Báo cáo thí nghiệm Kĩ thuật chế tạo 1 Công nghệ chế tạo phôi Công nghệ chế tạo máy 1 Báo cáo thí nghiệm kĩ thuật chế tạo 1 công Xác định độ đàn hồi ngược trong biến dạng uốn

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP HỒ CHÍ MINH
KHOA CƠ KHÍ

BỘ MÔN THIẾT BỊ VÀ CNVL CƠ KHÍ
-------oOo-------

BÁO CÁO
THÍ NGHIỆM KĨ THUẬT CHẾ TẠO 1

SVTH

: Lê Văn Hòa

MSSV

: 1711435

GV LÝ THUYẾT

: Phạm Qang Trung

GV THỰC HÀNH

: Bùi Duy Khanh

NHÓM HỌC LÝ THUYẾT

: Chiều thứ 3, tiết 7-9

NGÀY THỰC HÀNH

: Chiều thứ 6, tiết 8-12

NHÓM THỰC HÀNH

: Nhóm A09

TP HỒ CHÍ MINH, ngày 20 tháng 11 năm 2019


BÀI 2: XÁC ĐỊNH ĐỘ ĐÀN HỒI NGƯỢC TRONG BIẾN
DẠNG UỐN.
1. MỤC ĐÍCH:
-

Làm quen với các loại uốn kim loại tấm.

-

Xác định góc uốn, độ bù trừ góc uốn.

-

Biết các thiết bị uốn,…

-

Cách thí nghiệm, thu thập số liệu và tính toán bài toán thực tế.

-

…

2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT:
Uốn là quá trình gia công kim loại bằng biến dạng dẻo để tạo thành chi tiết
có góc xác định, tạo hình chi tiết, … (V, U. L, …)

Hình 2.1. Các phương pháp uốn thông dụng.
Trong quá trình uốn, các lớp kim loại phía trong góc uốn bị nén và co lại ở
hướng dọc và bị kéo ở hướng ngang. Các lớp kim loại phía ngoài thì ngược lại,
chịu kéo và dãn dài ở hướng dọc và bị nén ở hướng ngang. Giữa các lớp co ngắn
và dãn dài là lớp trung hoà, độ dài của lớp trung hoà bằng độ dài của phôi.


Hình 2.2. Các lớp biến dạng trong uốn.
Như vậy, có thể thấy lớp trung hoà không phải là một lớp mang tính chất vật
lý nào đó, có thể thấy được mà nó là một mặt cong quy ước chạy qua các lớp phôi
khác nhau.
Khi uốn những phôi có dải hẹp, thường xảy ra sai lệch rất lớn của tiết diện
ngang, kèm theo sự giảm chiều dày của vật liệu ở chỗ uốn, sự dịch chuyển của
lớp trung hoà về phía thớ bị nén và sự thay đổi hình dạng chữ nhật của tiết diện
ngang thành dạng hình thang.
Khi uốn những dải rộng hoặc tấm cũng xảy ra sự biến mỏng của vật liệu
nhưng hầu như không có sự sai lệch của tiết diện ngang, bởi vì vật liệu có chiều
rộng lớn sẽ cản trở sự biến dạng theo phương ngang.
Khi uốn phôi có tiết diện khác (hình tròn, đa giác) đặc tính biến dạng của tiết
diện ngang sẽ khác, mức độ biến mỏng cũng khác và do đó vị trí của lớp trung
hoà cũng sẽ khác.
Qua khảo sát cho thấy, khi uốn một thanh tròn đường kính (d) xung quanh
khuôn (chày) có bán kính r > 1,5.d, thì tiết diện ngang thường không thay đổi và
vẫn giữ nguyên là tròn.

Hình 2.3. Biến dạng khi có và bỏ lực tác dụng


Bởi vì các vật liệu đều có mô đun đàn hồi, nên khi biến dạng dẻo vật sẽ phục
hồi lại một phần khi thôi tác dụng lực. Trong uốn, phục hồi này còn được gọi là
đàn hồi ngược. Như trong hình 4, góc uốn cuối cùng và bán kính uốn cuối cùng
sẽ lớn hơn góc và bán kính uốn ban đầu (đàn hồi ngược không chỉ xảy ra trong
vật liệu tấm, mà còn xảy ra trong thanh, dây, …)

Hình 2.4. Đàn hồi ngược trong uốn
Để đánh giá trị số biến dạng đàn hồi ngược có thể thực hiền bằng hai phương
pháp: phương pháp tính toán giải thích trị số của biến dạng đàn hồi và phương
pháp thực nghiệm. Lưu ý, khi uốn tự do thì trị số đàn hồi sẽ phụ thuộc vào tính
chất đàn hồi của vật liệu, mức độ biến dạng uốn, góc uốn và hình dạng uốn,…
Đàn hồi ngược có thể được tính gần đúng theo bán kính Ri và Rf như công
thức bên dưới:

Từ công thức, ta thấy rằng đàn hồi ngược tăng khi tỉ lệ R/T và giới hạn chảy
(Y) của vật liệu tăng và khi mô đun (E) đàn hồi giảm.
Các lỗi thường thầy trong uốn như móp, co rút, nhăn, xoắn,…

Hình 2.5. Các loại lỗi phổ biến trong uốn 3.


3. TIẾN HÀNH THÍ NGHIỆM:
Bước 1: Nhận mẫu thép tấm (thép lá) với các bề dày khác nhau. Mài sơ để
loại bỏ các vết ghỉ sét.
Bước 2: Đo và ghi nhận bề dày của mẫu uốn. Đo xác nhận chiều dày mẫu
ở 5 vị trí là hai đầu mẫu và 3 điểm cách đều nhau ở giữa hai đầu mẫu, sau đó

lấy giá trị trung bình => bề dày thanh. Thực hiện lần lượt cho tất cả các mẫu và
đánh số mẫu.
Bước 3: Tiến hành uốn mẫu trên thiết bị uốn với bán kính uốn (R) là 80mm,
o

góc uốn là 90 . Giữ lực tại vị trí uốn là 5s mới thôi tác dụng lực và lấy mẫu uốn
ra. Lưu ý: trong quá trình uốn lực tác dụng phải liên tục và ổn định, đánh dấu các
vị trí tiếp tuyết giữa khuôn uốn và mẫu để tiến hành đo thuận tiện. Thực hiện uốn
với các mẫu khác nhau.
Bước 4: Tiến hành đo góc uốn và bán kính uốn sau khi uốn. Đo tối thiểu 3 lần,
ghi nhận giá trị, lấy giá trị trung bình.
Bước 5: Từ các số liệu thu được, thay vào công thức để tính hệ số Y/E của
vật liệu. Hệ số này không phụ thuộc vào chiều dày vật liệu. Từ đó suy ra được hệ
số Y/E của mẫu thép.
Bước 6: Từ hệ số Y/E thu được. Tính toán các góc uốn theo đề bài.
Bước 7: Tiến hành uốn với các góc uốn tính toán được.
Bước 8: Tiến hành đo lại các góc uốn mới và so sánh với giá trị tính toán.
Bước 9: Dọn dẹp vệ sinh. Viết báo cáo.
4. XỬ LÝ SỐ LIỆU:
4.1 Hệ số Y/E của thanh mỏng:
a. Chiều dày trung bình thanh mỏng:

Hình 4.1: Vị trí các lần đo chiều dày mẫu thanh mỏng.


Vị trí đo
Chiều dày Ti (mm)

1

2

3

4

5

2,06

2,1

2,12

2,06

2,06

Bảng 4.1: Chiều dày mẫu thanh mỏng tại 5 vị trí khác nhau.
Khi đó chiều dày trung bình của thanh mỏng là:

Ttb 

2,06  2,1  2,12  2,06  2,06
 2,08mm .
5

b. Bán kính uốn Rf và góc uốn  f của thanh mỏng:
Sau khi tiến hành uốn mẫu trên thiết bị uốn với bán kính uốn Ri = 80mm, góc
uốn bằng 90o. Tiếp đó, ta vẽ lại biên dạng của mẫu sau khi uốn lên giấy (thực

hiện vẽ 3 lần) ta thu được số liệu từ 3 lần đo như sau:
Lần
đo

Bán kính uốn
Rfi , mm
Rf1’

131

Rf1’’

136

Rf2’

131

Rf2’’

137

Rf3’

134

Rf3’’

139

1

2

3

Bán kính uốn trung
bình R fi , mm

Góc uốn  fi , i  1,3 ,
độ

133,5

54

134

54

136,5

54

Bảng 4.2: Bán kính uốn Rf và góc uốn  f của thanh mỏng


Hình 4.2: Biên dạng của mẫu thanh mỏng sau khi uốn với góc   90o .
Từ số liệu thu được ở bảng 4.2 ta tính được:
-

Bán kính uốn trung bình: R f 

-

Góc uốn trung bình:  f 

133,5  134  136,5
 134,67mm .
3

54  54  54
 54o .
3

Thay Rf  134,67mm; f  54o ; Ttb  2,08mm; Ri  80mm vào phương trình
(1) ta được:
3

 80 Y 
 80 Y 
80
(1) 
 4. 
.   3
.  1
134,67
 2,08 E 
 2,08 E 
Y

Y
Y
  0,0205 hoaëc
 3,6.10 3 hoaëc
 0,0241(2)
E
E
E


4.2 Hệ số Y/E của thanh dày:
a. Chiều dày trung bình thanh dày:

Hình 4.3: Vị trí các lần đo chiều dày mẫu thanh dày.
Vị trí đo
Chiều dày Ti (mm)

1

2

3

4

5

4,1

4,12

4,22

4,2

4,32

Bảng 4.3: Chiều dày mẫu thanh dày tại 5 vị trí khác nhau.
Khi đó chiều dày trung bình của thanh dày là:

Ttb 

4,1  4,12  4,22  4,2  4,32
 4,192mm
5

b. Bán kính uốn Rf và góc uốn  f của thanh dày:
Sau khi tiến hành uốn mẫu trên thiết bị uốn với bán kính uốn Ri = 80mm,
góc uốn bằng 90o. Tiếp đó, ta vẽ lại biên dạng của mẫu sau khi uốn lên giấy
(thực hiện vẽ 3 lần) ta thu được số liệu từ 3 lần đo như sau:
Lần
đo

Bán kính uốn
Rfi , mm
Rf1’

106

Rf1’’

104

Rf2’

105

Rf2’’

103

Rf3’

104

Rf3’’

106

1

2

3

Bán kính uốn trung
bình R fi , mm

Góc uốn  fi , i  1,3 ,
độ

105

70

104

71

105

71

Bảng 4.4: Bán kính uốn Rf và góc uốn  f của thanh dày


Hình 4.4: Biên dạng của mẫu thanh dày sau khi uốn với góc   90o .
Từ số liệu thu được ở bảng 4.4 ta tính được:
-

Bán kính uốn trung bình: R f 

-

Góc uốn trung bình:  f 

105  104  105
 104,67mm ,
3

70  71  71
 70,67o .
3

Thay Rf  104,67mm; f  70,67o ; Ttb  4,192mm; Ri  80mm vào phương
trình (1) ta được:
3

 80 Y 
 80 Y 
80
(1) 
 4. 
.   3
.  1
104,67
4,192
E
4,192
E



Y
Y
Y
  0,0432 hoaëc
 4,15.10 3 hoaëc
 0,0473(3)
E

E
E
Từ (2),(3) ta chọn:
-

Hệ số

Y
Y
 3,6.10 3 .
đối với thanh mỏng là:
E
E

-

Hệ số

Y
Y
 4,15.103 .
đối với thanh dày là:
E
E


4.3 Tính toán góc cần uốn cho 1 mẫu thanh mỏng khác để sau khi uốn có được
góc uốn mong muốn là   55o :
a. Chiều dày trung bình thanh mỏng:

Hình 4.5: Vị trí các lần đo chiều dày mẫu thanh mỏng.
Vị trí đo
Chiều dày Ti (mm)

1

2

3

4

5

2,1

2,06

2,1

2,06

2,08

Bảng 4.6: Chiều dày mẫu thanh dày tại 5 vị trí khác nhau.
Khi đó chiều dày trung bình của thanh mỏng là:

Ttb 

2,1  2,06  2,1  2,06  2,08

 2,08mm
5

b. Tính toán góc cần uốn:
Với các thông số biết trước gồm:
+ Chiều dày trung bình của thanh mỏng: Ttb  2,08mm .
+ Hệ số

Y
Y
 3,6.10 3 .
đối với thanh mỏng là:
E
E

+ Bán kính uốn Ri  80mm .
Thay vào công thức (1) ta có tỷ số

Ri
là:
Rf
3

 80.3,6.103 
 80.3,6.103 
Ri
(1) 
 4. 
  3
 1

Rf
2,08
2,08




R
 i  0,5952.
Rf
Khi đó góc cần uốn là:


R
Ri  f

 i  f  f
R f i
Ri

92o

Sau khi tiến hành uốn mẫu trên thiết bị uốn với bán kính uốn Ri = 80mm,
góc cần uốn tính toán được bằng 92o. Tiếp đó, ta vẽ lại biên dạng của mẫu
sau khi uốn lên giấy (thực hiện vẽ 3 lần) ta thu được số liệu từ 3 lần đo như
sau:
Lần
đo

Bán kính uốn

Rfi , mm
Rf1’

136

Rf1’’

139

Rf2’

137

Rf2’’

139

Rf3’

138

Rf3’’

140

1

2

3

Bán kính uốn trung
bình R fi , mm

Góc uốn  fi , i  1,3 ,
độ

137,5

54

138

55

139

54

Bảng 4.7: Bán kính uốn Rf và góc uốn  f của thanh mỏng.


Hình 4.6: Biên dạng của mẫu thanh mỏng sau khi uốn với góc i  92o
Từ số liệu thu được ở bảng 4.7 ta tính được:
-

Bán kính uốn trung bình: R f 

-

Góc uốn trung bình:  f 

137,5  138  139
 138,17mm ,
3

54  55  54
 54,33o .
3

Sai số giữa bán kính uốn thực tế so với tính toán:

80
0,5952
.100
80
0,5952

138,17 
R f 

2,8%

Sai số giữa góc uốn thực tế so với góc uốn mong muốn   55o :

 f 

54,33  55
55

.100  1,22%


5. NHẬN XÉT VÀ KẾT LUẬN:
Sau khi tiến hành uốn mẫu trên thiết bị uốn với bán kính uốn Ri = 80mm,
góc uốn bằng 90o thì cả hai thanh mỏng và thanh dày đều cho ra kích thước
không giống như kích thước lúc đầu cụ thể: bán kính uốn trung bình đối với
thanh mỏng và dày lần lượt là: R f moûng  134,67mm, R f daøy  104,67mm , còn góc uốn
trung bình đối với thanh mỏng và dày lần lượt là  f moûng  54o , f daøy  70,67o .Điều
đó chứng tỏ là trong gia công uốn do vật liệu có môđun đàn hồi, nên khi biến
dạng dẻo vật sẽ phục hồi lại một phần khi thôi tác dụng lực làm sản phẩm thu
được không đạt được độ chính xác mong muốn.
Mặt khác, ta có:

R f moûng  134,67mm  R f daøy  104,67mm  Ri  80mm

 f moûng  54o   f daøy  70,67o  i  90o .

và

Nên độ đàn hồi ngược của thanh mỏng là lớn

hơn so với thanh dày. Vì thế mà trong quá trình uốn tấm, đặc biệt là tấm mỏng
do xảy ra hiện tượng trên mà kích thước góc sẽ lớn hơn rất nhiều so với kích
thước chi tiết yêu cầu. Để khắc phục hiện tượng trên, thì từ hệ số Y/E ta tính
toán chính xác góc uốn cần thiết, hạn chế sai số nhất có thể để tạo hình cho vật
liệu và thiết kế khuôn với góc uốn đã tính nếu lượng sản phẩm yêu cầu nhiều.
Kết quả thu được rất khả quan sau khi tính toán góc uốn cần thiết là 92o
được thử nghiệm trên thanh thép mỏng khác để sau khi uốn có được góc uốn
mong muốn là   55o ta thấy sai lệch giữa góc uốn thực tế so với góc uốn

mong muốn là khá nhỏ  f  1,22% , do thao tác đo trong quá trình làm thí
nghiệm, trong quá trình uốn lực tác dụng chưa liên tục và ổn định, sai lệch khi
đánh dấu các vị trí tiếp tuyến giữa khuôn uốn và mẫu, kết quả đo được làm tròn
nên kết quả đo có sai số, tuy nhiên sai số có thể chấp nhận được.