Kích thước và hình dáng sản phẩm

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ CÔNG NGHỆ DẬP THỦY TĨNH

2.4. Kích thước và hình dáng sản phẩm

Số thao tác dập vuốt và kích thước bán thành phẩm được xác định căn cứ vào các hệ số dập vuốt cho phép (m1, m2,…mn-1, mn), các hệ số này quy định mức giảm giới hạn của đường kính phôi gốc hoặc phôi trung gian sau một thao tác vuốt. Sau lần vuốt thứ nhất

d1 = m1D3

Sau lần vuốt thứ hai, thứ ba và tiếp sau đó:

d2 = m2d1;

………..

dn = mndn-1;

Trị số hệ số vuốt phụ thuộc và các tính chất và tình trạng vật liệu dập vào độ dày tương đối và tuyệt đối của nó (đối với thao tác thứ nhất, độ dày tương đối là 100s/D3, đối với các thao tác vuốt tiết theo – 100s/dn-1) và phụ thuộc vào các điều kiện thực hiện thao tác – tình trạng các bề mặt làm việc của khuôn dập, sự có vật liệu bôi trơn, tốc độ vuốt… Khi vuốt các chi tiết có bích, hệ số vuốt lần thứ nhất cũng phụ thuộc vào cả đường kình tương đối của bích : D /dn (dn-đường kính ống được vuốt). Theo bảng 9 – Sổ tay thiết kế khuôn dập tấm ta có thể tra được các hệ số vuốt giới hạn của vật liệu.

1,00

0,96

0,88

Xuất phát từ giả thiết rằng : diện tích bề mặt của chi tiết đã được dập vuốt tăng lên do sự biến mỏng cân bắng với phần diện tích bề mặt của nó bị giảm di do sự tăng dày của phần thành ,nghĩa là diện tích bề mặt của chi tiết không bị thay dổi so với diện tích bề của phôi (dập vuốt không biên mỏng )

Fchi tiết = F phôi

Do điều kiện này không được áp dụng trong trường hợp này nên ta thêm vào một hệ số điều chỉnh fđc để tính đến sự thay đổi trung bình của diện tích bề mặt phôi trong quá trình dập . Hệ số điều chỉnh : f đc có thể được xác định dực vào công thức kình nghiệm ,gần đúng của Soopam :

ô ê 2

ôi

1 0,95 0.8

ph i chiti t

c

fdc F

F S K

 r

 



Như vậy mức độ dập vuốt Kv =Dphoi/ d có ảnh hưởng nhiều nhất tơi sự thay đổi của hệ số điều chỉnh fđc . Mức độ dập vuốt Kv càng lớn thì hệ số fđc càng nhỏ . Tùy theo tỷ số của các thông số trong công thức (4-19) hệ số điều chỉnh fđc có thể thay đỏi hoặc lớn hơn 1 , hoặc cũng có thể nhỏ hơn 1 và bằng 1 (hình) do đó diện tích bề mặt của chi tiết sau khi dập vuốt có thể tăng lên (f đc <10 hoặc giảm đi (fđc

>1) hoặc không thay đổi (fđc=1) so với diện tích bề mặt của phôi ban đầu . Sở dĩ như vậy là do cú sự thay dổi của cỏc thụng số Kv,àvà r cối làm thay đổi cả ứng suất kéo hướng kính và ứng suất nén tiếp tuyến σ và σρ, do đó làm thây đổi kích thước của phần vành của chi tiết dập vuốt tùy theo ứng suất kéo lớn hay ứng suất nén lơn hơn . Cuối cùng là do có sự biến mỏng hoặc biến mỏng hoặc biến dày của phần vành làm cho diện tích bề mặt của chi tiết sau khi dập vuốt hoặc tăng lên hay giảm xuống

Hinh 3.3 

ô

2 2

ê

ôi

1 1

0,697 0,95 0.8 0,95 0,8.0,7. .2, 28 1

6

ph i chiti t

c

fdc F

F S K

 r

   

 

suy ra F phôi = 0,697. 16956=11814 (mm2)

với Dph iô  1,13. Fchitiet  1,13. 11814 122  (mm)

2.4. Giới hạn chảy và ứng suất chảy 2.4.1. Giới hạn chảy

Ứng suất chảy có thể coi là ứng suất tức thời. Để nắm được hành vi của vật liệu trong biến dạng 3 chiều, cần biết sự khác nhau của trạng thái ứng suất tức thời (ứng suất chảy) cần cho biến dạng dẻo tại tốc độ biến dạng đang xét:

.

Hình 2.8. (a) Đường cong ứng suất thực-biến dạng thực trong thử kéo.

(b) Ứng suất thực-biến dạng thực trong tạo độ log-log.

Ứng suất chảy là hàm của nhiệt độ, biến dạng, tốc độ biến dạng và trạng thái cấu trúc vĩ mô.

 , , , 

f S

    

 : là nhiệt độ .  : là tốc độ biến dạng.

 : là biến dạng. S: là cấu trúc của vật liệu có tính đến lịch sử biến dạng và nhiệt luyện.

Quá trình biến dạng tạo hình bằng phương pháp dập áp lực cao bên trong phụ thuộc nhiều vào tính chất vật liệu. Các tính chất của các loại thép tấm kết cấu và

thép tấm hàn như độ bền uốn, độ bề kéo, tính dẻo và dị hướng cần được xác định.

Lịch sử sản xuất của tấm có ảnh hưởng đến cơ tính như cán, hàn, nhiệt luyện cần phải theo dõi chặt chẽ. Yêu cầu về chất lượng của tấm như sau:

 Độ giãn dài lớn.

 Chỉ số biến cứng lớn.

 Tính dị hướng thấp.

 Tính chất cơ học và tính chất bề mặt các mối hàn giống kim loại nền.

 Chất lượng bề mặt cao, đảm bảo giãn phình tự do.

 Dung sai chiều dày, đường kính nhỏ.

2.4.2 Ứng suất chảy của vật liệu và khả năng biến dạng tấm

 Với mục đích tối ưu hóa các quá trình công nghệ và các quá trình thiết kế sản phẩm dập áp lực thủy tĩnh, công nghệ dập thủy tĩnh phải được cân nhắc kĩ lưỡng. Một trong các khâu là đặc tính cơ học của vật liệu có vai trò rất quan trọng vì nó cho phép xác định giới hạn biến dạng và chất lượng sản phẩm sau tạo hình.

Ngoài việc cho phép mô phỏng số quá trình bằng phương pháp FEM nó còn cần thiết cho phép xác định ứng suất chảy của vật liệu tấm. Vì vậy để thiết kế công nghệ có hiệu quả cần phải thực hiện các vấn đề sau:

 Xác định tính chất vật liệu chuyên dụng cho vật liệu tấm.

 Xác định khả năng biến dạng của vật liệu tấm sử dụng trong công nghệ dập thủy tĩnh.

 Phát triển phương pháp kiểm tra chất lượng của ống được cung cấp trên thị trường.

 Quan hệ giữa ứng suất và biến dạng.

Trong trường hợp kéo và nén, ứng suất quy ước (hoặc định mức) e được tính

như sau: 0

0

e l l l

 

Trong trường hợp tổng quát này thì l0 là chiều dài ban đầu của mẫu thí nghiệm kéo, và l là chiều dài cuối cùng. Ứng suất quy ước S được tính theo công thức sau:

0

S L

 A

Trong đó A0 là tiết diện ban đầu của mẫu, L là lực tác dụng.

Tốc độ biến dạng quy ước còn gọi là tốc độ biến dạng e được xác định như là tốc độ biến dạng và nó phụ thuộc vào tốc độ (m/s) quá trình thử biến dạng (tốc độ dụng cụ). Tốc độ biến dạng được xác định như sau:

0 e t

d v

e d l

0 0

0 t

l l

l v

e d l



 

Trong đó v là tốc độ chuyển động dụng cụ.

 Ứng suất thực, tốc độ biến dạng và biến dạng thực.

Ứng suất thực  được xác định như sau: L

  A

Trong đó A là tiết diện tức thời tương ứng với tải L. Biến dạng thực  được xác định như sau:

0

ln l

    l

 

Trong đó l0 là chiều dài ban đầu, l là chiều dài tức thời. Như vậy biến dạng thực có thể xem như hàm của biến dạng quy ước:  lne1

Đối với biến dạng nhỏ thì biến dạng thực có thể lấy bằng biến dạng quy ước, khi biến dạng lớn thì biến dạng thực và biến dạng quy ước sẽ khác nhau nhiều.

Tốc độ biến dạng thực được xác định như sau:

0

t t

d l d l

d d

 

  

   

Trong đó v là tốc độ chuyển động của dụng cụ.

Trong tạo hình kim loại, tải và công (tải x quãng đường) yêu cầu cho quá trình là thông số rất quan trọng, vì nó xác định công suất máy cho quá trình.

t

d v

d l

   

Tải và công phụ thuộc vào đặc tính cơ học của vật liệu và hình học của sản phẩm và phôi ban đầu. Chính vì vậy mà phương trình liên hệ giữa ứng suất thực và biến dạng thực là đặc biệt quan trọng trong phân tích nguyên công tạo hình kim loại.