tiết dạng cốc trụ
Hình 3 29 trình bày kết quả mô phỏng và thực nghiệm về ảnh hưởng của mức độ dập vuốt tới chiều cao tạo hình của chi tiết dạng cốc trong dập vuốt với tham số quá trình như Bảng 3 11 Tên TN FBH (kN) HR-TN (mm) HR-MP (mm) %∆�� F11 7,5 39,6 40,7 2,78% F12 10 33,2 34,42 3,67% F13 12,5 28,9 29,8 3,11% F14 15 23,8 23,22 2,44% F15 17,5 20,6 20,88 1,36%
Bảng 3 11 Tên thực nghiệm và các tham số quá trình khi thay đổi mức độ dập vuốt
Bảng 3 12 và Hình 3 30 cho thấy giá trị về chiều cao tạo hình của cốc và sự biến đổi về chiều cao tạo hình tại các mức độ dập vuốt khác nhau Kết quả chỉ ra rằng, với mức độ dập vuốt 2,1 thì chiều cao tạo hình là lớn nhất, còn khi tăng mức độ dập vuốt thì chiều cao tạo hình chi tiết dạng cốc giảm đáng kể Trong đó, khi Mt tăng lên 2,25 thì chiều cao tạo hình giảm 18,28% Khi Mt tăng lên 2,4 thì chiều cao tạo hình giảm 40,46% Như vậy, mức độ dập vuốt có ảnh hưởng rất lớn đến chiều cao tạo hình chi tiết dạng cốc
a)
b)
Hình 3 29 Chiều cao tạo hình của cốc trụ khi thay đổi mức độ dập vuốt
Tên TN FBH (kN) Rp (mm) 0
T ( C) Mt
M11 10 4 25 2,1
M12 10 4 25 2,25
a) Mô phỏng số; b) Thực nghiệm
Bảng 3 12 Ảnh hưởng của mức độ dập vuốt đến chiều cao tạo hình của cốc trụ thông qua thực nghiệm và mô phỏng
Hình 3 30 Ảnh hưởng của mức độ dập vuốt đến chiều cao tạo hình của chi tiết dạng cốc trụ trong dập vuốt vật liệu SPCC
Kết quả đánh giá sai lệch về chiều cao tạo hình chi tiết dạng cốc giữa mô phỏng
(HR-MP) và thực nghiệm (HR-TN) cho thấy, sai lệch lớn nhất là 3,67% tại thực nghiệm M12
và sai lệch nhỏ nhất là 0,77% tại thực nghiệm M11 Như vậy kết quả mô phỏng ảnh hưởng của mức độ dập vuốt đến chiều cao tạo hình chi tiết dạng cốc cho độ chính xác cao khi so sánh với thực nghiệm
3 6 3 Nghiên cứu ảnh hưởng của bán kính cong của chày Rp đến chiều cao tạo hình chi tiết dạng cốc trụ
Hình 3 31 trình bày kết quả mô phỏng và thực nghiệm về ảnh hưởng của bán kính cong của chày tới chiều cao tạo hình của chi tiết dạng cốc trụ trong dập vuốt với tham số quá trình như Bảng 3 13
Bảng 3 13 Tên thực nghiệm và các tham số quá trình khi thay đổi bán kính cong của chày dập vuốt Tên TN Mt HR-TN (mm) HR-MP (mm) %∆��� M11 2,1 41,8 42,12 0,77 M12 2,25 33,2 34,42 3,67 M13 2,4 25,4 25,08 1,26 Tên TN FBH (kN) Mt 0 T ( C) Rp R11 10 2,25 25 4 R12 10 2,25 25 6 R13 10 2,25 25 8
Hình 3 31, Bảng 3 14 là hình ảnh, kết quả mô phỏng và thực nghiệm ảnh hưởng của bán kính cong của chày tới chiều cao tạo hình của chi tiết dạng cốc trong dập vuốt với bán kính cong của chày thay đổi theo 3 mức Rp=4 mm ; Rp=6 mm và Rp=8 mm Kết
quả chỉ ra rằng, với bán kính cong của chày là 8 mm thì chiều cao tạo hình là lớn nhất, còn khi bán kính cong của chày giảm thì chiều cao tạo hình giảm Trong đó, khi Rp giảm từ 8 mm xuống 6 mm thì chiều cao tạo hình giảm 3,4% Khi tiếp tục giảm Rp xuống 4 mm thì chiều cao tạo hình giảm 9,8% Như vậy bán kính chày ảnh hưởng không lớn đến chiều cao tạo hình chi tiết dạng cốc
a)
b)
Hình 3 31 Chiều cao tạo hình của chi tiết dạng cốc trụ khi thay đổi bán kính cong của chày a) Mô phỏng số; b) Thực nghiệm
Bảng 3 14 Sai lệch giữa mô phỏng và thực nghiệm về chiều cao tạo hình chi tiết dạng cốc trụ khi thay đổi bán kính cong của chày
Tên TN Rp HR-TN (mm) HR-MP (mm) %∆���
R11 4 33,2 34,42 3,67%
R12 6 35,7 36,86 3,25%
Hình 3 32 Biểu đồ ảnh hưởng của bán kính cong của chày đến chiều cao tạo hình của chi tiết dạng cốc trụ
Mô phỏng được so sánh với thực nghiệm ở điều kiện có xét đến ảnh hưởng của bán kính cong của chày tới chiều cao tạo hình của chi tiết dạng cốc trong dập vuốt Biểu đồ kết quả về chiều cao tạo hình của chi tiết được thể hiện trên Hình 3 32, sai lệch giữa mô phỏng và thực nghiệm cho trên Bảng 3 14 Kết quả cho thấy sai lệch nhiều nhất về chiều cao tạo hình của cốc giữa mô phỏng (HR-MP) và thực nghiệm (HR-TN) là 3,67% tại (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
thực nghiệm R11 Sai lệch nhỏ nhất là 2,58% tại thực nghiệm R13 Như vậy kết quả mô phỏng cho độ chính xác cao khi đánh giá ảnh hưởng của bán kính cong của chày đến chiều cao tạo hình
3 6 4 Nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ phôi T (0C) đến chiều cao tạo hình chitiết dạng cốc trụ tiết dạng cốc trụ
Hình 3 33 trình bày kết quả mô phỏng và thực nghiệm về ảnh hưởng của nhiệt độ tới chiều cao tạo hình của chi tiết dạng cốc trong dập vuốt với tham số quá trình như Bảng 3 15
Bảng 3 15 Tên thực nghiệm và tham số quá trình khi nghiên cứu về nhiệt độ
Bảng 3 16 và đồ thị Hình 3 34 cho thấy giá trị chiều cao tạo hình của cốc tại các nhiệt độ khác nhau Kết quả chỉ ra rằng, khi nhiệt độ tăng thì chiều cao tạo hình chi tiết cũng tăng Khi nhiệt độ tăng từ 25oC lên 150oC thì chiều cao tạo hình tăng 32,92% Khi nhiệt độ tăng lên 2500C thì chiều cao tạo hình tăng 43,46% Như vậy nhiệt độ có ảnh hưởng rất lớn đến chiều cao tạo hình chi tiết dạng cốc
Tên TN FBH (kN) Rp (mm) Mt 0
T ( C)
T11 10 4 2,25 25
T12 10 4 2,25 150
T11=250C
T12=1500C T13=2500C
a)
b)
Hình 3 33 Chiều cao tạo hình của chi tiết khi thay đổi nhiệt độ a) Mô phỏng; b) Thực nghiệm
Bảng 3 16 Ảnh hưởng của nhiệt độ đến chiều cao tạo hình chi tiết thông qua mô phỏng và thực nghiệm
Hình 3 34 Ảnh hưởng của nhiệt độ đến chiều cao tạo hình của chi tiết dạng cốc trụ trong dập vuốt vật liệu SPCC
Tên TN 0
T ( C) HR-TN (mm) HR-MP (mm) %∆��
T11 25 33,2 34,42 3,67
T12 150 44,8 45,74 2,10
Để đánh giá độ chính xác của kết quả mô phỏng, phần trăm sai lệch chiều cao tạo hình chi tiết dạng cốc cho thấy sai lệch lớn nhất là 3,67% tại thực nghiệm T11 Sai lệch nhỏ nhất là 2,1% tại thực nghiệm T12 Như vậy khoảng sai lệch giữa mô phỏng và thực nghiệm khi xét đến ảnh hưởng của nhiệt độ là không đáng kể Vì vậy, nghiên cứu tiếp đó tiến hành mô phỏng số quá trình dập vuốt tại một số nhiệt độ phôi khác là 3000C; 3500C; 4000C, để xác định ảnh hưởng của các giá trị nhiệt độ này đến chiều cao tạo hình Từ đó lựa chọn vùng nhiệt độ phù hợp để sử dụng cho quá trình tối ưu hóa trong chương tiếp theo
Hình 3 35 Chiều cao tạo hình của chi tiết dạng cốc trụ khi mô phỏng dập vuốt tại các nhiệt độ từ 25 0C đến 4000C
Kết quả chiều cao tạo hình khi mô phỏng dập vuốt với nhiệt độ trên phôi là 250C;1500C; 2500C; 3000C; 3500C; 4000C được biểu diễn như đồ thị Hình 3 35 và hình ảnh mô phỏng như trong Phụ Lục 2 Khi nhiệt độ phôi là 250C thì chiều cao tạo hình của chi tiết dạng cốc là 34,42 mm, khi nhiệt độ phôi tăng lên 2500C thì chiều cao tạo hình của chi tiết là 49,38mm Tuy nhiên dập vuốt tại nhiệt độ phôi là 3000C thì chiều cao tạo hình của chi tiết là 47,32mm, khi nhiệt độ của phôi tiếp tục tăng là 3500C và 4000C thì chiều cao tạo hình của chi tiết có xu hướng giảm mạnh lần lượt có giá trị là 40,16mm và 28,56mm Do đó để chiều cao tạo hình chi tiết khi dập vuốt có giá trị lớn nhất, nghiên cứu chọn nhiệt độ T= 250C÷2500C sử dụng để tối ưu về chiều cao tạo hình của chi tiết dạng cốc trong chương tiếp theo
3 7 Nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ đến chiều dày phân bố của chi tiết dạng cốctrụ khi dập vuốt trụ khi dập vuốt
Trong dập vuốt, độ đồng đều về chiều dày của sản phẩm là rất quan trọng Do đó trong nghiên cứu này đã thực hiện đo 8 điểm trên biên dạng của chi tiết để xác định chiều dày phân bố trên chi tiết dạng cốc theo sơ đồ đo như Hình 3 36a Đối với giá trị chiều dày phân bố của chi tiết từ mô phỏng số được xác định theo các vị trí Hình 3 36b và chiều dày phân bố của chi tiết từ thực nghiệm được đo bằng thiết bị kính hiểm vi
Axiovert 40 MAT với mẫu đo như Hình 3 36c Trong đó, mô phỏng và thực nghiệm được thực hiện với các thông số cố định như phôi có đường kính D0= 140mm (Mt = 2,1) và chiều sâu dập được cố định với HR= 40mm, các thông số công nghệ, hình học,
vật lý khác như trong Bảng 3 4
a) b) c)
Hình 3 36 Xác định chiều dày phân bố chi tiết dạng cốc trụ a) Sơ đồ đo; b) Mô phỏng c) Mẫu đo thực nghiệm
Do đường kính phôi thay đổi kích thước, khi đó lực chặn phôi cũng thay đổi Khi mô phỏng với lực chặn phôi nhỏ hơn 6 kN thì chi tiết dạng cốc xuất hiện nhăn, khi lực chặn phôi lớn hơn 14 kN thì chi tiết có xu hướng biến mỏng và dẫn đến hiện tượng rách Như trong Bảng 3 17 với lực chặn phôi là 14 kN thì chi tiết bị biến mỏng nhiều tại điểm đo số 5 như đồ thị Hình 3 37 Vì vậy miền chặn phôi nên lựa chọn trong khoảng từ 6 kN đến 10 kN Để xem xét mức độ biến mỏng của chi tiết được rõ ràng hơn khi dập vuốt tại nhiệt độ khác nhau, trong nghiên cứu này đã sử dụng lực chặn phôi là 10 kN khi dập vuốt tại các nhiệt độ (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Bảng 3 17 Ảnh hưởng của lực chặn phôi đến sự phân bố chiều dày của chi tiết dạng cốc Các vị trí đo chiều dày (mm) FBH (kN) 6 10 14 1 0,692 0,688 0,702 2 0,657 0,649 0,666 3 0,610 0,599 0,623 4 0,584 0,579 0,578 5 0,562 0,557 0,517 6 0,570 0,574 0,557 7 0,570 0,577 0,566 8 0,574 0,579 0,579 Trung bình 0,602 0,600 0,598
Hình 3 37 Phân bố chiều dày của chi tiết dạng cốc trụ với lực lực chặn phôi khác nhau
3 7 1 Nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ đến chiều dày phân bố chi tiết dạng cốctrụ tại nhiệt độ phòng trụ tại nhiệt độ phòng
Nghiên cứu đã tiến hành mô phỏng số và thực nghiệm dập vuốt chi tiết dạng cốc tại nhiệt độ phòng và cho kết quả mẫu dập vuốt như Hình 3 38 Kết quả đo chiều dày tại các điểm của chi tiết được thể hiện như trong Bảng 3 18 và đồ thị Hình 3 39, kết quả cho thấy chiều dày trên vành cốc có giá trị lớn nhất và mỏng dần trên thành cốc Tại điểm đo số 5 là vị trí bán kính cong của chày cho giá trị mỏng nhất trong khi mô phỏng và thực nghiệm Sai lệch giữa mô phỏng và thực nghiệm được tính theo công thức (3 6), giá trị sai lệch nhỏ nhất với 0,57% tại điểm 5 và sai lêch lớn nhất là 2,34% tại điểm 2
tMP tTN tTN (3 6) tmax (%) tmin tTB tTB 100% (3 7)
Trong đó: Các chỉ số trong công thức (3 6) và (3 7) được định nghĩa:
tMP: Chiều dày cốc mô phỏng; tTN: Chiều dày cốc thực nghiệm tmin: Chiều dày cốc nhỏ nhất; tTB: Chiều dày trung bình của cốc
Phân bố chiều dày trung bình trong mô phỏng FE gần với chiều dày trung bình thu được từ các kết quả thực nghiệm tương ứng Sai lệch chiều dày chi tiết giữa điểm mỏng nhất và chiều dày trung bình được tính theo công thức (3 7) Chiều dày tại vị trí đo mỏng nhất trên mô hình mô phỏng so với giá trị đo trung bình mỏng hơn 7,17 % còn khi đo chiều dày trên sản phẩm thực nghiệm thì vị trí đo mỏng nhất với giá trị đo trung bình mỏng hơn 8,13 % Từ dữ liệu sai lệch giữa các điểm đo cho sự đồng thuận tốt giữa mô hình FE và kết quả thực nghiệm tương ứng
250C 250C 1500C a) 1500C 2500C 2500C b)
Hình 3 38 Chi tiết dạng cốc trụ khi dập sâu tại nhiệt độ khác nhau a) Mô phỏng b) Thực nghiệm
Bảng 3 18 Sai lệch giữa mô phỏng FE và thực nghiệm về phân bố chiều dày của chi tiết dạng cốc trụ tại nhiệt độ phòng
Các vị trí đo chiều dày (mm) %tP Sai lệch Mô phỏng Thực nghiệm 1 0,688 0,695 1,02 2 0,649 0,665 2,34 3 0,599 0,612 2,19 4 0,579 0,573 1,04 5 0,557 0,554 0,57 6 0,574 0,563 1,93 7 0,577 0,572 0,86 8 0,579 0,588 1,60 TB 0,600 0,603 0,43
Hình 3 39 Đồ thị sai lệch về phân bố chiều dày của chi tiết dạng cốc trụ tại nhiệt độ phòng
3 7 2 Nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ đến chiều dày phân bố chi tiết dạngcốc trụ cốc trụ
Để đề xuất phương pháp cải thiện khả năng tạo hình của chi tiết dạng cốc tại nhiệt độ phôi dập tại nhiệt độ 1500C và 2500C Nghiên cứu đã mô phỏng và thực nghiệm dập sâu chi tiết dạng cốc và cho kết quả mẫu như trong Hình 3 38 Kết quả đo chiều dày chi tiết tại nhiệt độ 1500C được thể hiện như trong Bảng 3 19 và đồ thị Hình 3 40, kết quả đo chiều dày chi tiết tại nhiệt độ 2500C được thể hiện như trong Bảng 3 19 và đồ thị Hình 3 41 Kết quả cho thấy chiều dày trên vành cốc có giá trị lớn nhất và có xu hướng mỏng dần tại vị trí bán kính lượn của cối, tiếp đó là thành cốc, tại vị trí bán kính cong của chày cho giá trị mỏng nhất trong cả mô phỏng và thực nghiệm
Mẫu ở nhiệt độ 1500C cho giá trị mỏng nhất tại điểm đo số 5 trong cả mô phỏng và thực nghiệm Sai lệch giữa mô phỏng và thực nghiệm được tính theo công thức (3 6), giá trị sai lệch nhỏ nhất với 0,68% tại điểm 8 và sai lêch lớn nhất là 2,67% tại điểm 1 Sai lệch chiều dày chi tiết giữa điểm mỏng nhất và chiều dày trung bình được tính theo công thức (3 7) Chiều dày tại vị trí đo mỏng nhất trên mô hình mô phỏng so với giá trị đo trung bình mỏng hơn 8,14 % còn khi đo chiều dày trên sản phẩm thực nghiệm thì vị trí đo mỏng nhất với giá trị đo trung bình mỏng hơn 9,48 %
Mẫu ở nhiệt độ 2500C cho giá trị mỏng nhất tại điểm đo số 5 trong cả mô phỏng và thực nghiệm Sai lệch giữa mô phỏng và thực nghiệm được tính theo công thức (3 6), giá trị sai lệch nhỏ nhất với 0,29% tại điểm 7 và sai lêch lớn nhất là 3,14% tại điểm 1 Sai lệch chiều dày chi tiết giữa điểm mỏng nhất và chiều dày trung bình được tính theo công thức (3 7) Chiều dày tại vị trí đo mỏng nhất trên mô hình mô phỏng so với giá trị đo trung bình mỏng hơn 8,47 % còn khi đo chiều dày trên sản phẩm thực nghiệm thì vị trí đo mỏng nhất với giá trị đo trung bình mỏng hơn 10,26 %
Bảng 3 19 Sai lệch giữa mô phỏng và thực nghiệm về phân bố chiều dày của chi tiết dạng cốc trụ tại nhiệt độ khác nhau
Hình 3 40 Đồ thị sai lệch về phân bố chiều dày của chi tiết dạng cốc trụ tại nhiệt 1500C
Hình 3 41 Đồ thị sai lệch về phân bố chiều dày của chi tiết dạng cốc tại nhiệt 2500C
Các vị trí đo chiều dày (mm) 0 150 C 250 C0 Thực nghiệm Mô phỏng Sai lệch %tP Thực nghiệm Mô phỏng Sai lệch %tP 1 0,711 0,692 2,67 0,718 0,695 3,14 2 0,662 0,655 1,03 0,672 0,659 1,97 3 0,613 0,604 1,42 0,614 0,612 0,36 4 0,572 0,584 2,06 0,576 0,581 0,84 5 0,544 0,553 1,62 0,542 0,551 1,59 6 0,562 0,572 1,78 0,564 0,570 1,04 7 0,568 0,575 1,32 0,571 0,573 0,29 8 0,573 0,577 0,68 0,576 0,574 0,33 TB 0,601 0,602 0,15 0,604 0,602 0,39
3 7 3 So sánh phân bố chiều dày của chi tiết dạng cốc trụ thông qua mô phỏng tại các nhiệt độ khác nhau
Chiều dày của chi tiết dạng cốc trụ khi mô phỏng dập vuốt tại nhiệt độ 1500C và 2500C được so sánh với chiều dày chi tiết tại nhiệt độ phòng Kết quả đo chiều dày chi