Tiểu luận công nghệ dập tạo hình tiên tiến

Công nghệ dập tạo hình tiên tiến Trang : 1
Câu 1 : Thế nào là công nghệ dập tạo hình bằng chất lỏng cao áp? Phân loại
công nghệ? Đặc điểm biến dạng của loại hình công nghệ này.
Trả Lời
Công nghệ dập tạo hình bằng chất lỏng cao áp là công nghệ dập sử dụng
nguồn chất lỏng công tác có áp suất cao tác dụng vào phôi để tạo hình chi tiết.
Phân loại công nghệ:
1.1 Công nghệ dập thủy tĩnh : là một phương pháp tạo hình vật liệu nhờ chất
lỏng có áp suất cao tác dụng trực tiếp vào bề mặt của phôi gây biến dạng
phôi theo hình dạng của lòng cối.
-Phương pháp dập thủy tĩnh được áp dụng hiệu quả nhằm chế tạo các chi tiết
rỗng có hình dạng không gian phức tạp như ống xả, hệ thống cấp nhiên liệu cho
ngành công nghiệp ô tô, hàng không hay các sản phẩm dạng ống có tiết diện
thay đổi sử dụng trong ngành dầu khí, hóa chất và nhiệt lạnh.
-Tạo hình phôi ống: phôi ban đầu thường có hình dạng đơn giản ( dạng ống ),
dưới tác dụng của chất lỏng cao áp trong lòng phôi ống, phôi bị biến dạng theo
hình dạng của cối tạo thành sản phẩm rỗng có hình dạng phức tạp.
1.2 Công nghệ dập thủy cơ : Là phương pháp tạo hình tương tự như dập vuốt,
nhưng phôi tấm được biến dạng nhờ chất lỏng cao áp tác dụng lên phôi do
chuyển động của dụng cụ gia công tạo ra.
Đặc điểm biến dạng của loại hình công nghệ này.
-Quá trình biến dạng bằng CN dập chất lỏng, không giống như công nghệ dập
thông thường nhờ có độ nhớt của chất lỏng tạo sự căng trên bề mặt của phôi tấm
nên giảm thiểu sự hình thành nếp nhăn do cường độ ma sát trên bề mặt.
Câu 2: Trình bày các ưu nhược điểm của công nghệ tạo hình chi tiết bằng chất
lỏng cao áp đối với các chi tiết dạng rỗng và các chi tiết tấm. Cho các ví dụ sản
phẩm điển hình ứng dụng công nghệ này.
Trả lời
+ Ưu nhược điểm của công nghệ tạo hình chi tiết bằng chất lỏng cao áp đối với
các chi tiết dạng rỗng
Ưu điểm :

- Tạo ra chi tiết đồng nhất từ một vật liệu (so với hàn từ nhiều chi tiết đơn giản
thành một chi tiết phức tạp)
- Giảm trọng lượng chi tiết.
- Nâng cao độ bền cho chi tiết và kết cấu.
- Thời gian tạo hình ngắn đối với một chi tiết phức tạp.
- Giảm thiểu số nguyên công tạo hình so với các phương pháp khác.
HVTH : Nguyễn Văn Chiến Lớp : 12BCTM
Công nghệ dập tạo hình tiên tiến Trang : 2
- Độ chính xác của chi tiết cao.
- Giảm thiểu phế phẩm
Nhược điểm :
- Giá thiết bị và khuôn cao.
- Cần có hệ thống điều khiển để điều khiển các thông số công nghệ phụ thuộc
thời gian và hệ thống kín khít để tránh mất áp trong quá trình tạo hình.
Ví dụ sản phẩm điển hình ứng dụng công nghệ này



+ Ưu nhược điểm của công nghệ tạo hình chi tiết bằng chất lỏng cao áp đối với
các chi tiết dạng tấm
Ưu điểm:
-Trong quá trình tạo hình xuất hiện chất lỏng có áp suất cao, tác dụng vào bề
mặt phôi làm cho biến dạng vật liệu đồng đều, giảm hiện tượng biến mỏng cục
bộ, tăng khả năng biến dạng của vật liệu ( nâng cao hệ số dập vuốt )
-Hình thành màng dầu bôi trơn thủy động giữa phôi và dụng cụ gia công (cối )
-Nâng cao độ chính xác cũng như chất lượng bề mặt của sản phẩm
HVTH : Nguyễn Văn Chiến Lớp : 12BCTM
Công nghệ dập tạo hình tiên tiến Trang : 3
-Khe hở chày-cối trong dập thủy cơ có thể lớn hơ nhiều so với dập vuốt thường
-Có thể sử dụng một cối chất lỏng cho nhiều chi tiết khác nhau

Nhược điểm:
-Hệ thống khuôn kín khít, phức tạp
-Cần có bộ điều khiển
-Thiết bị đắt tiền
Ví dụ sản phẩm điển hình ứng dụng công nghệ này :


Câu 3:
- Vẽ sơ đồ công nghệ dập thủy tĩnh để tạo hình từ phôi ống thành sản phẩm cút
nối chữ T.
- Trình bày các thông số công nghệ ảnh hưởng tới quá trình và chất lượng sản
phẩm.
- Điều khiển các thông số công nghệ này trong quá trình tạo hình như thế nào?
- Những dạng phế phẩm nào có thể xuất hiện? Giải thích nguyên nhân.
Trả lời
HVTH : Nguyễn Văn Chiến Lớp : 12BCTM
Công nghệ dập tạo hình tiên tiến Trang : 4
-Sơ đồ công nghệ dập thủy tĩnh để tạo hình từ phôi ống thành sản phẩm
cút nối chữ T :
Ta đặt phôi vào lòng khuôn dưới, khuôn này có thể tháo được. Hình dạng và
kích thước của lòng khuôn phù hợp với chi tiết cần tạo hình. Ta đóng chặt khóa
khuôn lại bằng áp lực Fc để ngăn chặn sự mở ra của khuôn khi dập. Lòng khuôn
được cấp đầy chất lỏng làm việc. Tại mặt đầu của phôi ta đặt chày, những chày
này sẽ được ép vào mặt đầu của phôi và được giữ chặt vào khoang phôi. Sau đó
tiến hành chồn phôi bằng chày và kèm theo đưa vào khoang phôi nguồn chất
lỏng áp lực cao P. Dưới tác dụng P từ bên trong phôi và lực ép dọc trục Fa, vật
liệu phôi sẽ chuyển sang trạng thái dẻo, thành phôi võng xuống và điền đầy lòng
khôn tạo ra chi tiết
-Các thông số công nghệ ảnh hưởng tới quá trình và chất lượng sản phẩm:
Fc – lực đóng khuôn

pi - áp suất chất lỏng công tác
Fa - lực dọc trục
Fs - lực đối áp của chày tạo phần chữ T
Áp suất chất lỏng công tác trong lòng ống pi = 1.000 đến 10.000 bar. Lực dọc
trục
Fa do chày ép dọc trục tạo ra có tác dụng hỗ trợ quá trình biến dạng của phôi và
tạo sự kín khít giữa các bộ phận của khuôn đảm bảo không bị lọt chất lỏng ra
ngoài, lực dọc trục có thể từ 800 tới 3.000 kN.
-Điều khiển các thông số công nghệ dập thủy tĩnh trong quá trình tạo hình:
+ Áp suất chất lỏng Pi:
θ
σ
'
.
min
R
t
p
i
S
=
HVTH : Nguyễn Văn Chiến Lớp : 12BCTM
Công nghệ dập tạo hình tiên tiến Trang : 5
θ
σ
'
.
max
R
t

p
i
B
=
Trong đó :
S
σ
: Giới hạn chảy của vật liệu
t
i
: Chiều dày tính toán, t
i
=87,5% chiều dày ống ban đầu

θ
'R
: Bán kính ống ban đầu
+ Lực dọc trục Fa :

µσ
FFFF
Pa
++=
( )
( )













−
+−+
−−
=
i
iiS
i
td
dd
ttd
tdd
pF
.2'
'
ln.
8
'
.'
4
3

4
.

2
2
2
σβπ
σ
: lực biến dạng dẻo

β
= 1,15
d’ : Đường kính nút
( )
4
.2
.
2
i
P
td
pF
−
=
π
: Áp lực chất lỏng lên chày
∫
= dSF
K

σµ
µ

d
dl
t
td
pd
i
i
i
S
.
2
'
.
.2
.







−









−
+=
σβ
πµ
: Lực ma sát
µ
: Hệ số ma sát
S : Diện tích bề mặt tiếp xúc
li, ti : Chiều dài và chiều dày ống
Cuối cùng, lực dọc trục có thể được tính toán như sau:
( ) ( )( )






−
+−+






−
−−+=
td
t

pdld
td
dd
td
d
pF
SSa
2
'5,0
2
ln
8
75,0
4
.
2
βσµβσπ
l,t : Chiều dài và độ dày ống kết thúc quá trình
d’ : Đường kính nút
+ Lực đối áp Fs :
( )
( ) ( )
ttd
td
pF
BS
.' 7,06,0
4
.2'
.

2
−÷−
−
=
πσ
π
+ Lực đóng khuôn Fc :
∑
=
=
n
i
iKc
SF
i
1
σ
( ) ( )
ii
i
iS
nhdpddld
td
t
p ++−









−
+= ''
2
βσ
i
K
σ
: Ứng suất tiếp xúc trên bề mặt tiếp xúc
S
i
: Diện tích hình chiếu
n : Số nút
li, hi, ti : chiều dài của ống, chiều cao của nút, độ dày của ống
-Những dạng phế phẩm có thể xuất hiện:
HVTH : Nguyễn Văn Chiến Lớp : 12BCTM
Công nghệ dập tạo hình tiên tiến Trang : 6
+ Dạng nhăn một phía của mặt bích phôi do nguyên nhân là sự không đồng đều
của trở lực biến dạng ở mặt bích, và còn do sự không đồng đều của lực ma sát
xuất hiện giữa mặt bích phôi và dụng cụ,
+ Độ dày thành ống và chiều dài ống không đồng đều, Một số trường hợp bị
rách do nguyên nhân là hệ số ma sát và áp suất trong lòng ống tăng quá cao.
Câu 4.
- Vẽ sơ đồ công nghệ dập thủy cơ để tạo hình chi tiết từ phôi tấm phẳng.
- Nêu các thông số công nghệ ảnh hưởng tới quá trình dập thủy cơ và chất lượng
sản phẩm.
- Tại sao phải điều khiển lực chặn trên vành phôi theo vị trí và thành phần chảy
dập?

- Những dạng phế phẩm nào có thể xuất hiện? Giải thích nguyên nhân.
Trả Lời
- Sơ đồ công nghệ dập thủy cơ để tạo hình chi tiết từ phôi tấm phẳng :
Chất lỏng được đổ đầy lòng khuôn, tiếp đó ta đặt phôi tấm vào khuôn . Máy ép
đóng lại và tấm chặn kẹp chặt phôi. Tấm chặn ép đặt ở chế độ ép, làm kín
buồng ép và bắt đầu quá trình tạo hình. khi chày đi xuống, chất lỏng sẽ được
nén lại tạo ra đối áp. Trong suốt quá trình tạo hình, tấm kim loại được ép sát vào
chày. Sau khi đạt được giới hạn dập để tạo ra chi tiết , áp suất trong buồng được
giải phóng và thiết bị ép di chuyển ngược về vị trí ban đầu của nó.
HVTH : Nguyễn Văn Chiến Lớp : 12BCTM
Công nghệ dập tạo hình tiên tiến Trang : 7
- Các thông số công nghệ ảnh hưởng tới quá trình dập thủy cơ và chất
lượng sản phẩm.
F
bh
– lực đóng khuôn
F
p
- lực đối áp của chày
- Lý Do điều khiển lực chặn trên vành phôi theo vị trí và thành phần
chảy dập:
Áp suất phản ứng hoạt động bên trong hộp nước bởi sự thâm nhập của chày
vuốt có một sự đa dạng về hiệu ứng trong suốt quá trình tạo hình và ép kim
loại được tạo hình vào chày. Ma sát khô giữa chày và tấm kim loại thì do đó
được tăng lên về thực chất. Như là một kết quả, lực dập vuốt tăng tới những
mức độ cao hơn mà ta quan tâm so với dập vuốt thông thường. Cùng lúc đó,
áp suất của chất lỏng trong phần bầy ra của phôi giữa cối và chày làm cho
vật liệu phùng lên. Biến dạng này tạo ra ứng suất căng hướng tâm và ứng
suất ép tiếp tuyến
Vì vậy, ta phải điều khiển lực chặn trên vành phôi theo vị trí và thành phần

chảy dập.
- Những dạng phế phẩm có thể xuất hiện & nguyên nhân:
+ Chi tiết bị rách nguyên nhân là do kích thước hình học của cối. Nếu góc lượn
của cối quá nhỏ sẽ ảnh hưởng đến sự chảy của vật liệu, đồng thời làm cho
hướng chảy của vật liệu bị thay đổi đột ngột gây ra tập trung ứng suất rất lớn và
dẫn tới hiện tượng rách chi tiết.
+ Vật liệu chi tiết bị phồng lên do trong quá trình dập thuỷ cơ xuất hiện quá
trình bôi trơn thuỷ động do chất lỏng (dầu) trong lòng cối bị nén khi chày đi
xuống sẽ trào qua khe hở giữa bề mặt phôi và cối.
HVTH : Nguyễn Văn Chiến Lớp : 12BCTM