Nghiên cứu công nghệ dập tạo hình đồng thời cặp chi tiết dạng tấm mỏng bằng nguồn chất lỏng áp suất cao

Thông tin luận án Tiến sĩ đề tài:Nghiên cứu công nghệ dập tạo hình đồng thời cặp chi tiết dạng tấm mỏng bằng nguồn chất lỏng áp suất caoThông tin luận án Tiến sĩ đề tài:Nghiên cứu công nghệ dập tạo hình đồng thời cặp chi tiết dạng tấm mỏng bằng nguồn chất lỏng áp suất caoThông tin luận án Tiến sĩ đề tài:Nghiên cứu công nghệ dập tạo hình đồng thời cặp chi tiết dạng tấm mỏng bằng nguồn chất lỏng áp suất caoThông tin luận án Tiến sĩ đề tài:Nghiên cứu công nghệ dập tạo hình đồng thời cặp chi tiết dạng tấm mỏng bằng nguồn chất lỏng áp suất caoThông tin luận án Tiến sĩ đề tài:Nghiên cứu công nghệ dập tạo hình đồng thời cặp chi tiết dạng tấm mỏng bằng nguồn chất lỏng áp suất caoThông tin luận án Tiến sĩ đề tài:Nghiên cứu công nghệ dập tạo hình đồng thời cặp chi tiết dạng tấm mỏng bằng nguồn chất lỏng áp suất cao

L I CAM OAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên c u c a riêng tôi, các s li u, k t qu

nghiên c u trong Lu n án là trung th c và ch a t ng đ c ai công b trong b t k

công trình nào khác

Tác gi

inh V n Duy

L I C M N

Tôi xin chân thành c m n Vi n Nghiên c u C khí đư t o nh ng đi u ki n thu n

l i nhât, cho phép tôi đ c hoàn thi n và đánh giá lu n án này t i Vi n Nghiên c u

C khí Tôi xin chân thành c m n Trung tâm ào t o – Vi n Nghiên c u C khí đư

t n tình h ng d n và tr c tiêp h tr moi m t vê công tac tô ch c trong quá trình

hoan thiên va đanh gia Lu n án

Tôi xin chân thành c m n Vi n Máy và D ng c Công nghi p đư t o đi u ki n

toan diên, h tr tôi trong nghiên c u khoa h c noi riêng và trong su t quá trình hoc

tâp va th c hiên luân an noi chung đ tôi có th hoàn thành các n i dung c a lu n án

Tôi xin chân thành c m n Trung tâm ào t o – Vi n Máy và D ng c Công nghi p

đư luôn t o đi u ki n thu n l i nh t trong su t quá trình tôi th c hi n Lu n án

Tôi xin chân thành c m n tâp thê h ng dân khoa hoc - th y giao PGS TS Ph m

V n σgh , TS Tr n Anh Quân đư t n tình h ng d n tôi v chuyên môn và luôn

đ ng viên, khích l đ tôi có th hoàn thành Lu n án

Tôi xin chân thành c m n B môn Gia công Áp l c – Vi n C Khí – H Bách

Khoa Hà n i, PTσ o l ng ng h c bay – Vi n Tên L a đư t o đi u ki n giúp đ ,

cho phép tôi s d ng các d ng c , thi t b ph c v cho quá trình th c nghi m

Tôi xin chân thành c m n TS Klaus Illgen đư t v n, h ng d n tôi v công ngh

c ng nh thi t b t ng áp s d ng trong quá trình th c nghi m

Tôi xin c m n Công ty TσHH FC Hòa L c đư t o đi u ki n giúp đ tôi th c hi n

đo các thông s hình h c c a s n ph m sau khi th c nghi m

Tôi xin chân thành c m n Công ty TσHH Ch t o i n C AXUZU đư giúp đ

tôi ch t o khuôn c ng nh h tr chu n b phôi cho quá trình th c nghi m

Tôi xin bày t lòng bi t n đ n các th y ph n bi n, các th y trong h i đ ng ch m

lu n án đư dành th i gian đ c và cho ý ki n quý báu đ tôi có th hoàn ch nh lu n án

và đ nh h ng các nghiên c u ti p theo trong t ng lai

Cu i cùng tôi xin g i l i c m n chân thành nh t đ n gia đình tôi, các b n bè, đ ng

nghi p, các em sinh viên nh ng ng i đư đ ng viên, sat canh bên tôi trong su t th i

gian tôi th c hi n công trình này!

Nghiên c u sinh

inh V n Duy

M C L C

1 Lý do l a ch n đ tài 1

2 M c đích, đ i t ng và ph m vi nghiên c u c a lu n án 1

3 Ph ng pháp nghiên c u 2

4 Ý ngh a khoa h c vƠ Ủ ngh a th c ti n 2

5 Các đóng góp m i c a lu n án 3

6 B c c c a lu n án 3

CH NG T NG QUAN V CÔNG NGH D P T O HÌNH TH Y L C 4 1.1 Nh ng nét chung v công ngh d p t o hình th y l c 4

1.1.1 L ch s phát tri n 4

1.1.2 u nh c đi m chung c a công ngh DTHTL 5

1.1.3 Kh n ng ng d ng c a công ngh 5

1.2 Các công ngh trong d p t o hình th y l c 6

1.2.1 D p t o hình th y c 6

1.2.2 Công ngh d p t o hình th y t nh 8

1.2.2.1 D p th y t nh phôi t m đ n 8

1.2.2.2 D p t o hình th y t nh phôi ng 10

1.3 Công ngh d p t o hình th y t nh c p phôi t m 12

1.3.1 c đi m công ngh 13

1.3.2 Nh ng k t qu nghiên c u v d p th y t nh c p phôi t m 16

1.4 Xác đ nh v n đ c n nghiên c u 30

K T LU N CH NG 1 32

CH NG C S LÝ THUY T VÀ H NG THI T B TRONG D P T O HÌNH

Y TĨNH

2.1 C s lý thuy t v d p t o hình th y t nh 33

2.1.1 Tr ng thái ng su t bi n d ng 33

2.1.2 Áp su t th y t nh t o hình 35

2.1.3 L c ch n phôi 42

2.1.4 Bán kính l n mép c i 42

2.2 Các thi t b trong h th ng d p t o hình th y l c áp su t cao 43

2.2.1 Máy ép th y l c 43

2.2.2 Thi t b th y l c 44

2.2.2.1 H th ng t ng áp 44

2.2.2.2 H th ng đi n đ y 45

2.2.2.3 H th ng x lý ch t l ng 46

2.2.2.4 Xilanh đ i áp 47

2.2.3 H th ng đi u khi n, đo l ng 47

K T LU N CH NG 2 47

CH NG MÔ PH NG S QUÁ TRÌNH D P T O HÌNH TH Y TĨNH 3.1 Mô ph ng s trong gia công áp l c 49

3.1.1 Mô ph ng s 49

3.1.2 u đi m c a mô ph ng s trong gia công áp l c 50

3.1.3 Xác đ nh, l a ch n ph n m m MPS s d ng trong DTT 50

3.2 Nghiên c u quá trình DTT b ng ph n m m mô ph ng s DYNAFORM 51

3.2.1 V t li u chi ti t mô ph ng 51

3.2.2 Thi t l p quá trình và mô ph ng DTT 52

3.3 K t qu nghiên c u b ng mô ph ng s 54

3.3.1 Chi ti t c u 54

3.3.1.1 nh h ng c a l c ch n Qchđ n quá trình DTT 54

3.3.1.2 nh h ng áp su t t o hình pth và l c ch n Qch đ n HC 57

3.3.1.3 nh h ng c a l c ch n Qchđ n m c đ bi n m ng c a s n ph m d p 58

3.3.2 Chi ti t thanh B 60

3.3.2.1 Xác đ nh mi n giá tr Qch và áp su t lòng c i phù h p DTT thanh B

60

3.3.2.2 Bi u đ phân b chi u dày phôi sau khi d p 63

K T LU N CH NG 3 63

CH NG XÂY D NG H NG TH C NGHI M 4.1 M c đích vƠ yêu c u c a h th ng th c nghi m 65

4.2 Các thành ph n c a h th ng th c nghi m 65

4.3 Tính toán, thi t k h th ng th c nghi m 66

4.3.1 Khuôn th c nghi m 66

4.3.1.1 Tính toán s b thông s công ngh c b n 67

4.3.1.2 Thi t k khuôn 67

4.3.1.3 Ch t o khuôn 69

4.3.2 B c p ch t l ng cao áp 70

4.3.3 Máy ép th y l c 70

4.3.4 H th ng đo thông s công ngh 71

4.3.4.1 C m bi n áp su t 72

4.3.4.2 C m bi n hành trình 72

4.3.4.3 Thi t b gia công tín hi u đo 73

4.3.4.4 Card thu th p s li u đo 73

4.3.4.5 Ph n m m hi n th và ghi nh n k t qu đo 74

4.4 L p ráp k t n i h th ng th c nghi m 75

K T LU N CH NG 4 75

CH NG TH C NGHI M VÀ ĐÁNH GIÁ K T QU 5.1 i u ki n th c nghi m 76

5.2 Các tham s th c nghi m 76

5.3 Ph ng pháp đánh giá ch t l ng s n ph m DTT c p phôi t m 76

5.4 Chu n b phôi và ti n trình th c nghi m 77

5.4.1 Ch t o phôi th c nghi m 77

5.4.2 Ti n trình th c nghi m 78

5.5 Nghiên c u nh h ng c a các thông s (công ngh và hình h c) trong

quá trình DTT 79

5.5.1 Quá trình d p th y t nh chi ti t c u t c p phôi t m hàn 79

5.5.1.1 nh h ng c a l c ch n Qchđ n quá trình DTT 79

5.5.1.2 nh h ng c a Qch và pthđ n chi u sâu t ng đ i HC 83

5.5.1.3 nh h ng c a Qch và phc đ n m c đ bi n m ng c a s n ph m d p 87

5.5.2 Quá trình d p t o hình th y t nh thanh B t phôi t m 89

5.5.2.1 nh h ng c a l c ch n Qchđ n quá trình DTT 89

5.5.2.2 nh h ng c a Qch và pthđ n chi u sâu t ng đ i HB 92

5.5.2.3 nh h ng c a Qch và phcđ n bán kính trong Ri c a s n ph m 94

5.5.2.4 nh h ng c a Qch và phcđ n m c đ bi n m ng c a s n ph m d p 97

5.5.2.5 nh h ng c a bán kính l n mép c i rcBi đ n quá trình t o hình (pth, phc, ) 99

5.5.3 So sánh quá trình d p th y t nh chi ti t c u và thanh B 102

K T LU N CH NG 5 105

TÀI LI U THAM KH O

DANH M C CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG B

L C

C= Chi u sâu t ng đ i c a chi ti t c u

5 hiB Chi u sâu hi n th i t i tâm chi ti t thanh B mm

7 H

B= Chi u sâu t ng đ i t i tâm chi ti t thanh B

18 S0B Chi u dày phôi ban đ u chi ti t thanh B mm

21 µ H s ma sát

DANH M C CÁC B NG

Bang 3.1 Danh muc cac phân mêm mô phong sô tiêu bi u [11] 50

B ng 3.2 Thành ph n hóa h c c a thép DC04 51

B ng 3.3 c tính k thu t c a thép DC04 51

B ng 3.4 Giá tr áp su t hi u chnh t ng ng v i các giá tr l c ch n 56

B ng 3.5 Giá tr pth t ng ng v i HC trong mi n Qch DTT thành công 58

B ng 3.6 M c đ bi n m ng t i các v trí đo đ c xác đ nh b ng MPS 59

B ng 3.7 Giá tr l c ch n Qcht ng ng v i áp su t hi u ch nh t i đa phcmax 62 B ng 4.1 Thông s b t ng áp CP-70 70

B ng 5.1 So sánh quá trình d p th y t nh chi ti t c u và thanh B 102

DANH M C CÁC HỊNH V VĨ TH

Hình 1.1 ng d ng c a công ngh DTHTL trong công nghi p ôtô [30] 5

Hình 1.2 D p t o hình th y l c 6

Hình 1.3 Sô đ d p truy n th ng và d p th y c 6

Hình 1.4 D p th y c có đi u khi n áp su t c i [15] 6

Hình 1.5 H s d p vu t trong DTC c a m t s d ng chi ti t khác nhau [16] 7

Hình 1.6 So sánh s l n d p gi a d p th y c và d p vu t truy n th ng [27] 7

Hình 1.7 th m i quan h L c và Chi u sâu d p trong DTC [33] 7

Hình 1.8 D p th y c trên máy ép th y l c tác đ ng kép [18, 30] 8

Hình 1.9 S đ phân lo i công ngh d p t o hình th y t nh 8

Hình 1.10 S đ quá trình t o hình th y t nh phôi t m [21] 8

Hình 1.11 D p truy n th ng k t h p v i d p th y t nh [12] 9

Hình 1.12 Các chi ti t c a xe ô tô 9

Hình 1.13 D p th y t nh thanh B c a xe ôtô trên máy ép th y l c [30] 10

Hình 1.14 th quá trình t o hình d p th y t nh [22] 10

Hình 1.15 Các thông s nh h ng đ n áp su t lòng c i khi DTT phôi ng [33] 10

Hình 1.16 Các d ng t o hình th y t nh phôi ng [15] 11

Hình 1.17 Nguyên lý d p t o hình th y t nh phôi ng có đ ng tr c cong [15] 11

Hình 1.18 S đ k t h p đ t l - u n trong quá trình t o hình DTT phôi ng [33] 11 Hình 1.19 ng d ng trong công nghi p ô tô 12

Hình 1.20 S đ nguyên lý quá trình d p th y t nh c p phôi 13

Hình 1.21 Các ph ng pháp làm kín 14

Hình 1.22 Ph ng pháp b m ch t l ng cao áp vào lòng phôi [30] 14

Hình 1.23 M t c t chi ti t trong h th ng treo tam giác c a xe Ôtô [46] 14

Hình 1.24 ng d ng c a công ngh DTT c p phôi trong công nghi p ôtô [61] 15

Hình 1.25 D p t o hình th y t nh chi ti t c a xe ô tô t c p phôi t m hàn 15

Hình 1.26 S n ph m đ c d p th y t nh c p phôi 16

Hình 1.27 nh h ng c a l c ch n đ n dòng ch y kim lo i vào lòng c i [46] 17

Hình 1.28 nh h ng c a h s ma sát đ n quá trình t o hình [46] 17

Hình 1.29 nh h ng c a h s ma sát giai đo n t o hình t do [46] 17

Hình 1.30 nh h ng c a ma sát sau khi phôi ti p xúc v i đáy c i [46] 17

Hình 1.31 So sánh quá trình t o hình c a h p kim nhôm và thép DC04 [55] 18

Hình 1.32 So sánh ng su t khi vu t có kéo và vu t [55] 18

Hình 1.33 Biên d ng phôi và lòng c i [37] 19

Hình 1.34 ng cong l c ch n theo áp su t t o hình [37] 19

Hình 1.35 K t qu mô ph ng [37] 19

Hình 1.36 K t qu th c nghi m [37] 20

Hình 1.37 ng l c ch n t i u đ i v i chi ti t c u [53] 20

Hình 1.38 ng l c ch n và m u th c nghi m [52] 20

Hình 1.39 Biên d ng m t c t chi ti t có đáy lõm và đáy l i [57] 21

Hình 1.40 M c đ bi n m ng ph thu c t s h/w [57] 21

Hình 1.41 M c đ kéo ph n vành phôi [57] 21

Hình 1.42 M c đ kéo ph n vành DTT c p phôi so v i d p truy n th ng [57] 22

Hình 1.43 So sánh m c đ bi n d ng ph n vành [57] 22

Hình 1.44 nh h ng c a biên d ng phôi đ n quá trình t o hình [52] 22

Hình 1.45 So sánh ng su t d khi t o hình v i các áp su t khác nhau 23

Hình 1.46 H th ng ch n đa đi m [16] 23

Hình 1.47 H th ng đi u khi n áp l c gio ng làm kín [16] 23

Hình 1.48 H th ng ch n đàn h i ch đ ng [43] 24

Hình 1.49 So sánh chi u dày thành [43] 24

Hình 1.50 So sánh phân b chi u dày theo ph ng X [43] 24

Hình 1.51 So sánh phân b chi u dày t i vùng góc c a hình h p [43] 25

Hình 1.52 D ng h ng khi t o hình chi ti t có chi u dày hai phôi khác nhau [42] 25

Hình 1.53 S đ h th ng khuôn DTT c p phôi có đ i áp [42] 25

Hình 1.54 N i suy đ ng cong m c đ kéo ph n vành xác đ nh đ ng đ i áp [42] 26

Hình 1.55 Th c nghi m DTT c p phôi v i áp su t đ i áp [42] 26

Hình 1.56.C u t o c i và tr ng thái ng su t bi n d ng t i các vùng trên phôi [64] 26 Hình 1.57 Bi n m ng th c nghi m DTT c i di chuy n và không di chuy n [64] 26

Hình 1.58 S đ quá trình công ngh [50] 27

Hình 1.59 H th ng d p tích h p các nguyên công [50] 27

Hình 1.60 S đ nguyên lý h th ng khuôn d p [54] 27

Hình 1.61 Chi ti t th c nghi m [54] 28

Hình 1.62 Th kéo có gia nhi t v t li u AlMg3Mn [44] 28

Hình 1.63 nh h ng c a nhi t đ đ n quá trình t o hình [23] 28

Hình 1.64 H th ng gia nhi t trong quá trình DTT [41] 29

Hình 1.65 Chi ti t nghiên c u 31

Hình 2.1 Các vùng bi n d ng trên phôi [46] 33

Hình 2.2 S đ DTT phôi d ch chuy n t do 33

Hình 2.3 D ng hình h c c a vành phôi 34

Hình 2.4 S đ l c (a) tác d ng và các thông s xác đ nh tính n đ nh (b) khi DTT 35

Hình 2.5 Hai ph ng pháp th c hi n quá trình DTT 35

Hình 2.6 S đ l c tác d ng lên phôi c ng khi d p vu t phôi ph ng trên c i c ng [2] 36

Hình 2.7 Minh h a s đ l c tác d ng khi t o hình n i có đ cong kép 37

Hình 2.8 S đ xác đ nh đ bi n d ng ti p tuy n trung bình (a) và các thông s vùng lõm ch m c u (b) 38

Hình 2.9 Các thành ph n chung c a m t h th ng DTHTL [30] 43

Hình 2.10 S đ máy ép th y l c [18] 44

Hình 2.11 METL thân ngang 100 MN t i University of Dortmund (IUL) [30] 44

Hình 2.12 S đ nguyên lý t ng áp l c 45

Hình 2.13 S đ h th ng t ng áp su t ch t l ng [30] 45

Hình 2.14 S đ h th ng đi n đ y c p ch t l ng tr c vào lòng phôi [30] 46

Hình 2.15 S đ h th ng đi n đ y cung c p ch t l ng cho b t ng áp [30] 46

Hình 2.16 S đ h th ng x lý ch t l ng [30] 46

Hình 2.17 S đ b trí xilanh d c tr c và xilanh đ i áp [30] 47

Hình 2.18 S đ h th ng đi u khi n – đo l ng [30] 47

Hốnh 3.1 Mô phong sô va công nghê ao 49

Hình 3.2 Quá trình mô ph ng sô [5] 49

Hình 3.3 Nh ng u đi m c a mô ph ng 50

Hình 3.4 Mô hình b m t phôi và c i DTT ½ chi ti t c u 52

Hình 3.5 Mô hình b m t phôi và c i thanh B 52

Hình 3.6 B m t phôi và c i 52

Hốnh 3.7 Hôp thoai Sheet forming 53

Hốnh 3.8 inh nghốa tốnh chât vât liêu (phôi) 53

Hình 3.9 Thi t l p quá trình đóng khuôn và d p th y t nh 53

Hình 3.10 Mô hình khuôn sau khi thi t l p 54

Hình 3.11 S n ph m sau quá trình mô ph ng 54

Hình 3.12.S n ph m DTT t i l c ch n Qch= 72kN 54

Hình 3.13 S n ph m DTT t i l c ch n Qch= 156kN 55

Hình 3.14 S n ph m DTT t i Qch= 79.5 kN v i pth=290 bar 55

Hình 3.15 S n ph m DTT t i Qch=79.5 kN v i phc= 350 bar 55

Hình 3.16 S n ph m DTT t i Qch= 110.24kN v i phc= 380 bar 56

Hình 3.17 S n ph m DTT t i Qch=148 kN v i phc= 371 bar 56

Hình 3.18 Bi u đ m c đ kéo phôi vào lòng c i t i Qch= 79.5kN 56

Hình 3.19 th quan h l c ch n và áp su t hi u ch nh 57

Hình 3.20 K t qu mô ph ng pth– HCthay đ i t i Qch=79.5 kN 57

Hình 3.21 th m i quan h gi a áp su t t o hình pth và HC 58

Hình 3.22 Bi n m ng bi n dày t i Qch=79.5 kN v i phc=350 bar 58

Hình 3.23 Bi n m ng bi n dày t i Qch=110.24 kN v i phc=380 bar 59

Hình 3.24 Bi n m ng bi n dày t i Qch=148kN v i phc=371 bar 59

Hình 3.25 V trí kh o sát m c đ bi n m ng 59

Hình 3.26 th m i quan h gi a l c ch n và m c đ bi n m ng 60

Hình 3.27 S n ph m t i Qch= 152 kN v i pth= 104 bar 61

Hình 3.28 S n ph m Qch=190 kN áp su t hi u ch nh phc=133 bar 61

Hình 3.29 Mô ph ng chi ti t v i Qch=570 kN áp su t hi u ch nh phc=354 bar 61

Hình 3.30 Mô ph ng chi ti t v i Qch=1140 kN áp su t hi u ch nh phc=500 bar 62

Hình 3.31 Mô ph ng chi ti t v i Qch=1400 kN áp su t hi u ch nh phc=650 bar 62

Hình 3.32 th m i quan h gi a l c ch n và áp su t hi u ch nh 62

Hình 3.33 Biêu đô m c đ bi n m ng s n ph m v i Qch=570 kN và phc=354 bar 63 Hình 3.34 Biêu đô m c đ bi n m ng s n ph m v i Qch=950kN và phc=476 bar 63

Hình 4.1 Các thành ph n c a h th ng th c nghi m 65

Hình 4.2 S đ nguyên lý h th ng th c nghi m 66

Hình 4.3 K t c u c m đ khuôn 68

Hình 4.4 Thi t k 3D lòng khuôn d p chi ti t hình c u 68

Hình 4.5 Thi t k 3D lòng khuôn d p chi ti t thanh B 69

Hình 4.6 Ch t o hai n a c i DTT chi ti t c u 69

Hình 4.7 Ch t o n a c i d i DTT chi ti t thanh B 69

Hình 4.8 Ch t o các lòng khuôn v i bán kính l n mép c i khác nhau 70

Hình 4.9 B t ng áp 70

Hình 4.10 C m đi u khi n áp su t ch n 71

Hốnh 4.11 S đô nguyên ly h th ng đo 71

Hình 4.12 σguyên lý đo áp su t b ng c m bi n 72

Hốnh 4.13 Câu đo Wheatstone 72

Hốnh 4.14 Cam biên đo ap suât chât long 72

Hình 4.15 S đ nguyên lý c m bi n đi n tr ti p xúc 72

Hình 4.16 S đ m ch gia công tín hi u đo áp su t 73

Hình 4.17 S đ k t n i Card thu th p s li u v i h th ng 73

Hình 4.18 H th ng đo áp su t – hành trình 74

Hình 4.19 Ch ng trình đo đ c xây d ng trên ph n m m DASYLab 74

Hình 4.20 Ch ng trình đ c k t qu đo 74

Hình 4.21 K t n i các thành ph n c a h th ng đo 74

Hình 4.22 H th ng th c nghi m đ c l p ráp hoàn ch nh 75

Hình 5.1 σh n t i v trí giao c a hai m t ph ng 76

Hình 5.2 D ng h ng do ch t l ng m i hàn kém 76

Hình 5.3 Rách t i đáy; hình 5.4 σh n t i vành 77

Hình 5.5 σh n n a d i có chi u sâu th p h n 77

Hình 5.6 S n ph m b l ch vành 77

Hình 5.7 Hình nh 3D phôi th c nghi m 77

Hình 5.8 Phôi th c nghi m sau khi đ c ch t o 78

Hình 5.9 D p c t hình phôi trên máy ép tr c khu u 78

Hình 5.10 t phôi vào lòng c i 78

Hình 5.11 N a khuôn trên ti p xúc m t phôi 78

Hình 5.12 th quá trình t o hình và giá tr đo thông s trên DASYLab 79

Hình 5.13 S n ph m sau khi DTT 79

Hình 5.14 th quá trình t o hình v i l c ch n Qch=49.42 kN (M u 02) 80

Hình 5.15 M u th c nghi m 80

Hình 5.16 th quá trình t o hình t i Qch=64.62 kN (M u 11) 80

Hình 5.17 M u th c nghi m (l ch ph n vành) 80

Hình 5.18 th quá trình t o hình t i Qch=155.85 kN (M u 110) 81

Hình 5.19 M u th c nghi m M110 và M111 81

Hình 5.20 th quá trình t o hình v i l c ch n Qch=110.24 kN (M u 65) 81

Hình 5.21 M u th c nghi m t i giá tr l c ch n Qch=110.24 kN 81

Hình 5.22 Mi n làm vi c c a l c ch n - áp su t t o hình 82

Hình 5.23 So sánh v i k t qu th c nghi m và mô ph ng s 83

Hình 5.24 th quá trình t o hình t i Qch=79.83 kN 84

Hình 5.25 th quá trình t o hình t i l c ch n Qch=110.24 kN 84

Hình 5.26 th quá trình t o hình t i l c ch n Qch=133.5 kN 84

Hình 5.27 th áp su t lòng c i theo l c ch n và chi u sâu t ng đ i 84

Hình 5.28 Qch= 79.83÷148.25 kN 85

Hình 5.29 So sánh k t qu th c nghi m và MPS nh h ng c a pthđ n HCt ng ng v i m i Qch 85

Hình 5.30 V trí đo m u 87

Hình 5.31 M u đo 45 t i Qch=95.03 kN và m u 101 t i l c ch n Qch=148.25 kN 87 Hình 5.32 C t m u đ đo m c đ bi n m ng 87

Hình 5.33 Phân b m c đ bi n m ng theo các đi m đo khi Qchthay đ i 88

Hình 5.34 th m c đ bi n m ng t i các đi m đo khi l c ch n thay đ i 88

Hình 5.35 So sánh m c đ bi n m ng gi a th c nghi m và mô ph ng s 89

Hình 5.36 th quá trình t o hình t i l c ch n Qch=152.1 kN (m u B14.r2) 90

Hình 5.37 th quá trình t o hình Qch=570.2 kN (M u B26.r2) 90

Hình 5.38 th quá trình t o hình Qch=950.3 kN (M u B37.r2) 90

Hình 5.39 Mi n giá tr l c ch n và áp su t t o hình DTT chi ti t c u 91

Hình 5.40 th so sánh quan h Qch và phc gi a MPS và th c nghi m 91

Hình 5.41 Chi u sâu h (hB) và chi u r ng b t i tâm chi ti t thanh B 92

Hình 5.42 th m i quan h gi a áp su t t o hình pth và chi u sâu t ng đ i HB93 Hình 5.43 nh h ng c a pth và Qchđ n chi u sâu t ng đ i HB 93

Hình 5.44 th quá trình t o hình thanh B 94

Hình 5.45 V trí đo bán kính trong và thi t b đo CRYSTA-APEX S574 94

Hình 5.46 th m i quan h gi a phc và bán kính lòng trong s n ph m d p 95

Hình 5.47 th quá trình t o hình t i Qch=1140.4kN v i phc= 500bar (m u B64.r2) 95

Hình 5.48 M u th c nghi m v i áp su t hi u chnh thay đ i t i Qch =115 t n 95

Hình 5.49 th m i quan h gi a phc và Ri khi Qch không đ i 96

Hình 5.50 M t c t m u t i đi m đo R7 – R8 v i các giá tr áp su t khác nhau 96

Hình 5.51 th quá trình t o hình t i Qch=380.1 kN v i phc=250 (M u B66.r2) 96 Hình 5.52 th quá trình t o hình t i Qch=1140.4 kN v i phc=250 (M u B70.r2) 97 Hình 5.53 th m i quan h Qch và Ri v i giá tr phc=250 bar 97

Hình 5.54 V trí c t m u và đi m đo 97

Hình 5.55 th quan h Qch và chi u dày s n ph m t i các v trí đo Si v i rcB=2 mm 98

Hình 5.56 th quá trình t o hình v i rcBthay đ i 99

Hình 5.57 th quan h l c ch n áp su t t o hình t i hB=7.2 mm 100

Hình 5.58 th quan h l c ch n áp su t hi u ch nh t i đa 100

Hình 5.59 th quan h l c ch n và chi u dày đo t i S4 v i rcB=1;2;3 mm 101

Hình 5.60 th quan h l c ch n và chi u dày đo t i S5 v i rcB=1;2;3 mm 101

Hình 5.61 th quan h l c ch n và chi u dày đo t i S6 v i rcB=1;2;3 mm 101

M U

1 LỦ do l a ch n đ tƠi

Công nghi p hoá, hi n đ i hoá đ c xem là tr ng tâm phát tri n kinh t - xã h i

V i t duy m , ngành c khí ch t o v a là đ ng l c v a là công c đ thúc đ y phát

tri n m i m t c a n n kinh t (công nghi p, nông nghi p, thông tin, tri th c,…) góp

ph n nâng cao đ i s ng xã h i Tuy nhiên th c t đ t n c ta v n đang ph i nh p

kh u r t nhi u chi ti t, b ph n, th m chí toàn b s n ph m ph c v công nghi p ô

tô, xe máy, qu c phòng, hàng tiêu dùng, s n xu t máy nông nghi p, thu đi n, …

u t nghiên c u khoa h c và phát tri n công ngh , n m b t và làm ch nh ng công

ngh tiên ti n trên th gi i là nhi m v c p thi t và lâu dài đ ngày càng ch đ ng

trong phát tri n ngành c khí – x ng s ng c a công nghi p

Gia công áp l c (GCAL) là m t l nh v c quan tr ng trong ngành c khí các

qu c gia phát tri n, GCAL chi m t tr ng r t l n trong ch t o thi t b , cho phép t o

ra các chi ti t t phôi d ng t m, ng, hay nguyên kh i có hình d ng đ n gi n ho c

ph c t p v i n ng su t cao, ch t l ng t t, ti t ki m v t li u Các yêu c u hi n đ i

đ i v i s n ph m nh ti t gi m kh i l ng, nâng cao đ b n, sáng t o m u mã, tinh

chnh đ c tính v i các biên d ng b m t ph c t p,… khi n cho các ph ng pháp

GCAL truy n th ng g p nhi u khó kh n Chúng b h n ch ho c th m chí không kh

thi trong vi c ch t o các chi ti t t v t li u khó bi n d ng h n, có đ ph c t p, chính xác, c tính ngày càng cao h n,… Công ngh d p t o hình th y l c (D p th y c –

D p th y t nh) đư và đang đ c nghiên c u phát tri n m nh các qu c gia hàng đ u

v công nghi p, là m t trong s nh ng ph ng pháp và ph ng ti n m i cho phép

v t qua nh ng gi i h n c a công ngh GCAL truy n th ng Công ngh này đư và đang đ c ng d ng r ng rãi t i các n c phát tri n trên th gi i, trong nhi u ngành

công nghi p, đ c bi t trong công nghi p ôtô, hàng không và qu c phòng

Công ngh d p th y t nh c p phôi là m t h ng nghiên c u m i trong công

ngh d p t o hình th y l c, công ngh này cho phép d p các chi ti t r ng có hình

d ng ph c t p ch sau m t chu trình t o hình, nâng cao n ng su t so v i d p t m đ n (đ c 02 chi ti t sau m t l n d p v i c p phôi không hàn), t o hình đ c các chi ti t

r ng đa h ng trong không gian, t các v t li u khó bi n d ng… Hi n nay, t i Vi t nam ch a có m t công trình nào t p trung nghiên c u v h ng công ngh này, c

th là nh ng nghiên c u v c s lý thuy t, h th ng thi t b , các thông s công ngh

và thông s d ng c nh h ng đ n quá trình t o hình Do đó, “Nghiên c u công

d ng t m m ng b ng ngu n ch t l ng áp su t cao, t o đi u ki n s m áp d ng vào

th c ti n công nghi p trong n c, thông qua:

- Xác đ nh nh h ng c ng nh tìm ra quy lu t tác đ ng c a các thông s công

ngh trong quá trình d p t o hình th y t nh;

- Xây d ng mi n làm vi c và ph ng trình quan h c a các thông s chính: áp

su t lòng c i, l c ch n đ n chi u sâu t ng đ i, bi n m ng s n ph m và bán kính

lòng trong c a s n ph m;

- Xác đ nh nh h ng c a hình d ng c i (c th là bán kính góc l n c a c i)

đ n quá trình t o hình

 i t ng và ph m vi nghiên c u c a lu n án:

Lu n án t p trung nghiên c u công ngh d p t o hình th y t nh c p chi ti t áp

d ng trên đ i t ng c th : Chi ti t hình c u đ ng kính 50mm chi u dày 1 mm và

mô hình chi ti t thanh ch B c a xe ô tô (B-pillar) chi u dày 0,8 mm, v i v t li u phôi là thép t m DC04

các Công ngh c bi t – Vi n IMI, PTN B môn Gia công áp l c – Vi n C khí –

H Bách khoa Hσ và các doanh nghi p s n xu t

3 Ph ng pháp nghiên c u

Ph ng pháp nghiên c u đ c s d ng là k t h p gi a nghiên c u lý thuy t v i

nghiên c u th c nghi m, c th :

- Nghiên c u c s lý thuy t công ngh DTT d a trên t ng h p và phân tích t

các tài li u, các công trình đư công b trong và ngoài n c

- S d ng công c mô ph ng s đ đánh giá s b nh h ng các thông s công

ngh , sàng l c đ xác đ nh mi n làm vi c hi u qu là c s ban đ u cho quá trình

- Ti n hành nghiên c u th c nghi m đ đánh giá nh h ng c a các thông s

công ngh và hình h c trong quá trình t o hình b ng ph ng pháp s d ng ngu n

- H th ng hoá (trên c s t ng h p và phân tích) các c s lý thuy t, nguyên

lý h th ng thi t b , nghiên c u ph ng pháp và qui trình mô ph ng s , ph ng pháp

thi t k , xây d ng h th ng th c nghi m làm c s cho vi c phát tri n công ngh

- Xác đ nh đ c các quy lu t tác đ ng c a các thông s công ngh (l c ch n, áp

su t lòng c i) và thông s hình h c c a d ng c (bán kính l n mi ng c i) đ n quá

trình t o hình th y t nh c p phôi t m hàn và không hàn góp ph n xây d ng các c s

khoa h c, t đó cho phép n m b t và t ng b c làm ch công ngh này, c ng nh

làm ti n đ đ ti n t i t i u hoá các thông s công ngh các nghiên c u ti p sau

- Các k t qu nghiên c u đóng góp c s khoa h c cho các h ng nghiên c u

chuyên sâu ti p theo và có th dùng làm tài li u tham kh o trong đào t o chuyên

ngành t o hình bi n d ng

 Ý ngh a th c ti n

- Xây d ng thành công h th ng th c nghi m phù h p v i đi u ki n trang thi t

b, c s v t ch t trong n c i u đó có ý ngh a quan tr ng trong vi c phát tri n h

th ng thi t b ph c v nghiên c u và s n xu t Vi t Nam

- K t qu nghiên c u có th tri n khai trong công nghi p ôtô, s n xu t hàng tiêu dùng, d ng c y t , qu c phòng, … ph c v ch đ ng s n xu t trong n c m t cách

hi u qu v i n ng su t và ch t l ng nâng cao

- Các k t qu nghiên c u v công ngh t o hình chi ti t t c p phôi t m hàn, phôi t m không hàn b ng công ngh s d ng ch t l ng cao áp, giúp các nhà k thu t

có c s trong vi c phát tri n h th ng thi t b , l a ch n nhanh b thông s công ngh

h p lý áp d ng vào vi c thi t k s n ph m và khuôn m u đáp ng đ c các yêu c u

k thu t và đ m b o tính công ngh

5 Các đóng góp m i c a lu n án

- Mô hình hoá đ c m i quan h gi a chi u sâu t ng đ i HB, HC và m c đ

bi n m ng c a s n ph m t o hình v i các thông s công ngh trong hai tr ng h p

DTT c p phôi t m hàn và phôi t m không hàn T đó có th l a ch n đ c thông s

công ngh đ u vào phù h p trong quá trình DTT chi ti t, c ng nh làm ti n đ đ t i

u hoá các thông s công ngh v sau

- Phân tích, xác đ nh và n m đ c b n ch t nh h ng c a các thông s công

- Phát tri n đ c h th ng th c nghi m phù h p v i đi u kiên nghiên c u trong

n c, làm c s áp d ng cho s n xu t công nghi p Vi t Nam

K t lu n chung c a lu n án và ki n ngh v nh ng nghiên c u ti p theo

Danh m c tài li u tham kh o

Danh m c các công trình đư công b c a lu n án

Ph l c lu n án

tr c đây σh ng ng d ng ban đ u c a công ngh này là đ t o hình các chi ti t c a

n i h i và m t s chi ti t trong các nh c c , d ng c leo núi [24, 30, 35] Tuy v y,

nh ng v n đ c b n c a d p t o hình th y l c ch đ c công b sau nh ng n m

1940 Trong nh ng n m 1950, m t s công ngh s n xu t thay th DTHTL đư đ c

nghiên c u ng d ng nh : d p n , d p t o hình b ng cao su đ làm t ng kh n ng

bi n d ng c a nhôm và các v t li u nh khác [24, 32] Sáng ch đ u tiên v ng d ng

c a công ngh DTHTL là c a Milton Garvin thu c Công ty Schaible – Cincinati –

Ohio đ s n xu t vòi nhà b p vào nh ng n m 1950 n nh ng n m 1990, vi c s n

xu t các chi ti t ng d n ch T (T-fittings) s d ng công ngh DTHTL đư đ c ng

d ng r t ph bi n T sau n m 1990, tr c nh ng yêu c u đ t ra trong các ngành

công nghi p, đ c bi t là công nghi p s n xu t các ph ng ti n v n chuy n v vi c

gi m kh i l ng s n ph m, nâng cao c tính, d p t o hình nh ng v t li t khó bi n

d ng và cùng v i đó là s phát tri n c a h th ng đi u khi n, đo l ng, các công c

mô ph ng s , h th ng các thi t b th y l c công ngh DTHTL đư b t đ u phát

tri n m nh tr l i [17, 19, 23, 24, 29, 31] C th trong công nghi p ôtô, m t s chi

ti t đ c d p b ng công ngh truy n th ng đư đ c s n xu t thay th b ng công ngh

DTHTL trong các nhà máy B c M (Vari-Form, General Motors, Hydrodynamic Technologies ) [24] Cùng th i gian này t i c, vi c nghiên c u v công ngh , thi t

b và ng d ng công ngh DTHTL c ng đ c th c hi n t i các công ty nh Schuler,

SPS (Siempelkamp Pressen Systeme), Anton Bauer, Hydrap và trong m t s tr ng

đ i h c: i h c Stuttgart, đ i h c Dortmund [30, 41, 42, 46, 47, 50, 55, 59, 61] σgoài ra, σga c ng là m t trong nh ng n c đi đ u trong vi c nghiên c u và ng

d ng công ngh DTHTL, trong đó nghiên c u ch y u đ c th c hi n t i tr ng i

h c T ng h p Qu c gia Tula, i h c Bách khoa Leningrat và t i các nhà máy s n

xu t Các k t qu nghiên c u đ c trình bày trong các giáo trình c a Nga: D p b ng

cao su và ch t l ng tác gi E.I Isachenkop – NXB Ch t o máy Moscow n m 1967,

Gia công bi n d ng d o kim lo i b ng th y l c K N Bogayavlenxki, A G Ryabinhin

– NXB Ch t o máy Leningrat n m 1988 [2, 9, 11, 13] Các giáo trình này đ c p đ n nguyên lý, c s tính toán trong công ngh DTHTL

σgày nay, c và M là m t trong nh ng qu c gia đi đ u trong vi c nghiên c u

ng d ng công ngh này trong công nghi p, các k t qu nghiên c u và ng d ng t

nh ng qu c gia này đư đ c công b trên các t p chí, h i ngh qu c t trên th gi i

T i châu Á, các n c nh σh t B n, Hàn Qu c, Trung Qu c c ng d n đ u trong vi c

đ u t nghiên c u, tri n khai ng d ng DTHTL vào quá trình s n xu t [24, 30, 35,

44, 49, 51, 57, 59, 60, 62, 63] i u này đư cho th y, đây là m t công ngh s n xu t đang r t đ c quan tâm và có xu h ng phát tri n m nh m h n n a trong t ng lai

1.1.2 u nh c đi m chung c a công ngh DTHTL

So v i công ngh d p t o hình truy n th ng (gia công áp l c), d p t o hình th y

l c có nh ng u đi m sau [1, 2, 6-9, 11-16, 24, 27, 28, 30, 35]:

- T ng c ng kh n ng bi n d ng c a v t li u

- C tính t t h n do áp l c th y t nh tác d ng đ u lên toàn b b m t phôi t o

ra ng su t d đ ng đ u, và quá trình bi n d ng d o t do trong quá trình t o hình

th y t nh c ng làm t ng c tính cho s n ph m

- Gi m chi phí ch t o khuôn: Vi c ch s d ng chày (D p th y c - DTC) ho c

c i (D p th y t nh - DTT) s làm gi m chi phí và th i gian ch t o khuôn

- Ch t l ng b m t t t h n: Do ch chày (DTC) ho c c i (DTT) tác d ng vào

m t b m t phôi, b m t còn l i ti p xúc v i ch t l ng nên ch t l ng b m t s t t

h n so v i ph ng pháp truy n th ng, ngoài ra vi c ch ch t o chày ho c c i s cho

phép các k s t do h n trong thi t k b m t c a s n ph m (nh panel c a ôtô)

- Ít nguyên công t o hình h n: Kh n ng t o hình các chi ti t có hình d ng ph c

t p s làm gi m các nguyên công t o hình so v i ph ng pháp truy n th ng, do đó s

gi m chi phí ch t o khuôn và giá thành s n ph m

- Có th t o hình đ c các lo i v t li u khó bi n d ng: Các v t li u nh h p kim nhôm, magiê, thép c ng đ cao s d ng các chi ti t đ c ch t o t công ngh này

s gi m đ c kh i l ng s n ph m, đi u này có ý ngh a đ c bi t trong công nghi p

ch t o các ph ng ti n v n chuy n (ô tô, hàng không, tàu cao t c ) vì gi m kh i

l ng s gi m đ c m c tiêu th nhiên li u và chi phí s n xu t

- Chi phí đ u t l n cho các thi t b trong h th ng: Thi t b t ng áp, thi t b

đi u khi n đo l ng, máy ép th y l c

1.1.3 Kh n ng ng d ng c a công ngh

Ngày nay, công ngh d p t o hình th y l c đư và đang đ c ng d ng nhi u

trong công nghi p ôtô, hình 1.1 là t ng h p nh ng ng d ng c a công ngh này đ

s n xu t các chi ti t trong xe ôtô:

Hình 1.1 ng d ng c a công ngh DTảTL trong công nghi p ôtô [30]

Ngoài ra, công ngh d p t o hình s d ng ch t l ng áp su t cao còn đ c ng

d ng trong công nghi p qu c phòng, hàng không v tr , nh ch t o các panels, m t

s chi ti t thân trên c a máy bay ; trong công nghi p s n xu t đ gia d ng: v , đ ng

ng, tay n m c a ; trong công nghi p s n xu t các lo i đ ng ng ch u áp l c [15,

S d ng chuy n đ ng c a chày kim lo i tác d ng vào b m t phôi, nén ch t l ng

trong c i đ t o hình chi ti t (chày c ng – c i ch t l ng) Hình 1.3 là s đ nguyên lý

d p th y c và d p truy n th ng:

Hình 1.3 Sô đ d p truy n th ng và d p th y c

c đi m c a d p t o hình th y c :

V c b n, ph ng pháp này hoàn toàn gi ng v i ph ng pháp d p vu t thông

th ng, ch khác là có thêm đ i áp pitrong lòng khuôn có đ i áp, ch t l ng đ c

b m đ y vào lòng khuôn tr c khi đ u tr t mang theo chày đi xu ng, khi chày đi

xu ng ch t l ng s b nén l i và t o ra đ i áp; ho c tùy theo d ng chi ti t mà đ i áp

có th đ c t o ra tr c khi chày đi xu ng b ng cách s d ng b m t ng áp, b m tr c

ti p ch t l ng có áp su t vào lòng c i, giá tr áp su t s đ c đi u khi n b i van gi m

áp sao cho phù h p (hình 1.4)

ảình 1.́ D p th y c có đi u khi n áp su t c i [15]

i áp s làm t ng ma sát gi a phôi và chày (tránh đ c hi n t ng m t n

đ nh), gi m ma sát gi a phôi và c i (ch t l ng đây có tác d ng bôi tr n), làm thay

đ i tr ng thái ng su t-bi n d ng, thay đ i l c t o hình [15, 16, 25, 26, 30, 35]

nguyên công t o hình (hình 1.5) Ví d d p chi ti t d ng côn trong hình 1.6, b ng

ph ng pháp d p th y c s nguyên công t o hình đư gi m t 6 xu ng ch 1 l n d p

so v i công ngh d p truy n th ng

Hình 1.5 ả s d p vu t trong DTC c a m t s d ng chi ti t khác nhau [16]

Hình 1.6 So sánh s l n d p gi a d p th y c và d p vu t truy n th ng [27]

- Ch c n ch t o chính xác chày b i c i s d ng ch t l ng

- T o ra bi n d ng đ ng đ u trên toàn b chi ti t, gi m hi n t ng bi n m ng

c c b do đó nâng cao đ c đ chính xác c a chi ti t d p

- Gi m mòn chày c i, ti t ki m chi phí ph c h i khuôn

- Thu n l i trong vi c d p t o hình các chi ti t l n, hình d ng ph c t p

+ Nh c đi m:

- Chi phí l n cho ch t l ng công tác

- L c d p đòi h i cao h n ph ng pháp truy n th ng b i vì có l c đ i áp trong

lòng c i Trong hình 1.7 l c đ u tr t FSt là t ng c a l c t o hình FU và l c đ i áp

FRe

Hình 1.7 th m i quan h L c và Chi u sâu d p trong DTC [33]

- Chi phí đ u t trang thi t b th y l c t n kém h n so v i ph ng pháp truy n

C n c vào d ng phôi d p ban đ u đ phân lo i các ph ng pháp d p trong công

ngh d p t o hình th y t nh, d p b ng ch t l ng cao áp s d ng v i 2 d ng phôi: phôi

Quá trình t o hình th y t nh chi ti t t phôi t m đ n qua các giai đo n nh sau:

- Giai đo n đóng khuôn: L c đóng khuôn đ c t o ra t máy ép s có tác d ng

ch ng nh n ph n vành phôi và làm kín tránh rò r ch t l ng trong quá trình t o hình

th y t nh (hình 1.10b I.)

- Giai đo n t o hình t do: Sau khi đóng khuôn ch t l ng cao áp s đ c b m

vào lòng c i, áp su t th y t nh s tác d ng đ u lên toàn b b m t phôi, phôi s bi n

d ng t do trong lòng c i đ n khi ch m đáy c i (hình 1.10 b, II.)

- Giai đo n hi u ch nh: Ch t l ng ti p t c đ c t ng áp su t, đ n m t giá tr áp

su t nào đó phôi s bi n d ng d o theo đ y đ biên d ng c a lòng c i, giá tr áp su t

ph i đ l n đ phôi có th đi n đ y hoàn toàn theo các bán kính l n c a c i (hình

- Chi phí ch t o khuôn th p h n do không ph i s d ng chày

- Hi u qu kinh t cao, vì có th t o hình nh ng chi ti t có kích th c và hình

d ng khác nhau cùng m t thi t b mà ch vi c thay đ i hình d ng c a c i

- Có kh n ng d p t o hình nh ng chi ti t có hình d ng ph c t p

+ Nh c đi m so v i công ngh d p truy n th ng:

- Chi phí đ u t ban đ u l n (B t ng áp, h th ng đo l ng, h th ng th y l c)

- Chu trình d p t n th i gian h n

- òi hòi l c đóng khuôn r t l n (Ch ng nh n và làm kín)

- L ng bi n m ng l n và đ không đ ng đ u trên thành chi ti t trong tr ng

h p d p các chi ti t có chi u sâu l n là đáng k [2]

Vì v y, công ngh d p th y t nh v i phôi t m đ n th ng đ c ng d ng đ

d p t o hình các chi ti t l n có hình d ng ph c t p và có chi u sâu d p không l n + Hình nh ng d ng c a công ngh d p th y t nh trong công nghi p ôtô:

Hình 1.12 Các chi ti t c a xe ô tô

Hình 1.13 D p th y t nh thanh B c a xe ôtô trên máy Ứp th y l c [30]

1.2.2.2 D p t o hình th y t nh phôi ng

Công ngh bi n đ i hình d ng c a phôi ng b ng ngu n áp l c cao bên trong

g i là d p thu t nh phôi ng Trong ph n l n các quá trình này: áp l c thu t nh tác

đ ng tr c ti p lên m t trong c a phôi, m t vài tr ng h p khác s tác đ ng c a áp

l c ch t l ng cao đ c th c hi n m t ngoài c a phôi ng

t t c các quy trình k trên ch t l ng (n c hay d u) đóng vai trò là d ng c

t o hình đa n ng: t o ra áp su t phân b đ u, t i tr ng ‘m m’, cho phép tránh đ c

s t p trung t i tr ng, kh n ng bi n d ng l n

Hình 1.14 là đ th quá trình t o hình theo th i gian, các tham s c a quá trình

DTT phôi ng là l c đóng khuôn, áp su t t o hình trong lòng c i, hành trình xilanh

d c tr c, các tham s này đ c tính toán xác đ nh theo th i gian, h th ng đi u khi n

s đi u khi n các tham s phù h p trong quá trình ch t o [10]

Hình 1.14 th quá trình t o hình d p th y t nh [22]

Hình 1.15 Các thông s nh h ng đ n áp su t lòng c i khi DTT phôi ng [33]

Trong quá trình d p t o hình phôi ng, áp su t t o hình c n thi t ph thu c vào bán kính trong nh nh t c a thành ng, chi u dày v t li u và ng su t ch y (hình 1.15) [15, 16, 33, 35]

Công ngh này có kh n ng s n xu t đ c các chi ti t có ch t l ng t t, hình

d ng không gian ph c t p mà tr c đây th ng đ c ch t o b ng ph ng pháp đúc

ho c ph i hàn ghép các b ph n v i nhau Ph n l n s n ph m c a CNDTT cho các phôi ng tr là các chi ti t máy móc, ph n t n i, các chi ti t ch u áp l c Do đó

chúng luôn ph i ch u t i trong quá trình làm vi c Hình 1.16 là các d ng t o hình th y

Hình 1.17 Nguyên lý d p t o hình th y t nh phôi ng có đ ng tr c cong [15]

ảình 1.18 S đ k t h p đ t l - u n trong quá trình t o hình DTT phôi ng [33]

Trong công ngh DTT phôi ng, có th k t h p các nguyên công nh : đ t, c t

trích, u n c c b trong quá trình d p đ nâng cao n ng su t, gi m chi phí ch t o

(hình 1.18)

B n ch t c a quá trình DTT phôi ng chính là t o ra s chuy n đ ng c ng b c,

c c b hay toàn ph n c a v t li u phôi trong gi i h n ch y c a v t li u d i áp su t

th y t nh, theo biên d ng mong mu n c a lòng khuôn đ t o nên nh ng chi ti t có

- T ng chi phí đ u t cho các thi t b th y l c: T ng áp, xilanh d c tr c

- Khó t o hình các chi ti t r ng v i biên d ng m t c t theo đ ng tr c có s thay

đ i đ t ng t và m c đ bi n d ng l n t i các v trí vuông góc v i đ ng tr c trong

không gian

ng d ng: V i nh ng đòi h i v v n đ gi m tiêu th nhiên li u, t ng m c đ

an toàn khi va ch m c a các ph ng ti n v n chuy n nên công ngh d p th y t nh

phôi ng đang đ c ng d ng nhi u nh t trong công nghi p ch t o ôtô (hình 1.19),

tàu cao t c, hàng không v tr , công nghi p qu c phòng Ngoài ra công ngh này

c ng đ c ng d ng ph bi n đ s n xu t các chi ti t dùng trong thi t b nhà t m,

công nghi p hóa ch t, hàng tiêu dùng [2, 15, 16, 22, 25, 30, 35]

Hình 1.19 ng d ng trong công nghi p ô tô

1.3 C ông ngh d p t o hình th y t nh c p phôi t m

Tr c nh ng v n đ hi n nay trong công nghi p s n xu t các ph ng ti n v n

chuy n (ôtô, tàu cao t c, máy bay ) là ph i gi m l ng khí th i (gi m m c tiêu th

nhiên li u) và đòi h i v m c đ an toàn khi x y ra va ch m, ngoài vi c c i ti n hi u

su t làm vi c c a đ ng c thì vi c gi m kh i l ng c a ph ng ti n là r t quan tr ng

gi i quy t đ c v n đ này có m t s h ng đi đ c đ xu t, đó là s d ng các

lo i v t li u nh , v t li u có c tính cao, s d ng các chi ti t có k t c u r ng, thi t k

t i u các biên d ng b m t Các chi ti t đ c s n xu t b ng công ngh d p t o hình

th y l c phôi ng đư ph n nào gi i quy t đ c nh ng thách th c trên, tuy nhiên đ

t o hình nh ng chi ti t r ng có s thay đ i l n các biên d ng m t c t theo các ph ng

khác nhau và chi u dày, v t li u hai b m t trên-d i khác nhau thì công ngh DTT

phôi ng không th th c hi n đ c, công ngh d p t o hình th y t nh đ ch t o các

chi ti t r ng có hình d ng ph c t p t c p phôi t m đư đ c nghiên c u phát tri n b i

Kleiner t i i h c Dortmund trong kho ng đ u nh ng n m 1990 [63] m ra tri n

v ng gi i quy t đ c nh ng v n đ trên

1.3.1 c đi m công ngh

D p th y t nh c p phôi là ph ng pháp s d ng ngu n ch t l ng áp su t cao

b m vào gi a hai phôi (c p phôi t m ban đ u), áp su t ch t l ng s tác d ng đ ng

th i lên hai phôi làm bi n d ng d o phôi theo biên d ng c a lòng c i ây là h ng

nghiên c u m i trong công ngh d p t o hình th y t nh, hiên nay đang thu hút s

quan tâm c a các nhà khoa h c và các công ty trên th gi i

Hình 1.20 S đ nguyên lý quá trình d p th y t nh c p phôi

Hình 1.20 là s đ công ngh d p th y t nh c p phôi t m, quá trình d p t o hình

bao g m các b c sau:

B c 1: C p phôi t m đ c đ t vào lòng c i, sau đó c i trên đi xu ng (đóng

khuôn, ch n phôi ch ng nh n)

B c 2: Ch t l ng cao áp đ c b m vào gi a hai phôi, giai đo n này đ c g i

là giai đo n t o hình t do

B c 3: Khi phôi b t đ u ch m vào lòng c i, b m t ng áp s t ng áp su t đ

tinh ch nh biên d ng phôi theo lòng c i, quá trình này có th k t h p thêm các nguyên công ph (đ t l , c t trích ) đ hoàn thành quá trình d p

B c 4: L y chi ti t ra kh i lòng khuôn

Công ngh d p t o hình th y l c đ ng th i c p kim lo i t m có hai v n đ khác

bi t so v i công ngh d p t o hình th y l c khác đó là v n đ làm kín và ph ng pháp

b m ch t l ng vào gi a hai phôi trong quá trình t o hình

Vi c làm kín lòng khuôn có tính quy t đ nh đ i v i thành công c a nguyên công

t o hình vì v y đây là đi u ki n xem xét tiên quy t khi thi t k Trong quá trình t o

hình DTT c p phôi, n u ch t l ng trong lòng phôi b rò r s gây m t áp su t, không

th làm bi n d ng d o phôi theo biên d ng c a lòng c i Hi n nay, theo các tài li u nghiên c u, đ làm kín có các ph ng pháp sau: Hàn hai vành phôi l i v i nhau

(ph ng pháp 1, hình 1.21), t o l c ép đ l n trên m t ti p xúc gi a hai t m phôi theo

m t đ ng khép kín trên vành mép c a chi ti t r ng ho c s d ng các v t li u làm

kín t i v trí gi a hai vành phôi (ph ng pháp 2, hình 1.21), s d ng gio ng làm

kín(ph ng pháp 3, hình 1.21) Các ph ng pháp làm kín đ c trình bày trên hình

1.21:

Hình 1.21 Các ph ng pháp làm kín

Hình 1.22 Ph ng pháp b m ch t l ng cao áp vào lòng phôi [30]

có th th c hi n đ c thành công quá trình công ngh , ch n ph ng pháp

b m ch t l ng vào gi a hai phôi là r t qu n tr ng, tùy thu c vào đ c đi m (hình d ng, kích th c, yêu c u đ chính xác ) s n ph m, n ng su t mà có th l a ch n các

ph ng pháp khác nhau Theo nghiên c u c a lu n án, có 04 ph ng pháp c p ch t

l ng chính: C p ch t l ng vào gi a hai phôi thông qua ng d n n m gi a hai vành phôi (ph ng pháp 1, hình 1.22), c p ch t l ng thông qua m t t m d n gi a hai phôi (ph ng pháp 2, hình 1.22), d n ch t l ng vào ph n đ nh phôi (ph ng pháp 3, hình

1.22), d n ch t l ng thông qua đ u d n n m v m t phía c a vành phôi (ph ng pháp

4, hình 1.22)

Công ngh này là s k t h p gi a u đi m c a CNDTT phôi t m và phôi ng,

kh c ph c nh c đi m c a d p th y t nh phôi ng đó là kh n ng t o hình các chi ti t

r ng có m t c t ngang theo đ ng tr c thay đ i đ t ng t (hình 1.23) và h n ch trong

t o hình các chi ti t r ng có đ ng tr c thay đ i đa h ng trong không gian

Hình 1.23 M t c t chi ti t trong h th ng treo tam giác c a xe Ôtô [46]

3

Ngoài ra công ngh này còn có nh ng u đi m sau [13, 15, 30, 35, 39, 42, 46,

52, 55, 57, 61]:

- Ch t o đ c các chi ti t r ng có hình d ng ph c t p, đ i x ng ho c không

đ i x ng

- Chi u dày, v t li u hai n a chi ti t có th khác nhau

- M r ng kh n ng t o hình theo các h ng khác nhau trong không gian so v i

công ngh d p th y t nh phôi ng

- Ch t o đ c đ ng th i hai chi ti t sau m t l n d p t o hình th y t nh nên n ng

su t cao h n so v i công ngh d p th y t nh t m đ n

- Gi m chày x c b m t

- Tránh đ c s t p trung t i tr ng, áp l c tác d ng đ u trên b m t phôi

- Gi m chi phí ch t o khuôn do ch c n ch t o lòng c i, rút ng n th i gian ch

t o khuôn

ây chính là nh ng u đi m n i b t so v i công ngh d p truy n th ng hay

công ngh d p th y l c phôi ng thông th ng.V i nh ng u đi m trên, công ngh

này m ra các c h i c t gi m chi phí trong s n xu t các chi ti t r ng có hình d ng

ph c t p

Kh n ng ng d ng trong công nghi p [13, 15, 22, 30, 33, 35, 45, 46, 49, 61]:

Công ngh này còn khá m i m , hi n nay d p th y t nh c p phôi ch y u đ c

ng d ng trong công nghi p ô tô (hình 1.24), đ ch t o các chi ti t nh : các thanh

A, B, C; bình ch a nhiên li u, d m d c thân xe và công ngh này b c đ u áp d ng

đ ch t o các chi ti t r ng có hình d ng ph c t p trong các ph ng ti n giao thông khác nh : máy bay, tàu cao t c, xe môtô ( ng x , bình ch a nhiên li u)

Hình 1.24 ng d ng c a công ngh DTT c p phôi trong công nghi p ôtô [61]

M t s hình nh ng d ng công ngh d p th y t nh c p phôi trong th c t :

Hình 1.25 D p t o hình th y t nh chi ti t c a xe ô tô t c p phôi t m hàn

Hình 1.26 S n ph m đ c d p th y t nh c p phôi

1.3.2 Nh ng k t qu nghiên c u v d p th y t nh c p phôi t m

1.3.2.1 Trên th gi i

T khi công ngh này ra đ i, đư có nhi u nghiên c u đ c tri n khai, các nhà

khoa h c trên th gi i ch y u t p trung nghiên c u nh ng v n đ sau:

- Nghiên c u nh h ng c a các thông s đ u vào: Các thông s đ u vào nh

v t li u phôi, kích th c hình h c c a phôi, l c ch n, ma sát nh h ng đ n quá

trình t o hình đ c các nhà khoa h c quan tâm nghiên c u

- Nghiên c u v ng su t d và hi n t ng đàn h i

- Nghiên c u các gi i pháp công ngh Các nhà khoa h c nghiên c u đ a ra

các gi i pháp đ nâng cao kh n ng c ng nh hi u qu t o hình nh : σghiên c u h

th ng ch n đàn h i ch đ ng, h th ng ch n đa đi m, h th ng đi u khi n áp l c gio ng làm kín, h th ng khuôn có s d ng đ i áp đ t i u dòng ch y kim lo i vào

lòng c i

- Nghiên c u tích h p quá trình công ngh đ nâng cao n ng su t, ch t l ng,

m c đ bi n d ng nh nghiên c u h th ng tích h p các nguyên công: c t l i vành, hàn, đ t trong cùng m t quá trình, nghiên c u công ngh ch t o các chi ti t r ng t

c p phôi t m và phôi ng đ ng th i thông qua m t b c d p; nghiên c u công ngh

DTT c p phôi t m tr ng thái gia nhi t đ gi m l c đóng khuôn và nâng cao kh

n ng bi n d ng

a) Nghiên c u v nh h ng c a các thông s đ u vào đ n quá trình t o hình

Hai nhà nghiên c u P.Hein và F Vollertsen thu c i h c Erlangen-Nurembert – c (1997) đư công b các k t qu nghiên c u v quá trình DTT chi ti t hình c c

tr , t c p phôi t m không hàn, hai n a chi ti t có chi u sâu khác nhau, v t li u phôi

là thép DC04 [46] Tác gi đư s d ng ph ng pháp mô ph ng s k t h p v i th c

nghi m đ nghiên c u v nh h ng c a l c ch n đ n kh n ng ch y v t li u vào

lòng c i, nghiên c u nh h ng c a ma sát gi a hai phôi v i nhau và gi a phôi v i

c i, ng c l i phôi d dàng đ c kéo vào lòng c i h n khi l c ch n đ c đi u khi n

t ng d n theo áp su t t o hình

Hình 1.27 nh h ng c a l c ch n đ n dòng ch y kim lo i vào lòng c i [46]

Nghiên c u v nh h ng c a ma sát trên ph n vành phôi, b ng ph ng pháp

mô ph ng s tác gi đư ch ra r ng, v i h s ma sát nh thì phôi đ c kéo vào lòng

c i t t h n, chi u dày chi ti t phân b đ u h n

Hình 1.28 nh h ng c a h s ma sát đ n quá trình t o hình [46]

Xét v m c đ kéo ph n vành phôi, h s ma sát nh h ng v i phôi dày là l n

h n phôi m ng (n a d i) giai đo n t o hình t do hình 1.29:

T k t qu trên các tác gi k t lu n, có th thay đ i đi u ki n ma sát đ đ t đ c

ch t l ng chi ti t t o hình (phân b chi u dày phôi trên thành), hay nói cách khác thì đi u ki n ma sát s nh h ng đ n m c đ kéo phôi vào lòng c i Các tác gi c ng

đư ti n hành th c nghi m đ ki m ch ng k t qu mô ph ng s

Tác gi P.Hein, S σovotny (2001) c ng ti n hành nghiên c u quá trình t o hình

th y t nh t c p phôi t m không hàn v i v t li u là h p kim nhôm [55] So sánh v i

quá trình t o hình v i v t li u phôi là DC04, hình 1.31 là đ th quá trình DTT t o

hình chi ti t hình tr r ng:

Hình 1.31 So sánh quá trình t o hình c a h p kim nhôm và thỨp DC0́ [55]

th quá trình t o hình v i v t li u DC04 và h p kim nhôm AA 6016-T4 cho

th y, do kh n ng bi n d ng th p h n c a h p kim nhôm nên chi u sâu t o hình c a

nhôm là nh h n DC04, h p kim nhôm có ng su t ch y th p h n DC04 và s khác

nhau v thu c tính v t li u (giá tr d h ng, bi n c ng ) nên giá tr l c ch n và áp

su t t o hình nh h n so v i DC04

Nghiên c u v ch s d h ng r, tác gi đư ch ra nh h ng c a giá tr d h ng

trong d p th y t nh l n h n so v i d p vu t thông th ng, nghiên c u còn đ a ra so

sánh v ng su t trên ph n vành trong tr ng h p vu t và vu t có kéo c a v t li u

DC04 có giá tr d h ng r = 1.8 và c a h p kim nhôm có giá tr d h ng r = 0.6

(hình 1.32):

Hình 1.32 So sánh ng su t khi vu t có kỨo và vu t [55]

th trên hình 1.32 đ c tác gi xây d ng t mô ph ng s bi u th m i quan

h gi a áp su t t o hình và ng su t trên ph n vành phôi ng th ng giao v i đ ng

cong là giá tr ng su t d p vu t t i l c ch n 650 kN, v trí bi u th ph n vành b t đ u

đ c kéo vào lòng c i Tr ng h p r = 1.8 vành phôi b t đ u đ c kéo vào lòng c i

t i áp su t kho ng 24 bar, v i r = 0.6 ph n vành b t đ u đ c kéo vào lòng c i khi áp

su t l n h n 80 bar, đi u này cho th y v t li u có tr s d h ng r l n h n thì phôi

s d dàng đ c kéo vào lòng c i h n, d p t o hình th y t nh đ c chi ti t có chi u

sâu l n h n

Nghiên c u v nh h ng c a l c ch n trong quá trình t o hình, các nhà khoa

h c đư ti n hành nghiên c u xây d ng các đ ng l c ch n t i u đ tránh các hi n

t ng sai h ng trong quá trình t o hình Tác gi S.Bobbert thu c trung tâm nghiên

c u phát tri n c a công ty Daimler Chrysler AG – c (2000) đư nghiên c u b ng

nh n đư xu t hi n áp su t t o hình th p và nh n nhi u h n khi áp su t t ng, còn v i

đ ng cong 2 cho th y b m t chi ti t đ c t o hình t t h n:

Hình 1.35 K t qu mô ph ng [37]

Tác gi ti n hành th c nghi m d p th y t nh mô hình chi ti t t c p phôi t m

hàn, k t qu hoàn toàn t ng đ ng v i mô ph ng s :

Hình 1.36 K t qu th c nghi m [37]

Nghiên c u v l c ch n c a các tác gi LIU Wei, LIU Gang, CUI Xiao-lei, XU Yong-Chao, YUAN Shi-Jian [52, 53], thông qua mô ph ng s và th c nghi m các tác gi c ng đư đ a ra đ ng l c ch n phù h p trong quá trình DTT chi ti t c u t

c p phôi t m không hàn và DTT t o hình m t chi ti t r ng t c p phôi t m hàn có hình d ng m t c t theo đ ng tr c thay đ i:

ti t d p b nh n ph n vành, nguyên nhân là do l c ch n không đ l n đ làm kín và

ch ng nh n; v i l c ch n 700 kN chi ti t d p b rách ph n đ nh, nguyên nhân là do

l c ch n l n quá, ph n vành phôi b gi ch t trên mi ng c i, ph n đ nh ch u bi n d ng kéo đ n m t giá tr áp su t t o hình nào đó s b phá h y; v i l c ch n đ c thay đ i theo đ ng b c t ng ng v i áp su t t o hình (đ ng 3) thì v n đ m b o v n đ làm

kín và ph n vành phôi đ c kéo vào lòng c i trong quá trình DTT nên chi ti t d p

không b nh n, rách; đ t yêu c u Các tác gi ti p t c nghiên c u v đ ng l c ch n

cho chi ti t d p có hình d ng ph c t p, d p th y t nh t c p phôi t m hàn, tác gi c ng

đư xác đ nh đ c đ ng l c ch n phù h p (đ ng 2) đ d p thành công chi ti t (hình

1.38)

Các k t qu nghiên c u trên cho th y, vi c xác đ nh l c ch n phù h p là r t quan

tr ng đ tránh ph ph m trong quá trình t o hình

Nghiên c u v kh n ng t o hình v i các d ng m t c t khác nhau trong DTT

c p phôi c ng đư đ c tác gi M.Sato và A.Tomizawa nghiên c u [57], đ i t ng

nghiên c u là chi ti t có đáy d ng l i và lõm (hình 1.39) và đ c DTT t c p phôi

t m không hàn

Hình 1.39 Biên d ng m t c t chi ti t có đáy lõm và đáy l i [57]

K t qu nghiên c u cho th y, khi t s h/w t ng thì m c đ bi n m ng đ i v i

chi ti t có đáy l i (hình 1.40b) là mãnh li t h n so v i chi ti t có đáy lõm (hình 1.40a),

có đi u này là do v i m t c t l i, sau khi bi n d ng t do, đ n giai đo n phôi ch m

vào m t c i phía thành bên c a vùng l i, s b l c ma sát gi l i làm cho v t li u không th ch y vào vùng l i, d n đ n m c đ bi n m ng cao:

a) Chi ti t có đáy lõm b) Chi ti t có đáy l i

Hình 1.40 M c đ bi n m ng ph thu c t s h/w [57]

So sánh v m c đ kéo v t li u ph n vành phôi vào lòng c i c ng cho th y, chi

ti t có đáy lõm thì phôi đ c kéo vào t t h n là chi ti t có đáy l i, hình 1.41:

Hình 1.41 M c đ kỨo ph n vành phôi [57]

Tác gi k t lu n, ch t o các chi ti t có đáy lõm có nhi u u đi m h n v m c

đ bi n m ng và đ gi m nguy c phá h y v t li u, v i chi ti t có đáy l i ph i thi t

k t s h/w sao cho phù h p đ tránh bi n m ng quá m c có th d n đ n hi n t ng

rách t i đáy chi ti t

Nghiên c u DTT v i chi ti t có chi u sâu n a trên và n a d i khác nhau, k t

qu nghiên c u c a các tác gi đư ch ra, chi ti t có đáy lõm s gi m nguy c b nh n

ph n thành h n so v i thi t k chi ti t có đáy l i

Nghiên c u v kho ng t o hình chi ti t có đ ng tr c cong c a các tác gi , k t

qu cho th y, t o hình b ng công ngh DTT t c p phôi m c đ bi n d ng ph n vành

và đ co ph n vành là th p h n so v i ph ng pháp d p t o hình thông th ng (hình

1.42, hình 1.50)

Hình 1.42 M c đ kỨo ph n vành DTT c p phôi so v i d p truy n th ng [57]

Hình 1.43 So sánh m c đ bi n d ng ph n vành [57]

T k t qu nghiên c u, tác gi đư ng d ng đ ch t o th nghi m thành công

chi ti t thanh ngang (cross member) và chi ti t giá treo (suspension) c a xe ôtô Nghiên c u v nh h ng c a hình d ng phôi, công b [52] đư kh ng đ nh, kích

th c, hình d ng phôi có nh h ng r t l n đ n k t qu t o hình, kích th c phôi h p

lý không nh ng tránh đ c hi n t ng nh n, rách mà còn ti t ki m đ c v t li u Tác

gi th c nghi m v i 03 phôi khác nhau, v i biên d ng phôi h p lý (phôi 2) chi ti t

d p không b phá h y (phôi 1) và nh n ph n chuy n ti p gi a các m t (phôi 3), hình

1.44

Hình 1.44 nh h ng c a biên d ng phôi đ n quá trình t o hình [52]

b) Nghiên c u v ng su t d và hi n t ng đàn h i trong quá trình t o hình

Gi i pháp đi u khi n l c ch n: L c ch n (l c đóng khuôn) có vai trò r t quan

tr ng trong DTT c p phôi, v i giá tr l c ch n phù h p, phôi có th d dàng đ c kéo

vào lòng c i tránh hi n t ng nh n, rách gây nên ph ph m.Trong công ngh d p

th y t nh, v n đ khó kh n nh t t o l c ch n đ l n đ ch ng nh n và làm kín L c

ch n đ làm kín ng n không cho ch t l ng rò rì, đ ng th i c ng là tr l c c n tr vi c

kéo phôi ph n vành ch n vào lòng c i Gi i pháp đi u khi n l c ch n t i các khu

v c khác nhau (ch n đa đi m) đư đ c đ c p đ n trong các tài li u [16, 34], thông

qua các xilanh ch n và sensor đ c b trí trên ph n vành, l c ch n s đ c đi u khi n

t i u đ phôi d dàng ch y vào lòng c i, h th ng này s làm gi m m c đ bi n

m ng và đi u khi n vi c phân b bi n m ng t i các khu v c trên chi ti t sao cho phù

h p, hình 1.46

Hình 1.46 ả th ng ch n đa đi m [16]

Ngoài ra tài li u [16] còn trình bày gi i pháp làm kín b ng cách đi u khi n áp

l c tác d ng lên gio ng đ làm kín, khi đó l c ch n trên ph n vành s gi m do ch

làm nhi m v ch ng nh n, do đó m c đ bi n m ng s gi m, hình 1.47:

Hình 1.47 ả th ng đi u khi n áp l c gio ng làm kín [16]