Nghiên cứu ảnh hưởng của các thông số công nghệ cơ bản khi lăn ép đến khả năng tạo hình tấm dày có biên dạng phức tạp ứng dụng trong công nghệ đóng tàu (TT)
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.54 MB, 24 trang )
1
A. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ LUẬN ÁN
1. Cơ sở lựa chọn đề tài luận án
Hiện nay, công nghệ chế tạo các chi tiết vỏ có biên dạng
phức tạp từ tấm dày sử dụng chủ yếu là cắt, gò, hàn, gia công
nhiệt, hay tạo hình thủ công trên các thiết bị vạn năng. Trên cơ
sở đề xuất ý tưởng nâng cao năng suất và chất lượng chế tạo vỏ
tàu thuỷ, trong khuôn khổ luận án tiến sĩ đề xuất nội dung
nghiên cứu ảnh hưởng của các thông số công nghệ lăn ép cơ
bản đến quá trình tạo hình sản phẩm tấm nhằm phát triển công
nghệ lăn ép về mặt lý thuyết, đồng thời áp dụng các kết quả
nghiên cứu vào việc thiết kế qui trình công nghệ chế tạo vỏ tàu.
2. Mục đích nghiên cứu
Nghiên cứu xây dựng bài toán lăn ép dựa trên lý thuyết
gia công áp lực; Lý giải các nguyên nhân phôi tấm cong khi lăn
ép; Nghiên cứu ảnh hưởng của các thông số công nghệ chính
tới bán kính cong của phôi tấm, từ đó thiết lập mối quan hệ
giữa các thông số công nghệ khi lăn ép để tạo hình các tấm có
bán kính cong theo thiết kế và áp dụng trong chế tạo thử
nghiệm các chi tiết trong vỏ tàu thuỷ.
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
- Vật liệu thép tấm dày từ 10 đến 30mm có mác SS400.
- Thiết bị thực nghiệm: Máy ép thủy lực 1500T, cụm con lăn
có vận tốc từ 5 đến 30 vòng/phút.
4. Phương pháp nghiên cứu: Kết hợp lý thuyết với thực nghiệm.
5. Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn
a) Ý nghĩa khoa học
- Đã hệ thống hóa cơ sở lý thuyết về công nghệ lăn ép, phân
tích trạng thái ứng suất và biến dạng trên phôi tấm khi lăn ép
để làm rõ bản chất của việc tạo hình tấm trên trục lăn có biên
dạng, đường kính khác nhau.
- Đã phân tích, đánh giá ảnh hưởng của các thông số công nghệ
trong quá trình lăp ép tới bán kính cong sản phẩm.
- Đã xây dựng hàm số biểu diễn quan hệ giữa các thông số công
nghệ với bán kính cong sản phẩm dựa trên các kết quả thực
2
nghiệm, từ đó lựa chọn được thông số công nghệ đầu vào phù hợp
để tạo hình sản phẩm tấm với bán kính cong theo thiết kế.
- Có thể làm tài liệu tham khảo phục vụ cho việc giảng dạy,
nghiên cứu khoa học trong lĩnh vực chuyên ngành.
b) Ý nghĩa thực tiễn
- Kết quả nghiên cứu mở ra khả năng ứng dụng công nghệ tạo
hình mới cho độ chính xác và nâng năng suất khi chế tạo chi
tiết vỏ tàu thủy.
- Ứng dụng các kết quả nghiên cứu vào việc lập quy trình và
lựa chọn thông số công nghệ phù hợp khi chế tạo các chi tiết
tấm dày có biên dạng cong phức tạp.
- Sự thành công của công trình nghiên cứu sẽ góp phần làm chủ
thiết bị và công nghệ của ngành đóng tàu Việt Nam, tăng khả năng
tự động hóa trong sản xuất, chế tạo tàu thủy, nâng cao chất lượng
sản phẩm, giảm thiểu nhập khẩu và tránh ô nhiễm môi trường.
6. Các đóng góp mới của luận án
- Làm rõ bản chất quá trình lăn ép để tạo hình tấm dựa trên
trường phân bố ứng suất và biến dạng.
- Xác định ảnh hưởng của các thông số công nghệ: lực ép, mức
độ biến dạng, vận tốc lăn ép tới bán kính sản phẩm khi lăn ép.
- Xây dựng phương pháp mô phỏng số để nghiên cứu quá trình
lăn ép và khảo sát mối quan hệ giữa các thông số công nghệ cơ
bản với bán kính cong của tấm.
- Xây dựng hệ thống thực nghiệm để xác định các thông số
công nghệ trong quá trình lăn ép.
- Xây dựng được hàm thực nghiệm biểu diễn mối quan hệ giữa
các thông số công nghệ cơ bản và bán kính sản phẩm tạo hình.
B. NỘI DUNG CHÍNH CỦA LUẬN ÁN
CHƯƠNG 1:TỔNG QUAN CÔNG NGHỆ TẠO HÌNH
CHI TIẾT VỎ TỪ TẤM DẦY
1.1 Chi tiết tấm hình dạng phức tạp, cỡ lớn trong công
nghiệp đóng tàu
Các chi tiết trong vỏ tàu thủy thường có biên dạng cong
phức tạp, chúng được chế tạo từ các tấm dày từ 10 đến 30 mm,
3
có kích thước nhỏ mỗi chiều từ 1 đến 3 m, sau đó hàn ghép lại.
[1, 8, 13, 14, 16, 20].
1.2 Các phương pháp truyền thống để tạo hình các chi tiết
vỏ có biên dạng cong phức tạp
Công nghệ chủ yếu được sử dụng hiện này là dập, uốn,
nắn, gia nhiệt cục bộ trên các thiết bị máy ép thuỷ lực vạn năng
[1, 9, 15, 16] trình bày trong hình dưới đây (hình 1.5):
Hình 1.5 Một số hình ảnh công nghệ tạo hình tấm
1.3 Công nghệ lăn ép
Lăn ép là công nghệ tạo hình chi tiết từ phẳng thành cong
hoặc cong từ bán kính lớn thành cong với bán kính nhỏ hơn.
Phôi tấm được hai trục lăn quay, kéo qua khe hở giữa hai trục
lăn, dưới tác dụng của lực ép từ hai con lăn ép lên phôi. Sau khi
ra khỏi khe hở giữa hai trục lăn, phôi bị biến dạng cong lên
Như vậy, có thể coi lăn ép tương tự như quá trình cán không
đối xứng (hình 1.10).
Hình 1.10 Một số hình ảnh về thiết bị lăn ép & sản phẩm được tạo
hình bằng phương pháp lăn ép
1.4 Những kết quả nghiên cứu về công nghệ lăn ép
Trên thế giới, những công trình nghiên cứu về công nghệ
lăn ép, ảnh hưởng của các thông số công nghệ như lực ép, mức
độ biến dạng, tốc độ biến dạng, thông số hình học của trục lăn,
4
ma sát, chiều dày của tấm bằng các phương pháp giải tích, đều
kết luận rằng các thông số nêu trên có ảnh hưởng đến mức độ
cong của phôi sau khi qua khe hở giữa hai trục lăn. Ở trong nước,
nghiên cứu của các tác giả thuộc bộ môn Gia Công áp lực trường Đại học Bách khoa Hà Nội đã nghiên cứu lý thuyết, tính
toán giải tích và xây dựng thiết bị thử nghiệm để đánh giá khả
năng công nghệ.
KẾT LUẬN CHƯƠNG 1
Các nghiên cứu trong và ngoài nước chỉ ra ảnh hưởng
của các thông số công nghệ tới bán kính cong sản phẩm, tuy
nhiên phương pháp nghiên cứu chủ yếu sử dụng tính toán lý
thuyết cán và tính toán giải tích. Nhiều nghiên cứu mới chỉ đề
xuất công nghệ lăn ép thực hiện được thì cần thiết bị như thế
nào. Bên cạnh đó việc nghiên cứu bản chất của quá trình lăn
ép, trường ứng suất, biến dạng tạo độ cong của phôi tấm sau
lăn ép, ảnh hưởng của các thông số công nghệ cơ bản như: lực
ép, mức độ biến dạng, vận tốc lăn ép tới bán kính cong của sản
phẩm tấm cũng rất cần thiết để giải thích về mặt lý thuyết, khoa
học trong công nghệ gia công áp lực. Việc nghiên cứu công
nghệ lăn ép sẽ được đề xuất bằng phương pháp mô phỏng số,
kết hợp thực nghiệm để xây dựng các mối quan hệ giữa bán
kính cong của phôi tấm với các thông số quá trình.
CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT CÔNG NGHỆ LĂN ÉP
2.1 Các thông số cơ bản của quá trình lăn ép
Lăn ép là công nghệ
tạo hình phôi tấm, tạo
cho phôi có bán kính
cong, được thực hiện
bằng cách cho phôi
tấm lăn ép qua khe hở
giữa hai trục quay, có
vai trò tạo ra mômen
uốn và bán kính cong
của phôi (hình 2.1).
Hình 2.1 Sơ đồ quá trình lăn ép không
y
y
Mt
t
Ri
d
Md
Ra
R tt
lt P
S1
ld
P
S2
z
Rtd
đối xứng
Rn
x
5
Ø330
Ø350
R425
Ø310
Ø350
R122
Phôi có chiều dày ban đầu S1 được ép lăn qua khe hở
giữa hai trục. Khe hở có giá trị nhỏ hơn chiều dày S1 một lượng
S (được gọi là lượng ép). Sau khi đi qua khe hở giữa hai trục
phôi tấm sẽ có chiều dày S2 S1 nếu chịu biến dạng dẻo và S2
= S1 nếu biến dạng đàn hồi.
2.2 Biên dạng, bán kính cặp trục lăn
Bán kính và biên dạng cặp trục lăn có ảnh hưởng đến quá
trình tạo hình phôi tấm cong. Tỉ số bán kính giữa hai trục khi
biến dạng nguội nằm trong phạm vi từ 1,05 đến 1,3 [46, 47,
76]. Biên dạng cặp trục lăn được trình bày như hình dưới đây
(hình 2.3, hình 2.4):
240
220
320
Hình 2.3 Con lăn trên
Hình 2.4 Con lăn dưới
2.3 Lực ép, phân bố áp lực trên bề mặt tiếp xúc khi lăn
Lực ép được khảo sát trong 2 giai đoạn: khi ép và khi lăn.
y
y
y
P
y
P
z
x
P/2
z
x
P/2
Hình 2.9 Lực phân bố trên cung
tiếp xúc giữa phôi và trục khi ép
ban đầu
Hình 2.11 Áp lực phân bố trên
cung tiếp xúc giữa phôi và trục
khi lăn
y
y
V1
Nt1 N1
V1
A
z
T1
A
Tt1
z
T2
Td2
Nd2
N2
V2
Hình 2.12 Sơ đồ xác định mô
men uốn theo phương z
V2
Hình 2.13 Sơ đồ xác định mô
men uốn theo phương x do lực
ma sát gây nên
6
KẾT LUẬN CHƯƠNG 2
Lăn ép có nhiều điểm tương đồng với cán không đối
xứng và uốn cục bộ liên tục theo phương dọc và phương
ngang. Qua phân tích lý thuyết lăn ép có thể thấy rằng việc xác
định bán kính cong của phôi tấm phụ thuộc vào nhiều yếu tố.
Nếu chỉ sử dụng phân tích lý thuyết giải tích, khó có thể khảo
sát chính xác ảnh hưởng đồng thời của nhiều yếu tố trong quá
trình lăn ép đến biến dạng của tấm và bán kính cong của tấm
sau khi lăn ép. Vì vậy, chương tiếp theo sẽ đề xuất ứng dụng
phương pháp mô phỏng số để nghiên cứu công nghệ lăn ép.
CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU QUÁ TRÌNH LĂN ÉP DỰA
TRÊN MÔ PHỎNG SỐ
3.1 Đặt vấn đề
Nghiên cứu công nghệ lăn ép dựa trên mô phỏng số phải
đạt được mục tiêu xem xét làm rõ quá trình tạo hình; dựa trên
phân bố biến dạng, ứng suất giải thích hiện tượng phôi tấm bị
uốn cong; phân tích, đánh giá ảnh hưởng của các thông số công
nghệ trong quá trình tạo hình đến bán kính cong của sản phẩm
tấm, xác định miền giá trị các thông số công nghệ để có thể
ứng dụng trong thực tiễn khi chế tạo các chi tiết có biên dạng
cong phức tạp.
3.2 Trình tự thực hiện bài toán mô phỏng số
Các bước thực hiện bài toán mô phỏng bao gồm các bước:
+ Xây dựng mô hình hình học
+ Chọn mô hình vật liệu và đưa mô hình vật liệu thực tiễn
vào bài toán
+ Định kiểu phần tử, chia lưới phần tử hữu hạn
+ Đặt các điều kiện biên bao gồm điều kiện tiếp xúc, ràng
buộc chuyển vị, lực, chuyển vị, vận tốc…
+ Giải bài toán
+ Phân tích kết quả tính toán dưới dạng hình ảnh, đồ thị.
3.3 Thực hiện bài toán mô phỏng số quá trình lăn ép phôi
3.3.1 Xây dựng mô hình hình học
Con lăn trên có dạng tang trống, đường kính lớn nhất 310
7
mm, bán kính tang trống R 425 mm. Con lăn dưới có dạng trụ,
đường kính 350 mm. Phôi tấm dạng dải có kích thức 600
mm x 80 mm x 20 mm (hình 3.2).
Hình 3.2 Mô hình hình học cặp trục lăn và phôi
3.3.2 Chia lưới phần tử
Kiểu phần tử được lựa chọn là C3D8R. Con lăn dưới:
18.000 phần tử, con lăn trên: 22.000 phần tử, phôi tấm: 26.000
phần tử.
3.3.3 Xây dựng mô hình vật liệu
Mô hình vật liệu được xác đinh từ kết quả thử kéo 3
mẫu theo 3 phương khác nhau đối với cùng một tấm vật liệu
(hình 3.6).
Hình 3.6 Đường cong quan hệ giữa ứng suất và biến dạng của vật
liệu SS400
3.3.3 Đặt điều kiện biên
Hệ số ma sát µ=0,1; Trục con lăn dưới cố định, con lăn dưới
quay với vận tốc góc 1,05 rad/s tương ứng với 10 v/ph; Lượng
ép S = 1,6 mm; Thời gian lăn t = 3 s.
3.4 Phân tích, đánh giá kết quả mô phỏng số
Phôi tấm ban đầu thẳng, dần bị kéo vào khe hở giữa hai trục lăn,
bị biến dạng dạng uốn cong, đồng thời bị mỏng đi và bị cong lên
8
với bán kính cong theo phương dọc xác định được là Rd = 480,45
mm, và bán kinh cong theo phương ngang Rn = 3322,9 mm.
Hình 3.10 Bán kính cong theo phương dọc và phương ngang của tấm
Từ biểu đồ lực ta có thể thấy lực ép tăng dần từ 0 đến
97,5 Tấn, ứng với giai đoạn con lăn trên ép lên bề mặt của phôi
với lượng ép tăng từ 0 đến 1,6 mm. Khi lăn, lực giảm đi và giữ
ổn định trong suốt quá trình là 54,6 Tấn.
Hình 3.11 Biểu đồ lực lăn ép theo thời gian
Bảng 3.2 Tổng hợp kết quả mô phỏng trường hợp phôi tấm có chiều
dày S = 20 mm
ΔS
2
Lực ép (Tấn)
Lực lăn (Tấn)
Rd (mm)
Rn (mm)
1,6 0,08
96,1
54,6
480,45
3322,9
3.5 Kiểm tra kết quả mô phỏng số bằng thực nghiệm
3.5.1 Xây dựng hệ thống thực nghiệm
Xây dựng hệ thống thực nghiệm dựa trên các cụm sau:
Máy ép thuỷ lực; Thiết bị lăn ép (cụm con lăn); Bộ phận điều
khiển hoạt động của máy ép thuỷ lực và thiết bị lăn ép; Hệ
thống đo áp suất - hành trình, ghi, lưu và xử lý dữ liệu nối trực tiếp
với máy tính có phần mềm điều khiển.
a)Máy ép thủy lực
Máy ép thuỷ lực được lựa chọn có lực danh nghĩa 1500 Tấn.
b) Thiết bị lăn ép
9
Thiết bị lăn ép bao gồm hai con lăn, trên và dưới có
đường kính, biên dạng đúng như thiết kế trong mô phỏng số.
Con lăn trên có biên dạng tang trống quay trơn trên trục và có
khung giá để lắp với đầu trượt của máy ép thuỷ lực. Con lăn
dưới được dẫn động riêng bởi một động cơ thuỷ lực và lắp vào
bàn máy ép thủy lực (hình 3.19, hình 3.20).
Hình 3.19 Máy ép thủy lực SBP-1500 T
Hình 3.20 Thiết bị lăn ép
c) Mẫu thí nghiệm
Mẫu phôi tấm thí nghiệm có kích thước giống như
trong mô phỏng là 600 mm x 80 mm x 20 mm được làm chế
tạo từ tấm vật liệu có mác SS400.
d) Thiết bị đo áp suất
Thiết bị đo áp suất được thiết kế theo yêu cầu đo đối với
bài toán lăn ép, sau đó được chế tạo, lắp ráp và thử các chức
năng bởi Phòng đo lường, Viện tên lửa, Bộ Quốc phòng.
Để hiển thị và lưu giữ kết quả đo, ta sử dụng phần mềm
đo lường Dasy Lab 7.0 [4, 18]. Cuối cùng, ta có toàn bộ cấu hình
phần cứng hệ thống đo áp suất được thể hiện như hình 3.24. Thiết
bị đo áp suất đã được thử độ nhạy, độ chính xác và làm việc ổn
định tại Phòng thí nghiệm Đo lường động học bay - Viện Tên
lửa và đã được kiểm chuẩn tại Viện Đo lường Việt Nam.
Hình 3.24 Thiết bị đo áp suất
10
e) Thiết bị đo bán kính
Để đo bán kính của tấm sau khi lăn ép, ta sử dụng thiết
bị đo FARO Prime của CHLB Đức (hình 3.28). Độ chính xác
cao nhất: 16μm; Độ lặp lại: ±16μm. Thiết bị được kết nối máy
tính, có phần mềm xử lý số liệu và hiển thị kết quả đo.
Hình 3.28 Thiết bị đo FARO
Prime sử dụng đo bán kính tấm
khi thực nghiệm
Hình 3.29 Đồng hồ so điện tử
543-494B đo lượng ép sản phẩm
lăn ép
f) Thiết bị đo lượng ép
Đo lượng ép, sự thay đổi chiều dày của phôi tấm bằng
Đồng hồ đo điện tử chuyên dụng có mác hiệu 543-494B của
hãng Mitutoyo - Nhật Bản (hình 3.29). Thông số kỹ thuật của
thiết bị: Phạm vi đo: 0 - 50.8 mm; Độ hiển thị: 0.01 mm; Độ
chính xác: ±0.01 mm.
3.5.2 Thử nghiệm và kiểm tra kết quả mô phỏng số
Trình tự lăn ép
Bước 1: Khởi động hệ thống thiết bị.
Bước 2: Khởi động máy ép thuỷ lực. Đầu trượt mang con lăn
trên đi xuống kẹp phôi đúng vị trí ban đầu, nằm giữa hai con
lăn. Đặt giá trị áp suất chất lỏng công tác ban đầu của xy lanh ép,
đọc giá trị này trên màn hình hiển thị hệ thống đo (hình 3.25). Giá
trị áp suất (đơn vị bar) sẽ được qui đổi tương đương với lực ép
(đơn vị Tấn). Dưới tác dụng của lực ép, phôi tấm sẽ bị biến dạng.
Hệ thống chống lún hoạt động giữ cho áp suất không đổi.
Bước 3: Khởi động thiết bị lăn ép. Con lăn dưới được đặt vận
tốc quay 10 v/ph (tương ứng với 1,05 rad/s).
Bước 4: Cho con lăn dưới quay, dưới tác dụng của lực ép, con
lăn trên quay theo, kéo phôi qua khe hở giữa hai con lăn. Khi đi
11
hết chiều dài phôi cần lăn, động cơ thuỷ lực phát động cho con
lăn dưới dừng lại.
Trong suốt quá trình, thiết bị đo, ghi áp suất hoạt động
sẽ đo, lưu dữ liệu và hiển thị đồ thị áp suất chất lỏng công tác
trên màn hình máy tính.
Bước 5: Đầu trượt mang con lăn trên đi lên, ta có thể gỡ phôi
sau khi tạo hình ra khỏi thiết bị.
Dựa trên áp suất chất lỏng công tác, ta qui đổi ra lực ép.
So sánh đồ thị 3.31 và 3.11 ta có thể thấy được dạng đồ thị
trong mô phỏng và thực nghiệm hoàn toàn tương đồng ở hai
giai đoạn ép ban đầu và lăn ép.
Hình 3.31 Đồ thị áp suất chất lỏng công tác trong suốt quá trình lăn ép
So sánh hình dạng của tấm sau khi lăn ép giữa thực
nghiệm và mô phỏng biểu diễn trên hình 3.32 ta có thể thấy được
kết quả về mặt hình dạng tấm bị uốn cong hoàn toàn tương đồng.
Hình 3.32 Tấm sau khi lăn ép (thực nghiệm bên trái, mô phỏng bên phải)
Để đánh giá độ sai số giưa thực nghiệm và mô phỏng, ta
tiến hành thực nghiệm với 6 mẫu thí nghiệm. So sánh kết quả
thí nghiệm với kết quả mô phỏng số, ta có:
- Sai số trung bình về lực ép ban đầu 2,83%
- Sai số trung bình về lực lăn ép 3,01%
- Sai số trung bình bán kính dọc của sản phẩm: 3,5%
- Sai số trung bình bán kính ngang của sản phẩm: 3,18%
- Sai số về lượng ép ΔS: 3.12%
- Sai số về mức độ biến dạng theo phương chiều dày 2:1,23%
12
Như vậy có thể kết luận được, các mô hình được xây
dựng đảm bảo yêu cầu về độ chính xác, mô hình vật liệu phù
hợp, các điều kiện biên thiết lập phù hợp với thực tế, kết quả
mô phỏng số tin cậy, có khả năng làm cơ sở để khảo sát ảnh
hưởng của các thông số công nghệ tới quá trình tạo hình tấm và
độ chính xác của sản phẩm.
KẾT LUẬN CHƯƠNG 3
Dựa trên trường phân bố ứng suất, biến dạng nhận được
từ mô phỏng cho phép ta phân tích bản chất, đánh giá quá trình
lăn ép và đưa ra những kết luận về khoa học như:
Xét theo phương dọc, quá trình lăn ép xảy ra tương tự
như quá trình cán không đối xứng trên hai trục có bán kính
khác nhau. Phôi tấm bị mỏng đi và dãn dài theo phương dọc.
Sự khác nhau về đường kính con lăn dẫn đến dự chênh lệch về
phân bố ứng suất và biến dạng theo phương dọc giữa hai bề
mặt trên và dưới của tấm. Độ chênh lệch mức độ biến dạng
theo phương dọc giữa mặt trên và mặt dưới của phôi, cùng độ
chênh lực kéo tiếp tuyến xuất hiện trên hai bề mặt tiếp xúc là lý
do cơ bản dẫn đến việc phôi tấm bị cong lên sau khi lăn ép.
Xét theo phương ngang, quá trình biến dạng cong của tấm
tương tự như uốn. Phôi tấm có sự dãn rộng, nhưng không đáng
kể. bán kính cong phụ thuộc chủ yếu vào giá trị lực ép con lăn
trên lên tấm hay mức độ biến dạng theo phương chiều dày.
Với việc so sánh kết quả mô phỏng số với thực nghiệm
xây dựng trên thiết bị thực tế có thể khẳng định, việc thiết lập các
mô hình và mô phỏng số đạt độ chính xác theo yêu cầu (<5%).
CHƯƠNG 4. NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC
THÔNG SỐ CÔNG NGHỆ ĐẾN BÁN KÍNH CONG CỦA
SẢN PHẨM TẤM BẰNG MÔ PHỎNG SỐ
4.1 Các thông số công nghệ
Trên cơ sở các kết quả nghiên cứu trong chương 3, nội
dung nghiên cứu của chương này sẽ tập trung nghiên cứu ảnh
hưởng của các thông số như chiều dày ban đầu của tấm, lượng
ép và vận tốc lăn trong điều kiện biến dạng nguội, vật liệu tấm,
biên dạng và bán kính các con lăn khảo sát như trong chương 3.
13
Bảng 4.1 Các thông số công nghệ khảo sát đối với vật liệu SS400
Thông số công
nghệ / hình học của
tấm ban đầu
S
V
S
2
Thông số
Thông số
công nghệ
sản phẩm
tính toán
Giá trị khảo sát
10; 15; 20; 25; 30 (mm)
5 ; 10 ; 20 ; 30 (v/ph) Tương ứng 0,525
; 1,05 ; 2,09 ; 3,14 (rad/s)
P (Tấn)
1; 2; 3; 4; 5; 6; 7; 8; 9; 10; 11 (%)
0,01 ; 0,02 ; 0,03 ; 0,04 ; 0,05 ; 0,06 ;
0,07 ; 0,08 ; 0,09, 0,1 ; 0,11
Rd ; Rn
(mm)
4.2 Khảo sát mối quan hệ giữa lực ép và mức độ biến dạng
Ứng với mỗi chiều dày, mức độ biến dạng, sẽ thiết lập
một bài toán mô phỏng tương ứng. Tổng hợp kết quả sau khi
tính toán mô phỏng số cho các trường hợp chiều dày và mức độ
biến dạng ghi trong bảng 4.3.
Bảng 4.3 Lực ép tính toán khi thay đổi chiều dày và mức độ biến dạng
2 0.01
0.02
0.03
0.04
0.05
0.06
0.07
0.08
0.09
0.1
0.11
10
13.1
23.2
32.6
42.0
50.3
58.7
65.8
73.0
79.5
84.2
87.4
15
16.5
27.2
37.7
47.3
57.0
66.1
75.3
83.1
90.7
96.9 100.6
20
20.0
32.6
44.1
55.6
66.6
76.9
86.3
96.1 104.8 112.7 116.8
25
25.1
39.2
52.1
63.9
76.1
87.1
97.6 108.2 117.6 126.4 132.2
30
32.4
48.6
62.8
76.1
88.5 100.4 112.5 123.6 133.2 140.9 146.5
S
Hình 4.1 biểu diễn mối quan hệ giữa lực ép và mức độ
biến dạng. Lực ép và mức độ biến dạng tuân theo dạng hàm số
mũ phù hợp với mô hình thuộc tính của vật liệu.
Hình 4.1 Mối quan hệ giữa lực ép và mức độ biến dạng dựa trên
tính toán mô phỏng số
14
4.3 Nghiên cứu ảnh hưởng của lực ép, mức độ biến dạng tới
bán kính của tấm sau khi lăn
Thiết lập bài toán ứng với các điều kiện biên như trong
bảng, tiến hành mô phỏng cho từng trường hợp. Kết quả bán
kính cong của sản phẩm trường hợp thay đổi chiều dày tấm và
lực ép khi vận tốc trục lăn cố định V = 10 v/ph được tổng hợp
trong bảng dưới đây.
Bảng 4.5 Giá trị lực ép P, mức độ biến dạng 2 và bán kính sản
phẩm Rd tương ứng trong trường hợp vận tốc V= 10 v/ph
P
13.1
23.2
32.6
42.0
50.3
58.7
65.8
73.0
79.5
84.2
87.4
S =10 2
0.01
0.02
0.03
0.04
0.05
0.06
0.07
0.08
0.09
0.1
0.11
Rd
2138.25 1928.23 1286.44 930.29 709.55 542.44 452.25 389.95 334.29 287.38 255.62
P
16.5
27.2
37.7
47.3
57.0
66.1
75.3
83.1
90.7
96.9
100.6
S =15 2
0.01
0.02
0.03
0.04
0.05
0.06
0.07
0.08
0.09
0.1
0.11
Rd
2987.48 2128.04 1553.45 1095.23 826.35 638.48 527.51 447.32 376.42 325.42 260.35
P
20.0
32.6
44.1
55.6
66.6
76.9
86.3
96.1
104.8 112.7 116.8
S =20 2
0.01
0.02
0.03
0.04
0.05
0.06
0.07
0.08
0.09
Rd
0.1
0.11
4109.55 3046.75 2200.26 1620.25 1195.55 890.15 648.25 480.45 400.56 330.34 265.54
P
25.1
39.2
52.1
63.9
76.1
87.1
97.6
108.2 117.6 126.4 132.2
S =25 2
0.01
0.02
0.03
0.04
0.05
0.06
0.07
0.08
Rd
0.09
0.1
0.11
6215.25 4657.55 3520.52 2573.81 1852.61 1320.81 908.61 579.18 425.31 345.21 268.92
P
32.4
48.6
62.8
76.1
88.5
100.4
112.5
123.6 133.2 140.9 146.5
S =30 2
0.01
0.02
0.03
0.04
0.05
0.06
0.07
0.08
Rd
0.09
0.1
0.11
8025.26 6329.45 4950.45 3709.94 2725.41 1935.46 1320.65 820.75 525.56 375.23 270.43
Tiếp tục tiến hành mô phỏng số với các trường hợp vận
tốc trục lăn V = 10 v/ph ; 20 v/ph ; 30 v/ph. Dựa trên các bảng
tổng hợp số liệu kết quả mô phỏng, ta xây dựng các đồ thị giữa
bán kính cong của sản phẩm tấm ứng với các chiều dày từ 10
mm đến 30 mm phụ thuộc vào lực ép, mức độ biến dạng.
15
Hình 4.2 Đồ thị quan hệ giữa bán kính cong sản phẩm theo phương
dọc Rd và lực ép P, mức độ biến dạng tương với vận tốc lăn V = 10
v/ph, chiều dày phôi từ 10 – 30 mm
Hình 4.3 Đồ thị quan hệ giữa bán kính cong sản phẩm theo phương
dọc Rd và lực ép P, mức độ biến dạng tương với chiều dày phôi S =
20 mm, vận tốc lăn V = 5; 10; 20; 30 v/ph
Các kết quả khảo sát bán kính cong theo phương ngang và lực ép
ứng với các chiều dày khác nhau được trình bày trong bảng 4.6.
Bảng 4.6 Giá trị lực ép P và bán kính sản phẩm Rn
S = 10
P
13.1
23.2
32.6
42.0
50.3
58.7
65.8
73.0
79.5
84.2
87.4
2
0.01
0.02
0.03
0.04
0.05
0.06
0.07
0.08
0.09
0.1
0.11
6779.07
5070.43
Rn 12003.22 8896.12
S = 15
2074.58 1814.42 1701.96 1656.56
P
16.5
27.2
37.7
47.3
57.0
66.1
75.3
83.1
90.7
96.9
100.6
0.01
0.02
0.03
0.04
0.05
0.06
0.07
0.08
0.09
0.1
0.11
6512.65
2072.68
4071.17
3209.88
2808.68 2470.73 2326.61 2206.2
P
20.0
32.6
44.1
55.6
66.6
76.9
86.3
96.1
104.8
112.7
116.8
2
0.01
0.02
0.03
0.04
0.05
0.06
0.07
0.08
0.09
0.1
0.11
7426.43
5869.29
4683.8
3892.2
Rn 20352.12 13713.31 9857.96
S = 25
2550.01
2
Rn 14820.65 11131.62 8279.13
S = 20
3918.86 3112.65
3322.9 2926.59 2610.95 2481.13
P
25.1
39.2
52.1
63.9
76.1
87.1
97.6
108.2
117.6
126.4
132.2
2
0.01
0.02
0.03
0.04
0.05
0.06
0.07
0.08
0.09
0.1
0.11
16
Rn 25179.89 18.984.44 14512.66 11378.13
S = 30
9025.89
7214.20
6062.43
P
32.4
48.6
62.8
76.1
88.5
100.4
112.5
123.6
133.2
140.9
146.5
2
0.01
0.02
0.03
0.04
0.05
0.06
0.07
0.08
0.09
0.1
0.11
Rn 36208.67 27650.67 21897.83 17883.0
5366.62 4902.02 4718.26 4577.79
15077.07 12815.5 11024.82 9652.92 8805.33 8278.56 7860.52
Từ bảng số liệu kết quả mô phỏng, ta xây dựng đồ thị
quan hệ giữa lực ép, mức độ biến dạng và bán kính sản phẩm
theo phương ngang, được biểu diễn trên hình 4.5 và 4.6.
Hình 4.7 Đồ thị quan hệ giữa
bán kính cong sản phẩm theo
phương dọc Rn và lực ép P
Hình 4.8 Đồ thị quan hệ giữa bán
kính cong sản phẩm theo phương
dọc Rn và mức độ biến dạng 2
Các kết quả xác định bán kính cong theo phương ngang
cho thấy bán kính cong theo phương ngang lớn hơn rất nhiều
so với phương dọc, điều đó nghĩa là tấm bị cong theo phương
dọc là chủ yếu. Hơn nữa, khi lực ép lớn, mức độ biến dạng lớn
và với các chiều dày tấm từ 10 đến 20 mm thì mức độ cong
theo phương ngang mới rõ rệt. Mặc dù bán kính cong theo
phương ngang lớn hơn nhiều so với phương dọc, phụ thuộc chủ
yếu vào lực ép và biên dạng con lăn, nhưng bán kính cong theo
phương ngang lại rất có hiệu quả trong việc tạo hình các chi
tiết tấm lớn có biên dạng cong 3D lồi, cho phép nhà kỹ thuật có
giải pháp công nghệ tạo hình nhanh, tiết kiệm được chi phí và
tăng năng suất tạo hình trong sản xuất, chế tạo.
4.4 Nghiên cứu ảnh hưởng của vận tốc lăn ép tới bán kính
của tấm sau khi lăn
Sau khi mô phỏng số với các vận tốc lăn thay đổi như
trong bảng, ta tổng kết quả bán kính theo phương dọc của tấm
trình bày trong bảng 4.8.
17
Bảng 4.8 Giá trị vận tốc lăn và bán kính sản phẩm Rd ứng với chiều
dày S = 20 mm.
P
20.0
V=5 2
0.01
Rd 7606.53
P
20.0
V=10 2
0.01
Rd 4109.55
P
20.0
V=20 2
0.01
Rd 2815.64
P
20.0
V=30 2
0.01
Rd 1830.46
32.6
44.1
55.6
66.6
76.9
86.3
96.1
104.8 112.7
116.8
0.02
0.03
0.04
0.05
0.06
0.07
0.08
0.09
0.11
0.1
5606.33 4151.48 3153.67 1369.13 1679.17 1224.45 850.56 620.35 457.85 375.58
32.6
44.1
55.6
66.6
76.9
0.02
0.03
0.04
0.05
0.06
3046.75 2200.26 1620.25 1195.55 890.15
32.6
44.1
55.6
66.6
76.9
0.02
0.03
0.04
0.05
0.06
2081.44 1506.48 1033.47 715.61 508.25
32.6
44.1
55.6
0.02
0.03
0.04
1320.53 955.83 685.56
66.6
76.9
0.05
0.06
484.11 346.31
86.3
96.1
104.8 112.7
116.8
0.07
0.08
0.09
0.11
0.1
648.25 480.45 400.56 330.34 265.54
86.3
96.1
104.8 112.7
116.8
0.07
0.08
0.09
0.11
0.1
351.33 285.52 250.83 235.22 228.81
86.3
96.1
104.8 112.7
116.8
0.07
0.08
0.09
0.11
0.1
256.15 223.19 209.21 182.25 168.92
Để có được các kết quả khảo sát với chiều dày thay đổi, ta thiết lập
các bài toán mô phỏng ứng với chiều dày 15, 20, 25, 30 mm.
Mối quan hệ giữa bán kính tấm theo phương dọc phụ thuộc vào
vận tốc lăn được thể hiện trên các đồ thị (hình 4.9, hình 4.10).
Hình 4.9 Đồ thị quan hệ giữa
bán kính cong sản phẩm theo
phương dọc Rn và vận tốc lăn ép
ứng với các mức độ biến dạng,
chiều dày tấm khác nhau
Hình 4.10 Đồ thị quan hệ giữa
bán kính cong sản phẩm theo
phương dọc Rn và vận tốc lăn khi
chiều dày tấm S= 20mm
KẾT LUẬN CHƯƠNG 4
Lực ép, mức độ biến dạng quá nhỏ (2 < 0,01) sẽ không
đảm bảo điều kiện ăn phôi, xảy ra hiện tượng trượt. Khi mức
độ biến dạng lớn (2 > 0,11) lực ép tăng cao, ảnh hưởng đến
18
chất lượng của chi tiết tấm sau khi tạo hình.
Với vận tốc lăn có ảnh hưởng đến bán kính của sản
phẩm tấm, nhưng chủ yếu nằm ở vùng mức độ biến dạng (từ
0,01 – 0,04), lực ép nhỏ. Khi lực ép đủ lớn, mức độ biến dạng
lớn (từ 0,5 đến 0,1) thì ảnh hưởng của vận tốc lăn tới bán kính
tấm theo phương dọc giảm dần.
Vận tốc lăn không ảnh hưởng đến bán kính cong theo
phương ngang của tấm. Bán kính cong của tấm theo phương
ngang có thể được xem như là do quá trình uốn tấm gây nên
dưới tác dụng của lực ép từ con lăn trên có dạng tang trống;
Qua nghiên cứu ảnh hưởng của vận tốc, ta nên lựa chọn
vận tốc lăn V = 10 v/ph là phù hợp với tạo hình lăn ép.
CHƯƠNG 5. NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG MỐI QUAN HỆ
GIỮA CÁC THÔNG SỐ CÔNG NGHỆ VỚI BÁN KÍNH
CONG SẢN PHẨM BẰNG THỰC NGHIỆM
5.1 Vật liệu, thiết bị và điều kiện thực nghiệm
Vật liệu: Thép tấm mác SS400, có các chiều dày: S = 10; 15;
20; 25; 30 mm; kích thước dài 600 mm, rộng 80 mm.
Thiết bị thí nghiệm, hệ thống thiết bị đo, lưu trữ và xử lý,
hiển thị dữ liệu, thiết bị đo, kiểm tra sản phẩm: Sử dụng sơ đồ
thực nghiệm như trong chương 3.
Điều kiện khảo sát: Vận tốc con lăn: 10 v/ph; Áp suất chất
lỏng công tác: 5 - 50 bar; Lực ép: 10 – 170 Tấn.
5.2 Tiến hành thực nghiệm và đo kết quả
Các thông số khảo sát được trình bày trong bảng 5.1.
Bảng 5.1 Các thông số khảo sát bán kính của tấm phụ thuộc lực ép,
mức độ biến dạng
Thông số công nghệ
/ hình học của tấm
ban đầu
S
V
p
Giá trị khảo sát
Các thông
số đo thực
nghiệm
Thông
số sản
phẩm
10; 15; 20; 25; 30 (mm)
10 (v/ph) tương ứng 1,05
(rad/s)
5 - 50 bar
P, S, 2
Rd ; Rn
Một số hình ảnh phôi tấm sau khi lăn ép được trình bày trên
hình 5.3.
19
S = 20 mm
Hình 5.3 Sản phẩm tấm sau khi lăn ép với các chiều dày từ 10 – 30 mm
Sau khi đo mẫu thực nghiệm, các kết quả được trình
bày trong bảng 5.2.
Bảng 5.2 Các giá trị đo áp suất chất lỏng công tác, lực ép, mức độ
biến dạng, bán kính cong của sản phẩm tấm
p
5
8
10
13
15
18
20
23
25
28
30
P
16.5
26.4
33
42.9
49.4
59.3
65.9
75.8
82.4
92.3
98.9
ΔS
0.11
0.22
0.31
0.35
0.48
0.58
0.69
0.81
0.89
0.96
1.04
2
0.011
S = 10
Rd 2245.71
0.022
0.031
0.036
0.049
0.060
0.071
0.084
0.093
0.101
0.110
1878.34
980.52
750.29
810.8
685.7
476.5
305.14
310.52
302.58
245.14
Rn 11891.25 9605.25
6412.54 5225.36 4724.58 2.712.56 2311.25 2223.54 2112.64 1712.45 1505.62
p
6
9
13
15
18
20
25
28
30
33
35
P
19.8
29.7
42.9
49.4
59.3
65.9
82.4
92.3
98.9
108.8
115.4
ΔS
0.16
0.32
0.43
0.60
0.73
0.86
1.02
1.185
1.32
1.45
1.57
2
0.011
0.022
0.029
0.041
0.050
0.059
0.070
0.082
0.092
0.102
0.111
840.58
550.23
483.39
430.53
285.59
305.51
260.55
S = 15
Rd 3120.52
1778.50
1420.64 1015.14
Rn 13900.12 10612.34 7725.36 5712.54 5212.63 3514.25 3245.12 2852.56 2352.35 2412.54 2012.54
p
8
10
15
18
20
25
27
30
33
35
37
P
26.4
33
49.4
59.3
65.9
82.4
89
98.9
108.8
115.4
122
ΔS
0.21
0.45
0.54
0.78
0.93
1.20
1.37
1.55
1.75
1.86
2.11
2
0.011
0.023
0.027
0.040
0.048
0.062
0.071
0.081
0.092
0.098
0.111
980.62
926.09
660.51
400.53
385.81
349.81
285.65
S = 20
Rd 4450.60
2850.41
2197.29 1635.59
Rn 18511.25 14825.21 9821.35 7445.12 4985.25 4512.35 3812.65 2915.26 3145.12 2851.54 2354.52
p
S = 25 P
ΔS
9
13
15
20
25
27
30
35
38
40
43
29.7
42.9
49.4
65.9
0.22
0.45
0.60
0.94
82.4
89
98.9
115.4
125.3
131.8
141.7
1.23
1.45
1.64
1.94
2.2
2.35
2.61
20
2
0.011
0.018
0.030
0.038
0.050
0.060
0.068
0.081
0.092
0.099
0.110
Rd
6545.7
5272.38
3150.3
2801.2
1715.62
980.61
765.62
552.32
409.30
335.71
272.65
Rn 26812.54 20.542.21 15512.54 10512.65 8213.54 6512.32 6014.54 5412.87 5123.54 4521.25 4513.64
p
10
15
20
25
28
35
38
40
42
45
50
P
33
49.4
65.9
82.4
92.3
115.4
125.3
131.8
138.4
148.3
164.8
ΔS
0.28
0.58
0.75
1.18
1.48
1.75
2.05
2.28
2.56
2.78
3.12
2
0.011
0.020
0.030
0.040
0.051
0.060
0.071
0.079
0.089
0.097
0.110
615.69
330.92
378.84
265.31
S = 30
Rd 8830.72
7920.51
4214.61 3780.57 2097.57 1600.12 1380.55
Rn 37150.23 34015.35 24125.12 15013.25 13234.58 12045.21 11254.24 9412.65 8443.25 8323.54 7515.46
5.3 Nhận xét, phân tích đánh giá kết quả và xây dựng mối
quan hệ hàm sô giữa bán kính của sản phẩm tấm phụ thuộc
vào các thông số công nghệ
Hình 5.8 So sánh quan hệ giữa bán kính cong sản phẩm theo phương
dọc và lực ép, mức độ biến dạng khi thực nghiệm và mô phỏng số ứng
với các chiều dày từ 10 mm đến 30 mm
Ứng dụng Matlab cho phép xây dựng được hàm số thực
nghiệm thể hiện mối quan hệ giữa bán kính cong sản phẩm
theo phương dọc và lực ép, mức độ biến dạng và chiều dày
phôi. Kết quả được trình bày như trong hàm 5.3 và 5.4, được
biểu diễn trên đồ thị 3D hình 5.10.
Rd(S,P) = 0,290.S3 + 7,83.S2 - 0,168.P.S2 - 1,61.P.S - 36,2.S + 0,0273.P2.S +
0,680.P2- 63,1.P + 2800 - 0,00310.P3.
(5.3)
Rd(S,2) = 0,0787.S + 18,7.S - 157. 2.S - 3060. 2.S - 214.S +
3
2
2
49700.22.S + 1,03.106. 22 - 64200.2 +3640 - 7,24.106.23
(5.4)
21
Hình 5.14 Đồ thị so sánh quan hệ giữa bán kính cong sản phẩm theo
phương ngang và lực ép, mức độ biến dạng khi thực nghiệm và mô
phỏng số ứng với các chiều dày từ 10 mm đến 30 mm
Xây dựng hàm thực nghiệm quan hệ giữa bán kính sản phẩm theo
phương ngang với lực ép, mức độ biến dạng, chiều dày vật liệu:
Rn(S,P) = 2,67.S3 - 61.S2 - 0,588.P.S2 - 10,1.P.S + 1520.S +
0,138.P2.S + 4,21.P2 - 371.P + 7450 - 0,0204.P3
(5.7)
Rn(S,2) = 1,59.S - 36,1.S - 429. .S - 11200. 2.S + 883.S+ 1.65.105. 22.S
3
2
2
+ 6,14.106. 22 - 4,25.105. 2 + 11100 - 3,6.107. 23
(5.8)
Nhận xét:
- Đồ thị đường mô phỏng và thực nghiệm có độ tương
hợp cao, đặc biệt là vùng lực ép từ 50 tấn, hay mức độ biến
dạng từ 0,05 trở lên. Sai số trung bình giữa thực nghiệm và mô
phỏng số ở vùng này nhỏ hơn 2,5 %.
- Ở vùng lực ép nhỏ (P <40 Tấn) hay mức độ biến dạng
nhỏ (2 <0,04), có sự sai số lớn từ 6 – 8 %. Sự sai số này có thể
nhận thấy được khi làm thực nghiệm, bởi khi giá trị lực ép nhỏ,
diện tích tiếp xúc, áp lực trên bề mặt tiếp xúc giữa phôi và con
lăn nhỏ, ma sát giữa phôi và con lăn không đảm bảo cho sự
biến dạng ổn định của phôi qua khe hở giữa hai trục lăn, dẫn
đến hiện tượng trượt, phôi bập bềnh, giá trị lực ép không ổn
định. Khi giá trị lực lớn, áp lực trên bề mặt được tăng lên, ma
sát tiếp xúc giữa con lăn và phôi tăng, phôi được kéo và biến
dạng ổn định qua khe hở giữa hai trục.
22
5.4 Áp dụng kết quả nghiên cứu trong việc lăn ép vỏ tàu thuỷ
5.4.1 Chi tiết vỏ tàu thủy
Dựa trên các kết quả nghiên cứu, ta áp dụng trong sản
xuất thử hai chi tiết có biên dạng cong lồi trong mũi quả lê của
vỏ tàu kiểm ngư (hình 5.16).
Hình 5.16 Hình ảnh mũi quả lê tàu kiểm ngư Việt Nam
5.4.2 Trình tự công nghệ lăn ép
Vì các chi tiết có mặt cong lồi theo hai phương chiều dài
và chiều rộng, nên ta sẽ thực hiện lăn theo trình tự lăn theo
phương dọc, sau đó quay phôi 90 độ và lăn thep phương ngang
trên toàn bộ tấm. Sau khi lăn đường 1 theo phương X, ta chú ý
dịch chuyển phôi theo phương Y một bước t, để lăn đường 2.
Bước t được xác định bằng 2/3 chiều rộng của vết tiếp xúc giữa
phôi và con lăn trên.
5.4.3 Thực hiện lăn thử nghiệm chi tiết mũi quả lê tàu
kiểm ngư Việt Nam
Đối với chi tiết 1:
Đối với chi tiết 2:
- Vận tốc lăn: 10 v/ph
- Vận tốc lăn: 10 v/ph
- Lực ép từ 44,1 đến 77 Tấn
- Lực ép từ 41,9 đến 85 Tấn
- Bước dịch chuyển từ 35 đến - Bước dịch chuyển từ 34,5
43,1 mm
mm đến 45 mm
Các sản phẩm sau khi tạo hình lăn ép (hình 5.20, hình 5.21):
Hình 5.20 Hình ảnh sản phẩm 1
Hình 5.21 Hình ảnh sản phẩm 2
23
Đo các giá trị bán kính theo hai phương vuông góc và chiều
dày sản phẩm tại vị trí lực ép theo bảng 5.5.
Bảng 5.5 Bảng kết quả tạo hình sản phẩm
Sản
phẩm
R1 (mm)
(yêu cầu)
R2 (mm)
(yêu cầu)
R1 (mm)
(đo được)
R2 (mm)
(đo được)
S2
(mm)
1
2
1200
1100
850
700
1187
1112
861
709
17,53
17,35
KẾT LUẬN CHƯƠNG 5
Từ kết quả nghiên cứu thực nghiệm ta xây dựng được
hàm số thực nghiệm theo phương pháp bình phương nhỏ nhất
thể hiện mối quan hệ giữa bán kính của tấm theo phương dọc
và phương ngang với thông số lực ép, mức độ biến dạng, chiều
dày phôi tấm. So sánh kết quả giữa thực nghiệm và mô phỏng
số ta thấy có sự tương đồng cao, sai số trung bình nhỏ hơn 5%.
Các kết quả nghiên cứu đã được ứng dụng một cách có hiệu
quả trong việc tạo hình thử nghiệm hai chi tiết trong vỏ tàu
thuỷ kiểm ngư và minh chứng được tính thực tiễn của kết quả
nghiên cứu.
KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI
Với những nội dung nghiên cứu và kết quả đạt được trong
luận án, có thể đưa ra những kết luận chính sau đây:
1. Đã xây dựng bài toán lăn ép và giải thích định tính hiện
tượng cong của phôi trên cơ sở phân tích quá trình cán không
đối xứng xét theo mặt cắt dọc phôi và uốn theo mặt cặt ngang
phôi trong trường hợp con lăn có biên dạng tang trống.
2. Trường phân bố ứng suất và biến dạng trên phôi không đồng
đều, diện tích tiếp xúc giữa mặt trên và dưới của phôi tấm với
các con lăn không giống nhau là nguyên nhân cơ bản làm phôi
tấm bị cong theo phương dọc khi lăn ép.
3. Mối quan hệ giữa bán kính phôi tấm với các thông số công
nghệ cơ bản được thiết lập nhờ mô phỏng số quá trình lăn ép
với hai trục lăn có đường kính khác nhau. Bán kính phôi tấm
theo phương dọc được xác định theo các yếu tố như lực ép,
mức độ biến dạng theo phương chiều dày, vận tốc lăn và chiều
24
dày của phôi. Bán kính phôi tấm theo phương ngang phụ thuộc
chủ yếu vào lực ép, biên dạng của con lăn.
4. Với sai số < 5% khi so sánh kết quả mô phỏng số với thực
nghiệm trên hệ thống thiết bị tích hợp khẳng định các điều kiện
biên áp dụng cho thiết lập bài toán mô phỏng số phù hợp với
thực tế công nghệ.
5. Đã xây dựng được các hàm số thực nghiệm thể hiện mối
quan hệ giữa bán kính của tấm theo phương dọc và phương
ngang với thông số lực ép, mức độ biến dạng, chiều dày phôi
tấm. Xác định được miền giá trị của các thông số công nghệ
phù hợp cho quá trình lăn ép thực tế phôi tấm có chiều dày từ
10 – 30 mm như lực ép từ 50 - 150 Tấn; mức độ biến dạng từ
0,05 đến 0,1; vận tốc lăn 1,05 rad/s.
6. Kết quả chế tạo thử nghiệm các chi tiết vỏ tàu kiểm ngư Việt
Nam tại Nhà máy Đóng tàu Hạ Long đã minh chứng sử dụng
công nghệ lăn ép có thể tiết kiệm tới 85% thời gian sản xuất so
với công nghệ uốn tự do hiện tại.
HƯỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO
1. Ảnh hưởng của kích thước hình học con lăn tới quá trình tạo
hình lăn ép các biên dạng phức tạp, bề mặt lồi, lõm.
2. Nghiên cứu bài toán đàn hồi ngược trong lăn ép khi chiều
dày tấm từ 3 – 6 mm.
3. Nghiên cứu ảnh hưởng của ma sát trong quá trình lăn ép.
4. Nghiên cứu hệ thống điều khiển linh hoạt để tạo hình chi tiết
có bán kính cong thay đổi liên tục trên cùng một đường lăn.
5. Nghiên cứu mở rộng vật liệu tấm áp dụng cho ngành công
nghệp đóng tàu và các ngành công nghiệp khác.
