Nghiên cứu tính toán công nghệ chế tạo vỏ liều ngư lôi dùng cho hải quân

Phan quang phúc

Bộ giáo dục và đào tạo
Trường đại học bách khoa hà nội

Phan Quang Phúc

nghành cơ khí

Nghiên cứu tính toán công nghệ chế tạo
vỏ liều ngư lôi dùng cho hải quân

Luận văn thạc sỹ kỹ thuật Cơ khí
khóa 2010b

Hà Nội- Năm 2011


Bộ giáo dục và đào tạo
Trường đại học bách khoa hà nội

Phan Quang Phúc

Nghiên cứu tính toán công nghệ chế tạo
vỏ liều ngư lôi dùng cho hải quân

Chuyên nghành: Công nghệ chế tạo máy

Luận văn thạc sỹ kỹ thuật cơ khí

Người hướng dẫn khoa học:

PGS.TS Phạm Văn Nghệ

Hà Nội- Năm 2011


8

Mở đầu
Ngư lôi 53-BA là một loại ngư lôi được trang bị tương đối phổ biến trong
lực lượng Hải quân nước ta. Nó là loại ngư lôi một ống được đặt trên các tàu
nổi như tàu 206... Hiện nay số ngư lôi của ta vẫn còn nhiều và còn chất lượng
tốt nhưng liều phóng của ngư lôi lại còn rất ít và chất lượng đà bị xuống cấp.
Nhưng nhu cầu hàng năm vẫn phải cần nhiều để phục vụ huấn luyện, diễn
tập... vì thế số lượng liều phóng cứ bị cạn kiệt dần. Việc bổ sung liều phóng
cho ngư lôi là vô cùng cấp thiết. Song do điều kiện trong nước chưa có khả
năng bảo đảm, việc mua của nước ngoài gặp nhiều khó khăn. Trước tình hình
đó, để bảo đảm sẵn sàng chiến đấu, Bộ quốc phòng cho triển khai dự án "Chế
tạo liều phóng ngư lôi". Tuy nhiên vì nhiều lý do mà cho đến nay dự án vẫn
chưa hoàn thành. Việc nghiên cứu thay thế liều phóng theo đánh giá vẫn chưa
thành công còn nhiều vấn đề cần phải tiếp tục nghiên cứu và thử nghiệm. Vì
vậy, hơn lúc nào hết, việc nghiên cứu thay thế liều phóng cho ngư lôi đà trở
thành một việc vô cung cấp thiết.
Qua nghiên cứu, khảo sát tôi nhận thấy rằng vỏ liều phóng là một chi tiết
khó. Do vậy, trên góc độ lý thuyết, bằng những kiến thức chuyên ngành của
mình và bằng những thực tế tại Nhà máy, tôi nhận đề tài luận văn là: "Nghiên
cứu tính toán công nghệ chế tạo vỏ liều ngư lôi dùng cho Hải Quân".
* Mục tiêu của luận văn:
Nghiên cứu công nghệ, chế tạo ống liều ngư lôi 53BA- Hải quân theo thiết
kế của Việt nam, đạt tính năng tương đương sản phẩm của Nga.
* Nội dung của đề tài, các vấn đề cần giải quyết :

Chương 1 : Tổng quan
Chương 2 : TÝnh to¸n lý thuyÕt


9
2.1 Tính toán quá trình biến dạng tạo hình ống liều, lựa chọn phương án công
nghệ, lựa chọn thiết bị, tính toán phôi đầu vào;
2.2. ứng dụng phần mềm ANSYS để giải bài toán nhiệt khi nung nóng
miệng ống liều trước khi tum
Chương 3 : Xây dựng tiến trình và qui trình công nghệ chế tạo ống liều.
3.1 Tiến trình công nghệ chế tạo ống liều.
3.2 QTCN chế tạo ống liều.
3.3 Quản lý chất lượng trong chế thử;
Chương 4 : Tính toán thiết kế một số trang bị CN điển hình.
4.1 Khuôn ép chảy
4.2 Khuôn dập vuốt.
4.3 Khuôn dập gờ móc đạn
4.4 Khuôn tum thân
Kết luận và kiến nghị
Phụ lục


10

Chương 1
Tổng quan về công nghệ chế tạo ống liều

1.1. Khái quát chung
Ngư lôi là một loại mìn tự hành (bơi) được trong nước. Phương thức hoạt
động của nó như sau: ở trạng thái sẵn sàng chiến đấu, ngư lôi được nạp vào

thiết bị phóng trên tàu (thuyền). Khi bắn, ngư lôi được phóng nhờ nguồn năng
lượng phát sinh ra tõ thiÕt bÞ phãng nh­ khÝ nÐn, khÝ thuèc... Sau khi được
phóng ra khỏi thiết bị phóng, ngư lôi sẽ tự hành trong nước đến mục tiêu nhờ
nguồn năng lượng được mang trên ngư lôi.
Ngư lôi 53-BA được phóng đi từ thiết bị phóng (ký hiệu là OTAM-53206), đây là loại thiết bị phóng một ống được lắp trên các tàu hoặc thuyền.
Nguồn sản sinh ra năng lượng để phóng lôi là thuốc phóng của liều phóng ngư
lôi (-53), còn ngư lôi hành trình được trong nước là nhờ động cơ làm
quay chân vịt sử dụng nhiên liệu là hỗn hợp chất ô xy hoá và chất cháy (dầu
lửa).
1

2
a

3

4

5
6

7

b

L

Hình 1.1. Sơ đồ nguyên lý làm việc của liều phóng 53-BA
a- Buång cao ¸p; b- Buång thÊp ¸p

11

Có thể tóm tắt nguyên lý làm việc của thiết bị phóng ngư lôi 53-BA như
sau: ở trạng thái sẵn sàng chiến đấu, ngư lôi được nạp vào trong ống phóng,
còn liều phóng ngư lôi thì được nạp vào trong ổ đạn. ở đây ổ đạn cùng với vỏ
liều đóng vai trò là buồng cao áp, còn khoảng không gian còn lại sau đuôi ngư
lôi của ống phóng đóng vai trò là buồng thấp áp. Khi bắn, hệ thống phát hoả
của thiết bị phóng làm việc sẽ kích hoạt các bé lưa cđa liỊu phãng, bé lưa
ch©m lưa cho liỊu thuèc måi, thuèc måi bèc ch¸y sÏ måi ch¸y cho liỊu thc
phãng. Thc phãng ch¸y trong bng cao ¸p sÏ nhanh chóng tạo ra áp suất
và nhiệt độ có giá trị tăng rất cao. Khi áp suất đạt đến giá trị p mlp thì nó sẽ làm
R

R

thủng màng chắn buồng cao áp và khi ấy khí thuốc sẽ phụt qua loa phụt theo
đường ống dẫn khí sang buồng thấp áp. Nhờ lỗ tiết lưu của loa phụt và đường
ống dẫn khí có tiết diện mở rộng dần nên khí thuốc có áp suất cao khi sang
đến buồng thấp áp được giảm đến giá trị qui định đủ để giÃn nở sinh công đẩy
ngư lôi ra khỏi miệng ống phóng với sơ tốc yêu cầu. Đến đây quá trình làm
việc của thiết bị phóng kết thúc.
1.2. Đặc điểm cấu tạo vỏ liÒu
350

Ø76

Ø82

25

6

Ø78

25

34

Ø90

6

12


12

Hình 1.2. Vỏ liều phóng
- Vỏ liều làm bằng đồng, có dạng hình ống côn một bậc nhằm để dễ dàng
nạp liều phóng và rút vỏ liều.
- Đáy vỏ liều có độ dày tương đối lớn để khoét lỗ lắp hai bộ lửa cơ - điện.
- Mặt mút đáy vỏ liều có vòng gờ định vị, trên gờ định vị có xẻ rÃnh để
chốt định vị trên ổ đạn cài vào. Khi ấy các bộ lửa trên đáy vỏ liều sẽ được định
vị chính xác với hệ thống phát hoả.
Yêu cầu đối với vỏ liều:
- Bảo đảm tin cậy độ bịt kín khí thuốc khi bắn
- Bảo đảm độ bền khi sử dụng và trong quá trình bảo quản vận chuyển
- Dễ đang rút ra khỏi buồng đạn khi bắn
- Nguyên liệu để sản xuất phải dễ kiếm

1.3. Mô tả quá trình làm việc của ống liều khi bắn
Khi thực hiện phát bắn, ống liều trực tiếp chịu lực tác dụng của áp suất,
nhiệt độ khí thuốc. Dưới tác dụng của các tải trọng này ống liều bị biến dạng.
Biến dạng của ống liều có ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình rút ống liều sau
phát bắn và sự làm việc tự động của pháo.


13

Hình 1.3. Đồ thị áp suất theo thời gian
1.4. Các chØ tiªu kü tht cđa èng liỊu theo thiÕt kÕ
èng liều được nghiệm thu theo điều kiện kỹ thuật. Các quy định trên bản
vẽ sản phẩm cụ thể như sau:
- Khối lượng vỏ liều

: 1,85 0,15kg

- Thể tích trung bình bên trong vỏ liều : 1,53dm3
P

- Chiều dài

: 350 mm

- Đường kính ngoài miệng

: 76 mm

- Đường kính ngoài đáy

: 82 mm

- Đường kính ngoài vòng đai

: 90 mm

- Độ dày đáy đạn

: 25 mm

- Độ dày thành miệng

: 0,3mm

Yêu cầu kỹ thuật
- Vật liệu chế tạo: Đồng thau 72 theo ΓOCT 15527 - 70.
- VËt liÖu thay thÕ: §ång thau ЛK 75-05 theo ΓOCT B16520 - 70.
- §é không đồng trục của thân ống liều so với 90-0,2 không lớn hơn
0,1mm.
- Độ lệch thành ở phần miệng 0,1 trên chiều dài 55mm
- Cho phép có khe hở một phía giữa ống liều và dưỡng kiểm ở thân không
lớn hơn 0,9mm và ở vai không lớn hơn 1,1mm.
- Cho phép calíp ren không lọt vặn lọt không quá 2 vòng ren.
-

Cơ tính vỏ liều yêu cầu theo bảng 1.1


14

Bảng 1.1. Bảng cơ tính ống liều
Khoảng cách từ đáy vỏ

(%)

Chiều dày

Không nhỏ

mẫu thử a

hơn

(mm)

b
R

TT liều đến giữa vòng được
2

cắt mang ®i thư

(kG/mm )

1

225

15 - 25

12,5

0,5±0,05

2

125

40 – 50

18,64

0,9±0,05

3

42

50 – 60

22,43

1,25±0,05

25 35

40,66

ỉ40,05

Tính chất cơ học đáy vỏ

4

liều

P

P

1.5. Khảo sát mẫu ống liều của Nga
Để đạt mục tiêu chế tạo sản phẩm đạt tính năng tương đương của Nga,
ngoài bản vẽ thiết kế, việc khảo sát thêm một số thông số của mẫu ống liều là
việc làm cần thiết. Kết quả khảo sát là cơ sở khoa học để đánh giá vật liệu và
xây dựng các thông số công nghệ.
1.5.1. Khảo sát thành phần hoá học của vật liệu
Bảng 1.2: Thành phần hoá học của vật liệu mẫu ống liều
Mẫu

Hàm lượng %
Cu

Zn

Pb

Fe

Sb

Bi

1

73,68

26,21

0,03

0,05

0,02

0,002

2

73,82

26,06

0,03

0,06

0,02

0,002

15

3

74,00

25,90

0,02

0,04

0,03

0,002

4

73,85

26,05

0,02

0,05

0,02

0,001

5

73,80

26,10

0,02

0,05

0,02

0,002

Kết luận: Thành phần hoá học vật liệu chế tạo ống liều của Nga tương
đương với đồng 72 theo OCT 15527 - 70.
1.5.2. Khảo sát cơ tính của vật liệu.
Chỉ tiêu khảo sát: Giới hạn bền và độ giÃn dài tương đối.
Vị trí cắt mẫu: lấy ống liều chưa qua bắn, lấy mẫu ở vị trí cách miệng
một khoảng theo quy định, hình dạng mẫu và kích thước gia công theo tiêu
chuẩn mẫu thử kéo. Kết quả khảo sát (xem bảng)
Bảng 1.3. Cơ tính của vật liệu mẫu ống liều
Mẫu thử

Chỉ tiêu
0B

1

2

3

4

225

125

42

Đáy

Khoảng cách từ đáy vỏ liều
đến giữa vòng được cắt mang
đi thử (mm)
Độ bền kéo b (kG/cm )
2

R

R

P

18,7 ữ

P

42,2 ữ 50 53,5 ữ 60 26,5 ữ 35

25
Độ gi·n dµi δ (%)
ChiỊu dµy mÉu thư (mm)

13,3

23,5

23,3

45

0,5±0,05 0,9±0,05 1,25±0,05 40,05

1.5.3. Khảo sát tổ chức tế vi của vật liệu
Tiến hµnh kiĨm tra tỉ chøc tÕ vi cđa èng liỊu mẫu, kết quả trình bày trên
hình 1.4 & 1.5. Có thể thấy ống liều ở trạng thái ủ tổ chức một pha gồm các
hạt tinh thể dung dịch rắn kh¸ râ nÐt.


16

H×nh 1.4: Tỉ chøc tÕ vi cđa èng liỊu ng­ lôi do Nga sản xuất (ngang thớ).
Tẩm thực dung dịch FeCl 2 tươi x 200
R

R

Hình 1.5: Tổ chức tế vi của ống liều ngư lôi do Nga sản xuất (dọc thớ).
Tẩm thực dung dịch FeCl 2 tươi x 200
R

R

1.6.Vật liệu chÕ t¹o èng liỊu
HiƯn nay, vËt liƯu dïng cho chÕ tạo ống liều ngư lôi nói riêng và các loại
đạn pháo nói chung chủ yếu là đồng thau. Ngoài ra, có dùng cả vật liệu khác
nhưng không phổ biến. Nên ở đây, chỉ xét đến các đặc điểm của vật liệu đồng
thau.
1.6.1. Sự ảnh hưởng của Zn và các nguyên tè hỵp kim


17

Đồng thau chủ yếu có hai loại: loại một pha và hai pha. Đồng thau 1 pha
chỉ bao gồm hoàn toàn pha . Pha là dung dịch rắn thay thế của Zn trong
mạng lập phương tâm mặt (A1) của Cu. ở nhiệt độ dưới 450oC đồng có thể
P

P

hoà tan 39%Zn, vì vậy đồng thau 1 pha chứa < 39%Zn. Nếu như ngoài Zn,
đồng thau được hợp kim hoá thêm các nguyên tố khác thì tổ chức kim tương
sẽ thay đổi. Các nguyên tố có thể thu hẹp hoặc mở rộng giới hạn vùng , do
đó ngưỡng phân biệt đồng thau 1 pha ở 39%Zn như trên không còn đúng nữa.
Để vẫn giữ được quy cách phân biệt như trên, ta cần tính hàm lượng Zn quy
đổi (Z) bằng công thøc sau:

Z = (A + ΣCK) / (A + B + CK).100%
Trong đó:

(1-1)

A - hàm lượng Zn thực tế, %;
B - hàm lượng Cu, %;
C - hàm lượng nguyên tố hợp kim hoá bổ sung, %;
K - hệ số phụ thuộc vào nguyên tố hợp kim hoá cụ thể.
( K Al ≈ 5; KSi ≈ 11; KSn ≈ 2; KFe 0,9; KNi -1,3;)
R

R

Đồng thau hai nguyên (Cu, Zn) ở trạng thái sau gia công biến dạng và ủ
có cơ tính thể hiện như trên hình 1.6.

Hình 1.6: Sự phụ thuộc tính chất và tổ chức của đồng thau vào thành phần Zn


18

Qua hình 1.6 cho thấy, độ bền và độ dẻo của đồng thau đều tăng khi tăng
hàm lượng Zn cho ®Õn 30%. Sau ®ã chØ cã ®é bỊn tiÕp tơc tăng, còn độ dẻo thì
giảm. Như vậy, đồng thau 1 pha có hàm lượng kẽm vào khoảng 28-30%
(tương đương mác 72, 70) là vật liệu tương thích với gia công biến dạng
lớn. Đây là những đồng thau có độ dẻo lớn nhất. Song, độ dẻo của chúng còn
phụ thuộc vào cỡ hạt.
Theo quy định thiết kế, vật liệu dùng cho chế tạo ống liều đạn pháo cao
xạ 57mm có thể sử dụng một trong hai mác vật liệu là 72 theo ΓOCT 1552770 hc ЛK75- 05 theo ΓOCT 931-90. D­íi đây là kết quả so sánh cho thấy

sự giống và khác nhau giữa chúng:
Đồng thau 72
U

Thành phần hoá học và cơ tính của đồng 72 theo OCT 15527-70:
Bảng 1.4. Thành phần hoá học của vật liệu đồng 72
Hàm lượng(%)

Vật
liệu
72

Cu

Fe

Pb

70ữ74 0,1 0,03

b

P

Si

0,01

-

Zn



(N/mm2)

(%)

Còn lại 320ữ360

50

P

P

Từ thành phần hoá học cho thấy, mác 72 là đồng thau 1 pha có hàm
lượng kẽm vào khoảng 26ữ30% là vật liệu tương thích với gia công biến dạng
lớn. Đây là 1 trong những đồng thau có độ dẻo lớn nhất. Song, để đạt độ dẻo
lớn nhất chúng cần có cỡ hạt nhỏ (nhỏ hơn 0,05mm).
Đồng thau K 75-05
U

Thành phần hoá học và cơ tính của đồng K75- 05 theo OCT 931-90:


19

Bảng 1.5. Thành phần hoá học của vật liệu đồng K75-05
Hàm lượng(%)

Mác vật
liệu

Cu

Fe

Pb

P

b
Si

Zn



(N/mm2) (%)
P

P

K75- 05 74ữ77 0,1 0,03 0,01 0,45ữ 0,75 Còn lại 330ữ360 50
Theo công thức (1-1), tính được hàm lượng Zn quy đổi của ®ång thau
ЛК75-05 lµ:

Z = (24 + 0,5.11) / (24 + 75 + 0,5.11) = 28%

Như vậy: Hợp kim hoá đồng thau 75 thêm 0,5% Si ta được đồng thau
K 75-05, có tổ chức kim tương tương đương với đồng thau 72, nên là 1
trong những đồng thau có độ dẻo lớn nhất, có thể chịu được gia công biến
dạng rất tốt.
Ngoài ra, do ảnh hưởng của thành phần Si trong hợp kim, so với 72,
K 75-05 còn có thêm một số điểm ưu việt hơn :
- Có tính đúc tốt hơn vì Si làm tăng độ chảy loÃng của hợp kim.
- Có tính chất chống ăn mòn, chống thoát kẽm tốt, bền hơn trong môi
trường khí hậu biển.
- Không bị hoá giòn ở nhiệt độ thấp, một số mác đồng thau có chứa Si có thể
chịu nhiệt ®é tíi –1830C.
P

P

KÕt ln: Hai m¸c vËt liƯu cã mét đặc điểm chung lớn nhất là cùng tương
thích với công nghệ gia công biến dạng, nên về mặt công nghệ chế tạo thành
ống liều là cơ bản giống nhau. Nhưng về tổng thể mác K 75-05 có nhiều ưu
điểm hơn.
1.6.2. ảnh hưởng của biến dạng và nhiệt độ ủ đến cơ tính của đồng thau
Khi gia công bằng áp lực sẽ làm cơ tính của vật liệu đồng thau thay đổi, cụ
thể là sẽ làm tăng độ bền, độ cứng và làm giảm khả năng biến dạng dẻo. Kết
quả thực nghiệm [2] (hình 1.7) cho thấy sự thay đổi cơ tÝnh cđa vËt liƯu ®ång


20

thau K 75-05 theo mức độ biến dạng và cỡ hạt. Khi tăng mức độ biến dạng
độ bền, độ cứng của mẫu thử tăng và độ dẻo giảm. Tổ chức kim tương của vật
liệu cũng ảnh hưởng đến cơ tính của mẫu sau biến dạng, cùng một mức độ

biến dạng thì mẫu có cỡ hạt nhỏ hơn sẽ cho cơ tính tốt hơn (nét liền ứng với
mẫu có cỡ hạt 0,01mm, nét đứt ứng với mẫu có cỡ hạt 0,1mm). Cùng một mức
độ biến dạng 30%, với mẫu có cỡ hạt 0,01 và 0,1mm, thì sau biến dạng cơ tính
vật liệu khảo sát được: giới hạn bền là 570 Mpa và 500 Mpa ; độ giÃn dài
tương đối là 10% và 20%. Mẫu có cỡ hạt nhỏ qua biến dạng cho độ bền lớn
hơn.
Như vậy qua một lần biến dạng vật liệu bị biến cứng (tính dẻo thấp), để gia
công bước tiếp theo cần có chế độ xử lý nhiệt thích hợp để vật liệu phục hồi
tính dẻo. Để chọn được chế độ xử lý nhiệt thích hợp ta phải khảo sát được sự
phụ thuộc của cơ tính vật liệu vào nhiệt độ ủ.

(kG / mm )
2

b

(kG / mm )
2

b

(%)

Hình 1.7: Sự phụ thuộc cơ tính vào mức độ biến dạng và cỡ hạt
Cỡ hạt 0,01mm;

Cỡ hạt 0,1mm

Kết quả thực nghiệm [2] (hình 1.8) cho thấy sự thay ®ỉi c¬ tÝnh cđa vËt
liƯu ®ång thau ЛK 75-05 theo nhiƯt ®é đ.

21

Hình 1.8: Sự phụ thuộc cơ tính vào nhiệt độ đ (thêi gian đ: 1 giê).
Cì h¹t 0,01mm;

Cì h¹t 0,1mm.

Theo đó, với chiều dày mẫu thử 1mm và giữ nhiệt độ ủ trong 1 giờ, khi
nhiệt độ ủ tăng (lớn hơn 300oC) thì độ bền và độ cứng giảm, độ giÃn dài tương
P

P

đối (tính dẻo) và cỡ hạt tăng. Đến 650oC, việc tăng nhiệt độ ủ không còn ý
P

P

nghĩa tích cực vì lúc này tính dẻo không tăng, trong khi đó cỡ hạt lại tăng
mạnh. Trong quá trình công nghệ, việc ủ nhiều lần làm tăng cỡ hạt của vật
liệu. Nên cỡ hạt ban đầu của vật liệu là một thông số cần phải kiểm tra trước
khi đưa vào chế tạo.
1.7. Tổng quan về công nghệ chế tạo ống liều
Đặc điểm nổi bật của ống liều, tạo nên nét riêng của công nghệ chế tạo
nó, là trên cùng một chi tiết bắt buộc có nhiều vùng cơ tính khác nhau. Và từ
ngày đầu tiên cho đến nay, công nghệ chế tạo ống liều (bằng vật liệu đồng
thau) về cơ bản là dựa trên công nghệ gia công biến dạng nguội. Nên nghiên
cứu về công nghệ chế tạo ống liều, ngoài các bước gia công biến dạng, cần

phải xét đến cả công nghệ bôi trơn, xử lý nhiệt, gia công cơ, xử lý bề mặt, đo


22

lường kiểm tra và chất lượng của dụng cụ. Phối hợp lại để đạt mục đích ổn
định chất lượng và hạ giá thành sản phẩm.
1.7.1. Gia công biến dạng trong chế tạo ống liều
Đặc điểm của công nghệ chế tạo ống liều là trong quá trình công nghệ các
nguyên công gia công áp lực và gia công nhiệt chiếm tỷ trọng khá lớn, tỷ
trọng gia công cơ tương đối nhỏ.
Công nghệ gia công áp lực hay công nghệ biến dạng tạo hình (dập nguội),
trong chế tạo ống liều, vừa là công nghệ chuẩn bị - tạo phôi cho gia công cơ
khí vừa là công nghệ tạo hình sản phẩm cuối cùng.
1.7.1.1. Các loại hình dập nguội ống liều.
Dập nguội là công nghệ gia công áp lực kinh điển, chiếm tỷ trọng lớn
trong các sản phẩm kim loại và hợp kim, đang được tiếp tục hoàn thiện công
nghệ, đảm bảo năng suất chất lượng sản phẩm. Chế tạo ống liều (đồng thau)
bằng dập nguội là công nghệ có tính ưu việt được áp dụng phổ biến trên thế
giới, hiện nay chưa có phương khác thay thế được nó.
Để chế tạo ống liều, phôi ban đầu là các miếng tròn (lấy từ các tấm dày
bằng phương pháp dập cắt), quá trình biến dạng nguội của phôi bao gồm: Dập
bát, dập vuốt có biến mỏng thành, dập đáy và gờ móc đạn, dập tum.
Cắt phôi thực hiện trên các máy dập, nhờ nó thu được các miếng tròn.
Dập bát (hình 1.9) thực hiện trên máy ép thuỷ lực. Nhờ dập thu được sản
phẩm hình cốc. Hiện tượng biến cứng xảy ra ở thành cốc.

01 - Chày
02 - Cối
03 - Phôi.

Hình 1.9: Dập bát


23

Dập vuốt có biến mỏng thành (hình 1.11) thực hiện trên máy ép thuỷ lực,
các nguyên công này tạo ra chiều dài và chiều dày thành ống liều. Qua mỗi
lần vuốt chiều dày thành mỏng dần và bị biến cứng. Số lần vuốt phụ thuộc vào
chiều dày ban đầu của phôi và mức độ biến dạng cho phép. Trị số ®é bỊn cao
nhÊt cđa thµnh èng liỊu do b­íc vt cuối cùng quyết định.

Hình 1.10. Dập vuốt có biến mỏng thành
Dập đáy và gờ móc đạn (hình 1.11) thực hiện trên máy dập trục khuỷu,
các nguyên công này tạo hình đáy và gờ móc đạn đảm bảo đủ luợng dư cho
gia công cơ. Sự biến cứng hình thành cơ tính vùng đáy.

Hình 1.11. Dập đáy và gờ móc đạn


24

01 - Chày trên; 02 - Phôi; 03 - Chày dưới; 04 - Ty đẩy; 05 - Cối
Dập tum (hình 1.12) thực hiện trên máy ép thuỷ lực, các nguyên công
này tạo hình dáng thân ống liều. Số lần tum phụ thuộc vào mức độ biến dạng
cho phép.

Hình 1.12. Dập tum
Như vậy, quá trình công nghệ sản xuất ống liều bằng phương pháp dập
nguội, sơ bộ được thể hiện qua sơ đồ sau (hình 1.13):
Cắt phôi

Dập bát
Dập gờ móc

Dập là bằng
Dập bằng đáy

Dập vuốt
Tum

Hình 1.13. Sơ đồ công nghệ gia công biến dạng ống liều
1.7.1.2. Công nghệ chế tạo ống liỊu ë n­íc ngoµi


25

Đối với mỗi quốc gia có công nghệ, những thông tin về công nghệ chế tạo
vũ khí đều được giữ bí mật. Muốn có nó đều phải qua con đường thương mại,
chi phí rất cao (giá chuyển giao công nghệ khoảng 2 triệu USD cho một loại
đạn) và không phải lúc nào cũng có thể mua được. Riêng công nghệ chế tạo
đạn ngư lôi, có nhiều địa chỉ chào bán và đều sử dụng phương pháp dập nguội
để chế tạo ống liều. Các thông tin về công nghệ chế tạo có được chỉ là các
thông tin mang tính chất chào hàng thương mại.
Liên bang Nga: Là quốc gia đầu tiên chế tạo ngư lôi, đồng thời cũng có
U

U

nhiều cơ sở sản xuất quy mô lớn và đồng bộ. Hiện nay đạn ngư lôi 53-BA hầu
như không còn được sản xuất. Công nghệ sản xuất ngư lôi 53-BA của Nga là

công nghệ gốc, từ áp dụng nó mà một số nước cải tiến thành công nghệ của
mình. Trong công nghệ của Nga: chế tạo ống liều bằng phương pháp dập
nguội từ phôi đồng tấm 72 và cả K 75-05, với các bước công nghệ giống
như đà nêu ở trên, trên dây chuyền thiết bị tương tự những thiết bị của dây
chuyền sản xuất sản phẩm C2 nhưng số lượng và chủng loại phong phú hơn
nhiều. Một trong những cơ sở sản xuất quốc phòng lớn của Nga là nhà máy
. . đóng tại thành phố Tula.
1.7.2. Chất bôi trơn và tác dụng bôi trơn trong chế tạo ống liều
Chất bôi trơn trong gia công kim loại bằng áp lực cần được hiểu là môi
trường thứ ba phân cách hoàn toàn hay một phần khỏi sự tiếp xúc trực tiếp
phôi bị biến dạng với dụng cụ. Về bản chất, môi trường bôi trơn có thể là môi
trường cứng, dẻo, dẻo nhớt, ướt hay khí hoặc kết hợp của chúng, có khả
năng trong một số điều kiện nhất định đóng vai trò hoàn toàn hay một phần
của chất bôi trơn.
Các yêu cầu chính đối với chất bôi trơn để gia công áp lực:
+ Khả năng có tính chất cơ lý đa dạng (độ nhớt hữu ích) trong phạm vi
rộng để chọn những tính chất tối ưu thích hợp với từng chÕ ®é cơ thĨ


26

trong ổ ma sát, ứng với độ lớn của áp suất tiếp xúc, vận tốc trượt và hình
dạng hình học của ổ ma sát.
+ Tính ổn định của các tính chất cơ - lý (trước hết là độ nhớt hữu ích và
trở lực cắt) phụ thuộc vào nhiệt độ và áp suất thuỷ tĩnh.
+ độ bám dính tốt vào bề mặt của phôi biến dạng và dễ dàng làm sạch.
+ Tính đẳng hướng của tính chất cơ lý.
+ Độ bền chịu ma sát bên ngoài và trung tính đối với kim loại gia công
cũng như dụng cụ.
+ Phù hợp với các nguyên tắc an toàn công nghệ.

Theo các cơ sở lý luận để lựa chọn chất bôi trơn trong gia công áp lực kim
loại thì độ phức tạp và tính đa thành phần của chúng mà trước đây phải đương
đầu đà không còn bắt buộc nếu đáp ứng được các yêu cầu nêu trong phần trên.
Loại vật liệu cơ bản được sử dụng như chất bôi trơn hoặc thành phần của
nó để gia công áp lực kim loại được nêu trong bảng 1.6
Sự kết hợp theo tỷ lệ khác nhau các vật liệu đà giới thiệu trong bảng 1.6
chính là cơ sở để xây dựng chất bôi trơn tổ hợp có độ nhớt theo yêu cầu (Tối
ưu). Trong từng công đoạn cụ thể của quá trình công nghệ, ứng với mỗi chế độ
gia công (áp suất tiếp xúc, vận tốc trượt, nhiệt độ) phải chọn độ nhớt tối ưu
của chất bôi trơn.
Bảng 1.6 :Vật liệu được sử dụng làm chất bôi trơn trong gia công áp lực
Chất bôi trơn
Kim loại dẻo và hợp kim nền đồng, chì,
cađimi, thiếc

Giới hạn bền

Độ nhớt hữu

MPa

ích, P

50 - 100

-

đến 1000

-

Chất rắn phi kim loại hữu cơ và vô cơ
(Graphít, bột tan, bột phấn, sunfua
môlipđen, ôxit kim loại, bột gỗ, thuỷ


27

tinh, mi ca)
Chất dẻo và dẻo nhớt hữu cơ và vô cơ
có gốc parafin, stearin, dầu mỏ, cao su,
nhựa thông, bitum, hợp chất silic hữu cơ

-

đến 105 - 108

-

đến 108

P

P

P

sau khi chưng cất
Môi trường dẻo - nhớt, bột nhÃo và lỏng
ở dạng muối của axit béo (xà bông)

Chất lỏng có nguồn gốc hữu cơ (chế
phẩm dầu mỏ, mỡ động vật,)
Chất lỏng có nguồn gốc vô cơ (Nước,
dung dịch)

-

P

đến 103
P

đến 106
P

Các công dụng của chất bôi trơn là :
- Giảm hoặc tăng trở lực cắt;
- Tăng chất lượng bề mặt;
- Tăng tuổi thọ dụng cụ;
- Làm nguội phôi và dụng cụ;
- Các tác dụng cách nhiệt;
- Phòng ngừa sự tạo gỉ.
Các đặc điểm đặc trưng cho việc sử dụng chất bôi trơn trong gia công áp
lực là thay đổi một phần hay toàn bộ của lớp bề mặt và sự xuất hiện của ma
sát của kim loại hay hợp kim sạch trên các bề mặt tiếp xúc với chất bôi tr¬n.


28

Hình 1.14. Xác định độ nhớt tối ưu của chất bôi trơn theo vận tốc

dập vuốt và áp lực tiếp xúc giữa phôi và cối, giá trị q kG/cm2.
P

1: p= 150; 2:p=

P

200; 3 : 300; 4 : 400; 5 : 500; 6: 600; 7 : 700; 8 :

800; 9 : 900; 10 : 1000; 11 : 1100; 12 : 1200.
Ph­¬ng pháp lựa chọn chất bôi trơn có độ nhớt tối ưu cho dập vuốt đÃ
được dẫn trên hình 1.14.


29

Lưu ý rằng trong các giai đoạn khác nhau của dập tấm thậm chí cả khi
gia công cùng một loại vật liệu thì cơ - lý tính của chất bôi trơn cũng có thể rất
khác nhau và biến đổi tuỳ theo các điều kiện tiếp xúc như ta đà biết vốn được
quy định bởi áp lực tiếp xúc, tốc độ trượt và nhiệt độ tại ổ ma sát. Vì vậy,
phạm vi chÝnh ®Ĩ chän ®é nhít tèi ­u cho chÊt bôi trơn cần được căn cứ vào
đặc điểm biến dạng tại ổ ma sát, nơi sinh ra áp lực ma sát cao nhất và tốc độ
trượt thấp nhất. Chất bôi trơn được lựa chọn theo cách đó (Khi nhiệt độ ở các
ổ ma sát là như nhau) sẽ đảm bảo duy trì một chế độ thuỷ động ở tất cả các
vùng khác.
Đối với quá trình dập tấm môi trường bôi trơn ban đầu có thể dùng các
vật liệu được nêu trong bảng 1.7.

Hình 1.15. Sự thay đổi ứng suất dập (tại tiết diện nguy hiểm) phụ thuộc vào độ
nhớt động lực của chất bôi trơn đối với những tốc độ dËp vuèt kh¸c nhau

1: 100 m/s; 2 : 50 m/s;3 : 5 m/s; 4 : 0,5 m/s.


30

Bảng 1.7. Các chất bôi trơn trong công nghệ dập tấm
Độ nhớt

Vật liệu gia

Chất bôi trơn công nghiệp

công

Thép các bon
hợp kim hoá
chịu mài
mòn

hữu ích, P
Xà phòng công nghiệp đà được làm khô

5.105

Dầu mỏ đà ôxi hoá (oxi hoá cao)

3.105

Nhựa đường bitum + 50% dầu mỏ đà ôxi
hoá

Hợp kim
nhôm đồng
mềm, đồng
thau

P

P

6.105
P

Parafin công nghiệp

4.105

Xerezin (sáp mỏ)

6.106

Keo grafit (80%) trong dầu xi lanh

5.106

Thép các bon Keo grafit (40%) + dầu xi lanh
thấp

động lực

P

P

P

5.103
P

Dầu mỏ đà ôxi hoá + 80% dầu xi lanh

8.103

Vazơlin công nghiệp

5.102

Dầu mỏ đà ôxi hoá( 80%) + dầu xi lanh

6.102

Xà phòng công nghiệp (50%) + nước

4.102

P

P

P

P

Nên dùng khi vận tốc biến dạng nhỏ hơn 0,3 m/s
1.7.3. Xử lý nhiệt trong chÕ t¹o èng liỊu
Xư lý nhiƯt trong chÕ t¹o èng liều nhằm mục đích phục hồi tính dẻo cho
vật liệu đà qua gia công biến dạng, để có thể tiếp tục gia công các bước tiếp
theo. Để xác định, mức độ biến dạng trước đó có ảnh hưởng đến cơ tính sau ủ
hay không , tiến hành ủ thực nghiệm với hai loại mẫu: mẫu 1 (biến dạng 34,4
%) và mẫu 2 (biến dạng 60,1%). Chế độ ủ tham khảo giản đồ sự phụ thuộc cơ
tính của vật liệu đồng K 75-05 vào nhiệt độ ủ (hình 1.8). Kết quả b¶ng 1.8.