6. Cấu trúc của nội dung luận án
3.7.3 So sánh phân bố chiều dày của chi tiết dạng cốc trụ thông qua mô phỏng tại các
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 tiết tại các nhiệt độ được thể hiện như trong Bảng 3.20 và đồ thị Hình 3.42. Vị trí mỏng nhất trong cả 3 mẫu đều tại điểm đo số 5. Sai lệch về chiều dày chi tiết được áp dụng theo công thức (3.7), trong đó sai lệch chiều dày tại nhiệt độ 1500C so với nhiệt độ phòng là 0,78% và sai lệch chiều dày tại nhiệt độ 2500C so với nhiệt độ phòng là 1,17% như trên đồ thị Hình 3.42. Khi so với chiều dày trung bình của chi tiết từ điểm đo số 4 đến điểm đo số 1 chiều dày của cốc tăng dần khi nhiệt độ tăng và chiều dày giảm từ điểm đo số 8 đến điểm đo số 5 khi nhiệt độ tăng. Sai lệch tại vị trí mỏng nhất với giá trị trung bình của chi tiết tại các nhiệt độ: tại nhiệt độ phòng là 7,17%, nhiệt độ 1500C là 8,14%, nhiệt độ 2500C là 8,47%. Từ kết quả về phân bố chiều dày của chi tiết tại các nhiệt độ cho thấy chi tiết dạng cốc có xu hướng biến mỏng khi tăng nhiệt độ, tuy nhiên mức độ biến mỏng là không đáng kể. Cụ thể, giá trị biến đổi khi đó là 0.78% và 1.17% tương ứng khi dập tại 1500C và 2500C. Sự biến mỏng này là do ảnh hưởng nhiều của các thông số công nghệ, hình học, vật lý. Chính vì vậy cần phải tối ưu các thông số này để đạt được độ đồng đều của chi tiết dạng cốc khi tăng nhiệt độ trong quá trình dập vuốt.
Bảng 3. 20 So sánh giữa kết quả mô phỏng về phân bố chiều dày của chi tiết dạng cốc trụ tại các nhiệt độ. Các vị trí đo chiều dày (mm) Nhiệt độ Sai lệch %tP 250C. 1500C. 2500C. 1500C. 2500C. 1 0,688 0,692 0,695 0,60 1,10 2 0,649 0,655 0,659 0,88 1,43 3 0,599 0,604 0,612 0,94 2,20 4 0,579 0,584 0,581 0,84 0,33 5 0,557 0,553 0,551 0,78 1,17 6 0,574 0,572 0,570 0,33 0,70 7 0,577 0,575 0,573 0,25 0,74 8 0,579 0,577 0,574 0,29 0,77 TB 0,600 0,602 0,602 0,23 0,27
98
Hình 3. 42 Đồ thị sai lệch về chiều dày phân bố của chi tiết dạng cốc trụ khi mô phỏng tại các nhiệt độ.
99
KẾT LUẬN CHƯƠNG 3
- Đã thiết kế và xây dựng sơ đồ, mô hình thực nghiệm tích hợp hệ thống gia nhiệt cho bộ khuôn dập vuốt;
- Xây dựng mô hình toán học để xác định nhiệt độ theo thời gian đối với phôi ban đầu (PT 3.1) và các phôi tiếp theo (PT 3.2);
𝑓(𝑥1) = 𝑎1∗ exp (− (𝑥1−𝑏1
𝑐1 )2) + 𝑎2∗ exp (− (𝑥1−𝑏2
𝑐2 )2) + 𝑎3∗ exp (− (𝑥1−𝑏3
𝑐3 )2) (3.1)
𝑓(𝑥2) = 𝑎 ∗ 𝑥𝑏+ 𝑐 (3.2)
- Kiểm chứng về dự đoán đường cong giới hạn tạo hình (FLC) ở nhiệt độ phòng khi áp dụng các mô hình vật liệu Swift, Voce, Kim-Tuan. Kết quả chỉ ra rằng mô hình của Kim-Tuan thể hiện dự đoán tốt nhất khi so sánh về chiều cao tạo hình chi tiết dạng cốc trụ trong mô phỏng số và thực nghiệm;
- Đánh giá độ chính xác của đường cong giới hạn tạo hình (FLC) vật liệu SPCC xác định bằng hai phương pháp tỷ lệ và đề xuất mới. Kết quả cho thấy phương pháp đề xuất mới cho sự đồng thuận tốt hơn về chiều cao tạo hình giữa mô phỏng số và thực nghiệm;
- Khảo sát ảnh hưởng của thông số đầu vào gồm lực chặn phôi, mức độ dập vuốt, bán kính cong của chày đến các thông số đầu ra là chiều cao tạo hình. Nghiên cứu chỉ ra rằng lực chặn phôi và mức độ dập vuốt tỷ lệ nghịch với chiều cao tạo hình còn bán kính cong của chày tỷ lệ thuận với chiều cao tạo hình. Bên cạnh đó, lực chặn phôi và mức độ dập vuốt có ảnh hưởng lớn đến chiều cao tạo hình; bán kính chày ít ảnh hưởng đến chiều cao tạo hình;
- Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ đến chiều cao tạo hình của chi tiết dạng cốc tại các nhiệt độ 250C; 1500C; 2500C. Khi dập vuốt, nhiệt độ có ảnh hưởng rất lớn đến chiều cao tạo hình. Khi nhiệt độ tăng thì chiều cao tạo hình của chi tiết dạng cốc tăng. Khi tăng nhiệt độ phôi lên 2500C thì chiều cao tạo hình tăng 43,46% so với dập vuốt tại nhiệt độ phòng.
- Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ 25 0C; 150 0C; 250 0C đến chiều dày phân bố của chi tiết dạng cốc trụ khi mô phỏng và thực nghiệm. Kết quả cho thấy nhiệt độ cao có ảnh hưởng không đáng kể đến độ biến mỏng của chi tiết dạng cốc trụ;
- Phạm vi nghiên cứu của các thông số đầu vào là.
Lực chặn phôi FBH=10 ÷ 15 (kN)
Bán kính cong của chày Rp= 4÷8 (mm)
Mức độ dập vuốt Mt= 2,1÷ 2,4
100
CHƯƠNG 4. XÂY DỰNG MÔ HÌNH TOÁN THỂ HIỆN ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ THÔNG SỐ ĐẾN CHIỀU CAO TẠO HÌNH VÀ CHIỀU DÀY PHÂN BỐ CHI TIẾT DẠNG CỐC TRỤ KHI DẬP VUỐT
Chất lượng sản phẩm dập vuốt chịu ảnh hưởng của các thông số đầu vào gồm chế độ công nghệ (lực dập, lực chặn phôi), thông số hình học (Bán kính lượn của cối, bán kính cong của chày, khe hở giữa chày và cối), thông số vật lý (nhiệt độ gia công, hệ số ma sát) …với mức độ ảnh hưởng khác nhau. Trong nghiên cứu này các thông số đầu vào gồm lực chặn phôi (FBH), bán kính cong của chày (Rp), nhiệt độ gia nhiệt (T) và mức độ dập vuốt (Mt) được phân tích mức độ ảnh hưởng và tối ưu hóa để đạt được chiều cao tạo hình lớn nhất và chiều dày phân bố chi tiết dạng cốc trụ đồng đều nhất.
Từ kết quả khảo sát dựa trên mô phỏng số và thực nghiệm kiểm chứng ảnh hưởng của các thông số đến quá trình dập vuốt được xác định trong chương 3, các miền giá trị phù hợp đã được xác định. Trong chương này sẽ ứng dụng phương pháp thiết kế thực nghiệm Taguchi, phân tích phương sai ANOVA và phần mềm Matlab để xây dựng mô hình toán học biểu diễn mối quan hệ giữa các thông số đầu vào (lực chặn phôi (FBH),
bán kính cong của chày (Rp), nhiệt độ gia nhiệt (T) và mức độ dập vuốt (Mt)) đến các thông số đầu ra gồm chiều cao dập vuốt (HR) và chiều dày phân bố (tP) của chi tiết dạng cốc trụ.