i
LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan bản luận án này là công trình nghiên cứu khoa học của tôi
và không trùng lặp với bất kỳ công trình khoa học nào khác. Các kết quả và số liệu
trình bày trong luận án hoàn toàn trung thực và kết quả nghiên cứu trong luận án chưa
từng được công bố trên bất kỳ công trình nào khác ngoài công trình của tác giả.
Hà Nội, ngày tháng năm 2020
T/M tập thể hướng dẫn khoa học
PGS. TS Lê Thái Hùng
Nghiên cứu sinh
Đỗ Quang Long
ii
LỜI CẢM ƠN
Tác giả luận án xin chân thành cảm ơn trường Đại học Bách khoa Hà Nội,
Phòng Đào tạo, Viện Khoa học và Kỹ thuật Vật liệu và Bộ môn Cơ học vật liệu và
Cán kim loại đã tạo mọi điều kiện thuận lợi, động viên khích lệ tôi trong quá trình
học tập cũng như thực hiện đề tài nghiên cứu này.
Tôi xin chân thành cảm ơn PGS.TS. Lê Thái Hùng và PGS.TS Đinh Văn Hải
đã tận tình hướng dẫn và đóng góp những ý kiến quí giá trong quá trình tôi thực hiện
luận án.
Những kết quả nghiên cứu đạt được là nhờ sự giúp đỡ tận tình của các Thầy
cô giáo Viện Khoa học và Kỹ thuật Vật liệu, Bộ môn Cơ học vật liệu và Cán kim
loại, Bộ môn Gia công áp lực – Viện Cơ khí, Viện tiêu chuẩn Chất lượng Việt Nam,
Viện tên lửa, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam.
Tác giả xin gửi lời cảm ơn chân thành tới gia đình, người thân, bạn bè và đồng
nghiệp đã giúp đỡ, động viên tinh thần trong suốt quá trình thực hiện luận án này.
Hà Nội, ngày tháng năm 2020
Tác giả luận án
Đỗ Quang Long
iii
MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN ............................................................................................................. i
LỜI CẢM ƠN .................................................................................................................. ii
MỤC LỤC....................................................................................................................... iii
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT ..................................................... vi
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ ....................................................................... viii
DANH MỤC CÁC BẢNG ............................................................................................ xiv
MỞ ĐẦU .......................................................................................................................... 1
CHƯƠNG 1 ..................................................................................................................... 5
TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU ........................................................................ 5
1.1. Giới thiệu chung về ép chảy ..................................................................................... 5
1.2. Công nghệ ép chảy ngang ......................................................................................... 6
1.2.1. Nguyên lý của quá trình công nghệ ép chảy ngang ............................................... 7
1.2.2. Sản phẩm ép chảy ngang ...................................................................................... 8
1.3. Các công trình nghiên cứu về ép chảy ngang .......................................................... 8
1.3.1. Các nghiên cứu về công nghệ ép chảy ngang vật liệu đồng chất............................ 8
1.3.2. Các nghiên cứu về công nghệ ép chảy ngang vật liệu nhiều lớp .......................... 15
1.4. Kết luận chương 1 ................................................................................................... 20
CHƯƠNG 2 ................................................................................................................... 22
CƠ SỞ LÝ THUYẾT QUÁ TRÌNH ÉP CHẢY ........................................................... 22
2.1. Trường vận tốc khi ép chảy ngang ......................................................................... 22
2.2. Lực ép ...................................................................................................................... 24
2.3. Các thông số công nghệ chính ảnh hưởng đến quá trình ép chảy ......................... 28
2.3.1. Ma sát trong quá trình ép chảy ............................................................................ 28
2.3.2. Nhiệt độ ép chảy ................................................................................................ 33
2.3.3. Hệ số ép chảy ..................................................................................................... 34
2.3.4. Ứng suất chảy dẻo của vật liệu ........................................................................... 35
2.3.5. Vận tốc ép chảy .................................................................................................. 35
2.4. Ảnh hưởng của dòng chảy vật liệu ......................................................................... 36
2.5. Các dạng khuyết tật, phá hủy trong quá trình ép chảy ......................................... 38
iv
2.5.1. Nứt bề mặt sản phẩm .......................................................................................... 38
2.5.2. Nứt ở tâm ........................................................................................................... 39
2.5.3. Hiện tượng giòn nóng ......................................................................................... 40
2.6. Kết luận chương 2 ................................................................................................... 40
CHƯƠNG 3 ................................................................................................................... 41
NGHIÊN CỨU QUÁ TRÌNH ÉP CHẢY NGANG TRỤC CHỮ THẬP BẰNG MÔ
PHỎNG SỐ .................................................................................................................... 41
3.1. Giới thiệu khớp chữ thập ....................................................................................... 41
3.2. Mô phỏng quá trình ép chảy ngang sản phẩm trục chữ thập bằng vật liệu đồng
chất ................................................................................................................................. 42
3.2.1. Mô hình hình học ............................................................................................... 42
3.2.2. Mô hình phần tử hữu hạn.................................................................................... 44
3.2.3. Mô hình hành vi cơ – nhiệt của vật liệu .............................................................. 44
3.2.4. Điều kiện biên .................................................................................................... 45
3.2.5. Kết quả mô phỏng quá trình ép trục chữ thập bằng vật liệu đồng chất ................. 45
3.3. Mô phỏng số quá trình ép chảy ngang trục chữ thập từ vật liệu hai lớp .............. 53
3.3.1. Mô hình hình học ............................................................................................... 53
3.3.2. Mô hình phần tử hữu hạn.................................................................................... 53
3.3.3. Mô hình vật liệu ................................................................................................. 53
3.3.4. Điều kiện mô phỏng ........................................................................................... 55
3.3.5. Kết quả mô phỏng quá trình ép trục chữ thập từ phôi 02 lớp ............................... 55
3.4. Nghiên cứu cơ chế phá hủy khi ép chảy ngang trục chữ thập từ vật liệu hai lớp
nhôm - chì ở trạng thái nguội ........................................................................................ 65
3.4.1. Thiết lập bài toán ................................................................................................ 65
3.4.2. Mô hình vật liệu nhôm Al-5052 .......................................................................... 66
3.4.3. Kết quả mô phỏng cơ chế phá hủy khi ép chảy ngang vật liệu nhiều lớp ............. 72
3.5. Nghiên cứu bài toán ép chảy đối xứng hai chiều trục chữ thập ............................ 77
3.6. Kết luận chương 3 ................................................................................................... 80
CHƯƠNG 4 ................................................................................................................... 81
THỰC NGHIỆM KIỂM CHỨNG ÉP CHẢY NGANG TRỤC CHỮ THẬP ............. 81
4.1. Ép chảy ngang trục chữ thập từ phôi thép ............................................................ 81
4.1.1. Vật liệu thí nghiệm ............................................................................................. 81
4.1.2. Thiết bị thí nghiệm ............................................................................................. 82
4.1.3. Khuôn – hệ thống gia nhiệt khuôn và chày ép ..................................................... 83
v
4.1.4. Trình tự thí nghiệm và điều kiện công nghệ ép ................................................... 84
4.1.5. Kết quả thực nghiệm .......................................................................................... 86
4.2. Ép chảy nguội trục chữ thập từ phôi hai lớp nhôm – chì ...................................... 89
4.2.1. Điều kiện thí nghiệm .......................................................................................... 89
4.2.2. Kết quả thực nghiệm .......................................................................................... 90
4.2.3. So sánh kết quả mô phỏng và thực nghiệm ......................................................... 90
4.3. Kết luận chương 4 ................................................................................................... 91
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ....................................................................................... 92
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................................. 94
DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CỦA LUẬN ÁN ........................ 100
