Biến dạng khi dập xảy ra đồng thời các quá trình :
- Uốn tấm do phản lực của vành cối quanh vành tựa của chày - Kéo tấm do ma sát tác dụng ph−ơng tiếp của vành cối - Biến cứng phần kim loại thoát qua vành cối .
Các quá trình kéo và uốn có ảnh h−ởng lẫn nhau tuỳ theo ảnh h−ởng của ma sát sinh ra bởi lực kẹp. Các diễn giải nh− sau:
1 2 3 4 5 6 8 7
*Sơ đồ dập :
Xét 1 phân tố tại điểm biến dạng trong cơ hệ : Khi ch−a có lực kẹp :
ở trạng thái cân bằng , các lực tác dụng gồm: - áp lực N
Tổng hợp hai thành phần trên là lực F có thành phần phân tích trên đ−ờng trung hoà
bb là F’. Chính thành phần F’ gây ứng suất uốn và chuyển vị kim loại theo xu h−ớng bám biên dạng chày .
Trong các giả thiết vừa nêu trên: Các thành phần N và Fms thực chất là hợp của các lực phân bố trên cung l−ợn vành cối. Đơn giản hoá uốn tấm theo mô hình uốn thanh, mô men kháng uốn đ−ợc xác định bởi một trong các thành phần là bề dày tấm (khe hở khuôn) theo ph−ơng aa. ứng suất v−ợt giới hạn đàn hồi tạo ra biến dạng dẻo kim loại. Với kết cấu biên dạng liên tục và đối xứng có thể tính toán gần đúng giá trị tới hạn của ứng suất này căn cứ trên tiết diện bxl (trong đó b = độ dày tấm, l = chu vi đ−ờn g bao vành cối) .
Trong quá trình dập uốn , thành phần chiếu trên tiếp tuyến đ−ờng bao F1 gây trạng thái kéo nén khác nhau dọc theo chu vi đ−ờng bao tạo nên tình trạng nhăn lớp bề mặt (hình d−ới ) - Có thể quan niệm biến dạng này là biến dạng do ứng suất tiếp .
Biến dạng của bề mặt phôi qua vành tr−ợt của cối ngoài trạng thái uốn - kéo - nén bởi F’ và F1 còn gây ảnh h−ởng nhăn của phôi tại vùng phụ cận ch−a ép qua vành cối. Nó gây tập trung ứng suất trên vành tr−ợt (Thực nghiệm cho thấy cối có thể bị phá hỏng do ứng suất tập trung này).
Giải pháp kẹp phôi :
Để chống lại tác dụng của ứng suất tiếp gây nên các tình trạng trên; cơ hệ dập đ−ợc bổ xung tác dụng của lực kẹp phôi. Thực chất lực kẹp này tạo ra ma sát giữ chống lại các thành phần tr−ợt trên bề mặt phôi .
Sơ đồ sau :
Lực kẹp K tác dụng trên 2 bề mặt trên và d−ới của phôi tạo nên ma sát Fk phân bố thẳng góc với đ−ờng bao vành cối. D−ới tác dụng của lực ma sát này các giá trị Fms1 và Fms2 làm thay đổi ph−ơng chiều của hợp lực tạo khả năng uốn cao hơn, giảm ứng suất tiếp gây nhăn chi tiết.
Có hai ph−ơng pháp tạo ra lực kẹp: - Cơ cấu kẹp cố định .
- Cơ cấu kẹp động.
+ Với cơ cấu kẹp cố định: Đơn giản về mặt kết cấu nh−ng lực kẹp bị giảm p dần trong quá trình dập (do thu nhỏ dần diện tích) - chi tiết bị nhăn cuối quá trình dập .
+ Với cơ cấu kẹp động - nh− sơ đồ nguyên lý trình bày trên - Lực kẹp tăng dần (tuyến tính) theo hành trình nén của lò xo đến khi kết thúc quá trình dập. Khi chọn cơ cấu kẹp động dùng lò xo, ngoài việc tính toán độ cứng của lò xo còn phải tính đến hành trình dự trữ của nó: Hlx = (n – 1 ) x (t – d ) ≥ Hd Trong đó: Hlx: là khoảng nén của lò xo n: là số vòng của lò xo t : là b−ớc xoắn d: đ−ờng kính lò xo
Tổng hợp hai yếu tố độ cứng và hành trình dự trữ đôi khi cho một kết cấu rất cồng kềnh bất hợp lý .
Có thể thay thế lò xo bằng loại vật liệu đặc biệt nh− cao su hay vật liệu PU dạng ống (Poly Uréthane). Loại vật liệu này đã trở nên phổ biến, th−ờng dùng cho các cơ cấu giảm chấn. Theo các nghiên cứu của viện công nghệ trên các mẫu chế thử PU dạng ống φ 60 L200 (s = 28cm2 ), khả năng chịu nén có thể đạt 60% mới xuất hiện vế nứt gây phá hỏng. ứng lực tăng với độ dốc rất lớn từ 2 - 700KG/cm2 khi biến dạng 0 - 40%.
Trong quá trình thực nghiệm đã sử dụng vật liệu trên: Sử dụng 4 ống PU φ 40 cho đồ gá dập cánh gáo tia nghiêng 14,5/5 cho các kết qủa t−ơng đối tốt: Chỉ sau khá nhiều chu trình dập tấm PU mới bị phá hỏng do tính toán sát giá trị tới hạn
Để tăng c−ờng độ cứng và hạn chế vết nứt tế vi sinh mỏi trong ống PU đồng thời thu gọn kết cấu theo chiều cao có thể sử dụng PU dạng khối.
Giải pháp kẹp phôi trên rất phù hợp với chế tạo bộ khuôn dập cho các chi tiết cánh cỡ d100 và nhỏ hơn vì có thể đệm hoặc xén chiều cao tấm PU với phạm vi hiệu chỉnh rộng để chọn chế độ kẹp tối −u tránh đồng thời 2 khả năng phôi bị đứt khi lực kẹp quá lớn hoặc bị nhăn khi lực kẹp quá nhỏ.
Các thống kê thực nghiệm chỉ ra (cho cánh D150):
- Dạng phôi phù hợp về tỷ lệ kích th−ớc là dày 4-0.05 hình chỡ nhật 150 x125 vê tròn 4 góc R30
- Vật liệu thép 08KΠ hoặc CT3 loại mới, nhẵn, có láng dầu bảo quản 2 mặt Cho các chi tiết cánh đồng dạng có thể sơ bộ tính toán tỷ lệ:
+ Lực dập: 110 tấn x (d danhnghĩa x 1/150 ) x (bdanhnghĩa x 1/4) + Lực kẹp: 40 -70 tấn cho cỡ cánh danh nghĩa d100 - d200
ảnh h−ởng của tốc độ dập : (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Quá trình thử nghiệm trên máy ép thuỷ lực không có bộ khống chế tốc độ ép (Chỉ có van hồi khống chế công suất) nên ch−a đ−a ra kết quả định l−ợng về độ bám chày và ảnh h−ởng của biến cứng của vật liệu sau khi tr−ờn qua vành cối. Về lý thuyết: tốc độ ép càng cao thì biến dạng dẻo càng thuận lợi, kim loại dễ tr−ờn trên mặt vành cối để tạo biên dạng l−ng; nh−ng thành phần ứng suất tiếp gây nhăn càng khó khống chế do giảm hệ số ma sát động; tuy nhiên có thể làm phồng biên dạng bụng nếu biên dạng chày không thực sự suôn dốc đều do kết cấu hoặc do sai số chế tạo.
Th−c tế trong quá trình thực nghiệm :
-Khi chế tạo chày dập đã phải gán biên dạng chày để có đ−ờng bao suôn đầy :
Phép gán có thể dựa trên sự trợ giúp của phần mềm thiết kế CAD nh− các lệnh nối extend , blend nh−ng nếu phạm vi gán không đủ lớn gây tình trạng bẻ gập .
Cắt biên phôi cánh sau dập :
Với công nghệ dập cối thủng này có thể gia công các cánh mỏng tới 1 mm nếu vật liệu chọn là 08KΠ; Nó mở ra h−ớng giải quyết thay thế dập thể tích vì với
vùng lòng cánh
các kết cấu mỏng xung lực dập khối rất lớn ⊗. Tuy nhiên nguyên công dập ch−a phải là b−ớc cuối của quá trình gia công chi tiết; Các phần biên dạng bị gán trong quá trình chế tạo chày cối cần đ−ợc cắt bỏ. Định vị phôi (là bán thành phẩm sau dập ) có thể căn cứ trên các chuẩn :
+ Mặt phẳng phôi sau khi dập
+ Các trục định vị XY trên chi tiết dập + D−ỡng cắt mép vào
+ D−ỡng cắt mép ra
+ D−ỡng cắt giao tuyến vành + D−ỡng cắt giao tuyến bầu
Trừ d−ỡng cắt mép vào là d−ỡng phẳng có thể dễ dàng chế tạo và định vị, các giao tuyến còn lại đều là các đ−ờng cong 3D để cắt chính xác các d−ỡng 3D này chỉ có thể thực hiện trên các máy CNC 5trục với chi phí công nghệ khá cao. Để đơn giản hoá có thể thiết kế chiếu ng−ợc các giao tuyến 3D trên các hệ toạ độ phẳng định tr−ớc (User Coordinate System - UCS ) và chế tạo các bộ gá cắt song phẳng. Trên thực tế áp dụng các biện pháp gia công đơn giản là lấy dấu cắt trên d−ỡng cối chế tạo thủ công bằng cách đúc bản âm khớp hình 1 cánh mẫu .