BỘ CÔNG THƯƠNG

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

VIỆN NGHIÊN CỨU CƠ KHÍ

NCS. ĐINH VĂN DUY

NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ DẬP TẠO HÌNH ĐỒNG THỜI
CẶP CHI TIẾT DẠNG TẤM MỎNG BẰNG NGUỒN CHẤT
LỎNG ÁP SUẤT CAO

CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ
MÃ SỐ: 62.52.01.03

TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT

Hà Nội – 2016


Công trình được hoàn thành tại Viện Nghiên cứu Cơ khí – Bộ
Công Thương

Người hướng dẫn khoa học:
1. PGS.TS. PHẠM VĂN NGHỆ
2. TS. TRẦN ANH QUÂN

Phản biện 1:
Phản biện 2:
Phản biện 3:
Luận án sẽ được bảo vệ trước Hội đồng chấm Luận án cấp Viện

Công nghệ dập thủy tĩnh (DTT) cặp phôi là một hướng nghiên cứu mới
trong công nghệ dập tạo hình thủy lực, công nghệ này cho phép dập các chi
tiết rỗng có hình dạng phức tạp chỉ sau một chu trình tạo hình, nâng cao năng
suất so với dập tấm đơn (được 02 chi tiết sau một lần dập với cặp phôi không
hàn), tạo hình được các chi tiết rỗng đa hướng trong không gian, từ các vật
liệu khó biến dạng… Hiện nay, tại Việt nam chưa có một công trình nào tập
trung nghiên cứu về hướng công nghệ này, cụ thể là những nghiên cứu về cơ
sở lý thuyết, hệ thống thiết bị, các thông số công nghệ và thông số dụng cụ
ảnh hưởng đến quá trình tạo hình. Do đó, “Nghiên cứu công nghệ dập tạo
hình đồng thời cặp chi tiết dạng tấm mỏng bằng nguồn chất lỏng áp suất
cao” chính là nội dung trọng tâm và tên của luận án này.
2. Mục đích, đối tượng và phạm vi nghiên cứu của luận án
 Mục đích của luận án
- Nắm bắt và từng bước làm chủ công nghệ dập tạo hình đồng thời cặp
chi tiết dạng tấm mỏng bằng nguồn chất lỏng áp suất cao, tạo điều kiện sớm
áp dụng vào thực tiễn công nghiệp trong nước, thông qua:
- Xác định ảnh hưởng cũng như tìm ra quy luật tác động của các thông số
công nghệ trong quá trình dập tạo hình thủy tĩnh;
- Xây dựng miền làm việc và phương trình quan hệ của các thông số
chính: áp suất lòng cối, lực chặn đến chiều sâu tương đối, biến mỏng sản
phẩm và bán kính lòng trong của sản phẩm;
- Xác định ảnh hưởng của hình dạng cối (cụ thể là bán kính góc lượn của
cối) đến quá trình tạo hình.


2
 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của luận án:
Luận án tập trung nghiên cứu công nghệ dập tạo hình thủy tĩnh cặp chi
tiết áp dụng trên đối tượng cụ thể: Chi tiết hình cầu đường kính 50mm chiều
dày 1 mm và mô hình chi tiết thanh chữ B của xe ô tô (B-pillar) chiều dày

chặn, áp suất lòng cối) và thông số hình học của dụng cụ (bán kính lượn
miệng cối) đến quá trình tạo hình thủy tĩnh cặp phôi tấm hàn và không hàn
góp phần xây dựng các cơ sở khoa học, từ đó cho phép nắm bắt và từng
bước làm chủ công nghệ này, cũng như làm tiền để để tiến tới tối ưu hoá
các thông số công nghệ ở các nghiên cứu tiếp sau.


3
- Các kết quả nghiên cứu đóng góp cơ sở khoa học cho các hướng nghiên
cứu chuyên sâu tiếp theo và có thể dùng làm tài liệu tham khảo trong đào
tạo chuyên ngành tạo hình biến dạng
 Ý nghĩa thực tiễn
- Xây dựng thành công hệ thống thực nghiệm phù hợp với điều kiện trang
thiết bị, cơ sở vật chất trong nước. Điều đó có ý nghĩa quan trọng trong việc
phát triển hệ thống thiết bị phục vụ nghiên cứu và sản xuất ở Việt Nam.
- Kết quả nghiên cứu có thể triển khai trong công nghiệp ôtô, sản xuất
hàng tiêu dùng, dụng cụ y tế, quốc phòng, … phục vụ chủ động sản xuất
trong nước một cách hiệu quả với năng suất và chất lượng nâng cao.
- Các kết quả nghiên cứu về công nghệ tạo hình chi tiết từ cặp phôi tấm
hàn, phôi tấm không hàn bằng công nghệ sử dụng chất lỏng cao áp, giúp
các nhà kỹ thuật có cơ sở trong việc phát triển hệ thống thiết bị, lựa chọn
nhanh bộ thông số công nghệ hợp lý áp dụng vào việc thiết kế sản phẩm và
khuôn mẫu đáp ứng được các yêu cầu kỹ thuật và đảm bảo tính công nghệ.
5. Các đóng góp mới của luận án
- Mô hình hoá được mối quan hệ giữa chiều sâu tương đối HB, HC và mức
độ biến mỏng Ɛ của sản phẩm tạo hình với các thông số công nghệ trong
hai trường hợp DTT cặp phôi tấm hàn và phôi tấm không hàn. Từ đó có thể
lựa chọn được thông số công nghệ đầu vào phù hợp trong quá trình DTT
chi tiết, cũng như làm tiền đề để tối ưu hoá các thông số công nghệ về sau.
- Phân tích, xác định và nắm được bản chất ảnh hưởng của các thông số

1.3.1. Đặc điểm công nghệ
Dập thủy tĩnh cặp phôi là phương pháp sử dụng nguồn chất lỏng áp suất
cao bơm vào giữa hai phôi (cặp phôi tấm ban đầu), áp suất chất lỏng sẽ tác
dụng đồng thời lên hai phôi làm biến dạng dẻo phôi theo biên dạng của lòng
cối. Công nghệ này còn khá mới mẻ, hiện nay dập thủy tĩnh cặp phôi chủ yếu
được ứng dụng trong công nghiệp ô tô, công nghiệp quốc phòng, hóa chất...

Hình 1.1. Sơ đồ nguyên lý DTT và một số ứng dụng của công nghệ

1.3.2. Những kết quả nghiên cứu về dập thủy tĩnh cặp phôi tấm
1.3.2.1. Trên thế giới
Công nghệ DTT để chế tạo các chi tiết rỗng có hình dạng phức tạp từ cặp
phôi tấm đã được nghiên cứu phát triển bởi Kleiner tại Đại học Dortmund
trong khoảng đầu những năm 1990. Các nhà khoa học trên thế giới chủ yếu
tập trung nghiên cứu những nội dung sau: Nghiên cứu ảnh hưởng của các
thông số đầu vào; nghiên cứu về ứng suất dư và hiện tượng đàn hồi; nghiên
cứu các giải pháp công nghệ; nghiên cứu tích hợp quá trình công nghệ.
1.3.2.2. Tình hình nghiên cứu tại Việt nam
Với những ưu điểm nổi trội so với công nghệ GCAL truyền thống,
DTHTL đã được các nhà khoa học tại Việt nam quan tâm từ khoảng hơn 10
năm trở lại đây, các nghiên cứu chủ yếu tập trung vào khảo sát quá trình DTT
phôi ống, phôi tấm đơn và quá trình DTC. Những nghiên cứu này được thực
hiện thông qua các đề tài cấp Nhà nước, cấp Bộ, các luận án Tiến sỹ, luận
văn Thạc sỹ. Tuy nhiên, nghiên cứu riêng về công nghệ DTT để chế tạo các
chi tiết rỗng từ cặp phôi tấm tại Việt nam vẫn còn rất mới mẻ, những nghiên
mới chỉ ở giai đoạn tìm hiểu công nghệ ban đầu.


5
1.4. Xác định vấn đề cần nghiên cứu

Chi tiết thanh B
Hình 1.2. Chi tiết nghiên cứu

Việc lựa chọn 02 chi tiết có đặc điểm khác nhau sẽ làm cho kết quả nghiên
cứu có tính tổng quát và đây là những chi tiết có hình dạng đặc trưng, thường
gặp trong thực tế. Kết quả nghiên cứu sẽ làm cơ sở khoa học cho các nhà
thiết kế nắm được các quy luật tác động và xác định các thông số công nghệ
cần thiết ứng dụng trong thực tế sản xuất.
KẾT LUẬN CHƯƠNG 1

Công nghệ DTT cặp phôi có khả năng ứng dụng rất lớn trong thực tế để
sản xuất các chi tiết rỗng có hình dạng phức tạp, công nghệ này thu hút được
sự quan tâm của các nhà khoa học trên thế giới. Trên cơ sở tổng hợp, phân
tích kết quả nghiên cứu về công nghệ này luận án đã xác định được các vấn
đề cần nghiên cứu. Kết quả nghiên cứu sẽ giúp các nhà kỹ thuật nắm bắt và


6
từng bước làm chủ công nghệ dập tạo hình đồng thời cặp chi tiết dạng tấm
mỏng bằng nguồn chất lỏng áp suất cao, tạo điều kiện sớm áp dụng vào thực
tiễn công nghiệp trong nước.
CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ HỆ THỐNG THIẾT BỊ TRONG
DẬP TẠO HÌNH THỦY TĨNH

2.1. Cơ sở lý thuyết về dập tạo hình thủy tĩnh
2.1.1 Trạng thái ứng suất biến dạng
Khi nghiên cứu về công nghệ này ta phải nghiên cứu trạng thái ứng suất
và biến dạng trong quá trình dập thủy tĩnh, nghiên cứu quá trình DTT ở trạng
thái tạo hình tự do (free hydroforming) chi tiết từ cặp vật liệu tấm có thể xác
định trường ứng suất biến dạng của phôi. Dưới tác dụng của áp suất thủy tĩnh,

7
2.1.4. Bán kính lượn mép cối
Trị số bán kính lượn của cối khi dập vuốt hình trụ có thể xác định theo
công thức:
(2.3)
Rc  0.8 ( D  d ) s
Trong đó: D - Đường kính phôi; d - Đường kính sản phẩm; s - Chiều dày
vật liệu
Trường hợp chi tiết hình hộp trị số bán kính lượn của cối có thể xác định
theo công thức: Rc = 0,035. [50 + 2. (H − r)]. √s mm
(2.4)
Trong đó: r - Bán kính lượn giữa thành và đáy; h - Chiều cao phần thân
vật dập; H= h + r - Chiều cao toàn thể của sản phẩm; s - Chiều dày vật liệu
2.2. Các thiết bị trong hệ thống dập tạo hình thủy lực áp suất cao
Để có thể thực hiện được công nghệ này, ngoài khuôn dập thì hệ thống
các thiết bị trong quá trình tạo hình thủy lực có các thành phần sau:
- Máy ép thủy lực (METL).
- Thiết bị thủy lực: Hệ thống tăng áp, hệ thống điền đầy, hệ thống xilanh
dọc trục, hệ thống xử lý chất lỏng.
- Hệ thống điều khiển, đo lường các thống số công nghệ.

Hình 2.2. Các thành phần chung của một hệ thống DTHTL
KẾT LUẬN CHƯƠNG 2

Quá trình nghiên cứu về ứng suất và biến dạng tại các vùng khác nhau
trong công nghệ DTT cho thấy: Có thể tính toán được ứng suất và biến dạng
cũng như áp suất thủy tĩnh ở giai đoạn tạo hình tự do, tuy nhiên việc tính
toán áp suất tạo hình cần thiết ở giai đoạn phôi chạm đáy cối gặp nhiều khó
khăn. Các cơ sở lý thuyết cũng chưa đề cập đến quan hệ áp suất lòng cối (pth,
phc), lực chặn với mức độ biến mỏng, bán kính lòng trong của sản phẩm cũng

210-220

δ (%)
38

Mác tương đương
Russia-GOST 08kp
Japan-JIS SPCE

Chiều dày vật liệu phôi thực nghiệm sử dụng: Chi tiết cầu S0C = 1.0 mm;
mô hình thanh B, S0B = 0.8 mm.
3.2.2. Thiết lập quá trình và mô phỏng DTT
Trình tự mô phỏng được tiến hành theo các bước:Xây dựng mô hình hình
học; chia lưới mô hình PTHH; lựa chọn mô hình vật liệu; thiết lập các điều
kiện biên; mô phỏng và đánh giá kết quả.
Chi tiết cầu và thanh B được DTT từ cặp phôi gồm hai nửa đối xứng nhau,
do đó để rút ngắn thời gian mô phỏng, tiến hành mô phỏng ½ chi tiết.
3.3. Kết quả nghiên cứu bằng mô phỏng số
3.3.1. Chi tiết cầu
3.3.1.1. Ảnh hưởng của lực chặn Qch đến quá trình DTT
- Kết quả mô phỏng chỉ ra rằng với Qch ≤ 72 kN thì chi tiết DTT bị nhăn
phần vành khi áp suất trong lòng cối (áp suất tạo hình) tăng (hình 3.1a).
-Với lực chặn Qch ≥156 kN (hình 3.1b), vùng màu đỏ tăng lên và tập trung
tại phần đỉnh của chi tiết, điều này cho thấy chi tiết dập bị biến mỏng mãnh
liệt và có xu hướng rách ở phần đỉnh cầu khi áp suất tạo hình tăng.
-Với lực chặn nằm trong khoảng Qch = (79.5÷148)kN, chi tiết dập tạo hình
thành công với các giá trị áp suất hiệu chỉnh xác định - áp suất cần thiết để
phôi hoàn toàn biến dạng dẻo theo biên dạng lòng cối (kết quả mô phỏng tại
Qch=79.5 kN với phc= 350 bar, hình 3.1c).



Từ đồ thị kết quả mô phỏng số biểu diễn trên hình 3.4 cho biết quy luật
tác động của lực chặn và áp suất tạo hình đến HC đó là chiều sâu tương đối
tăng thì áp suất tạo hình tăng; lực chặn tăng thì áp suất tạo hình phải tăng
tương ứng với mỗi giá trị chiều sâu tương đối cố định.
3.3.1.3. Ảnh hưởng của lực chặn Qch đến mức độ biến mỏng sản phẩm dập
Với các giá trị trong khoảng lực chặn mô phỏng DTT thành công chi tiết,
phần mềm mô phỏng sẽ cho ta kết quả về mức độ biến mỏng của sản phẩm
dập. Sử dụng các công cụ của phần mềm mô phỏng, tiến hành đo để xác định


10
mức độ biến mỏng tại vùng biến mỏng nhiều nhất là phần đỉnh (điểm 1) và
vùng biến dày tại phần vành (điểm 5) của sản phẩm dập, tương ứng tại các vị
trí đo biểu diễn trên hình 3.5b.

b) Vị trí điểm đo
a) Qch=79.5 kN với phc=350 bar
Hình 3.5 Mức độ biến mỏng trên sản phẩm

Xây dựng được đồ thị quan hệ giữa lực chặn và mức độ biến mỏng tương
ứng với các điểm đo 1 và điểm đo 5 như sau:

Hình 3.6. Đồ thị mối quan hệ giữa lực chặn và mức độ biến mỏng

Từ đồ thị cho thấy:
- Khi tăng lực chặn thì biến mỏng phần thân tăng dần và biến dày phần
vành giảm dần.
- Trong khoảng lực chặn tạo hình thành công, chi tiết bị biến mỏng lớn
nhất là -44.9% tại giá trị lực chặn Qch=148 kN tương ứng với điểm đo 1. Chi

a) Qch=570 kN với phc=354 bar
b) Qch=950kN với phc=476 bar
Hình 3.9. Biể u đồ mức độ biến mỏng sản phẩm với Qch=570 kN với phc=354 bar

Khi lực chặn và áp suất hiệu chỉnh tăng (hình 3.9b) kết quả mô phỏng chỉ
ra phần bán kính góc lượn đáy sản phẩm và phần bán kính lượn của cối biến
mỏng nhiều hơn (xu hướng vàng đậm hơn và chuyển sang đỏ), đặc biệt là vị
trí đỉnh vùng lồi có xu hướng bị phá hủy.
Kết luận, bằng mô phỏng đã dự báo:
- Khi lực chặn và áp suất hiệu chỉnh tăng thì biến mỏng tại mép cối
và góc lượn đáy chi tiết sẽ tăng.
- Các vị trí nguy hiểm là các đỉnh lồi của vùng lõm, cạnh bên của đáy
lồi và mép cối.
KẾT LUẬN CHƯƠNG 3

Trên cơ sở đối tượng thực nghiệm được chọn, đã mô phỏng quá trình DTT
chi tiết cầu và chi tiết thanh B trên phần mềm DYNAFORM. Kết quả nghiên
cứu nêu trên sẽ giúp xác định và giới hạn miền áp suất tạo hình và lực chặn,
làm cơ sở cho việc xây dựng hệ thống thực nghiệm. Ảnh hưởng của các thông
số được xác định bằng mô phỏng số sẽ làm căn cứ để đối chiếu và kiểm chứng
các kết quả thực nghiệm


12
CHƯƠNG 4. XÂY DỰNG HỆ THỐNG THỰC NGHIỆM

4.1. Mục đích và yêu cầu của hệ thống thực nghiệm
Mục đích xây dựng hệ thống là để khảo sát, xác định ảnh hưởng của thông
số công nghệ trong quá trình tạo hình: lực chặn, áp suất lòng cối, chiều sâu
tương đối của chi tiết cũng như thông số dụng cụ (bán kính góc lượn miệng

nghiệm.


13
CHƯƠNG 5. THỰC NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ

5.1. Điều kiện thực nghiệm
Quá trình thực nghiệm được thực hiện trong môi trường phòng thí nghiệm,
các điều kiện như: nhiệt độ môi trường, chất bôi trơn, độ nhám bề mặt cối…
được coi không thay đổi trong quá trình thực nghiệm.
5.2. Các tham số thực nghiệm
+ Khoảng giá trị áp suất lòng cối khảo sát: 0÷500 bar.
+ Khoảng giá trị lực chặn khảo sát: 0÷1150 kN.
+ Chiều sâu tương đối khảo sát:
- Chi tiết hình cầu: HC = hC/d = 0.05; 0.1; 0.15; 0.2; 0.25; 0.3; 0.35;
0.4; 0.45; 0.5.
- Mô hình chi tiết thanh B, độ sâu tương đối khảo sát tại tâm chi tiết:
HB=hB/b = 0.07; 0.14; 0.21; 0.26.
+ Thông số dụng cụ khảo sát (bán kính miệng cối), lòng khuôn DTT thanh
B: rcB = 1; 2; 3 mm.
5.3. Phương pháp đánh giá chất lượng sản phẩm DTT phôi tấm
Chất lượng sản phẩm được đánh giá thông qua: Mức độ biến mỏng, sai số
về hình dạng, kích thước sau khi dập.
5.4. Chuẩn bị phôi và tiến trình thực nghiệm
Chế tạo phôi DTT chi tiết cầu và thanh B. Thực nghiệm qua 05 bước: Cấp
phôi vào lòng cối, khởi động máy ép thủy lực di chuyển đầu trượt trên áp vào
mặt cối, khởi động và reset hệ thống đo, chặn phôi, khởi động bơm tăng áp
để DTT, lưu file dữ liệu đo và lấy sản phẩm thí nghiệm.
5.5. Nghiên cứu ảnh hưởng của các thông số (công nghệ và hình học)
trong quá trình DTT

nhau. Sai số trung bình giữa mô phỏng và thực nghiệm giữa lực chặn và áp
suất tạo hình đạt chiều sâu tương đối HC=0.5 nhỏ hơn 1.6%, giữa lực chặn và
áp suất hiệu chỉnh nhỏ hơn 2%.
Kết luận:
Bằng thực nghiệm đã xây dựng được phương trình 5.1 và 5.2 cho biết mức
độ ảnh hưởng của các thông số, từ phương trình có thể xác định được áp suất
hiệu chỉnh phc, pth khi đặt trước giá trị lực chặn trong miền tạo hình thành
công.
- Kết quả mô phỏng xác định và đánh giá chính xác ảnh hưởng của lực
chặn và áp suất tạo hình, áp suất hiệu chỉnh với sai số trung bình nhỏ hơn
2%.
5.5.1.2. Ảnh hưởng của Qch và pth đến chiều sâu tương đối HC
Từ kết quả thực nghiệm, kết hợp với các công cụ khảo sát của phần mềm
Dasylab, xác định được miền giá trị của áp suất tạo hình và lực chặn tương
ứng với mỗi chiều sâu tương đối HC. Xây dựng đồ thị quan hệ giữa áp suất
tạo hình và chiều sâu tương đối HC trong khoảng lực chặn Qch= 79.83÷148.25
kN:

a) Thực nghiệm; b) So sánh với mô phỏng số
Hình 5.3. Đồ thị áp suất lòng cối theo lực chặn và chiều sâu tương đối


15
Đồ thị hình 5.3a cho thấy với cùng một giá trị chiều sâu tương đối HC, nếu
lực chặn tăng Qch=79.83÷133.05kN thì áp suất tạo hình cần thiết sẽ phải tăng
tương ứng. Nguyên nhân là do lực chặn tăng đồng nghĩa trở lực kéo phôi vào
lòng cối tăng, do đó áp suất tạo hình cần thiết sẽ tăng lên để đảm bảo khả
năng biến dạng của phôi đạt chiều sâu tương đối HC.
- Trong khoảng lực chặn lớn Qch=140.65÷148.25kN, áp suất tạo hình tăng
tương ứng với mỗi giá trị độ sâu tương đối cố định trong khoảng HC=0.1

+Với Qch=140.65kN:
pth37 = -953.86HC 2 + 1150.6HC - 25.991 (5.11)
+Với Qch=148.25kN:
pth39 = -1194.3HC 2 + 1267.9HC - 33.367 (5.12)
Kết luận:
- Phương trình (5.3÷5.12) cho phép xác định được áp suất tạo hình tương
ứng với chiều sâu tương đối cho trước trong miền lực chặn thành công.
- Kết quả mô phỏng đã kiểm chứng và dự báo chính xác kết quả thực
nghiệm.
5.5.1.3. Ảnh hưởng của lực chặn đến mức độ biến mỏng của sản phẩm
Vị trí đo khảo sát biểu diễn trên hình 5.4. Mẫu được đo trên máy đo Future
Tech FM700L. Vì chi tiết là dạng hình cầu, đối xứng qua tâm nên chỉ tiến
hành khảo sát trên ¼ chi tiết thực nghiệm. Kết quả đo phân bố biến mỏng
mẫu thực nghiệm được biểu diễn trên hình 5.5, mức độ biến bỏng hình 5.6a:


16

Hình 5.4. Vị trí đo mẫu;

Hình 5.5. Phân bố biến mỏng sản phẩm

Tại đỉnh chi tiết (điểm 1) biến mỏng lớn nhất Ɛ1bmmax=-45.6% khi
Qch=148.25 kN, biến mỏng nhỏ nhất Ɛ1bmmin= -21.5% khi Qch=79.83 kN, biến
mỏng là do thành phần ứng suất kéo hướng trục σz khi áp suất lòng cối tăng
gây ra. Chi tiết bị biến dày tại điểm 5, biến dày lớn nhất tại điểm này là
Ɛ5bdmax=8.2% ứng với Qch=79.83kN và biến dày nhỏ nhất la Ɛ5bdmin=3.7% tại
Qch= 148.25 kN. Có điều này là do khi áp suất tạo hình tăng, phôi bị kéo vào
lòng cối, trên phần vành chịu ứng suất nén theo phương tiếp tuyến σθ gây ra
hiện tượng biến dày và biến dày giảm dần khi lực chặn tăng.


17

-

Các phương trình (5.13÷5.17) cho phép xác định giá trị mức độ biến
mỏng tại các vị trí tương ứng trong miền lực chặn DTT thành công.
5.5.2. Quá trình dập tạo hình thủy tĩnh thanh B từ phôi tấm
5.5.2.1. Ảnh hưởng của lực chặn đến quá trình DTT
Thực nghiệm quá trình DTT với bán kính miệng cối rcB =2 mm. Chiều sâu
hB tạo hình được đo tại vị trí tâm chi tiết. Kết quả thực nghiệm:
Với các giá trị lực chặn Qch ≤ 152.1 kN (pxlch ≤ 40 bar), cối có hiện tượng
rò rì khi tăng áp suất tạo hình đến một giá trị nhất định, chi tiết không được
DTT thành công.
Thực nghiệm với lực chặn Qch ≥ 190.1 kN (pxlch ≥ 50 bar) chi tiết được
dập tạo hình đủ chiều sâu hB=7.2mm. Tuy nhiên với mỗi giá trị lực chặn thì
áp suất trong lòng cối sẽ chỉ tăng lên được một trí trị tới hạn được gọi là áp
suất hiệu chỉnh lớn nhất phcmax

Hình 5.7. Đồ thị quá trình tạo hình Qch=950.3 kN (Mẫu B37.r2)

Từ kết quả thực nghiệm, xây dựng được phương trình quan hệ giữa lực
chặn và áp suất tạo hình:
- Phương trình quan hệ giữa lực chặn và áp suất tạo hình đạt chiều sâu
tương đối HB=0.26 (hB=7.2 mm tại tâm chi tiết):
pth.rcB2 = 8E-05Qch 2 - 0.028Qch + 122.11
(5.18)
- Phương trình quan hệ giữa lực chặn Qch và áp suất hiệu chỉnh lớn nhất
phcmax:
phcmax.rcB2 = -0.0003QchB2 + 0.7596QchB + 3.4621

5.5.2.2. Ảnh hưởng của Qch và pth đến chiều sâu tương đối HB
Khảo sát tại hB = 2, 4, 6, 7.2 tương ứng với chiều sâu tương đối HB= 0.07,
0.14, 0.21, 0.26.
Từ kết quả thực nghiệm, xây dựng được các phương trình biểu diễn mối
quan hệ giữa pth và HB tương ứng với các giá trị lực chặn:
+ Với Qch= 190.1 kN:
pthB1.rcB2 = 3385.5HB 2 - 654.83HB + 55.589
(5.20)
+ Với Qch= 380.1 kN:
pthB2.rcB2 = 2723.9HB 2 - 386.36HB+ 40.80
(5.21)
+ Với Qch=570.2 kN:
pthB3.rcB2 = 2337.3HB 2 - 230.18HB + 35.56
(5.22)
+ Với Qch=760.3 kN:
pthB4.rcB2 = 1259.2HB 2 + 147.8HB + 15.237
(5.23)
+ Với Qch=950.3 kN:
pthB5.r2 = 1307.9HB 2 + 277.38 HB + 9.81
(5.24)
+ Với Qch= 1140.4 kN: pthB6.r2 = 956.34HB 2 + 488.93HB - 0.5837
(5.25)
Xây dựng đồ thị biểu diễn mối quan hệ chiều sâu tương đối với áp suất
tạo hình tương ứng với từng lực chặn, hình 5.9.
Kết quả cho thấy:
- Áp suất tạo hình tỷ lệ thuận với chiều sâu tương đối HB
- Lực chặn tăng thì áp suất tạo hình phải tăng để đạt chiều sâu HB mong
muốn.
- Phương trình 5.20÷5.25 cho phép xác định được giá trị áp suất tạo hình
cần thiết để đạt chiều sâu HB tại giá trị lực chặn tương ứng.



20
Xét trường hợp lực chặn không thay đổi với giá trị Qch= 1140.4 kN, áp
suất tạo hình thay đổi trong miền giá trị áp suất hiệu chỉnh đến phc=500 bar.
Kết quả đo được biểu diễn trên đồ thị hình 5.12.
Nhận xét:
Với lực chặn không đổi, áp suất hiệu chỉnh tăng thì bán kính góc lượn tại
đáy sẽ giảm.
Mức độ giảm bán kính khi áp suất tăng sẽ nhỏ lại khi R nhỏ đi, nguyên
nhân là khi bán kính nhỏ dần thì diện tích chịu tác động của áp suất thủy tĩnh
sẽ giảm và phôi đã bị biến cứng sau giai đoạn biến dạng dẻo ban đầu do đó
nếu muốn giảm bán kính thì áp suất hiệu chỉnh đòi hỏi sẽ phải cao hơn tương
ứng với lực đóng khuôn lớn hơn.
c). Ảnh hưởng của Qch đến Ri khi phc không đổi
Thông số không đổi áp suất hiệu chỉnh phc=250 bar. Lực chặn thay đổi
trong khoảng giá trị Qch= [380.1; 1140.4] kN. Kết quả được biểu diễn trên đồ
thị:

Hình 5.13. Ảnh hưởng của Qch đến Ri với giá trị phc=250 bar

Kết quả biểu diễn trên đồ thị hình 5.13 cho thấy trường hợp áp suất hiệu
chỉnh không đổi khi giảm lực chặn thì bán kính lòng trong chi tiết sẽ giảm
(bán kính nhỏ đi), tuy nhiên mức độ giảm bán kính là không lớn. Bởi khi lực
chặn giảm sẽ thì trở lực kéo phôi vào lòng cối giảm khi đó phôi phần vành sẽ
dễ dàng chảy vào cối hơn nên phôi áp vào đáy cối nhiều hơn, bán kính đáy
sẽ giảm.
5.5.2.4. Ảnh hưởng của Qch và phc đến mức độ biến mỏng Ɛ của sản phẩm
Tiến hành khảo sát mức độ biến mỏng và phân bố biến mỏng của mẫu
thực nghiệm ảnh hưởng bởi lực chặn – áp suất hiệu chỉnh (trường hợp

Biểu diễn trên cùng một đồ thị phương trình 5.18, 5.19 5.26, 5.27, 5.28,
5.29 khi rcB thay đổi:

a)

b)

Hình 5.15. Đồ thị quan hệ lực chặn áp suất tạo hình tại h B=7.2 mm(a); lực chặn –
áp suât tạo hình tối đa phcmax(b) khi rcB thay đổi

Từ đồ thị hình 5.15 cho thấy: Miền áp suất tạo hình thay đổi khi bán kính
lượn ở mép cối thay đổi theo quy luật: Khi bán kính lượn ở mép cối giảm
(nhỏ) thì áp suất tạo hình cần thiết để đạt chiều sâu tương đối HB tăng và áp
suất hiệu chỉnh phcmax đạt được cũng tăng. Vì khi bán kính lượn mép cối nhỏ
sẽ làm khó khăn (cản trở) việc kéo phôi vào lòng cối do đó áp suất tạo hình
cần thiết để đạt chiều sâu tương đối HB phải tăng. Ngoài ra, khi bán kính mép
cối giảm thì áp suất thủy tĩnh tác dụng lên diện tích bề mặt lòng trong phôi
nhỏ đi dẫn đến lực đóng khuôn (làm kín) giảm, vì vậy áp suất hiệu chỉnh đạt
được cũng tăng theo.
b). Ảnh hưởng của bán kính lượn mép cối rcB đến mức độ biến mỏng Ɛ
Từ kết quả đo, xây dựng đồ thị tại từng điểm đo biến mỏng đặc trưng để
phân tích, so sánh ảnh hưởng của bán kính lượn mép cối rcBi đến mức độ biến
mỏng:


22

Hình 5.16. Đồ thị quan hệ Qch và chiều dày đo tại S4, S5, S6 với rcB=1;2;3 mm

Đồ thị cho thấy khi bán kính góc lượn mép cối giảm thì chiều dày phôi bị

áp suất lòng cối tăng. Ở thanh B lực chặn tăng, phc sẽ tăng dẫn đến Ri sẽ giảm.
- Ảnh hưởng của Qch và pth đến HC và HB có sự tương đồng ở giai đoạn
đầu của quá trình tạo hình (HB và HC nhỏ), nhưng khác nhau ở giai đoạn cuối
(Hc, HB lớn – phôi gần chạm đáy cối). Khi Hc lớn (Hc=0.45÷0.5) thì áp suất


23
hiệu chỉnh giảm khi lực chặn tăng, với thanh B thì áp suất hiệu chỉnh tăng
khi lực chặn tăng.
- Ảnh hưởng của lực chặn Qch và áp suất hiệu chỉnh phc đến mức độ
biến mỏng là giống nhau, đó là biến mỏng phần đáy tăng – biến dày phần
vành giảm khi lực chặn và áp suất tạo hình tăng. Tuy nhiên có sự khác nhau
về phân bố biến mỏng: chi tiết cầu biến mỏng nhiều nhất tại đỉnh, chi tiết
thanh B biến mỏng nhiều nhất tại bán kính đáy của sản phẩm và mép cối.
Từ những phân tính trên cho thấy quá trình DTT cặp phôi sẽ ứng dụng
tốt hơn với những sản phẩm có biên dạng phức tạp, chiều sâu tương đối là
nhỏ, bán kính lượn đáy sản phẩm lớn. Với các chi tiết có chiều sâu lớn thì
lượng biến mỏng sau khi dập là lớn (thực nghiệm chi tiết cầu, biến mỏng thấp
nhất 21.5%), ảnh hưởng đến chất lượng của sản phẩm. Quá trình DTT chi tiết
từ cặp phôi tấm hàn sẽ phù hợp cho việc sản xuất các chi tiết rỗng hoàn chỉnh,
không yêu cầu quá trình xử lý tách hai phôi sau dập. DTT cặp phôi từ phôi
tấm không hàn sẽ giúp tăng năng suất so với phôi tấm đơn, phù hợp hơn với
các chi tiết có chiều sâu tương đối nhỏ do má sát có hại trên vành phôi là lớn
hơn so với quá trình DTT cặp phôi tấm hàn.
KẾT LUẬN CHƯƠNG 5

Qua tổng hợp, xử lý các kết quả thực nghiệm, phân tích và biện luận, kết
quả thu được giúp các nhà kỹ thuật nắm bắt được các quy luật tác động, xác
định được ảnh hưởng của các thông số công nghệ chính đến quá trình DTT,
lựa chọn bộ thông số công nghệ hợp lý, tạo điều kiện đưa ra các quyết định