Đang tải... (xem toàn văn)
Nghiên cứu công nghệ tạo hình chi tiết dạng vỏ mỏng bằng phương pháp dập thủy tĩnh
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 9 năm 2013 Giáo viên hướng dẫn Nghiên cứu sinh PGS.TS. Phạm Văn Nghệ Lê Trung Kiên ii 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 Phòng Đo lường, Viện Tên Lửa đã tạo điều kiện giúp đỡ và cho phép sử dụng các cảm biến đo các thông số công nghệ phục vụ thu thập và xử lý tín hiệu trong thực nghiệm. Tôi xin cảm ơn Công ty TNHH FC Hòa lạc đã tạo điều kiện giúp đỡ đo các thông số hình học của sản phẩm sau khi thực nghiệm. Tôi xin cảm ơn Viện Máy và Dụng cụ công nghiệp IMI – Bộ Công Thương đã giúp đỡ cho phép tôi sử dụng nguồn chất lỏng cao áp phục vụ thí nghiệm. 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, đồng nghiệp 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 Lê Trung Kiên iii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN ii MỤC LỤC iii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT v DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU vi DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ vii 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 3 iv. Các đóng góp mới của luận án 3 v. Các nội dung chính trong luận án 3 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN CÔNG NGHỆ DẬP THỦY TĨNH 4 1.1. Những nét cơ bản tạo hình kim loại bằng công nghệ dập thủy tĩnh 4 1.1.1. Ưu điểm của tạo hình bằng chất lỏng cao áp. 6 1.1.2. Nhược điểm của tạo hình bằng chất lỏng cao áp. 8 1.2. Các phương pháp tạo hình bằng chất lỏng cao áp. 8 1.2.1. Dập thủy cơ 8 1.2.2. Dập thủy tĩnh phôi ống 9 1.2.3. Dập thủy tĩnh phôi tấm: 12 1.3. Các nghiên cứu về dập thủy tĩnh phôi tấm. 17 1.3.1. Trên thế giới 17 1.3.2 Trong nước: 27 Kết luận chương 1: 28 CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ DẬP THỦY TĨNH 30 2.1 Trạng thái ứng suất,biến dạng trong dập thủy tĩnh 30 2.2 Áp suất chất lỏng cần thiết để tạo hình, lực dập, lực chặn trong dập thủy tĩnh 32 2.2.1 Áp suất chất lỏng cần thiết P 0 32 2.2.2 Lực dập 34 2.2.3 Lực chặn 34 2.2.4 Miền làm việc của thông số công nghệ chính khi dập thủy tĩnh chi tiết tấm . 35 Kết luận chương 2 35 CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU BẰNG MÔ PHỎNG SỐ 36 3.1 Vật liệu và mô hình vật liệu sử dụng dập thủy tĩnh 36 3.1.1 Vật liệu thí nghiệm 36 3.1.2 Xác định cơ tính của vật liệu thí nghiệm 36 3.2 Mô phỏng số và phần mềm mô phỏng số trong gia công áp lực 37 3.3 Nghiên cứu ảnh hưởng thông số công nghệ tới quá trình DTT bằng mô phỏng số 39 3.3.1 Thiết lập bài toán mô phỏng 39 3.3.2 Khảo sát ảnh hưởng của các thông số công nghệ 44 3.3.2.1 Ảnh hưởng của lực chặn đến áp suất chất lỏng tạo hình lòng cối P 0 44 3.3.2.2 Mô phỏng ảnh hưởng của chiều cao tương đối X 1 đến áp suất chất lỏng cần thiết tạo hình trong lòng cối 50 3.4 Mối quan hệ của độ biến mỏng với áp suất tạo hình P 0 , lực chặn Q 54 Kết luận chương 3 55 iv CHƯƠNG 4. XÂY DỰNG HỆ THỐNG THỰC NGHIỆM 56 4.1 Yêu cầu và các thành phần của hệ thống thiết bị thực nghiệm 56 4.2 Tính toán thiết kế hệ thống thí nghiệm dập thủy tĩnh 57 4.2.1 Hệ thống cấp chất lỏng cao áp 58 4.2.2 Khuôn thí nghiệm 59 4.2.3 Hệ thống thu thập và xử lý tín hiệu 61 4.2.4 Hệ thống đối áp cho khuôn thí nghiệm 64 4.2.5 Máy ép thủy lực 66 4.2.6 Một vài hình ảnh gia công lắp ráp hệ thống thí nghiệm 67 4.2.7 Kết quả thử nghiệm và đánh giá độ tin cậy của hệ thống 69 Kết luận chương 4 71 CHƯƠNG 5. THỰC NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ 72 5.1 Nghiên cứu ảnh hưởng của các thông số công nghệ tới quá trình tạo hình chi tiết chỏm cầu trong trường hợp không có đối áp 72 5.1.1 Ảnh hưởng của lực chặn 73 5.1.2 Quan hệ của chiều cao tương đối với áp suất cần thiết trong lòng cối 75 5.1.3 Xác định miền làm việc của áp suất chất lỏng cần thiết lòng cối P 0 phụ thuộc lực chặn Q, chiều cao tương đối X 1 trong trường hợp không đối áp 79 5.2 Nghiên cứu ảnh hưởng của các thông số công nghệ tới quá trình tạo hình chi tiết chỏm cầu trong trường hợp có đối áp 84 5.2.1 Ảnh hưởng của đối áp 84 5.2.2 Ảnh hưởng của lực chặn trong trường hợp có đối áp 86 5.2.3 Quan hệ chiều cao tương đối sản phẩm và áp suất trong lòng cối trong trường hợp có đối áp 89 5.2.4 Xác định miền làm việc của áp suất chất lỏng cần thiết lòng cối P 0 phụ thuộc lực chặn Q, chiều cao tương đối X 1 trong trường hợp có đối áp 91 5.3 Khảo sát độ biến mỏng chiều dày sản phẩm trong quá trình dập thủy tĩnh 95 5.3.1 Khảo sát mức độ biến mỏng trong quá trình DTT khi không đối áp 96 5.3.2 Khảo sát mức độ biến mỏng trong quá trình DTT khi có đối áp 99 Kết luận chương 5 103 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI 104 Kết luận chung 104 Những vấn đề cần được nghiên cứu tiếp 105 TÀI LIỆU THAM KHẢO 106 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ 112 PHỤ LỤC 113 v DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT Kí hiệu Diễn giải Đơn vị D Đường kính miệng chi tiết dập mm D 0 Đường kính phôi mm H Chiều cao sản phẩm mm H i Chiều cao tức thời của sản phẩm mm X 1 = i H D Chiều cao tương đối X 2 = i S D Chiều dày tương đối k Mức độ dập vuốt m Hệ số dập vuốt N Lực đối áp kN P 0 Áp suất chất lỏng trong lòng cối bar P 1 Áp suất trong xi lanh chặn bar P 2 Áp suất trong xilanh đối áp bar Q Lực chặn kN R c Bán kính cối mm r c Bán kính góc lượn cối mm R 0 Thông số dị hướng Lankford theo phương cán R 45 Thông số dị hướng Lankford theo phương 45 0 so với phương cán R 90 Thông số dị hướng Lankford theo phương vuông góc phương cán R Thông số dị hướng Lankford trung bình S 0 Chiều dày phôi mm S i Chiều dày phôi bị biến mỏng mm Độ biến mỏng % z Mức độ biến dạng tương đối hướng trục Mức độ biến dạng tương đối hướng tiếp Mức độ biến dạng tương đối hướng kính 0 Mức độ biến dạng tương đối thời điểm vật liệu chuyển từ trạng thái đàn hồi sang trạng thái dẻo p Mức độ biến dạng dẻo logarit Độ nhớt động lực P (N.s/m 2 ) μ Hệ số ma sát Ứng suất tương đương MPa σ b Ứng suất bền MPa σ f Ứng suất chảy MPa σ Ứng suất theo phương dập MPa σ z Ứng suất hướng trục MPa σ θ Ứng suất hướng tiếp MPa σ ρ Ứng suất hướng kính MPa FLC Forming Limit Curve – Đường cong biến dạng tới hạn FLD Forming Limit Diagram - Giản đồ biến dạng tới hạn PTHH Phần tử hữu hạn Л70 Đồng Latông A70 (tiêu chuẩn ΓOCT) CDA260 Đồng Latông A70 (TCVN 1659-75) DTT Dập thủy tĩnh CLCA Chất lỏng cao áp vi DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Trang Bảng 1.1 Thông số mô hình vật liệu 25 Bảng 3.1 Thành phần hóa học đồng CDA260 36 Bảng 3.2 Tính chất vật liệu đồng CDA260 36 Bảng 3.3 Quan hệ giữa lực chặn và áp suất chất lỏng tạo hình với X 1 = 0.5 44 Bảng 3.4 Quan hệ giữa lực chặn và áp suất chất lỏng tạo hình với X 1 = 0.1 46 Bảng 3.5 Quan hệ giữa lực chặn và áp suất chất lỏng tạo hình với X 1 = 0.2 47 Bảng 3.6 Quan hệ giữa lực chặn và áp suất chất lỏng tạo hình với X 1 = 0.3 48 Bảng 3.7 Quan hệ giữa lực chặn và áp suất chất lỏng tạo hình với X 1 = 0.4 49 Bảng 3.8 Quan hệ giữa lực chặn và áp suất chất lỏng tạo hình với Q = 49 kN 50 Bảng 3.9 Quan hệ giữa lực chặn và áp suất chất lỏng tạo hình với Q = 53 kN 50 Bảng 3.10 Quan hệ giữa lực chặn và áp suất chất lỏng tạo hình với Q = 57 kN 51 Bảng 3.11 Quan hệ giữa lực chặn và áp suất chất lỏng tạo hình với Q = 61 kN 51 Bảng 3.12 Giá trị áp suất tạo hình cần thiết phụ thuộc vào chiều cao tương đối X 1 52 Bảng 3.13 Trạng thái ứng suất và biến dạng của sản phẩm qua các trường hợp mức độ biến dạng khác nhau 53 Bảng 3.14 Độ biến mỏng chi tiết phụ thuộc vào lực chặn Q 54 Bảng 3.15 Bảng tổng hợp độ biến mỏng, biến dầy lớn nhất khi mô phỏng chi tiết cầu D50 55 Bảng 4.1 Thông số của hệ thống tăng áp 58 Bảng 4.2 Thông số kỹ thuật xi lanh khí nén đường kính 50 mm 66 Bảng 4.3 Thông số kỹ thuật máy ép thủy lực 125 tấn 67 Bảng 4.4 Bảng giá trị thử nghiệm mối quan hệ chiều cao tương đối – áp suất xi lanh chặn – Áp suất lòng cối 70 Bảng 5.1 Thành phần hóa học và cơ tính đồng CDA260 72 Bảng 5.2 Giá trị lực chặn ứng với các sản phẩm đạt chất lượng 75 Bảng 5.3 Giá trị áp suất cần thiết tạo hình phụ thuộc vào chiều cao tương đối 78 Bảng 5.4 Giá trị lực đối áp với các sản phẩm đạt chiều cao tương đối X 1 86 Bảng 5.5 Giá trị lực chặn ứng với sản phẩm đạt chất lượng trường hợp đối áp N = 0.4 kN 89 Bảng 5.6 Giá trị áp suất cần thiết tạo hình phụ thuộc vào chiều cao tương đối trường hợp đối áp N = 0.4 kN 89 Bảng 5.7 Bảng thống kê độ biến mỏng tại các điểm đo phụ thuộc vào lực chặn Q trong trường hợp không có đối áp 97 Bảng 5.8 Bảng thống kê độ biến mỏng tại các điểm đo phụ thuộc vào lực chặn Q trong trường hợp có đối áp 100 vii DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ Trang Hình 1.1 Phân loại các dạng tạo hình bằng chất lỏng cao áp 4 Hình 1.2 Khả năng công nghệ của phương pháp dập bằng chất lỏng cao áp 5 Hình 1.3 Sơ đồ thiết bị dập thủy tĩnh chi tiết tấm 5 Hình 1.4 Sơ đồ thiết bị dập thủy tĩnh chi tiết ống 6 Hình 1.5 Sơ đồ thiết bị dập thủy cơ chi tiết tấm 6 Hình 1.6 Ưu điểm của phương pháp tạo hình bằng chất lỏng cao áp 6 Hình 1.7 So sánh ứng suất giữa dập vuốt truyền thống và dập chất lỏng cao áp 7 Hình 1.8 Ống tạo hình bằng chất lỏng cao áp được áp dụng trên khung ô tô 7 Hình 1.9 Sơ đồ các bước dập thủy cơ 8 Hình 1.10 Các chi tiết khung ô tô 9 Hình 1.11 Sơ đồ các bước dập thủy tĩnh chi tiết dạng ống 10 Hình 1.12 Phôi được cắt và uốn theo biên dạng gần đúng của sản phẩm 10 Hình 1.13 Phôi đặt vào lòng khuôn 10 Hình 1.14 Tạo hình theo biên dạng mong muốn và hoàn thiện sản phẩm 11 Hình 1.15 Sơ đồ công nghệ và dạng sản phẩm ống nối, ống dẫn 11 Hình 1.16 Dạng trục bậc, trục cam 11 Hình 1.17 Các chi tiết trong công nghiệp ô tô, xe máy 12 Hình 1.18 Nguyên lý cơ bản dập thủy tĩnh phôi tấm 12 Hình 1.19 Các giai đoạn tạo hình khi dập thủy tĩnh phôi tấm 13 Hình 1.20 Mức độ dập vuốt tăng lên khi dập thủy tĩnh 13 Hình 1.21 Dập tấm chỏm cầu 13 Hình 1.22 Số lượng nguyên công giảm khi dập thủy tĩnh phôi tấm 14 Hình 1.23 So sánh độ nhám bề mặt khi dập thủy tĩnh và dập vuốt truyền thống 14 Hình 1.24 Dập thủy tĩnh phôi tấm đơn và cặp phôi tấm 15 Hình 1.25 Nguyên lý dập thủy tĩnh phôi tấm đơn kết hợp dập vuốt truyền thống 15 Hình 1.26 Nguyên lý dập thủy tĩnh cặp phôi tấm kết hợp dập vuốt truyền thống 15 Hình 1.27 Các chi tiết vỏ xe ô tô (capo, tai xe, nóc xe) 16 Hình 1.28 Các chi tiết có dạng không gian rỗng trong xe ô tô 16 Hình 1.29 Sản phẩm lệch vành khi dập thủy tĩnh do sự chảy không ổn định 16 Hình 1.30 Hình ảnh thí nghiệm bị biến mỏng 17 Hình 1.31 Tỉ lệ công bố khoa học theo khu vực và theo năm công bố 18 Hình 1.32 Sơ đồ nguyên lý hệ thống thực nghiệm công nghệ dập thủy tĩnh tấm 19 Hình 1.33 Quá trình dập thủy tĩnh phôi tấm đơn 19 Hình 1.34 Các kết cấu của đối áp khi dập phôi tấm đơn 19 Hình 1.35 Kết cấu cối có phần di chuyển 20 Hình 1.36 So sánh biến mỏng khi thực nghiệm có cối di chuyển và không cối di chuyển 20 Hình 1.37 Chu kỳ tác động áp suất dạng sóng va đập 20 Hình 1.38 Sơ đồ kết nối các phần tử đo và thu thập dữ liệu đo 21 Hình 1.39 Các thông số ảnh hưởng đến áp lực chất lỏng cao áp yêu cầu để tạo hình 21 Hình 1.40 Sơ đồ thí nghiệm sự chảy của vật liệu phụ thuộc vào các thông số công nghệ 22 Hình 1.41 Các dạng hỏng và ảnh hưởng chiều sâu dập vuốt của vật liệu FeP04 22 Hình 1.42 Miền làm việc của lực chặn tương đương với áp suất cần thiết tạo hình 22 Hình 1.43 Đồ thị tra lực chặn cần thiết khi biết áp suất chất lỏng lớn nhất trong lòng cối 23 Hình 1.44 Đường cong chảy của vật liệu 23 Hình 1.45 Đường cong biến dạng khi dập chi tiết hình trụ chiều cao 25 và 30 mm 23 Hình 1.46 Đường cong biến dạng khi dập chi tiết hình hộp tại các điểm trên chi tiết 24 Hình 1.47 Quan hệ biến mỏng và ma sát giữa phôi và vành chặn khi thực nghiệm thép không gỉ 24 viii Hình 1.48 Đánh giá hệ số ma sát tối ưu chi tiết đường kính 90mm dày 0.5 mm vật liệu AISI 304 25 Hình 1.49 Đường quan hệ lực – biến dạng khi kéo thử mẫu 26 Hình 1.50 Ứng suất và giới hạn rách sản phẩm khi mô phỏng và thực nghiệm 26 Hình 1.51 Đường cong giới hạn tạo hình FLD 26 Hình 1.52 Giá trị biến dạng tới hạn với chi tiết hình trụ và hình hộp dùng vẽ đường cong tới hạn 26 Hình 1.53 Kết cấu bề mặt cối khảo sát mức độ kéo phôi vào trong cối 27 Hình 1.54 Khảo sát mức độ kéo phôi vào trong cối 27 Hình 2.1 Sơ đồ trạng thái ứng suất, biến dạng dập vuốt thông thường 30 Hình 2.2 Sơ đồ trạng thái ứng suất, biến dạng dập vuốt thủy cơ 30 Hình 2.3 Sơ đồ trạng thái ứng suất, biến dạng dập vuốt thủy tĩnh 31 Hình 2.4 Phần phôi ép vào thành (chiều cao h) khi đi qua bán kính góc lượn cối 31 Hình 2.5 Sơ đồ trạng thái ứng suất và biến dạng vùng tự do trong cối thủy tĩnh khi có đối áp bằng chất lỏng 32 Hình 2.6 Sơ đồ lực tác dụng lên phôi phẳng khi DTT phần vành phôi 32 Hình 2.7 Sơ đồ tính toán dập chi tiết có độ cong kép 33 Hình 2.8 Sơ đồ xác định độ biến dạng tiếp tuyến trung bình và thông số vùng lõm chỏm cầu 34 Hình 2.9 Miền làm việc và quan hệ các thông số tạo hình khi DTT 35 Hình 3.1 Thông số mẫu thí nghiệm kéo JIS-5 36 Hình 3.2 Mẫu thí nghiệm kéo theo 3 hướng 37 Hình 3.3 Thí nghiệm kéo mẫu trên máy kéo nén MTS-809 Axial / Torsinal Test System,hệ thống đo lực / biến dạng 37 Hình 3.4 Đồ thị quan hệ ứng suất- biến dạng của vật liệu khi kéo theo các hướng 0 o ,45 o ,và 90 o so với hướng cán 37 Hình 3.5 Mô hình hình học 40 Hình 3.6 Bản vẽ chi tiết chỏm cầu 40 Hình 3.7 Mô hình chia lưới mô phỏng dập thủy tĩnh chỏm cầu 40 Hình 3.8 Lựa chọn bài toán dập thủy tĩnh 41 Hình 3.9 Hộp thoại định nghĩa phôi cho quá trình tạo hình 42 Hình 3.10 Định nghĩa các thông số chính và đường cong chảy cho vật liệu 42 Hình 3.11 Định nghĩa đường cong giới hạn 42 Hình 3.12 Định nghĩa các chi tiết chính của bài toán DTT 43 Hình 3.13 Định nghĩa điều kiện tiếp xúc giữa phôi và dụng cụ gia công 43 Hình 3.14 Định nghĩa vị trí dụng cụ tạo hình ( chày,cối và chặn) 43 Hình 3.15 Mô hình chạy Animator 44 Hình 3.16 Sản phẩm nhăn do không đủ lực chặn 45 Hình 3.17 Sản phẩm rách do lực chặn quá lớn 45 Hình 3.18 Sản phẩm đạt yêu cầu 45 Hình 3.19 Độ kéo phôi vào so với phôi ban đầu 45 Hình 3.20 Quan hệ giữa áp suất chất lỏng tạo hình và lực chặn khi X 1 = 0.5 46 Hình 3.21 Quan hệ giữa lực chặn với áp suất chất lỏng tạo hình khi X 1 = 0.1 46 Hình 3.22 Sản phẩm với chiều cao H i = 5 mm 47 Hình 3.23 Quan hệ giữa lực chặn với áp suất chất lỏng tạo hình khi X 1 = 0.2 47 Hình 3.24 Sản phẩm chỏm cầu với chiều cao H i = 10 mm 47 Hình 3.25 Quan hệ giữa lực chặn với áp suất chất lỏng tạo hình khi X 1 = 0.3 48 Hình 3.26 Sản phẩm chỏm cầu với chiều cao H i = 15 mm 48 Hình 3.27 Quan hệ giữa lực chặn với áp suất chất lỏng tạo hình khi X 1 = 0.4 49 Hình 3.28 Sản phẩm chỏm cầu với chiều cao H i = 20 mm 49 ix Hình 3.29 Quan hệ giữa áp suất chất lỏng tạo hình với chiều cao tương đối khi lực chặn Q = 49 kN 50 Hình 3.30 Quan hệ giữa áp suất chất lỏng tạo hình với chiều cao tương đối khi lực chặn Q = 53 kN 50 Hình 3.31 Quan hệ giữa áp suất chất lỏng tạo hình với chiều cao tương đối khi lực chặn Q = 57 kN 51 Hình 3.32 Quan hệ giữa áp suất chất lỏng tạo hình với chiều cao tương đối khi lực chặn Q= 61 kN 51 Hình 3.33 So sánh giữa chiều cao tương đối thấp và chiều cao tương đối cao hơn 52 Hình 3.34 Sơ đồ điểm đo biến mỏng trên khi mô phỏng chi tiết chỏm cầu 54 Hình 4.1 Thành phần của hệ thống DTT phôi tấm 56 Hình 4.2 Sơ đồ khối hệ thống thực nghiệm DTT 57 Hình 4.3 Sơ đồ nguyên lý hệ thống thực nghiệm 57 Hình 4.4 Thành phần hệ thống thực nghiệm 58 Hình 4.5 Bộ khuôn DTT 59 Hình 4.6 Kết cấu bộ khuôn DTT 60 Hình 4.7 Bản vẽ và chi tiết cối thủy tĩnh tương ứng bán kính góc lượn cối 1, 2, 3 mm 60 Hình 4.8 Sơ đồ hệ thống đo áp suất - hành trình 61 Hình 4.9 Cấu trúc cảm biến đo áp suất 61 Hình 4.10 Sơ đồ khối của cảm biến điện trở tiếp xúc 62 Hình 4.11 Sơ đồ mạch gia công tín hiệu đo áp suất 62 Hình 4.12 Sơ đồ ghép nối card thu thập số liệu với hệ thống 62 Hình 4.13 Hệ thống đo áp suất – hành trình 62 Hình 4.14 Hệ thống đo hành trình lắp ráp trên khuôn thí nghiệm 63 Hình 4.15 Chương trình đo và lưu các thông số áp suất - hành trình 63 Hình 4.16 Chương trình đọc kết quả thông số áp suất - hành trình 64 Hình 4.17 Ma sát cản trở kéo phôi vào cối dưới tác dụng của áp suất thủy tĩnh 64 Hình 4.18 Sơ đồ nguyên lý phát triển quá trình dập vuốt phôi phẳng có sự chuyển dịch mặt bích, bằng chày chất lỏng và chất khí trong cối cứng 65 Hình 4.19 Hệ thống khuôn và đối áp sử dụng khí nén 65 Hình 4.20 Hình ảnh và thông số xi lanh đối áp 65 Hình 4.21 Hình ảnh lắp ráp hệ thống đối áp 66 Hình 4.22 Máy ép thuỷ lực 125 tấn 66 Hình 4.23 Hệ thống điều khiển áp suất lắp vào máy ép thuỷ lực 125 tấn 67 Hình 4.24 Lắp nửa khuôn dưới và nửa khuôn trên 67 Hình 4.25 Lắp hệ thống đối áp và đo hành trình 68 Hình 4.26 Hệ thống khuôn dập thủy tĩnh vật liệu tấm sau khi lắp hoàn chỉnh 68 Hình 4.27 Phôi tấm sau khi được cắt hình 69 Hình 4.28 Quá trình thí nghiệm với phôi đồng CDA260 và sản phẩm dập thử 69 Hình 4.29 Sản phẩm dập thử với chiều cao và áp suất xi lanh chặn khác nhau 70 Hình 4.30 Các sản phẩm dập thử chưa đạt yêu cầu 71 Hình 4.31 Sản phẩm đạt yêu cầu 71 Hình 5.1 Sản phẩm dập với lực chặn Q = 45 kN 73 Hình 5.2 Sản phẩm dập bị lệch 73 Hình 5.3 Sản phẩm dập với lực chặn Q = 49 kN (đồ thị mẫu D01) 74 Hình 5.4 Sản phẩm dập với lực chặn Q = 65 kN 74 Hình 5.5 Sản phẩm chiều cao H i = 5 mm, lực chặn Q = 49 kN (đồ thị mẫu A001) 76 Hình 5.6 Sản phẩm chiều cao H i = 10mm, lực chặn Q = 49 kN (đồ thị mẫu A01) 76 Hình 5.7 Sản phẩm chiều cao H i = 15mm, lực chặn Q = 49 kN (đồ thị mẫu B01) 77 Hình 5.8 Sản phẩm chiều cao H i = 20 mm, lực chặn Q = 49 kN (đồ thị mẫu C01) 77 x Hình 5.9 Sản phẩm chiều cao H i = 25 mm, lực chặn Q = 49 kN (đồ thị mẫu D01) 78 Hình 5.10 Đồ thị quan hệ áp suất chất lỏng lòng cối và X 1 khi Q = 49 kN 79 Hình 5.11 Đồ thị quan hệ áp suất chất lỏng lòng cối và X 1 khi Q = 53 kN 79 Hình 5.12 Đồ thị quan hệ áp suất chất lỏng lòng cối và X 1 khi Q = 57 kN 80 Hình 5.13 Đồ thị quan hệ áp suất chất lỏng lòng cối và X 1 khi Q = 61 kN 80 Hình 5.14 Đồ thị so sánh quan hệ áp suất chất lỏng lòng cối và X 1 các trường hợp lực chặn Q = 49 ÷ 61 kN khi thực nghiệm và mô phỏng số 80 Hình 5.15 Đồ thị quan hệ áp suất chất lỏng lòng cối và lực chặn Q khi X 1 = 0.1 81 Hình 5.16 Đồ thị quan hệ áp suất chất lỏng lòng cối và lực chặn Q khi X 1 = 0.2 81 Hình 5.17 Đồ thị quan hệ áp suất chất lỏng lòng cối và lực chặn Q khi X 1 = 0.3 81 Hình 5.18 Đồ thị quan hệ áp suất chất lỏng lòng cối và lực chặn Q khi X 1 = 0.4 81 Hình 5.19 Đồ thị quan hệ áp suất chất lỏng lòng cối và lực chặn Q khi X 1 = 0.5 81 Hình 5.20 Đồ thị quan hệ áp suất chất lỏng lòng cối và lực chặn Q theo X 1 = 0.1 ÷ 0.5 (so sánh giữa thực nghiệm và mô phỏng) 82 Hình 5.21 Đồ thị áp lực lòng cối theo chiều cao tương đối X 1 và áp suất chặn khi không có đối áp 83 Hình 5.22 Sản phẩm dập lực chặn Q = 65 kN, lực đối áp N = 0.1 kN 84 Hình 5.23 Sản phẩm thực nghiệm với N = 0.3 kN ÷ 0.7 kN (Q = 65 kN) 85 Hình 5.24 Sản phẩm với lực đối áp N = 0.9; 1 kN 85 Hình 5.25 Sản phẩm dập với lực chặn Q = 45kN, lực đối áp N = 0.4 kN 86 Hình 5.26 Sản phẩm dập với lực chặn Q = 49kN, lực đối áp N = 0.4 kN 87 Hình 5.27 Sản phẩm dập với lực chặn Q = 84 kN, lực đối áp N = 0.4 kN (đồ thị ứng với chi tiết E91) 88 Hình 5.28 Sản phẩm dập với lực chặn Q = 87 kN, lực đối áp N = 0.4 kN 88 Hình 5.29 Đồ thị quan hệ áp suất chất lỏng lòng cối và X 1 khi Q = 49 kN 91 Hình 5.30 Đồ thị quan hệ áp suất chất lỏng lòng cối và X 1 khi Q = 53 kN 91 Hình 5.31 Đồ thị quan hệ áp suất chất lỏng lòng cối và X 1 khi Q = 57 kN 91 Hình 5.32 Đồ thị quan hệ áp suất chất lỏng lòng cối và X 1 khi Q = 61 kN 91 Hình 5.33 Đồ thị quan hệ áp suất chất lỏng lòng cối và X 1 khi Q = 65 kN 92 Hình 5.34 Đồ thị quan hệ áp suất chất lỏng lòng cối và X 1 khi Q = 68 kN 92 Hình 5.35 Đồ thị quan hệ áp suất chất lỏng lòng cối và X 1 khi Q = 72 kN 92 Hình 5.36 Đồ thị quan hệ áp suất chất lỏng lòng cối và X 1 khi Q = 76 kN 92 Hình 5.37 Đồ thị quan hệ áp suất chất lỏng lòng cối và X 1 khi Q = 80 kN 92 Hình 5.38 Đồ thị quan hệ áp suất chất lỏng lòng cối và lực chặn Q khi X 1 = 0.1 93 Hình 5.39 Đồ thị quan hệ áp suất chất lỏng lòng cối và lực chặn Q khi X 1 = 0.2 93 Hình 5.40 Đồ thị quan hệ áp suất chất lỏng lòng cối và lực chặn Q khi X 1 = 0.3 93 Hình 5.41 Đồ thị quan hệ áp suất chất lỏng lòng cối và lực chặn Q khi X 1 = 0.4 94 Hình 5.42 Đồ thị quan hệ áp suất chất lỏng lòng cối và lực chặn Q khi X 1 = 0.5 94 Hình 5.43 Đồ thị áp lực lòng cối theo X 1 và lực chặn khi có đối áp N = 0.4 kN 95 Hình 5.44 Sơ đồ điểm đo biến mỏng chi tiết chỏm cầu dập bằng công nghệ DTT 96 Hình 5.45 Hình ảnh biến mỏng và chiều dầy mẫu tương ứng tại các mặt cắt sản phẩm dập với lực chặn Q = 49 kN, đối áp N = 0 kN 96 Hình 5.46 Hình ảnh biến mỏng và chiều dầy mẫu tương ứng tại các mặt cắt sản phẩm dập với lực chặn Q = 61 kN, đối áp N = 0 kN 97 Hình 5.47 Đồ thị quan hệ độ biến mỏng tại điểm 1 trên chi tiết tương ứng với lực chặn Q = 49 kN 61 kN trong trường hợp không đối áp N = 0 kN 98 Hình 5.48 Đồ thị quan hệ độ biến mỏng tại điểm 2 trên chi tiết tương ứng với lực chặn Q = 49 kN 61 kN trong trường hợp không đối áp N = 0 kN 98 Hình 5.49 Đồ thị quan hệ độ biến mỏng tại điểm 3 trên chi tiết tương ứng với lực chặn Q = 49 kN 61 kN trong trường hợp không đối áp N = 0 kN 98 [...]... và một vài chi tiết dập vuốt khác hiện nay được chế tạo bằng phương pháp này Dập bằng CLCA thường sử dụng với 2 loại hình : - Tạo hình ống - Tạo hình tấm Dập bằng chất lỏng Tạo hình tấm Dập thủy cơ Tạo hình ống Dập thủy tĩnh Dập cặp tấm Dập tấm đơn Hình 1.1 Phân loại các dạng tạo hình bằng CLCA [52, 57] 5 Sử dụng công nghệ DTT có thể tạo ra các chi tiết có hình dạng phức tạp mà công nghệ dập truyền... công áp lực tiên tiến sử dụng chất lỏng cao áp tác dụng trực tiếp vào phôi để tạo hình các chi tiết dạng tấm và ống Hình dạng của chi tiết phụ thuộc vào hình dáng của cối trong trường hợp dập phôi tấm và theo hình dạng của hai nửa khuôn trong trường hợp phôi ống Đề tài Nghiên cứu công nghệ tạo hình chi tiết dạng vỏ mỏng bằng phương pháp dập thủy tĩnh được nghiên cứu trong khuôn khổ dập tạo hình thủy. .. cao áp (dùng để tạo hình) , hệ thống điều khiển và đo các thông số trong quá trình tạo hình Hình 1.3 Sơ đồ thiết bị dập thủy tĩnh chi tiết tấm [22, 36] 6 Hình 1.4 Sơ đồ thiết bị dập thủy tĩnh chi tiết ống [37] Hình 1.5 Sơ đồ thiết bị dập thủy cơ chi tiết tấm [22] 1.1.1 Ưu điểm của tạo hình bằng CLCA Trong nguyên công dập vuốt các chi tiết dạng tấm, tạo hình bằng CLCA tương tự như phương pháp truyền thống... Năng suất dập thấp Các phương pháp dập thủy tĩnh phôi tấm: Công nghệ dập thủy tĩnh phôi tấm được chia chủ yếu thành 2 nhóm là: - Dập thủy tĩnh phôi tấm đơn - Dập thủy tĩnh cặp phôi tấm 15 Hình 1.24 Dập thủy tĩnh phôi tấm đơn và cặp phôi tấm [50] Ngoài ra, dập thủy tĩnh phôi tấm còn có thể kết hợp dập vuốt truyền thống trước khi có sự tác dụng của áp suất thủy tĩnh: Hình 1.25 Nguyên lý dập thủy tĩnh phôi... để tạo hình Dập bằng chất lỏng áp lực cao có 2 phương pháp chính đó là : Công nghệ dập thủy tĩnh và dập thủy cơ Công nghệ dập thủy tĩnh (DTT) được nghiên cứu và ứng dụng sản xuất các chi tiết dạng tấm và ống với đặc điểm sử dụng chất lỏng cáo áp tác dụng trực tiếp lên bề mặt của phôi gây biến dạng vật liệu Hình dạng của chi tiết phụ thuộc vào hình dáng của cối trong trường hợp dập phôi tấm và theo hình. .. giữa công nghệ dập thủy tĩnh phôi tấm với phương pháp truyền thống Các ưu điểm của phương pháp thủy tĩnh tạo hình tấm như sau: - Tăng mức độ dập vuốt: Mức độ dập vuốt được tăng lên hơn nhiều so với phương pháp dập vuốt thông thường k = 2.8 k = 3.0 k = 3.13 Hình 1.20 Mức độ dập vuốt tăng lên khi dập thủy tĩnh [5] - Khả năng biến dạng được tăng lên a, Dập thủy tĩnh; b, Dập vuốt thông thường Hình 1.21 Dập. .. thủy tĩnh: - Ma sát và bôi trơn - Khuôn mẫu và thiết bị thí nghiệm Công nghệ vật liệu biến dạng, vật liệu khuôn mẫu: - Công nghệ vật liệu : các vật liệu khó biến dạng và tạo hình - Xác định đường cong giới hạn khi tạo hình FLD - Nhận dạng mô hình vật liệu, xây dựng mô hình hình học - Các lĩnh vực khác Về công nghệ dập thủy tĩnh: - Lý thuyết dập thủy tĩnh bao gồm: Nguyên lý tạo hình, phương pháp dập. .. đơn kết hợp dập vuốt truyền thống [50] Hình 1.26 Nguyên lý dập thủy tĩnh cặp phôi tấm kết hợp dập vuốt truyền thống [50] Các sản phẩm được ứng dụng bằng công nghệ dập thủy tĩnh phôi tấm: - Các chi tiết vỏ xe trong công nghiệp ôtô: Các chi tiết vỏ xe ô tô có biên dạng phức tạp, hoặc mức độ biến dạng nhỏ (sự đàn hồi lại lớn) rất cần thiết sử dụng công nghệ dập thủy tĩnh phôi tấm – Các chi tiết này được... xuất bằng công nghệ dập thủy tĩnh phôi tấm đơn 16 Hình 1.27 Các chi tiết vỏ xe ô tô (capo, tai xe, nóc xe) [11] - Các chi tiết bình, không gian rỗng trong công nghiệp ôtô: Các chi tiết bình chứa hoặc có hình dạng không gian rỗng được sản xuất theo công nghệ dập thủy tĩnh cặp phôi tấm Hình 1.28 Các chi tiết có dạng không gian rỗng trong xe ô tô [11, 40] Nhược điểm chính thường hay gặp trong quá trình dập. .. lường Bằng công nghệ dập thuỷ tĩnh có thể tạo hình được các chi tiết nhóm này một cách hoàn chỉnh, chất lượng cao Hình 1.15 Sơ đồ công nghệ và dạng sản phẩm ống nối, ống dẫn [11, 36] - Các chi tiết trục bậc hoặc trục cam rỗng: Nhìn chung các chi tiết này có tiết diện dọc nhiều bậc Phần lớn trong số chúng được sản xuất bằng phương pháp dập thuỷ tĩnh Hình 1.16 Dạng trục bậc, trục cam [11, 36] - Các chi tiết . hợp dập phôi tấm và theo hình dạng của hai nửa khuôn trong trường hợp phôi ống. Đề tài Nghiên cứu công nghệ tạo hình chi tiết dạng vỏ mỏng bằng phương pháp dập thủy tĩnh được nghiên cứu. tạo hình bằng CLCA [52, 57] Dập bằng chất lỏng Tạo hình tấm Tạo hình ống Dập cặp tấm Dập tấm đơn Dập thủy cơ Dập thủy tĩnh 5 Sử dụng công nghệ DTT có thể tạo ra các chi tiết có hình dạng. trong khuôn khổ dập tạo hình thủy tĩnh chi tiết tấm đơn với mục đích làm chủ công nghệ tạo hình kim loại bằng công nghệ DTT để chế tạo các chi tiết dạng tấm có dạng chỏm cầu trong công nghiệp sản