Chương 1 TỔNG QUAN 1. Giới thiệu về công nghệ miết và sản phẩm miết Miết là một phương pháp gia công kim loại bằng áp lực để tạo hình chi tiết rỗng từ phôi phẳng hoặc phôi rỗng dưới tác dụng của lực công tác làm biến dạng dẻo cục bộ theo quỹ đạo dao. Công nghệ miết ép tạo hình được biết đến từ nhiều thế kỷ trước. Ban đầu những người thợ thủ công sử dụng các thiết bị thô sơ để miết tạo hình các tấm kim loại mỏng để tạo ra các đồ mĩ nghệ, vật dụng dạng tròn xoay như nồi, bình hoa.
Người ta sớm thấy rằng các sản phẩm tròn xoay rỗng bằng vàng, bạc, đồng… được làm bằng cách này rất dễ dàng thực hiện, người thợ kim hoàn đã truyền cảm hứng nghệ thuật vào việc tạo hình mà không cần qua nhiều khuôn mẫu. Công nghệ miết ép được áp dụng nhiều vào đồ dân dụng, công nghiệp, đặc biệt là những năm thế kỉ 19. Vật liệu sử dụng chế tạo sản phẩm lúc này đã xuất hiện cả hợp kim nhôm, thép, các hợp kim có độ bền cao… Ngày nay, công nghệ miết ép đã được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực công nghiệp khác nhau: hóa dầu, chế tạo máy, hàng dân dụng… sản phẩm được chế tạo từ công nghệ này rất đa dạng, từ các chi tiết rộng nhỏ vài milimet đến các đáy bình áp suất đường kính 3- 4 mét. Các chi tiết có hình dạng từ tròn xoay tới hình dạng rất phức tạp, trong công nghiệp hóa chất, hóa dầu, hàng không vũ trụ… cũng đã ứng dụng công nghệ miết ép.Sản phẩm miết rất đa dạng và phong phú về chủng loại, hình dáng và kính thước, cũng như vật liệu của sản phẩm.
Các ngành công nghiệp ứng dụng công nghệ miết như công nghệ sản xuất hàng tiêu dùng, công nghệ sản xuất ô tô, công nghệ quốc phòng… Do đặc điểm của công nghệ miết là biến dạng cục bộ từng phần của sản phẩm nên công suất đòi hỏi của thiết bị miết nhỏ hơn rất nhiều so với công suất của thiết bị khác dùng để chế tạo (bằng phương pháp biến dạng) cùng một số loại sản phẩm đó. Miết cũng áp dụng trong sản xuất đơn chiếc vừa và nhỏ vì khi chế tạo khuôn dập vuốt tốn rất nhiều thời gian và hiệu quả kinh tế không cao do sản xuất lượng vừa phải có hình dạng phức tạp. Ví dụ như Máy miết vạn năng có thể thực hiện các nguyên công sau. - Miết chi tiết dạng rỗng dạng tròn xoay (biến mỏng và không biến mỏng) - Làm phẳng bề mặt chi tiết 1 Luan van - Miết cổ hẹp của các phôi trụ rỗng - Cắt và cuốn mép Ống thành mỏng độ bền cao chịu áp lực lớn được dụng nhiều trong công nghiệp hàng không, quân sự, chế tạo thiết bị thủy lực… Để ống chịu được áp lực cao, vật liệu cần được chế tạo để có tổ chức phù hợp có độ bền kếu cấu lớn, thớ kim loại hình thành theo chiều xoắn hướng tiếp tuyến của ống.
Các ống chế tạo bằng phương pháp miết ép thỏa mãn các yêu cầu trên với giá thành không quá đắt. Do ống có kết cấu với độ bền cao, nhẹ, nên đã được dùng nhiều trong chế tạo các chi tiết quan trong trong tên lửa, máy bay, vũ khí. Công nghệ này thay thế cho việc dùng các vật liệu hợp kim đặc biệt với những công nghệ phức tạp. Một số thông số công nghệ miết: 1.
Tốc độ miết phù hợp với loại vật liệu, sản phẩm Bảng 1. 1: Bảng Tốc độ miết Vật liệu Tốc độ (vòng /phút) Thép mềm 400 - 600 Nhôm 800 - 1200 Duyra 500 - 900 Đồng 600 - 800 Đồng thau 800 - 1100 Khi miết mỏng, trị số mực biến dạng cho phép đối với thép cacbon thấp và thép không gỉ 75%, khi chế tạo các chi tiết bán cầu thì không vượt quá 50%. Giới hạn đường kính tương đối của sản phẩm miết: dmin/D = 0.3 Trong đó: + dmin là đường kính sản phẩm + D là đường kính phôi Đối với các sản phẩm dạng trụ, kính thược tương đối có thể dmin/D = (0.8) hoặc chiều dày tương đối: 0. Yêu cầu vật liệu gia công bằng miết: Miết là phương pháp gia công dựa trên khả năng biến dạng dẻo của kim loại, vì vậy cần có một số yêu cầu riêng đối với phôi và vật liệu gia công.
Độ ổn định và chất lượng sản phẩm trong quá trình tạo hình phụ thuộc vào chất lượng của phôi. Sự tồn tại các gỉ sét, các vết xước trên bề mặt phôi làm giảm khả năng biến dạng của phôi và dẫn tới các khuyết tật của bề mặt sau khi miết. Các phôi tròn cần loại bỏ các vết nứt, ba via và các vết xước, độ đảo của phôi khi quay so với trục miết không được lớn hơn 0. Trong trường hợp độ đảo vượt quá giới hạn quy định thì cần phải khử trượt trong quá trình miết.
Vật liệu của phôi đã miết cần phải thỏa mãn không chỉ mục đích, điều kiện làm việc của chi tiết được chế tạo mà cần phải thỏa mãn các yêu cầu công nghệ cho tính chất, khả năng biến dạng của chúng. Sự thích hợp của vật liệu để miết dép được quy định trước hết bởi cơ tính của nó giới hạn chảy và giới hạn bền. Tính dẻo gồm độ giãn dày tương đối và độ thắt tỉ đối. Với vật liệu có độ giản tương đối lớn thì khả năng gia công bằng miết ép lớn hơn, ngược lại với việc tăng độ cứng thì quá trình miết ép gặp khó khăn hơn.
Đối với thép tấm được sử dụng để miết sâu cần có tỉ lệ giữa giới hạn chảy và đồ bền là 0. Ngoài ra tính nhạy của thép đối vớ sự hóa già có ảnh hưởng xấu đến miết. Tình hình nghiên cứu trên thế giới 1. Các công trình nghiên cứu khoa khọc Gần đây, phương pháp phương pháp gia công kim loại tấm đã thu hút sự chú ý của ngành công nghiệp ô tô và hàng không vũ trụ như một quá trình thay thế cho quá trình dập thông thường, nhằm tiết kiệm chi phí có khả năng sản xuất nguyên mẫu kim loại tấm mà không cần khuôn dập chi phí cao.
Vì vậy có nhiều công trình nghiên cứu khoa học về công nghệ này. - Maheshwar Dwivedy*, Vinayak Kalluri [25] Mục tiêu nghiên cứu: Nhằm tối ưu hóa các lực (Fz, Fr, Ft). Trong quá trình tạo hình gia tăng đơn điểm và phân tích ảnh hưởng của các biến quá trình đối với các lực. Ảnh hưởng của các thông số quá trình khác nhau (ví dụ: đường kính dao, độ dày tấm, tốc độ bàn máy, tốc độ trục chính, bước xuống dao) đối với lực tạo hình đã được nghiên cứu chi tiết bằng phương pháp thiết kế thí nghiệm Taguchi.
3 Luan van Kết quả nghiên cứu đạt được: Kết luận rằng độ dày tấm và độ sâu (z- depth) là thông số quan trọng nhất ảnh hưởng đến các lực dọc trục trung bình và lực dọc trục đỉnh. Độ dày tấm được xem là thông số quá trình chủ yếu ảnh hưởng đến lực tạo hình. - HongyuWei, Laishui Zhou, Behzad Heidarshenas [5] Mục tiêu nghiên cứu: Nghiên cứu sự ảnh hưỏng của hiệu ứng Springback đối quá trình tạo hình bằng biến dạng gia tăng kim loại tấm (SIF). Bằng phương pháp mô phỏng FEM và thí nghiệm và so sánh với cả hai kết quả giữa thí nghiệm và mô phỏng.
Kết quả nghiên cứu đạt được: Hiệu ứng springback của vùng biến dạng chính rất nhỏ và ít ảnh hưởng đến độ chính xác tạo hình của phôi. Nói cách khác, độ chính xác tạo hình về cơ bản không phụ thuộc vào hiệu ứng hiệu ứng springback. Trong quá trình tạo hình, góc tạo hình (α) của phôi càng lớn thì hiện tượng hiệu ứng springback sẽ càng nhỏ. Hơn nữa, có một mối quan hệ tuyến tính giữa góc hình thành và hiện tượng hiệu ứng springback.
- Erika Salem1a, Jaekwang Shin1b, Maya Nath1a, Mihaela Banu1b*[26] Mục tiêu nghiên cứu: Công trình này tập trung vào nghiên cứu ảnh hưởng của đường biên dạng dụng cụ đến khả năng tạo hình và biến mỏng cục bộ của các tấm AA7075-O trong tạo hình gia tăng đơn điểm. Phương pháp thông qua các mô phỏng và thí nghiệm, Kết quả nghiên cứu đạt được: Mô phỏng có thể dự đoán chính xác sự biến mỏng trong quá trình SPIF hình nón cụt. Khi bắt đầu tạo hình hình nón, vùng uốn cong được chứng kiến giảm độ dày liên tục. Sau đó, vùng biến mỏng liên tục, tiếp theo vùng trạng thái ổn định với độ dày không đổi.
Grimm, Ihab Ragai, and John T. Roth* [27] Mục tiêu nghiên cứu: Nghiên cứu này đề sử dụng các biên dạng dụng cụ khác nhau để tạo hình vật liệu tấm theo nhiều hướng với tốc độ trục chính cao. Bằng phương pháp thực nghiệm. Kết quả nghiên cứu đạt được: Cải thiện độ chính xác biên dạng, cải thiện tỷ lệ tạo hình, cải thiện khả năng tạo hình.
Garcia-Romeu [7] Mục tiêu nghiên cứu: Nghiên cứu các lực tạo hình gia tăng đơn điểm (SPIF) góc biên dạng được thay đổi trong điều kiện uốn khác nhau, bằng phương pháp thực nghiệm. 4 Luan van Kết quả nghiên cứu đạt được: Xác định rằng tăng đường kính dao và độ sâu miết làm tăng lực tạo hình, trong khi đó tốc độ trục chính tăng làm giảm lực tạo hình do ma sát giữa dao và phôi, làm tăng nhiệt độ. Sự biến đổi của lực tạo hình thay đổi tùy thuộc vào các điều kiện uốn. Có thể sử dụng sự biến đổi lực này làm chỉ báo để xác định khi nào tấm gần bị gãy và một số hành động khắc phục có thể được thực hiện để ngăn ngừa lỗi.
Các thiết bị công nghệ miết Hiện nay, các nước phát triển trên thế giới (Nga, Đức, Anh, Pháp, Mỹ,Nhật) đã đạt được nhiều thành tựu trong việc áp dụng công nghệ miết để chế tạo những chi tiết tròn xoay, có trọng lượng nhẹ, chịu tải cao, điều kiện làm việc khóc kiệt với hệ số an toàn cao. Các máy miết hiện đại được điều khiển theo chương trình số có công suất lớn được dùng để chế tạo các chi tiết có độ bền cao, chiều dày lớn: đáy nồi hơi, bình chứa khí hóa lỏng, bình áp lực, chỏm cầu… Trên các máy có công suất trung bình điều khiển số, người ta đã chế tạo các chi tiết dạng rỗng tròn xoay thành mỏng, hình dạng phực tạp. Các máy miết chuyên dụng được thiết kế để chế tạo một số chủng loại sản phẩm xác định thì có kiểu dáng và kính thước phù hợp với chủng loại sản phẩm. *Máy miết nằm ngang: - Máy PS 60SS: công suất 65 kW, miết được chi tiết có đường kính tới 1600mm, chiều dày vật liệu 12mm.