NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG GIA CÔNG CỦA HỢP KIM MAGIE DẠNG TẤM

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA - ĐHQG TP.HCM
KHOA KHOA HỌC ỨNG DỤNG
BỘ MÔN CƠ KỸ THUẬT

LUẬN VĂN THẠC SĨ

NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG GIA CÔNG
CỦA HỢP KIM MAGIE DẠNG TẤM
HVTH:

HUỲNH THANH CƯỜNG

GVHD:

01/2016

PGS. TS. TRƯƠNG TÍCH THIỆN


NỘI DUNG
Giới thiệu
Cơ sở lý thuyết
Mô tả thí nghiệm
Mô hình hóa PTHH
So sánh kết quả mô phỏng và thí nghiệm
Kết luận và kiến nghị


Giới thiệu

1. Giới thiệu
Công nghiệp ô tô

Hợp kim Magie
Thiết bị điện tử

Công nghiệp hàng không

Dụng cụ thể thao
Huỳnh Thanh Cường

Nghiên cứu khả năng gia công của hợp kim Magie dạng tấm

p. 4


1. Giới thiệu

Hợp kim Magie

Tính chất của Magie và hợp kim của nó

Huỳnh Thanh Cường

Nghiên cứu khả năng gia công của hợp kim Magie dạng tấm

p. 5


1. Giới thiệu

Hợp kim Magie

Jager và cộng sự [15] nghiên cứu tính chất kéo của hợp kim Mg AZ31
tại những nhiệt độ khác nhau.

Ảnh hưởng của nhiệt độ trên đường cong ứng suất của Mg

Huỳnh Thanh Cường

Nghiên cứu khả năng gia công của hợp kim Magie dạng tấm

p. 6


1. Giới thiệu
“Khả năng gia công của một
vật liệu là mức độ (lượng biến
dạng) mà vật liệu đó có thể
chịu đựng khi thay đổi hình
dạng trước khi bị phá hủy”

Tính chất
vật liệu

Tính chất cơ học
Chế độ luyện kim
Thành phần hóa học
Trạng thái ứng suất

Khả năng
gia công

Thông số
quá trình
gia công

Suất biến dạng
Nhiệt độ gia công
Bố trí dụng cụ
Chế độ bôi trơn
Xé rách

Giới hạn
biến dạng

Biến dạng cục bộ
Nhăn
Độ nhám
Mức độ đàn hồi ngược

Huỳnh Thanh Cường

Nghiên cứu khả năng gia công của hợp kim Magie dạng tấm

p. 7


1. Giới thiệu
Các phương pháp xác định khả năng gia công của kim loại

tấm
Theo Banabic và cộng sự, các phương pháp dùng xác định khả
năng gia công của kim loại tấm bao gồm:
- Thử cơ tính.
- Thử công nghệ (Erichsen, uốn,…)
- Dùng đồ thị giới hạn
- Phương pháp thử chiều cao (sâu) chỏm cầu.
Trong phạm vi luận văn, tác giả tập trung nghiên cứu khả năng
gia công của kim loại Magie dạng tấm thông qua thí nghiệm
Erichsen, thí nghiệm uốn-V và thí nghiệm dập chỏm cầu.

Huỳnh Thanh Cường

Nghiên cứu khả năng gia công của hợp kim Magie dạng tấm

p. 8


1. Giới thiệu

Phạm vi luận văn

• Thí nghiệm Erichsen (xác định chỉ số Erichsen)

• Thí nghiệm uốn V (Sự hình thành vùng yên
ngựa và sự đàn hồi ngược)
Vùng yên ngựa

Sự đàn hồi ngược

• Dập chỏm cầu.

Huỳnh Thanh Cường

Nghiên cứu khả năng gia công của hợp kim Magie dạng tấm

p. 9


Cơ sở lý thuyết


2. Cơ sở lý thuyết
Hợp kim
Magiê

Tính bất đẳng hướng,
bất đối xứng và biến cứng
Ứng xử cơ học
Định luật vật liệu

Lý thuyết
uốn tấm

Sự hình thành vùng yên ngựa trong uốn V
Sự dỡ tải và sự giãn ngược sau khi uốn

Lý thuyết dập vuốt
Lý thuyết biến dạng dẻo
Tiêu chuẩn nứt dẻo

Phương pháp PTHH
Huỳnh Thanh Cường

Nghiên cứu khả năng gia công của hợp kim Magie dạng tấm

p. 11


2. Cơ sở lý thuyết
Các tiêu chuẩn nứt dẻo được cho ở dạng tổng quát như sau:
f

F ( p , p ,...)d  CDV
1

2

0

Limiting Drawing Ratio

Các nghiên cứu của Takuda về tiêu chuẩn nứt dẻo

Huỳnh Thanh Cường

Tiêu chuẩn Oyane



f

0

 h

  a  d   b




Nghiên cứu khả năng gia công của hợp kim Magie dạng tấm

p. 12


2. Cơ sở lý thuyết
PHƯƠNG PHÁP PTHH
CHO BÀI TOÁN GIA CÔNG KIM LOẠI TẤM
•
•
•
•
•
•



Chương trình ANSYS/LSDYNA và giải thuật Implicit, Explicit
Lý thuyết biến dạng lớn
Lý thuyết tiếp xúc va chạm

Ma sát trong bài toán tiếp xúc-va chạm
Phần tử Shell163
Mô hình vật liệu

F  y  z



2



 G  z   x   H  y   x

Huỳnh Thanh Cường

2



2

 2 L  2 M  2 N
2
yz

2
xx

2

xy

2
 ( F  G  H )
3

Nghiên cứu khả năng gia công của hợp kim Magie dạng tấm

p. 13

2


Mô tả thí nghiệm


3. Mô tả thí nghiệm
Thí nghiệm Erichsen (xác định chỉ số Erichsen)

Huỳnh Thanh Cường

Nghiên cứu khả năng gia công áp lực của hợp kim Magie dạng tấm

p. 15


3. Mô tả thí nghiệm
Thí nghiệm uốn V

Vùng yên ngựa

Huỳnh Thanh Cường

Sự đàn hồi ngược

Nghiên cứu khả năng gia công áp lực của hợp kim Magie dạng tấm

p. 16


3. Mô tả thí nghiệm
* XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ VẬT LIỆU CỦA HỢP KIM AZ31
Các thí nghiệm kéo đơn trục

Đường cong ứng suất-biến
dạng tại 1000C

Tính toán các hằng số vật liệu cho tiêu chuẩn giới hạn dẻo



f

0

Huỳnh Thanh Cường

 h



  a  d   b



Nghiên cứu khả năng gia công áp lực của hợp kim Magie dạng tấm

p. 17


3. Mô tả thí nghiệm
Thí nghiệm kéo đơn trục

Thí nghiệm biến dạng phẳng

Bảng hằng số vật liệu tại 1000C

Huỳnh Thanh Cường

Nghiên cứu khả năng gia công áp lực của hợp kim Magie dạng tấm

p. 18


Mô hình hóa PTHH


4. Mô hình hóa PTHH

Mô hình hình học

* Mô hình hình học thí nghiệm Erichsen
Sơ đồ bố trí thí nghiệm
Erichsen

Huỳnh Thanh Cường

Mô hình hình học thí nghiệm
Erichsen.

Nghiên cứu khả năng gia công của hợp kim Magie dạng tấm

p. 20


4. Mô hình hóa PTHH
* Mô hình hình học thí nghiệm dập chỏm cầu
Sơ đồ nguyên lý thí nghiệm
dập chỏm cầu

Huỳnh Thanh Cường

Mô hình hình học thí
nghiệm dập chỏm cầu

Nghiên cứu khả năng gia công của hợp kim Magie dạng tấm

p. 21


4. Mô hình hóa PTHH

* Mô hình hình học thí nghiệm uốn V

Sơ đồ uốn V (Huang và Chen)

Mô hình học thí nghiệm uốn V

Mẫu thử

Kích thước phôi trong
thí nghiệm uốn V

Bề rộng

Chiều dài

(t, mm)

(W, mm)

(L, mm)

L1
L4

12
2

L7
T1
T2

T4
T5
T7
T8

Huỳnh Thanh Cường

Bề dày

16
24

2

4

6

16
48

60

16
48
16
48

Nghiên cứu khả năng gia công của hợp kim Magie dạng tấm

p. 22


4. Mô hình hóa PTHH
Mô hình chia lưới thí nghiệm
Erichsen

Mô hình phần tử hữu hạn
Mô hình chia lưới thí nghiệm dập
chỏm cầu

Mô hình chia lưới thí
nghiệm uốn V

Huỳnh Thanh Cường

Nghiên cứu khả năng gia công của hợp kim Magie dạng tấm

p. 23


4. Mô hình hóa PTHH
Mô hình tiếp xúc.

Giải thuật ASTS (automatic surface to surface) được dùng để định
nghĩa tiếp xúc giữa tấm phôi và các dụng cụ trong thí nghiệm.

Mô hình vật liệu.
Quan hệ ứng suất biến dạng
vật liệu tấm phôi AZ31.

Huỳnh Thanh Cường

Thông số vật liệu tấm phôi AZ31
Vật liệu AZ31

1000C

Khối lượng riêng (Kg/m3)

1660

Hệ số Poisson

0.27

Mô đun đàn hồi (GPa)

34.3

Ứng suất chảy (MPa)

66

Mô đun cát tuyến (MPa)

1885

Hệ số anisotropy

2.21

C3

-1.55

C4

0.0831

Nghiên cứu khả năng gia công của hợp kim Magie dạng tấm

p. 24


4. Mô hình hóa PTHH
Điều kiện biên tấm phôi thí
nghiệm Erichsen và thí
nghiệm dập chỏm cầu

Huỳnh Thanh Cường

Điều kiện biên
Điều kiện biên tấm phôi thí
nghiệm uốn V

Nghiên cứu khả năng gia công của hợp kim Magie dạng tấm

p. 25