i
LI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây l công trnh nghiên cu ca riêng tôi. Cc kt qu v s liu
công b trong lun n trung thc v chưa tng đưc công b trong công trnh khc.

H Ni, ngy 10 thng 5 năm 2014
TM. Tập thể hướng dẫn
PGS.TS Đào Minh Ngừng
Nghiên cứu sinh
Đặng Thị Hồng Huế

ii
LI CM ƠN

Tôi xin chân thnh cm ơn B môn Cơ học vật liệu v Cn kim loại - Viện Khoa học

1.1. Gii thiu qu trnh cn nêm ngang 5
1.1.1. Sơ đ nguyên l 5
1.1.2. Cc thông s cơ bn ca qu trnh 6
1.1.3. Điu kin quay phôi 7
1.1.4. Trng thi ng sut v bin dng 9
1.1.5. Cc thông s đng lc hc 10
1.2. Sn phm cn, ph phm v đc đim khuyt tt 10
1.2.1. Yêu cu v cht lưng sn phm 10
1.2.2. Khuyt tt hnh dng 11
1.2.3. Khuyt tt b mt 14
1.2.4. Khuyt tt rỗng tâm 14
1.3. Kt lun 22
CHƯƠNG 2 MÔ HÌNH THUỘC TÍNH VÀ PHÁ HỦY VẬT LIỆU 23
2.1. Ph hy dẻo vt liu kim loi 23
2.1.1. S hnh thnh v xut hin lỗ xp, vt nt t vi 24
2.1.2. S pht trin ca lỗ xp t vi 25
2.1.3. S hp nht ca lỗ xp t vi 26
2.2. Mô hnh ph hy vt liu 26
2.2.1. Mô hnh ph hy trên cơ sở cơ hc môi trường liên tục 28
2.2.2. Mô hnh ph hy trên cơ sở quan st hin tưng 29
2.3. Mô hnh thuc tnh vt liu 32
2.4. Phân tch v la chn mô hnh 35
2.5. Kt lun 36
CHƯƠNG 3 NHẬN DNG MÔ HÌNH JOHNSON-COOK 37
3.1. Phương php nhn dng mô hnh Johnson – Cook 37
3.1.1. Phương php nhn dng mô hnh thuc tnh 37
3.1.2. Phương php nhn dng mô hnh ph hy Johnson - Cook 39
3.2. Th nghim nhn dng 42
iv


5.3. Công ngh cn ren bằng my cn nêm ngang 101
5.3.1. Dp đu m chi tit 101
5.3.2 Cn chi tit vt ren côn 101
5.4. Kim tra ph hy chi tit 103
5.5. So snh kt qu mô phỏng v thc nghim 103
5.6. Kt lun 105
KẾT LUN 106
TÀI LIỆU THAM KHO 108

v
DANH MỤC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT

1. K hiu
Din gii
Đơn vị

, , : Góc to hnh (góc nêm), góc p lc, góc nâng đ
L
1,
L
2
, L
3
, L
4
: Chiu di cc vùng: cắt, dn, to hnh v đnh kch thưc mm
D

3

A, B, C, n, m : Cc h s ca mô hnh thuc tnh Johnson- Cook
T
melt
, T
room
: Nhit đ nóng chy ca kim loi, nhit đ môi trường
đ C
: Mc đ bin dng tương đương, ng sut tương đương
, 

: Tc đ bin dng v tc đ bin dng tham chiu


: Bin dng tương đương ti thời đim ph hy vt liu

1/s







, 






Cc thnh phn bin dng chnh








: Chỉ s trng thi ng sut


H
, 

: ng sut thy tnh, ng sut Von - Mises
MPa
D
1
, D
2
, D
3
, D
4
, D
5
: Cc h s ca mô hnh ph hy Johnson - Cook


1
: Đường knh nhỏ nht ca mu th kéo sau khi đt
mm
mm
mm
mm
2. Chữ viết tắt
CNN: Cn nêm ngang
CNCNN: Công ngh cn nêm ngang
QTCNN: Qu trnh cn nêm ngang
MHTT: Mô hnh thuc tnh
MHPH: Mô hnh ph hy
MHH: Mô hnh hóa
MPS: Mô phỏng s
ƯS: ng sut
BD: Bin dng
PH: Ph hy
KT: Khuyt tt
KTBM: Khuyt tt b mt
KTHD: Khuyt tt hnh dng
KTRT: Khuyt tt rỗng tâm
JC: Johnson – Cook
MHJC: Mô hnh Johnson – Cook
pt: Phương trnh
vii
DANH MỤC CÁC BNG


Bng 4.1. Cc thông s hnh hc ca nêm 83
Bng 4.2. Tnh cht cơ nhit ca vt liu ch to nêm cn 83
Bng 4.3. Điu kin mô phỏng 84
Bng 4.4. H s nhit ca thép C45 ở nhit đ 1150
0
C 85

viii
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ
Hnh 1.1. Sơ đ nguyên l công ngh cn nêm ngang: 5
Hnh 1.2. Qu trnh cn nêm ngang chi tit trục bc 7
Hnh 1.3. Sơ đ lc tc dụng giữa kim loi v khuôn khi phôi ăn vo trục cn 8
Hnh 1.4. Mt s sn phm ca công ngh cn nêm ngang 10
Hnh 1.5. Khuyt tt hnh dng sn phm 11
Hnh 1.6. Khuyt tt b mt sn phm cn nêm ngang 12
Hnh 1.7. Sn phm trục bc 12
Hnh 1.8. Khuyt tt thắt ca phôi cn nêm ngang 13
Hnh 1.9. Khuyt tt hnh dng phôi cn nêm ngang 14
Hnh 1.10. Khuyt tt đnh hưng dc tâm phôi cn [34] 17
Hnh 1.11. S hp nht cc lỗ trng trong qu trnh ph hy [48] 17
Hnh 1.12. Khuyt tt trong tâm phôi cn. 18
Hnh 1.13. Ph hy phôi trong qu trnh cn nêm ngang 18
Hnh 1.14. S hp nht cc lỗ trng do ng sut chnh [48] 19
Hnh 2.1. Qu trnh ph hy vt liu 24
Hnh 2.2. Sơ đ s hnh thnh vt nt do lch tương tc vi nhau 25
Hnh 2.3. Phân t th tch cha khuyt tt. 26
Hnh 2.4. Đường cong ng sut bin dng ca thép C45 27

Hnh 3.16. Đ th xc đnh gi tr h s B v n 56
Hnh 3.17. Đ th ng sut v bin dng ti cc nhit đ khc nhau 60
Hnh 3.18. Đ th xc đnh nh hưởng ca nhit đ 61
Hnh 3.19. Đ th lc – chuyn v ca cc mu to R 61
Hnh 3.21. Đ th quan h bin dng tương đương- chỉ s trng thi ng sut……………60
Hnh 3.20. Đ th ng sut tip – bin dng trưt 63
Hnh 3.21. Đ th xc đnh h s D5 65
Hnh 3.22. Điu kin biên v kt qu mô phỏng th nghim kéo 65
Hnh 3.23. Đường cong thc nghim - nhn dng 66
Hnh 3.24. Đường cong thc nghim - mô phỏng 67
Hnh 3.25. Lưi phn t v điu kin biên R 68
Hnh 3.26. Bin dng ca cc mu R 68
Hnh 3.27. Chỉ su th kéo trưc thời đim đt 0.1s 69
Hnh 3.28. Chỉ s trng thi ng sut trong tâm mu 69
Hnh 3.29. Thông s ph hy Johnson – Cook 69
Hnh 3.30. Phn t kim loi b xóa khỏi lưi 70
Hnh 3.31. Đ th 



mô phỏng – thc nghim………………………………………69
Hnh 4.1. Đường cong ng sut – Bin dng ca vt liu kim loi [63] 73
Hnh 4.2. Mô hnh hnh hc v mô hnh phn t hữu hn ca phôi cn 74
Hnh 4.3. Bin dng tương đương theo thời gian 75
Hnh 4.4. Trng thi ng sut 75
Hnh 4.5. Bin ph hy vô hưng D 76
Hnh 4.6. Hin tưng ph hy tâm phôi 76
Hnh 4.7. Trng thi ng sut 77
Hnh 4.8. Qu trnh ph hy tâm phôi 77
Hnh 4.9. Cc thnh phn ng sut ca phân t kim loi trong tâm phôi 78

Hnh 4.35. Bin ph hy vô hưng Johnson – Cook 95
Hnh 4.36. Lc tc dụng trên cc phương 95
Hnh 5.1. My cn nêm ngang 97
Hnh 5.2. Cơ cu điu chỉnh v nâng đỡ nêm cn 98
Hnh 5.3. Cơ cu nâng trưt nêm trên 98
Hnh 5.4. B phn g lắp v cha nêm lm vic 98
Hnh 5.5. Nêm trên v nêm dưi 99
Hnh 5.6. V tr đt c vt ca nêm trên v dưi 99
Hnh 5.7. Ren âm trên b mt khuôn cn 100
Hnh 5.8. Thit b đo p sut trên my cn nêm ngang 100
Hnh 5.9. Dp đu m v chi tit vt ren côn 101
Hnh 5.10. Sn phm vt ren côn sau dp đ m 101
Hnh 5.11. Sn phmt vt ren côn sau cn nêm ngang 102
Hnh 5.12. Vt ren côn thit k v vt ren côn thc 102
Hnh 5.13. Chi tit vt ren côn vi ph hy trong tâm 103
Hnh 5.14. Chi tit vt ren côn vi ph hy b mt 103
Hnh 5.15. Kt qu mô phỏng v thc nghim vi sai hỏng b mt 104
Hnh 5.16. Kt qu mô phỏng v thc nghim vi sai hỏng tâm phôi 104
Hnh 5.17. Hin tưng lm đu chi tiêt vt ren côn sau cn nêm ngang 104
Hnh 5.18. Hin tưng lm đu chi tiêt vt ren côn mô phỏng 104
Hnh 5.19. Kt qu mô phỏng v thc nghim chi tit không ph hy 105
1
M ĐU
1. Lý do chọn đề tài
Công ngh cn nêm ngang (CNCNN) đưc pht trin đ ch to phôi v cc chi tit cơ kh
có dng trục tròn xoay. Đây l phương php tiên tin cho năng sut cao, tit kim vt liu, dễ t
đng hóa v thân thin vi môi trường. Sn phm ca công ngh cn nêm ngang đưc s dụng

trnh ton hc trong cc phn mm MPS - mt công cụ mnh cho phép nghiên cu mi qu trnh
sn xut thc. S dụng cc phn mm mô phỏng s trong nghiên cu tit kim thời gian, chi ph
nguyên vt liu, trnh ri ro, nguy him cho con người, đng thời gim tc đng xu ti môi
2
trường. Kt qu nghiên cu hon ton chnh xc khi đưc kim chng bằng thc nghim. V vy,
vic kt hp cc phương php nghiên trên cu mang li hiu qu kinh t xã hi v kt qu nghiên
cu có đ chnh xc cao v đ tin cy cao.
Lun n "Nghiên cu cơ ch ph hy phôi trong qu trnh cn nêm ngang" có tnh thời
s, tnh cp thit đi vi vic ng dụng phương php sn xut tiên tin cho năng sut cao, an ton
vi môi trường vo sn xut công nghip ti Vit Nam.
2. Mc đch nghiên cu
Nghiên cu nguyên nhân, cơ ch ph hy phôi nhằm khắc phục v loi bỏ khuyt tt cơ
hc sn phm hnh thnh trong qu trnh cn nêm ngang, nâng cao cht lưng sn phm v kh
năng ng dụng ca công ngh cn nêm ngang.
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cu
Chi tit cơ kh có dng trục tròn xoay.
4. Phương php nghiên cu
Nghiên cu l thuyt công ngh cn nêm ngang, l thuyt mô hnh hóa ng x cơ-nhit
ca vt liu, l thuyt ph hy dẻo vt liu kim loi, l thuyt đ bn, l thuyt bin dng dẻo.
Trên cơ sở đó, la chn phương php nghiên cu kt hp giữa: l thuyt- mô phỏng s - thc
nghim.
5. Ý ngha khoa học và ý ngha thc tin ca lun n
H thng hóa cơ sở l thuyt v ph hy cơ hc vt liu, khẳng đnh nguyên nhân
v cơ ch ph hy phôi. T đó ti ưu min thông s công ngh đ sn phm cn không
cha khuyt tt. Trên cơ sở kt qu nghiên cu, cc nh sn xut la chn ch đ công
ngh phù hp đ khắc phục v loi bỏ khuyt tt hnh thnh trong qu trnh cn, t đó
nâng cao cht lưng sn phm v hiu qu kinh t. Lun n l ti liu tham kho trong

0
C; khuyt tt ở tâm phôi
trong qu trnh cn nêm ngang có cùng bn cht như cc qu trnh rèn ép trục tròn; Cc thông s
p dụng cho QTCNN cho thy có th la chn ch đ v điu kin bin dng kh thi cho phép
loi tr cc nguyên nhân gây khuyt tt rỗng tâm.
Mc đ bin dng, bin ph hy vô hưng, chỉ s trng thi ng sut…những yu t tc
đng trc tip đn cơ ch ph hy phôi cn trong qu trnh to hnh đã đưc phân tch, đnh gi.
Cơ ch ph hy phôi l qu trnh gm nhiu giai đon t pht sinh khuyt tt, v tr khuyt, xut
hin v st nhp cc lỗ hng v kt qu cui cùng to lên đ xp nht đnh đ to mm dn đn
cc vt nt trong gii hn đa kch thưc vi mô v v mô phụ thuc vo mc đ bin dng. Chỉ s
trng thi ng sut ti vùng tâm ln lm tăng tc đ qu trnh to đ xp. V vy, ti ưu cc thông
s công ngh lm thay đi chỉ s trng thi ng sut theo hưng có gi tr âm nhằm hn ch s
pht trin ca khuyt tt trong tâm phôi.
Chi tit vt ren côn đã đưc ch to bằng công ngh cn nêm ngang vi cc thông s công
ngh tương t như qu trnh mô phỏng s. Sau QTCNN, chi tit vt ren côn đm bo yêu cu v
hnh dng. Chi tit ny đưc cắt theo mt cắt dc v mt cắt ngang đ kim tra cht lưng sn
phm. Kt qu, cc chi tit ch to vi thông s công ngh trong min không an ton, tâm phôi
b ph hy, cc khuyt tt trong tâm đnh hưng dc trục phôi. Ngưc li, cc chi tit đưc ch
to trong min thông s an ton chi tit không ph hy.
Kt qu nghiên cu cho thy, cc h s ca mô hnh đưc nhn dng hon ton chnh xc,
vic la chn mô hnh thuc tnh v mô hnh ph hy vt liu Johnson – Cook đ nghiên cu ph
hy phôi trong qu trnh cn nêm ngang mang li hiu qu cao.

Những đóng góp mới ca luận n:
Nghiên cu v nguyên nhân v cơ ch ph hy phôi trong qu trnh cn nêm ngang l mt
vn đ cp thit, ln đu tiên đưc thc hin ti Vit Nam. Kt qu nghiên cu đã h thng hóa
cơ sở l thuyt, thc nghim v mô phỏng s qu trnh cn nêm ngang.
Cc h s tnh đn nh hưởng ca tc đ bin dng (C, D
4
) ca mô hnh Johnson - Cook đã đưc

ny. Những công trnh nghiên cu v ph hy phôi trong qu trnh cn nêm ngang đã đưc đưc
công b trong nưc v trên th gii. Những vn đ tn ti trong cc công trnh trên. Trên cơ sở
đó, lun n tp trung nghiên cu v khuyt tt rỗng tâm sn phm do nh hưởng ca cc thông
s công ngh v cc thông s vt liu.
Chương 2: Trnh by cơ sở l thuyt v cơ hc ph hy vt liu, l thuyt bin dng dẻo
vt liu kim loi, trong đó cc mô hnh thuc tnh v mô hnh ph hy vt liu trên cơ sở cơ hc
môi trường liên tục v mô hnh hóa cc hin tưng. Qua phân tch, mô hnh thuc tnh v mô
hnh ph hy Johnson – Cook đã đưc la chn nghiên cu, p dụng d bo ph hy phôi trong
qu trnh cn nêm ngang.
Chương 3: Nhn dng mô hnh thuc tnh v mô hnh ph hy vt liu Johnson – Cook.
Kt qu nhn dng đưc kim chng bằng mô phỏng s.
Chương 4: S dụng kt qu nhn dng mô hnh ở chương 3 đ mô phỏng bi ton cn nêm
ngang chi tit trục tròn xoay, chi tit vt ren côn bằng phn mm ABAQUS. Trên cơ sở kt qu
mô phỏng s, quan h giữa cc thông s tc đng đn qu trnh ph hy tâm phôi đã đưc phân
tch, đnh gi. Xc đnh nguyên nhân v cơ ch ph hy phôi trong qu trnh cn.
Chương 5: Trên sở kt qu mô phỏng, gi tr ca cc thông s công ngh đã s dụng trong
mô phỏng đưc dùng đ ch to chi tit vt ren côn bằng công ngh cn nêm ngang. Sn phm
cn đã đưc kim tra cht lưng v hnh dng bên ngoi v khuyt tt bên trong vt liu. So snh
kt qu thc nghim đi vi mt s chi tit có v không có ph hy cho phép xc đnh đ tin cy
ca min thông s đã tm ra trong mô phỏng. V khẳng đnh đ chnh xc ca mô hnh vt liu
đã la chn trong nghiên cu.
5
CHƯƠNG 1 TNG QUAN
1.1. Giới thiu qu trnh cn nêm ngang
Cn nêm ngang l mt loi hnh công ngh gia công kim loi bằng p lc đưc s dụng đ
sn xut phôi đnh hnh, phôi trung gian cho cc qu trnh gia công tip theo như rèn, dp khi.
Trong nhiu trường hp, công ngh ny có th sn xut trc tip ra cc chi tit dng tròn xoay

6
hon chỉnh. Kt thúc qu trnh, sn phm đưc đy ra khỏi nêm cn, nêm trên trở v v tr ban
đu.
1.1.2. Cc thông số cơ bản ca qu trnh
Chiu di ca nêm cn đưc chia lm 4 vùng:
Vùng ct đưc b tr ở pha đu nêm cn, vùng ny có nhim vụ đm bo điu kin ăn phôi
t thời đim phôi bắt đu tip xúc vi nêm cn cho ti khi phôi đt đưc lưng ép r. Phôi chuyn
đng theo mt chiu, đm bo điu kin quay phôi n đnh khi chuyn đng vo cc vùng tip
theo.Vùng ny có chiu di L
1
, phụ thuc vo đường knh ca phôi (hnh1.2);
Vùng dn có chiu di L
2
, chiu di nhỏ nht ca vùng ny bằng chu vi ca phôi, trong vùng
ny phôi đưc to lưng ép nhỏ ban đu;
Vùng tạo hnh có chiu di L
3
, phôi b bin dng ch yu trong vùng ny to nên hnh dng
ca sn phm, kch thưc ca vùng ny phụ thuc vo hnh dng ca nêm đnh hnh;
Vùng đnh kch thưc, trong vùng ny phôi cn n đnh trng thi bin dng, chiu di vùng
đưc k hiu L
4
, ti vùng ny đưc b tr dao cắt đ bỏ đi phn tha ca chi tit.
Hnh chiu bằng ca nêm cn dùng đ ch to chi tit trục bc, mt chi tit tiêu biu ca công ngh
cn nêm ngang đưc th hin trong hnh 1.2, trong đó cc k hiu:
L - tng chiu di ca nêm cn
d - đường knh phôi sau to hnh; D

Mc đ bin dng có th xc đnh bởi công thc:
ε = D
0
/d
(1.2)
My cn nêm ngang vi bn nêm phẳng có nhiu ưu đim so vi my cn ngang trục tròn
như: dễ ch to, đ chnh xc cao v gi thnh thp. Khi ch to nêm cn chỉ s dụng thit b
phay v thit b mi đơn gin [37]. Phôi cn chuyn đng n đnh trên bn nêm phẳng. Sn phm
nhn đưc t vic s dụng loi nêm cn có đ chnh xc cao (

0,01…

0,5 mm). Dụng cụ
nêm phẳng có đ cng v tui th cao, (500.000 sn phm mi phi thay th), có th ch to t
cc tm ghép vi cc loi thép khc nhau. Vn đu tư thp, gi thnh h, điu khin v điu chỉnh
đơn gin, dụng cụ thay th v chuyn đi nhanh đi vi cc chi tit mi, qu trnh t đng ho
hon ton. Trong khi đó, qu trnh cn giữa hai trục tròn phi có cc dn hưng lắp ghép phc
tp. Trong trường hp cn giữa hai trục tròn, th t vùng trễ v vùng vưt ngưc li so vi qu
trnh cn dc. Chnh v vy, ng sut b mt l ng sut kéo nên trên thc t cc khuyt tt b
mt hnh thnh trong qu trnh cn. Cn trên bn nêm phẳng khắc phục đưc nhưc đim trên
nên có th nói đây l trường hp ti ưu nht ca CNCNN.
1.1.3. Điều kin quay phôi
Điu kin quay phôi trong qu trnh cn đng thời l điu kin ăn phôi vo khuôn cn. Đ
phôi có th quay v bin dng trong qu trnh cn, điu kin ma st phi đưc xc đnh. Xét mô
hnh hai chiu đơn gin ca qu trnh cn ngang như hnh 1.3. Khuôn trên v khuôn dưi chuyn
đng theo hưng vuông góc vi trục ca phôi, khuôn cn bắt đu tip xúc vi phôi ti đim tip
tuyn. Nu phôi không quay ti đim tip xúc ny, dụng cụ s giữ phôi cho ti khi tip xúc vi
vùng tip theo v trở thnh mt đường tip xúc. Đây l điu kin gii hn v s quay phôi. Căn
c sơ đ tc dụng ca lc trên b mt tip xúc giữa kim loi v khuôn ti thời đim ban đu (hnh
1.3), lc tng hp đưc phân tch thnh hai thnh phn lc php tuyn N v lc ma st F. Áp

(1.4)

Hnh 1.3. Sơ đ lc tc dụng gia kim loại v khuôn khi phôi ăn vo trục cn
trong đó a -khong cch giữa hai lc ma st F; b -khong cch giữa hai lc php tuyn N. T đó
ta có bt đẳng thc μ ≥ b/a, khi b = r/2 sin v a = 2b/ tan, hay μ ≥ tan /2 vi r l s gim
bn knh ca phôi,  l góc nâng ca phôi.
T tương quan hnh hc trên hnh 1.3 v gi thit chiu di AD = r
0
, ta có
sin = r/2b = b/r
0
,
(1.5)
vi r
0
l bn knh ban đu ca phôi, t đó ta có điu kin quay phôi như sau







 




hoc


Trên thc t h s bin dng đưc s dụng như mt thông s quan trng trong vic thit
k khuôn cn nêm ngang, h s ny đưc đnh ngha như sau:
 = (S
0
– S)/S
0
= 1- (r/r
0
)
2

(1.8)
H s bin dng liên h vi h s ma st như




=






(1.9)
trong đó: S
0

thi ng sut v bin dng đưc gii bằng phương php đường trưt. Nghiên cu trong trường
hp bin dng phẳng lm cho bi ton đơn gin hơn khi gii bằng phương php đường trưt. H
s trng thi ng sut, trong trường hp ny tnh đn nh hưởng vùng ngoi ti ng sut php b
mt phôi đưc biu th bằng tỷ s:
n

= p/2k
(1.11)
trong đó: n

- h s trng thi ng sut;
p - ng sut trung bnh trên b mt tip xúc;
k - hằng s dẻo ca kim loi hoc trở lc trưt.
Khi ép ngang phôi tròn đc ở trng thi dẻo bằng cc tm song song, cn phân bit hai
trường hp. Trường hp th nht, khi gi tr m không ln, vùng bin dng dẻo (vùng dẻo) không
thm thu đn tâm phôi. Trường hp th hai, khi gi tr m ln, vùng dẻo thm thu ti tâm phôi
v lan khắp chiu dy h.
10
1.1.5. Cc thông số đng lc học
Lc tng hp trong qu trnh cn đưc phân tch thnh ba thnh phn theo ba trục ta đ x,
y, z, trong đó P
X
-lc đy; P
Y
-lc dc trục; P
Z
-lc ép. Áp lc bin dng ton phn tương đương

Y
l thnh phn lc dc trục tc dụng giữa khuôn v phôi, thông thường đưc trit tiêu
bởi cc phn khc nhau ca khuôn v ca phôi. Tùy thuc vo kt cu ca khuôn, lc ny
có th kéo hoc nén. Trong trường hp lc ny qu ln gây nên ng sut kéo trong tâm
phôi cn.
 Lc ép Р
Z
l thnh phn thẳng đng ca lc tng hp có gi tr bằng lc ép phôi theo hưng
qua tâm đm bo phôi bin dng t kch thưc D
0
xung d.
1.2. Sản phm cn, phế phm và đc đim khuyết tt
Ngy nay, CNCNN đưc s dụng rng rãi đ sn xut cc sn phm tròn xoay, cc chi tit có
hnh dng phc tp như mt tròn, mt côn cu vi cc rãnh v profile khc nhau (hnh 1.4). Mt s
sn phm đc trưng ca công ngh ny như trục răng cho cc loi hp s, mi khoan, bulông,
cht, vt ren tu đin, đu đn, trục xe đp Vt liu s dụng đ ch to cc chi tit bằng CNCNN
ny rt đa dng như: thép cc bon, hp kim trên nn đng, titan, niken v cc hp kim nn zircon.

Hnh 1.4. Mt s sn phẩm ca công nghệ cn nêm ngang [7].
1.2.1. Yêu cu về cht lượng sản phm
Cc điu kin công ngh đã nêu trên có nh hưởng rt ln đn yêu cu cht lưng sn
phm cn v cơ, l tnh, hnh dng hnh hc theo yêu cu kỹ thut ca chi tit. S bin dng phc
tp ca phôi, s tn ti ma st giữa phôi v nêm cn có nh hưởng rt ln đn cht lưng sn
11
phm. Cc vn đ ny đã to ra mt thch thc không nhỏ khi nghiên cu v cht lưng sn
phm, chúng tn ti do bn cht ca qu trnh bin dng ln. Đó l s bin dng không n đnh
theo ba chiu ca dòng chy kim loi trong qu trnh cn. Trên thc t, chưa có mt mô hnh vt

1.2.3. Khuyết tt bề mt
Dng khuyt tt cơ hc th hai thường gp phi trong qu trnh cn nêm ngang l KTBM,
bao gm cc hin tưng rãnh xoắn, nt, ba via (hnh 1.6).

Hnh 1.6. Khuyt tật b mặt sn phẩm cn nêm ngang
1) Khuyt tật ba via; 2) Khuyt tật b mặt; 3)Rnh xon; 4)Tht; 5)Khuyt tật rỗng tâm
Mc đ bin dng l thông s quyt đnh đn s hnh thnh KTBM sn phm cn nêm
ngang. Cc yu t nh hưởng đn s bin dng ca phôi l cc thông s hnh hc ca nêm cn,
tc đ bin dng, nhit đ to hnh v h s ma st Trong đó, bin dng tương đương l thông
s nh hưởng ln nht đn s hnh thnh khuyt tt dng ny, nó đưc biu diễn theo công thc
(1.13) [48].  đó, phân s th nht biu th nh hưởng ca góc p lc , phân s th hai k đn
nh hưởng ca góc to hnh , phân s th ba đc trưng cho h s bin dng ca phôi cn. Bên
cnh đó, phân s th ba còn liên h vi bin dng th tch ca phôi cn (hnh 1.7).








 







Pater Z [47] thy rằng khuyt tt ny hnh thnh khi ma st giữa khuôn v phôi ln. Cùng quan
tâm đn vn đ đó, Thompson v Hawkyard [61] kt lun ma st tip xúc giữa phôi v khuôn to
nên khuyt tt trên b mt phôi. Nhưng tc gi ny li cho rằng cn s dụng ma st ln trong qu
trnh to cn nhằm hn ch khuyt tt b mt sn phm. Ông cng đưa ra phương php tăng ma
st tip xúc giữa phôi v nêm cn bằng cch to răng cưa lên b mt nêm cn. Phương php ny
đã đưc hu ht cc công trnh nghiên cu sau ny s dụng khi tin hnh thc nghim vi h s
ma st ln.
Nghiên cu v khuyt tt b mt, Hu v cc cng s [30] đã chỉ ra rằng: ng sut khc
nhau ti cc mt cắt ca phôi, s giãn nở nhit không đng đu trong cc vùng vt liu ca phôi
v ng sut kéo xut hin trong tâm phôi l những nguyên nhân gây ra loi khuyt tt rãnh xoắn.
Tc gi cho rằng, xut hin đng thời vi khuyt tt rãnh xoắn l khuyt tt thắt. S xut hin
ca cc rãnh xoắn song song lm mở rng cc vt nt tn ti trên b mt ca phôi, khuyt tt ny
tăng lên khi ma st ln [62].
Khuyt tật thắt: khuyt tt ny hnh thnh khi vt liu b bin dng ln, khi có s tn ti
ca lc đi xng trục. Nu lc ny vưt qu gii hn bn ca vt liu ch to phôi, khuyt tt
thắt bắt đu xut hin ở v tr phôi có đường knh nhỏ nht (hnh 1.8). Qiang Li [48] cho rằng:
khi h s bin dng ln ( > 0,7) hin tưng phôi b thắt bắt đu xut hin. Nghiên cu ca tc
gi khc kt lun: loi khuyt tt ny hnh thnh do s tnh ton cc thông s hnh hc ca nêm
cn chưa ti ưu (góc to hnh nhỏ, góc p lc ln v góc nâng ln) [45]. Schukin V.Y [52] khẳng
đnh lc dc trục l nguyên nhân gây ra ng sut kéo, nu ng sut ny vưt qu gii hn bn
ca vt liu th KT thắt xut hin ở v tr có đường knh nhỏ nht ca phôi cn.

Hnh 1.8. Khuyt tật tht ca phôi cn nêm ngang
a) Khuyt tật tht b) Sn phẩm không khuyt tật
Ba via: khuyt tt ny thường tn ti trên b mt ca cc sn phm cn nêm ngang khi s
dụng nêm cn vi cc cnh sắc nhn v góc to hnh nhỏ. Đi vi sn phm cn vi h s bin
dng ln, xc sut hnh thnh ba via trên sn phm cn rt ln [20].
Khuyt tật chùn: xy ra vi góc to hnh nhỏ vi nêm cn sắc nhn, trong qu chuyn
đng, phôi tip xúc vi nêm, vt liu có xu hưng b gp li [21]. Khi phôi bin dng đưc 70%,

hnh hc ca khuôn nêm (vùng cắt, vng dn, vùng to hnh v vùng đnh kch thưc) cng l
nguyên nhân gây nên KT trong tâm phôi.  vùng cắt, phôi b bin dng ch yu theo hưng knh,
đn vùng dn bin dng dc trục bắt đu xy ra nhưng vi mt lưng nhỏ, tip đn vùng to hnh
bin dng ln xy ra theo tt c cc phương to nên hnh dng sn phm theo yêu cu thit k.
Trong vùng đnh kch thưc, phôi bin dng vi mt lưng rt nhỏ ch yu có tc dụng tinh chỉnh
15
hnh dng sn phm. S bin dng không đu ca phôi khi đi qua cc vùng ca nêm cn l nguyên
nhân gây nên vt nt v lỗ trng bên trong vt liu. Đây có th coi l qu trnh to mm lỗ xp
vi mô gây nên ph hy vt liu.
Năm 1885, Mannesmann [30] pht hin ra s hnh thnh cc lỗ trng v vt nt trong khi
rèn cc chi tit hnh trụ. T hin tưng đc đo ny, tc gi tin hnh nghiên cu bằng thc
nghim cn cc chi tit hnh trụ đ thit lp điu kin hnh thnh lỗ trng v vt nt trong phôi
khi cn ngang. Tc gi kt lun rằng qu trnh bin dng dẻo ca phôi rt phc tp do s kt hp
ca vic nén theo hưng knh, mở rng theo hưng trục v nén hưng ngang diễn ra đng thời
đ đt đưc hnh dng ca chi tit cui cùng. Gi tr đ ln ca cc thnh phn bin dng dẻo
theo cc hưng phụ thuc vo hnh dng ca nêm cn v h s bin dng ca cc chi tit gia
công. Sau th nghim, Mannesmann quan st bằng knh hin vi đin t, tc gi pht hin ra những
lỗ trng không liên tục xut hin trong t chc ca vt liu. Vi những mu th nghim có lỗ
trng tn ti th đ bn ca vt liu gim đi nhiu. Cc nghiên cu đưc tip tục những mu th
nghim có nhiu lỗ trng v vt nt hơn. Tc gi nhn thy khi mt đ lỗ trng v vt nt ln
đn mt gi tr no đó, vt liu coi như b ph hy v loi bỏ. Tc gi cho rằng, nu cc thông s
công ngh không đưc tnh ton ti ưu th những lỗ trng, vt nt s pht trin trong sut qu
trnh cn.
Cùng nghiên cu v vn đ ny, Hu ZH v cc cng s [30] cho rằng vt nt v lỗ trng
đnh hưng dc theo tâm phôi; Tselikov AI [60] đưa ra kt lun sau khi nghiên cu qu trnh cn
phôi hnh trụ rằng khuyt tt rỗng tâm hnh vnh khuyên đnh hưng theo hưng knh ca phôi;
Siminov [39] nghiên cu s hnh thnh khuyt tt khi cn những thanh thép hnh trụ li cho rằng