Tóm tắt Luận án tiến sĩ Kỹ thuật: Nghiên cứu công nghệ ép chảy ngược thép hợp kim thấp độ bền cao để chế tạo ống chịu áp lực

Mục tiêu của luận án nhằm nghiên cứu cơ sở khoa học và thực tiễn để ứng dụng công nghệ ép chảy ngược thép hợp kim trạng thái nóng để chế tạo chi tiết dạng ống chịu áp lực, phục vụ nhu cầu ngày càng lớn của thị trường trong nước.

     B  GIÁO D C VÀ ĐÀO T O Ộ Ụ Ạ        B  CÔNG TH Ộ ƯƠ NG

VI N NGHIÊN C U C  KHÍ Ệ Ứ Ơ

BÙI KH C KHÁNH Ắ

L C Ự  

CHUYÊN NGÀNH: K  THU T C  KHÍ Ỹ Ậ Ơ

MàS : Ố  9520103

Công trình đ ượ c hoàn thành t i Vi n nghiên c u C  khí  ạ ệ ứ ơ ­ B  Công ộ  

Lu n án s  đ ậ ẽ ượ c b o v  tr ả ệ ướ c H i đ ng ch m Lu n án c p vi n ộ ồ ấ ậ ấ ệ

H p t i: Vi n nghiên c u C  khí – B  Công th ọ ạ ệ ứ ơ ộ ươ ng

Tòa nhà tr  s  chính, s  4 Đ ụ ở ố ườ ng Ph m Văn Đ ng  ạ ồ

Qu n C u gi y – Thành ph  Hà N i ậ ầ ấ ố ộ

Vào h i   gi   , ngày     tháng    năm ồ ờ

Có th  tìm hi u Lu n án t i các th  vi n: ể ể ậ ạ ư ệ

Th  vi n Qu c gia; ư ệ ố

Th  vi n Vi n nghiên c u C  khí; ư ệ ệ ứ ơ

Th  vi n Tr ư ệ ườ ng Đ i h c SPKT H ng Yên ạ ọ ư

M  Đ U Ở Ầ

1. Tính c p thi t c a đ  tàiấ ế ủ ề

Công ngh  gia công áp l c đóng vai trò quan tr ng trong ngành c  khí. S n ph m c a công ngh  giaệ ự ọ ơ ả ẩ ủ ệ  công áp l c r t đa d ng t  nh ng chi ti t d ng h p, bình ch a đ n nh ng chi ti t ch u áp l c nh :ự ấ ạ ừ ữ ế ạ ộ ứ ế ữ ế ị ự ư  bình khí nén,  ng ch u áp l c…ố ị ự được s  d ng ngày càng nhi u v i nhu c u ngày càng l n. Tử ụ ề ớ ầ ớ uy nhiên, ph n l n các s n ph m này đang ph i nh p kh u t  nầ ớ ả ẩ ả ậ ẩ ừ ước ngoài, đ c bi t là các chi ti t d ngặ ệ ế ạ  

ng ch u áp l c ph c v  cho công nghi p dân d ng và qu c phòng. Đ  t ng b c làm ch  công

ngh , ch  đ ng trong s n xu t, ph c v  cho chệ ủ ộ ả ấ ụ ụ ương trình n i đ a hóa thay th  s n ph m nh pộ ị ế ả ẩ ậ  

kh u, thì vi c tìm hi u nghiên c u công ngh  phù h p v i đi u ki n s n xu t t i Vi t Nam là r tẩ ệ ể ứ ệ ợ ớ ề ệ ả ấ ạ ệ ấ  

c n thi t. ầ ế Thông thường  ng ch u áp l c đố ị ự ượ ảc s n xu t b ng phấ ằ ương pháp d p vu t t  phôi t m,ậ ố ừ ấ  tuy nhiên trong đi u ki n s n xu t c a nề ệ ả ấ ủ ước ta hi n nay vi c ch  t o phôi t m còn g p nhi u khóệ ệ ế ạ ấ ặ ề  khăn, ngoài ra phôi thép t m còn có tính d  hấ ị ướng,  nh hả ưởng không t t đ n quá trình bi n d ngố ế ế ạ  

t o hình cũng nh  ch t lạ ư ấ ượng s n ph m sau khi d p vu t. Đ  ch  đ ng nguyên li u cũng nh  kh cả ẩ ậ ố ể ủ ộ ệ ư ắ  

ph c đụ ược tính d  hị ướng c a thép t m dùng trong d p vu t, thì ép ch y ngủ ấ ậ ố ả ượ ừc t  phôi thép đúc 

được xem là gi i pháp hi u qu  đ  ch  t o chi ti t d ng  ng ch u áp l c, phù h p ả ệ ả ể ế ạ ế ạ ố ị ự ợ v iớ  đi u ki nề ệ  

s n xu t trong nả ấ ước hi n nay.  ệ

Ép ch y ngả ược là m t phộ ương pháp t o hình v t li u, trong đó kim lo i ch y ra t  bu ng ép qua lạ ậ ệ ạ ả ừ ồ ỗ thoát dưới tác d ng c a l c ép và chi u ch y c a kim lo i ngụ ủ ự ề ả ủ ạ ược v i chi u l c tác d ng. Chi ti tớ ề ự ụ ế  sau khi ép ch y ngả ược có c  tính đơ ược c i thi n r t nhi u, phù h p v i vi c ch  t o chi ti t  ngả ệ ấ ề ợ ớ ệ ế ạ ế ố  

ch u áp l c. Công ngh  này ngày càng đị ự ệ ượ ức  ng d ng r ng rãi và nh n đụ ộ ậ ược nhi u s  quan tâm c aề ự ủ  các nhà khoa h c trong và ngoài nọ ước nh m phát tri n công ngh , nâng cao hi u qu  quá trình épằ ể ệ ệ ả  

ch y ngả ược đ  ch  t o chi ti t  ng ch u áp l c. Tuy nhiên, các công trình nghiên c u trong nể ế ạ ế ố ị ự ứ ướ  c

hi n nay ch a đ y đ , chuyên sâu và ch a có tính  ng d ng cao trong vi c ch  t o chi ti t d ngệ ư ầ ủ ư ứ ụ ệ ế ạ ế ạ  

ng ch u áp l c b ng công ngh  ép ch y ng c. T  nh ng v n đ  c p thi t trên lu n án đã ch n

đ  tài nghiên c u:ề ứ  “Nghiên c u công ngh  ép ch y ng ứ ệ ả ượ c thép h p kim th p đ  b n cao đ  ch ợ ấ ộ ề ể ế  

t o  ng ch u áp l c” ạ ố ị ự

2. M c tiêu nghiên c u c a lu n ánụ ứ ủ ậ

Nghiên c u c  s  khoa h c và th c ti n đ   ng d ng công ngh  ép ch y ngứ ơ ở ọ ự ễ ể ứ ụ ệ ả ược thép h p kim tr ngợ ạ  thái nóng đ  ch  t o chi ti t d ng  ng ch u áp l c, ph c v  nhu c u ngày càng l n c a th  trể ế ạ ế ạ ố ị ự ụ ụ ầ ớ ủ ị ườ  ngtrong nước

3. Đ i tố ượng và ph m vi nghiên c u c a lu n ánạ ứ ủ ậ

­ Đ i tố ượng nghiên c u:ứ

+ Quá trình bi n d ng t o hình chi ti t d ng  ng b ng phế ạ ạ ế ạ ố ằ ương pháp ép ch y ngả ược: s  phân bự ố 

ng 

ứ su t, bi n d ng, chuy n bi n t  ch c, s  hóa b n v t li u.ấ ế ạ ể ế ổ ứ ự ề ậ ệ

+ Tính ch t c a thép h p kim th p đ  b n cao 30X3Mấ ủ ợ ấ ộ ề Φ trong quá trình ép ch y ngả ược, ph c vụ ụ cho vi c ch  t o v  đ ng c  đ n ch ng tăngệ ế ạ ỏ ộ ơ ạ ố  

­ Ph m vi nghiên c u:ạ ứ

+ Nghiên c u  nh hứ ả ưởng c a h  s  bi n d ng thông qua t  s  gi a đủ ệ ố ế ạ ỉ ố ữ ường kính trong v i đớ ườ  ngkính ngoài (d/D) và t  s  gi a chi u cao v i đỉ ố ữ ề ớ ường kính ngoài (H/D) c a s n ph m, đ n kh  năngủ ả ẩ ế ả  

t o hình chi ti t  ng trong quá trình ép ch y ngạ ế ố ả ược

+ Nghiên c u s  phân b   ng su t, bi n d ng, đ  th  l c trong quá trình ép ch y ngứ ự ố ứ ấ ế ạ ồ ị ự ả ược. 

+ Bước đ u nghiên c u s  thay đ i v  t  ch c, c  tính kim lo i sau quá trình ép ch y ngầ ứ ự ổ ề ổ ứ ơ ạ ả ược

 4. Phương pháp nghiên c uứ

K t h p gi a nghiên c u lý thuy t v i th c nghi m, c  th :ế ợ ữ ứ ế ớ ự ệ ụ ể

­ Nghiên c u c  s  lý thuy t bi n d ng d o kim lo i, các quá trình x y ra trong bi n d ng nóng vàứ ơ ở ế ế ạ ẻ ạ ả ế ạ  

ép ch y ngả ược làm c  s  cho nghiên c u mô ph ng và th c nghi m.ơ ở ứ ỏ ự ệ

­ Xây d ng h  th ng th c nghi m phù h p v i m c tiêu và n i dung nghiên c u. S  d ng các thi tự ệ ố ự ệ ợ ớ ụ ộ ứ ử ụ ế  

b  đo, ki m tra và các ph n m m s n có đ  x  lý s  li u đ m b o đ  chính xác.ị ể ầ ề ẵ ể ử ố ệ ả ả ộ

­ Ti n hành th c nghi m ki m ch ng đ  xác nh n tính hi u qu , đ  tin c y c a phế ự ệ ể ứ ể ậ ệ ả ộ ậ ủ ương pháp nghiên c u, đánh giá k t qu  th c nghi m làm c  s  cho vi c s n xu t  ng ch u áp l c t i Vi tứ ế ả ự ệ ơ ở ệ ả ấ ố ị ự ạ ệ  Nam

5. Ý nghĩa khoa h c và th c ti n c a lu n ánọ ự ễ ủ ậ

5.1. Ý nghĩa khoa h cọ

­ Nghiên c u  ng d ng c  s  lý thuy t phứ ứ ụ ơ ở ế ương pháp ép ch y ngả ược đ  ch  t o chi ti t d ng  ngể ế ạ ế ạ ố  

ch u áp l c t  thép h p kim th p đ  b n cao.ị ự ừ ợ ấ ộ ề

­ K t h p nghiên c u lý thuy t v i mô ph ng s  và th c nghi m nh m xác đ nh mi n làm vi c phùế ợ ứ ế ớ ỏ ố ự ệ ằ ị ề ệ  

h p c a các t  s  (d/D), (H/D) đ n quá trình t o hình chi ti t trong ép ch y ngợ ủ ỉ ố ế ạ ế ả ược thép h p kim.ợ

­ Kh o sát  nh hả ả ưởng c a các t  s  gi a đủ ỉ ố ữ ường kính trong v i đớ ường kính ngoài (d/D) và chi u caoề  

v i đớ ường kính ngoài (H/D) c a chi ti t  ng đ n m c đ  bi n d ng (ủ ế ố ế ứ ộ ế ạ φ), l c ép (P). Qua đó xâyự  

d ng mi n làm vi c và hàm quan h  gi a (d/D), (H/D) v i ự ề ệ ệ ữ ớ φ; P. 

­ Đ a ra đư ược quy lu t phân b   ng su t, bi n d ng trong quá trình ép ch y ngậ ố ứ ấ ế ạ ả ược thép h p kimợ  30X3M  và tìm đΦ ược mi n làm vi c phù h p làm c  s  khoa h c cho quá trình th c nghi m, đ mề ệ ợ ơ ở ọ ự ệ ả  

b o kh  năng bi n d ng t o hình c a chi ti t. ả ả ế ạ ạ ủ ế

­ Bước đ u xác đ nh đầ ị ượ ực s  chuy n bi n t  ch c c i thi n c  tính c a thép h p kim 30X3M  sauể ế ổ ứ ả ệ ơ ủ ợ Φ  quá trình ép ch y ngả ược đáp  ng yêu c u chi ti t  ng ch u áp l c. ứ ầ ế ố ị ự

5.2. Ý nghĩa th c ti nự ễ

­ K t qu  nghiên c u c a lu n án góp ph n phát tri n chuyên ngành gia công áp l c, ch  đ ng trongế ả ứ ủ ậ ầ ể ự ủ ộ  

vi c s n xu t chi ti t  ng ch u áp l c ph c v  công nghi p dân d ng và qu c phòng.ệ ả ấ ế ố ị ự ụ ụ ệ ụ ố

­ Xác đ nh đị ược mi n làm vi c phù h p v i t  s  d/D = 0,77 ÷ 0,81 và H/D ≤ 3,6 nh m nâng caoề ệ ợ ớ ỉ ố ằ  

hi u qu  trong quá trình ép ch y ngệ ả ả ược

­ Xác đ nh đ c nhi t đ  thích h p cho quá trình ép ch y ng c thép h p kim   tr ng thái nóng (T = C).ị ượ ệ ộ ợ ả ượ ợ ở ạ

­ K t qu  th c nghi m đã ch  t o thành công v  đ ng c  đ n ch ng tăng PG–29 làm c  s  choế ả ự ệ ế ạ ỏ ộ ơ ạ ố ơ ở  

vi c s n xu t  ng ch u áp l c t i Vi t Nam.ệ ả ấ ố ị ự ạ ệ

­ K t qu  nghiên c u lu n án có th  làm tài li u tham kh o ph c v  cho gi ng d y và nghiên c uế ả ứ ậ ể ệ ả ụ ụ ả ạ ứ  trong chuyên ngành gia công áp l c.ự

 6. Các đi m m i c a lu n ánể ớ ủ ậ

­ Xây d ng đự ược bài toán kh o sát  nh hả ả ưởng c a các t  s  (d/D) và (H/D) t i m c đ  bi n d ng,ủ ỉ ố ớ ứ ộ ế ạ  

l c ép trong quá trình ép ch y ngự ả ược thép h p kim th p đ  b n cao. Đ ng th i xác đ nh đợ ấ ộ ề ồ ờ ị ược mi nề  làm vi c phù h p c a các t  s  (d/D) và (H/D) t i l c ép trung bình l n nh t và m c đ  bi n d ngệ ợ ủ ỉ ố ớ ự ớ ấ ứ ộ ế ạ  

tương đương l n nh t.ớ ấ

­ Xác đ nh đị ược kích thước bán kính c u (R) c a m t đ u phôi, thay vì phôi có l  hình nón c t nhầ ủ ặ ầ ỗ ụ ư 

th c t  s n xu t, gi m đự ế ả ấ ả ượ ỷ ệc t  l  sai h ng trong quá trình ép ch y ngỏ ả ược. 

­ Xác đ nh quy lu t c a s  phân b   ng su t, bi n d ng trong quá trình ép ch y ngị ậ ủ ự ố ứ ấ ế ạ ả ược, t  đó xâyừ  

d ng mô hình bi n d ng c a v t li u trong quá trình ép ch y ngự ế ạ ủ ậ ệ ả ược thép h p kim.ợ

­ Xây d ng h  th ng th c nghi m, phù h p v i đi u ki n nghiên c u và s n xu t trong nự ệ ố ự ệ ợ ớ ề ệ ứ ả ấ ước, chủ 

đ ng ch  t o  ng ch u áp l c b ng phôi thép h p kim đúc s n xu t t i Vi t Nam.ộ ế ạ ố ị ự ằ ợ ả ấ ạ ệ

7. K t c u c a lu n ánế ấ ủ ậ

Ngoài ph n m  đ u và các m c theo quy đ nh, n i dung nghiên c u c a lu n án đầ ở ầ ụ ị ộ ứ ủ ậ ược trình bày trong 04 chương và k t lu n chung c a lu n án.ế ậ ủ ậ

­ Chương 1: T ng quan công ngh  ép ch y ngổ ệ ả ược thép ch  t o  ng ch u áp l c.ế ạ ố ị ự

­ Chương 2: C  s  lý thuy t quá trình bi n d ng t o hình v t li u trong ép ch y ngơ ở ế ế ạ ạ ậ ệ ả ược

­ Chương 3: Nghiên c u quá trình ép ch y ngứ ả ược thép h p kim tr ng thái nóng b ng ph n m m môợ ạ ằ ầ ề  

ph ng s ỏ ố

­ Chương 4: Nghiên c u th c nghi m ép ch y ngứ ự ệ ả ược thép h p kim tr ng thái nóng,  ng d ng chợ ạ ứ ụ ế 

t o v  đ ng c  đ n ch ng tăng.ạ ỏ ộ ơ ạ ố

­ K t lu n và hế ậ ướng nghiên c u ti p theoứ ế

­ Danh m c tài li u tham kh o, các công trình đã công b , ph  l c c a lu n án.ụ ệ ả ố ụ ụ ủ ậ

CH ƯƠ NG 1: T NG QUAN CÔNG NGH  ÉP CH Y NG Ổ Ệ Ả ƯỢ C THÉP 

CH  T O  NG CH U ÁP L C Ế Ạ Ố Ị Ự

1.1. Công ngh  ch  t o  ng thép ch u áp l cệ ế ạ ố ị ự

Căn c  vào công ngh  s n su t và hình d ng phôi s  d ng ứ ệ ả ấ ạ ử ụ ta chia thành hai nhóm:  ng thépố  ch  t oế ạ  

b ng phằ ương pháp hàn và  ng thép ch  t o b ng ố ế ạ ằ phương pháp gia công áp l cự  Qua phân tích 

đ c đi m các phặ ể ương pháp trên cho th y gia công áp l c là m t phấ ự ộ ương pháp phù h p choợ  

vi c s n xu t chi ti t  ng ch u ápệ ả ấ ế ố ị  l cự

1.2. M t s  phộ ố ương pháp ch  t o  ng b ng gia công áp l c.ế ạ ố ằ ự

Gia công áp l c là phự ương pháp t o hình v t li u d a trên c  s  bi n d ng d o c a kim lo i. Doạ ậ ệ ự ơ ở ế ạ ẻ ủ ạ  

hi u  ng hóa b n trong quá trình bi n d ng t o hình mà c  tính s n ph m đệ ứ ề ế ạ ạ ơ ả ẩ ược c i thi n nhi u soả ệ ề  

v i v t li u đ u vào. Tùy thu c phôi đ u vào, kích thớ ậ ệ ầ ộ ầ ướ ảc s n ph m, yêu c u làm vi c và thi t bẩ ầ ệ ế ị 

c a c  s  s n xu t có th  ch n phủ ơ ở ả ấ ể ọ ương pháp phù h p đ  ch  t o ra các lo i  ng ch u áp l c khácợ ể ế ạ ạ ố ị ự  nhau nh : phư ương pháp d p vu t; phậ ố ương pháp mi t; phế ương pháp cán; phương pháp ép ch y.ả

Từ đặc điểm của các phương pháp trên để chủ động phôi đầu vào cũng

như khắc phục được tính dị hướng của thép tấm dùng trong dập vuốt, đảm

bảo phù hợp với thiết bị hiện có thì ép chảy ngược từ phôi thép đúc do Việt

Nam sản xuất là giải pháp hiệu quả để chế tạo chi tiết ống chịu áp lực trong

nước hiện nay

Trong quá trình ép chảy ngược dưới tác dụng của lực ép vật liệu chảy theo

khe hở vành khuyên hình thành giữa chày và cối để hình thành nên chi tiết

dạng ống Trong đó kim loại bị nén khối trong buồng ép, tổ chức thay đổi vì

vậy cơ tính vật liệu được cải thiện rất nhiều, quá trình ép chảy ngược như

hình 1.1.

Hình 1.1 Quá trình ép chảy ngược chế tạo

chi tiết dạng ống

1.3 Sự phát triển công nghệ ép chảy ngược, ứng dụng chế tạo ống chịu áp lực

­ Ép ch yả  ngược v t li u kim lo i đậ ệ ạ ược ứng d ng đ  ch  t o chi ti t  ng t  v t li u Al, Sn, Pb ụ ể ế ạ ế ố ừ ậ ệ   nhi t đ  th ng b t đ u đ c th c hi n t  đ u th  k  XIX và ép ch y nóng thép ch  b t đ u

1.4. K t qu  nghiên c u v  công ngh  ép ch y ngế ả ứ ề ệ ả ược

* Tình hình nghiên c u công ngh  ép ch y ng ứ ệ ả ượ c trên th  gi i ế ớ

Công ngh  ép ch y ngệ ả ược đ  ch  t o ra chi ti t d ng  ng ch u áp l c ngày càng nh n để ế ạ ế ạ ố ị ự ậ ược nhi uề  

s  quan tâm c a các nhà khoa h c, nhi u công trình nghiên c u nh m phát tri n, t i  u hóa côngự ủ ọ ề ứ ằ ể ố ư  ngh , nâng cao năng xu t ch t lệ ấ ấ ượng c a s n ph m. Các nghiên c u ch  y u t p trung vào nh ngủ ả ẩ ứ ủ ế ậ ữ  

n i dung: V  phộ ề ương pháp nghiên c u quá trình ép ch y ngứ ả ược; v  k t c u khuôn; v  l c ép – maề ế ấ ề ự  sát trong ép ch y ngả ược; v  c u trúc t  ch c và c  tính c a v t li u sau quá trình ép ch y ngề ấ ổ ứ ơ ủ ậ ệ ả ượ  c;

v  phề ương pháp m i trong ch  t o chi ti t  ng b ng công ngh  ép ch y ngớ ế ạ ế ố ằ ệ ả ược. 

* Tình hình nghiên c u công ngh  ép ch y ng ứ ệ ả ượ ạ c t i Vi t Nam ệ

Đã có m t s  công trình nghiên c u trong nộ ố ứ ước v  công ngh  ép ch y ngề ệ ả ược thép   tr ng thái nóng,ở ạ  

ph n l n các công trình này ch  d ng l i   nghiên c u mô hình hóa, mô ph ng s  Trên th c t  s nầ ớ ỉ ừ ạ ở ứ ỏ ố ự ế ả  

xu t v  đ ng c  đ n ch ng tăng PG­29 b ng công ngh  ép ch y ngấ ỏ ộ ơ ạ ố ằ ệ ả ược ch  d a trên tính toán lýỉ ự  thuy t và kinh nghi m cho k t qu  ch a đế ệ ế ả ư ược nh  mong mu n, t  l  sai h ng cao.   ư ố ỷ ệ ỏ

Trên c  s  phân tích k t qu  các công trình nghiên c u trong và ngoài nơ ở ế ả ứ ước, yêu c u kích thầ ước đ tặ  

ra cho chi ti t  ng sau khi ép ch y ngế ố ả ược, lu n án nghiên c u  nh hậ ứ ả ưởng c a các t  s  gi a đủ ỉ ố ữ ườ  ngkính trong v i đớ ường kính ngoài (d/D) và t  s  gi a chi u cao v i đỉ ố ữ ề ớ ường kính ngoài (H/D) c a s nủ ả  

ph m đ n quá trình t o hình chi ti t b ng phẩ ế ạ ế ằ ương pháp nghiên c u: k t h p gi a nghiên c u lýứ ế ợ ữ ứ  thuy t, s  d ng mô ph ng s  và th c nghi m. M c đích tìm ra mi n làm vi c phù h p c a các t  sế ử ụ ỏ ố ự ệ ụ ề ệ ợ ủ ỉ ố này đ  đ m b o yêu c u chi ti t  ng sau ép ch y ngể ả ả ầ ế ố ả ược có chi u cao l n nh t, chi u dày thànhề ớ ấ ề  

m ng nh t và c  tính tăng cao đáp  ng yêu c u c a chi ti t  ng ch u áp l c.ỏ ấ ơ ứ ầ ủ ế ố ị ự  

K T LU N CHẾ Ậ ƯƠNG 1

Nghiên c u t ng quan công ngh  ép ch y ngứ ổ ệ ả ược thép đ  ch  t o  ng ch u áp l c rút ra m t s  k tể ế ạ ố ị ự ộ ố ế  

lu n:ậ

­ Nh  hi n tờ ệ ượng hóa b n bi n d ng mà chi ti t sau khi gia công áp l c đ t c  tính t t, đ  b n caoề ế ạ ế ự ạ ơ ố ộ ề  

do v y gia công áp l c đậ ự ược xem là gi i pháp phù h p trong vi c t o ra các chi ti t  ng ch u áp l cả ợ ệ ạ ế ố ị ự  

hi u qu  cho vi c ch  t o chi ti t  ng ch u áp l c trong đi u ki n s n xu t nệ ả ệ ế ạ ế ố ị ự ề ệ ả ấ ước ta hi n nay.ệ

­ Hi n nay, các công trình nghiên c u trong nệ ứ ước ch  d ng l i   nghiên c u v  mô hình hóa ho cỉ ừ ạ ở ứ ề ặ  

mô ph ng s , ch a có nghiên c u th c ti n nào cho vi c  ng d ng công ngh  ép ch y ngỏ ố ư ứ ự ễ ệ ứ ụ ệ ả ược để 

s n xu t chi ti t  ng ch u áp l c.ả ấ ế ố ị ự

­ Trên c  s  phân tích, đánh giá yêu c u v  kích thơ ở ầ ề ước c a s n ph m nh m nâng cao hi u qu  quáủ ả ẩ ằ ệ ả  trình ép ch y ngả ược thì vi c tìm ra mi n làm vi c phù h p c a các t  s  (d/D) và (H/D) đ  chi ti tệ ề ệ ợ ủ ỉ ố ể ế  

ng sau ép ch y ng c có chi u cao l n nh t và chi u dày m ng nh t là đi u r t c n thi t, đ m

b o tính  n đ nh trong quá trình t o hình chi ti t sau khi ép ch y ngả ổ ị ạ ế ả ược. 

­ Phương pháp nghiên c u phù h p đứ ợ ược đ a ra: k t h p gi a nghiên c u lý thuy t v i s  d ng môư ế ợ ữ ứ ế ớ ử ụ  

ph ng s  đ  tìm ra mi n t o hình phù h p c a (d/D); (H/D) làm c  s  cho quá trình th c nghi m làỏ ố ể ề ạ ợ ủ ơ ở ự ệ  

phương pháp h p lý, hi u qu  ợ ệ ả

2.1 Cơ sở lý thuyết biến dạng dẻo kim loại

Nghiên c u lý thuy t bi n d ng d o kim lo i là nghiên c u v  c  s  v t lý (s  d ch chuy n c uứ ế ế ạ ẻ ạ ứ ề ơ ở ậ ự ị ể ấ  trúc tinh th , thông s  c  b n c a v t li u nh   ng su t ch y); v  c  s  c  h c (tr ng thái  ngể ố ơ ả ủ ậ ệ ư ứ ấ ả ề ơ ở ơ ọ ạ ứ  

su t, bi n d ng và m i quan h  c a chúng trong quá trình bi n d ng d o kim lo i), t  đó làm c  sấ ế ạ ố ệ ủ ế ạ ẻ ạ ừ ơ ở cho vi c nghiên c u lý thuy t quá trình ép ch y ngệ ứ ế ả ược thép h p kim th p đ  b n cao. ợ ấ ộ ề

2.2. C  s  lý thuy t hóa b n v t li u sau quá trình bi n d ng t o hìnhơ ở ế ề ậ ệ ế ạ ạ

Hóa b n bi n d ng là hi n tề ế ạ ệ ượng  ng su t ch y tăng lên theo m c đ  bi n d ng trong quá trìnhứ ấ ả ứ ộ ế ạ  

bi n d ng. Trong bi n d ng nóng, đ ng th i su t hi n hai quá trình: Bi n d ng d o làm xô l chế ạ ế ạ ồ ờ ấ ệ ế ạ ẻ ệ  

m ng t o nên hóa b n, bi n c ng, nh ng sau đó là k t tinh l i làm m t xô l ch m ng gây ra th iạ ạ ề ế ứ ư ế ạ ấ ệ ạ ả  

b n, gi m đ  c ng. Ép ch y ngề ả ộ ứ ả ược thép h p kim th p đ  b n cao đợ ấ ộ ề ược th c hi n   tr ng tháiự ệ ở ạ  nóng. Do v y, nghiên c u hóa b n trong quá trình này th c ch t là nghiên c u hóa b n trong quáậ ứ ề ự ấ ứ ề  trình bi n d ng t o hình thép   tr ng thái nóng đ  đ t đế ạ ạ ở ạ ể ạ ược yêu c u hóa b n v t li u sau quá trìnhầ ề ậ ệ  

ép ch y ngả ược

2.3. C  s  lý thuy t quá trình ép ch y ngơ ở ế ả ược kim lo iạ

2.3.1. Khái ni mệ : Ép ch y ngả ược là m t phộ ương pháp công ngh  t o hình v t li u, trong đó kimệ ạ ậ ệ  

lo i ch y ra t  bu ng ép qua l  thoát dạ ả ừ ồ ỗ ưới tác d ng c a l c ép và chi u ch y c a kim lo i ngụ ủ ự ề ả ủ ạ ượ  c

Hình 2.1. S  đ  ép ch y ng c ơ ồ ả ượ  ch  t o chi ti t thanh ế ạ ế Hình 2.2. S  đ  ép ch y ng c ơ ồ ả ượ  ch  t o chi ti t  ng ế ạ ế ố

Ép ch y ngả ược đượ ức  ng d ng đ  ch  t o các chi ti t d ng thanh hay d ng  ng có chi u dài h uụ ể ế ạ ế ạ ạ ố ề ữ  

h n. Hình d ng l  thoát quy t đ nh ti t di n ngang c a s n ph m, ép ch y ngạ ạ ỗ ế ị ế ệ ủ ả ẩ ả ượ ạc t o ra chi ti tế  

d ng thanh nh  hình 2.1 và chi ti t d ng  ng nh  hình 2.2.ạ ư ế ạ ố ư

2.3.2. Quan h  gi a l c và hành trình ép ch y ệ ữ ự ả

L c và hành trình d ch chuy n c a chày trong ép ch yự ị ể ủ ả  

ngược nh  hình 2.3.ư

Giai đo n 1 l c ép tăng, phôi b  bi n d ng và đi n đ yạ ự ị ế ạ ề ầ  

lòng c i và l n nh t t i cu i gia đo n. Giai đo n 2 l cố ớ ấ ạ ố ạ ạ ự  

không đ i do lúc này ch  ch u  nh hổ ỉ ị ả ưởng c a ma sát.ủ  

Giai đo n 3 v t li u trong lòng c i đã bi n d ng g nạ ậ ệ ố ế ạ ầ  

h t, t o ra vùng ch t nên l c tăng đ t ng t. ế ạ ế ự ộ ộ Hình 2.3. Quan h  gi a l c ép và hành trình ệ ữ ự  

chày 

2.4 và hình 2.5) Hình 2.4. H  đ ng tr t khi chày  ệ ườ ượ

b t đ u lún vào phôi  ắ ẩ Hình 2.5. H  đ ng tr t khi chày đã lún vào phôi  ệ ườ ượ

Áp l c riêng ự q = ­σZB v y ậ khi ωAB = π/2 thì:

q = 2k(1 +ωAB) = 2k(1+ /2)   2,6kπ ≈ f*       (2­1)Trong trường h p góc quay ợ ωAB = π ứng v i hình 2.5 thì:ớ

q = 2k(1+3.14) = 4.14kf*        (2­2)2.3.4. L c bi n d ng khi ép ch y ngự ế ạ ả ược 

Khi ép ch y ngả ược kim lo i ch y qua l  c i ho c qua vòng bao h  gi a chày (1) và c i (3) (hìnhạ ả ỗ ố ặ ở ữ ố  2.6)

Hình 2.6. S  đ  xác đ nh áp l c khi  ơ ồ ị ự ép ch y ng c ả ượ

Áp l c riêng t ng đự ổ ược xác đ nh theo công th c sau:ị ứ

Hay: 

       ( 2­3)

T  phừ ương trình trên cho th y l c ép hay áp l c riêng là hàm c a tấ ự ự ủ ỉ s  d/D và h/D, tuy nhiên trongố  quá trình kh o sát chi u cao h c a vùng (1) và (2) c  đ nh. Đi u này ch ng t  t  s  d/D  nh hả ề ủ ố ị ề ứ ỏ ỉ ố ả ưở  ng

tr c ti p đ n l c ép trong quá trình ép ch y ngự ế ế ự ả ược

2.3.5. Thông s  công ngh  trong quá trình ép ch y ngố ệ ả ược

M c đ  bi n d ng φứ ộ ế ạ p:      φp = ln             (2­4)

Khi ép ch y ngả ược các chi ti t có thành m ng, m c đ  bi n d ng còn có th  đế ỏ ứ ộ ế ạ ế ược tính theo công 

th c:ứ

       φP = ln ­ 0,16       (2­5)

L c bi n d ng c n thi t khi ép ch y ngự ế ạ ầ ế ả ược:

­ Trường h p chi u dày thành  ng l n: (S/D ợ ề ố ớ > 1/10)   (S/D < 1/10) ↔  hay d/D > 0,8

L c bi n d ng:ự ế ạ  F =      (2­6)

­ Trường h p chi u dày thành  ng m ng: (S/D ợ ề ố ỏ ≤ 1/10)   (1/2 >↔  S/D ≥ 1/10) hay d/D ≤ 0,8

L c bi n d ng:       F =  (2 + 0,25.       (2­7)ự ế ạ

Công bi n d ng:ế ạ   W = F . Sw . x       (2­8)2.3.6. S  thay đ i c u trúc tinh th  kim lo i khi t o hình tr ng thái nóng ự ổ ấ ể ạ ạ ạ

* S  thay đ i c u trúc tinh th  kim lo i khi rèn – d p nóng phôi thép đúc ự ổ ấ ể ạ ậ : Khi bi n d ng d o tế ạ ẻ ổ 

ch c đúc d n đ n s  đ p v  các tinh th  và chúng s  b  kéo dài theo hứ ẫ ế ự ậ ỡ ể ẽ ị ướng có cường độ 

ch y l n. V i m c đ  bi n d ng l n, các phi kim b  kéo dài nh n hình d ng s i t o nên tả ớ ớ ứ ộ ế ạ ớ ị ậ ạ ợ ạ ổ 

ch c th  thô đ i. Khi th  phân b  h p lý t o ra s n ph m có đ  b n cao. Quá trình l n lênứ ớ ạ ớ ố ợ ạ ả ẩ ộ ề ớ  

c a h t tinh th  còn ti p di n ngay c  khi quá trình rèn – d p đã k t thúc do v y nhi t đủ ạ ể ế ễ ả ậ ế ậ ệ ộ 

k t thúc rèn nên đế ược th c hi n   g n gi i h n dự ệ ở ầ ớ ạ ưới cho phép. Khi s  d ng bi u đ  k tử ụ ể ồ ế  tinh l i có th  xác đ nh đạ ể ị ược m c đ  bi n d ng, nhi t đ  bi n d ng ph  thu c vào kíchứ ộ ế ạ ệ ộ ế ạ ụ ộ  

thước h t tinh th  mong mu n nh n đạ ể ố ậ ược

* S  thay đ i c u trúc tinh th  sau khi ép ch y ng ự ổ ấ ể ả ượ c thép tr ng thái nóng  ạ

T  vi c nghiên c u sừ ệ ứ ự 

hình thành th  c a kimớ ủ  

lo i   trong   quá   trìnhạ  

d p nóng nh  và s  đậ ư ơ ồ 

k t tinh l i c a các h tế ạ ủ ạ  

kim lo i cho th y kimạ ấ  

lo i   sau   gia   công  ạ ở 

V1­ Vùng 1V2­ Vùng 2

V3­ Vùng 3

V4­ Vùng 4a)

b)

a) Mô hình bi n d ng v t th  ép t i các vùng khác nhau ế ạ ậ ể ạ b) Mô hình các h t b  bi n d ng t i các vùng khác nhau ạ ị ế ạ ạ Hình 2.7. Mô hình bi n d ng v t th  sau khi ép ch y ế ạ ậ ể ả  

ng c ượ

2.3.7. S  hóa b n thép h p kim th p đ  b n cao c a chi ti t sau khi ép ch yự ề ợ ấ ộ ề ủ ế ả

Ngoài s  thay đ i v  hình d ng kích thự ổ ề ạ ướ ổc t  ch c h t, hứ ạ ướng th  khi gia công thép h p kim ớ ợ ở 

tr ng thái nóng còn có s  chuy n bi n l n v  t  ch c, các pha làm hóa b n v t li u sau khi ép ch yạ ự ể ế ớ ề ổ ứ ề ậ ệ ả  

ngược. T  ch c đ t đổ ứ ạ ược là mactenxit ram, chuy n bi n không bao gi  đ n t n cùng, nên t n t iể ế ờ ế ậ ồ ạ  

c  t  ch c austenite d  Ngoài ra, do trong h p kim ban đ u có các nguyên t  hóa b n, vì v y trongả ổ ứ ư ợ ầ ố ề ậ  

t  ch c g n cân b ng nh  trên, còn có s  tham gia c a các pha, các h p ch t khác. Các gi  thi t,ổ ứ ầ ằ ư ự ủ ợ ấ ả ế  

nh n đ nh trên v  s  hóa b n v t li u có th  đậ ị ề ự ề ậ ệ ể ược ki m ch ng qua vi c phân tích c u trúc v t li uể ứ ệ ấ ậ ệ  sau khi ép ch y ngả ượ  c

2.4. Các y u t   nh hế ố ả ưởng trong quá trình ép ch y ngả ược 

Trong quá trình ép ch y ngả ược có m t s  y u t   nh hộ ố ế ố ả ưởng nh :  nh hư ả ưởng c a ủ nhi t đệ ộ;  nhả  

hưởng c a ủ h  s  ép ch yệ ố ả ;  nh hả ưởng c a ủ ma sát;  nh hả ưởng c a v t li u;  nh hủ ậ ệ ả ưởng c a k t c uủ ế ấ  khuôn;  nh hả ưởng c a t c đ  ép…ủ ố ộ  Trong đó nhi t đ , h  s  ép ch y, ma sát là các y u t   nhệ ộ ệ ố ả ế ố ả  

hưởng chính trong quá trình ép ch y ngả ược

2.5. L a ch n thông s  trong quá trình kh o sát:ự ọ ố ả  

­ Nhi t đ : Vi c l a nhi t đ  ép đệ ộ ệ ự ệ ộ ược ti n hành d a trên c  s  nghiên c u c a v t li u h c vàế ự ơ ở ứ ủ ậ ệ ọ  

th c t  s n xu t. Tuy nhiên, vi c ch n nhi t đ  c  th  cho quá trình ép ch y ngự ế ả ấ ệ ọ ệ ộ ụ ể ả ược có th  để ượ  c

th c hi n dự ệ ướ ự ợi s  tr  giúp c a máy tính thông qua các ph n m m mô ph ng s  T  k t qu  môủ ầ ề ỏ ố ừ ế ả  

ph ng cho phép ch n ỏ ọ nhi t đ  phù h p đ  ti n hành kh o sát bài toán ép ch y ng c cũng nh  làm c  sệ ộ ợ ể ế ả ả ượ ư ơ ở cho quá trình th c nghi m.ự ệ

­ H  s  ép ch y: H  s  ép ch y là đ i lệ ố ả ệ ố ả ạ ượng đ c tr ng cho s  gi m di n tích ti t di n c a chi ti tặ ư ự ả ệ ế ệ ủ ế  sau khi ép ch y hay chính là h  s  bi n m ng thành c a chi ti t  ng. Trong trả ệ ố ế ỏ ủ ế ố ường h p chi ti t cóợ ế  

đường kính ngoài không thay đ i thì m c đ  bi n m ng thành là s  thay đ i đổ ứ ộ ế ỏ ự ổ ường kính trong c aủ  chi ti t hay là s  thay đ i t  gi a đế ự ổ ỉ ữ ường kính trong v i đớ ường kính ngoài c a chi ti t (d/D).ủ ế

 ­ Ma sát: Ma sát trong ép ch y ng c sinh ra do s  ti p xúc gi a phôi và d ng c  ép, c  th  gi aả ượ ự ế ữ ụ ụ ụ ể ữ  phôi v i chày và c i. Di n tích ti p xúc này càng l n thì ma sát càng l n và ngớ ố ệ ế ớ ớ ượ ạc l i. Trong trườ  ng

h p chi ti t có đợ ế ường kính ngoài không đ i thay vì ch n chi u cao H ta xét t  s  gi a chi u cao v iổ ọ ề ỉ ố ữ ề ớ  

đường kính ngoài c a s n ph m (H/D) làm thông s  đ u vào đ  kh o sát. ủ ả ẩ ố ầ ể ả

T  vi c phân tích các y u t   nh hừ ệ ế ố ả ưởng, yêu c u kích thầ ước, c  tính c a chi ti t  ng sau khi épơ ủ ế ố  

ch y ngả ược. Lu n án ti n hành nghiên c u xác đ nh nhi t đ  thích h p cho quá trình ép ch yậ ế ứ ị ệ ộ ợ ả  

ngược, th c hi n bài toán mô ph ng đ  kh o sát  nh hự ệ ỏ ể ả ả ưởng các t  s  (d/D) và (H/D) đ n m c đỉ ố ế ứ ộ 

bi n d ng tế ạ ương đương l n nh t , l c ép l n nh t  (là giá tr  khi l c ép trung bình  n đ nh   m cớ ấ ự ớ ấ ị ự ổ ị ở ứ  cao nh t), tìm ra mi n phù h p c a các t  s  này đ  đ m b o yêu c u chi ti t  ng sau ép ch yấ ề ợ ủ ỉ ố ể ả ả ầ ế ố ả  

ngược có chi u cao l n nh t, chi u dày thành m ng nh t làm c  s  cho vi c th c nghi m ch  t oề ớ ấ ề ỏ ấ ơ ở ệ ự ệ ế ạ  chi ti t  ng ch u áp l c.ế ố ị ự

và th c nghi m ép ch y ngự ệ ả ược thép h p kim th p đ  b n cao.ợ ấ ộ ề

­ Đ  th  bi u di n m i quan h  gi a l c và hành trình ép làm c  s , tiêu chí đánh giá k t qu  quáồ ị ể ễ ố ệ ữ ự ơ ở ế ả  trình nghiên c u công ngh  ép ch y ngứ ệ ả ược b ng ph n m m mô ph ng s ằ ầ ề ỏ ố

­ Các thông s  công ngh  trong quá trình ép ch y ngố ệ ả ược nh  m c đ  bi n d ng, l c ép và côngư ứ ộ ế ạ ự  

bi n d ng có th  xác đ nh b ng các công th c toán h c. Ngoài ra, dế ạ ể ị ằ ứ ọ ướ ự ợi s  tr  giúp c a máy tínhủ  

b ng vi c s  d ng ph n m m mô ph ng s  đ  xác đ nh các thông s  trên là gi i pháp phù h pằ ệ ử ụ ầ ề ỏ ố ể ị ố ả ợ  mang l i hi u qu  cao trong quá trình kh o sát.   ạ ệ ả ả

­ Qua nghiên c u v  c u trúc, t  ch c kim lo i cũng nh  s  hóa b n v t li u trong quá trình bi nứ ề ấ ổ ứ ạ ư ự ề ậ ệ ế  

d ng d o tr ng thái nóng, t  đó đ a ra mô hình v t li u, c u trúc tinh th    các vùng khác nhau trênạ ẻ ạ ừ ư ậ ệ ấ ể ở  

chi ti t và nh n đ nh v  vi c hóa b n v t li u sau khi ép ch y ngế ậ ị ề ệ ề ậ ệ ả ược. Mô hình này có th  để ượ  c

ki m ch ng b ng mô ph ng và th c nghi m.ể ứ ằ ỏ ự ệ

 ­ Qua vi c nghiên c u các y u t   nh hệ ứ ế ố ả ưởng, yêu c u kích thầ ước c a chi ti t  ng sau khi ép ch yủ ế ố ả  

ngược có chi u cao l n nh t và chi u dày thành m ng nh t. Lu n án ch n đề ớ ấ ề ỏ ấ ậ ọ ược các t  s  (d/D) vàỉ ố  (H/D) là thông s  đ  kh o sát  nh hố ể ả ả ưởng c a nhi t đ  đ n quá trình t o hình chi ti t và kh o sátủ ệ ộ ế ạ ế ả  

nh h ng c a t  s  này đ n m c đ  bi n d ng t ng đ ng l n nh t  , l c ép l n nh t  b ng

ả ưở ủ ỉ ố ế ứ ộ ế ạ ươ ươ ớ ấ ự ớ ấ ằ  

ph n m m mô ph ng s ầ ề ỏ ố

­ Nhi t đ  ép ch y ngệ ộ ả ược thép h p kim đợ ược xác đ nh t  c  s  nghiên c u c a v t li u h c vàị ừ ơ ở ứ ủ ậ ệ ọ  

th c t  s n xu t (T = C), ngoài ra vi c ch n nhi t đ  cho quá trình ép ch y ngự ế ả ấ ệ ọ ệ ộ ả ược có th  để ược th cự  

hi n b ng m m mô ph ng s ệ ằ ề ỏ ố

CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU QUÁ TRÌNH ÉP CHẢY NGƯỢC THÉP HỢP KIM TRẠNG THÁI NÓNG BẰNG PHẦN MỀM

MÔ PHỎNG SỐ

3.1 Mô hình hóa quá trình biến dạng dẻo thép trạng thái nóng

Mô hình bài toán được xây d ng bao g m các gi  thi t c  b n, phự ồ ả ế ơ ả ương trình c  b n c a c  h cơ ả ủ ơ ọ  môi trường liên t c và các mô hình bài toán ép ch y ngụ ả ược nh  bi n d ng d o. ờ ế ạ ẻ

3.2. Thi t l p bài toán mô ph ng s  quá trình ép ch y ế ậ ỏ ố ả

ngược thép h p kim tr ng thái nóngợ ạ

3.2.1.  ng d ng mô ph ng s  trong gia công áp l c Ứ ụ ỏ ố ự

Mô ph ng s  đã và đang đỏ ố ượ ức  ng d ng ụ r ng rãi tộ rong vi c nghiên c u và ệ ứ tri n khaiể  s n xu t, làả ấ  công c  ụ phát tri n c a công ngh  gia công áp l c.ể ủ ệ ự  Qua phân tích tính năng c a các ph n m m môủ ầ ề  

ph ng s  cho th y ph n m m ỏ ố ấ ầ ề Abaqus phù h p cho ợ vi c nghiên c u quá trình ép ch y ngệ ứ ả ược thép 

h p kim th p đ  b n cao   tr ng thái nóng.ợ ấ ộ ề ở ạ

3.2.2. Trình t  xây d ng bài toán mô ph ng sự ự ỏ ố

Đ  xây d ng để ự ược bài toán mô ph ng s  ti n hành th c hi n xây d ng các thông s  đ u vào, cácỏ ố ế ự ệ ự ố ầ  

mô hình và các đi u ki n biên.ề ệ

* Mô hình hình h c ọ : Xây d ng mô hình hình h c xu t phát t  yêu c u chính xác v  hình d ng hìnhự ọ ấ ừ ầ ề ạ  

h c và kích thọ ướ ảc s n ph m. Mô hình hình h c bao g m 3 đ i tẩ ọ ồ ố ượng chày, c i và phôi nhố ư hình 3.1

a) Mô hình 2D

b) Mô hình 3D Hình 3.2 Đường cong ứng suất và biến dạng của vật liệu 30CrMoNi5

Hình 3.1 Mô hình hình học của quá trình ép chảy ngược

* Mô hình vật liệu: Để mô phỏng số quá trình ép chảy nóng ta phải có đường cong ứng suất – biến dạng của vật liệu ,

tuy nhiên việc khảo sát đặc tính của vật liệu này tại nhiệt độ T = C ở nước ta gặp nhiều khó khăn Do vậy, luận án

tham khảo đặc tính của vật liệu 30CrMoNi5 tương đương với vật liệu 30X3MΦ ở C có đường cong ứng suất biến

dạng như hình 3.2 để đưa vào phần mềm mô phỏng số.

* Mô hình l ướ i ph n t ầ ử : Ch n mô hình 2D v i ki u ph n t  là CAX4R đ  th c hi n mô ph ngọ ớ ể ầ ử ể ự ệ ỏ  

v i các trớ ường h p khác nhau ph c v  cho vi c kh o sát quá trình ép ch y ngợ ụ ụ ệ ả ả ược thép h pợ  kim   tr ng thái nóng. Lở ạ ưới ph n t  c a phôi đầ ử ủ ược chia theo hướng bi n d ng (dòng ch y)ế ạ ả  

c a v t li uủ ậ ệ .

* Đi u ki n biên ề ệ : Trong bài toán mô ph ng ép ch y ng c tác gi  l a ch n ti p xúc m t v i m tỏ ả ượ ả ự ọ ế ặ ớ ặ  

ch  có bi n d ng v i phôi còn v t li u làm chày và c i coi nh  c ng tuy t đ i. S  d ng b tỉ ế ạ ớ ậ ệ ố ư ứ ệ ố ử ụ ộ  graphite và d u đ  bôi tr n cho chày và c i trong quá trình ép ch y. H  s  ma sát gi a phôiầ ể ơ ố ả ệ ố ữ  

gi m t  l  sai h ng ả ỷ ệ ỏ nh  ư trong th c t  s n xu t, thay vì phôi đự ế ả ấ ược thi t k  l  đ nh tâm hình nón c t,ế ế ỗ ị ụ  

ta thi t k  phôi có l  c u bán kính ế ế ỗ ầ cong R = 50 mm nh  hình 3.3a.ư

mô ph ng kho ng I, phân tích,ỏ ả  

đánh giá k t qu  nh n đ c, khiế ả ậ ượ  

đó n u c n b  sung thì m i ti nế ầ ổ ớ ế  

hành mô ph ng trong kho ng II.ỏ ả

V i m c đích ki m ch ng l iớ ụ ể ứ ạ  

vi c   xác   đ nh   nhi t   đ   nungệ ị ệ ộ  

phôi   trong   quá   trình   ép   ch yả  

ngược thép h p kim th p, vi cợ ấ ệ  

kh o   sát   nhi t   đ   trên   ph nả ệ ộ ầ  

a) B n v  phôi ả ẽ b) b n v  chi ti t sau khi ép ch y ả ẽ ế ả Hình 3.3. B n v  thi t k  phôi và chi ti t sau khi ép ch y ả ẽ ế ế ế ả

m m   Abaqus   đề ược   th c   hi n   cho   35ự ệ  

trường h p khác nhau. ợ

3.3.2. Mô ph ng quá trình ép ch y ngỏ ả ược thép h p kim trong kho ng I ợ ả

3.3.2.1. K t qu  mô ph ng trong kho ng Iế ả ỏ ả :   đây trong m i m c (d/D) ta ch  đ a ra m t s  Ở ỗ ứ ỉ ư ộ ố

trường h p tiêu bi u, c  th  đ  phân tích nh  sau:ợ ể ụ ể ể ư

+ Trường h p 1: [d/D = 0,77; H/D = 2,4]ợ

Hình 3.6 Đồ thị lực ép theo hành trình của chày ép

+ Trường h p 3: [d/D = 0,85; H/D = 3,0 ]ợ

Hình 3.12 Đồ thị lực ép theo hành trình của chày ép

Hình 3.10 Phân bố ứng suất Hình 3.11 Phân bố biến dạng

+ Trường h p 4: [d/D = 0,89; H/D = 3,0]ợ

Hình 3.13 Phân bố ứng suất Hình 3.14 Phân bố biến dạng

Hình 3.15 Đồ thị lực ép theo hành trình của chày ép

+ Trường h p 5: [d/D = 0,93; H/D = 3,2]ợ

Hình 3.16 Sự phân bố ứng suất Hình 3.17 Sự phân bố biến dạng

Hình 3.18 Đồ thị lực ép theo hành trình của chày ép

3.3.2.2 Phân tích các kết quả mô phỏng số khoảng I

a) K t qu  mô ph ng kh o sát  nh hế ả ỏ ả ả ưởng c a nhi t đ :  ủ ệ ộ

Qua phân tích k t qu  mô ph ng s  quá trình ép ch y ngế ả ỏ ố ả ược thép h p kim cho các trợ ường h p thayợ  

đ i tổ ỉ s  (d/D) và (H/D) khi nhi t đ  thay đ i cho th y nhi t đ  phù h p đ  th c hi n ép ch y ngố ệ ộ ổ ấ ệ ộ ợ ể ự ệ ả ượ  cthép là C. Đi u này phù h p v i các nghiên c u v t li u h c và th c t  s n xu t. Do v y, xác đ nhề ợ ớ ứ ậ ệ ọ ự ế ả ấ ậ ị  

được nhi t đ  ép ch y ngệ ộ ả ược cho thép 30X3M  là T = C có đΦ ường cong quan h  gi a  ng su t vàệ ữ ứ ấ  

bi n d ng c a v t li u nh  hình 3.2.ế ạ ủ ậ ệ ư

b) K t qu  mô ph ng ế ả ỏ s  quá trình ép ch y ngố ả ược trong kho ng Iả

K t qu  mô ph ng đế ả ỏ ược th  hi n ể ệ qua s  phân b   ng su t, bi n d ngự ố ứ ấ ế ạ , đ  th  l c épồ ị ự  và cũng là các tiêu chí đánh giá cho các trường h p. K t qu  mô ph ng phù h p khi th a mãn đ ng th i các chợ ế ả ỏ ợ ỏ ồ ờ ỉ tiêu trên, các trường h p này là c  s  cho quá trình th c nghi m. Khi m t hay nhi u ch  tiêu khôngợ ơ ở ự ệ ộ ề ỉ  

được th a ỏ mãn (không theo quy lu t), thì trậ ường h p đó không đ t (lo i) và không đợ ạ ạ ược đ a vào làmư  

M c đ  bi n d ng phân b  nh  hình 3.5 và hình 3.8 l n nh t t i vùng chuy n ti p là vùng có hi nứ ộ ế ạ ố ư ớ ấ ạ ể ế ệ  

tượng trượt, xô l ch m ng lệ ạ ưới tinh th  kim lo i nhi u nh t, gi m d n theo chi u dài thành  ng vàể ạ ề ấ ả ầ ề ố  

đ t giá nh  nh t trên mi ng  ng do   v  trí này kim lo i ch  chuy n v  t  dạ ỏ ấ ệ ố ở ị ạ ỉ ể ị ừ ưới lên trên hi n tệ ượ  ng

xô l ch m ng tinh th  ít x y ra, đi u này phù h p v i quá trình bi n d ng trong ép ch y ngệ ạ ể ả ề ợ ớ ế ạ ả ược.Trên hình 3.6 và hình 3.9, th  hi n s  phân b  l c ép: khi chày ti p xúc v i b  m t phôi l c ép b tể ệ ự ố ự ế ớ ề ặ ự ắ  

đ u tăng phôi b  bi n d ng và đi n đ y lòng c i, l c ép đ t c c đ i khi xu t hi n s  ch y c a kimầ ị ế ạ ề ầ ố ự ạ ự ạ ấ ệ ự ả ủ  

lo i qua khe h  c a chày và c i. Khi kim lo i d ch chuy n qua khe h  gi a chày và c i lúc này l cạ ở ủ ố ạ ị ể ở ữ ố ự  

ép g n nh  không thay đ i, l c ép ch  sinh ra công đ  th ng l c ma sát. ầ ư ổ ự ỉ ể ắ ự

T  k t qu  phân tích trên cho th y trừ ế ả ấ ường h p d/D = 0,77 và d/D = 0,81 có s  phân b   ng su t,ợ ự ố ứ ấ  

bi n d ng và bi u đ  phân b  l c ép phù h p v i quá trình ép ch y ngế ạ ể ồ ố ự ợ ớ ả ược

­ Khi m c đ  bi n m ng thành tăng d n:  ứ ộ ế ỏ ầ Xét trường h p d/D = 0,85 cho th y s  phân b   ngợ ấ ự ố ứ  

su t nh  hình 3.10.  ng su t đã có s  phân b  l i vùng  ng su t l n nh t l n nh t d ch chuy nấ ư Ứ ấ ự ố ạ ứ ấ ớ ấ ớ ấ ị ể  

d n t  đáy phôi lên vùng chuy n ti p và đ t c c đ i t i vùng này, tuy nhiên s  phân b   ng su tầ ừ ể ế ạ ự ạ ạ ự ố ứ ấ  trên m t di n r ng. Tộ ệ ộ ương t  m c đ  bi n d ng có s  phân b  l i, giá tr  l n nh t đã d ch chuy nự ứ ộ ế ạ ự ố ạ ị ớ ấ ị ể  qua vùng chuy n ti p lên thành c a chi ti t nh  hình 3.11. Đ  th  phân b  l c có xu hể ế ủ ế ư ồ ị ố ự ướng đi lên ở 

cu i gia đo n nh  hình 3.12 tuy nhiên ố ạ ư giá tr  v n   m c  n đ nh. T  s  phân b  l i  ng su t và bi nị ẫ ở ứ ổ ị ừ ự ố ạ ứ ấ ế  

d ng cho th y tr ng h p này b t đ u xu t hi n d u hi u b t th ng có th  gây ra hi n t ng m t  nạ ấ ườ ợ ắ ầ ấ ệ ấ ệ ấ ườ ể ệ ượ ấ ổ  

đ nh trong quá trình épị

­ Khi m c đ  bi n m ng thành ti p t c tăng: ứ ộ ế ỏ ế ụ  Xét cho trường h p d/D = 0,89; d/D = 0,93:ợ

S  phân b   ng su t trên hình 3.13 và hình 3.16: Nh n th y có s  t p trung  ng su t l n nh t t iự ố ứ ấ ậ ấ ự ậ ứ ấ ớ ấ ạ  

m t vùng nh t đ nh,  ng v i trộ ấ ị ứ ớ ường h p d/D = 0,89; d/D = 0,93 quan sát trên hình 3.13 và hình 3.16ợ  

nh n th y b t đ u xu t hi n vùng “ ng su t t p trung" có cậ ấ ắ ầ ấ ệ ứ ấ ậ ường đ  l n nh t t p trung t i vùngộ ớ ấ ậ ạ  chuy n ti p. C  hai trể ế ả ường h p này  ng su t t p trung có di n tích r t nh , phân b  xuyên su tợ ứ ấ ậ ệ ấ ỏ ố ố  chi u dày v t li u (su t chi u dày thành chi ti t). Tuy s  phân b  bi n d ng ch a có d u hi u khácề ậ ệ ố ề ế ự ố ế ạ ư ấ ệ  

thường nh  hình 3.14 và hình 3.17 nh ng đ  th  phân b  l c có d u hi u b t thư ư ồ ị ố ự ấ ệ ấ ường t i 3.15 biên đạ ộ dao đ ng cao   vùng 2 (vùng  n đ nh). Đ c bi t t i hình 3.18 ban đ u l c có d u hi u v t lên cao,ộ ở ổ ị ặ ệ ạ ầ ự ấ ệ ọ  

đi xu ng r i m i ti p t c đi lên đi u này không phù h p v i quy lu t c a đ  th  phân b  l c ép.ố ồ ớ ế ụ ề ợ ớ ậ ủ ồ ị ố ự  

V i k t qu  này, trên th c t  ta không nên ti n hành ép ch y ngớ ế ả ự ế ế ả ượ ạc t i các vùng có giá tr  d/D =ị  0,89; 0,93

Qua phân tích k t qu  mô ph ng s  cho th y mi n thích h p c a thông s  d/D đ  ti n hành các bàiế ả ỏ ố ấ ề ợ ủ ố ể ế  toán ép ch y ngả ược là d/D = 0,77 ÷ 0,81 và mi n có kh  năng th c hi n ép là d/D = 0,85. Lúc nàyề ả ự ệ  

gi i h n c a bài toán tìm mi n làm vi c phù h p c a t  s  d/D đã đớ ạ ủ ề ệ ợ ủ ỉ ố ược xác đ nh, ta c n tìm mi nị ầ ề  

gi i h n cho thông s  H/D. Đ  đ t đớ ạ ố ể ạ ược m c đích chi ti t sau khi ép ch y ngụ ế ả ược có chi u cao l nề ớ  

nh t thì t  s  (H/D) ph i có giá tr  l n nh t có th  Do v y, s  ph i ti n hành mô ph ng thêm c aấ ỷ ố ả ị ớ ấ ể ậ ẽ ả ế ỏ ủ  các trường h p (d/D) = 0,77 ÷ 0,85 v i các giá tr  (H/D) có trong kho ng II.ợ ớ ị ả

3.3.3. Mô ph ng quá trình ép ch y ngỏ ả ược thép h p kim trong kho ng IIợ ả

Mô ph ng ỏ khi d/D = (0,77; 0,81; 0,85) và H/D = (3,8; 4,0; 4,2; 4,4; 4,6; 4,8) ta có: 

3.3.3.1. K t qu  mô ph ng trong kho ng II ế ả ỏ ả

a) M t s  trộ ố ường h p ép v i d/D = 0,77ợ ớ

+ Trường h p (d/D = 0,77; H/D = 3,8)ợ

Hình 3.19 Sự phân bố ứng suất

Hình 3.20 Đồ thị lực ép theo hành trình của chày ép

b) M t s  trộ ố ường h p ép v i d/D = 0,81ợ ớ

+ Trường h p (d/D = 0,81; H/D = 4,2)ợ

Hình 3.21 Sự phân bố ứng suất

Hình 3.22 Đồ thị lực ép theo hành trình của chày ép

c) M t s  trộ ố ường h p ép v i d/D = 0,85ợ ớ

+ Trường h p ép v i (d/D = 0,85; H/D = 4,4)ợ ớ

Hình 3.23 Sự phân bố ứng suất

Hình 3.24 Đồ thị lực ép theo hành trình của chày ép

3.3.3.2 Phân tích các kết quả mô phỏng khoảng II

­ V i trớ ường h p d/D = 0,77ợ ; 0,81: Ta xét các trường h p hình 3.19ợ  và hình 3.21 các trường h p nàyợ  

đ u có s  phân b   ng su t b t thề ự ố ứ ấ ấ ường, đó là vùng có giá tr   ng su t ị ứ ấ nh  nh t (min) ỏ ấ luôn t n t iồ ạ  

g nầ  sát c nh vùng có giá tr   ng su t ạ ị ứ ấ l n nh t (ớ ấ max) không theo quy lu t phân b  Ngoài ra trên đậ ố ồ 

th  l c ép cũng có s  phân b  l c không theo quy lu t chung c a quá trình ép ch y ngị ự ự ố ự ậ ủ ả ược, cu i hànhố  trình có s  đi xu ng b t thự ố ấ ường th  hi n trên các hình 3.20 và hình 3.22. ể ệ

­ V i d/D = 0,85 nh  phân tích k t qu  mô ph ng kho ng I trong trớ ư ế ả ỏ ả ường h p d/D = 0,85 đã có sợ ự phân b  l i vùng  ng su t l n nh t và ch a có hi n tố ạ ứ ấ ớ ấ ư ệ ượng “t p trung  ng su t”. Tuy nhiên, v iậ ứ ấ ớ  

trường h p H/D = 4,4 là trợ ường h p m t  n đ nh trên chi ti t khi mô ph ng. Có th  quan sát dợ ấ ổ ị ế ỏ ể ễ dàng s  phá h y này trên hình 3.23, t i v  trí th t ­ v  trí phá h y đó có s  t p trung  ng su t l nự ủ ạ ị ắ ị ủ ự ậ ứ ấ ớ  

nh t, đ  th  l c ép phân b  l c b t thấ ồ ị ự ố ự ấ ường (tăng đ t ng t   cu i giai đo n) nh  hình 3.24. ộ ộ ở ố ạ ư

T  vi c phân tích k t qu  mô ph ng trên cho th y   kho ng II s  phân b   ng su t, đ  th  phân bừ ệ ế ả ỏ ấ ở ả ự ố ứ ấ ồ ị ố 

l c ép có s  b t thự ự ấ ường, và xu t hi n hi n tấ ệ ệ ượng phá h y phôi trong quá trình ép ch y, th c tủ ả ự ế không nên ti n hành ép ch y ngế ả ược v i các giá tr  d/D = 0,77; 0,81; 0,85 khi H/D > 3,6.ớ ị

3.4. Nghiên c u  nh hứ ả ưởng c a các t  s  (H/D)ủ ỷ ố  và (d/D) đ n l c ép và m c đ  bi n d ngế ự ứ ộ ế ạ  trong quá trình ép ch y ngả ược: 

K t qu  mô ph ng s  cho ta các giá tr  c a m c đ  bi n d ng tế ả ỏ ố ị ủ ứ ộ ế ạ ương đương và l c ép l n nh tự ớ ấ  

đượ ổc t ng h p nh  b ng 3.1.ợ ư ả  

B ng 3.1. K t qu  m c đ  bi n d ng t ả ế ả ứ ộ ế ạ ươ ng đ ươ ng và l c ép l n nh t b ng mô ph ng ự ớ ấ ằ ỏ