Chƣơng 1 TỔNG QUAN CÔNG NGHỆ DẬP THỦY CƠ
1.5. Kết luận chƣơng 1
Qua việc phân tích, đánh giá các kết quả nghiên cứu của các nhà khoa học trên thế giới và trong nƣớc về dập thủy cơ, cho thấy đây là một phƣơng pháp tạo hình kim loại tiên tiến có nhiều ƣu điểm nổi trội so với các phƣơng pháp dập thơng thƣờng. Qua đó, tác giả cũng đã xác định đƣợc vấn đề nghiên cứu của luận án. Đó là nghiên cứu ảnh hƣởng của các yếu tố công nghệ dập thủy cơ chi tiết dạng côn nhƣ: Tỷ số của áp suất chất lỏng ban đầu và áp suất chất lỏng tạo hình Kq, áp lực chặn qc và chiều dày tƣơng đối của phôi s* đến
quá trình dập thủy cơ chi tiết dạng côn từ ba loại vật liệu cơ bản Cu99.97, thép C08s và 08Cr18Ni10. Để giải quyết vấn đề trên, trong chƣơng tiếp theo tác giả sẽ tập chung nghiên cứu cơ sở lý thuyết bài toán dập thủy cơ và phân tích làm rõ ảnh hƣởng của các yếu tố cơ bản đến quá trình dập. Đồng thời đƣa ra cơ sở tính tốn các yếu tố chính phục vụ cho việc nghiên cứu mơ phỏng và thực nghiệm của luận án.
Chƣơng 2
CƠ SỞ LÝ THUYẾT DẬP THỦY CƠ CHI TIẾT DẠNG CÔN
2.1. Đặc điểm chi tiết dạng côn
Chi tiết dạng côn là một trong những dạng sản phẩm điển hình trong tạo hình kim loại tấm. Theo phƣơng pháp dập truyền thống, khi dập vuốt chi tiết hình cơn từ phơi phẳng, đặc điểm biến dạng của quá trình dập vuốt là chày chỉ tiếp xúc với phơi một diện tích nhỏ tại vùng tâm phơi, cịn phần lớn vành phơi đƣợc tự do, không tiếp xúc với chày và vành chặn, không chịu tác dụng của ngoại lực. Vì vậy khi chày kéo phơi vào trong cối để tạo thành chi tiết thì tại vùng này phát sinh những ứng suất kéo hƣớng kính σρ và ứng suất
nén theo phƣơng tiếp tuyến σθ [2], [11]. Dƣới tác dụng của ứng suất nén tiếp tuyến σθ, phần cơn của chi tiết (nằm ngồi vịng chặn) có thể bị mất ổn định và tạo thành các sóng nhăn. Để làm giảm ứng suất nén σθ cần phải tìm cách tăng ứng suất kéo σρ theo hƣớng kính. Bởi vì khi tăng σρ thì ứng suất nén σθ sẽ
phải giảm đi (theo điều kiện dẻo: σρ + σθ = βσs).
Một trong những phƣơng pháp để tăng ứng suất kéo hƣớng kính σρ là dập vuốt các chi tiết hình cơn trong các cối có gân vuốt [2], [11]. Gân vuốt có tác dụng làm tăng trở lực biến dạng trên quãng đƣờng dịch chuyển phần vành phơi vào trong cối, do đó làm tăng ứng suất kéo σρ. Tuy nhiên khi tăng ứng suất kéo hƣớng kính σρ sẽ gây ra sự biến mỏng thành và có thể dẫn đến sự phá huỷ chi tiết (đứt hoặc rách). Chính vì vậy kích thƣớc của gân vuốt cần phải chọn sao cho mức độ tăng của ứng suất kéo hƣớng kính khơng gây ra sự đứt đáy của chi tiết.
Trong gia công áp lực, chi tiết dạng côn đƣợc chia làm ba loại dựa vào góc cơn và chiều cao tƣơng đối của chi tiết [2], [11]:
- Chi tiết côn thấp: Chiều cao tƣơng đối h/d = 0,1 ÷ 0,25 và góc giữa đƣờng sinh với phƣơng thẳng đứng (góc cơn) là α = 50o
- Chi tiết cơn trung bình: h/d = 0,3 ÷ 0,7; α = 25o ÷ 45o. - Chi tiết cơn cao: h/d ≥ 0,8; α = 10o ÷ 30o.
Hình 2. 1. Sơ đồ dập vuốt chi tiết cơn theo phƣơng pháp truyền thống Cối có gân vuốt đƣợc sử dụng để dập vuốt các chi tiết hình cơn tƣơng Cối có gân vuốt đƣợc sử dụng để dập vuốt các chi tiết hình cơn tƣơng đối thấp có tỷ số h/d 0,3. Khi dập vuốt các chi tiết hình cơn trung bình 0,3 < h/d < 0,7 có thể có chặn phơi hoặc khơng có chặn phôi tuỳ thuộc vào chiều dày tƣơng đối của phơi (
0 D S 100%). Khi 0 D S 100% > 2,5 thì có thể dập vuốt khơng cần chặn phơi trong cối kín sau một nguyên công. Khi
0
D S
100% < 2,5 cần phải dập vuốt có chặn phơi ở phần vành và thƣờng phải dập qua 2 nguyên cơng. Khi đó bán thành phẩm ở ngun cơng đầu có dạng cong đều và đƣờng kính của nó bằng đƣờng kính đáy lớn của hình cơn, cịn chiều cao đƣợc xác định từ điều kiện cân bằng diện tích bề mặt giữa phơi và chi tiết.
Cịn đối với các chi tiết cơn có chiều cao tƣơng đối h/d > 7 và có góc cơn α = 10o ÷ 30o cần phải tạo hình qua một số nguyên công dập theo hai phƣơng pháp cơ bản [2], [11]:
- Phƣơng pháp thứ nhất: Dập vuốt nhiều nguyên cơng để tạo thành chi tiết hình trụ bậc, sau đó là phẳng để tạo thành cơn trong khn đặc biệt (hình 2.2a). Phƣơng pháp này có nhƣợc điểm là bề mặt chi tiết côn không bằng phẳng. Vì vậy cần phải tiến hành gia cơng trên máy miết để làm nhẵn bề mặt côn sau khi dập.
Hình 2. 2. Các phƣơng pháp dập chi tiết côn cao
- Phƣơng pháp thứ hai: Ở nguyên cơng đầu dập vuốt thành hình trụ có đƣờng kính bằng đƣờng kính đáy lớn của hình cơn, sau đó mỗi ngun cơng tiếp theo sẽ tạo dần bề mặt của hình cơn cho đến khi đạt đƣợc mặt cơn hồn chỉnh theo bản vẽ (hình 2.2b). Chất lƣợng bề mặt của chi tiết côn khi dập theo phƣơng pháp này cao hơn so với phƣơng pháp thứ nhất xong vẫn thấy có vết qua mỗi lần dập.
Nhƣ vậy, rõ ràng về mặt hình học, chi tiết dạng cơn là tƣơng đối đơn giản nhƣng lại đòi hỏi cơng nghệ tạo hình khá phức tạp, với số lƣợng nguyên công cần thiết cho phƣơng pháp dập thông thƣờng là khá lớn. Nhƣng với phƣơng pháp dập thủy cơ, sẽ dễ dàng tạo hình đƣợc chi tiết dạng côn với số lƣợng nguyên công không đáng kể. Để làm rõ đặc điểm công nghệ dập thủy cơ, trong phần này, luận án đi nghiên cứu cơ sở lý thuyết bài tốn dập vuốt chi tiết cơn bằng phƣơng pháp thủy cơ để làm rõ bản chất của phƣơng pháp cũng nhƣ các yếu tố ảnh hƣởng đến q trình làm cơ sở cho việc mơ phỏng và thực nghiệm trong các chƣơng tiếp theo.