình cán. Hình 4.36 có thể thấy rõ vùng tiếp xúc với khuôn nêm chịu ứng suất lớn hơn so với các vùng còn lại. Tuy nhiên, ứng suất tại các vị trí vùng bề mặt có giá trị. Không ổn định do phôi lăn không trượt trên khuôn . Điều này có thể thấy rõ khi khảo sát ứng suất tại ba điểm P1, P2, P3 (hình 4. 37).
Hình 4.36 cũng cho thấy vùng dẻo đã thấm qua tâm phôi khi so sánh giá trị ứng suất ở trên với đường cong ứng suất biến dạng tại các nhiệt độ tương ứng .Điều này có ý nghĩa với việc thay đổi cơ tính của sản phẩm. Qua 2 đồ thị ứng suất tại 3 điểm và đồ thị ứng suất chính lớn nhất cho thấy được ứng suất kéo-nén của quá trình cán, dễ thấy bề mặt có giá trị thay đổi (chịu ứng suất kéo, nén thay đổi) trong khi đó phần tâm phôi luôn mang giá trị dương (chịu ứng suất kéo).
Hình 4.37. Vị trí ba điểm khảo sát
Hình 4.39. Đồ thịứng suất chính lớn nhất
Các giá trị ứng suất này có ảnh hưởng lớn đến việc phát triển ứng suất bên trong tâm. Ở các nghiên cứu trước đây, không có sự nhất quán giữa các cơ chế hình thành các lỗ trống và khe nứt trong tâm. Qua hình ảnh mô phỏng có thể rút ra nguyên nhân gây ra hiện tượng rỗng tâm sản phẩm là do các thành phần ứng suất kéo lớn trong tâm của phôi biến dạng, ứng suất tiếp lớn quá mức được gây ra bởi quá trình cắt của khuôn tạo hình và phá huỷ do mỏi trong suốt quá trình tạo hình.