Thiết kế, chế tạo khuôn dập vuốt tích hợp siêu âm

Với mong muốn tìm hiểu về khả năng ứng dụng của siêu âm, tác động như thế nào đến quá trình khuếch tán của các nguyên tử trong vật liệu kim loại, và học hỏi những kinh nghiệm sản xuất dậ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT CƠ KHÍ

THIẾT KẾ, CHẾ TẠO KHUÔN DẬP VUỐT

TÍCH HỢP SIÊU ÂM

S KL 0 0 4 7 4 7

KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY

GVHD: ThS TRẦN MAI VĂN NGUYỄN HOÀNG LONG HẢI MSSV: 12144029 VÒNG CHÍ HẢI MSSV: 12144030 PHAN PHỤNG NGHĨA MSSV: 12144071

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH

Sinh viên thực hiện:

NGUYỄN HOÀNG LONG HẢI MSSV: 12144029

PHAN PHỤNG NGHĨA MSSV: 12144071 Lớp: 121441

Khóa: 2012 – 2016

Tp Hồ Chí Minh, tháng 7/2016

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH

Sinh viên thực hiện:

NGUYỄN HOÀNG LONG HẢI MSSV: 12144029

PHAN PHỤNG NGHĨA MSSV: 12144071

Lớp: 121441

Khóa: 2012 – 2016

KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

BỘ MÔN CN CHẾ TẠO MÁY Độc Lập – Tự Do – Hạnh Phúc

*******

Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2016

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Giảng viên hướng dẫn: Trần Mai Văn

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Hoàng Long Hải MSSV: 12144029

Vòng Chí Hải MSSV: 12144030 Phan Phụng Nghĩa MSSV: 12144071 Ngành: Công nghệ kỹ thuật cơ khí

1 Tên đề tài:

Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo khuôn dập vuốt siêu âm tích hợp siêu âm

2 Các số liệu, tài liệu ban đầu:

− Bộ siêu âm transducer ultrasonic VISO TB20 (Transducer 20000Hz)

− Sản phẩm dạng bán cầu

− Phôi dập vật liệu đồng thau, inox

3 Nội dung thực hiện đề tài:

3.1 Tìm hiểu nguyên lý siêu âm trong lĩnh vực gia công áp lực

3.2 Tính toán, thiết kế bộ khuôn dập vuốt tích hợp siêu âm

3.3 Gia công, lắp ráp phần cơ khí khuôn

3.4 Thực nghiệm, sửa chữa các lỗi trên khuôn và sản phẩm

4 Các sản phẩm dự kiến:

− Bộ thuyết minh tính toán khuôn dập vuốt tích hợp siêu âm

− Kết quả thí nghiệm dập

− Các sản phẩm thực tế: Đầu bịt móc tường, ống inox, ống lan can.

5 Thời gian thực hiện:

Theo quy định của bộ môn

(Ký, ghi rõ họ tên) (Ký, ghi rõ họ tên)

Được phép bảo vệ ………

KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

BỘ MÔN CN CHẾ TẠO MÁY Độc Lập – Tự Do – Hạnh Phúc

*******

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

Giảng viên hướng dẫn: Trần Mai Văn

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Hoàng Long Hải MSSV: 12144029

Vòng Chí Hải MSSV: 12144030 Phan Phụng Nghĩa MSSV: 12144071 Ngành: Công nghệ kỹ thuật cơ khí

Tên đề tài: Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo khuôn dập vuốt siêu âm tích hợp siêu âm

Họ tên giáo viên hướng dẫn: Trần Mai Văn

NHẬN XÉT

1 Về nội dung đề tài & khối lượng thực hiện:

2 Ưu điểm:

3 Khuyết điểm:

4 Câu hỏi phản biện (nếu có):

5 Đề nghị cho phản biện hay không:

6 Đánh giá loại:

7 Điểm: .(Bằng chữ: )

Thành phố Hồ Chí Minh, Ngày Tháng Năm 2016

KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

BỘ MÔN CN CHẾ TẠO MÁY Độc Lập – Tự Do – Hạnh Phúc

*******

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Hoàng Long Hải MSSV: 12144029

Vòng Chí Hải MSSV: 12144030 Phan Phụng Nghĩa MSSV: 12144071 Ngành: Công nghệ kỹ thuật cơ khí

Tên đề tài: Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo khuôn dập vuốt siêu âm tích hợp siêu âm

Họ tên giáo viên hướng dẫn: Trần Mai Văn

NHẬN XÉT

1 Về nội dung đề tài & khối lượng thực hiện:

2 Ưu điểm:

3 Khuyết điểm:

4 Đề nghị cho bảo vệ hay không?

5 Đánh giá loại:

6 Điểm: .(Bằng chữ: )

Tp Hồ Chí Minh, Ngày Tháng Năm 2016

Giáo viên hướng dẫn

(Ký & ghi rõ họ tên)

MỤC LỤC

LỜI CAM KẾT I LỜI CẢM ƠN II TÓM TẮT ĐỒ ÁN III ABSTRACT IV

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU 1

1.1 Tính cấp thiết của đề tài 1

1.2 Tổng quan về tình hình nghiên cứu 1

1.3 Kết quả dự kiến 1

1.4 Giới hạn đề tài 1

1.5 Phương pháp nghiên cứu 2

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ CÔNG NGHỆ DẬP TẤM VÀ CÔNG NGHỆ SIÊU ÂM 3

I TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ DẬP TẤM 3

2.1 Trên thế giới 3

2.2 Tại Việt Nam 3

2.3 Giới thiệu về công nghệ dập kim loại tấm 4

2.3.1 Khái niệm và đặc điểm 4

2.3.2 Đặc điểm của dập nguội 4

2.3.3 Phân loại các nguyên công cơ bản 5

2.4 Biến dạng của vật liệu trong gia công áp lực 7

2.4.1 Sự biến dạng dẻo kim loại 7

2.4.2 Ảnh hưởng của gia công áp lực đến tính chất, tổ chức tế vi kim loại 9

2.5 Công nghệ dập vuốt 10

2.5.1 Cơ chế dập vuốt kim loại tấm 10

2.6 Tính toán công nghệ 13

2.6.1 Xác định kích thước và hình dạng phôi khi dập vuốt 15

2.6.2 Kích thước, hình dạng phôi dập vuốt chi tiết tròn xoay đơn giản 16

2.6.3 Bán kính lượn và khe hở chày-cối khi dập vuốt 20

2.6.5 Các dạng hư hỏng chính trong dập vuốt và nguyên nhân 26

II TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ SIÊU ÂM 28

2.7 Tổng quan về tình hình nghiên cứu ở nước ngoài 28

2.7.1 Khái niệm siêu âm 30

2.8 Phân loại sóng âm và siêu âm 31

2.9 Các thông số trong siêu âm 33

2.9.1.Phương trình truyền sóng âm và siêu âm 33

2.9.2 Tốc độ âm trong chất rắn 33

2.9.3 Áp lực âm (P) 33

2.9.4 Năng lượng âm (E) 34

2.9.5 Cường độ âm (I) 34

2.9.6 Công suất âm (W) 35

2.10 Tính chất của Siêu âm 35

2.11 Cấu tạo bộ siêu âm 36

2.11.1 Bộ nguồn 37

2.11.2 Bộ chuyển đổi (transducer) 38

2.11.3 Bộ khuếch đại booster 38

2.12 Tác dụng của siêu âm trong quá trình dập vuốt 40

CHƯƠNG 3: PHƯƠNG HƯỚNG VÀ CÁC GIẢI PHÁP ĐẶT BỘ SIÊU ÂM VÀO KHUÔN DẬP VUỐT 41

3.1 Mục đích, phương pháp đặt siêu âm và những khó khăn 41

3.1.1 Đặt siêu âm vào dưới phần cối 41

3.1.2 Đặt siêu âm tiếp xúc ngang phần cối 42

3.1.3 Đặt bộ siêu âm vào phần chày 43

3.2 Kết luận 43

CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ CƠ KHÍ 45

4.1 Tính toán phôi 45

4.2 Tính lực dập vuốt 46

4.3 Khe hở giữa chày và cối 47

4.4 Bán kính lượn của chày, cối và chiều sâu h 48

CHƯƠNG 5: CHẾ TẠO , THỰC NGHIỆM - ĐÁNH GIÁ 49

5.1 Lập quy trình công nghệ gia công các tấm khuôn 49

5.1.1 Quy trình gia công tấm đế khuôn (tấm số 6) 49

5.1.2 Quy trình gia công tấm chặn dưới (tấm số 5) 50

5.1.3 Quy trình gia công tấm khuôn dưới (tấm số 4) 51

5.1.4 Quy trình gia công tấm khuôn trên (tấm số 1) 54

5.1.5 Quy trình gia công tấm chặn trên (tấm số 3) 55

5.1.6 Quy trình gia công tấm kẹp (tấm số 2) 57

5.1.7 Các chi tiết khuôn gia công thực tế 58

5.1.8 Chuẩn bị thí nghiệm 60

5.1.9 Quá trình thí nghiệm 62

5.1.10 Kết quả thí nghiệm 62

A Dập inox với chiều sâu 9mm 62

B Dập inox với chiều sâu 10 mm 64

C Dập đồng thau với chiều sâu 5 mm 65

5.1.11 So sánh kết quả thực nghiệm 66

a So sánh kết quả 66

b Kết luận 66

TÀI LIỆU THAM KHẢO 69

DANH MỤC BẢNG

Bảng 2.8: Lượng dôi Δh để xén theo chiều cao các chi tiết trụ tròn 16

Bảng 2.9: Lượng dôi ΔD để xén vành các chi tiết trụ tròn 17

Bảng 2.10: Xác định có chặn phôi hay không 17

Bảng 2.11: Bán kính lượn gần đúng ở mép cối dập vuốt có tính đến chiều dày tương đối của phôi 20

Bảng 2.12: Giá trị của hệ số ma sát khi dập vuốt có bôi trơn và không có bôi trơn 24

Bảng 2.13: Hệ số ma sát giữa các loại vật liệu 25

Bảng 2.14: Các dạng hư hỏng khi dập vuốt và nguyên nhân 27

Bảng 2.15: Bảng hệ số khuếch đại theo màu sắc của booster 39

Bảng 4.1: Bảng tra hệ số k 1 theo m 1. 46

Bảng 4.2: Bảng tra áp suất ép q (N/mm 2 ) 47

Bảng 5.1: Quy trình gia công tấm đế khuôn 50

Bảng 5.2: Quy trình gia công tấm chặn dưới 51

Bảng 5.3: Quy trình gia công tấm khuôn dưới 53

Bảng 5.4: Quy trình gia công tấm khuôn trên (tấm 1) 55

Bảng 5.5: Quy trình gia công tấm chặn trên (tấm 3) 56

Bảng 5.6: Quy trình gia công tấm kẹp (tấm 2) 57

Bảng 5.7: Sơ đồ quy trình và đo kết quả thí nghiệm 62

Bảng 5.8: So sánh dập inox 9 mm có và không có siêu âm 63

Bảng 5.9: So sánh dập inox 10 mm có và không có siêu âm 64

Bảng 5.10: So sánh dập đồng thau có và không có siêu âm 66

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 2.1: Đồ thị biến dạng phá hủy kim loại. 7

Hình 2.2: Sự trượt và song tinh khi biến dạng. 8

Hình 2.3: Biểu diễn sự thay đổi dạng hạt và cơ tính khi gia công. 9

Hình 2.4: Sự tuần tự dịch chuyển kim loại trong quá trình dập vuốt. 10

Hình 2.5: Sự biến dạng một phần tử của phôi và sơ đồ tạo thành vết nhăn. 11

Hình 2.6: Sự dịch chuyển và thay thế kim loại. 12

Hình 2.7 So sánh các chỉ số khác nhau của mức độ biến dạng 14

Hình 2.8: Diện tích bề mặt các hình đơn giản. 18

Hình 2.9: Đường kính phôi của các chi tiết dập vuốt. 19

Hình 2.10: Thông số khuôn dập vuốt. 21

Hình 2.11: (a) mô hình dập vuốt có siêu âm thực hiện bởi Kristoffy (1969), (b) biểu đồ ảnh hưởng của siêu âm đối với lực dập. 29

Hình 2.12: Mô hình thí nghiêm dập sâu của Sansome (1973) 30

Hình 2.13: Cấu tạo bộ phát siêu âm. 37

Hình 2.14: Sơ đồ khối của bộ phát siêu âm 37

Hình 2.15: Transducer 20KHz 38

Hình 2.16: Bộ khuếch đại Booster 39

Hình 3.1: Đặt bộ siêu âm tiếp xúc dưới phần cối 41

Hình 3.2: Đặt bộ siêu âm tiếp xúc ngang phần khối 42

Hình 3.3: Đặt bộ siêu âm tiếp xúc phần chày 43

Hình 3.4 Khuôn và siêu âm sau thiết kế 44

Hình 4.1: Hình dạng sản phẩm 45

Hình 5.1: Chi tiết khuôn sau gia công. 59

Hình 5.2: Bộ khuôn. 60

Hình 5.3: Bộ nguồn cấp cho siêu âm. 60

Hình 5.4: Máy dập thủy lực. 61

Hình 5.5: Thước kẹp. 61

LỜI CAM KẾT

Tên đề tài: Thiết kế, chế tạo khuôn dập vuốt siêu âm tích hợp siêu âm

Giảng viên hướng dẫn: Trần Mai Văn

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Hoàng Long Hải MSSV: 12144029

Vòng Chí Hải MSSV: 12144030 Phan Phụng Nghĩa MSSV: 12144071 Lớp: 121441

Số điện thoại liên lạc: 0963221830

0968507472

0968794921 Email: 12144029@student.hcmute.edu.vn

12144030@student.hcmute.edu.vn

12144071@student.hcmute.edu.vn

Ngày nộp khoá luận tốt nghiệp (ĐATN):

Lời cam kết: “Tôi xin cam đoan khoá luận tốt nghiệp (ĐATN) này là công trình do chính

tôi nghiên cứu và thực hiện Tôi không sao chép từ bất kỳ một bài viết nào đã được công

bố mà không trích dẫn nguồn gốc Nếu có bất kỳ một sự vi phạm nào, tôi xin chịu hoàn toàn trách nhiệm”

Thành phố Hồ Chí Minh, ngày 27 tháng 7 năm 2016

Ký tên

LỜI CẢM ƠN

Để hoàn thành đồ án tốt nghiệp này, ngoài sự nổ lực và cố gắng của nhóm còn

có sự hỗ trợ rất lớn của nhiều người đặc biệt là từ gia đình, thầy cô, bạn bè

Nhóm xin bày tỏ lòng biết ơn:

Các thầy cô Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật, đặc biệt là thầy cô khoa Cơ Khí Chế Tạo Máy đã truyền đạt kiến thức khá vững chắc, có một kiến thức chuyên môn để phục vụ cho công việc sau này

Thầy Trần Mai Văn đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ nhóm thực hiện và hoàn thành tốt đồ án tốt nghiệp này

Sự hỗ trợ của các anh trong công ty TNHH Nhất Huy Co.,Ltd về máy móc để có thể chuẩn bị tốt cho gia công khuôn

Các bạn lớp 12144 đã giúp đỡ và động viên trong quá trình thực hiện đề tài Xin chân thành cảm ơn và gửi đến thầy cô và tất cả mọi người những lời chúc tốt đẹp cả trong cuộc sống và công tác !

Chúc các bạn lớp Công nghệ Kỹ thuật Cơ khí đạt thành tích cao nhất trong học tập và thành công trong cuộc sống

TÓM TẮT ĐỒ ÁN

THIẾT KẾ CHẾ TẠO KHUÔN DẬP VUỐT TÍCH HỢP SIÊU ÂM

Công nghệ dập vuốt còn gặp khá nhiều khó khăn như rách mép, nhăn bề mặt sản phẩm Hiện nay, thế giới cũng đã có các cách khắc phục, nhưng các lỗi vẫn chưa được khắc phục tối đa Nhóm đã đọc và tìm hiểu một số bài báo, cũng như các nghiên cứu khoa học đi trước để lại, nói về việc đưa sóng siêu âm vào ngành gia công áp lực, để nhằm làm mềm vật liệu, giảm được các lỗi sản phẩm trong quá trình dập

Hiện nay ở Việt Nam vẫn chưa có nghiên cứu nào về vấn đề trên, và cũng chưa có các quá trình thử nghiệm thực tế Với mong muốn tìm hiểu về khả năng ứng dụng của siêu âm, tác động như thế nào đến quá trình khuếch tán của các nguyên tử trong vật liệu

kim loại, và học hỏi những kinh nghiệm sản xuất dập vuốt, nhóm đã chọn đề tài “THIẾT

KẾ CHẾ TẠO KHUÔN DẬP VUỐT TÍCH HỢP SIÊU ÂM”

Nhóm mong rằng sẽ vận dụng tối đa những kiến thức chuyên ngành cho đề tài một cách hiệu quả nhất Mang lại cho ngành dập vuốt ở Việt Nam một hướng khắc phục mới

Nhóm đồ án Nguyễn Hoàng Long Hải Vòng Chí Hải

Phan Phụng Nghĩa

ABSTRACT

DESIGN AND MANUFACTURE DEEP DRAWING MOLD WITH ULTRASONIC

Nowadays, deep drawing technology still has a lot of difficult problem such as torn edges, crease on the surface of product Now, there are ways to overcome, but they are not completely fixed From previous researches and articles show us that applying ultrasonic on metal forming to soften material, reduce forming force and cut down defects product

In Viet Nam, there are no researches on this matter and do not have the actual testing process With a desire to study about the capabilities of ultrasonic applications, how to impact the diffusion of atoms in the metal material, we have chosen the project:

“design and manufacture deep drawing mold with ultrasonic”

Team expected that the maximum will apply specialized knowledge to the project

an effective way Bring sheet metal forming in Vietnam a new direction

Project team Nguyen Hoang Long Hai Vong Chi Hai

Phan Phung Nghia

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU 1.1 Tính cấp thiết của đề tài

Công nghệ dập tấm là công nghệ tiên tiến trong gia công kim loại tấm, chi tiết được tạo hình bằng việc tác dụng lực làm biến dạng kim loại tấm, có thể tạo hình hoặc gia công cắt đứt Sản phẩm của công nghệ dập đạt được chất lượng tốt về cơ tính, chất lượng bề mặt, bảo vệ môi trường tốt, tận dụng được vật liệu thừa Công nghệ này có thể đạt năng suất, chất lượng sản phẩm rất cao khi ta tích hợp siêu âm Vậy tích hợp siêu

âm là gì?

Siêu âm kim loại hình thành là việc áp dụng sóng siêu âm để tạo các sai lệch mạng và biến dạng dẻo, khuếch tán, sưởi ấm, biến đổi pha và những thay đổi trong ma sát bề mặt Siêu âm được tích hợp nhằm tạo biến dạng dẻo cho kim loại đc hình thành tốt hơn Quá trình dập ít mài mòn, giảm lực dập để hình thành, giảm các nguyên công dập và hoàn thiện bề mặt tốt hơn

Hiện nay, dập tấm được xem là không thể thay thế trong các lĩnh vực quan trọng như chế tạo ôtô, hàng không, hàng hải, xây dựng, hàng tiêu dùng và nhiều lĩnh vực khoa học quân sự quốc phòng khác

Thông qua đồ án này chúng em muốn mang đến cái nhìn sâu rộng nhất về ngành dập tấm Ngoài ra có thể nghiên cứu thêm về siêu âm để hỗ trợ cho ngành dập và nhiều lĩnh vực cơ khí khác

1.2 Tổng quan về tình hình nghiên cứu

Đề tài nhằm mục đích nghiên cứu thiết kế và chế tạo khuôn dập tích hợp siêu âm Thay vì dập vuốt sâu thì các lỗi gặp phải là sản phẩm sẽ bị rách và nhăn, nhưng khi chúng ta tích hợp siêu âm thì các lỗi đó được cải thiện đáng kể (Theo nghiên cứu của Lewis Balamuth 1960 -1970 hình dạng của sản phẩm có sóng âm có được hình dạng tốt hơn và không có xảy ra hiện tượng bị nứt mép so với sản phẩm còn lại.)

Ngoài ra theo nghiên cứu của U.S Navy (1963) thì siêu âm còn mang lại lợi ích rất lớn trong việc giảm lực dập Langenecker (1964) cũng có một số đóng góp trong lĩnh vực vuốt sâu Kết quả cho thấy khi sử dụng siêu âm trong quá trình vuốt thì chiêu sâu vuốt được được tăng lên gấp đôi so với việc vuốt thông thường, lực vuốt được giảm 60%

1.5 Phương pháp nghiên cứu

Từ cơ cở các tài liệu, các nghiên cứu, đề tài đi trước, các bài báo nước ngoài để phát triển và tích hợp bộ siêu âm vào khuôn dập vuốt

Đề tài kết hợp nghiên cứu giữa phương pháp lý thuyết và thực nghiệm trên mô hình Cụ thể:

 Nghiên cứu lý thuyết:

- Nghiên cứu tổng quan về ngành dập nói chung và dập vuốt nói riêng

- Nghiên cứu tổng quan về siêu âm và ứng dụng của nó

- Nghiên cứu phần mềm mô phỏng hỗ trợ cho quá trình dập

 Thực nghiệm:

- Nghiên cứu tính toán điểm đặt bộ siêu âm cho tối ưu hóa

- Nghiên cứu, tính toán bộ khuôn dập vuốt

- Thử nghiệm dập trên bộ khuôn

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ CÔNG NGHỆ DẬP TẤM VÀ CÔNG NGHỆ

xe ôtô du lịch và vận tải hạng nhẹ Ngành công nghiệp dập tấm của thế giới còn tạo ra các sản phẩm cho ngành hàng không vũ trụ như cánh máy bay, vỏ máy bay… Lĩnh vực xây dựng và hàng hải cũng phát triền gắn liền với sự phát triển của công nghệ dập

2.2 Tại Việt Nam

Ngành dập ở Việt Nam chỉ được biết đến với các sản phẩm gia dụng như nồi, chảo, muỗng, các loại tôn Vì việc chế tạo khuôn dập lớn đòi hỏi phải có những máy móc lớn có độ chính xác cao nên gây ra nhiều khó khăn cho công nghiệp nước nhà Nhưng đến nay đã có nhiều doanh nghiệp đi đầu trong việc phát triển công nghệ dập những chi tiết lơn hơn như vỏ xe du lịch, các loại sản phẩm từ tấm khác Theo dự kiến, năm 2013 Vinaxuki sẽ xuất xưởng chiếc xe du lịch đầu tiên mang thương hiệu Việt, mà trong đó vỏ xe sẽ được dập trong nước thay vì nhập khẩu từ các công ty nước ngoài Trước đó một số chi tiết của thân tàu thủy đã được sản xuất trong nước

Các kỹ sư phải làm sao để quy trình mô phỏng gần với thực tế nhất Điều này một lần nữa khẳng định công nghệ dập tấm ở Việt Nam hoàn toàn có cơ hội cạnh tranh với thế giới vì chúng ta có cơ hội đi tắt đón đầu công nghệ, ứng dụng thành quả của thế giới vận dụng phù hợp với điều kiện trong nước và đội ngũ kỹ sư tương lai có đầy đủ kiến thức về công nghệ dập

2.3 Giới thiệu về công nghệ dập kim loại tấm

Trong phạm vi đề tài khuôn dập vuốt siêu âm là công nghệ dập vuốt chỉ giới thiệu mang tính ứng dụng Những nguyên công khác ngoài công nghệ dập tấm chi đề cập mang tính giới thiệu

2.3.1 Khái niệm và đặc điểm

Công nghệ dập kim loại tấm là một trong những phương pháp tiên tiến của gia công áp lực để chế tạo sản phẩm từ vật liệu tấm, thép bản hoặc dải cuộn

Dập tấm có thể tiến hành ở trạng thái nóng hoặc nguội, song chủ yếu gia công ở trạng thái nguội vì vậy còn gọi là dập “nguội”

Dập tấm được dùng rộng rãi trong các ngành công nghiệp, đặc biệt trong công nghệ chế tạo ô tô, máy bay, tàu thủy, chế tạo thiết bị điện, đồ dân dụng

Tỷ lệ các chi tiết dập tấm trong một số ngành: Máy điện 60÷70%, ô tô máy kéo 60÷95%, đồ dùng dân dụng 95÷98%

2.3.2 Đặc điểm của dập nguội

 Dập nguội là một phương pháp gia công kim loại bằng áp lực bao gồm các qui trình công nghệ đặc biệt, phương pháp gia công này không tạo ra phoi

 Các dấu hiệu thể hiện những đặc trưng của phương pháp dập nguội:

- Gia công kim loại ở trạng thái nguội

- Thiết bị sử dụng: máy ép, các máy tự động khác nhau tạo ra lực cần thiết

 Khả năng công nghệ của dập nguội:

- Thực hiện các nguyên công phức tạp bằng những hành trình đơn giản của máy ép

- Chế tạo các chi tiết lắp lẫn có độ chính xác cao, phần lớn không cần gia công tiếp theo

- Lượng tiêu hao vật liệu ít, có thể chế tạo các chi tiết có cơ cấu bền, cứng, nhẹ

 Ưu điểm của dập nguội về mặt kinh tế:

- Khả năng tiết kiệm được nguyên vật liệu, có thể dễ dàng thu gom phế liệu, tận dụng vật liệu thừa

- Năng suất cao do khả năng tự động hóa cao, nguyên công đơn giản

- Khả năng sản xuất hàng khối và giảm giá thành sản phẩm

 Để đạt được hiệu quả tối ưu nhất khi ứng dụng công nghệ dập nguội thì cần phải giải quyết các vấn đề về kỹ thuật cho các khâu chuẩn bị sản xuất:

- Thiết kế kết cấu, hình dáng của chi tiết hợp lý và có tính công nghệ cao để chế tạo chúng kinh tế nhất

- Chọn vật liệu phải phù hợp với sản phẩm để đảm bảo cơ tính vật liệu trong quá trình sản xuất

- Thiết kế một quy trình sản xuất phù hợp quy trình công nghệ dập về kỹ thuật, kinh tế

- Kết cấu khuôn phải được tính toán hợp lý, đảm bảo khả năng công nghệ,

độ bền, độ cứng vững trong quá trình sản xuất

- Chọn và sử dụng hợp lý kiểu và công suất máy ép

- Tổ chức môi trường làm việc phù hợp với sản phẩm và qui mô sản xuất

- Giữa quy trình công nghệ dập và thiết kế khuôn phải có quan hệ mật thiết mặc dù có thể thực hiện độc lập riêng lẻ

2.3.3 Phân loại các nguyên công cơ bản

 Dập nguội gồm nhiều nguyên công khác nhau, việc phân biệt sẽ dựa vào các dấu hiệu sau:

- Theo tính chất và loại biến dạng

- Theo nguyên công dập

 Theo tính chất biến dạng thì dập nguội được chia ra hai nhóm: biến dạng cắt tách vật liệu và biến dạng dẻo Nhóm thứ nhất gồm những biến dạng làm chia cắt vật liệu, bằng cách cắt, tách phần này rời với phần khác hoặc cắt trích (cắt một phần nhưng không tách ra hoàn toàn)

 Nhóm biến dạng dẻo là những biến dạng thay đổi hình dáng hình học của chi tiết

và không xảy ra phá hủy vật liệu

 Theo tính chất và loại biến dạng chủ yếu có các hình thức biến dạng sau:

- Cắt tách phần vật liệu này với phần vật liệu khác theo một đường viền kín hoặc hở

- Uốn: biến đổi phôi phẳng thành chi tiết cong

- Dập vuốt: Biến đổi phôi phẳng thành dạng chi tiết có hình dáng bất kỳ Trong phạm vi đề tài này dập vuốt được xem như nguyên công trọng tâm

- Dập thể tích: thay đổi tiết diện, hình dáng hoặc chiều dày của phôi bằng cách phân bố lại thể tích và dịch chuyển một phần khối lượng vật liệu trên phôi

 Theo nguyên công dập thì chia làm hai nhóm: dập từng nguyên công đơn lẻ, dập liên hợp Dập đơn lẻ từng nguyên công thường được sử dụng cho nhà xưởng vừa

và nhỏ, quy mô và số lượng không quá lớn, chi tiết chỉ cần một lần dập Dập liên hợp là sự kết hợp hai hay một số nguyên công dập khác nhau trong một bộ khuôn

 Theo đặc điểm công nghệ dập liên hợp được chia làm 2 nhóm:

- Liên hợp các nguyên công cắt

- Liên hợp các nguyên công tạo hình

- Liên hợp các nguyên công cắt và tạo hình tức là kết hợp dập tạo hình và cắt chi tiết trong cùng một bộ khuôn

 Theo phương pháp kết hợp nguyên công, dập liên hợp được chia ra làm ba nhóm:

- Phối hợp: một số nguyên công khác nhau được thực hiện cùng lúc trong một hành trình của máy dập một lần đặt phôi và một bộ khuôn

- Liên hợp: một số nguyên công (bước) khác nhau được thực hiện trong một

số hành trình dập của máy với những chày riêng biệt và có sự dịch chuyển phôi từ chày đầu tiên tới chày cuối Mỗi hành trình cho ra một sản phẩm

- Dập liên tục phối hợp là sự kết hợp của hai phương pháp trên Ngoài những nguyên công dập chính còn có các nguyên công phụ như chuẩn bị, bôi trơn phôi, mài cạnh sản phẩm, khử dầu mỡ, rửa sạch…

2.4 Biến dạng của vật liệu trong gia công áp lực

2.4.1 Sự biến dạng dẻo kim loại

 Sự biến dạng của vật liệu trong quá trình cắt được chia là ba giai đoạn liên tục (Hình 2.1)

Hình 2.1: Đồ thị biến dạng phá hủy kim loại

- Biến dạng đàn hồi (OA): là biến dạng hình thành khi có lực tác dụng và vật liệu sẽ trở lại vị trí ban đầu khi bỏ lực tác dụng

- Biến dạng dẻo (AC): là biến dạng hình thành khi có lực tác dụng (lực bằng hoặc lớn hơn lực tới hạn) nhưng vẫn tồn tại khi bỏ lực tác dụng)

- Biến dạng phá hủy (CD): Khi ngoại lực tác dụng quá giới hạn bền của kim loại thì lúc đó lực tác dụng không cần thay đổi, biến dạng vẫn tiếp diễn và dẫn đến phá hủy vật liệu

 Gia công kim loại bằng áp lực thực chất là lợi dụng quá trình biến dạng dẻo của kim loại để làm biến dạng Khái niệm biến dạng ở trên chỉ mang tính vật lý, hình học mà chưa thể hiện được bản chất tế vi của hiện tượng

 Kim loại và hợp kim của chúng có cấu tạo là các tinh thể Cấu tạo các tinh thể

là các mạng nguyên tử sắp xếp trong không gian theo một quy luật nhất định Đối với biến dạng dẻo, thực chất ở đây là sự trượt, sự song tinh xảy ra trong các tinh thể và sự biến dạng giữa các tinh thể (sự trượt tương đối giữa các đơn tinh

ở vùng tinh giới hạn)

Hình 2.2: Sự trượt và song tinh khi biến dạng

- Sư trượt là sự dịch chuyển song song tương đối của một bộ phận mạng tinh thể này so với một bộ phận mạng tinh thể còn lại trên một mặt kết tinh nhất định Khoảng cách sau khi trượt giữa các nguyên tử của mặt này đối với mặt khác là bội số nguyên của thông số mạng

- Song tinh là sự dịch chuyển tương đối của hàng loạt các mặt nguyên tử này với mặt khác Kết quả của sự dịch chuyển là sự đối xứng giữa hai phần qua một mặt nguyên tử (gọi là mặt song tinh), nhưng các nguyên tử dịch đi một đoạn không bằng bội số nguyên của thống số mạng

- Sự biến dạng giữa các tinh thể là sự trượt tương đối giữa các đơn tinh ở vùng tinh giới hạt Sự biến dạng này ít làm thay đổi hình dáng của vật thể, nhưng làm vỡ nát các bề mặt tinh thể cũng như phá vỡ tinh giới hạt làm cho kim loại giảm bền

và có thể bị phá hủy

2.4.2 Ảnh hưởng của gia công áp lực đến tính chất, tổ chức tế vi kim loại

 Gia công kim loại bằng áp lực không chỉ làm biến dạng của phôi mà còn ảnh hưởng đến tính chất và tổ chức tế vi của phôi

Hình 2.3: Biểu diễn sự thay đổi dạng hạt và cơ tính khi gia công

 Gia công nguội là gia công kim loại ở nhiệt độ dưới nhiệt độ kết tinh lại (Tktl ≥ 0.4Tch) Sau khi gia công kim loại bị biến cứng Những dấu hiệu của sự biến cứng có thể nhìn thấy trong tổ chức tế vi của kim loại là sự thay đổi hình dạng của hạt – kéo dài theo phương biến dạng lớn nhất, hình thành thớ kim loại Đồng thời tính dẻo của kim loại bị giảm khi gia công nguội

2.5 Công nghệ dập vuốt

2.5.1 Cơ chế dập vuốt kim loại tấm

 Phần này trình bày cơ chế dập vuốt chi tiết có dạng cốc hình trụ tròn để nêu lên những khái niệm, hiện tượng cơ bản nhất về quá trình dập vuốt kim loại tấm

Hình 2.4: Sự tuần tự dịch chuyển kim loại trong quá trình dập vuốt

 Hình 2.4 trình bày cơ chế dập vuốt một chi tiết hình trụ từ phôi kim loại tấm

Sự tuần tự dịch chuyển của các phần tử phôi 1, 2, 3, 4, 5 trong quá trình dập vuốt làm giảm đường kính ngoài của vành phôi theo mức độ chiều sâu dập vuốt

 Phần vành khăn của phôi (D-d) chuyển thành thành của hình trụ chi tiết có đường kính d chiều cao h Do có hiện tượng biến dạng dẻo kim loại, nên khi dập vuốt hoàn toàn hình trụ, chiều cao h lớn hơn chiều rộng của phần vành khăn b

Thể tích phôi dịch chuyển biểu thị bằng công thức:

𝑉𝑑𝑐 = 𝑆𝜋

4(𝐷 − 𝑑)2

Trong đó:

• v dc : thể tích dịch chuyển

• S: bề dày của chi tiết

• D,d: được biểu thị trên hình 2.4

Hình 2.5: Sự biến dạng một phần tử của phôi và sơ đồ tạo thành vết nhăn

 Khi mức độ biến dạng nhỏ, chiều dày kim loại lớn sẽ ít xảy ra hiện tượng nhăn Khi dập vuốt sâu, mức độ biến dạng lớn, chiều dày kim loại nhỏ, thường tạo thành các vết nhăn trên sản phẩm Sau đây chúng ta sẽ phân tích kỹ hơn các

cơ chế hình thành vết nhăn trong quá trình dập vuốt (hình 2.5)

 Đầu tiên, tại phần tử I của phôi nằm viền ngoài của vành, biến dạng nén

theo hướng tiếp tuyến có trị số lớn nhất, biến dạng kéo hướng tâm có trị số trung bình và lượng hóa dày của kim loại có trị số nhỏ nhất

 Dưới tác dụng ứng suất nén tiếp tuyến 𝜎𝑡, vành phôi sẽ bị mất ổn định, bị nén, làm các đường trên vành phôi trùng nhau (hình 2.6) và tạo ra nếp nhăn hình sóng (thời kỳ 1-hình 2.5) Nếp nhăn ấy làm biến dạng đàn hồi tấm chặn phôi và các chi tiết giữ nó, làm tăng khe hở giữa tấm chặn và cối

 Ứng suất nén sẽ tăng lên do đường kính ngoài của phôi khi dập vuốt giảm không ngừng Điều đó dẫn đến việc nén ép lớp sóng nhăn (thời kỳ 2), rồi làm mất độ ổn định phần phẳng của nếp nhăn, làm phần đó bị uốn ngược chiều lại (thời kỳ 3) Cuối cùng sẽ tạo thành các nếp nhăn nhỏ hơn, từ một nếp nhăn

đã sinh thành ba nếp nhăn (thời kỳ 4)

Hình 2.6: Sự dịch chuyển và thay thế kim loại

 Quá trìnhh hình thành các nếp nhăn xảy ra một cách nhảy vọt và tiếp tục cho đến khi tạo ra được nếp nhăn nhỏ hoàn toàn ổn định Lúc ban đầu nếp nhăn sinh ra ở vành phôi khác nhau tùy thuộc vào mức độ ổn định của vành phôi đặc trưng

 Khi phần tử I dịch chuyển đến mép vuốt của cối, biến dạng kéo hướng tâm sẽ

lớn nhất, độ nén tiếp tuyến dần dần giảm đi Khi phần tử đi qua mép vuốt biến dạng sẽ phức tạp hơn do sự xuất hiện của quá trình uốn Sau đó phần tử chuyển

từ cong thành thẳng đứng và chịu kéo dài chiều trục dọc theo đường sinh với

độ biến mỏng của vật liệu không lớn lắm Đáy thành phẩm chịu lượng kéo dài phẳng không lớn (1-2%) và biến mỏng (2-3%), cho nên thực tế có

thể bỏ qua Thông thường tiết diện nguy hiểm nằm ở góc lượn dưới đáy vì ở

đây trị số ứng suất kéo lớn làm biến mỏng vật liệu lớn

 Khi mức độ biến dạng lớn hoặc trong trường hợp hình thành nếp nhăn ở phôi, ứng suất ở tiết diện nguy hiểm sẽ vượt cả giới hạn bền của nó và làm

rách đáy

 Thiết kế hợp lý và hoàn hảo một quá trình dập vuốt là tạo những điều kiện thuận lợi nhất cho việc biến dạng kim loại như:

- Việc làm giảm sức chống biến dạng của vành phẳng;

- Việc giảm ứng suất kéo ở tiết diện nguy hiểm để loại bỏ các vết rách

và việc tăng độ bền của kim loại ở tiết diện ấy;

- Việc giảm ứng suất nén tiếp tuyến ở vành biến dạng hoặc tăng tính ổn

định của nó với mục đích ngăn ngừa hiện tượng nhăn

2.6 Tính toán công nghệ

Mức độ biến dạng và hệ số dập vuốt:

 Có thể thực hiện dập vuốt qua một hoặc vài nguyên công tùy thuộc vào tỉ số chiều cao và đường kính của chi tiết dập vuốt, chiều dày tương đối của phôi

 Cần phải tính toán thế nào để việc dập vuốt thưc hiện với một số nguyên công

ít nhất, các nguyên công hoàn thành với mức đọp biến dang lớn nhất (sự giảm tương đối đường kính và chiều sâu dập vuốt), không cần ủ trung gian

 Mức độ biến dạng khi dập vuốt các chi tiết hình trụ có thể đo bằng một trong các chỉ số sau đây:

 Các trị số bằng số của những chỉ số ấy được nêu trên hình 2.7 phụ thuộc vào tỉ

số D

d Chỉ số mức độ biến dạng đúng hơn cả là chỉ số dưới dạng lôgarit ln

D

d , song dùng nó không thuận tiện trong điều kiện nhà máy Chỉ số mức độ biến dạng

ít đặc trưng nhất là hệ số dập vuốt m = Dd , bởi vì trị số của nó nghịch đảo với mức độ biến dạng (m càng nhỏ, mức độ biến dạng càng lớn) Nhưng nó lại đơn giản và thuận tiện nhất cho các tính toán nhanh chóng và được dùng rộng rãi trong thực tế

Hình 2.7: So sánh các chỉ số khác nhau của mức độ biến dạng

 Như kinh nghiệm và các số liệu thí nghiệm đã chỉ rõ: chỉ số đó được xác định đối với kim loại dẻo lý tưởng không hóa bền, trong một vài trường hợp

sẽ không phải là trị số giới hạn

 Trị số lượng biến dạng giới hạn khi dập vuốt bị hạn chế bởi 3 lý do chủ yếu:

- Tính dẻo của kim loại không cao, tạo điều kiện cho trở lực biến dạng lớn ở vành phôi phẳng, dẫn đến sự tăng ứng suất kéo ở tiết

Do mất ổn định ở vành phôi, việc tạo thành nếp nhăn làm tăng đột ngột trở lực biến dạng và nhanh chóng làm phôi bị rách Phôi có chiều dày tương đối nhỏ ít ổn định và

dễ bị các nếp nhăn hơn

- Cùng với các nguyên nhân khác, nếu trị số bán kính lượn của cối dập vuốt nhỏ sẽ làm tăng trở lực kéo phôi phẳng vào lỗ cối rất nhiều, sẽ tăng ứng suất kéo ở tiết diện nguy hiểm và sớm làm rách đáy

 Điều kiện bền của tiết diện nguy hiểm được xác định bằng hệ thức:

𝜎𝐾 ≤ (1.1 ÷ 1.2)𝜎𝑏

𝜎𝑘- Ứng suất kéo ở tiết diện nguy hiểm

 Phương pháp xác định mức độ biến dạng cho phép đúng đắn và chính xác hơn cả

là dựa trên việc xác định ứng suất thực sinh ra khi dập vuốt và dùng các định luật

cơ bản của lý thuyết dẻo Nhưng vì phức tạp và không tiện lợi nên cách tính kể trên được thực hiện nhờ các hệ số dập vuốt, do thực nghiệm xác lập nên, các hệ

số này đặc trưng cho mức độ biến dạng cho phép

 Trị số các hệ số dập vuốt được dùng trong thực tế phần lớn là trị số gần đúng, bởi vì không tính ảnh hưởng chiều dày tương đối của phôi, bán kính lượn của cối, tốc độ dập vuốt,… đến các hệ số dập vuốt Do các quan hệ kể trên các hệ số dập vuốt đề ra cho thực tế sử dụng cần phải phân định theo chiều dày tương đối của vật liệu

 Ảnh hưởng đó của chiều dày tương đối của phôi đến trị số dập vuốt lớn hơn nhiều lần ảnh hưởng của tính dẻo vật liệu này hay vật liệu khác, bởi vì đối với dập vuốt người ta chủ yếu dùng các kim loại có độ dẻo cao với độ dao động tính chất dẻo không lớn (trừ một vài hợp kim đặc biệt)

2.6.1 Xác định kích thước và hình dạng phôi khi dập vuốt

 Do trong quá trình biến dạng dẻo, thể tích của kim loại luôn giữ không đổi nên cho nên nguyên tắc cơ bản để xác định kích thước phôi khi

dập vuốt là sự cân bằng thể tích của phôi và chi tiết thành phẩm

 Khi dập vuốt không biến mỏng thành, người ta thường bỏ qua sự thay đổi chiều dày của vật liệu (sai số có thể đến 20-25%), việc xác định kích thước phôi tiến hành theo cân bằng diện tích bề mặt của phôi và của chi tiết thành phẩm, kể cả lượng dư để cắt mép

 Khi dập vuốt có biến mỏng thành, việc xác định kích thước phôi được tính theo sự cân bằng thể tích phôi và thành phẩm Trong thực tế thường gặp trường hợp dập vuốt các chi tiết có hình dạng khác nhau, chúng đòi hỏi các phương pháp tính toán kích thước phôi khác nhau như sau Ở đây chỉ xét dập vuốt không biến mỏng thành

2.6.2 Kích thước, hình dạng phôi dập vuốt chi tiết tròn xoay đơn giản

 Trường hợp này là dập vuốt không biến mỏng vật liệu, do đó việc xác định

kích thước phôi được tiến hành theo sự cân bằng diện tích bề mặt phôi và

chi tiết thành phẩm (kể cả lượng dư để cắt mép tra theo các bảng 2.1 và 2.2)

Điều kiện có chặn phôi hay không được xác định theo bảng 2.3

H

Lượng dôi ∆ℎ khi ℎ

𝑑 𝑛

6.5 8.5 10.0

Dưới 0.8 Trên 0.8

đến 1.6

Trên 1.6 đến 2.5

Bảng 2.9: Lượng dôi ΔD để xén vành các chi tiết trụ tròn

Thao tác vuốt Có chặn phôi Có chặn phôi hoặc không Không kẹp Thứ nhất D - d > 22S D – d = 22S D – d < 22S

Kế tiếp 100S/dn-1 < 1.25 100S/dn-1 = 1.25-1.5 100S/dn - 1 > 1.5

Bảng 2.10: Xác định có chặn phôi hay không

 Trong hình sau đưa ra các công thức để xác định diện tích của bề mặt các hình đơn giản

Hình 2.8: Diện tích bề mặt các hình đơn giản

 Thay thế cho việc tính toán đường kính phôi bằng cách chia bề mặt chi tiết thành các phần tử riêng biệt, người ta xác định đường kính phôi của các chi tiết dập vuốt có hình dạng phổ biến theo các công thức nêu trong hình sau:

Hình 2.9: Đường kính phôi của các chi tiết dập vuốt

2.6.3 Bán kính lượn và khe hở chày-cối khi dập vuốt

- Giá trị của hệ số dập vuốt cho phép

 Giảm bán kính lượn dẫn đến việc tăng lực dập vuốt Khi tăng bán kính lượn quá trình dập vuốt tiến hành dễ dàng hơn, vì ứng suất ở tiết diện nguy hiểm giảm đi, do đó chiều sâu dập vuốt sau một nguyên công cho phép sẽ tăng lên Tuy nhiên tăng bán kính lượn của cối thường dẫn đến việc giảm diện tích dưới tấm chặn và dễ tạo ra những nếp nhăn và nếp gấp ở chỗ phôi đi ra khỏi tấm chặn Để khắc phục những nhược điểm kể trên người ta cũng dùng vòng chặn phụ hình cầu

Điều kiện dập vuốt Bán kính lượn khi chiều dày tương đối của phôi

Bảng 2.11: Bán kính lượn gần đúng ở mép cối dập vuốt có tính đến chiều dày

tương đối của phôi

 Khi chế tạo khuôn nên làm bán kính lượn nhỏ nhất để thuận tiện cho việc sửa khuôn sau này

 Bán kính góc lượn của chày ảnh hưởng rất nhiều đến quá trình dập vuốt, cho phép giảm trị số giới hạn của hệ số dập vuốt Bán kính của chày nhỏ làm kim loại bị biến mỏng rất nhiều ở tiết diện nguy hiểm

 Để giảm ứng suất tập trung tại cạnh của chày và cối thì cạnh của chày và cối phải làm bán kính góc lượn Bán kính lượn của cối phải chọn trong giới hạn cho phép phụ thuộc vào chiều dày vật liệu, loại vật liệu và mức độ thu nhỏ đường kính qua các bước Trị số bán kính lượn của cối có thể xác định theo bảng (trong sổ tay dập nguội) hoặc tính theo công thức sau:

𝑅𝑐 = 0.8√(𝐷 − 𝑑)𝑆 Trong đó

- D là đường kính phôi hoặc đường kính bước trước;

- d là đường kính bước tiếp theo sau;

- S là chiều dày tấm phôi (mm)

Hình 2.10: Thông số khuôn dập vuốt

 Bán kính lượn cạnh chày của tất cả các nguyên công trừ nguyên công cuối cùng, nên lấy 𝑅𝑐ℎ = 𝑅𝑐 hoặc bé hơn một chút Bán kính lượn cạnh chày của nguyên công cuối cùng lấy bằng bán kính lượn trong của sản phẩm nhưng không nên nhỏ hơn (2÷3)S đối với S ≤ 6 mm và nhỏ hơn (1,5÷2)S đối với S > 6 mm Khi tinh chỉnh có thể giảm bán kính chày, cối 2÷5 lần nhưng không nhỏ hơn 0,5S

 Chiều cao phần làm việc: h = (0,3÷2)Dc

 Khe hở chày-cối:

 Khe hở giữa chày và cối dập vuốt dùng để giảm ma sát giữa cối và vật liệu Khi xác định trị số khe hở cần phải xét đến sự hóa dày ở mép phôi khi dập vuốt và độ không đồng đều chiều dày của vật liệu (dung sai theo chiều dày) không thể xác định một trị số khe hở thống nhất trong mọi trường hợp của dập vuốt, vì những chi tiết dập vuốt rất khác nhau về khuôn khổ, mức độ chính xác và điều kiện kỹ thuật, cũng như về phương pháp dập vuốt (không có tấm chặn, có tấm chặn…)

 Khe hở theo các nguyên công sẽ giảm dần, nếu trị số khe hở nhỏ làm tăng trở lực dập vuốt, tăng ứng suất kéo ở tiết diện nguy hiểm và giảm mức độ biến dạng Điều đó không có liên quan đến dập vuốt có biến mỏng thành vì trong trường hợp này mức độ biến dạng tổng cộng tăng lên do sự biến mỏng vật liệu

 Khi dập vuốt chi tiết hình hộp chữ nhật khe hở giữa chày và cối ở các góc cần phải lớn hơn khe hở ở những đoạn thẳng với một lượng 0.1S, bởi vì tại các góc này sự hóa dày rất mãnh liệt

Nguyên tắc chọn hướng lấy khe hở khi dập vuốt:

- Đối với tất cả các nguyên công, trừ nguyên công cuối cùng, hướng của khe hở lấy tùy ý

- Đối với nguyên công cuối cùng:

+ Khi dập vuốt chi tiết có kích thước bên ngoài cho trước, người ta lấy khe hở theo chày:

𝑑𝑐 = 𝑑𝑠𝑝 ; 𝑑𝑐ℎ = 𝑑𝑐− 2𝑧

+ Khi dập vuốt những chi tiết có kích thước bên trong cho trước, ta lấy khe hở theo cối:

𝑑𝑐ℎ = 𝑑𝑠𝑝 ; 𝑑𝑐 = 𝑑𝑐ℎ+ 2𝑧

Trong đó:

dc, dch : đường kính của khối chày

z : trị số khe hở về 1 phía

Dsp: đường kính ngoài của sản phẩm

dsp: đường kính trong của sản phẩm

Khe hở giữa chày và cối Z để chứa chiều dày thành phẩm được xác định:

• Khi dập vuốt chi tiết tròn xoay: Zmin= (1,0÷1,3)S

• Khi dập vuốt chi tiết hình hộp và hình phức tạp:

 Phần góc lượn: Zmin= (1,0÷1,3)S

 Phần thẳng: Zmin= S; (S - chiều dày phôi, mm)

Khi thiết kế và chế tạo khuôn cần chú ý:

- Bước dập vuốt đầu cần phải có chặn phôi để tránh nếp nhăn

- Để phôi được cấp tốt, cần phải có các chốt xoay

- Để đảm bảo sự trùng khít giữa chày và cối, ta lắp 3 hay 4 trụ dẫn hướng

2.6.4 Bôi trơn khi dập vuốt

 Tác dụng của bôi trơn khi dập vuốt là để giảm ma sát giữa vật liệu và dụng cụ

(bảng 2.12 so sánh hệ số ma sát khi có bôi trơn và không bôi trơn, bảng 2.13 là

hệ số ma sát giữa các loại vật liệu), giảm ứng suất trong kim loại, ngăn ngừa khuôn và sản phẩm khỏi bị dính, có những vết lõm mòn, vết xước

 Bôi trơn cần phải có những tính chất sau đây:

- Tạo ra một màng vững bền không bị khô đi, có khả năng chịu áp lực lớn (trừ dập vuốt những thép không gỉ và hợp kim titan)

- Có độ dính tốt và phân bố đồng đều lớp bôi trơn trên bề mặt

- Dễ dàng loại trừ ra khỏi bề mặt của chi tiết

- Không làm mất tính chất cơ học của và hóa học trên bề mặt của dụng

không có bôi trơn)

Hệ số ma sát căn cứ vào vật liệu mang

dập vuốt

Bôi trơn bằng dầu khoáng chất (dầu

Bôi trơn có chất độn (phấn graphit) 0.06-0.10 0.1 0.08-0.10

Bảng 2.12: Giá trị của hệ số ma sát khi dập vuốt có bôi trơn và không có bôi

trơn

 Bôi trơn những phôi đơn chiếc lớn thường tiến hành bằng cách ngâm hoặc quét bằng chổi lông Khi tự động hóa quá trình dập, bôi trơn tiến hành bằng cách phun chất bôi trơn lên phôi nhờ thiết bị phun có vòi phun đặc biệt

 Khi dập vuốt thông thường những chi tiết hình trụ từ những phôi đơn chiếc, nên áp dụng những nguyên tắc bôi trơn sau đây:

- Không cần bôi trơn toàn bộ phôi bằng cách ngâm

- Bôi trơn chỉ cần ở phía vành tiếp xúc với cối, hoặc là bôi trơn bề mặt của cối và tấm chặn theo chu kỳ

- Không được bôi trơn chày hoặc phôi ở phía tiếp cận đối với chày,

vì nó dễ làm vật liệu trượt dọc theo chày và làm biến mỏng nó

- Từ mặt đầu và từ chỗ lượn của chày cần phải loại trừ bất kỳ một vệt bôi trơn nào để tăng ma sát giữa chày và phôi (theo quan điểm này bề mặt của chày dập vuốt không cần làm nhẵn)

Vật liệu Điều kiện làm việc Hệ số ma sát

- Gang với gang, thép với Có dầu bôi trơn 0.05

Thép

- Thép với thép Khô 0.10-0.15

Bảng 2.13: Hệ số ma sát giữa các loại vật liệu

 Vật liệu hoặc phôi đã được bôi trơn cần phải giữ không được làm bẩn, nếu không sẽ làm hỏng chi tiết hoặc khuôn Làm sạch chất bôi trơn khỏi những chi tiết đã được dập tiến hành bằng nhiều phương pháp khác nhau