Luận án Tiến sĩ Kỹ thuật: Nghiên cứu ảnh hưởng của một số thông số công nghệ cơ bản trong dập thủy cơ vật liệu tấm

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI NGUYỄN VĂN THÀNH NGUYỄN VĂN THÀNH NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ THÔNG SỐ NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ THÔNG SỐ CÔNG NGHỆ CƠ BẢN TRONG DẬP THỦY CƠ CÔNG NGHỆ CƠ BẢN TRONG DẬP THỦY CƠ VẬT LIỆU TẤM VẬT LIỆU TẤM

LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT HÀ NỘI – NĂM 2012 HÀ NỘI – NĂM 2012

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI * TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI * NGUYỄN VĂN THÀNH NGUYỄN VĂN THÀNH NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC THÔNG SỐ CÔNG NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ THÔNG SỐ NGHỆ CƠ BẢN TRONG QUÁ TRÌNH DẬP THỦY CƠ VẬT CÔNG NGHỆ CƠ BẢN TRONG DẬP THỦY CƠ LIỆU TẤM VẬT LIỆU TẤM

Chuyên ngành: Công nghệ Tạo hình vật liệu

Mã số: 62520405

Mã số: 62.52.04.05

LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

1. PGS.TS PHẠM VĂN NGHỆ

2. PGS.TS NGUYỄN ĐẮC TRUNG

HÀ NỘI – NĂM 2012 HÀ NỘI – NĂM 2012

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là đề tài nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu kết quả nêu

trong Luận án là trung thực và chưa từng được ai công bố trong các công trình nào khác!

Hà Nội, tháng năm 2012

Nghiên cứu sinh

Nguyễn Văn Thành

LỜI CẢM ƠN

Tôi xin chân thành cảm ơn GS.TS. Nguyễn Trọng Giảng - Hiệu trưởng Trường Đại

học Bách Khoa Hà Nội và Ban giám hiệu Trường Đại học Bách khoa Hà Nội đã cho phép

tôi có thể thực hiện Luận án tại Trường Đại học Bách khoa Hà Nội.

Tôi xin cảm ơn Viện Đào tạo Sau đại học, Viện Cơ khí và Bộ môn gia công áp lực đã

luôn tạo điều kiện thuận lợi nhất trong suốt quá trình tôi làm Luận án.

Tôi xin chân thành cảm ơn PGS.TS. Phạm Văn Nghệ và PGS.TS. Nguyễn Đắc Trung

đã tận tình hướng dẫn tôi về chuyên môn để tôi có thể thực hiện và hoàn thành Luận án.

Tôi xin cảm ơn Ban Giám hiệu trường Đại học Công nghiệp Hà Nội, Ban giám đốc

trung tâm Việt Hàn và các Thầy Cô trong Trung tâm đã tạo điều kiện về thời gian, cơ sở

vật chất và động viên tôi trong suốt quá trình nghiên cứu học tập.

Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến các Thầy phản biện, các Thầy trong hội đồng

chấm luận án đã bớt chút thời gian đọc và góp những ý kiến quý báu để tôi có thể hoàn

chỉnh Luận án và định hướng nghiên cứu trong trương lai.

Cuối cùng tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới gia đình và bạn bè, những người đã

động viên khuyến khích tôi trong suốt thời gian tôi tham gia nghiên cứu và thực hiện công

trình này.

Nghiên cứu sinh

Nguyễn Văn Thành

III

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN ................................................................................................................... I

LỜI CẢM ƠN ........................................................................................................................II

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT ........................................................... V

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU ....................................................................................... VII

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ ..................................................................... VIII

MỞ ĐẦU ............................................................................................................................... 1

i. Mục đích, đối tượng và phạm vi nghiên cứu của đề tài ............................................... 2

ii. Phương pháp nghiên cứu .............................................................................................. 2

iii. Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn ......................................................................... 2

iv. Các nội dung chính trong luận án ................................................................................ 3

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ DẬP THỦY CƠ ............................................................... 5

1.1 Những nét cơ bản về DTC ............................................................................................ 5

1.1.1 Khái niệm ............................................................................................................. 5

1.1.2 So sánh phương pháp DTC với dập vuốt truyền thống (chày cứng, cối cứng) .... 7

1.1.3 Một số sản phẩm DTC điển hình ......................................................................... 8

1.1.4 Một số phương pháp tạo hình khác sử dụng nguồn chất lỏng cao áp .................. 9

1.2 Các nghiên cứu về DTC ............................................................................................. 12

1.2.1 Trên thế giới ....................................................................................................... 12

1.2.2 Trong nước: ........................................................................................................ 22

Kết luận chương 1: ........................................................................................................... 23

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ DẬP THỦY CƠ .................................................. 26

2.1 Trạng thái ứng suất, biến dạng trong DTC ................................................................. 27

2.2 Ma sát ướt khi DTC .................................................................................................... 29

2.3 Mô hình vật liệu tấm sử dụng trong DTC ................................................................... 30

2.4 Áp suất chất lỏng, lực dập và lực chặn trong DTC ..................................................... 33

2.5 Tiêu chí đánh giá sản phẩm dập tấm .......................................................................... 35

Kết luận chương 2: ........................................................................................................... 39

CHƯƠNG 3: CÁC KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU BẰNG MÔ PHỎNG SỐ ........................ 40

3.1 Mô phỏng số trong gia công áp lực ............................................................................ 40

3.2 Nghiên cứu ảnh hưởng của các thông số công nghệ trong quá trình DTC bằng mô

phỏng số ............................................................................................................................... 42

3.2.1 Thiết lập mô hình mô phỏng .............................................................................. 42

3.2.2 Khảo sát ảnh hưởng của các thông số công nghệ .............................................. 45

3.2.2.1 Ảnh hưởng của lực chặn ................................................................................. 45

3.2.2.2 Ảnh hưởng của áp suất chất lỏng trong lòng cối ............................................ 49

3.2.2.3 Ảnh hưởng của khe hở Z ................................................................................. 51

3.2.2.4 Xác định miền làm việc của áp suất chất lỏng lòng cối phụ thuộc khe hở

Z (miền làm việc DTC)………………………………………………………….....55

Kết luận chương 3: ........................................................................................................... 56

CHƯƠNG 4: XÂY DỰNG HỆ THỐNG THỰC NGHIỆM ............................................... 57

4.1 Máy ép thủy lực .......................................................................................................... 58

4.2 Hệ thống khuôn thí nghiệm ........................................................................................ 59

4.2.1 Chày DTC……………………………………………………………………...59

4.2.2 Cối DTC ............................................................................................................. 61

4.3 Hệ thống chặn thủy lực vạn năng ............................................................................... 62

4.4 Hệ thống cấp chất lỏng cao áp .................................................................................... 66

4.5 Hệ thống đo áp suất – hành trình ................................................................................ 68

4.6 Thiết bị đo lường ........................................................................................................ 72

Kết luận chương 4: ........................................................................................................... 73

CHƯƠNG 5: THỰC NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ ............................................. 74

5.1 Nghiên cứu ảnh hưởng của các thông số công nghệ tới quá trình tạo hình chi tiết cốc

trụ………. ............................................................................................................................ 74

5.1.1 Ảnh hưởng của lực chặn .................................................................................... 75

5.1.2 Ảnh hưởng của áp suất chất lỏng lòng cối ......................................................... 79

5.1.3 Ảnh hưởng của khe hở Z .................................................................................... 81

5.1.4 Xác định miền làm việc của áp suất chất lỏng lòng cối phụ thuộc khe hở Z

(miền làm việc DTC thực nghiệm) ................................................................................. 84

5.2 Ảnh hưởng của các thông số công nghệ tới độ chính xác hình học sản phẩm ........... 86

5.2.1 Ảnh hưởng của lực chặn .................................................................................... 87

5.2.2 Ảnh hưởng của áp suất chất lỏng lòng cối ......................................................... 89

5.2.3 Ảnh hưởng của khe hở Z .................................................................................... 93

5.2.4 Ảnh hưởng tổng hợp của áp suất chất lỏng lòng cối và khe hở Z ...................... 95

Kết luận chương 5: ........................................................................................................... 96

KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI ................................................... 98

Kết luận chung .................................................................................................................. 98

Những vấn đề cần được nghiên cứu tiếp: ......................................................................... 99

TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................................. 100

DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ ......................................................... 111

PHỤ LỤC .......................................................................................................................... 112

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT

Kí hiệu Diễn giải Đơn vị

DTC Dập thủy cơ

Đường kính phôi D mm

Giá trị đường kính đo ở miệng chi tiết dập mm D1

Giá trị đường kính đo ở đáy chi tiết dập mm D2

Forming Limit Curve – Đường cong biến dạng tới hạn FLC

Forming Limit Diagram- Giản đồ biến dạng tới hạn FLD

Mức độ dập vuốt K

Hệ số dập vuốt m

PTHH Phần tử hữu hạn

Áp suất chất lỏng trong lòng cối bar pc

Áp suất chất lỏng ban đầu bar p0

Áp suất xi lanh chặn bar pxl

Áp suất chất lỏng lòng cối tối đa bar pmax

Áp suất chất lỏng lòng cối tối thiểu bar pmin

Lực dập P kN

Lực chặn Q kN

Bán kính miệng cối mm Rc

Bán kính chày mm Rch

Bán kính góc lượn miệng cối mm rc

Bán kính góc lượn đỉnh chày mm rch

Bán kính góc lượn miệng cối thủy lực mm rM

Thông số dị hướng Lankford theo phương cán Thông số dị hướng Lankford theo phương 450 so với phương cán R45

Thông số dị hướng Lankford theo phương vuông góc phương cán R90

Thông số dị hướng Lankford trung bình R

Chiều dày phôi mm s

Khe hở giữa chày và cối Z mm

Độ côn sản phẩm cốc trụ (dạng tỉ lệ 1:L) α

Ứng suất tương đương MPa σ

Ứng suất bền MPa σb

Ứng suất chảy MPa σf

MPa Ứng suất theo phương dập σα

Ứng suất theo phương z trong hệ tọa độ trụ MPa σz

Ứng suất theo phương tiếp tuyến trong hệ tọa độ trụ MPa σθ

Ứng suất theo phương hướng kính theo hệ tọa độ trụ MPa σρ

maxp∆

Sai số trung bình áp suất chất lỏng lòng cối tối đa giữa kết quả

thực và kết quả tính toán từ hàm nội suy bar

minp∆

Sai số trung bình áp suất chất lỏng lòng cối tối thiểu giữa kết quả

thực và kết quả tính toán từ hàm nội suy bar

Sai số trung bình lực chặn phôi giữa kết quả thực và kết quả tính Q∆

toán từ hàm nội suy kN

α∆

Sai số trung bình độ côn sản phẩm giữa kết quả thực và kết quả

tính toán từ hàm nội suy %

Sai số trung bình áp suất chất lỏng lòng cối giữa thực nghiệm và p∆

mô phỏng bar

mm Sai số khe hở Z giữa thực nghiệm và mô phỏng ∆Z

mm Sai số kích thước bán kính giữa miệng và đáy của sản phẩm dập ∆R

Mức độ biến dạng dẻo logarit theo phương z trong hệ tọa độ trụ εz

Mức độ biến dạng dẻo logarit theo phương tiếp tuyến trong hệ εθ

tọa độ trụ

Mức độ biến dạng dẻo logarit theo phương hướng kính trong hệ ερ

tọa độ trụ

Mức độ biến dạng logarit tại thời điểm vật liệu chuyển từ trạng ε0

thái đàn hồi sang trạng thái dẻo

εp Mức độ biến dạng dẻo logarit

P (N.s/m2) Độ nhớt động lực η

Hệ số ma sát μ

VII

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU

Bảng 2.1 Trị số Lankford trung bình phụ thuộc vào vật liệu 33

Bảng 3.1 Giá trị lực chặn ứng với các sản phẩm đạt chất lượng 48

Bảng 3.2 Giá trị áp suất chất lỏng lòng cối ứng với các sản phẩm đạt chất lượng 51

Bảng 3.3 Giá trị áp suất chất lỏng lòng cối ứng các khe hở Z cho sản phẩm đạt chất

lượng 54

Bảng 4.1 Thông số kỹ thuật máy YH32, Hãng Hefei Metalforming Machine Tool

Limited 59

Bảng 4.2 Đường kính chày và khe hở Z tương ứng 60

Bảng 4.3 Thông số kỹ thuật của máy đo 3D QMM-333 73

Bảng 5.1 Thành phần hóa học và cơ tính của thép C08 74

Bảng 5.2 Giá trị lực chặn ứng với các sản phẩm đạt chất lượng 78

Bảng 5.3 Giá trị áp suất chất lỏng lòng cối ứng với các sản phẩm đạt chất lượng 81

Bảng 5.4 Giá trị áp suất chất lỏng lòng cối ứng với mỗi khe hở Z dập ra sản phẩm

đạt yêu cầu. 84

Bảng 5.5 Độ côn sản phẩm ứng với các giá trị lực chặn 88

Bảng 5.6 Độ côn sản phẩm theo áp suất chất lỏng lòng cối ứng với các khe hở Z

khác nhau 89

VIII

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ

Hình 1.1 Sơ đồ các bước DTC 5

Hình 1.2 Sơ đồ phân loại các phương pháp DTC 6

Hình 1.3 Phôi không gian được sử dụng trong DTC 7

Hình 1.4 Phương pháp dập vuốt truyền thống 7

Hình 1.5 Các chi tiết vỏ ô tô 8

Hình 1.6 Các loại két chứa nhiên liệu 9

Hình 1.7 Các sản phẩm gia dụng 9

Hình 1.8 Các chi tiết chế tạo bằng DTC 9

Hình 1.9 Sơ đồ dập xung điện thủy lực 10

Hình 1.10 Các sản phẩm dập xung điện thủy lực 10

Hình 1.11 Các sơ đồ dập thủy tĩnh 11

Hình 1.12 Các sản phẩm dập thủy tĩnh 11

Hình 1.13 Các vùng thể hiện chất lượng sản phẩm phụ thuộc vào áp suất chất lỏng 14

Hình 1.14 Ảnh hưởng của lực chặn và áp suất chất lỏng tới quá trình tạo hình sản

phẩm 14

Hình 1.15 Phân bố chiều dày theo khoảng cách từ tâm cốc khi áp suất lòng cối 270

bar và áp suất tạo phồng ban đầu khác nhau 15

Hình 1.16 Áp suất biến thiên khi có tạo phồng và không tạo phồng 15

Hình 1.17 Phân bố biến dạng dẻo khi tạo phồng 16

Hình 1.18 Trạng thái ứng suất khi chiều cao phồng quá lớn 16

Hình 1.19 Độ nhám bề mặt chi tiết dập từ vật liệu nhôm Al1050 17

Hình 1.20 Tỉ lệ biến mỏng thành chi tiết khi dập từ vật liệu nhôm Al 1050-HO 17

Hình 1.21 Khe hở chày cối thay đổi theo hành trình dập 18

Hình 1.22 Ảnh hưởng độ nhám bề mặt chày tới áp suất tạo hình khi DTC chi tiết cốc

trụ có chiều dày 1.2 mm, mức độ dập vuốt 2.6 18

Hình 1.23 Ảnh hưởng của chiều dày phôi đến mức độ dập vuốt khi hệ số ma sát khác

nhau 18

Hình 1.24 Ảnh hưởng của chiều dày vật liệu tới áp suất tối thiểu tạo hình chi tiết với

mức độ dập vuốt 2.5 19

Hình 1.25 Khả năng tạo hình tăng khi DTC có gia nhiệt 19

Hình 1.26 Sản phẩm dập từ tấm dị hướng 21

Hình 1.27 Sự phụ thuộc của hệ số dập vuốt vào hệ số biến cứng 21

Hình 1.28 Đàn hồi ngược phụ thuộc mức độ biến dạng dẻo 22

Hình 2.1 Sơ đồ nguyên lý của phương pháp DTC 26

Hình 2.2 Sơ đồ trạng thái ứng suất, biến dạng dập vuốt thông thường 27

Hình 2.3 Sơ đồ trạng thái ứng suất, biến dạng DTC 27

Hình 2.4 Các hệ tọa độ khảo sát trên phôi tấm cán 31

Hình 2.5 Bề mặt dẻo đẳng hướng và dị hướng 32

Hình 2.6 Các dạng khuyết tật do rách và do nhăn khi dập 35

Hình 2.7 Trạng thái biến dạng tại các vị trí khác nhau trên sản phẩm 36

Hình 2.8 Giản đồ biến dạng tới hạn 36

Hình 2.9 Phân vùng trạng thái biến dạng 37

Hình 2.10 Đàn hồi ngược khi DTC sản phẩm cốc trụ 38

Hình 3.1 Những ưu điểm của mô phỏng 40

Hình 3.2 Quá trình tối ưu hóa công nghệ nhờ mô phỏng 41

Hình 3.3 Mô hình sản phẩm 42

Hình 3.4 Mô hình hình học và mô hình lưới PTHH 43

Hình 3.5 Thông số vật liệu mô phỏng 43

Hình 3.6 Điều kiện tiếp xúc giữa phôi và dụng cụ gia công 44

Hình 3.7 Thiết lập quá trình dập vuốt 44

Hình 3.8 Sản phẩm mô phỏng với Q = 80 kN 46

46 Hình 3.9 Sản phẩm mô phỏng với Q = 130 kN

Hình 3.10 Sản phẩm mô phỏng với Q = 140 kN 46

Hình 3.11 Phân bố mức độ biến dạng với Q = 140 kN 47

Hình 3.12 Sản phẩm mô phỏng với Q = 160 kN 47

Hình 3.13 Phân bố mức độ biến dạng với Q = 160 KN 47

Hình 3.14 Sản phẩm mô phỏng với Q = 230 kN 48

Hình 3.15 Sản phẩm mô phỏng với Q = 260 kN 48

49 Hình 3.16 Sản phẩm mô phỏng với pc = 30 bar

50 Hình 3.17 Sản phẩm mô phỏng với pc = 45 bar

50 Hình 3.18 Sản phẩm mô phỏng với pc = 85 bar

50 Hình 3.19 Sản phẩm mô phỏng với pc = 110 bar

51 Hình 3.20 Sản phẩm mô phỏng vớit pc = 120 bar

52 Hình 3.21 Sản phẩm mô phỏng với pc = 20 bar, Z = 0.9 mm

52 Hình 3.22 Sản phẩm mô phỏng với pc= 115 bar, Z = 0.9 mm

53 Hình 3.23 Sản phẩm mô phỏng với pc = 70 bar, Z = 3.0 mm

53 Hình 3.24 Sản phẩm mô phỏng với pc = 105 bar, Z = 3.0 mm

53 Hình 3.25 Sản phẩm mô phỏng với pc = 80 bar, Z = 3.2 mm

54 Hình 3.26 Sản phẩm mô phỏng với pc = 105 bar, Z = 3.2 mm

Hình 3.27 Đồ thị quan hệ áp suất chất lỏng lòng cối và khe hở Z 55

Hình 4.1 Sơ đồ hệ thống thực nghiệm 57

Hình 4.2 Máy ép thuỷ lực 200 tấn 58

Hình 4.3 Bộ khuôn DTC 59

Hình 4.4 Chày và giá chày 60

Hình 4.5 Giá chày và chày chế tạo 60

Hình 4.6 Miệng cối thủy cơ 61

Hình 4.7 Kết cấu thân cối thủy cơ 62

Hình 4.8 Kết quả kiểm nghiệm thân cối 62

Hình 4.9 Sơ đồ kết cấu hệ thống chặn vạn năng 63

Hình 4.10 Xi lanh thuỷ lực 63

Hình 4.11 Chi tiết đế trên của hệ thống chặn thủy lực 64

Hình 4.12 Chi tiết tấm chặn của hệ thống chặn thủy lực 64

Hình 4.13 Ứng suất Von Mises 65

Hình 4.14 Chuyển vị tổng 65

Hình 4.15 Hệ thống chặn thủy lực chế tạo 65

Hình 4.16 Sơ đồ điều khiển thủy lực 66

Hình 4.17 Trạm nguồn thủy lực thiết kế 67

Hình 4.18 Trạm nguồn thủy lực chế tạo 67

Hình 4.19 Sơ đồ hệ thống đo áp suất - hành trình 68

Hình 4.20 Cấu trúc cảm biến đo áp suất 69

Hình 4.21 Sơ đồ khối của cảm biến điện trở tiếp xúc 69

Hình 4.22 Sơ đồ mạch gia công tín hiệu đo áp suất 70

Hình 4.23 Sơ đồ ghép nối card thu thập số liệu với hệ thống 70

Hình 4.24 Hệ thống đo áp suất – hành trình 70

Hình 4.25 Lưu đồ thuật toán chương trình đo và lưu giữ kết quả 71

Hình 4.26 Chương trình đo áp suất - hành trình 72

Hình 4.27 Máy đo 3D QMM-333, Hãng Mitutoyo-Nhật Bản 73

75 Hình 5.1 Sản phẩm dập với áp suất pxl = 25 bar

76 Hình 5.2 Sản phẩm dập với áp suất pxl = 70 bar

76 Hình 5.3 Sản phẩm dập với áp suất pxl = 75 bar

76 Hình 5.4 Sản phẩm dập với áp suất pxl = 83 bar

77 Hình 5.5 Sản phẩm dập với áp suất pxl = 121 bar

77 Hình 5.6 Sản phẩm dập với áp suất pxl = 126 bar

78 Hình 5.7 Sản phẩm dập với áp suất pxl = 137 bar

79 Hình 5.8 Sản phẩm dập với áp suất pc = 40 bar

79 Hình 5.9 Sản phẩm dập với áp suất pc = 45 bar

80 Hình 5.10 Sản phẩm dập với áp suất pc = 86 bar

80 Hình 5.11 Sản phẩm dập với áp suất pc = 116 bar

80 Hình 5.12 Sản phẩm dập với áp suất pc = 130 bar

82 Hình 5.13 Sản phẩm dập với áp suất pc = 25 bar, khe hở Z = 1.2 mm

82 Hình 5.14 Sản phẩm dập với áp suất pc = 119 bar, khe hở Z = 1.2 mm

82 Hình 5.15 Sản phẩm dập với áp suất pc = 70 bar, khe hở Z = 3.0 mm

83 Hình 5.16 Sản phẩm dập với áp suất pc = 114 bar, khe hở Z = 3.0 mm

83 Hình 5.17 Sản phẩm dập với áp suất pc = 90 bar, khe hở Z = 3.2 mm

83 Hình 5.18 Sản phẩm dập với áp suất pc = 90 bar, khe hở Z = 3.4 mm

Hình 5.19 Đồ thị quan hệ áp suất chất lỏng lòng cối và khe hở Z (thực nghiệm) 85

Hình 5.20 Miền làm việc DTC thực nghiệm và mô phỏng 85

Hình 5.21 Độ côn của sản phẩm DTC 86

Hình 5.22 Sơ đồ đo đường kính sản phẩm dập 87

Hình 5.23 Đồ thị quan hệ độ côn và lực chặn 88

Hình 5.24 Đồ thị quan hệ độ côn và áp suất chất lỏng lòng cối 92

Hình 5.25 Đồ thị quan hệ độ côn và áp suất chất lỏng lòng cối theo khe hở Z 93

Hình 5.26 Đồ thị quan hệ độ côn và khe hở Z theo áp suất chất lỏng lòng cối 94

Hình 5.27 Đồ thị 3D quan hệ độ côn với áp suất chất lỏng lòng cối và khe hở Z 95

Hình 5.28 Bình đồ phân bố độ côn theo áp suất chất lỏng lòng cối và khe hở Z 96

MỞ ĐẦU

Cùng với tiến bộ về khoa học kỹ thuật nói chung, các công nghệ sản xuất sản phẩm

ngành Cơ khí cũng ngày càng phát triển. Những phát minh mới và các công nghệ tiên tiến

đã tạo ra những chi tiết, cụm chi tiết và sản phẩm ngày càng có hình dáng phức tạp, độ

chính xác và chất lượng cao, được làm từ những vật liệu khó gia công, đáp ứng được

những yêu cầu kỹ thuật khắt khe. Điều đó thúc đẩy nền sản xuất thế giới ngày càng phát

triển, hiệu quả kinh tế ngày càng cao hơn.

Công nghệ dập tạo hình cũng phát triển mạnh mẽ trong những thập kỷ qua, từ công

nghệ tạo hình cổ điển chày cứng, cối cứng với những hạn chế nhất định trong quá trình gia

công, đến nay đã phát triển thành ngành công nghệ lớn mạnh với nhiều phương pháp tạo

hình tiên tiến, góp phần không nhỏ vào sự phát triển của các lĩnh vực sản xuất cơ khí. Một

trong những phương pháp dập tạo hình tiên tiến đó là dập bằng nguồn chất lỏng có áp lực

cao (Hydroforming) được nghiên cứu và ứng dụng từ rất sớm vào những năm 60 của thế

kỷ 20. Công nghệ này cho phép tạo ra những sản phẩm có độ chính xác cao, hình dạng

phức tạp mà bằng các công nghệ dập truyền thống khó có thể hoặc không tạo ra được. Cho

đến nay, dập bằng nguồn chất lỏng áp lực cao phát triển mạnh mẽ và thu hút được sự quan

tâm của nhiều nhà khoa học trên thế giới [8], [114].

Dập bằng nguồn chất lỏng áp lực cao gồm 2 phương pháp chính: dập thủy tĩnh

(Hydrostastic Forming) và dập thủy cơ (DTC) (Hydromechanical Forming).

Phương pháp DTC nhằm tạo hình các chi tiết vỏ mỏng có hình dạng phức tạp ngày

càng được ứng dụng rộng rãi tại các nước công nghiệp phát triển trong các ngành công

nghiệp hàng không, ô tô, đồ gia dụng nhờ những ưu điểm nổi bật như tăng khả năng biến

dạng của vật liệu, nâng cao độ chính xác cũng như chất lượng bề mặt của sản phẩm, tiết

kiệm chi phí chế tạo khuôn. Công nghệ DTC đã được đưa vào nghiên cứu ở Việt Nam từ

đầu thế kỷ 21, nhưng chủ yếu mới chỉ dừng ở khảo sát khả năng ứng dụng của công nghệ,

chưa triển khai một cách hữu hiệu trong sản xuất công nghiệp bởi chưa có một lý thuyết

cũng như phương pháp tính toán cụ thể nào cho phép xác định chính xác các thông số công

nghệ hay tối ưu công nghệ DTC.

Trong những năm gần đây, nhiều doanh nghiệp Việt Nam đã không ngừng đầu tư

phát triển công nghệ sản xuất. Nhiều lĩnh vực sản xuất hiện tại cần có sự ứng dụng của

công nghệ DTC. Vì vậy, việc nghiên cứu có hệ thống và chuyên sâu hơn về công nghệ

DTC là vấn đề cấp thiết nhằm nhanh chóng làm chủ được công nghệ, sớm đưa công nghệ

DTC vào phục vụ sản xuất công nghiệp, phát triển kinh tế đất nước.

i. Mục đích, đối tượng và phạm vi nghiên cứu của đề tài

*) Mục đích của đề tài

Điểm đặc biệt của phương pháp tạo hình vật liệu trong DTC là nhờ chất lỏng có áp

suất cao tác dụng trực tiếp vào phôi làm cho phôi biến dạng theo hình dạng của dụng cụ gia

công. Chất lỏng áp suất cao xuất hiện do bị nén khi dụng cụ gia công chuyển động trong

quá trình tạo hình vật liệu. Đề tài “Nghiên cứu ảnh hưởng của một số thông số công

nghệ cơ bản trong dập thủy cơ vật liệu tấm” được đề xuất với mục đích:

- Nghiên cứu ảnh hưởng của các thông số công nghệ cơ bản đến khả năng tạo hình

sản phẩm;

- Xác định miền làm việc của DTC, được thể hiện bởi quan hệ của áp suất chất lỏng

lòng cối phụ thuộc khe hở chày – cối;

- Xác định ảnh hưởng của các thông số công nghệ cơ bản đến độ chính xác hình học

của sản phẩm.

*) Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

- Đối tượng nghiên cứu: sản phẩm dạng cốc trụ, vật liệu thép các bon thấp sử dụng

cho dập vuốt.

- Phạm vi nghiên cứu: ảnh hưởng của 3 thông số công nghệ cơ bản bao gồm lực

chặn, áp suất chất lỏng công tác trong lòng cối và khe hở chày - cối.

Các nội dung nghiên cứu của Luận án được tiến hành tại phòng thí nghiệm Bộ môn

Gia công áp lực - viện Cơ khí - trường Đại học Bách khoa Hà Nội, Trung tâm Việt Nhật -

trường Đại học Công nghiệp Hà Nội và ở các doanh nghiệp sản xuất cơ khí.

ii. Phương pháp nghiên cứu

- Tổng hợp, phân tích tài liệu, các kết quả nghiên cứu trong và ngoài nước, từ đó

định hướng nghiên cứu cho Luận án;

- Nghiên cứu lý thuyết kết hợp kinh nghiệm chuyên gia dập tạo hình vật liệu bằng

công nghệ dập truyền thống;

- Sử dụng phương pháp nghiên cứu hiện đại: mô phỏng số kết hợp với thực nghiệm

khoa học để đánh giá ảnh hưởng của các thông số công nghệ và khả năng ứng dụng công

nghệ DTC vào thực tế sản xuất;

- Sử dụng thiết bị đo và các phần mềm hiện đại hiện có ở Việt Nam để đo và xử lý

số liệu cho kết quả đảm bảo độ tin cậy.

iii. Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn

- Nghiên cứu, đánh giá ảnh hưởng của 3 thông số công nghệ cơ bản: lực chặn, áp

suất chất lỏng lòng cối và khe hở chày - cối, xác định miền làm việc và ảnh hưởng của các

thông số đến độ chính xác hình học của sản phẩm, xây dựng quan hệ giữa các thông số

bằng các mô hình toán, qua đó góp phần vào sự phát triển hệ thống kiến thức nền tảng của

phương pháp DTC cũng như ứng dụng kết quả vào trong sản xuất công nghiệp.

- Kết hợp phương pháp nghiên cứu mô phỏng số với thực nghiệm nhằm nâng cao

hiệu quả nghiên cứu và tiết kiệm chi phí, qua đó góp phần vào sự phát triển của các

phương pháp thiết kế và tối ưu quá trình nhờ công nghệ ảo.

- Xây dựng hệ thống thực nghiệm phù hợp với thực tế có ý nghĩa quan trọng trong

việc phát triển hệ thống thiết bị nghiên cứu, đo đạc và đánh giá ảnh hưởng của các thông số

công nghệ.

- Kết quả của Luận án sẽ phục vụ cho sản xuất DTC chi tiết từ vật liệu tấm, làm cơ

sở cho các nghiên cứu tiếp theo và nhất là cho đào tạo chuyên ngành gia công áp lực. Với

sản phẩm cốc trụ, có thể ứng dụng ngay tại các doanh nghiệp sản xuất đồ dân dụng.

Luận án được tiến hành nghiên cứu sát với điều kiện thực tế ở Việt Nam nên rất

thuận lợi trong triển khai ứng dụng công nghệ tiên tiến này vào sản xuất công nghiệp.

iv. Các nội dung chính trong luận án

Các kết quả, thành tựu đã đạt được trong nghiên cứu và ứng dụng công nghệ DTC

trên thế giới cũng như trong nước được khảo sát và trình bày trong chương 1. Đây là cơ sở

quan trọng để tìm ra những điểm mạnh về công nghệ DTC nhưng cũng chỉ ra những tồn tại

trong công nghệ mà những nghiên cứu trước đây chưa giải quyết một cách đầy đủ. Trong

chương 1 cũng trình bày về định hướng nghiên cứu và mục tiêu nghiên cứu cũng như các

kết quả mong muốn thu được.

Để đáp ứng được những yêu cầu đặt ra trong nghiên cứu công nghệ DTC, cần thiết

phải được trang bị các kiến thức nền tảng về công nghệ tạo hình, những kiến thức cơ sở về

biến dạng dẻo của vật liệu cũng như vật liệu kim loại được sử dụng trong sản xuất công

nghiệp. Vì vậy, chương 2 sẽ nghiên cứu và tổng hợp kiến thức cơ bản nhất phục vụ cho

tính toán, thiết kế và khảo sát công nghệ một cách hệ thống bằng mô phỏng số kết hợp với

thực nghiệm.

Một trong những phương pháp nghiên cứu hiệu quả đó là áp dụng công nghệ ảo –

Mô phỏng số. Chương 3 trình bày phương pháp nghiên cứu nhờ trợ giúp của mô phỏng số

để khảo sát ảnh hưởng của các thông số công nghệ tới quá trình DTC. Trong chương 3, lần

lượt các bước thực hiện được đưa ra một cách có hệ thống từ lập mô hình hình học, mô

hình hóa quá trình biến dạng, thiết lập bài toán biên và giải bài toán nhằm đánh giá tác

động của các thông số công nghệ tới quá trình tạo hình, xác định miền làm việc DTC.

Phương pháp mô phỏng số cho phép tiết kiệm tối đa chi phí sản xuất thử nghiệm bởi các

thông số công nghệ được xác định và đánh giá mức độ ảnh hưởng trực tiếp trên máy tính.

Chương 4 trình bày hệ thống thực nghiệm được thiết kế và chế tạo cho việc đánh

giá ảnh hưởng của các thông số công nghệ trong điều kiện thực tế. Với hệ thống thực

nghiệm được xây dựng dựa trên cơ sở phù hợp nhất với sản xuất công nghiệp ở Việt Nam

sẽ khẳng định thêm khả năng triển khai của công nghệ trong thực tế.

Các kết quả thực nghiệm và những phân tích đánh giá sẽ được trình bày trong

chương 5.

Cuối cùng, những kết luận quan trọng nhất của Luận án và những vấn đề cần nghiên

cứu tiếp theo sẽ được trình bày trong kết luận chung và hướng phát triển của đề tài.

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ DẬP THỦY CƠ

1.1 Những nét cơ bản về DTC

Kết quả nghiên cứu quá trình dập các chi tiết tấm ở trạng thái nguội cho thấy tính

dẻo của vật liệu tăng lên khi xuất hiện áp suất thuỷ tĩnh tác dụng lên bề mặt của phôi trong

quá trình biến dạng. Quá trình tạo hình biến dạng vật liệu tấm có sử dụng áp suất thuỷ tĩnh

đã giảm được sự tập trung ứng suất gây ra các vết nứt tế vi trong vật liệu. Dựa trên các kết

luận quan trọng này, ý tưởng về DTC đã hình thành từ giữa thế kỷ 20. Trong hơn 50 năm

qua, DTC tiếp tục được nghiên cứu và phát triển cả lý thuyết lẫn thực nghiệm đối với việc

tạo hình vật liệu thép, nhôm, kim loại mầu và các loại vật liệu khác [114].

1.1.1 Khái niệm

DTC là phương pháp tạo hình vật liệu nhờ nguồn chất lỏng cao áp kết hợp với lực

nén của chày. Chất lỏng cao áp tạo thành là do trong quá trình làm việc, chày chuyển động

nén chất lỏng trong lòng cối. Phương pháp này được ứng dụng để tạo hình các chi tiết vỏ

mỏng phức tạp. Sơ đồ các bước DTC được thể hiện trên hình 1.1.

P P P Q Q Q Q Q Q

Hình 1.1 Sơ đồ các bước DTC [13]

Quá trình DTC có thể được chia thành các bước sau:

- Đưa phôi vào khuôn dập.

- Phôi được cố định và kẹp chặt nhờ cơ cấu chặn phôi: không gian ép được hình thành giữa

phôi và lòng cối.

- Chất lỏng được bơm vào trong lòng cối với áp suất ban đầu p0 làm phôi bị phồng lên.

- Chày chuyển động đi vào trong cối: áp suất chất lỏng trong lòng cối tăng tỷ lệ thuận với

hành trình của chày, đẩy phôi áp vào bề mặt của chày.

- Lấy sản phẩm dập ra khỏi khuôn.

Các phương pháp DTC:

Có nhiều cách khác nhau để phân loại các phương pháp DTC như dựa vào đặc

điểm của phôi, đường cấp thoát chất lỏng, hình dạng của sản phẩm,... Một trong những

cách phân loại được ứng dụng nhiều nhất là dựa vào đặc điểm của phôi, theo cách phân

loại này có các phương pháp DTC cơ bản như dập tạo hình phôi phẳng, phôi không gian,

dập thuận nghịch (hình 1.2).

Hình 1.2 Sơ đồ phân loại các phương pháp DTC [114]

a. Phôi phẳng

b. Phôi không gian dập vuốt thuận

c. Phôi không gian thuận nghịch

1. Cối; 2. Chày; 3. Chặn; 4. Doăng làm kín; 5. Van tràn

DTC từ phôi phẳng được ứng dụng trong ngành công nghiệp ô tô, hàng không và

đồ dân dụng, chúng là các chi tiết có kích thước lớn, hình dạng phức tạp.

DTC từ phôi không gian ứng dụng tạo hình các chi tiết có hình dạng phức tạp,

thường có nhiều mặt cong với biên dạng bất kỳ (hình 1.3).

Hình 1.3 Phôi không gian được sử dụng trong DTC [114]

DTC thuận nghịch ứng dụng trong việc tạo hình các chi tiết yêu cầu chiều sâu dập

vuốt lớn mà phương pháp DTC từ phôi tấm không thực hiện được.

Ngoài ra, căn cứ vào áp suất chất lỏng được hình thành trong quá trình dập, ta chia

thành hai phương pháp DTC:

- DTC chủ động là quá trình dập có sự kết hợp của chất lỏng có áp suất cao trong

giai đoạn đầu tiên (hình 1.1) làm chi tiết phồng lên ôm sát vào chày.

- DTC bị động được thực hiện do chất lỏng có áp suất cao được tạo ra khi chịu nén

trong lòng cối do chày đi vào lòng cối..

So với phương pháp DTC bị động, phương pháp DTC chủ động còn có sự kết hợp

của dập vuốt thuận nghịch ở giai đoạn đầu. Vì vậy, DTC chủ động cho phép nâng cao

chiều sâu dập vuốt [114].

1.1.2 So sánh phương pháp DTC với dập vuốt truyền thống (chày cứng, cối cứng)

Về cơ bản, phương pháp DTC được phát triển từ phương pháp dập vuốt truyền

thống (hình 1.4) với việc sử dụng thêm đối áp trong lòng cối. Khi chày đi vào lòng cối nén

chất lỏng làm tăng áp suất và ép phôi bám sát vào bề mặt chày tạo ra hình dạng sản phẩm.

Đối áp làm tăng ma sát giữa phôi và chày, giảm ma sát giữa phôi và cối, thay đổi trạng thái

ứng suất – biến dạng, thay đổi lực tạo hình cũng như làm tăng chất lượng sản phẩm, giảm

mòn chày, cối [8], [40].

P Q Q

Hình 1.4 Phương pháp dập vuốt truyền thống

* Ưu điểm của phương pháp DTC so với phương pháp dập vuốt truyền thống [40]

- Khả năng dập các chi tiết có hình dạng phức tạp.

- Có khả năng dập các vật liệu khó biến dạng, có hệ số ma sát lớn.

- Giảm hệ số vuốt so với dập cơ khí, giảm nguyên công dập.

- Bề mặt chi tiết không bị trày xước.

- Cho phép nhận được sản phẩm có hình dạng phức tạp với chất lượng cao.

- Tạo ra biến dạng đồng đều, mức độ biến mỏng nhỏ hơn so với dập vuốt cơ khí.

- Có thể dập được các sản phẩm có chiều dày khác nhau hoặc vật liệu khác nhau

trên cùng bộ khuôn tạo hình.

- Giảm chi phí thiết kế, chế tạo khuôn, nâng cao tuổi thọ dụng cụ.

* Nhược điểm của phương pháp DTC:

- Dụng cụ gia công phải được chế tạo từ vật liệu có cơ tính ổn định trong điều kiện

áp suất lớn.

- Trang thiết bị, phức tạp.

- Năng suất dập thấp.

1.1.3 Một số sản phẩm DTC điển hình

DTC chủ yếu được dùng để gia công các sản phẩm từ tấm mỏng với đa dạng hóa về

hình dạng, kích thước và trong nhiều lĩnh vực khác nhau:

- Các chi tiết vỏ ô tô: với các chi tiết có kích thước lớn và phức tạp (hình 1.5), nếu

sử dụng bằng công nghệ dập truyền thống thì việc chế tạo khuôn sẽ rất khó khăn, tốn kém.

Nhưng bằng công nghệ DTC, việc chỉ phải chế tạo duy nhất chi tiết chày chính xác sẽ làm

cho công việc trở lên đơn giản rất nhiều, chi phí sản xuất khuôn vì thế cũng sẽ giảm đi.

Hình 1.5 Các chi tiết vỏ ô tô [13]

- Két chứa nhiên liệu: tuy kích thước không quá lớn nhưng với độ phức tạp về hình

dạng như trong hình 1.6 thì bằng công nghệ dập truyền thống sẽ gặp nhiều khó khăn trong

việc chế tạo chày, cối gia công dẫn tới độ chính xác sản phẩm không cao, chi phí sản xuất

lớn. Nhưng với DTC thì những chi tiết vỏ két chứa nhiên liệu được thực hiện 1 cách dễ

dàng, đơn giản.

Hình 1.6 Các loại két chứa nhiên liệu [13]

- Các sản phẩm đồ gia dụng: hiện nay xu thế thị trường đang gia tăng các sản phẩm

đa lớp. Công nghệ DTC rất thích hợp để sản xuất ra những sản phẩm có chất lượng cao,

thẩm mỹ đẹp và giá thành hạ (hình 1.7)

Hình 1.7 Các sản phẩm gia dụng

- Một số chi tiết khác:

Hình 1.8 Các chi tiết chế tạo bằng DTC [13]

1.1.4 Một số phương pháp tạo hình khác sử dụng nguồn chất lỏng cao áp

* Phương pháp dập xung điện thủy lực (Electro - Hydraulic Forming)

1. Tụ điện

2. Công tắc nguồn

3. Khuôn dưới

4. Điện cực

5. Ống lót điện cực

6. Tấm chất dẻo truyền lực

7. Phớt kín khít

8. Phôi

9. Tấm chặn trên

10. Khuôn trên

11. Áo khuôn

12. Lỗ thoát khí

Hình 1.9 Sơ đồ dập xung điện thủy lực [13]

Bản chất của quá trình dập bằng xung điện thủy lực là tác động của sóng va đập

được gia tốc do sự phóng điện của các cung lửa điện trong chất lỏng, làm cho phôi biến

dạng theo hình dạng của lòng cối cứng. Khi đó năng lượng xung điện cực mạnh biến thành

năng lượng cơ học, gây ra sự biến dạng dẻo của phôi. Ưu điểm của phương pháp này là

cho phép biến dạng được các kim loại và hợp kim có tính dẻo kém, khó biến dạng để nhận

được các chi tiết có độ chính xác kích thước cao; không yêu cầu phải sử dụng những thiết

bị và khuôn hiện đại, to lớn, nặng và đắt tiền; có thể thực hiện biến dạng cục bộ các phôi

rỗng bằng các xung hướng từ tâm phôi ra đường bao ngoài… [13]

Một số sản phẩm:

Hình 1.10 Các sản phẩm dập xung điện thủy lực [13]

* Phương pháp dập thủy tĩnh (Internal high pressure forming and high pressure sheet

metal forming - Hydrostatic forming)

Dập thủy tĩnh là quá trình tạo hình bằng chày chất lỏng và cối cứng. Phương pháp

này sử dụng chất lỏng có áp suất cao để biến dạng tấm, do đó không cần gia công chày và

giảm được số nguyên công. Tuy nhiên, phương pháp này vẫn còn một số nhược điểm đó là

sự chảy không ổn định của vành phôi ở các phần khác nhau trên vành mép của chi tiết (khi

dập có dịch chuyển vành phôi). Điều này thể hiện ở dạng nhăn một phía của vành phôi,

nguyên nhân do sự không đồng đều của trở lực biến dạng ở vành và sự không đồng đều

của lực ma sát xuất hiện giữa vành phôi và dụng cụ. Mặt khác, lượng biến mỏng lớn và độ

không đồng đều theo chiều dài của thành chi tiết là đáng kể [8].

b) P P Q Q Q Q

Hình 1.11 Các sơ đồ dập thủy tĩnh [62], [71]

a) Dập thủy tĩnh vật liệu tấm b) Dập thủy tĩnh vật liệu ống c) Dập thủy tĩnh cặp vật liệu

Một số sản phẩm sản xuất bằng công nghệ dập thủy tĩnh:

Hình 1.12 Các sản phẩm dập thủy tĩnh [71]

1.2 Các nghiên cứu về DTC

1.2.1 Trên thế giới

Trong sản xuất công nghiệp yêu cầu cao về chất lượng sản phẩm, tiết kiệm thời gian

và giảm giá thành luôn đặt ra cho các nhà khoa học luôn phải không ngừng phát minh cải

tiến hoặc thay thế công nghệ cũ, lạc hậu bằng công nghệ mới, tiên tiến.

Việc nghiên cứu ứng dụng công nghệ dập bằng chất lỏng đã được bắt đầu từ những

năm 60 của thế kỷ 20. Song, đến những năm 80 mới bắt đầu được nghiên cứu và áp dụng

trong công nghiệp chế tạo máy. Tại Liên Xô (cũ), việc nghiên cứu công nghệ dập bằng

chất lỏng được tiến hành ở Đại học Bách khoa Leningrat (nay là Đại học Kỹ thuật Tổng

hợp quốc gia Sant – Peterburg – CHLB Nga) và đã được áp dụng ở một số nhà máy của

Liên Xô. Kết quả của các nghiên cứu này đã được đăng trong các công trình khoa học của

Nga và các nước khác… Tại Đức, nhiều nhà nghiên cứu cũng đã thành công và đưa vào áp

dụng công nghệ này trong các nhà máy chế tạo phụ tùng ô tô ở Đức và một số nước châu

Âu. Đã có hàng trăm bài báo và phát minh được công bố từ năm 1996 ~ 2003. Điều này đã

minh chứng cho xu hướng phát triển về nghiên cứu và ứng dụng cho công nghệ tạo hình

thủy tĩnh. Tại nhiều nước như Đức, Anh, Nhật, Mỹ, Pháp, Ý, Canada, Thụy Điển, công

nghệ tạo hình thủy cơ đã được ứng dụng trong công nghiệp ô tô và hàng không. Nhiều hội

nghị Quốc tế đã giới thiệu công nghệ này với sự tham gia của nhiều hãng và tổ chức lớn.

Tại hội nghị Quốc tế “ESAFORM 2003” về công nghệ gia công kim loại thì phương pháp

công nghệ thủy lực đã gây được sự chú ý lớn. Một trong số các chuyên gia nổi tiếng trong

lĩnh vực tạo hình bằng thủy lực như Giáo sư Klaus Siegert người Đức nói “Công nghệ tạo

hình thủy lực ngày nay là một trong các đề tài ý nghĩa nhất trong công nghệ sản xuất sản

phẩm cơ khí” [8].

Từ năm 2003, do yêu cầu về tiết kiệm nhiên liệu, cải thiện môi trường, giảm thiểu ô

nhiễm, việc nghiên cứu ứng dụng các vật liệu nhẹ (Lightweigh) như nhôm, ma giê để thay

thế cho vật liệu thép các bon thấp được sự quan tâm rất lớn của các nhà khoa học. Xu

hướng tạo hình từ các vật liệu nhẹ ngày càng tăng và công nghệ dập bằng chất lỏng vật liệu

tấm được mong đợi phát triển nhanh hơn so với vật liệu ống [21], [60], [70].

Dập bằng chất lỏng áp lực cao nói chung, DTC nói riêng đã khẳng định được những

ưu điểm nổi trội của nó trong việc tạo hình những chi tiết có khả năng biến dạng kém, hình

dạng phức tạp, những chi tiết có kích thước lớn mà khối lượng sản xuất lại không nhiều

[80]. Chính vì vậy, công nghệ này đã và đang được các nhà khoa học tiếp tục quan tâm

nghiên cứu và triển khai ứng dụng vào thực tiễn sản suất.

Cho đến nay, đối với công nghệ DTC, các nhà khoa học tập trung vào nghiên cứu

phát triển những vấn đề sau:

- Phát triển công nghệ

- Phát triển thiết bị

- Nghiên cứu ứng dụng vật liệu mới

* Về công nghệ:

Vấn đề được các nhà khoa học quan tâm là phát triển sơ đồ công nghệ. Ban đầu, sơ

đồ công nghệ DTC khá đơn giản chỉ bao gồm chày, cối, chất lỏng và phôi. Đến nay, sơ đồ

công nghệ này có thể tự động hóa được trong sản xuất với việc điều khiển được thông số

lực chặn, lực dập, áp suất lòng cối,… để cho kết quả chi tiết dập đạt yêu cầu cao về mặt

chất lượng và đáp ứng các đòi hỏi về sản xuất công nghiệp [34], [60], [63], [67].

Khi nghiên cứu công nghệ, các nhà khoa học thường tập trung nghiên cứu ảnh

hưởng của các thông số công nghệ tới quá trình tạo hình của vật liệu, chất lượng của sản

phẩm cũng như ảnh hưởng tương tác giữa các thông số với nhau trong quá trình DTC. Các

thông số công nghệ được quan tâm xem xét bao gồm: áp suất chất lỏng trong lòng cối, lực

chặn, biến dạng ban đầu (làm phồng phôi trước khi chày tạo hình đi xuống), mức độ biến

dạng liên quan tới hệ số dập vuốt, kích thước hình học của chày, cối, chiều dày phôi,...

Khi nghiên cứu về áp suất chất lỏng lòng cối, các tác giả đã chỉ ra đây là thông số

công nghệ quan trọng nhất, quyết định tới quá trình tạo hình sản phẩm. Chính thông số này

đã tạo ra sự khác biệt cơ bản giữa DTC và dập vuốt truyền thống là khả năng biến dạng của

phôi tăng lên đáng kể, độ đồng đều về chiều dày của thành chi tiết được nâng cao, giảm

biến mỏng thành và tăng chiều sâu dập vuốt. Khi áp suất chất lỏng hợp lý sẽ đẩy phôi

phồng lên, giảm tiếp xúc giữa phôi và miệng cối, ép phôi áp sát vào bề mặt chày tạo ra sự

chính xác về kích thước cũng như chất lượng bề mặt chi tiết dập. Tuy nhiên, nếu áp suất

chất lỏng quá cao sẽ gây phá hủy vật liệu tại vùng nằm giữa khe hở giữa chày và cối.

Ngược lại, áp suất chất lỏng quá thấp, phôi sẽ tỳ vào miệng cối, áp lực chất lỏng không đủ

đẩy phôi bám sát vào mặt chày, hiện tượng nhăn thành sẽ xảy ra. Ứng với mỗi vật liệu, mỗi

chi tiết cụ thể, lựa chọn thông số áp suất chất lỏng lòng cối phù hợp sẽ cho sản phẩm đạt

chất lượng theo yêu cầu. Vượt ra khỏi vùng áp suất cho phép, sản phẩm sẽ bị nhăn hoặc

rách (hình 1.13) [38], [53], [61], [67], [78], [83], [89], [98].

Sự có mặt của lực chặn sẽ làm thay đổi sơ đồ trạng thái ứng suất biến dạng tại phần

vành. Do đó lực chặn có ảnh hưởng lớn đến lực công nghệ và các chỉ tiêu chất lượng sản

phẩm. Vai trò lực chặn (hay áp suất chặn) trong DTC tương tự như trong dập vuốt truyền

thống. Đây là thông số quan trọng nhằm tránh xảy ra nhăn hoặc nứt, rách trong quá trình

dập đồng thời tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình kéo vật liệu vào lòng khuôn. Khi lực

chặn nhỏ, sẽ xảy ra nhăn, chất lỏng trào ra ngoài qua các sóng nhăn; ngược lại lực chặn lớn

sẽ làm cho vật liệu bị rách, vị trí rách có thể ở gần đáy sản phẩm, vùng tiếp giáp giữa thành

với miệng sản phẩm hay tại vùng miệng sản phẩm còn phụ thuộc vào áp suất chất lỏng

lòng cối (hình 1.14) [51], [56]. Để nâng cao chất lượng sản phẩm, giảm biến mỏng vật liệu,

có thể sử dụng lực chặn phân bố không đều trên bề mặt phôi [63] hoặc sử dụng phương

pháp lực chặn thay đổi [34]. Nghiên cứu về ảnh hưởng của lực chặn bằng mô phỏng,

Hamed Ziaeipoor đưa ra kết luận, sử dụng lực chặn thay đổi sẽ giảm thiểu biến mỏng trên

thành chi tiết dập [34].

g n ỏ l t ấ h c t ấ u s p Á

Vùng rách

Vùng nhăn Vùng sản phẩm đạt yêu cầu

Hành trình chày

Rách do lực chặn

và áp suất cao

Rách do lực chặn cao

cao và áp suất thấp

Phồng ngược

với hướng

dập vuốt

n ặ h c c ự L

Thất thoát chất lỏng

và nhăn

Áp suất chất lỏng lòng cối

Hình 1.13 Các vùng thể hiện chất lượng sản phẩm phụ thuộc vào áp suất chất lỏng

Hình 1.14 Ảnh hưởng của lực chặn và áp suất chất lỏng tới quá trình tạo hình sản phẩm

Các nghiên cứu về phồng (sự phồng lên của vật liệu dưới tác dụng của áp suất chất

lỏng trong lòng cối trước khi chày đi xuống) kết luận rằng, phồng là thông số hữu ích cho

quá trình tạo hình sản phẩm. Phồng làm thay đổi trạng thái biến dạng ban đầu của sản

phẩm, làm cho phôi bám sát vào đáy chày trước khi chày đi xuống thực hiện quá trình dập

và kết quả làm tăng độ đồng đều chiều dày và chất lượng bề mặt chi tiết [51], [73], [83],

[97], [102].

Swadesh Kumar, D. Ravi Kumar nghiên cứu về ảnh hưởng của áp suất tạo phồng

ban đầu đã đưa ra kết quả về sự phân bố chiều dày chi tiết dập phụ thuộc nhiều vào áp suất

)

m m

(

Dập vuốt truyền thống

m ẩ h p n ả s y à d u ề i h C

Khoảng cách từ tâm chi tiết (mm)

tạo phồng ban đầu (hình 1.15).

Hình 1.15 Phân bố chiều dày theo khoảng cách từ tâm cốc khi áp suất lòng cối 270 bar và

áp suất tạo phồng ban đầu khác nhau [83]

Khi có phồng ban đầu làm cho áp suất chất lỏng trong lòng cối nhanh chóng đạt tới

Vùng 1

Vùng 2

Vùng 3

Không có áp suất ban đầu

Có áp suất ban đầu

) r a b ( i ố c g n ò l g n o r t t ấ u s p Á

Hành trình chày (mm)

giá trị áp suất làm việc (hình 1.16).

Hình 1.16 Áp suất biến thiên khi có tạo phồng và không tạo phồng [51]

Nghiên cứu cũng chỉ ra rằng, phồng làm cho vùng kim loại xung quanh mép chày

bị uốn và kéo do đó chúng bị biến cứng cục bộ. Tại vị trí tiếp xúc với mép chày, kim loại

bị biến dạng dẻo nhiều nhất (hình 1.17).

Hình 1.17 Phân bố biến dạng dẻo khi tạo phồng [51]

Khi áp suất gây phồng quá cao, vật liệu chỗ phồng sẽ bị rách do ứng suất kéo tại

đây quá lớn hoặc độ bền của tấm tại vùng quanh mép chày không đủ để kéo chỗ phồng đi

xuống cối, rách sẽ xảy ra quanh mép chày. Khi chiều cao chỗ phồng quá cao sẽ dẫn đến

rách tại chỗ phồng do vật liệu bị biến mỏng quá nhiều hoặc khi chày đi xuống phần phồng

ở xung quanh mép chày sẽ bị đẩy vào trong khe hở giữa chày và tấm chặn sẽ gây rách tại

vùng này (hình 1.18).

Hình 1.18 Trạng thái ứng suất khi chiều cao phồng quá lớn [51]

Nghiên cứu về hệ số dập vuốt trong DTC, các tác giả đã đưa ra kết luận về ảnh

hưởng của mức độ dập vuốt K tới độ nhám bề mặt chi tiết và mức độ biến mỏng thành sản

phẩm như sau: khi mức độ dập vuốt tăng sẽ làm cho độ nhám bề mặt chi tiết dập giảm

(hình 1.19), biến mỏng thành tăng lên (hình 1.20) dẫn đến nguy cơ phá hủy vật liệu dễ xảy

)

m m

Mức độ dập vuốt: 2.61 Mức độ dập vuốt: 3.04

( o đ o a c u ề i h C

ra [53].

Độ nhám bề mặt (mm)

)

Mức độ dập vuốt: 2.61 Mức độ dập vuốt: 3.04

m m

( o đ o a c u ề i h C

Hình 1.19 Độ nhám bề mặt chi tiết dập từ vật liệu nhôm Al1050 [53]

Mức độ thay đổi chiều dày thành chi tiết (%)

Hình 1.20 Tỉ lệ biến mỏng thành chi tiết khi dập từ vật liệu nhôm Al 1050-HO [53]

Các nghiên cứu về thông số kích thước hình học của khuôn đã chỉ ra ảnh hưởng của

khe Z (khe hở giữa chày - cối), độ nhám bề mặt chày, hình dạng cối, bán kính miệng cối

trong DTC [42], [81]. Khi tăng khe hở chày cối, mức độ biến dạng tới hạn trong dập vuốt

cũng tăng lên nhưng sẽ để lại sai số hình dạng sản phẩm (ví dụ tạo ra độ côn sản phẩm)

[81]. Khi DTC các chi tiết hình côn, trong quá trình tạo hình, chày chuyển động đi xuống

sẽ làm cho khe hở chày cối luôn thay đổi (hình 1.21).

Hình 1.21 Khe hở chày cối thay đổi theo hành trình dập

Nghiên cứu về độ nhám bề mặt chày cho thấy, khi độ nhám bề mặt chày tăng, áp

Lỗi Đạt

) a P M

( i ố c

g n ò l g n o r t g n ỏ l t ấ h c t ấ u s p Á

Độ nhám trung bình Ra (μm)

suất tối thiểu của chất lỏng trong lòng cối giảm (hình 1.22) [42].

Hình 1.22 Ảnh hưởng độ nhám bề mặt chày tới áp suất tạo hình khi DTC chi tiết cốc trụ

có chiều dày 1.2 mm, mức độ dập vuốt 2.6 [42]

Hình 1.23 Ảnh hưởng của chiều dày phôi đến mức độ dập vuốt khi hệ số ma sát khác nhau [64]

Các nghiên cứu về chiều dày

phôi trong DTC cho thấy ảnh hưởng rất

lớn của các thông số này tới quá trình

tạo hình trong DTC [42], [68]. Chiều

dày vật liệu có ảnh hưởng mạnh đến giá

n ạ h i ớ t t ố u v p ậ d ộ đ c ứ M

trị lực chặn và mức độ dập vuốt K. Khi

dập vuốt với chiều dày tấm rất mỏng,

mức độ dập vuốt còn phụ thuộc vào hệ

số ma sát (hình 1.23) [64].

Khi chiều dày vật liệu tăng, áp suất tối thiểu để tạo hình sản phẩm sẽ tăng (hình

Thí nghiệm

Mô phỏng

Điểm phá hủy

) a P M

( u ể i h t i ố t t ấ u s p Á

1.24) [42].

Chiều dày vật liệu (mm)

Hình 1.24 Ảnh hưởng của chiều dày vật liệu tới áp suất tối thiểu tạo hình chi tiết với mức

độ dập vuốt 2.5 [42]

Nhiệt độ là thông số cũng có ảnh hưởng rất lớn tới quá trình tạo hình vật liệu trong

DTC. Các nghiên cứu về ảnh hưởng của nhiệt độ đã cho thấy việc gia nhiệt trong quá trình

tạo hình sẽ làm tăng khả năng biến dạng của vật liệu. Điều này có ý nghĩa rất lớn trong chế

tạo những sản phẩm trọng lượng nhẹ nhưng cần độ bền cao, những vật liệu có tính biến

cứng mạnh [20], [26], [27], [96]. Khi DTC có gia nhiệt thì mức độ dập vuốt tới hạn tăng

lên rõ rệt (hình 1.25). Tuy nhiên, việc lựa chọn nhiệt độ tối ưu để nung nóng cho dụng cụ

ban đầu thường gặp nhiều khó khăn [27].

Vật liệu: MgAl3Zn1 (AZ31) Chiều dày tấm: 1.0 mm Mức độ dập vuốt tới hạn: 2.8 Chiều sâu dập vuốt: 45 mm Nhiệt độ: 2250C

Dập vuốt truyền thống có gia nhiệt:

Vật liệu: MgAl3Zn1 (AZ31) Chiều dày tấm: 1.0 mm Mức độ dập vuốt tới hạn: 3.6 Chiều sâu dập vuốt: 100 mm Nhiệt độ: 1750C Áp suất: 150 bar

DTC có gia nhiệt:

Hình 1.25 Khả năng tạo hình tăng khi DTC có gia nhiệt [27]

Theo [13] hợp kim nhôm nhiệt độ dập nóng từ 2250C - 3500C, áp suất chất lỏng từ

30 - 80 (bar).

* Về thiết bị:

Nghiên cứu về thiết bị DTC, các nhà khoa học tập trung chủ yếu vào nghiên cứu tối

ưu hệ thống khuôn, chặn, và các thiết bị hỗ trợ nhằm đáp ứng khả năng công nghệ một

cách tốt nhất. Nghiên cứu về thông số hình học của chày, cối đã đưa ra tối ưu các thông số

bán kính góc lượn, độ nhám bề mặt để nâng cao khả năng tạo hình và chất lượng sản phẩm

[42], [81], [85], [86]. Nghiên cứu ứng dụng chặn với khe hở không đổi giữa chặn và phôi

để tạo ra sự đồng đều về chiều dày trên vành chi tiết [27]; ứng dụng sơ đồ chặn theo tọa độ

điểm để tạo hình chi tiết dạng hộp tạo ra sự biến dạng đồng đều trên mặt vành phôi [63];

nghiên cứu ứng dụng khuôn tổ hợp cho phép tạo hình chi tiết phức tạp ngay trên khuôn sau

chỉ một lần dập. Các nghiên cứu ứng dụng về thiết bị hỗ trợ với mục đích tạo ra sự đồng

bộ, linh hoạt trong điều khiển hệ thống công nghệ: điều khiển lực chặn, điều khiển áp suất

chất lỏng lòng cối, điều khiển lực chày,… nhằm tăng khả năng tạo hình và nâng cao chất

lượng chi tiết dập [23], [25], [34], [88].

* Về vật liệu:

Trong công nghệ dập vuốt, người ta có thể tiến hành dập từ phôi phẳng ra sản phẩm

hoặc từ phôi không gian có hình dạng đơn giản thành sản phẩm có hình dạng phức tạp hơn.

Do ưu điểm của DTC là tạo hình sản phẩm chỉ sau một lần dập nên hầu hết trong DTC

người ta sử dụng phôi ban đầu là vật liệu tấm phẳng. Các nghiên cứu tập trung chủ yếu vào

vật liệu tấm kích thước từ 0.2 mm đến 2.5 mm, vẫn chưa có nghiên cứu trên vật liệu dày

tới 5 mm hoặc vật liệu có chiều dày không đồng đều [19], [32], [49], [83].

Vật liệu phôi được sử dụng để nghiên cứu khá đa dạng và gắn với thực tiễn như

thép các bon thấp [45], [47], [72], [83], [102]; hợp kim nhôm [23], [26], [28], [54], [55],

[58], [66], [74]; thép không gỉ [96]; hợp kim đồng [14]. Đặc biệt những năm gần đây, do

yêu cầu về tiết kiệm nhiên liệu, bảo vệ môi trường, các vật liệu nhẹ như hợp kim ma giê

được nghiên cứu, ứng dụng ngày càng rộng rãi nhất là trong ngành ô tô, hàng không vũ trụ.

Các vật liệu nhẹ có đặc tính chung là khó gia công, biến cứng nhanh. Bởi vậy DTC nói

riêng và dập bằng chất lỏng nói chung là công nghệ thích hợp để tạo hình sản phẩm từ

những vật liệu này [21], [27], [31], [69], [70].

Do thép tấm được chế tạo bằng công nghệ cán nên mang tính dị hướng. Các nghiên

cứu cho thấy, tính dị hướng của vật liệu làm cho biến dạng của phôi theo các hướng không

đồng đều. Tính dị hướng của vật liệu ảnh hưởng rất lớn tới sự sai khác hình dạng và phân

bố chiều dày sản phẩm, đồng thời phá vỡ biến dạng đồng đều trên chu vi chi tiết, gây ra sự

cao thấp trên miệng sản phẩm. Sự biến dạng không đồng đều có thể gây ra hiện tượng phá

hủy sớm, làm tính năng biến dạng của vật liệu chưa được khai thác hết. Khi đó bài toán

biến dạng dẻo phải lưu ý sử dụng mô hình vật liệu dị hướng với điều kiện dẻo tương ứng

(hình 1.26) [9], [102].

Hình 1.26 Sản phẩm dập từ tấm dị hướng [9]

Mỗi vật liệu có đặc tính biến cứng riêng biệt, được biểu diễn bằng hệ số biến cứng n và

xác định bằng sự phụ thuộc của ứng suất chảy vào mức độ biến dạng. Mức độ dập vuốt tới hạn

n ạ h i ớ t t ố u v p ậ d ộ đ c ứ M

tăng khi hệ số biến cứng tăng (hình 1.27).

Hình 1.27 Sự phụ thuộc của mức độ dập vuốt vào hệ số biến cứng

* Các nghiên cứu khác:

Đàn hồi ngược làm thay đổi hình dạng, kích thước của chi tiết sau khi dập. Đàn hồi

ngược phụ thuộc vào nhiều thông số khác nhau nhưng trong đó là bản thân vật liệu. Bởi

vậy, việc tính toán xác định giá trị đàn hồi ngược bằng lý thuyết gây nhiều khó khăn [32],

[37], [94]. Jens Buchert cùng các cộng sự nghiên cứu về đàn hồi ngược đã đưa ra mối quan

hệ giữa đàn hồi ngược và mức độ biến dạng dẻo. Đàn hồi ngược giảm khi mức độ biến

Điểm A Điểm D

)

m m

( ị v n ể y u h C

dạng dẻo tăng (hình 1.28).

Mức độ biến dạng dẻo logarit

Hình 1.28 Đàn hồi ngược phụ thuộc mức độ biến dạng dẻo [37]

Nghiên cứu về ma sát trong DTC thấy rằng, ma sát giữa chày và phôi là ma sát có

tác động tích cực, ma sát giữa bề mặt cối và phôi, giữa tấm chặn và phôi là ma sát có tác

động tiêu cực. Ảnh hưởng quan trọng nhất của ma sát đến quá trình dập vuốt là làm thay

đổi sơ đồ trạng thái ứng suất – biến dạng do đó làm thay đổi sự phân bố biến dạng dẫn đến

thay đổi các thông số công nghệ của quá trình và chất lượng sản phẩm.

Nghiên cứu của Lihui Lang cùng các cộng sự về DTC 3 lớp với lớp giữa có chiều

dày cực mỏng cho thấy nhờ có áp suất chất lỏng tác dụng đồng đều lên mọi vị trí của phôi,

quá trình tạo hình chi tiết vật liệu đa lớp được dễ dàng, chất lượng sản phẩm tốt, mức độ

đàn hồi ngược giảm [59].

Một số nghiên cứu khác tập trung vào những dạng sản phẩm đặc thù: nghiên cứu về

giới hạn tạo hình trong dập vuốt sâu thép tấm bằng thủy lực [72]; nghiên cứu qui trình

DTC cho sản xuất chi tiết vỏ xe ô tô [76]; nghiên cứu công nghệ DTC cho dập bình xăng

[15]; nghiên cứu sản xuất chi tiết cốc có chiều sâu rất lớn bằng công nghệ DTC [93];

nghiên cứu DTC chi tiết trụ - côn [14];…

Những nghiên cứu trên đã minh chứng cho sự quan tâm đặc biệt của các nhà khoa

học trên thế giới tới việc nghiên cứu phát triển và đưa công nghệ DTC vào trong sản xuất

công nghiệp.

1.2.2 Trong nước:

Phương pháp dập bằng chất lỏng đã và đang được nghiên cứu ở Việt Nam do tính

ưu việt nổi trội của nó. Một số nghiên cứu khảo sát về công nghệ dập thủy lực được đề cập

trong các đề tài nghiên cứu cấp Nhà nước, cấp Bộ và Thành phố [7], [8], [114], [115],

[117]. Dựa trên nghiên cứu lý thuyết và mô phỏng số, các nghiên cứu đã khẳng định những

ưu điểm của công nghệ dập bằng chất lỏng và định hướng nghiên cứu, phát triển công nghệ

dập bằng chất lỏng ở Việt Nam. Các nghiên cứu cũng khẳng định, phương pháp mô phỏng

số là một phương pháp nghiên cứu mới, hiện đại hỗ trợ trong việc nghiên cứu tính toán

thiết kế công nghệ DTC qua đó cho phép nghiên cứu sự phân bố ứng suất và biến dạng

trong quá trình tạo hình chi tiết phôi tấm và phôi không gian bằng công nghệ DTC cũng

như thực nghiệm để kiểm chứng kết quả mô phỏng khẳng định tính đúng đắn của phương

pháp [114].

Nhóm nghiên cứu Đề tài 01C-01/07-2008-2 đã nghiên cứu, thiết kế hệ thống công

nghệ để dập thành công chi tiết trụ 3 lớp kim loại bằng công nghệ DTC mở ra hướng

nghiên cứu triển khai ứng dụng công nghệ ưu việt này vào thực tế sản xuất ở Việt Nam

[117].

Một số trường Đại học kỹ thuật hàng đầu ở Việt Nam như Đại học Bách Khoa Hà

Nội, Học viện kỹ thuật Quân sự, Đại học Nông nghiệp Hà Nội đã đưa vào giảng dạy và

nghiên cứu về công nghệ DTC. Một số đề tài thạc sĩ về DTC cũng đã được bảo vệ [118],

[119].

Mặc dù đã tiếp cận với công nghệ DTC hơn 10 năm nhưng cho đến nay việc nghiên

cứu, ứng dụng công nghệ DTC ở Việt Nam còn rất hạn chế. Các nghiên cứu mới chỉ mang

tính khảo sát về công nghệ DTC, khả năng ứng dụng của công nghệ này vào sản xuất. Qua

thu thập tài liệu cho thấy, vẫn chưa có nghiên cứu chuyên sâu nào về DTC, đặc biệt là phát

triển công nghệ như nghiên cứu ảnh hưởng của các thông số công nghệ tới quá trình tạo

hình, tác động tương hỗ giữa các thông số hay các miền giá trị của các thông số để tạo hình

chi tiết đảm bảo chất lượng. Cũng chưa có nghiên cứu nào về vấn đề thiết bị công nghệ cho

DTC như điều khiển chặn, điều khiển áp suất chất lỏng công tác, tối ưu chày cối,… Các

nghiên cứu về DTC cho các vật liệu khác nhau nhất là DTC vật liệu nhẹ - vấn đề đang

được thế giới quan tâm,… cũng chưa được nghiên cứu.

Tóm lại, DTC ở Việt Nam vẫn chỉ đang trong giai đoạn tiếp cận công nghệ, rất cần

có những nghiên cứu chuyên sâu để có thể phát triển công nghệ này ứng dụng vào thực

tiễn sản xuất công nghiệp.

Kết luận chương 1:

Qua các kết quả nghiên cứu đã trình bày ở trên cho thấy, DTC là công nghệ dập

tiên tiến có nhiều ưu điểm nổi bật trong tạo hình vật liệu tấm mỏng, chi tiết lớn có hình

dạng phức tạp mà các phương pháp khác gia công rất khó khăn hoặc không thể gia công

được. Qua nghiên cứu tổng quan ta thấy, có nhiều thông số ảnh hưởng tới quá trình tạo

hình vật liệu trong công nghệ DTC như áp suất chất lỏng trong lòng cối, lực chặn, khe hở

chày cối, hệ số dập vuốt, góc lượn chày,… Mỗi thông số có những tác động khác nhau tới

quá trình tạo hình. Tuy công nghệ DTC đã được ứng dụng trên thế giới và tạo ra nhiều sản

phẩm thương mại nhưng vấn đề cơ sở khoa học, các quy luật tác động của các thông số và

các yếu tố kỹ thuật vẫn còn đang ở trước mắt, cần có sự đóng góp tiếp theo của các nhà

khoa học. Ở Việt Nam, các nghiên cứu mới chỉ dừng ở việc chỉ ra tính ưu việt của DTC và

bước đầu khảo sát ảnh hưởng của các yếu tố công nghệ, chưa có được bất cứ triển khai ứng

dụng nào vào trong thực tiễn sản xuất.

Trên thế giới, nhiều nhà khoa học nghiên cứu về DTC đã chỉ ra ảnh hưởng của các yếu

tố công nghệ đến chất lượng sản phẩm, được đánh giá bằng các tiêu chí: nhăn, rách, biến mỏng

thành, đàn hồi ngược và có các nhận định sau:

- Thuộc tính cơ học, bản chất vật lý, cấu trúc của vật liệu ảnh hưởng tới quá trình

tạo hình.

- Sự xuất hiện của chất lỏng áp suất cao luôn tác dụng vào phôi trong quá trình biến

dạng đã làm thay đổi trạng thái ứng suất và biến dạng, làm tăng khả năng biến dạng, dẫn

đến các vùng biến dạng khác nhau trên sản phẩm trở nên đồng đều hơn.

- Các thông số hình học của dụng cụ tạo hình (khuôn) ảnh hưởng tới sự phân bố

của trường ứng suất và biến dạng. Ta hoàn toàn có thể thay đổi hình dáng, kích thước góc

lượn hay diện tích chặn phôi để tạo ra biến dạng một cách tối ưu nhất trên sản phẩm.

Khi nghiên cứu về DTC, đa phần các nghiên cứu chủ yếu đưa ra ảnh hưởng của các

thông số công nghệ ứng dụng cho một đối tượng, một sản phẩm cụ thể nào đó. Trong thực

tế rất cần một tính tổng quát để có thể nhanh chóng lấy được bộ thông số công nghệ phù

hợp. Trong một chừng mực nào đó, thông số công nghệ ở đây gồm có lực chặn, áp suất

chất lỏng trong lòng cối và khe hở Z bằng bao nhiêu với mỗi một vật liệu thì vẫn chưa

được đề cập một cách cụ thể. Vì thế, trong phần nghiên cứu của Luận án, tác giả chủ yếu

tập trung vào việc phân tích ảnh hưởng của một số thông số công nghệ cơ bản quyết định

đến chất lượng sản phẩm DTC và xác định miền làm việc cho tạo hình sản phẩm dạng

cốc trụ, bởi vì cốc trụ là dạng sản phẩm điển hình, có khả năng áp dụng đối với những

sản phẩm tương tự và những sản phẩm phức tạp hơn. Đồng thời Luận án tiến hành nghiên

cứu, xác định ảnh hưởng của các thông số công nghệ tới độ chính xác hình học (độ côn)

của sản phẩm do đàn hồi ngược gây ra.

Có nhiều phương pháp khác nhau để thực hiện nghiên cứu nhưng một trong những

cách mà cho đến nay người ta rất hay ứng dụng mà tác giả cũng đề cao là mô phỏng số.

Qua con đường mô phỏng số sẽ cho ta những nhận định, đánh giá ảnh hưởng của các thông

số công nghệ, định hướng cho nghiên cứu thực nghiệm. Các kết quả mô phỏng và thực

nghiệm được so sánh, kiểm chứng để khẳng định phương pháp và kết quả nghiên cứu là

phù hợp, đảm bảo độ tin cậy và có thể áp dụng vào trong sản xuất công nghiệp.

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ DẬP THỦY CƠ

DTC là một phương pháp tạo hình đặc biệt vì sử dụng cối đàn hồi (chất lỏng), vì

vậy để nghiên cứu sâu ảnh hưởng của các thông số công nghệ đến quá trình tạo hình, trước

hết cần khảo sát nguyên lý của quá trình, trạng thái ứng suất biến dạng, ma sát và bôi trơn,

vật liệu tấm sử dụng cho DTC, áp suất chất lỏng, lực dập, lực chặn và tiêu chí đánh giá sản

phẩm dập tấm.

Sơ đồ nguyên lý của quá trình DTC được trình bày trên hình 2.1

Q P Q Q Q

p p

Hình 2.1 Sơ đồ nguyên lý của phương pháp DTC [114]

Quá trình DTC chia làm 2 giai đoạn:

- Giai đoạn đóng khuôn: phôi được đặt trên miệng cối và được kẹp chặt bằng hệ

thống chặn. Chất lỏng được bơm vào lòng cối để tạo áp suất ban đầu p0 làm cho phôi

phồng lên tiếp xúc với đáy của chày tạo hình. Đường cấp chất lỏng với áp suất p0 đóng lại.

Van tràn nối với đường cấp chất lỏng được đặt ở áp suất pc. Áp suất pc được xác định trước

sao cho áp lực đặt vào phôi không làm cho phôi bị xé rách ở vùng giữa chày và cối. Tấm

chặn tác dụng vào phôi trên vành cối với lực chặn Q đảm bảo phôi không bị mất ổn định

gây nhăn trên vành, đồng thời tạo điều kiện cho chất lỏng có thể thoát qua khe hở nhỏ giữa

phôi và vành cối để hình thành quá trình bôi trơn thủy động, giúp cho phôi dễ dàng được

kéo vào lòng cối.

- Giai đoạn dập vuốt thủy cơ: chày đi vào lòng cối, chất lỏng trong lòng cối không

chịu nén nên tự tăng áp, ép phôi theo biên dạng của chày. Khi áp suất trong lòng cối tăng

tới giá trị pc, van tràn sẽ mở ra, chất lỏng sẽ theo đường ống thoát ra ngoài và giữ áp suất

trong lòng cối luôn ổn định ở giá trị pc. Chày tiếp tục đi xuống, chất lỏng thoát qua van tràn

cho tới khi quá trình tạo hình kết thúc. Chày và chặn đi lên, sản phẩm được lấy ra khỏi

khuôn một cách dễ dàng.

2.1 Trạng thái ứng suất, biến dạng trong DTC

εΖ

σΖ

ερ

σρ

ερ

εΖ

σθ

εθ

εΖ

σΖ

ερ

σθ

σρ

εΖ

εθ σρ

εθ

εΖ

σΖ

ερ

σρ

ερ

σθ

εθ

σρ

ερ

εΖ

σΖ

εΖ

ερ

σρ

σΖ

εθ

σθ

εΖ

ερ

εΖ

σρ

εθ

σρ

σΖ

εθ

ερ

εΖ

ερ

σρ

σθ

εθ

σθ

Hình 2.2 Sơ đồ trạng thái ứng suất, biến dạng dập vuốt thông thường [2]

Hình 2.3 Sơ đồ trạng thái ứng suất, biến dạng DTC [10]

Để nghiên cứu trạng thái ứng suất và biến dạng trong DTC, ta có thể xuất phát từ

trạng thái ứng suất và biến dạng trong dập vuốt truyền thống với lưu ý:

- Luôn có áp suất chất lỏng trong lòng cối tác động vào bề mặt phôi trong quá trình

DTC.

- Khe hở giữa chày – cối luôn lớn hơn chiều dày của vật liệu nên phôi không bị

vuốt qua góc lượn cối mà dưới tác dụng của áp suất chất lỏng phôi bị kéo căng, phồng lên

trong khoảng không gian giữa chày và cối.

Để khảo sát trạng thái ứng suất và biến dạng ta chia thành 5 vùng khác nhau: phần

vành, phần chuyển tiếp giữa vành và cối sát với bán kính góc lượn cối, phần thành thẳng

hình trụ, phần bán kính góc lượn chày và vùng tiếp xúc với đáy chày.

a) Vùng vành phôi:

Khi dập vuốt tấm mỏng, cần sử dụng tấm chặn để tạo ra lực chặn trên vành phôi

với mục đích chống nhăn trên phần vành nhưng đồng thời tạo điều kiện thuận lợi cho phôi

đi vào lòng cối nên trạng thái ứng suất và biến dạng trong DTC trên phần vành cũng hoàn

toàn tương tự như dập vuốt truyền thống đó là ứng suất theo phương z (do lực chặn gây

ra), ứng suất nén theo hướng tiếp tuyến do phôi trên phần vành biến dày khi bị kéo vào

lòng cối và ứng suất kéo phôi theo hướng kính do lực dập gây ra. Biến dạng trên phần vành

có trạng thái khối, 2 thành phần biến dạng kéo và 1 thành phần biến dạng nén.

b) Vùng chuyển tiếp giữa vành phôi và thành lòng cối (phần bán kính góc lượn của

cối):

Vùng này chịu ảnh hưởng của trạng thái ứng suất và biến dạng khối phức tạp. Với

dập vuốt truyền thống thường xảy ra hiện tượng biến mỏng phôi trên phần bán kính góc

lượn của cối do phôi bị vuốt, tiếp xúc, trượt qua góc lượn cối do đó có thể dẫn đến sự kéo

đứt phôi trong quá trình vuốt. Điểm khác biệt khi DTC là thành phần ứng suất nén σz do áp

suất pc của chất lỏng không chịu nén tác dụng vào mặt dưới của phôi gây ra làm gia tăng

khả năng biến dạng dẻo của vật liệu, đồng thời giảm thiểu tác dụng không có lợi của ma

sát. Phôi trong quá trình biến dạng bị phồng lên, căng ra và luôn áp sát vào bề mặt của

chày. Hiện tượng phồng lên này làm xuất hiện “vành chặn thủy lực” làm tăng tính ổn định

của phôi đồng thời giảm ảnh hưởng xấu xuất hiện trên vùng góc lượn cối, như phôi bị cào

xước khi vuốt qua góc lượn cối, phôi bị biến mỏng dẫn đến hiện tượng rách.

c) Vùng thành trụ thẳng (phôi tiếp xúc với mặt trụ của chày):

Trong DTC, vùng thành trụ thẳng có trạng thái ứng suất phẳng (một chiều kéo và

một chiều nén), còn trong dập vuốt truyền thống chỉ có trạng thái ứng suất kéo đơn. Trạng

thái biến dạng trong trường hợp này tương tự nhau. Sự xuất hiện của thành phần ứng suất

nén σz do áp lực pc của chất lỏng không chịu nén gây ra đẩy phôi ép sát với bề mặt chày

nên phôi ít bị biến dạng, tức là không xảy ra sự biến mỏng phôi như trong trường hợp dập

vuốt truyền thống. Do không có sự tiếp xúc trực tiếp giữa phôi và bề mặt của cối nên chất

lượng bề mặt của sản phẩm được tăng lên.

d) Vùng bán kính góc lượn của chày:

Trạng thái ứng suất và biến dạng đều là khối với 2 thành phần kéo, 1 thành phần

nén. Trong trường hợp dập vuốt truyền thống, vùng này phôi bị uốn và biến mỏng, hơn nữa

khi đó phôi nằm trong trạng thái ứng suất kéo hai chiều, tạo ra vùng nguy hiểm, phôi dễ bị

đứt. Với DTC, do có tác dụng của chất lỏng ép phôi vào chày làm giảm biến mỏng của vật

liệu, phôi biến dạng ở trạng thái ổn định hơn. Chính vì vậy, phôi không bị phá hủy.

e) Vùng đáy chày (phôi tiếp xúc với đáy của chày dập vuốt):

Đối với dập vuốt truyền thống, vùng kim loại tiếp xúc với đáy chày nằm trong

trạng thái ứng suất phẳng, 2 thành phần kéo, thành phần ứng suất theo phương z bằng 0.

Nhưng đối với DTC có tác dụng của áp suất chất lỏng tác dụng vào phôi nên vật liệu nằm

trong trạng thái ứng suất khối 1 nén, 2 kéo. Chính có sự xuất hiện của σz làm tăng ma sát

giữa phôi và chày nên mặc dù trạng thái biến dạng trong dập vuốt truyền thống và DTC

đều giống nhau (1nén, 2 kéo) nhưng trong DTC thì các thành phần biến dạng gần như bằng

0 vì không có hiện tượng trượt giữa phôi và chày.

2.2 Ma sát ướt khi DTC [9]

Khi DTC, do cối chứa chất lỏng nên kim loại không tiếp xúc trực tiếp với bề mặt

lòng cối, hơn nữa, do chất lỏng bị nén, nên có sự trào chất lỏng qua bề mặt tiếp xúc giữa

phôi và vành cối tạo ra quá trình bôi trơn thủy động. Sự xuất hiện của bôi trơn thủy động

sẽ làm phôi dễ dàng bị kéo vào lòng cối hơn, như vậy chất lượng bề mặt của chi tiết được

nâng cao, đồng thời làm giảm hệ số dập vuốt cho chi tiết. Đây là một ưu điểm nổi bật của

DTC so với dập vuốt truyền thống.

Các nghiên cứu cho thấy trong quá trình DTC, sự xuất hiện bôi trơn thủy động phụ

thuộc vào độ nhớt chất bôi trơn, tốc độ dập vuốt, kích thước, hình dạng của khe hở giữa

phôi và cối, lực chặn phôi tạo ra khe hở đủ để hình thành màng bôi trơn giữa phôi và vành

cối.

* Độ dày tối ưu của lớp bôi trơn

Để tạo ra những điều kiện thuận lợi trong DTC cần phải đảm bảo sao cho phôi trên

phần vành dễ dàng kéo vào lòng cối, như vậy cần lưu ý các yếu tố sau: độ nhớt chất bôi

trơn, vận tốc dập và độ dày của lớp bôi trơn, nếu không sẽ làm tăng lực dập vuốt hoặc làm

giảm độ chính xác của chi tiết gia công. Khi đó cần điều khiển được cả quá trình bằng cách

điều chỉnh phối hợp các yếu tố này. Chính vì trong điều kiện sản xuất, thay đổi độ dày của

lớp bôi trơn là dễ dàng nhất (thay đổi khe hở giữa phôi và cối) cho nên cần phải xác định

được mối liên hệ giữa độ dày lớp bôi trơn với độ nhớt của lớp chất bôi trơn và vận tốc dập

dựa theo phương trình áp suất pháp tuyến tác dụng lên các phần được dập vuốt và lên vành

của phôi.

Độ dày tối ưu của lớp bôi trơn trong DTC được xác định như sau:

δ = 0

π R u

r c s

η v σ b

(2.1)

Trong đó: - η: độ nhớt động lực;

- v0: vận tốc dập trung bình;

bσ : giới hạn bền của vật liệu phôi;

- Ru: bán kính ngoài của chi tiết dập vuốt;

- rc: bán kính góc lượn của miệng cối;

- s0: độ dày ban đầu của phôi.

Biết được độ dày tối ưu của lớp bôi trơn, ta xác định được khe hở giữa chày và cối

theo công thức:

(2.2) z = Kss0 + δ0

với Ks là hệ số tính đến sự biến thiên độ dày của phôi.

Từ việc phân tích quá trình DTC có thể rút ra kết luận về sự giảm áp suất của chất

bôi trơn chuyển động trong khe hở giữa phôi và cối. Cường độ giảm áp suất, lực ma sát

trên các phần được xem xét tỷ lệ thuận với độ nhớt của lớp bôi trơn, vận tốc dập, đồng thời

phụ thuộc vào độ dày của lớp chất bôi trơn, cũng như phụ thuộc vào hình dạng và kích

thước của các chi tiết được dập vuốt.

Những quy luật phân bố áp lực và lực ma sát tính toán sẽ cho phép phân tích trạng

thái ứng suất và biến dạng của phôi dập vuốt và tìm ra phương trình để xác định lực dập

vuốt thủy động.

Từ các phương trình trên ta thấy, độ dày tối ưu của lớp bôi trơn và khe hở giữa phôi

và cối là hàm số của độ nhớt của chất bôi trơn, vận tốc dập, giới hạn độ bền của kim loại

được biến dạng và các kích thước hình học của chi tiết được dập vuốt. Do đó, đối với từng

chế độ dập vuốt cụ thể, kích thước chi tiết và giới hạn độ bền của phôi, có độ dày và khe

hở của lớp bôi trơn khác nhau.

2.3 Mô hình vật liệu tấm sử dụng trong DTC

Vật liệu được sử dụng trong DTC thường là tấm cán. Để tính toán chính xác phân

bố ứng suất, biến dạng xuất hiện trong vật liệu khi DTC cần thiết phải xây dựng mô hình

ứng xử cơ học của vật liệu một cách gần nhất với thực tế. Vật liệu tấm cán thường có tính

dị hướng. Vì vậy phải khảo sát mô hình mô tả tính dị hướng và điều kiện dẻo dị hướng của

vật liệu.

Mô hình vật liệu dị hướng có thể được xây dựng từ mô hình đẳng hướng với các

thông số vật liệu thay đổi phù hợp với từng vật liệu dị hướng cụ thể. Một trong những mô

hình hay được sử dụng cho tính toán là mô hình vật liệu dẻo dị hướng 3 thông số của

Barlat.

* Mô hình vật liệu dẻo dị hướng 3 thông số của Barlat [11]

Mô hình biểu diễn đường cong chảy tuân theo định luật Von Mise đối với vật liệu

tấm đồng nhất, đẳng hướng khi dập vuốt thường có dạng như sau:

σσ − (2.3)

( εε +

)np

= f C

Trong đó:

- σ : ứng suất tương đương;

fσ : ứng suất chảy;

- C: thông số phụ thuộc vào vật liệu;

0ε : mức độ biến dạng logarit tại thời điểm vật liệu chuyển từ trạng thái đàn hồi

sang trạng thái dẻo;

pε : mức độ biến dạng dẻo logarit;

- n: hệ số biến cứng phụ thuộc vào vật liệu.

Mô hình trên đã được nhiều nhà kỹ thuật áp dụng cho bài toán dập vuốt phôi tấm.

Tuy nhiên, mô hình này không sử dụng được cho vật liệu tấm cán nguội, bởi nó không thể

hiện được ảnh hưởng của tính dị hướng tới quá trình biến dạng, cũng như không sát thực

với quá trình và sản phẩm dập thực tế. Sử dụng mô hình (2.3) này sẽ không khảo sát được

sự biến dạng không đồng đều của vật liệu gây ra hiện tượng lượn sóng, nhăn ở phần vành

sản phẩm. Đây là một trong những dạng sai hỏng phổ biến nhất của sản phẩm dập.

Hình 2.4 Các hệ tọa độ khảo sát trên phôi tấm cán

Trong đó:

- 1, 2, 3: hệ tọa độ khảo sát trong quá trình cán tạo ra sản phẩm tấm;

- x, y, z: hệ tọa độ khảo sát trong quá trình dập tạo hình.

Phương của trục tọa độ 1 được coi là phương cán, phương của quá trình dập là

phương theo trục tọa độ x nghiêng so với phương cán một góc α.

Đối với các phôi tấm cán dùng trong dập tạo hình, do vật liệu có tổ chức thớ, khả

năng chịu tải và biến dạng theo các phương là khác nhau nên khi xác định biểu thức của

định luật dẻo cần quan tâm sự ảnh hưởng của phương cán tới mức độ biến dạng theo

phương dập. Nếu theo phương cán ứng suất tương đương tính được là σ thì theo phương

ασ như sau:

dập ta hoàn toàn có thể tính được

+ α + α + α α + (F H) sin − 2(N H) sin .cos σ = σ (2.4) (G H)cos 2

0R ,

o 0 , 45 ,

o90 và được gọi là các thông số

45R ,

90R của tấm cán lần lượt theo các phương

Trong đó: F, H, G, N là các hệ số được xác định dựa trên các thông số dị hướng

Lankford.

)

( 2

R R = = = = ; ; ; (2.5) F G H N R R 2 0 ( + 1 2 + R 1

)0 R

2 R 0 + R 1 0

)( + + R 1 0 ( )0 + R 1

45 R 0

0R ,

45R và

90R được xác định từ thực nghiệm.

Các thông số dị hướng Lankford

Từ (2.4) ta xác định được ứng suất tương đương σ . Thay σ vào biểu thức điều kiện

dẻo Von Mises (2.3) ta được mô hình vật liệu dị hướng đặc trưng bởi các thông số

Lankford.

0R ,

45R ,

90R được thay thế bằng trị số Lankford trung bình:

R 0

Để đơn giản cho quá trình tính toán đối với bài toán dập vuốt, các giá trị

R 45 4

(2.6)

Bề mặt dẻo trong trường hợp vật liệu đẳng hướng và dị hướng được biểu diễn trên

hình 2.5. Sự khác biệt thể hiện khá rõ trong trường hợp phân tố biến dạng có trạng thái ứng

suất 2 kéo hoặc 2 nén so với trạng thái ứng suất 1 kéo và 1 nén. Có nghĩa là khả năng biến

dạng của vật liệu theo phương cán và phương vuông góc với phương cán là hoàn toàn khác

nhau.

Hình 2.5 Bề mặt dẻo đẳng hướng và dị hướng

α =

090

ασ = σ , vật liệu tấm có tính chất tương tự như vật

Trong trường hợp , ta có

liệu đẳng hướng.

Trong các trường hợp đặc biệt như mô hình vật liệu dị hướng dùng cho bài toán

σ − σ

σ =

trạng thái ứng suất phẳng, ta sẽ có định luật chảy được thể hiện dưới dạng:

σ + σ + G

)

2 1

2 2

2 12

(2.7)

Bảng 2.1 cho thấy giá trị của thông số dị hướng của vật liệu thép tấm cán nguội khá

lớn. Điều này ảnh hưởng đáng kể đến khả năng biến dạng của vật liệu cũng như đến chất

lượng của sản phẩm dập vuốt.

Bảng 2.1 Trị số Lankford trung bình phụ thuộc vào vật liệu

Vật liệu

Hợp kim kẽm 0.4-0.6

Thép tấm cán nóng 0.8-1.0

Thép tấm cán nguội 1.1-1.6

Thép các bon thấp có độ bền cao 0.9-1.2

Thép hợp kim 0.9-1.2

Hợp kim nhôm 0.6-0.8

Nhôm tấm cán nguội 1.4-1.8

Hợp kim đồng 0.6-0.9

Hợp kim Titan 3.0-5.0

2.4 Áp suất chất lỏng, lực dập và lực chặn trong DTC

* Áp suất chất lỏng ban đầu:

Theo [111], áp suất chất lỏng ban đầu có thể tính theo công thức:

s . σ b = − (2.8) p ) .( a ch + a 1 5,0 .15,1 µ H . 1 ψ − p

ch =

ph 2

R = − ; ; a 2.( x ) H Với ach là bán kính góc lượn tương đối của chày, xK . 0 r ch s

K0 là hệ số thực nghiệm; x là lượng dịch chuyển lớn nhất của vành phôi vào lòng cối,

pψ là độ co thắt tỷ đối của vật liệu khi thử kéo. ;

ph +

R = x ln.ψ p s r ch

Thực tế khi dập vuốt các chi tiết có hệ số vuốt m ≥ 0,5 thì áp suất ban đầu có thể lấy

po = 0,02σb.

* Áp suất chất lỏng tối đa để tạo hình

Khi tính gần đúng với sai số cho phép trong thực tế, theo Иcаченко Е. И. [107], giá

trị áp suất của chất lỏng cần thiết để đảm bảo điều kiện biến dạng phôi trong trường hợp

dập vuốt thuỷ cơ chi tiết hình trụ từ phôi tấm có thể xác định theo công thức:

(2.9) pmax = + + ( R ch + s ) σσ K b ( Rr M s s ) 0 5,0 r M

Trong đó: Kσ là hệ số, bằng tỉ số giữa giới hạn bền khi thử kéo các mẫu hình ống và

mẫu phẳng (cùng một loại vật liệu); σb là giới hạn bền của vật liệu; rM là bán kính góc lượn

của miệng cối thủy lực.

* Lực dập:

Lực dập được tính theo công thức:

(2.10) Pd = Pbd + Pda

= + R ; Trong đó: Pd là lực dập; Pbd là lực cần thiết để tạo hình, P bd σ Ks b s 2     π  2 

Pda là lực đối áp do áp suất chất lỏng tác dụng lên chày thông qua đáy chi tiết,

P da

max

s 2

 = π  

  

* Lực chặn:

−

- Lực chặn khi dập vuốt truyền thống có thể được xác định theo công thức:

2 PK

max

s D

K 18 − K 1

  11,0 

  

(2.11)

Ở đây, K là tỷ số giữa đường kính phôi ban đầu D và đường kính sản phẩm d. Pmax

là lực dập vuốt lớn nhất.

- Áp lực chặn đối với mô hình dập vuốt thủy cơ trong đó chất lỏng thoát ra bằng

van tiết lưu được xác định như sau [108]:

025

.[(

+− )1

σ]. b

1 m

5,0 s

(2.12)

Trong đó: s là chiều dày tương đối.

Lực chặn có thể được tính theo công thức đơn giản sau:

2 ph

− + (2.13) Q =π .[ R ( ) ]. q R c r c

Trong đó: Rph là bán kính phôi.

Công thức (2.12) cho thấy, áp lực chặn trong DTC phụ thuộc vào các yếu tố chính

là: hệ số dập vuốt, bản chất vật liệu, chiều dày tương đối của phôi. Chiều hướng ảnh hưởng

của các yếu tố này cho thấy, cần phải tăng áp lực chặn khi hệ số dập vuốt, chiều dày tương

đối của phôi giảm hoặc giới hạn bền của vật liệu tăng.

2.5 Tiêu chí đánh giá sản phẩm dập tấm

Chất lượng sản phẩm dập tấm được đánh giá bằng nhiều tiêu chí khác nhau. Luận

án đề cập tới 3 tiêu chí đặc trưng là: không rách, không nhăn và ít bị đàn hồi ngược.

Sản phẩm rách được cho là phế phẩm không thể khắc phục được. Sự rách hay phá

hủy ở đây bao gồm cả sự xuất hiện các vết rạn nứt trên bề mặt.

Khi vật liệu bị biến mỏng quá mức cho phép sẽ làm thay đổi đáng kể kích thước

chiều dày chi tiết, làm giảm cơ tính và khả năng làm việc, có thể dẫn đến phá hủy sớm.

Sản phẩm không nhăn khi bề mặt chi tiết không xuất hiện nếp gấp, bề mặt phẳng

đều theo mọi hướng.

Hình 2.6 Các dạng khuyết tật do rách và do nhăn khi dập

Đàn hồi ngược là hiện tượng vật liệu sau khi tạo hình có xu hướng trở lại hình dạng

ban đầu khi không còn tác động của các lực tạo hình, gây sai số hình học cho sản phẩm.

* Biến dạng tới hạn và giản đồ biến dạng tới hạn

Biến dạng tới hạn là giá trị biến dạng nếu vượt qua giá trị đó, chi tiết dập sẽ bị sai

hỏng (rách, nhăn, biến mỏng,...). Mỗi loại vật liệu có một giá trị biến dạng tới hạn. Vật liệu

nào có giá trị biến dạng tới hạn lớn thì khả năng công nghệ tốt, khi tạo hình có thể rút ngắn

được các bước nguyên công dập.

Giản đồ biến dạng tới hạn FLD và đường cong biến dạng tới hạn FLC được dùng để

phân tích dự báo thuộc tính biến dạng vật liệu tấm. Giản đồ được vẽ nhờ thử nghiệm phá

hủy vật liệu. Giản đồ được xây dựng theo các trục tọa độ của biến dạng chính ε1, ε2, ε3

(hình 2.8c). Trong đó ε1 là biến dạng chính có giá trị lớn, ε2 là biến dạng chính có giá trị

nhỏ hơn và ε3 là biến dạng chính theo chiều dày phôi.

Đối với công nghệ dập một chi tiết cụ thể, có thể xác định các giá trị trạng thái biến

dạng trên từng điểm để đánh giá khả năng biến dạng của chúng.

Hình 2.7 minh họa một chi tiết dập dạng hộp có đáy lồi. Trên chi tiết tồn tại ba

trạng thái biến dạng tại ba vùng khác nhau: vùng thành là trạng thái biến dạng kéo đơn;

vùng chuyển tiếp giữa phần thành và vành là trạng thái biến dạng phẳng; vùng đáy chi tiết

là trạng thái biến dạng kéo đều hai trục.

Hình 2.7 Trạng thái biến dạng tại các vị trí khác nhau trên sản phẩm

Như vậy, cần sử dụng giản đồ biến dạng tới hạn làm công cụ phân tích trạng thái

biến dạng và phân tích khả năng biến dạng của vật liệu và tính công nghệ là điều cần thiết.

(a) Giản đồ biến dạng tới hạn truyền thống

(b) Đường cong biến dạng tới hạn xét đến ảnh hưởng của ứng suất pháp

Cấu trúc giản đồ biến dạng tới hạn:

Hình 2.8 Giản đồ biến dạng tới hạn

Hình 2.8a biểu diễn đường cong biến dạng tới hạn trong hệ toạ độ ε1, ε2, hình 2.8b

đường cong biến dạng tới hạn trong hệ tọa độ khi xét các yếu tố ảnh hưởng đến trạng thái

biến dạng, hình 2.8c biểu diễn mặt cong biến dạng tới hạn 3D, xét đến ảnh hưởng của

chiều dày tấm.

Thông thường sử dụng giản đồ 2D quan hệ ε1, ε2. Trong đó quy ước giá trị biến

dạng lớn theo phương chính được gọi là ε1 (major) và giá trị biến dạng nhỏ hơn theo

phương vuông góc với phương chính được gọi là ε2 (minor) (hình 2.9).

Khi phôi tấm biến dạng, ứng suất gây nên ε1 luôn là ứng suất kéo, ứng suất gây nên

ε2 có thể là ứng suất kéo hoặc nén. Do đó, về trị số ε1 luôn luôn dương và ε2 có thể dương

hoặc âm.

Biến dạng lớn ε1

Biến dạng nhỏ ε2

Hình 2.9 Phân vùng trạng thái biến dạng

Giản đồ biến dạng tới hạn được xây dựng trong hệ tọa độ hai trục ε1, ε2, đường phân

giới giữa vùng bị phá hủy (rách) và vùng không bị phá hủy được xác định bằng thực

nghiệm hoặc bằng tính toán theo điều kiện bền. Mỗi vật liệu tùy theo trạng thái gia công

khác nhau sẽ hình thành đường phân giới tại vị trí khác nhau. Phía dưới đường biến dạng

tới hạn rách là vùng biểu diễn trường biến dạng tương ứng với các trạng thái khác nhau.

Trong hệ tọa độ ε1 ε2, từ gốc tọa độ có thể vẽ các đường tia, tiêu biểu các trạng thái

biến dạng đặc trưng. Tại góc bên phải, đường phân giác là đường giới hạn, trên đường đó

có trạng thái biến dạng 2 chiều kéo, đặc trưng cho biến dạng uốn. Tại góc bên trái của giản

đồ, có thể dựng các đường phân giới biến dạng nhăn và không nhăn,...

Như vậy, trên giản đồ ta có thể xác định các đường đặc trưng, phân vùng trạng thái

biến dạng. Nếu tính toán trạng thái biến dạng, giá trị rơi vào vùng nào sẽ cho đặc trưng

biến dạng tương ứng. Có nghĩa là, nhờ giản đồ có thể biết được trạng thái biến dạng của

các vùng, theo các trạng thái tới hạn khác nhau: rách, nhăn hay biến mỏng.

Hình 2.9 biểu diễn các vùng tới hạn bao gồm:

1. vùng rách,

2. vùng biến mỏng,

3. vùng biến dạng tốt,

4. vùng có xu hướng nhăn,

5. vùng nhăn,

6. vùng tấm bị uốn.

Các yếu tố ảnh hưởng đến đường cong biến dạng tới hạn đó là: thuộc tính vật

liệu, tỷ số dập vuốt, hệ số biến cứng và hệ số dị hướng, chiều dày tấm, bán kính lượn của

chày, tốc độ biến dạng, áp suất chất lỏng.

* Biến dạng đàn hồi ngược

Do DTC sử dụng khe hở Z lớn, sử dụng áp suất chất lỏng trong lòng cối hỗ trợ cho

quá trình tạo hình chi tiết. Trong quá trình tạo hình, chày kéo phôi đi vào lòng cối làm gia

tăng áp suất áp suất chất lỏng, ép phôi bám vào thành chày. Kết thúc hành trình dập, áp

suất chất lỏng không còn, thành sản phẩm có xu hướng bị đàn hồi trở lại – đàn hồi ngược.

Có thể coi quá trình biến dạng sâu khi DTC là quá trình biến dạng uốn trong bài toán đối

xứng trục. Đàn hồi ngược sẽ làm thay đổi góc độ, ảnh hưởng đến độ chính xác hình học

của sản phẩm (hình 2.10).

, ur

θ'

ru θ

Hình 2.10 Đàn hồi ngược khi DTC sản phẩm cốc trụ

Tỷ số biến đổi góc:

' θ θ

= = (2.14) K θ r u , r u

Hệ số Kθ được xác định từ thực nghiệm

Sản phẩm sau khi dập có góc θ' < θ; góc đàn hồi ngược ∆θ = θ - θ'.

Hiện tượng đàn hồi ngược xảy ra càng nhiều, độ côn sản phẩm càng lớn.

Các yếu tố ảnh hưởng đến đàn hồi ngược bao gồm: mô đun đàn hồi E của vật liệu,

các thông số công nghệ như: tỷ số chiều dày và bán kính góc lượn, chiều sâu dập vuốt, lực

chặn, áp suất chất lỏng trong lòng cối,…

Kết luận chương 2:

Trong chương 2 đã nghiên cứu các kiến thức cơ bản liên quan đến công nghệ như:

trạng thái ứng suất, trạng thái biến dạng, các thông số công nghệ như lực chặn, áp suất chất

lỏng lòng cối, ma sát bôi trơn,…

Điểm đặc biệt trong quá trình DTC đó là chất lỏng công tác đóng vai trò là chất bôi

trơn. Khi khe hở giữa phôi và vành cối phù hợp, lực chặn đảm bảo, áp lực chất lỏng tác

dụng lên mặt dưới của phôi, tách phôi khỏi bề mặt bán kính góc lượn của cối, đẩy phôi ép

sát vào bề mặt chày, tạo ra sự trào chất lỏng qua khe hở phôi và bề mặt cối, hình thành quá

trình bôi trơn thủy động làm giảm ma sát, nâng cao chất lượng sản phẩm. Tuy nhiên, nếu

áp suất chất lỏng quá lớn sẽ kéo căng vùng kim loại giữa chày và cối theo hướng dọc trục

gây phá hủy phôi. Cần phải xác định áp suất chất lỏng trong lòng cối phù hợp.

Khi DTC, điều kiện để sản phẩm không bị nhăn rách được đặt lên hàng đầu, chương

2 trình bày cơ sở lý luận về đường cong biến dạng tới hạn, sử dụng giản đồ biến dạng tới

hạn để phân tích trạng thái biến dạng và khả năng biến dạng của vật liệu.

Cùng với nhăn rách, sản phẩm sau DTC còn có biến dạng đàn hồi ngược. Do biến

dạng đàn hồi ngược, thành của sản phẩm cốc trụ sẽ không vuông góc với đáy, kết quả gây

nên sai số hình học của sản phẩm. Biến dạng đàn hồi ngược phụ thuộc vào chế độ công

nghệ và bản chất của vật liệu.

Ngoài những kiến thức cơ bản có liên quan đến động học quá trình, trong chương 2

cũng trình bày mô hình ứng xử vật liệu tấm cán thường được sử dụng trong bài toán dập

tấm. Đối với DTC, ta có thể sử dụng mô hình vật liệu tấm dị hướng 3 thông số của Barlat.

Mô hình này đã được nhiều tác giả sử dụng khi tính toán phân tích quá trình biến dạng và

đánh giá độ tương hợp giữa tính toán lý thuyết và thực nghiệm.

Với những kiến thức cơ bản đã trình bày ở chương 2, trong các chương tiếp theo sẽ

khảo sát quá trình tạo hình DTC để xác định ảnh hưởng các thông số công nghệ, trong đó

có Z (khe hở giữa chày và cối) là thông số đặc biệt quan trọng bởi nó cũng góp phần cho

hình thành quá trình bôi trơn thủy động tạo ưu thế nổi bật cho DTC và ứng dụng mô hình

vật liệu dị hướng 3 thông số của Barlat để tính toán lý thuyết dựa trên mô phỏng số.

CHƯƠNG 3: CÁC KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU BẰNG

MÔ PHỎNG SỐ

3.1 Mô phỏng số trong gia công áp lực [114]

Mô phỏng số quá trình giải mô hình cơ lý của bài toán gia công áp lực thường được

biểu diễn dưới các phương trình vi phân toán học kết hợp với các điều kiện biên cụ thể

bằng các phương pháp số (phương pháp PTHH)

Khi thực hiện mô phỏng số, các giai đoạn thiết kế công nghệ xác định các thông số

công nghệ, phân tích đánh giá quá trình, hiệu chỉnh kết quả đều được thực hiện trên máy

tính với sự hỗ trợ của các phần mềm mô phỏng.

Quá trình mô phỏng được thực hiện trên máy tính cho đến khi các thông số đầu vào

đều cho kết quả sản phẩm tốt, có nghĩa là việc tối ưu công nghệ được thực hiện ngay trong

quá trình thiết kế, cho phép giảm chi phí cho sản xuất thử nghiệm, nâng cao chất lượng sản

phẩm nhưng đồng thời mở ra những cơ hội cho những ý tưởng công nghệ và sản phẩm mới

trong áp dụng vật liệu mới. Việc thiết kế và tối ưu công nghệ theo con đường này gọi là

“công nghệ ảo”.

Hình 3.1 Những ưu điểm của mô phỏng

Đến nay, mô phỏng được áp dụng phổ biến trong tính toán thiết kế bởi:

- Mô phỏng cho kết quả chính xác với sai số cho phép;

- Giảm thời gian tính toán thiết kế;

- Giảm chi phí sản xuất;

- Lựa chọn các loại nguyên vật liệu hợp lý;

- Thuận tiện trong việc thay đổi mẫu mã, hình dáng sản phẩm.

Hình 3.2 Quá trình tối ưu hóa công nghệ nhờ mô phỏng

Ngoài những ưu điểm trên, mô phỏng số còn cho ta nhiều kết quả mà bằng thử

nghiệm khó xác định được như trường phân bố ứng suất - biến dạng, lực dập, tốc độ biến

dạng theo các trục tọa độ… cũng như có thể dự đoán được các dạng hỏng có thể xảy ra để

từ đó có những thay đổi hợp lý nhằm thực hiện tối ưu hóa quá trình. Đó là lý do vì sao

ngày nay phương pháp mô phỏng số được xem là một công cụ tối ưu công nghệ phổ biến,

hữu hiệu và được ưu tiên phát triển trong thiết kế phục vụ sản xuất cũng như trong nghiên

cứu lý thuyết.

Có rất nhiều phần mềm mô phỏng đang được ứng dụng để tính toán, phân tích các

thông số ảnh hưởng trong quá trình DTC (Ansys, Autoform, Pam-stamp,

eta/DynaForm,…). Một trong các phần mềm đáp ứng được các yêu cầu của bài toán DTC,

đơn giản trong việc sử dụng cũng như trong các thao tác lấy kết quả là phần mềm

eta/DynaForm. Phần mềm eta/DynaForm là một gói phần mềm phân tích mô phỏng tạo

hình kim loại tấm trên cơ sở LS-DYNA được phát triển bởi Engineering Technology

Associates, Inc. Phần mềm CAE (Computer-Aided Engineering Software) chuyên dụng kết

hợp với sức mạnh phân tích của LS-DYNA với chức năng pre-processor và post-processor

được sắp xếp hợp lý. Chức năng phân tích tương tác và quy luật sắp xếp được hợp nhất

làm một để phục vụ cho nền công nghiệp tạo hình kim loại tấm trong thiết kế và phát triển

thiết bị. Chương trình cũng làm tăng tối đa công nghệ CAE truyền thống để giảm chi phí

và thời gian ban đầu cho phát triển sản phẩm.

Công cụ phân tích của eta/DynaForm là LS-DYNA, hiện nay được phát triển và hỗ

trợ bởi Livermore Software Technology Corporation (LSTC) của Livermore, California.

Nó có khả năng phân tích các bài toán cơ học tổng quát, tuyến tính hay với phương pháp

giải nội suy hay ngoại suy để tính toán.

Eta/DynaForm được tích hợp cùng lúc nhiều mô đun tiện ích cho nhà kỹ thuật.

Eta/Dynaform CAE tiến tới mô phỏng quá trình thiết bị, do đó giảm thời gian thử thiết bị

và chi phí phụ cho sản xuất chi tiết dập chất lượng cao. Eta/DynaForm mô phỏng hiệu quả

bốn thiết kế chính liên quan trong quá trình thiết bị: Chặn (Binder Wrap), Cối dập vuốt

(Draw Die), Đàn hồi ngược (Spring Back) và Thiết bị dập nhiều chức năng (Multiple Stage

Tooling). Mô phỏng số hỗ trợ người kỹ sư nghiên cứu nhanh chóng tính khả thi khi tạo

hình một sản phẩm.

Eta/DynaForm có nét đặc trưng là dữ liệu bề mặt thiết bị được định nghĩa tốt để dự

đoán quá trình thực hiện của tạo hình cho nhiều vùng như: độ biến mỏng, nhăn và rách,

thêm vào đó có thể dự đoán hiệu ứng đàn hồi ngược và điểm trượt…

Eta/DynaForm là một gói phần mềm FEA (phân tích phần tử hữu hạn) hoàn chỉnh

dùng để mô phỏng, tính toán và thiết kế công nghiệp, đã và đang được ứng dụng trên toàn

thế giới trong các lĩnh vực kĩ thuật.

Trong khuôn khổ nghiên cứu này, tác giả sử dụng phần mềm DynaForm để nghiên

cứu ảnh hưởng của các thông số công nghệ trong quá trình DTC, làm cơ sở cho quá trình

thực nghiệm, bởi phần mềm này đáp ứng được những yêu cầu đặt ra cho quá trình nghiên

cứu hay phù hợp với mục tiêu, ví dụ:

- Mô hình bài toán DTC có thể xây dựng một cách dễ dàng và chính xác trên

Dynaform.

- Các thông số công nghệ đầu vào như: Q, pc,… có thể khảo sát tính toán một cách

dễ dàng.

- Cho phép nhanh chóng xác định được ảnh hưởng tương hỗ của các yếu tố công

nghệ và các thông số hình học của khuôn.

- Các điều kiện biên trong mô phỏng dễ dàng xây dựng sao cho phù hợp với thực tế.

- Các mô hình vật liệu đã được tích hợp sẵn, có thể lựa chọn và thay đổi nhỏ sao

cho phù hợp với thực tế.

3.2 Nghiên cứu ảnh hưởng của các thông số công nghệ trong quá trình

DTC bằng mô phỏng số

3.2.1 Thiết lập mô hình mô phỏng

Như chương 1 đã trình bày, đối tượng nghiên cứu trong Luận án là sản phẩm dạng

cốc trụ từ vật liệu thép các bon thấp dùng cho dập vuốt. Sản phẩm lựa chọn để nghiên cứu

có chiều dày s = 0.6 mm, hình dạng và kích thước như hình 3.3.

Hình 3.3 Mô hình sản phẩm

Mô phỏng với phần mềm Dynaform, được tiến hành theo các bước:

- Thiết lập mô hình hình học, mô hình chia lưới PTHH (hình 3.4);

- Thiết lập mô hình vật liệu: chọn mô hình dẻo 3 thông số của Barlat, kí hiệu CQ có các

thông số vật liệu tương đương với mác thép C08, hệ số dị hướng trung bình R = 1.35 (hình

3.5);

- Thiết lập các điều kiện biên phù hợp như chuyển vị, áp suất, tiếp xúc,… (hình 3.6, hình

3.7);

- Chạy chương trình mô phỏng;

- Xuất kết quả, phân tích đánh giá công nghệ.

Hình 3.4 Mô hình hình học và mô hình lưới PTHH

Hình 3.5 Thông số vật liệu mô phỏng

Hình 3.6 Điều kiện tiếp xúc giữa phôi và dụng cụ gia công

Hình 3.7 Thiết lập quá trình dập vuốt

3.2.2 Khảo sát ảnh hưởng của các thông số công nghệ

3.2.2.1 Ảnh hưởng của lực chặn

Trong DTC, lực chặn Q có vai trò hết sức quan trọng để hạn chế ứng suất tiếp tuyến

trên vành phôi gây ra nhăn, đồng thời tạo khe hở giữa phôi và vành cối làm chất lỏng trong

lòng cối thoát ra, dẫn đến mất áp trong lòng cối. Nhưng lực chặn cũng không được quá lớn

để tránh cản trở phôi được kéo vào lòng cối và gây rách phôi. Trong quá trình DTC có

nhiều thông số tác động tới quá trình tạo hình vật liệu. Để thuận lợi, khi xét ảnh hưởng của

lực chặn ta cố định các thông số khác, thay đổi lực chặn với các giá trị khác nhau, khảo sát

sự thay đổi chất lượng sản phẩm khi lực chặn thay đổi từ đó tìm ra quy luật tác động của

lực chặn tới quá trình tạo hình đồng thời xác định miền lực chặn cho ra sản phẩm dập đạt

yêu cầu chất lượng.

Các thông số có liên quan tới quá trình khảo sát lực chặn được đề cập đến bao gồm:

chiều dày vật liệu, khe hở Z, áp suất chất lỏng trong lòng cối pc và áp suất tạo phồng ban

đầu p0.

- Chiều dày vật liệu: sử dụng vật liệu có chiều dày s = 0.6 mm.

- Chọn khe hở Z: khe hở Z trong DTC lớn hơn nhiều so với dập vuốt truyền thống và có

thể tới 3 - 5 lần chiều dầy vật liệu [117]. Khi khe hở Z lớn, sẽ dễ làm thay đổi chất lượng

sản phẩm khi thay đổi thông số công nghệ khác. Trong thực nghiệm khảo sát ảnh hưởng

của lực chặn, chọn khe hở Z bằng 4 lần chiều dày vật liệu, Z = 2.4 mm.

- Áp suất chất lỏng lòng cối: qua nghiên cứu tài liệu [42], [107], tham khảo kết quả thực

nghiệm dập thủy cơ 3 lớp [117] và tiến hành chạy mô phỏng sơ bộ, nhận thấy với giá trị pc

= 85 bar cho ra kết quả tốt. Chọn pc = 85 bar cho nghiên cứu ảnh hưởng của lực chặn.

- Áp suất tạo phồng ban đầu: áp suất tạo phồng ban đầu có ảnh hưởng tốt tới quá trình tạo

hình sản phẩm, làm tăng sự ổn định của phôi khi chày bắt đầu đi xuống [97], [102], [107],

[117]. Khi nghiên cứu ảnh hưởng của các thông số công nghệ, sử dụng áp suất tạo phồng

ban đầu với p0 = 25 bar.

Trên cơ sở lý thuyết, kinh nghiệm mô phỏng của các chuyên gia, tiến hành một loạt

các mô phỏng trên máy tính theo phương pháp tiếp cận Ơle, với các giá trị lực chặn khác

nhau, phân tích đánh giá và có được các kết quả như sau:

Khi Q = 80 kN, lực chặn nhỏ không đủ để hạn chế biến dày do ứng suất tiếp gây ra

làm cho vành phôi bị nhăn quá mức, tạo thành sóng lớn hướng từ mép ngoài phôi vào

trong lòng sản phẩm. Trên giản đồ biến dạng tới hạn, vùng màu tím xuất hiện nhiều bên

dưới đường biến dạng tới hạn dưới của vật liệu – vùng nhăn (hình 3.8). Khi tăng lực chặn

lên, nhăn sẽ giảm dần đi, vùng màu tím thu nhỏ lại (hình 3.9).

Hình 3.8 Sản phẩm mô phỏng với Q = 80 kN

Hình 3.9 Sản phẩm mô phỏng với Q = 130 kN

Khi Q = 140 kN, lực chặn đủ lớn để hạn chế vành phôi không bị biến dày quá mức,

sản phẩm tạo hình tốt, vùng nhăn không còn (hình 3.10). Trên ảnh phân bố mức độ biến

dạng, mức độ biến dày lớn nhất ở vành phôi nhỏ hơn 12% (hình 3.11).

Hình 3.10 Sản phẩm mô phỏng với Q = 140 kN

Hình 3.11 Phân bố mức độ biến dạng với Q = 140 kN

Khi lực chặn tăng lên 160 kN, vùng biến dạng tốt tăng lên, sản phẩm có bề mặt

phẳng đẹp (hình 3.12). Vật liệu bị biến mỏng ít, chiều dày thành sản phẩm đồng đều, biến

mỏng lớn nhất (ở vùng sát bán kính chày) nhỏ hơn 8% so với chiều dày ban đầu (hình

3.13). Sản phẩm ứng với giá trị lực chặn này được cho là có chất lượng tốt nhất.

Hình 3.12 Sản phẩm mô phỏng với Q = 160 kN

Hình 3.13 Phân bố mức độ biến dạng với Q = 160 kN

Khi tăng dần lực chặn từ 160 kN đến 230 kN, áp lực chặn tăng làm cho việc kéo

phôi vào lòng cối khó khăn hơn, ứng suất kéo trong vật liệu tăng, kim loại bị biến mỏng

nhiều hơn. Kết quả mô phỏng cho thấy vùng xu hướng nhăn giảm đi, vùng biến mỏng tăng

lên. Tại giá trị Q = 230 kN, biến mỏng xuất hiện nhiều trên thành sản phẩm, tuy nhiên, trên

ảnh phân bố mức độ biến dạng, biến dạng vẫn ở vùng giá trị an toàn. Q = 230 kN là giới

hạn tối đa của lực chặn (hình 3.14).

Hình 3.14 Sản phẩm mô phỏng với Q = 230 kN

Khi lực chặn tăng vượt quá 230 kN, áp lực chặn giữ chặt phôi trên miệng cối làm

cho thành sản phẩm biến mỏng quá mức. Nếu lực chặn quá lớn, rách sẽ xuất hiện (hình

3.15).

Hình 3.15 Sản phẩm mô phỏng với Q = 260 kN

Kết quả mô phỏng các giá trị lực chặn cho ra sản phẩm đạt yêu cầu chất lượng được

thống kê trong bảng 3.1.

Bảng 3.1 Giá trị lực chặn ứng với các sản phẩm đạt chất lượng

TT s (mm) Z (mm) Q (kN) p0 (bar) pc (bar)

1 0.6 2.4 25 85 140

2 0.6 2.4 25 85 160

3 0.6 2.4 25 85 180

4 0.6 2.4 25 85 200

5 0.6 2.4 25 85 220

6 0.6 2.4 25 85 230

* Nhận xét:

- Miền làm việc của lực chặn là 140 – 230 kN. Sản phẩm có chất lượng tốt nhất khi

Q = 160 kN.

- Khi lực chặn tăng, biến dày giảm đi, biến mỏng tăng lên. Khi lực chặn nhỏ hơn

140 kN, sản phẩm bị nhăn; khi lực chặn lớn hơn 230 kN, sản phẩm biến mỏng nhiều, rách

xuất hiện.

- Ảnh hưởng của lực chặn trong DTC cũng tương tự như trong dập vuốt truyền

thống.

3.2.2.2 Ảnh hưởng của áp suất chất lỏng trong lòng cối

Sự khác biệt giữa DTC và dập truyền thống đó là có sử dụng chất lỏng đối áp để ép

phôi sát vào chày, đây là yếu tố để tăng tính ổn định của sản phẩm, tăng chất lượng đồng

thời cũng là yếu tố tạo điều kiện để khe hở Z có thể lớn hơn so với dập vuốt truyền thống.

Tương tự như mục 3.2.2.1, tiến hành khảo sát ảnh hưởng của thông số áp suất chất lỏng

trong lòng cối với các điều kiện sau:

- Chiều dày vật liệu s = 0.6 mm

- Khe hở Z = 2.4 mm (Z = 4s)

- Áp suất ban đầu p0 = 25 bar

- Lực chặn Q = 160 kN (giá trị lực chặn cho sản phẩm có chất lượng tốt nhất, mục

3.2.2.1).

Thay đổi áp suất chất lỏng trong lòng cối, tiến hành mô phỏng, phân tích đánh giá

kết quả.

Khi áp suất chất lỏng trong lòng cối nhỏ hơn 45 bar, áp lực nhỏ không đủ để đẩy

phôi ép sát vào mặt chày, kết quả trên thân sản phẩm xuất hiện những vết nhăn (hình 3.16).

Hình 3.16 Sản phẩm mô phỏng với pc = 30 bar

Khi tăng áp suất chất lỏng lên 45 bar, áp lực chất lỏng đủ để ép phôi sát vào mặt

chày. Kết quả mô phỏng cho thấy, vùng nhăn không còn, sản phẩm đạt yêu cầu chất lượng

(hình 3.17).

Hình 3.17 Sản phẩm mô phỏng với pc = 45 bar

Khi áp suất chất lỏng lòng cối tăng dần từ 45 bar đến 110 bar, kết quả mô phỏng

cho thấy các biến dạng đều nằm trong vùng biến dạng cho phép, sản phẩm đạt yêu cầu. Tại

giá trị áp suất pc = 85 bar, sản phẩm đạt chất lượng tốt nhất, bề mặt nhẵn phẳng, chiều dày

đồng đều (hình 3.18). Tại giá trị áp suất pc = 110 bar, phôi bắt đầu bị biến mỏng nhiều,

biến dạng tập trung nhiều ở vùng tiếp giáp với đường tới hạn trên (hình 3.19). pc = 110 bar

là giới hạn tối đa của áp suất chất lỏng trong lòng cối.

Hình 3.18 Sản phẩm mô phỏng với pc = 85 bar

Hình 3.19 Sản phẩm mô phỏng với pc = 110 bar

Tăng áp suất chất lỏng trong lòng cối lớn hơn 110 bar, áp lực chất lỏng lớn làm cho

kim loại giữa khe hở chày và cối bị biến mỏng nhiều, độ bền vật liệu bị giảm đi. Khi áp

suất chất lỏng lòng cối cao quá mức, kết quả mô phỏng cho thấy nhiều vùng đỏ xuất hiện ở

vùng miệng sản phẩm, biến mỏng quá mức cho phép, rách xuất hiện (hình 3.20).

Hình 3.20 Sản phẩm mô phỏng vớit pc = 120 bar

Kết quả mô phỏng các giá trị áp suất chất chất lỏng trong lòng cối cho ra sản phẩm

đạt yêu cầu chất lượng được thống kê trong bảng 3.2.

Bảng 3.2 Giá trị áp suất chất lỏng lòng cối ứng với các sản phẩm đạt chất lượng

TT s (mm) Z (mm) Q (kN) p0 (bar) pc (bar)

1 0.6 2.4 25 160 45

2 0.6 2.4 25 160 55

3 0.6 2.4 25 160 65

4 0.6 2.4 25 160 75

5 0.6 2.4 25 160 85

6 0.6 2.4 25 160 95

7 0.6 2.4 25 160 105

8 0.6 2.4 25 160 110

* Nhận xét:

- Miền làm việc áp suất chất lỏng trong lòng cối pc = 45 – 110 bar.

- Sản phẩm có chất lượng tốt nhất khi áp suất chất lỏng lòng cối pc= 85 bar.

- Khi áp suất chất lỏng lòng cối nhỏ hơn 45 bar, sản phẩm bị nhăn; áp suất vượt 110

bar, sản phẩm bị biến mỏng quá mức, rách.

3.2.2.3 Ảnh hưởng của khe hở Z

Trong dập vuốt truyền thống, khe hở Z rất khắt khe, Z = (1.05 - 1.15)s, do đó khó

khăn trong việc chế tạo khuôn nhất là khi dập những chi tiết lớn có hình dạng phức tạp.

Trong DTC, nhờ có áp suất chất lỏng trong lòng cối hỗ trợ quá trình tạo hình, làm cho giá

trị khe hở Z tăng lên. Tiến hành mô phỏng xác định giá trị khe hở Z tối đa và tác động

tương hỗ giữa khe hở Z với áp suất chất lỏng trong lòng cối.

* Điều kiện khảo sát:

- Chiều dày vật liệu s = 0.6 mm

- Lực chặn Q = 160 kN (giá trị Q cho sản phẩm có chất lượng tốt nhất, mục 3.2.2.1)

- Áp suất ban đầu p0 = 25 bar

Thay đổi các khe hở Z khác nhau, bắt đầu từ Z = 0.9 mm. Với mỗi khe hỏ Z, thay

đổi áp suất chất lỏng trong lòng cối như mục 3.2.2.2 Tiến hành mô phỏng, phân tích đánh

giá kết quả.

Với khe hở Z = 0.9 mm, kết quả mô phỏng cho thấy, dễ dàng nhận được các sản

phẩm đạt yêu cầu chất lượng. Với pc = 20 bar, bề mặt sản phẩm đã hết nhăn; pc = 115 bar,

mức độ biến mỏng vẫn trong phạm vi cho phép (hình 3.21, hình 3.22). Trong miền áp suất

pc = 20 – 115 bar, quy luật tác động của áp suất chất lỏng trong lòng cối giống như với khe

hở Z = 2.4 mm đã xét ở trên.

Hình 3.21 Sản phẩm mô phỏng với pc = 20 bar, Z = 0.9 mm

Hình 3.22 Sản phẩm mô phỏng với pc= 115 bar, Z = 0.9 mm

Khi tăng dần khe hở Z từ 0.9 mm lên tới 3.0 mm, để sản phẩm đạt yêu cầu thì giá trị

áp suất pc tối thiểu tăng lên, pc tối đa giảm xuống. Tại giá trị khe hở Z = 3.0, để sản phẩm

đạt chất lượng, pc tối thiểu bằng 70 bar và pc tối đa bằng 105 bar (hình 3.23, hình 3.24).

Hình 3.23 Sản phẩm mô phỏng với pc = 70 bar, Z = 3.0 mm

Hình 3.24 Sản phẩm mô phỏng với pc = 105 bar, Z = 3.0 mm

Khi tăng khe hở Z lên 3.2 mm, cho dù mô phỏng với nhiều giá trị pc khác nhau

nhưng các kết quả nhận được đều cho thấy sản phẩm không đạt yêu cầu. Trên bề mặt sản

phẩm xuất hiện nhiều vết nhăn dọc thân từ đáy tới miệng do áp suất chất lỏng không thể ép

phôi sát với bề mặt chày (hình 3.25). Nếu tăng áp suất chất lỏng lên cao để ép phôi sát vào

chày thì xảy ra hiện tượng phá hủy phôi (hình 3.26)

Hình 3.25 Sản phẩm mô phỏng với pc = 80 bar, Z = 3.2 mm

Hình 3.26 Sản phẩm mô phỏng với pc = 105 bar, Z = 3.2 mm

Kết quả mô phỏng các giá trị áp suất chất chất lỏng trong lòng cối ứng với mỗi khe

hở Z cho ra sản phẩm đạt yêu cầu chất lượng được thống kê trong bảng 3.3.

Bảng 3.3 Giá trị áp suất chất lỏng lòng cối ứng các khe hở Z

cho sản phẩm đạt chất lượng

Z Q p0 TT s (mm) pc (bar) (mm) (bar) (kN)

160 20, 25, 35, 45, 55, 65, 75, 85, 95, 105, 115 1 0.6 0.9 25

2 0.6 1.2 25 160 25, 35, 45, 55, 65, 75, 85, 95, 105, 115

3 0.6 1.5 25 160 30, 35, 45, 55, 65, 75, 85, 95, 105, 115

4 0.6 1.8 25 160 35, 45, 55, 65, 75, 85, 95, 105, 115

5 0.6 2.1 25 160 40, 45, 55, 65, 75, 85, 95, 105, 110

6 0.6 2.4 25 160 45, 55, 65, 75, 85, 95, 105, 110

7 0.6 2.6 25 160 50, 60, 70, 80, 90, 100, 105

8 0.6 2.8 25 160 55, 65, 75, 85,, 95, 105

9 0.6 3.0 25 160 70, 75, 85, 95, 100,105

* Nhận xét:

- Khe hở chày - cối tối đa có thể đạt được là Z = 3.0 mm (Z = 5s).

- Với các khe hở Z khác nhau, miền làm việc của áp suất chất lỏng, áp suất tối

thiểu, áp suất tối đa để tạo hình cũng khác nhau.

Khe hở Z có ảnh hưởng rất lớn tới quá trình tạo hình sản phẩm. Ngoài ảnh hưởng

trực tiếp tới chất lượng sản phẩm, khe hở Z còn có tác động tương hỗ tới thông số công

nghệ khác là áp suất chất lỏng trong lòng cối. Thay đổi khe hở Z sẽ làm miền làm việc áp

suất chất lỏng công tác trong lòng cối, áp suất tối thiểu, áp suất tối đa cũng thay đổi. Như

vậy, cần xác định được ảnh hưởng đồng thời của cả 2 thông số: áp suất chất lỏng lòng cối

và khe hở Z tới quá trình tạo hình sản phẩm.

3.2.2.4 Xác định miền làm việc của áp suất chất lỏng lòng cối phụ thuộc khe hở Z (miền

làm việc DTC)

Để thuận lợi cho việc phân tích, đánh giá kết quả và ứng dụng kết quả nghiên cứu

vào thực tiễn, từ bảng số liệu 3.3, xây dựng mô hình toán thể hiện quan hệ áp suất chất

lỏng trong lòng cối và khe hở Z. Sử dụng phương pháp quy hoạch cực tiểu bình phương sai

số, lập trình bằng phần mềm Mapple 14, xây dựng quan hệ giữa áp suất chất lỏng trong

lòng cối và khe hở Z, với lực chặn Q = 160 kN, thu được hàm quan hệ (3.1), (3.2) và đồ thị

quan hệ hình 3.27.

* Hàm quan hệ áp suất chất lỏng trong lòng cối và khe hở Z:

(3.1) (3.2) - pmax = 113.868861261 + 4.156219856Z – 2.550676336Z2 - pmin = 21.386271703 – 5.577209657Z + 6.735401118Z2

Trong đó:

- pmax: áp suất chất lỏng lòng cối tối đa (bar)

- pmin: áp suất chất lỏng lòng cối tối thiểu (bar)

- Z: khe hở chày - cối (mm)

Sai số trung bình giữa kết quả mô phỏng và kết quả tính toán từ hàm nội suy là:

≈ - 1.02% ∆ maxp

≈ - 5.17% ∆ minp

(Chương trình Maple xác định hàm quan hệ và tính toán sai số cho trong phụ lục P1).

* Đồ thị quan hệ áp suất chất lỏng trong lòng cối và khe hở Z:

Miền rách

Miền làm việc DTC

Đường áp suất tối đa

Miền nhăn

Đường áp suất tối thiểu

Hình 3.27 Đồ thị quan hệ áp suất chất lỏng lòng cối và khe hở Z

+ Vùng nằm bên dưới đường áp suất tối thiểu thể hiện miền nhăn (sản phẩm không đạt yêu

cầu do xuất hiện nhăn).

+ Vùng nằm bên trên đường áp suất tối đa thể hiện miền rách (sản phẩm xuất hiện rách).

+ Vùng nằm giữa đường áp suất tối thiểu và đường áp suất tối đa: miền làm việc DTC (cho

sản phẩm đạt yêu cầu chất lượng).

* Nhận xét:

- Lựa chọn bộ thông số công nghệ nằm trong miền làm việc DTC sẽ cho ra các sản

phẩm đạt yêu cầu chất lượng. Chọn bộ thông số nằm bên ngoài miền làm việc DTC, sản

phẩm sẽ không đạt yêu cầu chất lượng, sẽ bị nhăn (miền nhăn) hoặc bị phồng, rách (miền

rách).

- Khi khe hở Z tăng, pmin tăng còn pmax giảm, kết quả miền làm việc DTC bị thu hẹp

nhanh, miền nhăn hoặc miền rách của sản phẩm tăng lên.

- Khi tăng khe hở Z, giá trị pmin sẽ thay đổi nhiều hơn so với pmax, chứng tỏ khe hở

Z có ảnh hưởng nhạy cảm tới áp suất tối thiểu trong lòng cối.

Kết luận chương 3:

Bằng phương pháp mô phỏng số, sử dụng phần mềm Dynaform với mô hình vật

liệu 3 thông số của Barlat (vật liệu tương đương mác thép dập C08), đã đánh giá được ảnh

hưởng của các thông số: lực chặn, áp suất chất lỏng lòng cối và khe hở Z trong quá trình

DTC. Tìm ra quy luật tác động của các thông số tới quá trình tạo hình, xác định được miền

làm việc của từng thông số để dập ra sản phẩm đạt yêu cầu chất lượng, không nhăn, không

rách.

- Ảnh hưởng của lực chặn: lực chặn có tác dụng làm tránh mất ổn định trên vành

phôi gây ra nhăn, nhưng lực chặn không được phép quá lớn làm phôi bị giữ lại trên vành,

khó kéo vào lòng cối gây rách sản phẩm.

- Ảnh hưởng của áp suất chất lỏng trong lòng cối: áp suất chất lỏng có ảnh hưởng

rất lớn tới chất lượng sản phẩm, tạo ra sự khác biệt cơ bản giữa DTC với dập vuốt truyền

thống. Với áp suất hợp lý sẽ khắc phục được khe hở Z lớn, phôi được ép sát vào chày, biến

dạng ổn định, sản phẩm đảm bảo yêu cầu chất lượng.

- Ảnh hưởng của khe hở Z: khe hở Z trong DTC không khắt khe như trong dập

truyền thống. Khe hở Z có thể đạt tới 3.0 mm, gấp 5 lần chiều dày vật liệu. Tuy nhiên khi

thay đổi khe hở Z sẽ làm thay đổi miền làm việc của áp suất chất lỏng trong lòng cối.

Qua khảo sát ảnh hưởng của các thông số công nghệ đã xác định được tác động

tương hỗ giữa 2 thông số quan trọng trong DTC là áp suất chất lỏng trong lòng cối và khe

hỏ Z, từ đó xây dựng được miền làm việc DTC. Điều này có ý nghĩa thực tiễn khi lựa chọn

bộ thông số công nghệ phù hợp để dập ra các sản phẩm đạt yêu cầu chất lượng.

CHƯƠNG 4: XÂY DỰNG HỆ THỐNG THỰC NGHIỆM

Các kết quả nghiên cứu đánh giá ảnh hưởng của các thông số công nghệ tới quá

trình DTC để tạo hình sản phẩm bằng mô phỏng số với phần mềm Dynaform được trình

bày trong chương 3, trong đó cũng đã đưa ra miền làm việc của các thông số công nghệ cơ

bản bao gồm lực chặn, áp suất chất lỏng lòng cối và khe hở Z. Các kết quả mô phỏng này

sẽ định hướng cho quá trình thực nghiệm. Chương 4 trình bày kết quả tính toán, xây dựng

hệ thống thực nghiệm phục vụ cho nghiên cứu thực nghiệm ở chương 5.

Hệ thống thực nghiệm bao gồm 5 mô đun chính được trình bày trên hình 4.1.

- Máy ép thuỷ lực 200 tấn

- Khuôn thí nghiệm

- Hệ thống chặn thuỷ lực 40 tấn

- Hệ thống cấp chất lỏng cao áp

- Hệ thống đo áp suất - hành trình kết nối trực tiếp với máy tính có phần mềm điều

khiển.

Máy ép thủy lực

Chày

Cối thủy cơ

Hệ thống chặn thủy lực

Hệ thống đo kết nối máy tính Hệ thống cấp chất lỏng cao áp

Hình 4.1 Sơ đồ hệ thống thực nghiệm

4.1 Máy ép thủy lực

Máy ép thủy lực lựa chọn cho thí nghiệm cần phải đạt được các yêu cầu sau:

- Máy phải có công suất đủ lớn để cung cấp lực cho quá trình dập sản phẩm. Trong

DTC, ngoài năng lượng để biến dạng vật liệu như trong dập vuốt truyền thống, máy còn

phải cung cấp năng lượng để thắng đối áp trong lòng khuôn.

- Các thông số kỹ thuật về kích thước bàn máy, hành trình ép phải đảm bảo để lắp

ráp khuôn và thao tác dập sản phẩm.

Từ thực tế trang thiết bị tại phòng thí nghiệm, chọn máy ép thủy lực 200 tấn YH32,

Hãng Hefei Metalforming Machine Tool Limited (hình 4.2). Thiết bị hoàn toàn đáp ứng

yêu cầu công việc và phù hợp với thực tế các doanh nghiệp Việt Nam. Các thông số kỹ

thuật chính của máy được cho trong bảng 4.1.

Hình 4.2 Máy ép thuỷ lực 200 tấn

Bảng 4.1 Thông số kỹ thuật máy YH32, Hãng Hefei Metalforming Machine Tool Limited

TT Thông số kỹ thuật Đơn vị Giá trị

1 Lực ép danh nghĩa kN 2000

2 Hành trình lớn nhất mm 710

3 Tốc độ đầu trượt:

- Xuống nhanh mm/s 120

- Ép mm/s 5/10

- Đi lên mm/s 70/110

4 Kích thước bàn máy mm 800 x 800

4.2 Hệ thống khuôn thí nghiệm

Căn cứ vào mô hình sản phẩm được lựa chọn, các điều kiện nghiên cứu và kết quả

mô phỏng về áp suất chất lỏng trong lòng cối trình bày trong chương 3, tiến hành thiết kế

và chế tạo khuôn cho thực nghiệm.

Khuôn DTC gồm 2 bộ phận (hình 4.3):

- Khuôn trên mang theo chày được gắn với đầu trượt của máy.

- Khuôn dưới (cối): được gắn cố định trên bàn máy.

Hình 4.3 Bộ khuôn DTC

1. Chày 2. Cối

Khuôn thiết kế đảm bảo chịu được áp lực chất lỏng lên tới 280 bar và không rò rỉ

dầu gây hiện tượng mất áp trong quá trình ép.

4.2.1 Chày DTC

Trong DTC, sản phẩm định dạng theo biên dạng của chày. Khác với dập vuốt thông

thường, do phôi ôm sát vào chày dưới tác dụng của áp suất chất lỏng, nên hầu như không

xuất hiện ma sát trượt giữa phôi và chày. Do vậy, chày không cần phải chế tạo từ thép có

độ bền cao.

Vật liệu chế tạo chày: thép C45, nhiệt luyện đạt độ cứng 40 – 45 (HRC).

Để có thể thuận tiện khảo sát với nhiều khe hở Z khác nhau, chày được thiết kế, chế

tạo gồm 2 phần: giá chày và chày (hình 4.4)

Hình 4.4 Chày và giá chày

Các chày được chế tạo dựa trên kích thước sản phẩm với các đường kính khác nhau

theo khe hở Z và được ghép với giá chày bằng 4 vít M8. Dễ dàng thay đổi các chày trên

giá chày (hình 4.5). Các kích thước chày được cho trong bảng 4.2. Độ côn chày 0.01:250

Bảng 4.2 Đường kính chày và khe hở Z tương ứng

Đường kính 212.4 211.2 210 209.2 208.8 208.4 208 chày (mm)

Z (mm) 1.2 1.8 2.4 2.8 3.0 3.2 3.4

Hình 4.5 Giá chày và chày chế tạo

4.2.2 Cối DTC

Cối DTC bao gồm hai phần chính: phần miệng cối và phần thân chứa chất lỏng.

* Miệng cối: Đây là phần làm việc chính, kim loại bị kéo qua khe hở giữa miệng cối và

chặn gây mòn bề mặt. Do vậy miệng cối cần phải được gia công chính xác và được tôi

cứng. Chọn vật liệu chế tạo miệng cối là thép 9XC, nhiệt luyện bề mặt đạt độ cứng 50 - 55

(HRC).

Trong DTC, do xuất hiện vành chặn thủy lực giữa khe hở chày - cối làm cho phôi

phồng lên giảm tiếp xúc giữa phôi với miệng cối. Do vậy, bán kính góc lượn miệng cối

trong DTC không quan trọng như trong dập vuốt truyền thống. Hình 4.6 là hình dạng và

kích thước miệng cối được chế tạo.

Hình 4.6 Miệng cối thủy cơ

* Thân cối:

Thực chất thân cối là một thùng chứa chất lỏng cao áp. Theo kết quả mô phỏng, áp

suất chất lỏng lòng cối có thể sử dụng tới 140 bar. Để đảm bảo an toàn, thân cối chế tạo

phải chịu được áp suất lên tới 280 bar (hình 4.7).

Vật liệu sử dụng để chế tạo thân cối là ống thép các bon chịu áp lực ASTM 106,

Schedule No. XXS 120, chiều dày thành: 25.4 mm, áp suất tối đa: 280 bar. Trên thân cối

có khoan 2 lỗ để lắp đường dầu dẫn vào và xả ra.

Hình 4.7 Kết cấu thân cối thủy cơ

Để đảm bảo an toàn, thân cối sau khi tính toán được kiểm nghiệm bằng phần mềm

CosmosWork trong Solidwork. Kết quả phân bố ứng suất và biến dạng trên hình 4.8 cho

thấy, ứng suất lớn nhất trên thân cối đạt 186 MPa < ứng suất chảy của vật liệu ≈ 248 MPa,

thân cối nằm trong miền đàn hồi. Biến dạng tổng lớn nhất là 0.17 mm nằm trong miền giới

hạn cho phép. Như vậy cối đạt yêu cầu.

Hình 4.8 Kết quả kiểm nghiệm thân cối

4.3 Hệ thống chặn thủy lực vạn năng

Trong thực tế, hầu hết các nguyên công dập vuốt đều phải sử dụng chặn để đảm

bảo cho sản phẩm được tạo hình như mong muốn, không bị nhăn, rách. Có thể sử dụng

chặn cứng, hoặc mềm, chặn theo máy hoặc chặn độc lập. Để thuận lợi cho nghiên cứu thực

nghiệm, sử dụng chặn thủy lực và thiết kế độc lập với máy ép. Về kích thước, phải đủ

không gian để lắp khuôn và thao tác lấy sản phẩm ra ngoài dễ dàng. Sơ đồ hệ thống chặn

như hình 4.9

Hình 4.9 Sơ đồ kết cấu hệ thống chặn vạn năng

1. Đế trên 2. Tấm chặn 3. xi lanh thủy lực 4. Đế dưới

* Xi lanh thủy lực

460

110

0 6 Ø

0 4 M

0 0 1 Ø

0 0 2 Ø

Hệ thống gồm 4 xi lanh thuỷ lực được thiết kế như hình 4.10

Hình 4.10 Xi lanh thuỷ lực

Theo tính toán thiết kế, với áp lực dầu 200 bar, mỗi xi lanh có thể tạo ra lực chặn

100 kN, hệ thống gồm 4 xi lanh có thể tạo ra lực chặn lên đến 400 kN hoàn toàn đáp ứng

với yêu cầu thực nghiệm.

* Đế trên:

Dùng để gá lắp tấm chặn và truyền lực ép từ các xi lanh thủy lực. Do vậy đế phải

cứng vững, không được biến dạng. Vật liệu sử dụng làm đế là thép C45 (hình 4.11).

Hình 4.11 Chi tiết đế trên của hệ thống chặn thủy lực

* Tấm chặn:

Một chi tiết quan trọng trong hệ thống chặn là tấm chặn. Cũng giống như miệng

cối, trong quá trình tạo hình chặn luôn ép vào phôi với một áp lực cao, phôi khi đi vào lòng

cối sẽ bị kéo vuốt qua khe chặn và miệng cối gây nên hiện tượng mòn. Do vậy, chặn phải

được chế tạo từ vật liệu tốt, có độ cứng cao, bề mặt phải nhẵn bóng để giảm ma sát, tránh

tránh hiện tượng cào xước bề mặt. Chọn vật liệu là thép 9XC, nhiệt luyện đạt độ cứng 50 -

55 HRC (hình 4.12).

Hình 4.12 Chi tiết tấm chặn của hệ thống chặn thủy lực

Tấm chặn và đế sau khi tính toán, thiết kế xong được kiểm nghiệm trên phần mềm

CosmosWork (hình 4.13, hình 4.14).

Hình 4.13 Ứng suất Von Mises

Hình 4.14 Chuyển vị tổng

Kết quả mô phỏng cho thấy ứng suất lớn nhất đạt 184 MPa < ứng suất chảy của vật

liệu ≈ 351 MPa, chặn nằm trong miền đàn hồi. Biến dạng tổng lớn nhất là 0.49 mm nằm

trong miền giới hạn cho phép. Như vậy với lực ép là 100 kN cho mỗi pít tông thì chặn đủ

bền.

Hình 4.15 là hình ảnh hệ thống chặn thủy lực đã được chế tạo phục vụ cho thí

nghiệm.

Hình 4.15 Hệ thống chặn thủy lực chế tạo

4.4 Hệ thống cấp chất lỏng cao áp

Để bơm dầu từ thùng dầu vào cối, xi lanh chặn và tạo áp suất chất lỏng công tác

cho toàn hệ thống, ta sử dụng bộ nguồn (thiết bị bơm) độc lập với máy ép thủy lực 200 tấn.

2 T V

1 T V

2 K

1 K

3 T V

Sơ đồ điều khiển thủy lực như hình 4.16

Hình 4.16 Sơ đồ điều khiển thủy lực

* Nguyên lý hoạt động:

Dầu được bơm lên từ thùng dầu. 2 khóa tay: K1 và K2, làm nhiệm vụ cho dầu đi

vào hệ thống chặn hoặc vào khuôn thủy cơ.

+ Giai đoạn 1:

Khóa K2 đóng, K1 mở, dầu được bơm vào hệ thống chặn, đưa hệ thống chặn xuống

chặn phôi. Sau đó K2 mở, K1 đóng, dầu được bơm vào cối thủy cơ, van tràn VT1 giữ cho

áp suất chất lỏng vào trong cối thủy cơ đạt áp suất ban đầu p0.

+ Giai đoạn 2:

Đầu trượt của máy mang chày đi vào lòng cối, tạo hình sản phẩm, chất lỏng trong

lòng cối không chịu nén sẽ tăng áp. Van tràn VT2 sẽ giữ cho áp suất trong lòng cối ở mức

đã đặt để đảm bảo tạo hình sản phẩm. Nếu áp suất vượt quá ngưỡng cho phép thì van tràn

VT2 sẽ mở để giảm áp cho lòng cối.

Trong quá trình tạo hình, áp suất chất lỏng trong lòng cối tác động vào chặn làm áp

suất trong chặn xi lanh chặn thủy lực tăng, van tràn VT3 mở để giữ áp suất chặn không

đổi.

* Các thiết bị chính:

- Trạm nguồn (hình 4.17, hình 4.18).

Hình 4.17 Trạm nguồn thủy lực thiết kế

Hình 4.18 Trạm nguồn thủy lực chế tạo

- Van: trong hệ thống điều khiển thuỷ lực có sử dụng một số loại van dưới đây:

+ Van tràn: có nhiệm vụ duy trì áp suất chất lỏng không đổi ở giá trị nhất định. Giá trị này

có thể điều khiển được bằng cách điều chỉnh lực nén lò xo ban đầu. Hệ thống thủy lực sử

dụng 2 loại van tràn:

+) Loại áp suất 200 bar: để khống chế áp suất của bơm, xi lanh và cối.

+) Loại áp suất 65 bar: để khống chế áp suất lòng cối ban đầu p0.

+ Van một chiều: dùng để điều chỉnh và chỉ cho phép dòng chảy đi theo một hướng

+ Van phân phối điều khiển bằng điện từ: được đặt sau bơm để cung cấp dầu cao áp cho hệ

thống chặn và cối thủy cơ

- Đồng hồ đo áp suất: để đo áp suất chất lỏng trong lòng cối và các xi lanh thủy lực, được

bố trí ở trạm nguồn và trên đường dầu ban đầu cấp vào cối.

4.5 Hệ thống đo áp suất – hành trình

Cấu trúc của hệ thống đo áp suất – hành trình gồm 03 bộ phận như hình 4.19.

Cảm biến áp suất K1

ADC (Bộ chuyển đổi tương tự - số)

THIẾT BỊ GIA CÔNG TÍN HIỆU ĐO PC và phần mềm đo lường Cảm biến áp suất K2

Cảm biến hành trình

Hình 4.19 Sơ đồ hệ thống đo áp suất - hành trình

Nguyên lý làm việc của hệ thống:

Khi có sự thay đổi về áp suất và hành trình dập, các cảm biến sẽ tiếp nhận sự thay

đổi và chuyển đổi thành tín hiệu điện. Tín hiệu điện được đưa tới thiết bị gia công tín hiệu.

Tại đây, tín hiệu được khuếch đại và lọc nhiễu cao tần rồi đưa tới bộ phận chuyển đổi

tương tự - số rồi vào máy tính. Tại máy tính, tín hiệu đo được hiển thị và lưu trữ nhờ phần

mềm Dasy Lab 7.0

* Các loại cảm biến đo:

- Cảm biến đo áp suất

Cảm biến đo áp suất lòng cối được thiết kế dựa trên nguyên lý biến dạng đàn hồi.

Cấu trúc cảm biến được thể hiện như hình 4.20 bao gồm 10 thành phần. Nguyên lý làm

việc của cảm biến được mô tả như sau: áp suất chất lỏng từ lòng cối được trích tới lỗ dẫn

áp nằm chính tâm của ống lót chống trễ, sau đó áp suất được đưa tới đáy của cốc biến

dạng. Tại đây áp suất làm đáy cốc biến dạng bị “phồng lên” từ đó tác dụng một lực tới trụ

biến dạng, lực này làm trụ biến dạng bị co lại, bên cạnh đó trên trụ biến dạng được gắn các

tenzo và có kết cấu dạng mạch cầu wheston. Khi đó với một nguồn nuôi cố định, trên đầu

ra của cảm biến sẽ suất hiện một điện áp tỷ lệ thuận với áp suất trong lòng cối [1], [4].

Hình 4.20 Cấu trúc cảm biến đo áp suất

- Cảm biến đo hành trình

Cảm biến đo hành trình được thiết kế dựa trên cảm biến điện trở tiếp xúc trượt với

§iÖn trë

DÞch chuyÓn dµi

C¶m biÕn ®iÖn trë tiÕp xóc truît

DÞch chuyÓn gãc

đại lượng vào là độ dịch chuyển theo chiều dài, đại lượng ra là biến đổi điện trở (hình 4.21)

Hình 4.21 Sơ đồ khối của cảm biến điện trở tiếp xúc

* Thiết bị gia công tín hiệu đo:

Vì tín hiệu ra từ cảm biến rất nhỏ chỉ cỡ vài chục µV đến vài mV. Để có thể nhận

biết được tín hiệu này cần thiết phải có một thiết bị xử lý tín hiệu từ cảm biến để sao cho

tín hiệu ra có thể được hiển thị trên đồng hồ chỉ thị số hoặc đưa tới ADC vào máy tính.

Thực chất, thiết bị gia công tín hiệu đo ở đây là một bộ khuếch đại một chiều có hệ số

khuếch đại rất lớn cùng các mạch lọc và các mạch phụ trợ khác, được thể hiện bằng sơ đồ

khối trên hình 4.22.

Khi có ứng suất tác động lên phần tử biến dạng đàn hồi của cảm biến đo, cầu cảm

biến (cầu tem điện trở) sẽ mất cân bằng và ở lối ra cầu xuất hiện điện áp một chiều rất nhỏ

cỡ vài chục µV đến vài mV. Nhờ tầng tiền khuếch đại, điện áp này sẽ tăng lên vài mV đến

vài chục mV. Tại tầng tiền khuếch đại có mạch chỉnh cân bằng thô rồi được lọc bỏ các tín

hiệu nhiễu và đưa đến tầng khuếch đại chính. Tại đây tín hiệu đo được khuếch đại lên

trong dải từ 0 – 10V rồi được đưa qua bộ lọc, khối khuếch đại đệm rồi tới đầu ra. Tại tầng

khuếch đại chính có các chuyển mạch chọn hệ số khuếch đại để cho ra các tín hiệu đo có

giá trị cần thiết. Tại đây điện áp lệch cầu cũng tiếp tục được tinh chỉnh để đạt giá trị điểm 0

một cách tốt nhất. Để kiểm tra sự cân bằng của cầu đo, tín hiệu ra được trích thành hai lối

đến đầu ra. Một trong hai đầu ra được nối với đồng hồ chỉ thị cân bằng đầu ra, đầu còn lại

ĐIỀU CHỈNH CÂN BẰNG THÔ

ĐIỀU CHỈNH CÂN BẰNG TINH

CẢM

được nối với máy hiện sóng hoặc đưa tới ADC để nối ghép máy tính [4].

TIỀN KHUẾCH ĐẠI VÀ LỌC

MẠCH LỌC

KHUẾCH ĐẠI ĐỆM

BIẾN

Ura

KHUẾCH ĐẠI CHÍNH

+12V

NGUỒN

MẠCH ĐIỀU CHỈNH ĐIỆN ÁP NUÔI CẦU

HIỂN THỊ SỐ

CHỌN HỆ SỐ KHUẾCH ĐẠI

-12V

Hình 4.22 Sơ đồ mạch gia công tín hiệu đo áp suất

* CARD thu thập số liệu đo:

Để chuyển đổi tín hiệu tương tự sang tín hiệu số. Trong hệ thống đo card thu thập

số liệu (card ADC) được ghép nối như hình 4.23.

Cổng PCMCIA Tín hiệu sau khuếch đại CARD THU THẬP SỐ LIỆU Máy tính

Hình 4.23 Sơ đồ ghép nối card thu thập số liệu với hệ thống

Như vậy, toàn bộ cấu hình phần cứng hệ thống đo áp suất – hành trình được thể

DASYLab

hiện như hình 4.24

Hình 4.24 Hệ thống đo áp suất – hành trình

* Phần mềm hiển thị và lưu giữ kết quả đo:

Phần mềm hiển thị và lưu giữ kết quả đo là phần mềm đo lường Dasy Lab 7.0. Đây

là một sản phẩm phần mềm rất tiện dụng, nó cung cấp cho ta một số lượng lớn các chức

năng và tuỳ chọn cho công việc thu thập số liệu đo của một hệ thống đo chuyên dụng.

Quá trình xây dựng các giao diện điều khiển quá trình đo, đọc và xử lý tín hiệu

Start

bằng phần mềm này được biểu diễn trên lưu đồ hình 4.25 [5].

Đọc số liệu từ ADC

Lọc tín hiệu cao tần

Offset adjust Điều khiển Offset Adjust cho hệ thống

Nội suy

Hiển thị dạng đồ thị

Lưu số liệu vào file

Lấy tích phân

Hiển thị số tức thời

Stop

Hiển thị số tức thời

Hình 4.25 Lưu đồ thuật toán chương trình đo và lưu giữ kết quả

Từ lưu đồ thuật toán chương trình đo và lưu giữ kết quả ta xây dựng được chương

Action01

RS Master 00

Filter00

offset

Scaling01

List00

X/Y Chart00

START/STOP

OFFSET

Action00

Recorder00

Switch00

Action02

Switch01

Action03

trình đo áp suất – hành như hình 4.26.

Hình 4.26 Chương trình đo áp suất - hành trình

Tính toán, thiết kế và chế tạo toàn bộ hệ thống đo Áp suất – Hành trình đảm bảo độ

nhạy, độ ổn định và có các đặc trưng phù hợp với các tham số cần đo là một nội dung rất

lớn. Trong quá trình nghiên cứu, tác giả đã hợp tác cùng Phòng thí nghiệm Đo lường động

học bay - Viện Tên lửa thực hiện. Toàn bộ hệ thống đo Áp suất – Hành trình sau khi được

chế tạo và hiệu chỉnh ổn định đã được kiểm chuẩn tại Viện Đo lường Việt Nam đạt độ không bảo đảm đo: U = 0.3 x 10-2 với xác suất tin cậy P = 95%, hệ số phủ k = 2.

4.6 Thiết bị đo lường

Sản phẩm sau khi lấy ra khỏi khuôn do nhiều nguyên nhân có thể làm cho độ tròn

không đảm bảo. Nếu sử dụng các dụng cụ đo cơ khí thông thường như thước cặp, pan

me,... sẽ khó cho được kết quả đo chính xác. Cần phải có thiết bị đo hiện đại với độ chính

xác cao, đảm bảo độ tin cậy của kết quả.

Trong quá trình thực nghiệm, tác giá sử dụng máy đo 3D QMM-333, Hãng

Mitutoyo-Nhật Bản để thực hiện công việc đo đường kính chi tiết dập, từ đó tính toán độ

côn sản phẩm.

Máy đo 3 chiều QMM-333 (hình 4.27) sử dụng phương pháp đo theo điểm, phần

mềm máy tính sẽ nội suy kích thước cho tất cả các dạng hình toán học trong hệ tọa độ 3

chiều.

Bảng thông số kỹ thuật của máy đo 3D QMM-333, Hãng Mitutoyo-Nhật Bản được

trình bày trong bảng 4.3.

Hình 4.27 Máy đo 3D QMM-333, Hãng Mitutoyo-Nhật Bản

Bảng 4.3 Thông số kỹ thuật của máy đo 3D QMM-333

Thông số kỹ thuật Đơn vị Giá trị TT

1 Phạm vi đo:

Trục X mm 300

Trục Y mm 300

Trục Z mm

2 Độ phân dải mm 300 0.0005

3 µm Độ chính xác (theo tiêu 3.0 + 4L/1000

chuẩn ISO10360-2)

4 Độ chính xác đầu đo µm 4.0

Kết luận chương 4:

Chương 4 đã xây dựng hệ thống thực nghiệm bao gồm những bộ phận cơ bản như

máy ép thủy lực 200 tấn, hệ thống khuôn DTC, hệ thống chặn thủy lực, hệ thống cấp chất

lỏng cao áp và hệ thống đo tích hợp máy tính. Hệ thống thực nghiệm được xây dựng cơ

bản đảm bảo độ chính xác để thí nghiệm và lấy kết quả đo đồng thời hệ thống thực nghiệm

này có ưu điểm là rất thuận lợi cho việc triển khai sản xuất thử nghiệm và công nghiệp sau

này tại các nhà máy ở Việt Nam.

CHƯƠNG 5: THỰC NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ

Chương 3 đã trình bày các kết quả nghiên cứu mô phỏng ảnh hưởng của 3 thông số

công nghệ cơ bản: lực chặn, áp suất chất lỏng lòng cối và khe hở Z tới quá trình DTC sản

phẩm cốc trụ, trong đó đã khẳng định sự khác biệt cơ bản giữa DTC với dập vuốt truyền

thống đó là ảnh hưởng của 2 thông số áp suất chất lỏng lòng cối và khe hở Z tới quá trình

biến dạng tạo hình sản phẩm. Trong chương 3 cũng đã sử dụng phần mềm Maple để xác

định mô hình toán học biểu diễn quan hệ giữa áp suất chất lỏng lòng cối và khe hở Z.

Trong chương 4 đã tính toán, thiết kế và xây dựng được hệ thống thực nghiệm đảm bảo độ

chính xác cần thiết và phù hợp với thực tế nhằm đánh giá ảnh hưởng của lực chặn, áp suất

chất lỏng công tác trong lòng cối và khe hở Z. Các kết quả thực nghiệm và đánh giá sẽ

được trình bày ở chương 5.

5.1 Nghiên cứu ảnh hưởng của các thông số công nghệ tới quá trình tạo

hình chi tiết cốc trụ

Vật liệu sử dụng trong thực nghiệm là thép C08 có thành phần hóa học và cơ tính

như bảng 5.1.

Thành phần hoá học, %

Cơ tính

Mác thép

Giới hạn chảy-σf (MPa)

Độ dãn dài tương đối-ε (%)

Giới hạn bền kéo-σb (MPa)

C08

0.03

≤ 0.35 ≤ 0.4

≥ 330

≥ 200

≥ 33%

0.05- 0.12

0.25- 0.5

Bảng 5.1 Thành phần hóa học và cơ tính của thép C08

Chất lỏng được sử dụng làm môi trường tạo biến dạng là dầu thủy lực loại VG 46

vừa đóng vai trò làm môi chất truyền lực vừa bôi trơn giảm ma sát giữa phôi và dụng cụ

gia công.

Phôi ban đầu có đường kính D = 400 mm được đặt lên vành cối. Trước hết, chất

lỏng được cấp đầy vào cối và được đặt áp ban đầu p0 = 25 bar khi phôi đã được kẹp chặt

nhờ hệ thống chặn thủy lực. Chày được lắp với đầu trượt của máy ép thủy lực và đi xuống

thực hiện quá trình dập vuốt. Phôi bị kéo vào lòng cối và biến dạng từ tấm phẳng thành chi

tiết cốc trụ. Trong quá trình chày đi xuống, chất lỏng trong lòng cối bị nén sẽ liên tục gia

tăng áp suất, ép phôi áp sát vào bề mặt của chày, tạo ra vòng chặn thủy lực làm tăng mức

độ biến dạng của sản phẩm. Khi áp suất trong lòng cối đạt giá trị mong muốn, được định

trước theo kế hoạch thực nghiệm thì van tràn sẽ mở, xả dầu theo đường dẫn về thùng chứa.

Hệ thống đo đa kênh điều khiển bởi phần mềm Dasy Lab 7.0 được tích hợp trên

thiết bị và khuôn tạo hình cho phép đo trực tiếp áp suất chất lỏng công tác trong lòng cối

và áp suất chất lỏng trong xi lanh chặn thủy lực. Các thông số áp suất đo phụ thuộc hành

trình của chày được ghi lại và lưu giữ trong máy tính dưới dạng đồ thị quan hệ áp suất –

hành trình dập.

5.1.1 Ảnh hưởng của lực chặn

Dựa trên các kết quả có được trong mô phỏng, tiến hành thực nghiệm với các điều

kiện như sau:

- Khe hở Z = 2.4 mm;

- Áp suất ban đầu p0 = 25 bar;

- Áp suất chất lỏng lòng cối pc = 85 bar;

Thay đổi các giá trị lực chặn Q, tiến hành thực nghiệm, phân tích đánh giá kết quả.

Để thay đổi giá trị lực chặn, với hệ thống thủy lực đã được trình bày trong chương

4, tiến hành điều chỉnh áp suất xi lanh chặn pxl (giá trị pxl được hệ thống đo áp suất – hành

trình đo và lưu giữ kết quả). Giá trị lực chặn Q = pxl x Fpt, trong đó: Fpt – tổng diện tích mặt

làm việc của pít tông hệ thống chặn thủy lực).

Khi lực chặn quá thấp, pxl = 25 bar, khe hở giữa phôi và vành cối xuất hiện, tiến

trình dập sẽ không hoàn thành hết chiều sâu sản phẩm do vành bị nhăn quá lớn khiến dầu

thoát ra ngoài làm mất áp đột ngột (hình 5.1). Tăng lực chặn lên, nhăn trên vành sẽ giảm đi

ch¬ng tr×nh ®o ¸p suÊt - hµnh tr×nh

trêng §H B¸ch khoa HN Bé m«n gia c«ng ¸p lùc

m¸y gia c«ng ¸p lùc

(hình 5.2).

b ar

¸p suÊt-hµnh tr×nh k1

¸p suÊt-hµnh tr×nh k2

200

180

160

140

120

100

80

60

40

20

0

25

50

75

100

125

150

0

25

50

75

100

125

150

A S -HT K 1

A S -HT K 2

Hình 5.1 Sản phẩm dập với áp suất pxl = 25 bar

ch¬ng tr×nh ®o ¸p suÊt - hµnh tr×nh

trêng §H B¸ch khoa HN Bé m«n gia c«ng ¸p lùc

m¸y gia c«ng ¸p lùc

bar

¸p suÊt-hµnh tr×nh k1

¸p suÊt-hµnh tr×nh k2

200

180

160

Nhăn

140

120

100

80

60

40

20

0

25

50

0

150

75

100

125

25

50

75

100

125

AS-H T K1

AS-H T K2

m m

Hình 5.2 Sản phẩm dập với áp suất pxl = 70 bar

Khi tăng pxl = 75 bar, nhăn không còn trên mặt vành chi tiết, sản phẩm đảm bảo

ch¬ng tr×nh ®o ¸p suÊt - hµnh tr×nh

trêng §H B¸ch khoa HN Bé m«n gia c«ng ¸p lùc

m¸y gia c«ng ¸p lùc

chất lượng (hình 5.3).

b ar

¸p suÊt-hµnh tr×nh k1

¸p suÊt-hµnh tr×nh k2

200

180

160

140

120

100

80

60

40

20

0

25

50

75

100

125

150

0

25

50

75

100

125

150

A S -HT K 1

A S -HT K 2

Hình 5.3 Sản phẩm dập với áp suất pxl = 75 bar

Khi tăng áp suất pxl từ 75 – 121 bar, các sản phẩm dập luôn đảm bảo chất lượng, bề

ch¬ng tr×nh ®o ¸p suÊt - hµnh tr×nh

trêng §H B¸ch khoa HN Bé m«n gia c«ng ¸p lùc

m¸y gia c«ng ¸p lùc

mặt không bị cào xước, không nhăn, rách (hình 5.4)

bar

¸p suÊt-hµnh tr×nh k1

¸p suÊt-hµnh tr×nh k2

200

180

160

140

120

100

80

60

40

20

0

25

50

75

100

125

150

0

25

50

75

100

125

150

AS-H T K1

AS-H T K2

Hình 5.4 Sản phẩm dập với áp suất pxl = 83 bar

Tại giá trị pxl = 121 bar, mặc dù lực chặn lớn làm tăng biến mỏng nhưng sản phẩm

vẫn đạt yêu cầu (hình 5.5). pxl = 121 bar là giá trị áp suất xi lanh chặn tối đa dập ra sản

ch¬ng tr×nh ®o ¸p suÊt - hµnh tr×nh

trêng §H B¸ch khoa HN Bé m«n gia c«ng ¸p lùc

m¸y gia c«ng ¸p lùc

phẩm đảm bảo yêu cầu chất lượng.

b ar

¸p suÊt-hµnh tr×nh k1

¸p suÊt-hµnh tr×nh k2

200

180

160

140

120

100

80

60

40

20

0

25

50

75

100

125

150

0

25

50

75

100

125

150

AS-HT K1

AS-HT K2

Hình 5.5 Sản phẩm dập với áp suất pxl = 121 bar

Khi pxl vượt quá 121 bar, pxl = 126 bar, phôi bị biến mỏng nhiều, độ bền vật liệu bị

giảm đi, áp suất chất lỏng ép căng vào phần kim loại giữa chày và cối làm xuất hiện những

ch¬ng tr×nh ®o ¸p suÊt - hµnh tr×nh

trêng §H B¸ch khoa HN Bé m«n gia c«ng ¸p lùc

m¸y gia c«ng ¸p lùc

vết phồng cục bộ (hình 5.6).

bar

¸p suÊt-hµnh tr×nh k1

¸p suÊt-hµnh tr×nh k2

200

180

160

140

Phồng

120

100

80

60

40

20

0

150

0

25

50

75

100

125

0

25

50

75

100

125

AS-H T K1

AS-H T K2

bar

Hình 5.6 Sản phẩm dập với áp suất pxl = 126 bar

Nếu áp suất chặn quá lớn, pxl = 137 bar, phôi rất khó kéo vào lòng cối gây biến

mỏng thành quá mức, áp suất cao trong lòng cối sẽ gây rách phôi khi chày mới đi xuống

được khoảng 35 mm (hình 5.7).

ch¬ng tr×nh ®o ¸p suÊt - hµnh tr×nh

trêng §H B¸ch khoa HN Bé m«n gia c«ng ¸p lùc

m¸y gia c«ng ¸p lùc

b ar

¸p suÊt-hµnh tr×nh k1

¸p suÊt-hµnh tr×nh k2

200

180

160

140

120

100

80

60

40

20

0

25

50

75

0

25

50

75

100

125

150

100

125

150

A S -HT K 1

A S -HT K 2

Hình 5.7 Sản phẩm dập với áp suất pxl = 137 bar

Kết quả thực nghiệm các giá trị lực chặn dập ra sản phẩm đạt yêu cầu chất lượng

được thống kê trong bảng 5.2.

Bảng 5.2 Giá trị lực chặn ứng với các sản phẩm đạt chất lượng

Q (kN) TT s (mm) Z (mm) p0 (bar) pc (bar) pxl (bar)

1 25 0.6 2.4 85 75 151

2 25 0.6 2.4 85 83 167

3 25 0.6 2.4 85 95 191

4 25 0.6 2.4 85 104 209

5 25 0.6 2.4 85 117 235

6 25 0.6 2.4 85 121 243

* Nhận xét:

- Miền làm việc của lực chặn trong thực nghiệm là 151 – 243 kN.

- Với giá trị Q < 151 kN, sản phẩm bị nhăn; Q > 243 kN, sản phẩm bị biến mỏng

nhiều, phồng miệng, rách.

Nếu lực chặn thấp, áp lực chặn không đủ để khống chế sự mất ổn định trên vành

phôi, kết quả làm cho bề mặt vành chi tiết bị nhăn. Nếu lực chặn cao, phôi bị giữ lại trên

miệng cối, làm cho phôi bị kéo căng, gây phồng hoặc rách vật liệu (do biến mỏng quá

mức). Kết quả thực nghiệm hoàn toàn tương đồng với mô phỏng.

5.1.2 Ảnh hưởng của áp suất chất lỏng lòng cối

Tương tự như mục 5.1.1, tiến hành khảo sát ảnh hưởng của áp suất chất lỏng trong

lòng cối với các điều kiện như sau:

- Khe hở Z = 2.4 mm;

- Áp suất ban đầu p0 = 25 bar;

- Lực chặn Q = 160 kN (pxl = 80 bar);

Thay đổi các giá trị áp suất chất lỏng lòng cối, tiến hành thực nghiệm, phân tích

đánh giá cho kết quả như sau:

Khi áp suất chất lỏng lòng cối nhỏ hơn 45 bar, pc = 40 bar, áp lực của chất lỏng

không đủ ép phôi sát vào chày, kết quả trên thành sản phẩm dập có những vết nhăn dọc

ch¬ng tr×nh ®o ¸p suÊt - hµnh tr×nh

trêng §H B¸ch khoa HN Bé m«n gia c«ng ¸p lùc

m¸y gia c«ng ¸p lùc

thân, (hình 5.8).

bar

¸p suÊt-hµnh tr×nh k1

¸p suÊt-hµnh tr×nh k2

200

180

160

140

120

100

80

Nhăn

60

40

20

0

25

0

25

50

75

100

125

150

50

75

100

125

150

AS-H T K2

AS-H T K1

Hình 5.8 Sản phẩm dập với áp suất pc = 40 bar

Khi pc = 45 bar, áp lực chất lỏng đẩy phôi ôm sát lấy bề mặt chày, bề mặt sản phẩm

ch¬ng tr×nh ®o ¸p suÊt - hµnh tr×nh

trêng §H B¸ch khoa HN Bé m«n gia c«ng ¸p lùc

m¸y gia c«ng ¸p lùc

không có nếp nhăn, sản phẩm đảm bảo yêu cầu (hình 5.9).

bar

¸p suÊt-hµnh tr×nh k1

¸p suÊt-hµnh tr×nh k2

200

180

160

140

120

100

80

60

40

20

0

25

50

75

100

125

150

0

25

50

75

100

125

150

AS-H T K1

AS-H T K2

Hình 5.9 Sản phẩm dập với áp suất pc = 45 bar

Khi pc tăng từ 45 – 116 bar, các sản phẩm nhận được đều đạt yêu cầu (hình 5.10)

ch¬ng tr×nh ®o ¸p suÊt - hµnh tr×nh

trêng §H B¸ch khoa HN Bé m«n gia c«ng ¸p lùc

m¸y gia c«ng ¸p lùc

b ar

¸p suÊt-hµnh tr×nh k1

¸p suÊt-hµnh tr×nh k2

200

180

160

140

120

100

80

60

40

20

0

25

0

50

75

100

125

150

25

50

75

100

125

150

A S -HT K 1

A S -HT K 2

Hình 5.10 Sản phẩm dập với áp suất pc = 86 bar

Khi pc = 116 bar, mặc dù có hiện tượng biến dạng nhiều ở phần vành chặn thủy lực

ch¬ng tr×nh ®o ¸p suÊt - hµnh tr×nh

trêng §H B¸ch khoa HN Bé m«n gia c«ng ¸p lùc

m¸y gia c«ng ¸p lùc

do áp suất chất lỏng lớn nhưng sản phẩm vẫn đạt yêu cầu (hình 5.11) .

bar

¸p suÊt-hµnh tr×nh k1

¸p suÊt-hµnh tr×nh k2

200

180

160

140

120

100

80

60

40

20

0

25

50

75

100

125

150

0

25

50

75

100

125

150

AS-H T K2

AS-H T K1

Hình 5.11 Sản phẩm dập với áp suất pc = 116 bar

Khi pc > 116 bar, áp suất chất lỏng quá lớn gây ra những vết phồng cục bộ tại vùng

ch¬ng tr×nh ®o ¸p suÊt - hµnh tr×nh

trêng §H B¸ch khoa HN Bé m«n gia c«ng ¸p lùc

m¸y gia c«ng ¸p lùc

miệng sản phẩm. Khi pc = 130 bar, vật liệu bị phá hủy (hình 5.12).

b ar

¸p suÊt-hµnh tr×nh k1

¸p suÊt-hµnh tr×nh k2

200

180

160

140

120

100

80

60

40

20

0

25

50

75

100

125

150

0

25

50

75

100

125

150

A S -HT K 1

A S -HT K 2

Hình 5.12 Sản phẩm dập với áp suất pc = 130 bar

Kết quả các giá trị áp suất chất lỏng lòng cối dập ra sản phẩm đạt yêu cầu chất

lượng được thống kê trong bảng 5.3.

Bảng 5.3 Giá trị áp suất chất lỏng lòng cối ứng với các sản phẩm đạt chất lượng

TT s (mm) Z (mm) Q (kN) p0 (bar) pc (bar)

25 1 0.6 2.4 160 45

25 2 0.6 2.4 160 56

25 3 0.6 2.4 160 65

25 4 0.6 2.4 160 75

25 5 0.6 2.4 160 86

25 6 0.6 2.4 160 96

25 7 0.6 2.4 160 104

25 8 0.6 2.4 160 116

* Nhận xét:

- Miền làm việc của áp suất chất lỏng trong lòng cối là: pc = 45 – 116 bar.

- Khi áp suất chất lỏng lòng cối nhỏ hơn 45 bar, áp lực chất lỏng không đủ ép phôi

sát vào mặt chày, kết quả làm sản phẩm bị nhăn; khi áp suất vượt quá 116 bar, áp lực cao

tác dụng vào phần kim loại giữa chày và miệng cối làm kim loại bị biến mỏng nhiều, kết

quả làm sản phẩm bị phồng, rách.

- Quy luật tác động của áp suất chất lỏng hoàn toàn tương đồng với mô phỏng.

5.1.3 Ảnh hưởng của khe hở Z

Tiến hành thực nghiệm tại một số khe hở Z trong miền mô phỏng. Các giá trị khe

hở Z lựa chọn để khảo sát là: Z = 1.2, 1.8, 2.4, 2.8, 3.0, 3.2, 3.4 (mm). Điều kiện khảo sát

như sau:

- Lực chặn Q = 160 kN;

- Áp suất chất lỏng ban đầu p0 = 25 bar;

Với mỗi khe hở Z, thay đổi áp suất chất lỏng trong lòng cối. Tiến hành dập, phân

tích đánh giá kết quả.

Khi khe hở Z = 1.2 mm, khả năng tạo hình sản phẩm khá dễ dàng. Với áp suất pc =

25 bar cũng đủ để ép bề mặt phôi ôm sát vào chày, kết quả nhận được sản phẩm đạt chất

lượng theo yêu cầu, bề mặt không nhăn (hình 5.13). Với giá trị pmax = 119 bar sản phẩm

vẫn đảm bảo chất lượng, không bị phồng hoặc nứt, rách (hình 5.14).

ch¬ng tr×nh ®o ¸p suÊt - hµnh tr×nh

trêng §H B¸ch khoa HN Bé m«n gia c«ng ¸p lùc

m¸y gia c«ng ¸p lùc

bar

¸p suÊt-hµnh tr×nh k1

¸p suÊt-hµnh tr×nh k2

200

180

160

140

120

100

80

60

40

20

0

150

0

25

50

75

100

125

0

25

50

75

100

125

AS-H T K1

AS-H T K2

bar

ch¬ng tr×nh ®o ¸p suÊt - hµnh tr×nh

trêng §H B¸ch khoa HN Bé m«n gia c«ng ¸p lùc

m¸y gia c«ng ¸p lùc

Hình 5.13 Sản phẩm dập với áp suất pc = 25 bar, khe hở Z = 1.2 mm

bar

¸p suÊt-hµnh tr×nh k1

¸p suÊt-hµnh tr×nh k2

200

180

160

140

120

100

80

60

40

20

0

150

125

0

25

50

75

100

0

25

50

75

100

125

AS-H T K1

AS-H T K2

bar

Hình 5.14 Sản phẩm dập với áp suất pc = 119 bar, khe hở Z = 1.2 mm

Khi khe hở Z tăng lên, để dập được sản phẩm đạt yêu cầu chất lượng, áp suất chất

lỏng tối thiểu trong lòng cối tăng lên, đồng thời áp suất tối đa theo xu hướng giảm.

Khi khe hở Z = 3.0 mm (giá trị áp suất tối đa trong mô phỏng) để dập được sản

ch¬ng tr×nh ®o ¸p suÊt - hµnh tr×nh

trêng §H B¸ch khoa HN Bé m«n gia c«ng ¸p lùc

m¸y gia c«ng ¸p lùc

phẩm đảm bảo chất lượng thì pmin = 70 bar, pmax = 114 bar (hình 5.15, hình 5.16).

bar

¸p suÊt-hµnh tr×nh k1

¸p suÊt-hµnh tr×nh k2

200

180

160

140

120

100

80

60

40

20

0

25

50

75

100

125

150

0

25

50

75

100

125

150

AS-H T K2

AS-H T K1

Hình 5.15 Sản phẩm dập với áp suất pc = 70 bar, khe hở Z = 3.0 mm

ch¬ng tr×nh ®o ¸p suÊt - hµnh tr×nh

trêng §H B¸ch khoa HN Bé m«n gia c«ng ¸p lùc

m¸y gia c«ng ¸p lùc

bar

¸p suÊt-hµnh tr×nh k1

¸p suÊt-hµnh tr×nh k2

200

180

160

140

120

100

80

60

40

20

0

150

0

25

50

75

100

125

0

25

50

75

100

125

AS-H T K1

AS-H T K2

m m

Hình 5.16 Sản phẩm dập với áp suất pc = 114 bar, khe hở Z = 3.0 mm

Khi khe hở Z = 3.2 mm, với pc = 90 – 110 bar, sản phẩm dập ra vẫn đạt yêu cầu

ch¬ng tr×nh ®o ¸p suÊt - hµnh tr×nh

trêng §H B¸ch khoa HN Bé m«n gia c«ng ¸p lùc

m¸y gia c«ng ¸p lùc

chất lượng (hình 5.17).

bar

¸p suÊt-hµnh tr×nh k1

¸p suÊt-hµnh tr×nh k2

200

180

160

140

120

100

80

60

40

20

0

25

50

75

100

125

150

0

25

50

75

100

125

150

AS-H T K1

AS-H T K2

Hình 5.17 Sản phẩm dập với áp suất pc = 90 bar, khe hở Z = 3.2 mm

Khi khe hở Z = 3,4 mm, dù có điều chỉnh tăng, giảm áp suất chất lỏng lòng cối, song

sản phẩm dập vẫn không đạt yêu cầu, xuất hiện những vết nhăn dọc thân, phồng cục bộ

hoặc rách tại phần miệng sản phẩm. Hình 5.18 là sản phẩm thực nghiệm có chất lượng tốt

ch¬ng tr×nh ®o ¸p suÊt - hµnh tr×nh

trêng §H B¸ch khoa HN Bé m«n gia c«ng ¸p lùc

m¸y gia c«ng ¸p lùc

nhất khi dập ở khe hở Z = 3.4 mm nhưng vùng miệng sản phẩm vẫn còn các vết nhăn.

bar

¸p suÊt-hµnh tr×nh k1

¸p suÊt-hµnh tr×nh k2

200

180

160

140

120

100

80

Nhăn

60

40

20

0

25

50

75

100

125

150

0

25

50

75

100

125

150

AS-H T K1

AS-H T K2

Hình 5.18 Sản phẩm dập với áp suất pc = 90 bar, khe hở Z = 3.4 mm

Các giá trị áp suất chất lỏng lòng cối dập ra sản phẩm đạt yêu cầu chất lượng được

thống kê trong bảng 5.4

Bảng 5.4 Giá trị áp suất chất lỏng lòng cối ứng với mỗi khe hở Z

dập ra sản phẩm đạt yêu cầu.

s Q Z p0 TT pc (bar) (mm) (bar) (kN) (mm)

25 160 1.2 25, 33, 44, 57, 65, 76, 87, 97, 105, 116, 119 1 0.6

25 160 1.8 36, 45, 54, 65, 76, 87, 97, 105, 116 2 0.6

25 160 2.4 45, 56, 65, 75, 86, 96, 104, 116 3 0.6

25 160 2.8 62, 77, 85, 94, 103, 116 4 0.6

25 160 3.0 70, 75, 86, 97, 105, 114 5 0.6

25 160 3.2 90, 97, 105, 110 6 0.6

Các hình ảnh sản phẩm, đồ thị đo áp suất lòng cối, áp suất xi lanh chặn khi khe hở

Z = 1.2, 1.8, 2.4, 2.8, 3.0, 3.2, 3.4 được trình bày trong phụ lục P.2

* Nhận xét:

- Trong điều kiện thực nghiệm đưa ra, khe hở Z tối đa bằng 3.2 mm (Z ≈ 5.3 s).

- Thay đổi khe hở Z, miền làm việc của áp suất chất lỏng lòng cối thay đổi. Khe hở

Z tăng, miền làm việc áp suất chất lỏng lòng cối hẹp đi.

Giống như trong mô phỏng, ảnh hưởng của khe hở Z là rất lớn đối với quá trình tạo

hình sản phẩm. Khi khe hở Z vượt quá giá trị cho phép, thay đổi suất chất lỏng lòng cối

cũng không thể tạo hình được sản phẩm đạt yêu cầu.

5.1.4 Xác định miền làm việc của áp suất chất lỏng lòng cối phụ thuộc khe hở Z (miền

làm việc DTC thực nghiệm)

Từ bảng số liệu 5.4, sử dụng phương pháp qui hoạch cực tiểu bình phương sai số,

lập trình bằng phần mềm Maple 14, xây dựng quan hệ giữa áp suất chất lỏng lòng cối với

khe hở Z thu được hàm quan hệ (5.1), (5.2) và đồ thị quan hệ hình 5.19:

* Hàm quan hệ giữa áp suất chất lỏng lòng cối và khe hở Z:

(5.1)

(5.2) - pmax = 115.3400369 + 4.504528682Z – 1.756541429Z2 - pmin = 53.556826568 - 41.389466622Z + 16.062562898Z2

Trong đó:

- pmax: áp suất chất lỏng lòng cối tối đa (bar)

- pmin: áp suất chất lỏng lòng cối tối thiểu (bar)

- Z: khe hở chày - cối (mm)

Sai số trung bình giữa kết quả thực nghiệm và kết quả tính toán từ hàm nội suy:

≈ - 1.04% ∆ maxp

≈ - 6.45% ∆ minp

* Đồ thị quan hệ giữa áp suất chất lỏng lòng cối và khe hở Z:

Miền rách

Đường áp suất tối đa

Miền làm việc DTC

Đường áp suất tối thiểu

Miền nhăn

Hình 5.19 Đồ thị quan hệ áp suất chất lỏng lòng cối và khe hở Z (thực nghiệm)

So sánh kết quả miền làm việc DTC được xác định dựa trên thực nghiệm với kết

quả dựa trên mô phỏng được chỉ ra trên hình 5.20.

Kết quả mô phỏng Kết quả thực nghiệm

Hình 5.20 Miền làm việc DTC thực nghiệm và mô phỏng

Kết quả đồ thị trên hình 5.20 cho thấy:

Quy luật biến đổi áp suất chất lỏng lòng cối theo khe hở Z giữa mô phỏng và thực

nghiệm là hoàn toàn như nhau. Khi tăng khe hở Z, áp suất tối thiểu tăng còn áp suất tối đa

giảm, miền làm việc DTC bị thu hẹp. Hai miền làm việc tương đồng cao về hình dạng,

phản ánh đúng quy luật tác động đồng thời của các thông số áp suất chất lỏng lòng cối và

khe hở Z trong quá trình tạo hình sản phẩm.

Về giá trị, có sự sai lệch kết quả khe hở Z và áp suất chất lỏng trong lòng cối giữa

mô phỏng và thực nghiệm nhưng không nhiều (∆Z ≈ 6.67%, p∆ ≈ 4.24%). Sai lệch này có

nhiều nguyên nhân: điều kiện mô phỏng và thực nghiệm, chất lượng của hệ thống thiết bị

thực nghiệm, kinh nghiệm mô phỏng, vật liệu,...

Các kết quả nghiên cứu thực nghiệm và mô phỏng cho quy luật như nhau, độ sai

lệch số liệu không lớn, như vậy kết quả chấp nhận được, khẳng định mô phỏng số là công

cụ hữu ích hỗ trợ cho nghiên cứu làm giảm thời gian và chi phí.

5.2 Ảnh hưởng của các thông số công nghệ tới độ chính xác hình học sản

phẩm

Trong quá trình DTC, khi chày đi xuống kéo phôi vào lòng cối, chất lỏng có áp suất

cao luôn ép phôi sát vào chày để tạo hình sản phẩm. Khi kết thúc quá trình dập, sản phẩm

không còn chịu tác dụng của áp suất chất lỏng trong lòng cối, hiện tượng đàn hồi ngược

xảy ra [37] kết quả làm đường kính sản phẩm bị thay đổi, thân sản phẩm không vuông góc

với đáy tức là hình dáng hình học của sản phẩm bị sai lệch (hình 5.21). Một trong những

tiêu chí đánh giá sai số hình dáng hình học đáng được quan tâm khi DTC sản phẩm cốc trụ

là độ côn sản phẩm. Việc nghiên cứu tìm ra qui luật biến đổi độ côn sản phẩm khi DTC có

ý nghĩa rất quan trọng trong thực tế cho các nhà kỹ thuật khi lựa chọn phương án thiết kế,

chế độ công nghệ nhằm đạt yêu cầu chất lượng sản phẩm và hiệu quả kinh tế. Độ côn sản

phẩm phụ thuộc vào nhiều yếu tố, nội dung Luận án đánh giá ảnh hưởng của 3 thông số

công nghệ: lực chặn, áp suất chất lỏng lòng cối và khe hở Z.

Hình 5.21 Độ côn của sản phẩm DTC

1. Sản phẩm dập mong muốn

2. Sản phẩm DTC

3. Sản phẩm dập vuốt thông thường

Để nghiên cứu ảnh hưởng của lực chặn Q, áp suất chất lỏng lòng cối pc và khe hở Z

tới độ côn sản phẩm, tiến hành khảo sát các chi tiết dập trong miền làm việc đã xác định ở

mục 5.1. Các sản phẩm đảm bảo chất lượng, không nhăn, không rách.

=α

Đo kích thước đường kính D1, D2 của chi tiết tại 2 tiết diện ngang cách đáy 20 mm

R∆ 60

và 80 mm để tính toán độ côn của các sản phẩm, , ΔR: sai số bán kính giữa miệng

và đáy sản phẩm dập. Các giá trị độ côn tính ra có giá trị rất nhỏ, chỉ một vài phần nghìn.

(%)

100

∆ R 60

. Khi đó các giá trị Để gọn số liệu, các giá trị độ côn được tính theo %,

độ côn tính ra phải được chia cho 100. Tiến hành trên máy đo 3D hiện đại QMM-333,

Hãng Mitutoyo-Nhật Bản. Sử dụng phương pháp đo nội suy 9 điểm cách đều để đảm bảo

chính xác các kết quả đo (hình 5.22).

Về nguyên tắc, khi đo đường kính đường tròn chỉ cần đo 3 điểm, máy sẽ nội suy ra

đường kính. Tuy nhiên, sản phẩm dập có thể có sai số độ tròn (do nhiều nguyên nhân, ví

dụ tính dị hướng vật liệu, chất lượng bề mặt,...). Sử dụng phương pháp đo 9 điểm cách đều,

0 8

0 2

8-8

7-7

9-9

6-6

1-1

5-5

2-2

4-4

3-3

máy nội suy đường tròn qua 9 điểm đo sẽ loại bỏ bớt các sai số, đảm bảo độ chính xác.

Hình 5.22 Sơ đồ đo đường kính sản phẩm dập

1, 2, … 9: vị trí các điểm đo trên 2 tiết diện ngang chi tiết

Từ kết quả đo được, tính toán độ côn của các sản phẩm, lập bảng số liệu thống kê.

5.2.1 Ảnh hưởng của lực chặn

Khảo sát bộ sản phẩm đạt yêu cầu khi dập ở áp suất pc = 85 bar, khe hở Z = 2.4 mm.

Kết quả độ côn của sản phẩm thay đổi theo lực chặn được cho trong bảng 5.5.

Bảng 5.5 Độ côn sản phẩm ứng với các giá trị lực chặn

TT Tên mẫu Z (mm) Q (kN) ∆R (mm) Độ côn α (%) pc (bar)

0.2087 1 T2 2.4 85 151 0.35

0.2068 2 T1 2.4 85 167 0.34

0.1880 3 T7 2.4 85 191 0.31

0.1780 4 T8 2.4 85 209 0.30

0.1655 5 T9 2.4 85 235 0.28

0.1650 6 T11 2.4 85 243 0.27

Sử dụng phương pháp qui hoạch cực tiểu bình phương sai số, lập trình bằng phần

mềm Maple 14, xây dựng quan hệ giữa độ côn sản phẩm với lực chặn thu được hàm quan

hệ (5.3) và đồ thị quan hệ hình 5.23.

* Hàm quan hệ giữa độ côn sản phẩm với lực chặn:

(5.3)

α = 0.528275237 – 0.00135894Q + 0.000001247Q2

Trong đó:

- α: độ côn sản phẩm (%)

- Q: lực chặn (kN)

Sai số trung bình giữa kết quả thực nghiệm và kết quả tính toán từ hàm nội suy:

≈∆α 0.8 %

* Đồ thị quan hệ giữa độ côn sản phẩm với lực chặn:

Hình 5.23 Đồ thị quan hệ độ côn và lực chặn

Từ đồ thị hình 5. 23 ta có nhận xét:

- Độ côn của sản phẩm tỷ lệ nghịch với lực chặn theo quan hệ hàm bậc 2. Khi lực

chặn tăng sẽ làm cho phôi bị giữ lại trên vành cối, biến dạng tăng lên, áp suất chất lỏng

lòng cối ép phôi vào chày làm cho kim loại biến dạng ở trạng thái ổn định hơn, sai số

đường kính chi tiết dập giảm đi, độ côn giảm.

- Trong miền khảo sát, thay đổi độ côn của sản phẩm gần như tuyến tính theo lực

chặn.

5.2.2 Ảnh hưởng của áp suất chất lỏng lòng cối

Kết quả độ côn sản phẩm theo áp suất chất lỏng lòng cối ứng với các khe hở Z khác

nhau được cho trong bảng 5.6.

Bảng 5.6 Độ côn sản phẩm theo áp suất chất lỏng lòng cối

ứng với các khe hở Z khác nhau

∆R (mm) Độ côn α (%) TT Tên mẫu Z (mm) Q (kN) pc (bar)

1 C12 1.2 160 25 0.159 0.26

2 C13 1.2 160 33 0.144 0.24

3 C114 1.2 160 44 0.140 0.23

4 C14 1.2 160 57 0.124 0.21

5 C15 1.2 160 65 0.121 0.20

6 C112 1.2 160 76 0.114 0.19

7 C16 1.2 160 87 0.115 0.19

8 C17 1.2 160 97 0.107 0.18

9 C110 1.2 160 105 0.107 0.18

10 C18 1.2 160 116 0.104 0.17

11 C117 1.2 160 119 0.100 0.17

12 C22 1.8 160 36 0.231 0.39

13 C23 1.8 160 45 0.201 0.34

14 C210 1.8 160 54 0.181 0.30

15 C24 1.8 160 65 0.151 0.25

16 C29 1.8 160 76 0.146 0.24

17 C25 1.8 160 87 0.138 0.23

18 C26 1.8 160 97 0.131 0.22

19 C211 1.8 160 105 0.122 0.20

20 C27 1.8 160 114 0.106 0.18

TT Tên mẫu Z (mm) Q (kN) ∆R (mm) Độ côn α (%) pc (bar)

21 C312 2.4 160 45 0.373 0.62

22 C33 2.4 160 56 0.344 0.57

23 C310 2.4 160 65 0.274 0.46

24 C34 2.4 160 75 0.221 0.37

25 C35 2.4 160 86 0.211 0.35

26 C39 2.4 160 96 0.186 0.31

27 C36 2.4 160 104 0.173 0.29

28 C37 2.4 160 116 0.162 0.27

29 C43 2.8 160 62 0.333 0.55

30 C44 2.8 160 77 0.254 0.42

31 C45 2.8 160 85 0.222 0.37

32 C410 2.8 160 94 0.198 0.33

33 C46 2.8 160 103 0.192 0.32

34 C47 2.8 160 116 0.181 0.30

35 C54 3.0 160 70 0.310 0.52

36 C511 3.0 160 75 0.270 0.45

37 C55 3.0 160 86 0.231 0.38

38 C510 3.0 160 97 0.211 0.35

39 C56 3.0 160 105 0.191 0.32

40 C59 3.0 160 114 0.179 0.30

41 C63 3.2 160 90 0.260 0.43

42 C68 3.2 160 97 0.229 0.38

43 C64 3.2 160 105 0.209 0.35

44 C67 3.2 160 110 0.198 0.33

Sử dụng phương pháp qui hoạch cực tiểu bình phương sai số, lập trình bằng phần

mềm Maple 14, xây dựng quan hệ giữa độ côn sản phẩm với áp suất chất lỏng lòng cối

theo khe hở Z thu được hàm quan hệ (5.4), (5.5), (5.6), (5.7), (5.8), (5.9) và đồ thị quan hệ

trên hình 5.24, hình 5.25.

* Hàm quan hệ độ côn sản phẩm với áp suất chất lỏng lòng cối theo các khe hở Z khác

nhau:

(5.4) - α1 = 0.3030945 – 0.002064893pc + 0.0000081 2

cp (5.5)

- α2 = 0.58711707 – 0.006795805pc + 0.000029357 2

cp (5.6)

- α3 = 1.219046545 – 0.016019827pc + 0.000067777 2

cp (5.7)

- α4 = 1.546339633 – 0.02229205pc + 0.000099858 2

cp (5.8)

- α5 = 1.621064722 – 0.022887989pc + 0.000099576 2

(5.9) - α6 = 2.154009544 – 0.030873119pc + 0.000130062 2

Trong đó:

- α1: độ côn sản phẩm (%), với Z = 1.2 mm

- α2: độ côn sản phẩm (%), với Z = 1.8 mm

- α3: độ côn sản phẩm (%), với Z = 2.4 mm

- α4: độ côn sản phẩm (%), với Z = 2.8 mm

- α5: độ côn sản phẩm (%), với Z = 3.0 mm

- α6: độ côn sản phẩm (%), với Z = 3.2 mm

- pc: áp suất chất lỏng lòng cối (bar)

* Đồ thị quan hệ độ côn sản phẩm với áp suất chất lỏng lòng cối theo các khe hở Z khác

nhau:

a) Z = 1.2 mm

b) Z = 1.8 mm

c) Z = 2.4 mm

d) Z = 2.8 mm

e) Z = 3.0 mm

f) Z = 3.2 mm

Hình 5.24 Đồ thị quan hệ độ côn và áp suất chất lỏng lòng cối

Biểu diễn các quan hệ độ côn sản phẩm với áp suất chất lỏng lòng cối theo khe hở Z

trên cùng một đồ thị, ta có kết quả:

Hình 5.25 Đồ thị quan hệ độ côn và áp suất chất lỏng lòng cối theo khe hở Z

* Nhận xét:

- Với cùng khe hở Z, khi tăng áp suất chất lỏng trong lòng cối thì độ côn sản phẩm

sẽ giảm. Tăng áp suất chất lỏng sẽ gia tăng áp lực ép phôi vào mặt chày làm cho mức độ

biến dạng của kim loại tăng lên, mức độ đàn hồi ngược sẽ giảm đi.

- Khi giảm áp suất chất lỏng trong lòng cối, nếu khe hở Z có giá trị càng lớn, độ

côn của sản phẩm sẽ tăng càng nhiều.

- Cùng áp suất chất lỏng lòng cối, khi tăng khe hở Z thì độ côn sản phẩm sẽ tăng.

Ví dụ, với pc = 60 bar, khi khe hở Z = 1.2 mm, độ côn sản phẩm xấp xỉ 0.22%; khi khe hở

Z = 2.4 mm, độ côn sản phẩm xấp xỉ 0.5%.

Từ kết quả đồ thị hình 5.25, có thể nhanh chóng chọn bộ thông số áp suất chất lỏng

lòng cối phù hợp với khe hở Z để dập được sản phẩm có độ côn theo yêu cầu, đảm bảo

hiệu quả kinh tế.

5.2.3 Ảnh hưởng của khe hở Z

Từ bảng số liệu 5.6, sử dụng phương pháp qui hoạch cực tiểu bình phương sai số,

lập trình bằng phần mềm Maple 14, xây dựng quan hệ giữa độ côn sản phẩm với khe hở Z

theo áp suất chất lỏng lòng cối, thu được hàm quan hệ (5.10), (5.11), (5.12), (5.13), (5.14)

và đồ thị quan hệ trên hình 5.26.

* Hàm quan hệ độ côn sản phẩm với khe hở Z theo áp suất chất lỏng lòng cối:

(5.10)

(5.11) - α1 = 0.076414407 + 0.064187913Z + 0.020858627Z2 - α2 = 0.05497786 + 0.102282791Z + 0.003924857Z2

(5.12)

(5.13)

(5.14) - α3 = 0.069402214 + 0.08436263Z + 0.003698423Z2 - α4 = 0.089900369 + 0.061408923Z + 0.006298222Z2 - α5 = 0.114698503 + 0.02223796Z + 0.014569Z2

Trong đó:

- α1: độ côn sản phẩm (%), với pc = 76 bar

- α2: độ côn sản phẩm (%), với pc = 87 bar

- α3: độ côn sản phẩm (%), với pc = 96 bar

- α4: độ côn sản phẩm (%), với pc = 104 bar

- α5: độ côn sản phẩm (%), với pc = 115 bar

- Z: khe hở chày - cối (mm)

* Đồ thị quan hệ độ côn sản phẩm với khe hở Z theo áp suất chất lỏng lòng cối:

Hình 5.26 Đồ thị quan hệ độ côn và khe hở Z theo áp suất chất lỏng lòng cối

* Nhận xét:

- Với cùng áp suất chất lỏng lòng cối, khi tăng khe hở Z, độ côn của sản phẩm sẽ

tăng.

- Khi tăng khe hở Z, nếu áp suất chất lỏng lòng cối có giá trị càng thấp, độ côn của

sản phẩm sẽ tăng càng nhiều.

- Trong miền khảo sát, thay đổi độ côn của sản phẩm gần như tuyến tính theo khe

hở Z.

- Trên đồ thị hình 5.26 cũng cho thấy, với cùng khe hở Z, nếu tăng áp suất chất lỏng

lòng cối thì độ côn của sản phẩm sẽ giảm.

Từ đồ thị hình 5.26, có thể nhanh chóng chọn bộ thông số áp suất chất lỏng lòng cối

phù hợp với khe hở Z để dập ra sản phẩm có độ côn theo yêu cầu.

Cùng với các nhận xét mục 5.2.2, ta có kết luận:

Trong miền làm việc DTC, nếu muốn giảm độ côn sản phẩm thì phải tăng áp suất

chất lỏng lòng cối hoặc giảm khe hở Z. Nếu tăng áp suất chất lỏng lòng cối thì phải tăng

công suất thiết bị, tăng độ bền của khuôn. Nếu giảm khe hở Z thì việc chế tạo khuôn sẽ khó

hơn, khả năng công nghệ của khuôn giảm đi.

5.2.4 Ảnh hưởng tổng hợp của áp suất chất lỏng lòng cối và khe hở Z

Từ bảng số liệu 5.6, sử dụng phương pháp qui hoạch cực tiểu bình phương sai số,

lập trình bằng phần mềm Maple 14, xây dựng quan hệ đồng thời của 3 thông số: độ côn, áp

suất chất lỏng lòng cối và khe hở Z thu được hàm quan hệ (5.15), đồ thị 3D như hình 5.27

và bình đồ như hình 5.28.

* Hàm quan hệ độ côn sản phẩm với áp suất lòng cối và khe hở Z:

α = - 0.098237935 + 0.403367846Z – 0.001506343pc – 0.003225005Zpc +

(5.15) 0.004965633Z2 + 0.000030957 2 cp

Trong đó: - α: độ côn sản phẩm dập (%)

- pc: áp suất chất lỏng lòng cối (bar)

- Z: khe hở chày cối (mm)

Sai số trung bình giữa kết quả thực nghiệm và tính toán từ hàm nội suy là

≈∆α 6.95% (phụ lục P3).

* Đồ thị quan hệ độ côn sản phẩm với áp suất chất lỏng lòng cối và khe hở Z:

Hình 5.27 Đồ thị 3D quan hệ độ côn với áp suất chất lỏng lòng cối và khe hở Z

Từ đồ thị 3D hình 5.27, xây dựng bình đồ phân bố độ côn sản phẩm theo áp suất chất lỏng lòng cối và khe hở Z hình 5.28.

Hình 5.28 Bình đồ phân bố độ côn theo áp suất chất lỏng lòng cối và khe hở Z * Nhận xét:

- Từ biểu thức (5.15), có thể tính toán xác định được áp suất chất lỏng lòng cối theo

khe hở Z để đạt được giá trị độ côn theo mong muốn.

- Trên bình đồ hình 5.28, thấy được sự phân bố độ côn sản phẩm theo áp suất chất

lỏng lòng cối và khe hở Z. Độ côn sản phẩm tăng khi khe hở Z tăng (màu xanh lam → đỏ).

Khi áp suất chất lỏng lòng cối tăng, độ côn sản phẩm giảm (màu đỏ → xanh lam).

Nhờ bình đồ ta có thể nhanh chóng xác định miền thông số công nghệ: khe hở Z và

áp suất chất lỏng lòng cối phù hợp để nhận được sản phẩm có độ côn theo yêu cầu.

Kết luận chương 5:

Dựa trên các kết quả mô phỏng, chương 5 đã trình bày kết quả đánh giá ảnh hưởng

của các thông số công nghệ: lực chặn, áp suất chất lỏng lòng cối và khe hở Z tới quá trình

tạo hình vật liệu trên hệ thống thiết bị thực nghiệm đã được thiết kế, chế tạo ở chương 4.

Các kết quả đạt được như sau:

- Xác định được ảnh hưởng của 3 thông số công nghệ: lực chặn, áp suất chất lỏng

lòng cối và khe hở Z tới quá trình tạo hình sản phẩm cốc trụ, vật liệu từ thép C08; xác định

được miền làm việc của từng thông số để dập ra sản phẩm đảm bảo chất lượng không

nhăn, không rách.

- Đánh giá được ảnh hưởng tương hỗ giữa 2 thông số quan trọng trong DTC là áp

suất chất lỏng trong lòng cối và khe hở Z. Tìm được quan hệ quy luật biến đổi áp suất chất

lỏng lòng cối phụ thuộc khe hở Z để dập ra sản phẩm đạt yêu cầu chất lượng từ đó xây

dựng được mô hình toán học miền làm việc DTC.

- Đánh giá được ảnh hưởng của các thông số công nghệ tới độ chính xác hình học

(độ côn) của sản phẩm do hiện tượng đàn hồi ngược gây ra. Xây dựng được mô hình toán

học về quan hệ độ côn sản phẩm với lực chặn, áp suất chất lỏng lòng cối và khe hở Z.

Kết quả nghiên cứu giúp các nhà kỹ thuật nhanh chóng đưa ra quyết định khi lựa

chọn bộ thông số công nghệ DTC phù hợp để dập ra các sản phẩm đảm bảo yêu cầu chất

lượng, giảm giá thành.

KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI

Kết luận chung

Nội dung của Luận án đã được thực hiện theo đúng mục tiêu đặt ra. Các kết quả

chính như sau:

1. Đã nghiên cứu tổng quan về DTC, một công nghệ hiện đại được nghiên cứu và

ứng dụng trong dập tạo hình chi tiết từ vật liệu tấm. Nhờ có nhiều ưu điểm, nên DTC được

ứng dụng hiệu quả trong dập các chi tiết làm bằng vật liệu khó biến dạng, có hình dáng

phức tạp. Do xuất hiện áp suất chất lỏng nên phôi trong quá trình biến dạng luôn có xu

hướng áp sát vào bề mặt chày có hình dáng kích thước chi tiết. Vật liệu chịu ứng suất nén

theo phương chiều dày, làm thay đổi trạng thái biến dạng, kết quả làm tăng khả năng biến

dạng của vật liệu.

Thông qua phân tích các kết quả nghiên cứu, nhận thấy, có nhiều thông số ảnh

hưởng đến chất lượng sản phẩm khi DTC vật liệu tấm, trong đó 3 thông số cơ bản, có tính

chất quyết định đến quá trình công nghệ DTC là lực chặn, áp suất chất lỏng lòng cối và khe

hở chày - cối.

2. Đã nghiên cứu các kiến thức cơ bản liên quan như: trạng thái ứng suất, biến

dạng, mô hình vật liệu trong DTC, các thông số công nghệ như lực chặn, áp suất chất lỏng

lòng cối,… Nhờ có sự phồng của phôi, nhờ có bôi trơn thủy động đã tách phôi khỏi bề mặt

của mép cối, làm giảm ma sát giữa phôi và cối, tăng khả năng biến dạng. Nhưng nếu áp

suất chất lỏng lớn quá sẽ gây ra hiện tượng phồng lớn, ứng suất kéo trên bề mặt phần

phồng sẽ tác động và hình thành vết nứt, từ đó gây phá hủy vật liệu. Ngược lại, nếu áp suất

chất lỏng quá thấp sẽ không đủ áp lực ép phôi sát với bề mặt chày gây ra hiện tượng nhăn.

Cần xác định miền áp suất làm việc, tránh gây nhăn, rách. Áp suất này có liên quan chặt

chẽ tới khe hở chày - cối.

3. Sử dụng phương pháp nghiên cứu kết hợp lý thuyết - mô phỏng và thực nghiệm.

Điều kiện ban đầu là sản phẩm dạng cốc trụ, chọn vật liệu thép thông dụng cho dập vuốt,

với chiều dày nhất định. Thiết bị thí nghiệm được tác giả thiết kế và chế tạo, hệ thống thủy

lực có điều khiển áp suất và hệ thống đo có xử lý kết quả bằng phần mềm Dasy Lab 7.0.

Sử dụng phần mềm Maple 14 để xử lý các số liệu, từ đó đưa ra quan hệ toán học giữa các

thông số công nghệ, giữa các thông số công nghệ với độ côn sản phẩm. Ngoài ra, để phục

vụ đưa ra quan hệ giữa các thông số, tác giả cũng đã kết hợp sự trợ giúp của phần mềm mô

phỏng số.

4. Dựa trên tính toán mô phỏng, đã đưa ra được ảnh hưởng của các thông số công

nghệ, từ đó xác định được miền làm việc của DTC thể hiện bởi quan hệ của áp suất chất

lỏng lòng cối phụ thuộc khe hở Z:

- pmax = 113.868861261 + 4.156219856Z – 2.550676336Z2 - pmin = 21.386271703 – 5.577209657Z + 6.735401118Z2

5. Đã nghiên cứu thực nghiệm với vật liệu thép C08, dày 0.6 mm, áp suất chất lỏng

ban đầu 25 bar với điều kiện đường kính phôi ban đầu 400mm, đường kính chày thay đổi

từ 212.4 mm đến 208 mm, tương ứng khe hở chày – cối thay đổi từ 1.2 đến 3.4 mm. Xác

định được miền làm việc áp suất chất lỏng biến đổi trong phạm vi 45 đến 116 bar, lực chặn

phôi từ 151 đến 243 kN và khe hở chày cối tối đa 3.2 mm (Z ≈ 5.3s). Kết quả thực nghiệm

cũng đã xác định được miền làm việc của DTC, được thể hiện bởi quan hệ của áp suất chất

lỏng lòng cối phụ thuộc khe hở Z:

- pmax = 115.3400369 + 4.504528682Z – 1.756541429Z2 - pmin = 53.556826568 - 41.389466622Z + 16.062562898Z2

Các kết quả nghiên cứu thực nghiệm và mô phỏng cho quy luật như nhau.

6. Nghiên cứu tác động của lực chặn, áp suất chất lỏng lòng cối và khe hở chày –

cối tới độ chính xác hình học thông qua độ côn sản phẩm do đàn hồi ngược gây ra, được

biểu diễn ở biểu thức dưới đây:

- α = 0.528275237 – 0.00135894Q + 0.000001247Q2

- α = - 0.098237935 + 0.403367846Z – 0.001506343pc – 0.003225005Zpc +

0.004965633Z2 + 0.000030957 2 cp

Nhờ mối quan hệ toán học trên, có thể nhanh chóng xác định được bộ thông số công

nghệ phù hợp để dập được sản phẩm đạt độ côn theo yêu cầu.

Phương pháp nghiên cứu kết hợp lý thuyết - mô phỏng và thực nghiệm bảo đảm độ

chính xác cho các kết luận của Luận án. Kết quả của Luận án có thể sử dụng phục vụ sản

xuất DTC vật liệu tấm, làm cơ sở cho các nghiên cứu tiếp theo và nhất là phục vụ đào tạo

chuyên ngành gia công áp lực.

Những vấn đề cần được nghiên cứu tiếp:

1. Mở rộng bài toán tối ưu, chọn thông số công nghệ cho các vật liệu khác nhau,

chiều dày khác nhau;

2. Nghiên cứu sâu về bản chất và ảnh hưởng của đàn hồi lại trong quá trình tạo hình

thủy cơ sản phẩm phức tạp.

3. Khái quát hóa miền làm việc DTC đối với các sản phẩm có hình dạng phức tạp

dựa trên các kết quả nghiên cứu của sản phẩm cốc trụ điển hình.

100

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] Phan Bá, Đào Mộng Lâm (2001), Đo lường-sen xơ. NXB Quân đội Nhân dân.

[2] Nguyễn Mậu Đằng (2006), Công nghệ tạo hình kim loại tấm. NXB KHKT – Hà

Nội

[3] Phạm Minh Hoàng (2008), Maple và các bài toán ứng dụng, NXB khoa học và

kỹ thuật

[4] Đào Mộng Lâm, Lê Vĩnh Hà, Phạm Quang Minh (6/2004), Tổ hợp mạch cảm

biến đo biến dạng đa năng. NC KHKT-CNQS số 7

[5] Đào Mộng Lâm, Phạm Quang Minh, Phạm Nhật Quang, (2010), Đo lường các

tham số động cơ phản lực với phần mềm DasyLab. NXB QĐND

[6]

Hoàng Thị Bích Ngọc (2007), Máy thủy lực thể tích – Các phần tử thủy lực và cơ cấu điều khiển trợ động. NXB KHKT – Hà Nội

[7] Phạm Văn Nghệ, Nguyễn Đắc Trung, Trần Việt Thắng, Nguyễn Anh Tuấn

(2004), Mô phỏng số quá trình dập thủy cơ chi tiết đối xứng trục. Hội nghị toàn

quốc Cơ học vật rắn biến dạng lần thứ bảy

[8] Phạm Văn Nghệ (2006), Công nghệ dập thủy tĩnh. NXB Bách Khoa – Hà Nội

[9] Phạm Văn Nghệ, Nguyễn Như Huynh (2005), Ma sát và bôi trơn trong gia công

áp lực. NXB ĐHQGHN

[10] Phạm Văn Nghệ (2006), Công nghệ dập tạo hình đặc biệt. NXB ĐH Bách Khoa

Nguyễn Đắc Trung, Lê Thái Hùng, Nguyễn Như Huynh, Nguyễn Trung Kiên [11]

(2011), Mô phỏng số quá trình biến dạng. NXB Bách Khoa – Hà Nội

[12] Nguyễn Minh Vũ, Nguyễn Tất Tiến, Nguyễn Đắc Trung (2009), Lý thuyết dập

tạo hình. NXB Bách Khoa – Hà Nội

[13] Bài giảng công nghệ Gia công áp lực (2009). ĐHBH Hà Nội

Tài liệu tiếng Anh

[14] Abdolhamid Gorji, Hasan Alavi-Hashemi, Mohammad bakhshi, Salman

Nourouzi, Seyed Jamal Hosseinipour (2011), Investigation of hydrodynamic deep

drawning for conical-cylindrical cups.Int. J Adv Manuf Technol 56:915-927 DOI

10.1007/s00170-011-3263-0

[15] Aust, M.Beer, J, (2000) Hydromechanical Deep- Drawing of Fuel Tanks. SAE-

101

Paper No. 2000-01-0415

[16] Aue-U-Lan Y., Ngaile G., Altan-t (2004), Optimizing tube hydroforming using

process simulation and experimental verification. Journal of material process and

technology, Volume 146, Issue 1, Pages 137–143

[17] Ahmad Assempour, Ehsan Taghipour (2011), The effect of normal stress on

hydro-mechanical deep drawing process. International Journal of Mechanical

Sciences, Volume 53, Issue 6, Pages 407-416

[18] N. Bay, S. Skytte Jensen, M.P. Malberg, S. Grauslund (1994), Forming Limits in

Hydromechanical Deep Drawing. CIRP Annals - Manufacturing Technology,

Volume 43, Issue 1, Pages 253-256

[19] Choi.H.,Koc.M and Ni.J (2007), Determination of Optimal Loading profile in

Warm hydroforming of lightweight Material. J.Mater Process Technol., Pages

230-242

[20] Ho Choi, Muammer Koc, Jun Ni (2008), A study on Warm Hydroforming of Al

and Mg sheet materials: mechanism and proper temperature conditions. Journal

of manufacturing science and Engineering, vol. 130 / 041007

[21] Ho Choi, Muammer Koç, Jun Ni (2007), A study on the analytical modeling for

warm hydro-mechanical deep drawing of lightweight materials. International

Journal of Machine Tools and Manufacture, Volume 47, Issue 11, Pages 1752-

1766

[22] Dohmann F., Hartl Ch (2004), Hydroforming – application of coherent FE

Simulation to the development of product and processes. Journal of material

processing technology, Volume 150, Issues 1–2, Pages 18–24

[23] Faramarz Djavanroodi, D. Sharam Abbasnejad, E. Hassan Nezami (2011), Deep

Drawing of Aluminum Alloys Using a Novel Hydroforming Tooling. Materials

and Manufacturing Processes, Volume 26, Issue 5, Pages 796-801

[24] Erkan Önder, A. Erman Tekkaya (2008), Numerical simulation of various cross

sectional workpieces using conventional deep drawing and hydroforming

technologies. International Journal of Machine Tools and Manufacture, Volume

48, Issue 5, Pages 532-542

[25] E.v. Finckenstein, M. Kleiner (1991), Flexible Numerically Controlled Tool

System for Hydro-Mechanical Deep Drawing. CIRP Annals - Manufacturing

Technology, Volume 40, Issue 1, Pages 311-314

[26] P. Groche, R. Huber, J. Dörr, D. Schmoeckel (2002), Hydromechanical Deep-

Drawing of Aluminium-Alloys at Elevated Temperatures. CIRP Annals -

102

Manufacturing Technology, Volume 51, Issue 1, Pages 215-218

[27] Gerrit Kurz, (2004) Heated Hydro-Mechanical Deep Drawing of Magnesium

Sheet Metal. Magneslum technology, Pages 67-71

[28] P. Groche, R. Huber, J. Dörr, D. Schmoeckel (2002), Hydromechanical Deep-

Drawing of Aluminium-Alloys at Elevated Temperatures. CIRP Annals -

Manufacturing Technology, Volume 51, Issue 1, Pages 215-218

[29] J.C. Gelin, O. Ghouati, P. Paquier (1998), Modelling and Control of

Hydroforming Processes for Flanges Forming. CIRP Annals - Manufacturing

Technology, Volume 47, Issue 1, Pages 213-216

[30] A. Fazli and B.M. Dariani (2006), Theoretical and Experimental Analysis of the

Axisymmetric Hydromechanical Deep Drawing. Proceedings of the Institution of

Mechanical Engineers, Part B: Journal of Engineering Manufacture, 9/2006,

Pages 1429-1437

[31] Han Ying-chun,Yu Duo-nian,Ma Ruo-ding (2003), Technology of Tube

Hydroforming in Lightweight of Automobile. Automobile Technology & Material, DOI：cnki:ISSN:1003-8817.0.2003-08-007

[32] Hariharasudhan Palaniswamy, Gracious Ngaile, Taylan Altan ( 2004),

Optimization of blank dimensions to reducespringback in the flexforming

process. Journal of Materials Processing Technology 146, Pages 28-34

[33] K. Hariharan, C. Balaji (2009), Material optimization: A case study using sheet

metal-forming analysis. Journal of Materials Processing Technology, Volume

209, Issue 1, Pages 324-331

[34] Hamed Ziaeiopoor, (2011) Prevent of Wrinkling and Rupturing using using a

New Method Based on Punch Force in Hydro-Mechanical Deep Drawing

Process. Recent advances in manufacturing engineering - Published in 19th

Annual Conference of Mechanical Engineering, Pages 25-29

[35] Huang-Chi Tseng, Zong-Chun Wu, Chinghua Hung, Ming-Hu Lee, Chin-Chuan

Huang (2009), Investigation of Optimum Process Parameters on the Sheet

Hydroforming of Titanium / Aluminum Clad Metal for Battery Housing. 4th

International Conference on Tube Hydroforming. (TUBEHYDRO 2009),

Kaohsiung, Taiwan

[36] Hyunbo Shim, Dong Yol Yang (2005), A simple method to determine pressure

curve for sheet hydro-forming and experimental verification. Journal of Materials

Processing Technology, Volume 169, Issue 2, Pages 134-142

[37] Jens Buchert, Anjali De Silva, Herbert Bauer, Sheet Metal Forming: Sring-back

103

of hydro mechanical deep drawn parts. 4th European LS-DYNA User Conference, Pages E-1-35~42

[38] M.R. Jensen, L. Olovsson, J. Danckert (2000), Numerical model for the oil

pressure distribution in the hydromechanical deep drawing process. Journal of

Materials Processing Technology, Volume 103, Issue 1, Pages 74-79

[39] Toshiko Marinov KOVACHEV (2005), Analysis of Intensified Reverse Deep

Drawing Process. Bahar 2005/1, Pages 73-83

[40] E.Karabegovic, H. Rosic, M.Mahmic (2006), Comparison and substitution of

conventional process of plastic forming applying hydroforming.

Mechanika.Nr.1(57), ISSN 1392-1207, Pages 66-71

[41] Kakandikar G.M, Darade P.D., Nandedkar V.M (2009), Applications of

evolutionary algorithms to sheet metal forming processes: A review. International

Journal of machine intelligence, ISSN: 0975 – 2927, Volume 1, Issue 2, Pages 47-49

[42] Anil Kumar, Satyanarayan Satapathy, and D. Ravi Kumar (2010), Effect of sheet

thickness and punch Roughness on formability of sheets in hydromechanical deep

drawning. JMEPEG19: pages1150-1160 DOI 10.1007/s11665-010-9602-8

[43] T Khandeparkar, M Liewald (2008), Experimental determination of the limiting

bulge height in hydromechanical deep drawing. Proceedings of the I MECH E

Part B Journal of Engineering Manufacture, Vol. 222, No. 2, Pages 237-244

[44] A. Kocanada, H. Sadlowska (2008), Automotive component development by

means of hydroforming. Archives of civil and mechanical engineering, Vol VIII,

No. 3, Pages 55-72

[45] Beom-Soo Kang . Woo-Jin Song . Tae-Wan Ku (2010), Study on process

parameters and its analytic application for nonaxisymmetric rectangular cup of

multistage deep drawing process using low carbon thin steel sheet.Int J Adv

Manuf Technol 49: pages 925-940 DOI 10.1007/s00170-009-2450-8

[46] J.L. Knight (2001), Prediction of the hydro-mechanical response during shaft

sinking for the proposed Nirex Rock Characterisation Facility near Sellafield,

Cumbria, United Kingdom. International Journal of Rock Mechanics and Mining

Sciences, Volume 38, Issue 1, Pages 5-16

[47] J. Kim, B.M. Son, B.S. Kang, S.M. Hwang, H.J. Park (2004), Comparison

stamping and hydro-mechanical forming process for an automobile fuel tank

using finite element method. Journal of Materials Processing Technology,

Volumes 153-154, Pages 550-557

104

[48] Kang Dachang, Lang Lihui, Meng Xiaofeng, Xuan Jingquan (2000), A study on

hydrodynamic deep drawing equipment. Journal of Materials Processing

Technology, ISSN: 09240136, Vol: 101, Pages: 21-24

[49] A. Kandil (2003), An Experimental Study of Hydroforming Deep Drawing.

Journal of Materials Processing Technology, Volume 134, Issue 1, Pages 70-80

[50] L.H. Lang, J. Danckert, K.B. Nielsen, D.C. Kang, S.H. Zhang (2004), Key

Technologies of The Simulation of The Hydrodynamic Deep Drawing of

Irregular Parts. Journal of Materials Processing Technology, Volume 150, Issues

1-2, Pages 40-47

[51] Lihui Lang, Joachim Danckert, Karl Brian Nielsen (2004), Investigation into the

effect of pre-bulging during hydromechanical deep drawing with uniform

pressure onto the blank. International Journal of Machine Tools and

Manufacture, Volume 44, Issue 6, Pages 649-657

[52] Lihui Lang, Joachim Danckert, Karl Brian Nielsen, Xibin Zhou (2005),

Investigation Into The Forming of A Complex Cup Locally Constrained By A

round Die Based On An Innovative Hydromechanical Deep Drawing Method.

Journal of Materials Processing Technology Volume 167, Issues 2-3, Pages 191-

200

[53] Lihui Lang, Tao Li, Xianbin Zhou, Joachim Danckert, Karl Brian Nielsen (2007),

The effect of the key process parameters in the innovative hydroforming on the

formed parts. Journal of Materials Processing Technology, vol.187-188, Pages

304-308

[54] Lihui Lang, Joachim Danckert, Karl Brian Nielsen (2004), Investigation into

hydrodynamic deep drawing assisted by radial pressure: Part I. Experimental

observations of the forming process of aluminum alloy. Journal of Materials

Processing Technology, Volume 148, Issue 1, Pages 119-131

[55] Lihui Lang, Tao Li, Dongyang An, Cailou Chi, Karl Brian Nielsen,

Joachim Danckert (2009), Investigation Into Hydromechanical Deep Drawing of

Aluminum Alloy—Complicated Components in Aircraft Manufacturing. Materials

Science and Engineering: A Volume 499, Issues 1-2, Pages 320-324

[56] Lihui Lang, Jachim Danckert, Karl Brian Nielsen (2004), Study on

Hydromechanical Deep Drawing With Uniform Pressure Onto The Blank.

International Journal of Machine Tools and Manufacture, Volume 44, Issue 5,

Pages 495-502

105

[57] L.H. Lang, Z.R. Wang, D.C. Kang, S.J. Yuan, S.H. Zhang, J. Danckert, K.B.

Nielsen (2004), Hydroforming highlights: sheet hydroforming and tube

hydroforming. Journal of Materials Processing Technology, Volume 151, Issues

1-3, Pages 165-177

[58] Li-hui LANG, Tao LI, Xian-bin ZHOU, B.E. KRISTENSEN, J. DANCKERT,

K.B. NIELSEN (2006), Optimized constitutive equation of material property

based on inverse modeling for aluminum alloy hydroforming simulation.

Transactions of Nonferrous Metals Society of China, Volume 16, Issue 6, Pages

1379-1385

[59] Lihui Lang, Joachim Danckert, Karl Brian Nielsen (2005), Multi-layer sheet

hydroforming: Experimental and numerical investigation into the very thin layer

in the middle. Journal of Materials Processing Technology, Volume 170, Issue 3,

Pages 524-535

[60] Lang Lihui, Meng Xiaofeng, Kang Dachang, Xuan Jingquan (1998), A Study On

The Key Technology of Superpressure controlling System of Hydrodynamic Deep Drawing. Journal of Plasticity Engineering, DOI：cnki:ISSN:1007-2012.0.1998- 03-014

[61] Liu Xiaojing, Wang Cong, Li Feng, Liu Penghui, Wang Fei (2011), Effects of

hydraulic pressure loading paths on the forming of automobile panels by hydro-

mechanical deep drawing based on numerical simulation. Strategic Technology

(IFOST), 2011 6th International Forum on, Pages: 104 - 107

[62] Metal Forming Handbook / schuler (c) Spinger-Verlag Berlin Heiderberg (1998)

[63] Matthias Aust ,Institute for Metal Forming Techlonogy, University of Stuttgart,

(2001), FEM-process-similation of Hydromechanical deep-drawing, 3rd

European LS-DYNA Conference

[64]

Y. Marumo, H. Saiki, L Ruan (2007), Effect of sheet thickness on deep drawing of metal foils. Journal of Achievements in Materials and Manufacturing

Egineering, Volume 20, Issue 1-2, Pages 479-482

[65] Mohammad Habibi Parsa, Payam Pournia (2007), Optimization of initial blank

shape predicted based on inverse finite element method. Finite Elements in

Analysis and Design Volume 43, Issue 3, Pages 218-233

[66] Mikael Jansson (2006), Hydro-mechanical forming of aluminium tubes- on

constitutive modelling and process design. Link¨oping Studies in Science and Technology. Dissertations No.1048

[67] K. Nakamura, T. Nakagawa (1987), Sheet Metal Forming with Hydraulic

106

Counter Pressure in Japan. CIRP Annals - Manufacturing Technology, Volume

36, Issue 1, Pages 191-194

[68] H. Naceur, Y.Q. Guo, J.L. Batoz (2004), Blank optimization in sheet metal

forming using an evolutionary algorithm. Journal of Materials Processing

Technology, Volume 151, Issues 1-3, Pages 183-191

[69] Novotny S., Geiger M (2003), Process design for hydroforming of lightweight

metal sheets at elevated temperature. Journal of Materials Processing

Technology, Volume: 138, Issue: 1-3, Pages: 594-599

[70] Novotny (2003), Process design for Hydroforming of lightweight metal sheets at

Elevated Temperature. Journal of Materials Processing Technology,

Volume: 138, Issue: 1-3, Pages: 594-599

[71] R. Neugebauer (Hrsg.) (2007) Hydro Umformung, Berlin: Springer, ISBN-10 3-

540-21171-3

[72] S.-T. Oh, H.-J.Chang, K.H.Oh and H.N. Han (2006), Prediction of forming limit

in hydro-mechanical deep drawning of steel sheets using ductile fracture

criterion.METAL AND MATERIALS International, Vol. 12, No.2, pp.121~129

[73] Papadia, A. Del Prete, A. Spagnolo, A. Anglani (2010), Pre-bulging influence on

an inverse drawn shape obtained with Hydromechanical Deep Drawing (HDD).

International Jounal of Material Forming, Volume 3, Supplement 1, 287-

290, DOI: 10.1007/s12289-010-0763-7

[74] Vijay Pegada, Young Chun, Sridhar Santhanam (2002), An algorithm for

determining the optimal blank shape for the deep drawing of aluminium cup.

Journal of Materials Processing Technology, Volumes 125-126, Pages 743-750

[75] G. Palumbo, S. Pinto, L. Tricarico (2004), Numerical/experimental analysis of

the sheet hydro forming process using cylindrical, square and compound shaped

cavities. Journal of Materials Processing Technology, Volumes 155-156, Pages

1435-1442

[76] M.H. Parsa, P. Darbandi (2008), Experimental and numerical analyses of sheet

hydroforming process for production of an automobile body part. Journal of

Materials Processing Technology, Volume 198, Issues 1-3, Pages 381-390

[77] D.Rajenthirakumar, G.Chandramohan, Effect of Forming Parameters in sheet

Hydro Mechanical Deep Drawing Process. Web.tuke.sk/fvtpo/journal/pdf09/1-

str-29-32.pdf

[78] J. Reissner, P. Hora, E. Matthias (1981), Hydro- Mechanical Deep- Drawing.

CIRP Annals - Manufacturing Technology, Volume 30, Issue 1, Pages 207-210

107

[79] S.K. Singh and D. Ravikumar (2004), Numerical Predictions of Limiting Draw

Ratio and Thickness Variation in Hydromechanical Deep Drawing. International

Journal of Materials and Product Technology - Vol. 21, No.1/2/3 pp. 106 - 123

[80] Stefan Wagner (2004), Developments in hydroforming. International conference

highlights new equipment, industry trends

[81] Swadesh Kumar Singh, Amrit Dixit, D. Ravi Kumar (2008), Optimization of the

design parameters of the modified die in hydro-mechanical deep drawning using

LS-DYNA. Int I Adv Manuf Techol 38:32-37 Doi 10.1007/s001 70-007-1083-z

[82] Swadesh Kumar Singh and D. Ravi Kumar (2005), Application of a neural

network to predict thickness strains and finite element simulation of hydro-

mechanical deep drawing. The International Journal of Advanced Manufacturing

Technology Volume 25, Numbers 1-2, Pages 101-107

[83]

Swadesh Kumar Singh, D. Ravi Kumar (2008), Effect of process parameters on product surface finish and thickness variation in hydro-mechanical deep drawing. Journal of Materials Processing Technology, Volume 204, Issues 1-3,

Pages 169-178

[84] Swadesh Kumar Singh, Amit Kumar Gupta (2010), Application of support vector

regression in predicting thickness strains in hydro-mechanical deep drawing and

comparison with ANN and FEM. CIRP Journal of Manufacturing Science and

Technology, Volume 3, Issue 1, Pages 66-72

[85] A. Shirizly, S. Yossifon, J. Tirosh (1994), The role of die curvature in the

performance of deep drawing (hydro-mechanical) processes. International

Journal of Mechanical Sciences, Volume 36, Issue 2, Pages 121-135

[86] Y.S Shin, H.Y Kim, B.H Jeon, S.I Oh (2002), Prototype tryout and die design for

automotive parts using welded blank hydroforming. Journal of Materials

Processing Technology, Volumes 130-131, Pages 121-127

[87] Sushanta Kumar Panda, D. Ravi Kumar (2008), Improvement in formability of

tailor welded blanks by application of counter pressure in biaxial stretch

forming. Journal of Materials Processing Technology, Volume 204, Issues 1-3,

Pages 70-79

[88] Thanasan Intarakumthornchai Suwat Jirathearanat Jittichai Juntaratin (2011),

Determination of loading paths in hydromechanical deep drawing process of

parabolic cup with FEA based 2-D interval halving and fuzzy logic. Thermo

mechanical treatment – Session 1

[89] S. Thiruvarudchelvan and W. Lewis (1999), A Note on Hydroforming with

108

Constant Fluid Pressure. Journal of Materials Processing Technology, Volume

88, Issues 1-3, Pages 51-56

[90] S. Thiruvarudchelvan, M.J. Tan (2006), A note on fluid-pressure-assisted deep

drawing processes. Journal of Materials Processing Technology, Volume 172,

Issue 2, Pages 174-181

[91] H. Wang, Lin Gao, Minghe Chen (2011), Hydrodynamic deep drawing process

assisted by radial pressure with inward flowing liquid. International Journal of

Mechanical Sciences, Volume 53, Issue 9, Pages 793-799

[92] S.C. Yuan, J.P. Harrison (2005), Development of a hydro-mechanical local

degradation approach and its application to modelling fluid flow during

progressive fracturing of heterogeneous rocks. International Journal of Rock

Mechanics and Mining Sciences, Volume 42, Issues 7-8, Pages 961-984

[93]

D.Y. Yang, J.B. Kim, D.W. Lee (1995), Investigation into Manufacturing of Very Long Cups by Hydromechanical Deep Drawing and Ironing with Controlled

Radial Pressure. CIRP Annals - Manufacturing Technology, Volume 44, Issue 1,

Pages 255-258

[94] QI Peng, XIN Xianjie, WANG Yongzhi (2007), Influence of Process Parameters

and Material Properties on the Springback in Sheet Metal Forming. China Metal

Forming Equipment & Manufacturing Technology

[95] Yi Qin, Raj Balendra (2004), Design Considerations For Hydromechanical Deep

Drawing Of Sheet Components With Concave Features. Journal of Materials

Processing Technology Volume 145, Issue 2, Pages 163-170

[96] Yongchao XU, Dachang KANG and Shihong ZHANG (2004), Investigation of

SUS304 Stainless steel with Warm Hydro-mechanical Deep Drawing. J. Master.

Technol., Vol. 20, No.1, Pages 92-93

[97] Yongchao Xu, Feng Li, Xin Liu and Shijian Yuan, Effects of Pre-bulging on

2024 Aluminum Alloy Complex –shaped components. JOM Journal Of The

Minerals, Metal And Materials Society,Volume 63, Number 5, pp. 39- 41, DOI:

10.1007/s11837-011-0074-6

[98] M. Zampaloni, N. Abedrabbo, F. Pourboghrat (2003), Experimental and

numerical study of stamp hydroforming of sheet metals. International Journal of

Mechanical Sciences 45 (2003), Pages 1815 – 1848

[99] ZHAO Shengdun, LIN Jun (2008), Status and Development of Hydro-forming

Deep Drawing of Cylinder Cups. China Metal Forming Equipment &

Manufacturing Technology

109

[100] ZHAO Shengdun, YUAN Jianhua, WANG Ji (2006), The Reverse Deep Drawing

with Hydraulic Counter Pressure and Its Numerical Simulation. China Metal

Forming Equipment & Manufacturing Technology

[101] S.H Zhang, L.H Lang, D.C Kang, J Danckert, K.B Nielsen (2000),

Hydromechanical deep-drawing of aluminum parabolic workpieces—

experiments and numerical simulation. International Journal of Machine Tools

and Manufacture, Volume 40, Issue 10, Pages 1479-1492

[102] S.H. Zhang, M.R. Jensen, K.B. Nielsen, J. Danckert, L.H. Lang, D.C. Kang

(2003), Effect of anisotropy and prebulging on hydromechanical deep drawing of

mild steel cups. Journal of Materials Processing Technology, Volume 142, Issue

2, Pages 544-550

[103] S.H. Zhang, Z.R. Wang, Y. Xu, Z.T. Wang, L.X. Zhou (2004), Recent

developments in sheet hydroforming technology. Journal of Materials Processing

Technology, Volume 151, Issues 1-3, Pages 237-241

Tài liệu tiếng Nga

[104] Е. А. Антотов, В. А. Новиков (1976), Влияния гидростатического давления

на механические свойства и структуру изделий, полученных выгяжкой из листа. "Кузнечно штамповочное производство", No 10

[105] Барановский М. А. (1988), Новая технология и оборудование штамповчного

производствa. Машиностроение, Москва

[106] В. Е. Исаченков (1976), Определение деформирующих давлений при

эластично-жидкостными и листа

формообразовании деталей из эластичными средами. "Кузнечно штамповочное производство", No 10

[107] Иcаченко Е. И. (1978), Контактное трение и смазки при обработке

металлов давлением. Машиностроение, Москва

[108] Э. Карабегович, Х. Рошич, М. Махмич (2006), Cравнение и замена обычного

пластического процесса формирования применяемого в

гидроштамповании. ИССН 1392 - 1207. Механика

[109] Мальщев М. А. (1985), Гидростатическая обработка гутоплавких

металлов. Машиностроение, Москва

[110] А. С. Чаузов (1978), Усилие прижима и пределные коэффициенты первого

гидромеханической вытяжки. “Кузнечно штамповочное

перехода производство” No 11

[111] А. С. Чаузов, В. И. Копылов (1975), Совершенствование процесса

110

вытяжки. “Кузнечно штамповочное производство” No 12

[112] А. С. Чаузов (1986), Гuдромеханическая вытяжка с регулированием

рабочей жидкости. “Кузнечно штамповочное

противодавления производство” No 2

[113] Д. Д. Темирханов (1979), Определение предельных коэффициентов

вытяжки с противодавлением эластичной или жидкостной средами. “Кузнечно штамповочное производство” No 5

Các đề tài nghiên cứu khoa học và thạc sỹ

[114] Đề tài B2005-28-162 (2005), Nghiên cứu chế tạo các chi tiết rỗng có kết cấu

không gian đối xứng bằng phương pháp dập thủy cơ với sự trợ giúp của các phần

mềm thiết kế, mô phỏng và hệ thống đo Stend.

[115] Đề tài KC.05.19 (2005), Nghiên cứu công nghệ dập bằng áp lực cao bên trong để

chế tạo những chi tiết có hình dạng phức tạp trong ô tô, xe máy và xe đạp.

[116] Đề tài KC.05.23 (2006), Nghiên cứu, ứng dụng công nghệ ép thuỷ tĩnh, thuỷ động

để chế tạo các sản phẩm có hình dạng phức tạp từ vật liệu khó biến dạng, độ bền

cao.

[117] Đề tài 01C-01/07-2008-2 (2008), Nghiên cứu, thiết kế công nghệ dập thủy cơ để

chế tạo các sản phẩm công nghiệp dạng 3 lớp kim loại có chiều dày và vật liệu

khác nhau.

[118] Đào Văn Lưu (2004), Nghiên cứu các thông số công nghệ trong quá trình tạo

hình các chi tiết không gian rỗng từ phôi tấm bằng phương pháp dập thuỷ cơ.

Luận văn Thạc sỹ, Học viện kỹ thuật Quân sự

[119] Vũ Đức Quang (2008), Nghiên cứu, thiết kế công nghệ dập thủy cơ để chế tạo chi

tiết vỏ mỏng dạng 3 lớp. Luận văn Thạc sỹ, Đại học Bách khoa Hà Nội

111

DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ

[1] Nguyễn Đắc Trung, Lê Trung Kiên, Nguyễn Trung Kiên, Phạm Tiến Trung, Nguyễn

Văn Thành, “Phương pháp nghiên cứu mới trong công nghệ dập tấm”. Tạp chí khoa

học công nghệ kim loại, số 23 - tháng 4/2009, trang 35 - 38.

[2] Nguyễn Văn Thành, Phạm Văn Nghệ, Nguyễn Đắc Trung, Nguyễn Thị Thu,

“Nghiên cứu ảnh hưởng khe hở giữa chày và cối trong công nghệ dập thuỷ cơ”. Kỷ

yếu Hội nghị Khoa học Công nghệ Cơ khí chế tạo Toàn quốc lần thứ 2, tháng

11/2009, trang 385 - 387.

[3] Nguyễn Văn Thành, “Các ứng dụng và hướng nghiên cứu mới trong công nghệ dập

thủy cơ”. Tạp chí khoa học và công nghệ, số 1 – 2010, trang 73 - 75.

[4] Lê Trọng Tấn, Nguyễn Thị Thu, Nguyễn Văn Thành, “Nghiên cứu độ bền tới hạn khi

dập tấm”. Hội nghị khoa học toàn quốc Cơ học vật rắn biến dạng lần thứ 10 Thái

Nguyên, 12 – 13/11/2010 ISBN 978 – 604 – 915 – 000 – 5, trang 657 - 664.

[5] Nguyễn Văn Thành, Nguyễn Thị Thu, “Ảnh hưởng của một số thông số công nghệ

tới chất lượng của chi tiết cốc trụ khi dập thủy cơ”. Tạp chí khoa học công nghệ, số 7

– 2011, trang 19 - 25.

112

PHỤ LỤC

P1: Xác định hàm và đồ thị quan hệ áp suất chất lỏng lòng cối và khe hở Z; sai số giữa kết quả mô phỏng và kết quả tính toán từ hàm nội suy > > >

Nhập các giá trị >

Nội suy bậc 2

1. Hàm quan hệ

+ Áp suất lòng cối tối đa

+ Áp suất lòng cối tối thiểu

2. Vẽ đồ thị các hàm >

3. Tính sai số các hàm (%) + Hàm quan hệ áp suất lòng cối tối đa và khe hở Z >

* Sai số trung bình: ePmaxtb ≈ 1.02% +) Hàm quan hệ áp suất lòng cối tối thiểu và khe hở Z >

+ Sai số trung bình: ePmintb ≈ 5.17% > >

P2: Tổng hợp mẫu thí nghiệm ảnh hưởng của áp suất chất lỏng trong lòng cối và khe hở Z Vật liệu: thép C08; chiều dày s = 0.6 mm; lực chặn Q = 160kN (pxl = 80 bar), áp suất ban đầu p0 = 25 bar

ch¬ng tr×nh ®o ¸p suÊt - hµnh tr×nh

trêng §H B¸ch khoa HN Bé m«n gia c«ng ¸p lùc

m¸y gia c«ng ¸p lùc

TT Z Đồ thị áp suất – hành trình Hình ảnh sản phẩm pc

bar

¸p suÊt-hµnh tr×nh k1

¸p suÊt-hµnh tr×nh k2

200

180

160

140

120

1 1.2

100

80

60

40

20

0

25

50

75

100

125

150

0

25

50

75

100

125

150

AS-H T K1

AS-H T K2

ch¬ng tr×nh ®o ¸p suÊt - hµnh tr×nh

trêng §H B¸ch khoa HN Bé m«n gia c«ng ¸p lùc

m¸y gia c«ng ¸p lùc

bar

¸p suÊt-hµnh tr×nh k1

¸p suÊt-hµnh tr×nh k2

200

180

160

140

120

2 1.2 25

100

80

60

40

20

0

150

75

100

125

75

100

125

0

25

50

0

25

50

AS-H T K1

AS-H T K2

bar

ch¬ng tr×nh ®o ¸p suÊt - hµnh tr×nh

trêng §H B¸ch khoa HN Bé m«n gia c«ng ¸p lùc

m¸y gia c«ng ¸p lùc

bar

¸p suÊt-hµnh tr×nh k1

¸p suÊt-hµnh tr×nh k2

200

180

160

140

120

3 1.2

100

80

60

40

20

0

25

50

75

100

125

150

25

50

75

100

125

150

0

AS-H T K1

AS-H T K2

ch¬ng tr×nh ®o ¸p suÊt - hµnh tr×nh

trêng §H B¸ch khoa HN Bé m«n gia c«ng ¸p lùc

m¸y gia c«ng ¸p lùc

bar

¸p suÊt-hµnh tr×nh k1

¸p suÊt-hµnh tr×nh k2

200

180

160

140

120

4 1.2

100

80

60

40

20

0

25

50

75

100

125

150

0

25

50

75

100

125

150

AS-H T K1

AS-H T K2

ch¬ng tr×nh ®o ¸p suÊt - hµnh tr×nh

trêng §H B¸ch khoa HN Bé m«n gia c«ng ¸p lùc

m¸y gia c«ng ¸p lùc

b ar

¸p suÊt-hµnh tr×nh k1

¸p suÊt-hµnh tr×nh k2

200

180

160

140

120

5 1.2 57

100

80

60

40

20

0

25

50

75

100

125

150

0

25

50

75

100

125

150

A S -HT K 1

A S -HT K 2

ch¬ng tr×nh ®o ¸p suÊt - hµnh tr×nh

trêng §H B¸ch khoa HN Bé m«n gia c«ng ¸p lùc

m¸y gia c«ng ¸p lùc

bar

¸p suÊt-hµnh tr×nh k1

¸p suÊt-hµnh tr×nh k2

200

180

160

140

120

6 1.2 65

100

80

60

40

20

0

150

0

25

50

75

100

125

0

25

50

75

100

125

AS-H T K1

AS-H T K2

bar

ch¬ng tr×nh ®o ¸p suÊt - hµnh tr×nh

trêng §H B¸ch khoa HN Bé m«n gia c«ng ¸p lùc

m¸y gia c«ng ¸p lùc

bar

¸p suÊt-hµnh tr×nh k2

¸p suÊt-hµnh tr×nh k1

200

180

160

140

120

7 1.2

100

80

60

40

20

0

25

50

75

100

125

150

0

25

50

75

100

125

150

AS-H T K1

AS-H T K2

ch¬ng tr×nh ®o ¸p suÊt - hµnh tr×nh

trêng §H B¸ch khoa HN Bé m«n gia c«ng ¸p lùc

m¸y gia c«ng ¸p lùc

bar

¸p suÊt-hµnh tr×nh k1

¸p suÊt-hµnh tr×nh k2

200

180

160

140

120

8 1.2

100

80

60

40

20

0

25

50

75

100

125

150

0

25

50

75

100

125

150

AS-H T K1

AS-H T K2

ch¬ng tr×nh ®o ¸p suÊt - hµnh tr×nh

trêng §H B¸ch khoa HN Bé m«n gia c«ng ¸p lùc

m¸y gia c«ng ¸p lùc

bar

¸p suÊt-hµnh tr×nh k1

¸p suÊt-hµnh tr×nh k2

200

180

160

140

120

9 1.2

100

80

60

40

20

0

25

50

75

100

125

150

0

25

50

75

100

125

150

AS-H T K1

AS-H T K2

ch¬ng tr×nh ®o ¸p suÊt - hµnh tr×nh

trêng §H B¸ch khoa HN Bé m«n gia c«ng ¸p lùc

m¸y gia c«ng ¸p lùc

bar

¸p suÊt-hµnh tr×nh k1

¸p suÊt-hµnh tr×nh k2

200

180

160

140

120

100

105 1.2

80

60

40

20

0

150

0

25

50

75

100

125

0

25

50

75

100

125

AS-H T K1

AS-H T K2

ch¬ng tr×nh ®o ¸p suÊt - hµnh tr×nh

trêng §H B¸ch khoa HN Bé m«n gia c«ng ¸p lùc

m¸y gia c«ng ¸p lùc

bar

¸p suÊt-hµnh tr×nh k1

¸p suÊt-hµnh tr×nh k2

200

180

160

140

120

100

116 1.2

80

60

40

20

0

25

50

75

100

125

150

50

75

100

125

150

0

25

AS-H T K1

AS-H T K2

ch¬ng tr×nh ®o ¸p suÊt - hµnh tr×nh

trêng §H B¸ch khoa HN Bé m«n gia c«ng ¸p lùc

m¸y gia c«ng ¸p lùc

bar

¸p suÊt-hµnh tr×nh k1

¸p suÊt-hµnh tr×nh k2

200

180

160

140

120

12 119 1.2

100

80

60

40

20

0

150

0

25

50

75

100

125

0

25

50

75

100

125

AS-H T K1

AS-H T K2

bar

ch¬ng tr×nh ®o ¸p suÊt - hµnh tr×nh

trêng §H B¸ch khoa HN Bé m«n gia c«ng ¸p lùc

m¸y gia c«ng ¸p lùc

bar

¸p suÊt-hµnh tr×nh k1

¸p suÊt-hµnh tr×nh k2

200

180

160

140

120

100

124 1.2

80

60

40

20

0

25

50

75

100

125

150

25

50

75

100

125

150

AS-H T K1

AS-H T K2

ch¬ng tr×nh ®o ¸p suÊt - hµnh tr×nh

trêng §H B¸ch khoa HN Bé m«n gia c«ng ¸p lùc

m¸y gia c«ng ¸p lùc

bar

¸p suÊt-hµnh tr×nh k1

¸p suÊt-hµnh tr×nh k2

200

180

160

140

120

14 1.8

100

30 Nhăn

80

60

40

20

0

25

50

75

100

125

150

0

25

50

75

100

125

150

AS-H T K1

AS-H T K2

ch¬ng tr×nh ®o ¸p suÊt - hµnh tr×nh

trêng §H B¸ch khoa HN Bé m«n gia c«ng ¸p lùc

m¸y gia c«ng ¸p lùc

bar

¸p suÊt-hµnh tr×nh k1

¸p suÊt-hµnh tr×nh k2

200

180

160

140

120

15 1.8

100

80

60

40

20

0

25

50

75

100

125

0

25

50

75

150

100

125

AS-H T K1

AS-H T K2

bar

ch¬ng tr×nh ®o ¸p suÊt - hµnh tr×nh

trêng §H B¸ch khoa HN Bé m«n gia c«ng ¸p lùc

m¸y gia c«ng ¸p lùc

bar

¸p suÊt-hµnh tr×nh k1

¸p suÊt-hµnh tr×nh k2

200

180

160

140

120

16 1.8

100

80

60

40

20

0

25

50

75

100

125

150

0

25

50

75

100

125

150

AS-H T K1

AS-H T K2

ch¬ng tr×nh ®o ¸p suÊt - hµnh tr×nh

trêng §H B¸ch khoa HN Bé m«n gia c«ng ¸p lùc

m¸y gia c«ng ¸p lùc

bar

¸p suÊt-hµnh tr×nh k1

¸p suÊt-hµnh tr×nh k2

200

180

160

140

120

17 1.8

100

80

60

40

20

0

25

50

75

100

125

150

0

25

50

75

100

125

150

AS-H T K1

AS-H T K2

ch¬ng tr×nh ®o ¸p suÊt - hµnh tr×nh

trêng §H B¸ch khoa HN Bé m«n gia c«ng ¸p lùc

m¸y gia c«ng ¸p lùc

bar

¸p suÊt-hµnh tr×nh k1

¸p suÊt-hµnh tr×nh k2

200

180

160

140

120

18 1.8 65

100

80

60

40

20

0

150

0

25

50

75

100

125

0

25

50

75

100

125

AS-H T K1

AS-H T K2

bar

ch¬ng tr×nh ®o ¸p suÊt - hµnh tr×nh

trêng §H B¸ch khoa HN Bé m«n gia c«ng ¸p lùc

m¸y gia c«ng ¸p lùc

bar

¸p suÊt-hµnh tr×nh k1

¸p suÊt-hµnh tr×nh k2

200

180

160

140

120

19 1.8

100

80

60

40

20

0

25

50

0

25

50

75

100

125

150

75

100

125

150

AS-H T K1

AS-H T K2

ch¬ng tr×nh ®o ¸p suÊt - hµnh tr×nh

trêng §H B¸ch khoa HN Bé m«n gia c«ng ¸p lùc

m¸y gia c«ng ¸p lùc

bar

¸p suÊt-hµnh tr×nh k1

¸p suÊt-hµnh tr×nh k2

200

180

160

140

120

20 1.8 87

100

80

60

40

20

0

150

0

25

50

75

100

125

0

25

50

75

100

125

AS-H T K1

AS-H T K2

bar

ch¬ng tr×nh ®o ¸p suÊt - hµnh tr×nh

trêng §H B¸ch khoa HN Bé m«n gia c«ng ¸p lùc

m¸y gia c«ng ¸p lùc

bar

¸p suÊt-hµnh tr×nh k1

¸p suÊt-hµnh tr×nh k2

200

180

160

140

120

21 1.8

100

80

60

40

20

0

25

50

75

100

125

150

0

25

50

75

100

125

150

AS-H T K1

AS-H T K2

ch¬ng tr×nh ®o ¸p suÊt - hµnh tr×nh

trêng §H B¸ch khoa HN Bé m«n gia c«ng ¸p lùc

m¸y gia c«ng ¸p lùc

bar

¸p suÊt-hµnh tr×nh k1

¸p suÊt-hµnh tr×nh k2

200

180

160

140

120

100

105 1.8

80

60

40

20

0

25

50

75

100

125

150

0

25

50

75

100

125

150

AS-H T K1

AS-H T K2

ch¬ng tr×nh ®o ¸p suÊt - hµnh tr×nh

trêng §H B¸ch khoa HN Bé m«n gia c«ng ¸p lùc

m¸y gia c«ng ¸p lùc

bar

¸p suÊt-hµnh tr×nh k1

¸p suÊt-hµnh tr×nh k2

200

180

160

140

120

100

116 1.8

80

60

40

20

0

25

50

75

100

125

150

0

25

50

75

100

125

150

AS-H T K1

AS-H T K2

ch¬ng tr×nh ®o ¸p suÊt - hµnh tr×nh

trêng §H B¸ch khoa HN Bé m«n gia c«ng ¸p lùc

m¸y gia c«ng ¸p lùc

bar

¸p suÊt-hµnh tr×nh k1

¸p suÊt-hµnh tr×nh k2

200

180

160

140

120

100

120 1.8

80

60

40

20

0

25

50

75

100

125

150

0

25

50

75

100

125

150

AS-H T K1

AS-H T K2

ch¬ng tr×nh ®o ¸p suÊt - hµnh tr×nh

trêng §H B¸ch khoa HN Bé m«n gia c«ng ¸p lùc

m¸y gia c«ng ¸p lùc

bar

¸p suÊt-hµnh tr×nh k1

¸p suÊt-hµnh tr×nh k2

200

180

160

140

120

25 2.4 25

100

80

60

40

20

0

150

0

25

50

75

100

125

0

25

50

75

100

125

AS-H T K1

AS-H T K2

bar

ch¬ng tr×nh ®o ¸p suÊt - hµnh tr×nh

trêng §H B¸ch khoa HN Bé m«n gia c«ng ¸p lùc

m¸y gia c«ng ¸p lùc

b ar

¸p suÊt-hµnh tr×nh k1

¸p suÊt-hµnh tr×nh k2

200

180

160

140

120

26 2.4 30

100

80

60

40

20

0

75

100

125

150

50

75

100

125

150

0

25

50

0

25

A S -HT K 1

A S -HT K 2

ch¬ng tr×nh ®o ¸p suÊt - hµnh tr×nh

trêng §H B¸ch khoa HN Bé m«n gia c«ng ¸p lùc

m¸y gia c«ng ¸p lùc

bar

¸p suÊt-hµnh tr×nh k1

¸p suÊt-hµnh tr×nh k2

200

180

160

140

120

27 2.4

100

80

60

40

20

0

25

50

75

100

125

150

0

25

50

75

100

125

150

AS-H T K1

AS-H T K2

ch¬ng tr×nh ®o ¸p suÊt - hµnh tr×nh

trêng §H B¸ch khoa HN Bé m«n gia c«ng ¸p lùc

m¸y gia c«ng ¸p lùc

bar

¸p suÊt-hµnh tr×nh k1

¸p suÊt-hµnh tr×nh k2

200

180

160

140

120

28 2.4

100

80

60

40

20

0

25

50

75

100

125

150

0

25

50

75

100

125

150

AS-H T K1

AS-H T K2

ch¬ng tr×nh ®o ¸p suÊt - hµnh tr×nh

trêng §H B¸ch khoa HN Bé m«n gia c«ng ¸p lùc

m¸y gia c«ng ¸p lùc

bar

¸p suÊt-hµnh tr×nh k1

¸p suÊt-hµnh tr×nh k2

200

180

160

140

120

29 2.4

100

80

60

40

20

0

50

100

0

25

75

100

125

150

0

25

50

75

125

150

AS-H T K1

AS-H T K2

ch¬ng tr×nh ®o ¸p suÊt - hµnh tr×nh

trêng §H B¸ch khoa HN Bé m«n gia c«ng ¸p lùc

m¸y gia c«ng ¸p lùc

bar

¸p suÊt-hµnh tr×nh k1

¸p suÊt-hµnh tr×nh k2

200

180

160

140

120

30 2.4

100

80

60

40

20

0

25

50

75

100

125

150

0

25

50

75

100

125

150

AS-H T K1

AS-H T K2

ch¬ng tr×nh ®o ¸p suÊt - hµnh tr×nh

trêng §H B¸ch khoa HN Bé m«n gia c«ng ¸p lùc

m¸y gia c«ng ¸p lùc

bar

¸p suÊt-hµnh tr×nh k1

¸p suÊt-hµnh tr×nh k2

200

180

160

140

120

31 2.4

100

80

60

40

20

0

25

50

75

100

125

150

0

25

50

75

100

125

150

AS-H T K1

AS-H T K2

ch¬ng tr×nh ®o ¸p suÊt - hµnh tr×nh

trêng §H B¸ch khoa HN Bé m«n gia c«ng ¸p lùc

m¸y gia c«ng ¸p lùc

b ar

¸p suÊt-hµnh tr×nh k1

¸p suÊt-hµnh tr×nh k2

200

180

160

140

120

32 2.4 86

100

80

60

40

20

0

25

50

75

100

125

150

0

25

50

75

100

125

150

A S -HT K 1

A S -HT K 2

ch¬ng tr×nh ®o ¸p suÊt - hµnh tr×nh

trêng §H B¸ch khoa HN Bé m«n gia c«ng ¸p lùc

m¸y gia c«ng ¸p lùc

bar

¸p suÊt-hµnh tr×nh k1

¸p suÊt-hµnh tr×nh k2

200

180

160

140

120

33 2.4

100

80

60

40

20

0

25

50

0

25

75

100

125

150

50

75

100

125

150

AS-H T K1

AS-H T K2

ch¬ng tr×nh ®o ¸p suÊt - hµnh tr×nh

trêng §H B¸ch khoa HN Bé m«n gia c«ng ¸p lùc

m¸y gia c«ng ¸p lùc

bar

¸p suÊt-hµnh tr×nh k1

¸p suÊt-hµnh tr×nh k2

200

180

160

140

120

100

104 2.4

80

60

40

20

0

75

125

0

25

50

100

125

150

0

25

50

75

100

150

AS-H T K1

AS-H T K2

ch¬ng tr×nh ®o ¸p suÊt - hµnh tr×nh

trêng §H B¸ch khoa HN Bé m«n gia c«ng ¸p lùc

m¸y gia c«ng ¸p lùc

bar

¸p suÊt-hµnh tr×nh k1

¸p suÊt-hµnh tr×nh k2

200

180

160

140

120

100

116 2.4

80

60

40

20

0

125

150

0

25

50

75

100

125

150

0

25

50

75

100

AS-H T K1

AS-H T K2

ch¬ng tr×nh ®o ¸p suÊt - hµnh tr×nh

trêng §H B¸ch khoa HN Bé m«n gia c«ng ¸p lùc

m¸y gia c«ng ¸p lùc

bar

V

¸p suÊt-hµnh tr×nh k1

¸p suÊt-hµnh tr×nh k2

200

180

160

140

120

100

121 2.4

80

60

40

20

0

150

0

25

50

75

100

125

0

25

50

75

100

125

AS-H T K1

AS-H T K2

ch¬ng tr×nh ®o ¸p suÊt - hµnh tr×nh

trêng §H B¸ch khoa HN Bé m«n gia c«ng ¸p lùc

m¸y gia c«ng ¸p lùc

b ar

¸p suÊt-hµnh tr×nh k1

¸p suÊt-hµnh tr×nh k2

200

180

160

140

120

37 130 2.4

100

80

60

40

20

0

25

50

75

100

125

150

0

25

50

75

100

125

150

0

A S -HT K 1

A S -HT K 2

ch¬ng tr×nh ®o ¸p suÊt - hµnh tr×nh

trêng §H B¸ch khoa HN Bé m«n gia c«ng ¸p lùc

m¸y gia c«ng ¸p lùc

bar

¸p suÊt-hµnh tr×nh k1

¸p suÊt-hµnh tr×nh k2

200

180

160

140

120

38 2.8 35

100

80

60

40

20

0

150

0

25

50

75

100

125

0

25

50

75

100

125

AS-H T K1

AS-H T K2

bar

ch¬ng tr×nh ®o ¸p suÊt - hµnh tr×nh

trêng §H B¸ch khoa HN Bé m«n gia c«ng ¸p lùc

m¸y gia c«ng ¸p lùc

bar

¸p suÊt-hµnh tr×nh k1

¸p suÊt-hµnh tr×nh k2

200

180

160

140

120

39 2.8

100

80

60

40

20

0

25

50

75

100

125

150

0

25

50

75

100

125

150

AS-H T K1

AS-H T K2

ch¬ng tr×nh ®o ¸p suÊt - hµnh tr×nh

trêng §H B¸ch khoa HN Bé m«n gia c«ng ¸p lùc

m¸y gia c«ng ¸p lùc

bar

¸p suÊt-hµnh tr×nh k1

¸p suÊt-hµnh tr×nh k2

200

180

160

140

120

40 2.8

100

80

60

40

20

0

25

50

75

100

125

150

0

25

50

75

100

125

150

AS-H T K1

AS-H T K2

ch¬ng tr×nh ®o ¸p suÊt - hµnh tr×nh

trêng §H B¸ch khoa HN Bé m«n gia c«ng ¸p lùc

m¸y gia c«ng ¸p lùc

b ar

¸p suÊt-hµnh tr×nh k1

¸p suÊt-hµnh tr×nh k2

200

180

160

140

120

41 2.8

100

80

60

40

20

0

25

50

75

100

125

150

0

25

50

75

100

125

150

A S -HT K 1

A S -HT K 2

ch¬ng tr×nh ®o ¸p suÊt - hµnh tr×nh

trêng §H B¸ch khoa HN Bé m«n gia c«ng ¸p lùc

m¸y gia c«ng ¸p lùc

bar

¸p suÊt-hµnh tr×nh k1

¸p suÊt-hµnh tr×nh k2

200

180

160

140

120

42 2.8

100

80

60

40

20

0

125

150

0

25

50

75

100

0

25

50

75

100

125

AS-H T K1

AS-H T K2

ch¬ng tr×nh ®o ¸p suÊt - hµnh tr×nh

trêng §H B¸ch khoa HN Bé m«n gia c«ng ¸p lùc

m¸y gia c«ng ¸p lùc

bar

¸p suÊt-hµnh tr×nh k1

¸p suÊt-hµnh tr×nh k2

200

180

160

140

120

43 2.8

100

80

60

40

20

0

25

50

75

100

125

150

25

50

75

100

125

150

0

AS-H T K1

AS-H T K2

ch¬ng tr×nh ®o ¸p suÊt - hµnh tr×nh

trêng §H B¸ch khoa HN Bé m«n gia c«ng ¸p lùc

m¸y gia c«ng ¸p lùc

bar

¸p suÊt-hµnh tr×nh k1

¸p suÊt-hµnh tr×nh k2

200

180

160

140

120

44 2.8

100

80

60

40

20

0

25

50

75

100

125

150

0

25

50

75

100

125

150

AS-H T K1

AS-H T K2

ch¬ng tr×nh ®o ¸p suÊt - hµnh tr×nh

trêng §H B¸ch khoa HN Bé m«n gia c«ng ¸p lùc

m¸y gia c«ng ¸p lùc

bar

¸p suÊt-hµnh tr×nh k1

¸p suÊt-hµnh tr×nh k2

200

180

160

140

120

100

103 2.8

80

60

40

20

0

25

50

75

100

125

150

0

25

50

75

100

125

150

AS-H T K1

AS-H T K2

ch¬ng tr×nh ®o ¸p suÊt - hµnh tr×nh

trêng §H B¸ch khoa HN Bé m«n gia c«ng ¸p lùc

m¸y gia c«ng ¸p lùc

bar

¸p suÊt-hµnh tr×nh k1

¸p suÊt-hµnh tr×nh k2

200

180

160

140

120

100

116 2.8

80

60

40

20

0

25

50

75

100

125

150

0

25

50

75

100

125

150

AS-H T K1

AS-H T K2

ch¬ng tr×nh ®o ¸p suÊt - hµnh tr×nh

trêng §H B¸ch khoa HN Bé m«n gia c«ng ¸p lùc

m¸y gia c«ng ¸p lùc

bar

¸p suÊt-hµnh tr×nh k1

¸p suÊt-hµnh tr×nh k2

200

Phồng

180

160

140

120

100

120 2.8

80

60

40

20

0

25

50

75

100

125

150

0

25

50

75

100

125

150

AS-H T K1

AS-H T K2

ch¬ng tr×nh ®o ¸p suÊt - hµnh tr×nh

trêng §H B¸ch khoa HN Bé m«n gia c«ng ¸p lùc

m¸y gia c«ng ¸p lùc

bar

¸p suÊt-hµnh tr×nh k2

¸p suÊt-hµnh tr×nh k1

200

180

160

140

120

100

125 2.8

80

60

40

20

0

25

50

75

100

125

150

0

25

50

75

100

125

150

AS-H T K1

AS-H T K2

ch¬ng tr×nh ®o ¸p suÊt - hµnh tr×nh

trêng §H B¸ch khoa HN Bé m«n gia c«ng ¸p lùc

m¸y gia c«ng ¸p lùc

bar

¸p suÊt-hµnh tr×nh k1

¸p suÊt-hµnh tr×nh k2

200

180

160

140

120

49 3

100

80

60

40

20

0

25

50

75

100

125

150

0

25

50

75

100

125

150

AS-H T K1

AS-H T K2

ch¬ng tr×nh ®o ¸p suÊt - hµnh tr×nh

trêng §H B¸ch khoa HN Bé m«n gia c«ng ¸p lùc

m¸y gia c«ng ¸p lùc

bar

¸p suÊt-hµnh tr×nh k1

¸p suÊt-hµnh tr×nh k2

200

180

160

140

120

50 3

100

80

60

40

20

0

25

50

75

100

125

150

0

25

50

75

100

125

150

AS-H T K1

AS-H T K2

ch¬ng tr×nh ®o ¸p suÊt - hµnh tr×nh

trêng §H B¸ch khoa HN Bé m«n gia c«ng ¸p lùc

m¸y gia c«ng ¸p lùc

bar

¸p suÊt-hµnh tr×nh k1

¸p suÊt-hµnh tr×nh k2

200

180

160

140

120

51 3

100

80

60

40

20

0

25

50

75

100

125

150

0

25

50

75

100

125

150

AS-H T K1

AS-H T K2

ch¬ng tr×nh ®o ¸p suÊt - hµnh tr×nh

trêng §H B¸ch khoa HN Bé m«n gia c«ng ¸p lùc

m¸y gia c«ng ¸p lùc

bar

¸p suÊt-hµnh tr×nh k2

¸p suÊt-hµnh tr×nh k1

200

180

160

140

120

52 3

100

80

60

40

20

0

25

50

75

100

125

150

0

25

50

75

100

125

150

AS-H T K1

AS-H T K2

ch¬ng tr×nh ®o ¸p suÊt - hµnh tr×nh

trêng §H B¸ch khoa HN Bé m«n gia c«ng ¸p lùc

m¸y gia c«ng ¸p lùc

bar

¸p suÊt-hµnh tr×nh k1

¸p suÊt-hµnh tr×nh k2

200

180

160

140

120

53 3 75

100

80

60

40

20

0

150

0

25

50

75

100

125

0

25

50

75

100

125

AS-H T K1

AS-H T K2

bar

ch¬ng tr×nh ®o ¸p suÊt - hµnh tr×nh

trêng §H B¸ch khoa HN Bé m«n gia c«ng ¸p lùc

m¸y gia c«ng ¸p lùc

b ar

¸p suÊt-hµnh tr×nh k1

¸p suÊt-hµnh tr×nh k2

200

180

160

140

120

54 3 86

100

80

60

40

20

0

25

50

75

100

125

150

0

25

50

75

100

125

150

A S -HT K 1

A S -HT K 2

ch¬ng tr×nh ®o ¸p suÊt - hµnh tr×nh

trêng §H B¸ch khoa HN Bé m«n gia c«ng ¸p lùc

m¸y gia c«ng ¸p lùc

bar

¸p suÊt-hµnh tr×nh k1

¸p suÊt-hµnh tr×nh k2

200

180

160

140

120

55 3

100

80

60

40

20

0

25

50

75

100

125

150

0

25

50

75

100

125

150

AS-H T K1

AS-H T K2

ch¬ng tr×nh ®o ¸p suÊt - hµnh tr×nh

trêng §H B¸ch khoa HN Bé m«n gia c«ng ¸p lùc

m¸y gia c«ng ¸p lùc

bar

¸p suÊt-hµnh tr×nh k1

¸p suÊt-hµnh tr×nh k2

200

180

160

140

120

56 3 105

100

80

60

40

20

0

150

0

25

50

75

100

125

0

25

50

75

100

125

AS-H T K1

AS-H T K2

bar

ch¬ng tr×nh ®o ¸p suÊt - hµnh tr×nh

trêng §H B¸ch khoa HN Bé m«n gia c«ng ¸p lùc

m¸y gia c«ng ¸p lùc

bar

¸p suÊt-hµnh tr×nh k1

¸p suÊt-hµnh tr×nh k2

200

180

160

140

120

57 3

100

114

80

60

40

20

0

150

0

25

50

75

100

125

0

25

50

75

100

125

AS-H T K1

AS-H T K2

m m

ch¬ng tr×nh ®o ¸p suÊt - hµnh tr×nh

trêng §H B¸ch khoa HN Bé m«n gia c«ng ¸p lùc

m¸y gia c«ng ¸p lùc

bar

¸p suÊt-hµnh tr×nh k1

¸p suÊt-hµnh tr×nh k2

200

180

160

140

120

58 3

100

120

80

60

40

20

0

25

50

75

100

125

150

0

25

50

75

100

125

150

AS-H T K1

AS-H T K2

ch¬ng tr×nh ®o ¸p suÊt - hµnh tr×nh

trêng §H B¸ch khoa HN Bé m«n gia c«ng ¸p lùc

m¸y gia c«ng ¸p lùc

bar

¸p suÊt-hµnh tr×nh k1

¸p suÊt-hµnh tr×nh k2

200

180

160

140

120

59 3 128

100

80

60

40

20

0

150

0

25

50

25

50

75

100

125

100

125

AS-H T K1

AS-H T K2

bar

ch¬ng tr×nh ®o ¸p suÊt - hµnh tr×nh

trêng §H B¸ch khoa HN Bé m«n gia c«ng ¸p lùc

m¸y gia c«ng ¸p lùc

bar

¸p suÊt-hµnh tr×nh k1

¸p suÊt-hµnh tr×nh k2

200

180

160

140

120

60 3.2

100

80

60

40

20

0

25

50

75

100

125

150

0

25

50

75

100

125

150

AS-H T K1

AS-H T K2

ch¬ng tr×nh ®o ¸p suÊt - hµnh tr×nh

trêng §H B¸ch khoa HN Bé m«n gia c«ng ¸p lùc

m¸y gia c«ng ¸p lùc

bar

¸p suÊt-hµnh tr×nh k1

¸p suÊt-hµnh tr×nh k2

200

180

160

140

120

61 3.2

100

80

60

40

20

0

150

0

25

50

75

100

125

0

25

50

75

100

125

AS-H T K1

AS-H T K2

m m

ch¬ng tr×nh ®o ¸p suÊt - hµnh tr×nh

trêng §H B¸ch khoa HN Bé m«n gia c«ng ¸p lùc

m¸y gia c«ng ¸p lùc

bar

¸p suÊt-hµnh tr×nh k1

¸p suÊt-hµnh tr×nh k2

200

180

160

140

120

62 3.2

100

80

60

40

20

0

25

50

75

100

125

150

0

25

50

75

100

125

150

AS-H T K1

AS-H T K2

ch¬ng tr×nh ®o ¸p suÊt - hµnh tr×nh

trêng §H B¸ch khoa HN Bé m«n gia c«ng ¸p lùc

m¸y gia c«ng ¸p lùc

bar

¸p suÊt-hµnh tr×nh k1

¸p suÊt-hµnh tr×nh k2

200

180

160

140

120

63 3.2

100

80

60

40

20

0

150

0

25

50

75

100

125

0

25

50

75

100

125

AS-H T K1

AS-H T K2

m m

ch¬ng tr×nh ®o ¸p suÊt - hµnh tr×nh

trêng §H B¸ch khoa HN Bé m«n gia c«ng ¸p lùc

m¸y gia c«ng ¸p lùc

bar

¸p suÊt-hµnh tr×nh k1

¸p suÊt-hµnh tr×nh k2

200

180

160

140

120

64 105 3.2

100

80

60

40

20

0

150

0

25

50

75

100

0

25

50

75

125

100

125

AS-H T K1

AS-H T K2

bar

ch¬ng tr×nh ®o ¸p suÊt - hµnh tr×nh

trêng §H B¸ch khoa HN Bé m«n gia c«ng ¸p lùc

m¸y gia c«ng ¸p lùc

bar

¸p suÊt-hµnh tr×nh k1

¸p suÊt-hµnh tr×nh k2

200

180

160

140

120

65 110 3.2

100

80

60

40

20

0

150

0

25

50

75

100

125

0

25

50

75

100

125

AS-H T K1

AS-H T K2

bar

ch¬ng tr×nh ®o ¸p suÊt - hµnh tr×nh

trêng §H B¸ch khoa HN Bé m«n gia c«ng ¸p lùc

m¸y gia c«ng ¸p lùc

bar

¸p suÊt-hµnh tr×nh k1

¸p suÊt-hµnh tr×nh k2

200

180

160

140

120

66 116 3.2

100

80

60

40

20

0

25

50

150

75

100

125

0

25

50

75

100

125

AS-H T K1

AS-H T K2

bar

ch¬ng tr×nh ®o ¸p suÊt - hµnh tr×nh

trêng §H B¸ch khoa HN Bé m«n gia c«ng ¸p lùc

m¸y gia c«ng ¸p lùc

bar

¸p suÊt-hµnh tr×nh k1

¸p suÊt-hµnh tr×nh k2

200

180

160

140

120

100

125 3.2

80

60

40

20

0

25

50

75

100

125

150

0

25

50

75

100

125

150

AS-H T K1

AS-H T K2

ch¬ng tr×nh ®o ¸p suÊt - hµnh tr×nh

trêng §H B¸ch khoa HN Bé m«n gia c«ng ¸p lùc

m¸y gia c«ng ¸p lùc

b ar

¸p suÊt-hµnh tr×nh k1

¸p suÊt-hµnh tr×nh k2

200

180

160

140

120

68 3.4 25

100

80

60

40

20

0

25

50

75

100

125

150

0

25

50

75

100

125

150

A S -HT K 1

A S -HT K 2

ch¬ng tr×nh ®o ¸p suÊt - hµnh tr×nh

trêng §H B¸ch khoa HN Bé m«n gia c«ng ¸p lùc

m¸y gia c«ng ¸p lùc

bar

¸p suÊt-hµnh tr×nh k1

¸p suÊt-hµnh tr×nh k2

200

180

160

140

120

69 3.4

100

80

60

40

20

0

25

50

75

100

125

150

0

25

50

75

100

125

150

AS-H T K2

AS-H T K1

ch¬ng tr×nh ®o ¸p suÊt - hµnh tr×nh

trêng §H B¸ch khoa HN Bé m«n gia c«ng ¸p lùc

m¸y gia c«ng ¸p lùc

bar

¸p suÊt-hµnh tr×nh k1

¸p suÊt-hµnh tr×nh k2

200

180

160

140

120

70 3.4 65

100

80

60

40

20

0

150

0

25

50

75

100

125

0

25

50

75

100

125

AS-H T K1

AS-H T K2

bar

ch¬ng tr×nh ®o ¸p suÊt - hµnh tr×nh

trêng §H B¸ch khoa HN Bé m«n gia c«ng ¸p lùc

m¸y gia c«ng ¸p lùc

bar

¸p suÊt-hµnh tr×nh k1

¸p suÊt-hµnh tr×nh k2

200

180

160

140

120

71 3.4

100

90 Nhăn

80

60

40

20

0

25

50

75

100

125

150

0

25

50

75

100

125

150

AS-H T K1

AS-H T K2

ch¬ng tr×nh ®o ¸p suÊt - hµnh tr×nh

trêng §H B¸ch khoa HN Bé m«n gia c«ng ¸p lùc

m¸y gia c«ng ¸p lùc

bar

¸p suÊt-hµnh tr×nh k1

¸p suÊt-hµnh tr×nh k2

200

180

160

140

120

72 105 3.4

100

80

60

40

20

0

150

0

25

50

75

0

25

50

100

125

75

100

125

AS-H T K1

AS-H T K2

bar

ch¬ng tr×nh ®o ¸p suÊt - hµnh tr×nh

trêng §H B¸ch khoa HN Bé m«n gia c«ng ¸p lùc

m¸y gia c«ng ¸p lùc

bar

¸p suÊt-hµnh tr×nh k1

¸p suÊt-hµnh tr×nh k2

200

180

160

140

120

100

116 3.4

80

60

40

20

0

25

50

75

100

125

150

50

75

100

125

150

0

25

AS-H T K1

AS-H T K2

P3: Bảng so sánh độ côn chi tiết thực nghiệm và độ côn tính toán theo hàm nội suy

0 8

0 2

8-8

7-7

9-9

1-1

2-2

4-4

3-3

6-6 5-5

tnα - Độ côn chi tiết thực nghiệm ttα - Độ côn chi tiết tính toán từ hàm nội suy α∆ - Sai số tính theo % αα − tt tn α tn

100× =∆ α

α∆ (%)

tn αα −

tnα (%)

ttα (%)

6,88

3,85

5,94

10,91

12,86

14,13

5,51

9,60

5,70

9,32

(%) TT Tên mẫu

12,67

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 C12 C13 C114 C14 C15 C112 C16 C17 C110 C18 C117 0,2600 0,2400 0,2300 0,2100 0,2000 0,1900 0,1900 0,1800 0,1800 0,1700 0,1700 0,2779 0,2492 0,2163 0,1871 0,1743 0,1632 0,1795 0,1627 0,1697 0,1859 0,1915 -0,0179 -0,0092 0,0137 0,0229 0,0257 0,0268 0,0305 0,0173 0,0103 -0,0159 -0,0215

α∆ (%)

tn αα −

tnα (%)

ttα (%)

7,90

11,06

13,12

7,79

11,27

5,28

2,72

8,76

7,07

12,09

9,16

6,91

2,46

5,08

4,49

6,33

10,21

2,57

5,33

7,62

7,04

2,09

11,85

1,07

9,35

11,56

3,78

1,19

5,27

0,05

1,97

2,02

(%) TT Tên mẫu

3,92

α∆ = 6.95%

12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 C22 C23 C210 C24 C29 C25 C26 C211 C27 C312 C33 C310 C34 C35 C39 C36 C37 C43 C44 C45 C410 C46 C47 C54 C511 C55 C510 C56 C59 C63 C68 C64 C67 0,3900 0,3400 0,3000 0,2500 0,2400 0,2300 0,2200 0,2000 0,1800 0,6200 0,5700 0,4600 0,3700 0,3500 0,3100 0,2900 0,2700 0,5500 0,4200 0,3700 0,3300 0,3200 0,3000 0,5200 0,4500 0,3800 0,3500 0,3200 0,3000 0,4300 0,3800 0,3500 0,3300 0,4208 0,3776 0,3394 0,2695 0,2671 0,2421 0,2260 0,2175 0,1927 0,5450 0,5178 0,4282 0,3791 0,3322 0,2961 0,2717 0,2424 0,5359 0,4424 0,3982 0,3532 0,3133 0,2645 0,5255 0,4921 0,4239 0,3632 0,3238 0,2842 0,4298 0,3875 0,3429 0,3171 -0,0308 -0,0376 -0,0394 -0,0495 -0,0271 -0,0121 -0,0060 -0,0175 -0,0327 0,0750 0,0923 0,0318 -0,0091 0,0178 0,0139 0,0183 0,0276 0,0141 -0,0224 -0,0282 -0,0232 0,0067 0,0355 -0,0055 -0,0421 -0,0439 -0,0132 -0,0038 0,0158 0,0002 -0,0075 0,0071 0,0129