Luận án Nghiên cứu ảnh hưởng của các thông số công nghệ và hình học đến độ chính xác của chi tiết khi dập khối trong khuôn kín

Tên luận án:

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC THÔNG SỐ CÔNG NGHỆ VÀ HÌNH HỌC ĐẾN ĐỘ CHÍNH XÁC CỦA CHI TIẾT KHI DẬP KHỐI TRONG KHUÔN KÍN

Ngành:

Kỹ thuật vật liệu

Tóm tắt nội dung tài liệu:

Luận án "NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC THÔNG SỐ CÔNG NGHỆ VÀ HÌNH HỌC ĐẾN ĐỘ CHÍNH XÁC CỦA CHI TIẾT KHI DẬP KHỐI TRONG KHUÔN KÍN" tập trung giải quyết thách thức về độ chính xác trong công nghệ dập tạo hình các chi tiết truyền động phức tạp bằng phương pháp dập khối trong khuôn kín. Nghiên cứu được thực hiện trong lĩnh vực Kỹ thuật vật liệu tại Trường Đại học Bách khoa Hà Nội.

Mục tiêu chính của đề tài là xác định quy luật ảnh hưởng của các thông số hình học phôi (tỉ số H/D), hình dạng dụng cụ gia công (góc nghiêng chày α) và thông số công nghệ (hệ số ma sát μ) đến độ chính xác của sản phẩm (thông qua bán kính góc lượn r) và lực tạo hình (Pmax) khi dập chi tiết khớp nối. Phương pháp nghiên cứu kết hợp lý thuyết, mô phỏng số bằng phần mềm Deform3D và thực nghiệm kiểm chứng.

Về mặt khoa học, luận án phân tích sâu sắc ảnh hưởng của các thông số trên, tìm ra quy luật và dự báo xu hướng dòng chảy kim loại, đóng góp vào cơ sở khoa học cho công nghệ tạo hình biến dạng. Về mặt thực tiễn, kết quả nghiên cứu giúp lựa chọn thông số công nghệ hợp lý, định hướng triển khai sản xuất các chi tiết đòi hỏi độ chính xác cao và xây dựng hệ thống thực nghiệm phù hợp điều kiện trong nước. Điểm mới của luận án là xây dựng được miền giá trị các thông số để đảm bảo điền đầy lòng khuôn và lực dập, đồng thời phát triển mô hình toán học biểu diễn ảnh hưởng đồng thời của các thông số này.

Các kết quả chính cho thấy tỉ số H/D có ảnh hưởng lớn nhất đến cả bán kính góc lượn r (53%) và lực dập Pmax (60%), tiếp theo là hệ số ma sát μ (29% cho r, 21% cho Pmax) và góc nghiêng chày α (18% cho r, 19% cho Pmax). Luận án đã xác định được bộ thông số tối ưu (H/D=1,6; α=9°; μ=0,3) để tiến hành thực nghiệm. Kết quả thực nghiệm kiểm chứng cho thấy sự tương đồng cao (sai lệch lực dập 1.9%) với mô phỏng số về kích thước, hình dạng sản phẩm, dòng chảy kim loại và lực ép, khẳng định độ tin cậy của mô hình. Luận án cũng xây dựng các hàm số hồi quy thực nghiệm cho bán kính góc lượn r và lực dập Pmax, cung cấp công cụ hữu ích cho thiết kế công nghệ. Các kết quả này có giá trị tham khảo cho việc dập các chi tiết tròn xoay dạng bậc trong khuôn kín và làm tài liệu giảng dạy chuyên ngành.

Mục lục chi tiết:

• MỞ ĐẦU

  • 1. Tính cấp thiết của đề tài

  • 2. Mục đích, đối tượng và phạm vi nghiên cứu của đề tài

    • 2.1 Mục đích nghiên cứu

    • 2.2 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

  • 3. Phương pháp nghiên cứu

  • 4. Ý nghĩa của đề tài

    • 4.1 Ý nghĩa khoa học

    • 4.2 Ý nghĩa thực tiễn

  • 5. Các điểm mới của luận án

  • 6. Các nội dung chính trong luận án

• CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ DẬP KHỐI TRONG KHUÔN KÍN

  • 1.1 Khái quát công nghệ dập tạo hình khối

    • 1.1.1 Dập khối

    • 1.2.2 Dập khối trong khuôn kín

  • 1.2 Các nghiên cứu trong, ngoài nước về dập khối trong khuôn kín

    • 1.2.1 Các nghiên cứu ở nước ngoài

    • 1.2.2 Tình hình nghiên cứu trong nước

• KẾT LUẬN CHƯƠNG 1

• CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ CÔNG NGHỆ DẬP KHỐI TRONG KHÔN KÍN

  • 2.1 Cơ sở lý thuyết tính toán về đặc tính điền đầy về dập khối trong khuôn kín

    • 2.1.1 Đặc điểm chung

    • 2.1.2 Các giả thiết tính toán

    • 2.1.3 Tính toán các trường vận tốc trong quá trình biến dạng

    • 2.1.4 Tính toán kích thước góc sản phẩm dập trong khuôn kín

  • 2.2 Tính toán các thông số ảnh hưởng đến quá trình dập khối trong khuôn kín

    • 2.2.1 Tính toán về lực dập

    • 2.2.2 Tính toán về góc nghiêng thành lòng khuôn

    • 2.2.3 Bán kính góc lượn

    • 2.2.4 Lỗ chưa thấu và màng ngăn lỗ

    • 2.2.5 Biến dạng đàn hồi của máy ép trục khuỷu

  • 2.3 Các dạng khuyết tật trong quá trình dập khối trong khuôn kín

    • 2.3.1 Nứt ở bề mặt sản phẩm

    • 2.3.2 Khuyết tật gấp trong sản phẩm

    • 2.3.3 Khuyết tật vết xước sâu tạo rãnh trên bề mặt

    • 2.3.4 Khuyết tật không điền đầy khuôn

• KẾT LUẬN CHƯƠNG 2

• CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC YẾU TỐ ĐẾN ĐỘ CHÍNH XÁC CỦA CHI TIẾT KHỚP NỐI KHI DẬP TRONG KHUÔN KÍN BẰNG MÔ PHỎNG SỐ

  • 3.1 Ứng dụng mô phỏng số trong gia công áp lực

  • 3.2 Trình tự xây dựng bài toán mô phỏng số

  • 3.3 Thiết lập bài toán mô phỏng số với Deform 3D

    • 3.3.1 Mô hình hình học

    • 3.3.2 Mô hình phần tử hữu hạn

    • 3.3.3 Mô hình hành vi cơ - nhiệt của vật liệu

    • 3.3.4 Điều kiện biên

    • 3.2.5 Chọn miền khảo sát cho các thông số đầu ra

  • 3.4 Nghiên cứu ảnh hưởng của các thông số đến độ chính xác của chi tiết khớp nối khi dập trong khuôn kín

    • 3.4.1 Nghiên cứu ảnh hưởng của H/D tới bán kính góc lượn r và lực tạo hình Pmax

      • 3.4.1.1 Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của tỉ số H/D đến bán kính góc lượn r và lực tạo hình Pmax

      • 3.4.1.2 Khảo sát ảnh hưởng của thông số hình học phôi H/D tới bán kính góc lượn r và lực tạo hình Pmax

    • 3.4.2 Nghiên cứu ảnh hưởng của hệ số ma sát tới bán kính góc lượn r và lực tạo hình

      • 3.4.2.1 Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của hệ số ma sát µ đến bán kính góc lượn r và lực tạo hình Pmax

      • 3.4.2.2 Khảo sát ảnh hưởng của hệ số ma sát tới bán kính góc lượn r và lực tạo hình Pmax

    • 3.4.3 Nghiên cứu ảnh hưởng của góc nghiêng chày a tới bán kính góc lượn r và lực tạo hình

      • 3.4.3.1 Kết quả nghiên cứu với ảnh hưởng của góc nghiêng chày a tới bán kính góc lượn r và lực tạo hình Pmax

      • 3.4.3.2 Khảo sát ảnh hưởng của hệ số ma sát tới bán kính góc lượn r và lực tạo hình Pmax

• KẾT LUẬN CHƯƠNG 3

• CHƯƠNG 4. NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM KIỂM CHỨNG DẬP CHI TIẾT KHỚP NỐI TRONG KHUÔN KÍN

  • 4.1 Thiết kế các mô phỏng thực nghiệm

  • 4.2 Phân tích phương sai

  • 4.3 Phân tích ảnh hưởng và mức phù hợp của các thông số hình học phôi và khuôn tối mức độ điền đầy và lực tạo hình Pmax

    • 4.3.1 Phân tích ảnh hưởng, mức phù hợp của các thông số hình học phôi (H/D), góc nghiêng chày (a) và hệ số ma sát (μ) tới bán kính góc lượn r

      • 4.3.1.1 Xác định ảnh hưởng và mức phù hợp của các thông số hình học phôi ( H/D), góc nghiêng (a) và hệ số ma sát (μ) tới r

      • 4.3.1.2 Xây dựng mô hình toán học biểu diễn mối quan hệ giữa các thông số H/D, μ, α và bán kính góc lượn r

    • 4.3.2 Phân tích ảnh hưởng, mức phù hợp của các thông số hình học phôi (H/D), góc nghiêng chày (a) và hệ số ma sát (μ) tới tới Pmax

      • 4.3.2.1 Xác định ảnh hưởng và mức phù hợp của các thông số hình học phôi (H/D), góc nghiêng chày (a) và hệ số ma sát (μ) tới Pmax

      • 4.3.2.2 Xây dựng mô hình toán học biểu diễn mối quan hệ giữa các thông số H/D, μ, α và lực tạo hình Pmax

  • 4.4 Ứng dụng kết quả nghiên cứu để dập chi tiết khớp nối trong khuôn kín

    • 4.4.1 Vật liệu thí nghiệm

    • 4.4.2 Thiết bị thí nghiệm

    • 4.4.3 Bộ khuôn dập

    • 4.4.4 Trình tự thí nghiệm và điều kiện công nghệ dập

    • 4.4.5 Kết quả thực nghiệm

      • 4.4.5.1 Về độ chính xác kích thước, hình học của sản phẩm

      • 4.4.5.2 Dòng chảy kim loại và tổ chức tế vi

      • 4.4.5.3 Lực ép

    • 4.4.6 So sánh kết quả mô phỏng và thực nghiệm

• KẾT LUẬN CHƯƠNG 4

• KẾT LUẬN CHUNG

• Hướng nghiên cứu tiếp theo: