- Tr ường hợp 2 β=12030′
4.4.6. Ảnh hưởng của các thông số công nghệ Ảnh hưởng của góc β
-Ảnh hưởng của góc β
Quá trình mô phỏng được thực hiện với nhiều góc β khác nhau từ β=10o30’ tới β= 12o30’để xem xét sựảnh hưởng của góc tạo hình tới quá trình biến dạng của vật liệu. Dưới đây là một số kết quả cho 2 trường hợp β=10o30’ và β=12o30’.
• Trường biến dạng
Khi với cùng điều kiện nhiệt độ, ma sát cho các kết quả khác nhau, sự biến dạng với hệ số góc β = 12030' cho sản phẩm tốt hơn so với góc β = 10030'.
β = 100.30' β = 120.30'
Hình 4.50. Phân bố biến dạng
Có thể nhận thấy rằng khi biến dạng với góc β = 100.30' làm cho phôi rất dễ bị trượt trên bề mặt khuôn, tạo phế phẩm khi kết thúc hành trình.
Với góc β = 120.30' khi xất hiện hiện tượng các ren bị mờ các chân ren do biến dạng. Vậy qua xét 2 trường hợp về biến dạng cho thấy được sựảnh hưởng rất lớn góc β quyết định sự hình thành và tạo ra sản phẩm cuối cùng.
Nhận thấy rằng, trong cả hai trường hợp biểu đồ phân bố cường độ biến dạng khác nhau về cường độ và phân bố biến dạng, ở trường hợp có góc β =10030′ biến dạng ban đầu không định hình được ren sau đó phôi bị trượt trên bề mặt khuôn nêm, biến dạng mãnh liệt nhất xảy ra ở bề mặt sản phẩm. Trong quá trình biến dạng ở trường hợp β = 120.30', kim loại dễ chảy dẻo về phần đầu trục và có xu hướng chảy dẻo theo phương di chuyển của khuôn nêm, điều này sẽ tạo ra những nếp gấp ở sản phẩm. Chính những nếp gấp này là một trong những khuyết tật như đã nêu ở các phần trước.
β = 100.30' β=120.30' Hình 4.51. Cường độ biến dạng dọc trục • Trường ứng suất β = 100.30' β = 120.30' Hình 4.52. Phân bốứng suất dọc trục β = 100.30' β = 120.30' Hình 4.53. Phân bố các mặt ứng suất
β = 100.30' β = 120.30'
Hình 4.54. Phân bố biến dạng khi kết thúc cán
Khi thay đổi góc β nhìn chung phân bố ứng suất trong các trường hợp tương đối khác nhau. Tuy nhiên giá trị ứng suất với góc β lớn lớn hơn so với góc β nhỏ. Giá trị ứng suất này có ảnh hưởng tới khuyết tật rỗng tâm sản phẩm cũng như quá trình phá hủy vật liệu. Mặt khác, khi giá trị β lớn làm cho lực cán tăng lên gây tổn thất không đáng có về mặt năng lượng cho quá trình tạo hình.
-Ảnh hưởng của các thông số khác
Trong nghiên cứu cũng xét đến ảnh hưởng của tốc độ dụng cụ và hệ số ma sát. Nhận thấy khi tăng hệ số ma sát các biến số khác không thay đổi nhiều về cường độ cũng như sự phân bố trên phôi cán, yếu tốảnh hưởng đáng kể nhất là lực cán (tỉ lệ thuận với hệ số ma sát).
Tốc độ dụng cụđược thay đổi theo ba giá trị100mm/s, 200mm/s và 300mm/s
với thông số cùng khuôn. Tốc độ dụng cụ tăng làm ảnh hưởng đến nhiệt độ của phôi trong quá trình gia công và nhiệt độ sản phẩm, sự phân bố nhiệt độ trên các quá trình cán khác nhau không đáng kể tuy nhiên giá trị nhiệt độ lại tỉ lệ thuận với tốc độ dụng cụ.
Hình 4.55. sản phẩm cán sau khi mô phỏng
Sau khi mô phỏng phân tích với nhiều mô hình khác nhau, có thể rút ra kích thước khuôn chính xác để tạo hình sản phẩm theo yêu cầu với góc β= 11o30’ và các kích thước khác như hình dưới đây.
4.5. Kết luận
Phần mềm DEFORD 3D có thể ứng dụng để mô phỏng quá trình biến dạng tạo hình nói chung và bài toán cán ren vít nói riêng.
Các kết quả mô phỏng đã khẳng định sựđúng dắn của mô hình vật liệu khi áp dụng vào bài toán cán ren vít, đồng thời cũng khẳng định sự đúng đắn của kết quả mô phỏng so với thực tế.
Kết quả mô phỏng bài toán cán ren vít trong máy cán nêm ngang là đáng tin cậy, có thể sử dụng để tối ưu công nghệ.
KẾT LUẬN
Cán nêm ngang là một loại hình công nghệ gia công kim loại bằng áp lực. Đây là một phương pháp công nghệ có nhiều ưu điểm so với các phương pháp truyền thống như hệ số sử dụng vật liệu lớn, năng suất cao và tiết kiệm năng lượng. Lý thuyết về công nghệ cán nêm ngang vẫn đang được các nhà khoa học trên thế giới phát triển và hoàn thiện nhằm mục đích đưa công nghệ này ngày càng phổ biến trong ngành công nghệ chế tạo máy. Trong nghiên cứu lý thuyết, nhiều nhà khoa học đã chọn mô phỏng số như là một phương pháp tiếp cận tối ưu bởi chi phí thấp và hiệu quả cao. Trong luận văn này, các thông số công nghệ ảnh hưởng tới quá trình tạo hình vít đường ray xe lửa bằng công nghệ cán nêm ngang được phân tích và tối ưu bằng phương pháp mô phỏng số.
Xuất phát từ mô hình bài toán chế tạo vít đường ray xe lửa, sau khi xem xét các thông sốảnh hưởng tới quá trình tạo hình bằng công nghệ cán nêm ngang, mô hình mô phỏng đã được thiết lập với sự trợ giúp của phần mềm mô phỏng DEFORM. Quá trình tính toán và phân tích đã tiến hành cho nhiều trường hợp với các thông số ảnh hưởng khác nhau. Thông qua các kết quả tính toán và mô phỏng của đề tài, dưới đây trình bày các thông số cơ bản đã được tối ưu cho bài toán tạo hình vít đường ray xe lửa: - Góc mởβ = 11o30’ - Góc ăn α≈ 10 - Hệ số ma sát = 0,4 - Nhiệt độ phôi cán 900oC - Tốc độ khuôn cán 150 mm/s
Ngoài những thông số công nghệ cơ bản phục vụ cho bài toán cán vít ren tàu điện, qua việc phân tích ứng suất, biến dạng…, bản luận án cũng phần nào làm rõ được cơ chế biến dạng trong cán nêm ngang, các nguyên nhân hình thành phá huỷ cũng như khuyết tật của sản phẩm. Các kết quả của đề tài này là cơ sở cho việc thiết kế khuôn mẫu và tiến hành thực nghiệm tại các giai đoạn nghiên cứu tiếp theo.