BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HCM Bộ Môn: CN VẬT LIỆU Khoa: Cơ Khí BÀI TẬP LỚN MÔN HỌC: PHƯƠNG PHÁP GIA CÔNG TẠO PHÔI TÊN ĐỀ TÀI: GIA CÔNG BIẾN DẠNG KIM LOẠI BẰNG PHƯƠNG PHÁP KHÁC GVHD: LƯU PHƯƠNG MINH Sinh viên thực hiện 1: TRƯƠNG NHỰT ĐỨC MSSV: 209T3031 Sinh viên thực hiện 2: MSSV: Sinh viên thực hiện 3: MSSV: DẬP BẰNG ÁP L ỰC TH ỦY T ĨNH I. Giới thiệu a. Giới thiệu công nghệ tạo hình bằng áp lực thũy tĩnh Nhu cầu phát triển các ngành công nghiệp ôtô, xe máy cũng như công nghiệp hàng không trên thế giới đòi hỏi ứng dụng các công nghệ tiên tiến thay thế có thể cạnh tranh trên thị trường tiêu dùng. Ưu điểm của công nghệ tạo hình bằng áp lực cao (còn được gọi là công nghệ THF_Tube Hydro Forming) trong sản xuất là: Nhiều chi tiết sau gia công hàn lại với nhau được thay thế bằng một chi tiết rỗng vững chắc, chỉ cần một nguyên công sản xuất Giảm mạnh khối lượng các chi tiết kết cấu liền khối kiểu tổ ong. Đảm bảo độ bền và độ cứng của chi tiết Giá thành dụng cụ giảm Loại bỏ được các nguyên công hàn và có thể tạo lỗ trên thân chi tiết. Giảm kích thước chi tiết Giảm phế phẩm Mặc dù có nhiều ưu điểm nhưng nghệ tạo hình bằng áp lực cao bên trong vẫn chưa được áp dụng rộng rãi. Một trong số các nguyên nhân là giá thành thiết bị cao. Hiện nay, nhiều công ty trên thế giới đã lấy việc áp dụng nghệ tạo hình bằng áp lực cao bên trong làm biện pháp hoàn thiện sản phẩm cơ khí ôtô. Hình 1 minh họa các nguyên công của công nghệ tạo hình bằng áp lực cao bên trong, gồm các bước: Phôi ống đã tính toán theo chi tiết (trong nhiều trường hợp đòi hỏi uốn trước) được đưa vào khuôn, hai nửa khuôn trên và dưới đóng lại với lực đóng khuôn vừa đủ Hai ống được bịt kín lại bằng các piston của xxi lanh thủy lực và chất lỏng được bơm vào ống Tăng áp lực bên trong ống đồng thời với ép hai đầu ống bằng piston thủy lực, phôi ống biến dạng điền đầy các hốc khoang rỗng của khuôn. Áp lực trong cũng có thể dùng làm lực tách khuôn. Piston đối áp có mục đích chính là cân bằng áp lực tạo hình trong và ngoài nhằm tránh phá hủy. Hình 1. Các bước công nghệ tạo hình bằng áp cao lực bên trong Như vậy, thiết kế quá trình tạo hình bằng áp lực cao bên trong cần phải xem xét tổng thể nhiều vấn đề: Nghiên cứu thuộc tính, chọn và thử khả năng biến dạng vật liệu và tạo phôi Các bước gia công trước uốn Ma sát giữa kim loại và dụng cụ Trạng thái ứng suất và biến dạng của ống Thiết kế khuôn mẫu và đồ gá Xác dịnh thiết bị tạo lực đóng khuôn… Thông thường thiết bị tạo lực đóng khuôn là máy ép thủy lực. Để đảm bảo quá trình biến dạng loại trừ phế phẩm, các thông số cần có sự liên quan lẫn nhau và là hàm của thời gian. Quá trình biến dạng phải được điều khiển tự động theo chương trình đảm bảo duy trì các thông số đã tính toán. Công nghệ tạo hình bằng áp lực thấp bên ngoài được sử dung khi tạo các chi tiết ống sóng đường ren. Chi tiết tháo ra khỏi lỗ khuôn bằng cách quay theo đường ren (Hình 2) Đặc điểm: Áp lực thường dùng trong phạm vi 200-700 at Chu vi ống không đổi và sự biến mỏng giảm Khi thực hiện công nghệ áp lực thấp thì quá trình làm kín và áp lực chất lỏng bơm vào ống trước khi có lực đóng khuôn, còn công nghệ áp lực cao khi áp lực trong phạm vi 1000-4000 at thì ngược lại – lực đóng khuôn được ép trước. có thể nói trong công nghệ tạo hình bằng áp lực thấp thì quá trình biến dạng luôn gắn liền với sự dịch chuyển của khuôn Hình 2. Tạo hình bằng áp lực bên ngoài Hiện nay chưa có một cơ sở lý thuyết rông rãi để thiết kế quá trình biến dạng cũng như thiết kế khuôn mẫu cho công nghệ chế tạo bằng áp lực thủy tĩnh. Chính vì vậy việc nghiên cứu lý thuyết và thực nghiệm để có thể đưa ra công thức tính toán các thông số công nghệ cơ bản của quá trình và làm cơ sở tính toán thiết kế khuôn mẫu là rất cần thiết. Hình 3. Công nghệ tạo hình a. Áp lực thấp b. Áp lực cao A B A b. Nhu cầu và khả năng áp dụng công nghệ tạo hình bằng áp lực thủy tĩnh trong chế tạo cơ khí tại Việt Nam Cơ khí chế tạo ôtô và cơ khí giao thông vận tải được xác định là một trong 8 lĩnh vực ưu tiên phát triển của ngành cơ khí Việt Nam. Chất lượng các loại xe ôtô cũng như các phương tiện giao thông khác được lưu hành trên thị trường sẽ làm thay đổi bộ mặt xã hội, góp phần nâng cao đời sống vật chất và tinh thần của nhân dân. Nghiên cứu lý thuyết và thực nghiệm cũng như áp dụng công nghệ mới trong sản xuất chế tạo đòi hỏi sự quan tâm của các cấp, sự hợp tác nghiên cứu và phát triển đồng bộ của các ngành. Việc áp dụng các kết quả nghiên cứu của đề tài tạo hình bằng áp lực cao bên trong không chỉ là nhu cầu của nhế tạo ôtô, xe máy mà còn có thể áp dụng trong các ngành khác nên có ý nghĩa lớn trong việc phát triển ngành cơ khí nói chung II. Sản phẩm cơ khí được chế tạo bằng công nghệ THF Rất nhiều chi tiết của ôtô được chế tạo bằng công nghệ tạo hình bằng áp lực thủy tĩnh các chi tiết từ phôi ống sau khi đã uốn hoặc phôi tấm sau khi đã hàn và uốn. Hình 4 minh họa một số chi tiết của ôtô được chế tạo bằng công nghệ THF. Các chi tiết được chế tạo bằng công nghệ THF có thể phân thành 4 nhóm: Hệ thống ống dẫn khí, thường được chế tạo từ hợp kim có tính chịu nhiệt, chống gỉ như ống xả. ống nối khí. Hình 4. Các chi tiết ống nối khí của ôtô Hệ thống khung gầm, được chế tạo từ thép ống với mác thép cacbon trong bình: là các chi tiết kết nối, khung gầm sau, giá đỡ động cơ. Hình 5. Trục gầm sau xe ôtô được chế tạo bằng công nghệ THF Hệ thống truyền động như trục cam, trục bánh răng rỗng Hình 6. Trục rỗng Hệ thống thân xe: khung tay lái, khung ghế ngồi, tay vịn… Hình 7. Các chi tiết trên thân xe ôtô được chế tạo bằng công nghệ THF Ngoài ra, công nghệ tạo hình THF còn áp dụng sản xuất các chi tiết cơ khí khác: Hình 8. Giá đỡ động cơ xe ôtô được chế tạo bằng công nghệ THF Hình 9. Các chi tiết xe đạp được chế tạo bằng công nghệ THF III. Công nghệ tạo hình THF Hình 10. các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình công nghệ Khuôn mẫu Gia công Phủ bề mặt Nhiệt luyện Thông số ống Chiều dài Đường kính Chiều dày Vật liệu Thông số quá trình Các lực tác dụng Áp lực bên trong Hành trình Các giới hạn Biến dạng Phá hủy Phế phẩm Ma sát Công nghệ THF Hình 11. Phân vùng biến dạng Hình 12. Quy trình thiết kế sản phẩm được chế tạo bằng công nghệ THF Phân loại sản phẩm Để thuận tiện cho việc thiết kế sản phẩm và xem xét khả năng chế tạo bằng phương pháp áp lực thủy tĩnh, căn cứ vào hình dáng các sản phẩm, điều kiện biến dạng cụ thể, các chi tiết được chế tạo bằng phương pháp THF cần được phân loại a. Phân loại theo đặc điểm biến dạng. Dập phình (Bulging): là quá trình biến dạng tự do hay điền đầy các khoang khuôn [...]... đó sử dụng thời gian trên cơ sở chuỗi thao tác Sự xen kẽ ở đây là điều khiển xi lanh dọc trục Duy trì chuyển động của piston dọc đều đặn với sự xuất hiện ma sát đòi hỏi phải có điều khiển chuyển động của piston dọc bằng vòng lặp khép kín Trong một số trường hợp khác, quá trình còn yêu cầu có xi lanh đối áp hạn chế biến dạng cục bộ Có thể có xi lanh cần duy trì lực không đổi, còn loại khác chuyển động... Hình 21 Các thông số thiết kế Việc phân loại sản phẩm cho ta biết trước sản phẩm nào đã đươc chế tạo, sản phẩm nào cần phải tiến hành nghiên cứu và dập thử để khảo sát thông số thiết kế và làm cơ sở tính các thông số công nghệ IV Điều khiển quá trình công nghệ Các quá trình tạo hình bằng áp lực thủy tĩnh này gồm các nguyên công nối tiếp liên tục thường được xác định bằng cách mò mẫm Việc thực hiện quá...Hình 13 Dập phình Dập kết hợp (Crushing): là quá trình THF cần có các giai đoạn tạo hình trước Ví dụ: uốn, làm bẹp trước Hình 14 Ống hút gió Dập ống nhánh (Potrusion): là một phương pháp tạo các chạc ba nối ống Hình 15 Ống nhánh Dập uốn (Bend): là một nguyên công tiền xử lý được áp dụng rất nhiều trong công nghệ THF Hình 16 Uốn b Phân loại theo hình dáng sản phẩm Các chi tiết 1D Hình 17 Chi tiết 1D Các... thể lặp trình các sự kiện như hàm phụ thuộc thời gian Nó phải liên kết chuyển động của một hoặc nhiều kênh với các sự kiện của các kênh khác Nó cũng phải điều tiết các tín hiệu động lực phản hồi xuất hiện trong quá trình công nghệ V Kết luận Nhiều sản phẩm cơ khí được chế tạo bằng công nghệ THF có tính năng sử dụng cao đáp ứng nhu cầu thị trường Hiện nay công nghệ THF mới chỉ được áp dụng tại các nước... sản xuất khi áp dụng công nghệ THF đều thấy một đều là các bước thao tác cần phối hợp thời gian thực hiện một cách không tin cậy Ví dụ đầu piston không được làm kín và áp lực không được thiết kế, khi đó lực đẩy có thể làm cong ống Lực cao cùng với tốc độ tạo hình thấp sẽ làm cho quá trình không thực thi Những khó khăn trên được khắc phục khi áp dụng các phương pháp điều khiển bằng vòng lặp khép kín... Bơm và làm tăng áp lực trong ống Điều khiển xi lanh dọc trục duy trì lực dọc trục bằng lực đóng kín và tăng lực này như một hàm của áp lực cao bên trong ống Lúc này, lực tác dụng lên đầu ống chỉ tăng tỉ lệ với áp lực bên trong nhằm làm giảm khả năng tạo chùn ống Để thực hiện quá trình này, máy ép phải được điều khiển bằng vòng lặp khép kín và xi lanh dọc trục phải được điều khiển như một hàm của áp . CN VẬT LIỆU Khoa: Cơ Khí BÀI TẬP LỚN MÔN HỌC: PHƯƠNG PHÁP GIA CÔNG TẠO PHÔI TÊN ĐỀ TÀI: GIA CÔNG BIẾN DẠNG KIM LOẠI BẰNG PHƯƠNG PHÁP KHÁC GVHD: LƯU PHƯƠNG MINH Sinh viên thực hiện 1: TRƯƠNG NHỰT. năng chế tạo bằng phương pháp áp lực thủy tĩnh, căn cứ vào hình dáng các sản phẩm, điều kiện biến dạng cụ thể, các chi tiết được chế tạo bằng phương pháp THF cần được phân loại a. Phân loại theo. trong Hành trình Các giới hạn Biến dạng Phá hủy Phế phẩm Ma sát Công nghệ THF Hình 11. Phân vùng biến dạng Hình 12. Quy trình thiết kế sản phẩm được chế tạo bằng công nghệ THF Phân loại sản phẩm Để thuận