2.
1.4.1Tình hình nghiên cứu trên thế giới
Chungchoo Ch. [4] cho rằng tốc độ quay dụng cụ và lƣợng chạy dụng cụ đóng một vai trò quan trọng trong khả năng tạo hình của một quá trình tạo hình gia tăng đơn điểm. Dòng nguyên liệu gián đoạn của quá trình đó cho phép thành của chi tiết mỏng hơn so với dòng liên tục của một quá trình tạo hình thông thƣờng. Đối tƣợng nghiên cứu là nghiên cứu hiệu quả tốc độ quay, ảnh hƣởng đến khả năng tạo hình thép DIN 1,0037 (thép St 37-2). Các dụng cụ khác nhau có tốc độ quay 100 v/ph và 1000 v/ph, và lƣợng chạy dụng cụ là 300 mm/ph và 3000 mm/ph, tốc độ khác nhau đã đƣợc lựa chọn nhƣ các thông số quá trình tạo hình nửa hình cầu 100 mm hoặc vỏ mái vòm bằng đầu cầu 10 mm. Kết quả cho thấy, tốc độ quay dụng cụ và lƣợng chạy dụng cụ ảnh hƣởng khả năng tạo hình SPIF của kim loại tấm, tốc độ quay dụng cụ có tác dụng nhiều hơn đến khả năng tạo hình, tăng tốc độ quay dụng cụ, giảm khả năng tạo hình có nghĩa là tăng độ nhám và mòn dụng cụ. Lƣợng chạy dụng cụ có ảnh hƣởng rất nhỏ đến khả năng tạo hình.
Tập thể các tác giả I. Cerro, E. Maidagan, J. Arana,A.Rivero, P.P. Rodr´ıguez [5] phân tích dựa trên các kiểm tra thử nghiệm và mô hình hóa yêu cầu phân tích ảnh
HVTH: Đinh Văn Đức Trang 24 hƣởng của các thông số quá trình là cải tiến tốc độ dụng cụ, lực tạo hình và chiến lƣợc tạo hình lên các đặc tính của phần tạo hình gia tăng và đi sâu hơn vào sự hiểu biết của quá trình đó. Vì vậy, bài báo này cho thấy kết quả sơ thu với các kiểm tra thử nghiệm và một mô hình FEM đơn giản mà cho phép dự đoán chính xác một số đặc điểm của các chi tiết đƣợc tạo hình, vã cũng cho thấy rằng việc bôi trơn cũng là một lý do chính yếu để đạt đƣợc một bề mặt chất lƣợng tốt, chiến lƣợc tạo hình ảnh hƣởng đến độ nhám bề mặt.
Các tác giả [1] tập trung vào trình bày một phƣơng pháp sáng tạo và khả thi để kiểm tra những giới hạn mỏng của kim loại tấm tạo hình gia tăng âm cùng với xác minh quy luật phân bố độ dày của Côsin. Quy luật Côsin đƣợc xác minh bằng cách so sánh độ dày đo bằng thực nghiệm của các chi tiết tạo hình gia tăng với những quy luật đó. Để kiểm tra giới hạn của một tấm kim loại mỏng, ý tƣởng đƣợc dựa trên tạo hình của một chi tiết đối xứng trục với những độ dốc khác nhau và với những chiều dày khác nhau. Một vòng cung của một vòng tròn đã đƣợc chọn là đƣơ
mô hình hóa chi tiết đối xứng trục. Căn cứ vào quy luật Côsin, biểu thức toán học đƣợc phân tích để dự đoán sự phân bố độ dày theo độ sâu của chi tiết và giới hạn mỏng của kim loại tấm. Các tấm kim loại nhôm đã đƣợc sử dụng làm vật liệu thí nghiệm. Để kiểm tra giới hạn mỏng của nó, chi tiết đối xứng trục, đƣợc mô hình hóa bằng một vòng cung đƣơng, đƣợc tạo hình từng bƣớc cho đến khi nó bị nứt. Độ dày của chi tiết bị nứt đƣợc đo tại các điểm khác nhau dọc theo chiều sâu của nó và so sánh với quy luật dự đoán Côsin. Mỏng tối đa tại một điểm, mà tại đó độ dày theo quy luật Côsin, đƣợc gọi là giới hạn mỏng kim loại tấm. Để có đƣợc kết quả chính xác, bốn chi tiết nhƣ vậy có cùng một thiết kế đƣơng sinh đƣợc tạo hình. Dựa trên những kết quả này, một số chi tiết đối xứng trục và các chi tiết bất đối xứng đã đƣợc tạo hình cùng một góc nghiêng. Việc này đã phát hiện ra rằng các giới hạn mỏng thu đƣợc từ các chi tiết đƣợc tạo hình cùng góc nghiêng cố định là thấp hơn chút ít so với những chi tiết thu đƣợc từ các chi tiết theo mô hình với cùng một thiết kế đƣơng sinh.
Theo kết luận, một chiến lƣợc để kiểm tra giới hạn thấp nhất có thể kim loại tấm mỏng đã đƣợc đề xuất. Các phƣơng pháp đƣợc đề xuất là khả năng để kiểm tra giới hạn mỏng kim loại tấm giảm thời gian xử lý và chi phí. Những công việc trong tƣơng
HVTH: Đinh Văn Đức Trang 25 lai là sẽ khảo ảnh hƣởng của bán kính đƣờng sinh và khảo sát lại các thông số thử nghiệm xem chúng có ảnh hƣởng đến kết quả nhƣ thế nào.
Cùng với hai tác giả [6] đã nhận định. Trong tạo hình gia tăng âm, một dải độ mỏng đặc trƣng xuất hiện trên các chi tiết, khi góc của thành sản phẩm tiếp cận giá trị tối đa. Ảnh hƣởng của dải độ mỏng lên sự xuất hiện vết nứt trên chi tiết đã đƣợc nghiên cứu trong các kiểm tra hiện tại. Ngƣời ta tìm thấy sự xuất hiện của một dải độ mỏng khi thử nghiệm mẫu của một kiểm tra khả năng biến dạng không có nghĩa là ảnh hƣởng đến kết quả kiểm tra. Sự giảm khả năng tạo hình do sự xuất hiện của dải độ mỏng chỉ xảy ra nếu mẫu bị nứt ở khu vực mặt bích. Để đánh giá giới hạn tạo hình thực sự của một tấm kim loại, điều kiện liên quan đến sự xuất hiện của vết nứt chi tiết đƣợc đề xuất.
Các tác giả [3] đã tiến hành nghiên cứu ảnh hƣởng của hiệu ứng springback. Tạo hình gia tăng là một quá trình tạo hình phức tạp diễn ra liên tục do sự tích lũy biến dạng cục bộ trong quá trình của nó, và springback (phục hồi lại hình dạng khi bị biến dạng), chất lƣợng tạo hình bị ảnh hƣởng bởi hiệu ứng này sẽ xảy ra. Phƣơng pháp đánh giá springback dựa trên sự bù sai số tạo hình đã đƣợc đề xuất, nó có thể đƣợc định nghĩa là sự khác biệt giữa lý thuyết và thực tế một lƣợng bù theo hƣớng đo. Theo phƣơng pháp đánh giá bù sai số tạo hình, thử nghiệm đã đƣợc thiết kế và triển khai thực hiện. Và từ kết quả thu đƣợc, có thể cho thấy, độ lớn của springback trung bình (δE) của các chi tiết tạo hình rất nhỏ, và độ chính xác tạo hình có thể đƣợc cải thiện đáng kể bằng cách áp dụng phƣơng pháp bù. Căn cứ vào trạng thái ứng suất kéo đôi trong các biến dạng chính của vùng, một giả thuyết rằng có rất ít springback đƣợc phát sinh bởi hành vi uốn của chi tiết đƣợc tạo hình thành đã đƣợc đề xuất.
Các tác giả [7] đã thiết kế hệ thống đo biến dạng và lực tạo hình cho gia công bằng phƣơng pháp tạo hình gia tăng đơn điểm. Phƣơng pháp tạo hình kim loại tấm gia tăng đƣợc thực hiện trên các máy phay điều khiển CNC Moiri Seiki với hệ thống điều khiển FANUC MSC-521. Các lực tạo hình đo bằng cách sử dụng hệ thống đo lực đƣợc thiết kế đặc biệt kết nối với máy phay. Trái với đo lực, biến dạng của mẫu đƣợc đo bằng cách sử dụng phân tích graphometric dựa trên kiểm tra kích thƣớc và hƣớng của biến dạng dài chính của các tấm kim loại cụ thể. Bên cạnh các kết quả
HVTH: Đinh Văn Đức Trang 26 phân tích tác động của các góc thành sản phẩm, tốc độ quay dụng cụ, kích thƣớc bƣớc theo phƣơng thẳng đứng, đƣờng kính dụng cụ và bôi trơn lên độ lớn của lực tạo hình và độ giãn dài tƣơng đối của nhựa dẻo đƣợc trình bày. Kết quả cho thấy rằng các lực tạo hình là rất nhỏ so với quá trình dập sâu và nó không phụ thuộc vào kích thƣớc sản phẩm. Đó là lý do tại sao việc sản xuất các sản phẩm rất lớn là hoàn toàn phù hợp cho việc tạo hình. Bên cạnh điều này, biến dạng và lực phân bố chủ yếu là phụ thuộc vào kích thƣớc của góc thành sản phẩm, của đƣờng kính dụng cụ tạo hình, và kích thƣớc bƣớc theo chiều dọc của dụng cụ. Nhƣng phân tích sự biến dạng và lực đƣợc nghiên cứu chỉ cho thép DC05 có độ dày 1 mm. Kết quả phân tích sẽ giúp cải thiện sự lựa chọn các thiết bị thích hợp và để thiết lập các thông số tối ƣu trên quá trình phân phối ứng suất và kích cỡ của lực tạo hình cần thiết. Bằng cách này, thời gian sản xuất của sản phẩm có thể đƣợc giảm, nếu không quá trình này rất lâu. Một phân tích biến dạng và lực chi tiết của tạo hình gia tăng kim loại tấm cho sự kết hợp một số các thông số quá trình sử dụng ban đầu.
Các tác giả [8] thiết lập công thức thực hành cho phép dự đoán lực xuất hiện trong quá trình tạo hình gia tăng đơn điểm. Nghiên cứu này một mặt đã dựa trên một tập hợp lớn các thí nghiệm có hệ thống và mặt khác là kết của mô phỏng bằng phần tử hữu hạn, đo lực bằng lực kế ba thành phần Kistler loại 9265 B. Và tiến hành phân tích công thức tính toán cho ba thành phần chính của lực cho nămloại vật liệu là: hợp kim nhôm mềm: AA3003, hợp kim Al-Mg: AA5754, thép dập sâu: DC01, thép không rỉ: AISI 304 và thép lò xo: 65Cr2 đƣợc chọn theo chức năng của điều kiện làm việc (độ dày tấm, góc thành, đƣờng kính dụng cụ, và bƣớc xuống dụng cụ) với một độ chính xác tốt. Hơn nữa, một mô hình tổng quát đã đƣợc suy ra dựa vào quy hoạch thực nghiệm và mô phỏng FEM, cho phép tính toán giá trị gần đúng của lực đối với vật liệu bất kỳ, chỉ dựa trên kiến thức sức bền của độ bền kéo.
Các tác giả [9]tiến hành một khảo sát sơ bộ về ứng dụng của kỹ thuật tạo hình gia tăng đơn điểm (SPIF) với các vật liệu nhựa nhiệt dẻo. 24-1
phân đoạn thiết kế thử nghiệm với ba lần lập lại đƣợc thực hiện để khảo sát những ảnh hƣởng của các thông số tạo hình lên khả năng tạo hình của vật liệu. Nghiên cứu khả năng tạo hình của các
HVTH: Đinh Văn Đức Trang 27 với góc thành và độ sâu khác nhau đƣợc xem xét. Khả năng tạo hình của SPIF đối với các tấm nhựa nhiệt dẻo đƣợc định nghĩa là góc thành tối đa đạt đƣợc mà tấm chƣa rách và/hoặc hƣ hỏng. Góc này đƣợc đo tại vị trí nơi xảy hƣ hỏng cơ khí của tấm biến dạng chẳng hạn nhƣ nếp nhăn, nứt và rách. Trong nghiên cứu này cũng rút ra đƣợc rằng bán kính dụng cụ cũng ảnh hƣởng đến khả năng tạo hình của vật liệu. Có thể kết luận rằng kiến thức hiện có và tấm kim loại trong quá trình SPIF có thể đƣợc áp dụng cho tấm nhựa nhiệt dẻo là có lợi ích tiềm năng và tính ƣu việt.
Các tác giả trong bài báo “Tiếp cận phân tích và số hóa để dự đoán vết nứt và tối ƣu hóa khả năng tạo hình nhấn cho những hình dạng phức tạp trong tạo hình gia tăng đơn điểm” [10] dự đoán vết nứt tạo hình gia tăng tấm cho những hình dạng phức tạp ví dụ nhƣ khuôn mặt của ngƣời, một sự kết hợp giữa CAM và mô phỏng FEM đƣợc thực hiện và đánh giá giá trị vết nứt uốn (I) bằng phân tích phần tử hữu hạn. Ở đây, đê tạo vết nứt uốn, gia công đƣợc tiến hành trên vật liệu VUMAT, sử dụng phần mềm ABAQUS / Explicit Code phần tử hữu hạn. Mô phỏng CAM lần đầu tiên để tạo ra dữ liệu CL (dữ liệu cắt vị trí). Dữ liệu này sau đó tính toán, sửa đổi và xuất sang các định dạng tập tin đầu vào cho ABAQUS thông qua lập trình MATLAB. Cuối cùng, dự đoán và tối ƣu hóa các giá trị vết nứt uốn đƣợc thực hiện cho tạo hình tấm gia tăng âm để xác định ảnh hƣởng của một số thông số ví dụ nhƣ bƣớc xuống dụng cụ, bán kính dụng cụ, độ dày của phôi và sau đó kiểm tra bằng thực nghiệm.
Các tác giả trong bài báo: “Khả năng tạo hình của hợp kim magie trong phƣơng pháp tạo hình gia tăng nóng” [11] cho rằng. Nâng cao khả năng tạo hình là một trong những nhân tố chính của thành công và vì lý do này nó đƣợc khảo sát, còn trên các vật liệu nhẹ, sử dụng gia nhiệt sơ bộ đƣợc yêu cầu. Trong bài báo khả năng tạo hình, vật liệu Magnesium AZ31 đƣợc khảo sát bằng tạo hình gia tăngnóng. Đồ gá cho quá trình tạo hình có hệ thống gia nhiệt và làm nguội, tập trung vào các công cụ hiện có để mô tả khả năng tạo hình của vật liệu. Cuối cùng trình bày đƣợc đƣờng cong giới hạn hƣ hỏng tạo hình ở những nhiệt độ khác nhau cho mục tiêu nghiên cứu vết nứt.
Các tác giả [12] đã kết luận rằng “Các công cụ mô phỏng số đƣợc đặc trƣng bởi chi phí thấp”. Trong công trình này, rãnh trên tấm đã đƣợc thực hiện bằng công
HVTH: Đinh Văn Đức Trang 28 nghệ tạo hình gia tăng. Mục đích của nghiên cứu này là phân tích các lực liên quan đến đƣờng chạy dao dụng cụ và đƣờng kính của nó. Mô phỏng FEM đã đƣợc thực với mục đích thực hiện một so sánh giữa các giá trị lực thực nghiệm đã chỉ ra và bởi FEM. Phân tích FEM bên cạnh việc cho phép sự riêng lẻ trong những điểm nơi điều kiện hƣ hỏng diễn ra bằng những đánh giá đơn giản các giá trị ứng suất đạt đƣợc. Vì vậy, phƣơng pháp FEM có thể đƣợc sử dụng để xác định đƣờng chạy dao của dụng cụ trong giai đoạn thiết kế chu trình.
Trong bài báo nghiên cứu “Những vấn đề về khả năng chế tạo của tấm bằng phƣơng pháp tạo hình gia tăng” [13], mô hình hóa quá trình tạo hình tấm gia tăng (SPIF) đƣợc nghiên cứu. Tập trung chính phân tích hạn chế. Trong quá trình thực tế SPIF hai loại rủi ro có thể đƣợc xem xét: hƣ hỏng vật liệu và hƣ hỏng công cụ có liên quan đến lực tạo hình. Từ quan điểm nhìn nhận của sản xuất an toàn, tất cả rủi ro đƣợc giảm thiểu. Mục tiêu của nghiên cứu này là để dự đoán hƣ hỏng vật liệu và hƣ hỏng dụng cụ. Nghiên cứu thực nghiệm, số và lý thuyết đƣợc thực hiện để xác định khả năng tạo hình vật liệu và các thành phần tải trọng hình thành. Tạo hình gia tăng tấm chiến lƣợc để xác định sơ đồ giới hạn tạo hình (FLD) (forming limit diagram) đƣợc chỉ ra. Kết quả thử nghiệm thu đƣợc đã đƣợc tìm thấy là một trong những sự phù hợp tốt với xem xét lý thuyết.
Một thử nghiệm về khả năng đo lực trong phƣơng pháp tạo hình gia tăng đơn điểm đƣợc mô tả và một số phép đo lƣờng lực trong tạo hình gia tăng đƣợc báo cáo [43]. Sử dụng một lực kế bàn Kisler lắp phía trên đồ gá, ba thành phần lực đƣợc đo xuyên suốt quá trình tạo hình. Chƣơng trình kiểm tra thực nghiệm báo cáo tập trung chính vào ảnh hƣởng của bốn thông số gia công khác nhau lên lực tạo hình: cỡ bƣớc tiến giữa hai biên dạng liên tiếp, đƣờng kính của dụng cụ, độ dốc của thành chi tiết và chiều dày của tấm đƣợc tạo hình. Ảnh hƣởng của sự bôi trơn và hình học của chi tiết kiểm tra trong tạo hình gia tăng đã đƣợc khảo sát bằng loạt thử nghiệm ban đầu. Việc ngăn chặn hƣ hỏng chi tiết dựa vào hình dáng của đƣờng cong lực đƣợc giải thích. Đối với việc kiểm tra hƣ hỏng vật liệu, kết quả phân tích chứng minh mối quan hệ giữa các thông số gia công và lực đƣợc trình bày trong bài báo này.
HVTH: Đinh Văn Đức Trang 29