Luận văn: Nghiên cứu ảnh hưởng đàn hồi ngược tới độ chính xác sản phẩm dập tấm

Khám phá hiện tượng đàn hồi ngược, nguyên nhân gây sai lệch độ chính xác sản phẩm dập tấm. Luận văn cung cấp các phân tích và giải pháp khắc phục.

• Tác giả: Đinh Văn Hiển
• Người hướng dẫn: PGS. Nguyễn Đắc Trung
• Chuyên ngành: Gia công áp lực
• Đề tài: Đàn hồi ngược trong dập tấm và cách khắc phục hiệu quả
• Loại tài liệu: Luận văn tốt nghiệp cao học

Tóm tắt

I. Hiện tượng đàn hồi ngược trong dập tấm là gì

Đàn hồi ngược là hiện tượng phổ biến trong công nghệ dập tấm, xảy ra khi phôi kim loại bị biến dạng đàn hồi lại sau khi rời khỏi khuôn dập. Sau quá trình gia công áp lực, vật liệu kim loại có tính chất đàn hồi tự nhiên, làm cho sản phẩm không đạt được kích thước và góc uốn chính xác theo thiết kế ban đầu. Hiện tượng này đặc biệt nghiêm trọng với các tấm mỏng và chỉ tiết có bán kính cong lớn. Khi xảy ra đàn hồi lại, các góc của sản phẩm sẽ bị sai lệch lớn hơn so với yêu cầu kỹ thuật, gây ảnh hưởng lớn đến chất lượng sản phẩm cuối cùng và hiệu quả sản xuất.

1.1. Nguyên nhân và cơ chế của đàn hồi ngược

Đàn hồi ngược xảy ra do tính chất vật liệu kim loại, khi biến dạng dẻo vượt quá giới hạn, vật liệu vẫn giữ một phần ứng suất đàn hồi. Sau khi tải trọng lệch, phôi tự động trở lại hình dạng ban đầu một phần, làm thay đổi góc uốn và kích thước. Mức độ đàn hồi lại phụ thuộc vào: loại vật liệu, độ dẫy của tấm, bán kính cong, và điều kiện gia công.

1.2. Ảnh hưởng của đàn hồi lại đến công nghệ tạo hình

Đàn hồi ngược gây ra những hậu quả nghiêm trọng trong sản xuất: sản phẩm không đạt kích thước chính xác, góc uốn bị sai lệch, độ chính xác giảm. Các chỉ tiết máy chịu tải trọng như bánh răng, trục khuỷu sẽ mất hiệu năng. Điều này buộc phải gia công áp lực lại hoặc thải phế phẩm, tăng chi phí sản xuất.

II. Các thông số đánh giá mức độ đàn hồi ngược

Để định lượng và kiểm soát hiệu quả đàn hồi lại, kỹ sư cần sử dụng các thông số đánh giá khoa học. Chỉ số biến dạng đàn hồi (ky) được tính từ độ sai lệch giữa kích thước thiết kế và kích thước thực tế. Góc đàn hồi (Az) đo lường mức độ thay đổi góc uốn sau khi tách khuôn. Những thông số này giúp dự đoán và kiểm soát đàn hồi ngược trong quá trình thiết kế công nghệ. Việc đo lường chính xác các giá trị này là cơ sở để lựa chọn phương pháp khắc phục đàn hồi lại phù hợp với từng loại sản phẩm và vật liệu cụ thể.

2.1. Chỉ số biến dạng đàn hồi ky

Chỉ số biến dạng đàn hồi (ky) là tỷ lệ giữa độ sai lệch kích thước và kích thước thiết kế. Giá trị này giúp xác định mức độ đàn hồi lại của phôi sau khi gia công. Ky càng cao, hiện tượng đàn hồi ngược càng trầm trọng, yêu cầu can thiệp công nghệ mạnh mẽ hơn.

2.2. Góc đàn hồi Az

Góc đàn hồi (Az) đo lường độ thay đổi góc uốn sau khi phôi rời khỏi khuôn dập. Đây là chỉ số quan trọng trong đánh giá chất lượng dập tấm. Az được tính bằng hiệu số giữa góc uốn thiết kế và góc thực tế, giúp dự báo và điều chỉnh công nghệ để giảm sai lệch.

III. Các yếu tố ảnh hưởng đến đàn hồi ngược

Mức độ đàn hồi lại không phải là hằng số mà phụ thuộc vào nhiều yếu tố kỹ thuật. Loại hình công nghệ (dập tâm hay dập khối), dụng cụ tạo hình (khuôn dập, chày), thông số công nghệ (lực dập, tốc độ, khoảng hở), và chế độ nhiệt luyện đều ảnh hưởng trực tiếp đến đàn hồi ngược. Chất liệu kim loại, độ cứng ban đầu, kích thước phôi cũng là những yếu tố quan trọng. Để khắc phục hiệu quả đàn hồi lại, cần phân tích toàn diện các yếu tố này thông qua mô phỏng số và thực nghiệm công nghệ, từ đó tối ưu hóa quy trình sản xuất.

3.1. Ảnh hưởng của loại vật liệu và cấu trúc

Các vật liệu kim loại khác nhau có mức độ đàn hồi ngược khác nhau. Vật liệu có độ cứng cao hoặc cấu trúc dị hướng sẽ tạo ra đàn hồi lại lớn hơn. Chế độ nhiệt luyện trước gia công ảnh hưởng lớn đến tính dẻo và mô đun đàn hồi của vật liệu.

3.2. Vai trò của khoảng hở và cấu hình khuôn dập

Khoảng hở giữa chày và cối là yếu tố quyết định mức độ đàn hồi lại. Khoảng hở quá lớn gây đàn hồi ngược tăng; quá nhỏ dễ gây rách phôi. Cấu kết chỉ tiết và góc tạo hình cũng ảnh hưởng trực tiếp đến kiểm soát đàn hồi lại trong dập tấm.

IV. Các phương pháp khắc phục đàn hồi ngược hiệu quả

Để khắc phục hiệu quả đàn hồi lại, ngành gia công áp lực áp dụng nhiều phương pháp công nghệ tiên tiến. Uốn đi uốn lại nhiều lần và dập vuốt ngược là kỹ thuật truyền thống nhưng hiệu quả cao. Gia công ở nhiệt độ cao làm giảm mô đun đàn hồi của vật liệu, từ đó giảm đàn hồi ngược. Tính toán góc tạo hình chính xác thông qua mô phỏng số giúp bù trừ trước cho hiện tượng đàn hồi lại. Các phương pháp hiện đại sử dụng phần mềm mô phỏng để dự báo và điều chỉnh công nghệ tối ưu, nâng cao độ chính xác sản phẩm và hiệu suất sản xuất.

4.1. Phương pháp uốn lại và dập vuốt ngược

Uốn đi uốn lại nhiều lần là phương pháp truyền thống khắc phục đàn hồi lại. Kỹ thuật này tận dụng tính dẻo của vật liệu để dần dần giảm đàn hồi ngược. Dập vuốt ngược (uốn lại hướng ngược) giúp kiểm soát đàn hồi lại hiệu quả, phù hợp cho sản xuất hàng loạt.

4.2. Gia công ở nhiệt độ cao và tính toán công nghệ

Gia công ở nhiệt độ cao làm vật liệu trở nên dẻo hơn, giảm đàn hồi ngược đáng kể. Kết hợp với tính toán góc tạo hình chính xác qua mô phỏng, có thể bù trừ đàn hồi lại từ đầu. Phương pháp này nâng cao chất lượng sản phẩm và hiệu quả sản xuất tối ưu.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1 CÁC VĂN DÈ CĂN NGHIÊN CỨU TRONG CÔNG NGIIỆ DẶP TÂM 1.1 Giới thiệu chung ngành gia công án lực Công nghệ Gia công áp lực lả phương pháp gia công tạo hình vật liệu dựa trên sự biển dạng đẻo. Vật liệu kim loại luôn thay ¡ hình dang trong suốt quả trình gia công để dạt được hình ding, kich thước chối cùng theo mong muốn, trong đó không có sự phá hủy liên kết trong vật liệu và báo toán thể tích cúa minh. Gia công áp hye chiếm mật vị trí quan trọng trong ngành cơ khí chế tạo và được ứng dụng trong rửiêu lĩnh vực như chế tạo 416, xe may, may công cụ, sản phim phục vụ đời séng. Công nghệ gia công áp lực được chỉ thành nhiều phương pháp công nghệ rửur dập tâm, đập khối, dập thủy tĩnh, dập thủy cơ.

Trong đó 2 phương pháp sử dụng khá phỏ biển trong sản xuất đó là đập tâm va đập khối.2 Các sẵn phẩm, loại hình công nghệ đặc trưng Có nhiều phương pháp trong san xuất để chế tạo ruột chỉ HỘI máy, ruột. sắt phẩm cơ khi như đúc, hàn, gia công áp lực, gia công cắt gọt. Để chế tạo một chỉ tiết như bánh răng, trục khuỳu người tá có thể sự dung những phương pháp đúc, hàn, cắt gọt rồi nhiệt luyện. Mặc dù năng suất không cao, cơ tỉnh của sắn phẩm chưa đạt được mức tối ưu do câu trúc vật liệu chua phủ hợp, xhưng cũng có thể được xem là giải pháp khi thị trường nhỏ lễ.

Nhưng khi thị trưởng pháp triển, yêu cầu về chất lượng sắn phẩm ngay cảng cao thi buộc các chỉ tiết máy chịu tài trọng làm việc khắc nghiệt bắt buộc phải qua công nghệ GCAL đề nang cao co tinh. Khi chế tạo một chỉ tiết như vỏ xe ô tổ, vó kết chứa, võ máy thì không thé chế tạo bằng phương pháp nàơ khác ngoài công nghệ GCAL, Công nghệ GCAI, được chía thành 2 loại hình công nghệ chính đó là đập tâm và đập khối. Cac dang sin phẩm nảy điển hình của dập tắm vả dập khối được trình bảy trên hình 1. a)_ Sản phẩm không đạt kích thác chính xác do đàn hồi lại: Một trong những hiện t-ợng th-ờng xuyên xảy ra đối với các quá trình uốn tấm, đập các chỉ tiết có bán kính cong lớn, đặc biệt là tấm mỏng, đó là đàn hồi lại.

Hiện t-ợng này có nghĩa là sau khi biến dạng, phôi bị đàn hồi lại và làm cho các góc bị sai lệch (lớn hơn) so với góc sản phẩm tính toán ban đầu. Sản phẩm cần đạt đ-øc khi uốn } San phẩm thực tế khi uốn Hình 1Š Sản phẩm bị đàn hồi lại b) Sdn phẩm bi rách: Hiện t-ơng rách phôi xảy ra có thể do nhiều nguyên nhân mà trong đó chủ yếu là do: mức độ biến dạng v- ợt quá mức độ biến dạng tới hạn, lực chặn phôi quá lớn, góc l- ơn cối nhỏ. Hình 16 Chỉ tiết bị đứt rách và nhăn khi dập vuốt 10 LOI NOI DAU Nhu ching ta da biét, phan lớn các săn phẩm trang ngành công nghiệp tiện nay đếu được làm tir L liệu kim loại và chúng được ân xuất ra bằng 2 phương pháp chính dó là gia công cắt gọt (gia công có phoÈ) và gia công bằng áp tực (gia công không phơi). Trong gia công kim loại bằng áp lực thì đập tấm là một ph-ơng pháp cơ bản mà sự tạo hình đ- ợc thực hiện nhờ tác động của các kết cẩu khuôn gây nên biến dạng déo trong tấm kim loại.

Dập tấm cho phép tạo ra các chỉ tiết có hình đáng da đạng và năng suất cao, nó d- ơc thể hiện cụ thể về ti trọng của sân phẩm đập tất trong các nghành nh- gau: Trong chế tạo máy và thiết bị điện chiếm (60 - 70)% Trong chế ao thiết bị đo chiếm (70 - 75)% Trong sắn xuất hàng tiêu dùng chiếm (95 - 98)% Trong sản suất ôtô máy kéo chiếm (65 - 75)% các chỉ tiết của ôtô và (35 - 403% chỉ tiết của máy kéo. Tuy nhiên chất l-ơng sản phẩm d-ợc làm ra từ công nghệ này lại phụ thuộc vio ral hiểu yếu tố khác nhau trong dé hign 1- yng dan héi ng- lũng ảnh h- ống, nhiều, nhất là với những sán phẩm đ- ợc tạo ra bởi công nghệ ến và dập vuốt Trên cơ sở đó, tôi đã quyết định thực hiện đề tài: “ Nghiên cứu ảnh hưởng. của đàn hỏi ngược đối tới độ chính xác hình học của sẵn phẩm đập tắm”. Cụ thể, tình băn chất của hiện tượng đàm hôi lại, các thông số ảnh hướng tới dân hỏi lại.

Tiếp đó đề xuất các biện pháp kiểm soát hiện tượng đản hồi ngược và phân tích các kết quả mô phông hiện tượng đó. Khi xác định được các thông số đánh giá mức độ dan héi ngược của sản phẩm sau khi đập bằng việc phân tích các kết quả phần mô phỏng, chủng ta sẽ đưa ra được những phương án tôi ưu, các thông số công nghệ phù hợp với quá trình dập lạo hình để bạn chế sai lệch hình học của sản phẩm đập tâm, nâng cao chất lượng sản phẩm. Ch- ơng 3 — Các ph- ơng pháp giảm ảnh h- ởng của dàn hồi ng- ợc 63 đối 3.2 Kết cấn chi tiết 63 3.2 Khc hỡ giữa chày và cối aes 3.3 Chế độ công nghệ cú gân vuốt 3.4 Uốu đi uốu lại nhiều lần, dập vuốt ng- ợc 3.5 Gia công ở nhiệt độ cao 68 3.6 Tính toán góc tạo hình 68 Ch- ơng 3 — Phân tích đàn hỏi ng- ợc bằng mô phỏng số 69 4.1 Mô hình vật liệu ứng dụng trong mô phỏng số 69 4.1 M6 hinh vật liệu đẳng h óng 69 4.2 Mô hình vật liệu đàn hỏi dịh ớng 7L 4. Mô hình vật liệu dẻo dị h- ớng 72 4.4 Mô hình vật liệu đần - dẻo dị h- ống ngang 76 41.5 Một số vật liệu phổ biển trong dap tim 7R 4.2 Phân tích đàn hồi lại dựa trên mô phỏng số 79 4.1 Mô phỏng qná trình uốn chỉ tiết dạng V 79 4.2 Mô phỏng quá trình đập vuốt 84 Kết Iuận % Tài liệu tham khảo 9 LOI NOI DAU Nhu ching ta da biét, phan lớn các săn phẩm trang ngành công nghiệp tiện nay đếu được làm tir L liệu kim loại và chúng được ân xuất ra bằng 2 phương pháp chính dó là gia công cắt gọt (gia công có phoÈ) và gia công bằng áp tực (gia công không phơi).

Trong gia công kim loại bằng áp lực thì đập tấm là một ph-ơng pháp cơ bản mà sự tạo hình đ- ợc thực hiện nhờ tác động của các kết cẩu khuôn gây nên biến dạng déo trong tấm kim loại. Dập tấm cho phép tạo ra các chỉ tiết có hình đáng da đạng và năng suất cao, nó d- ơc thể hiện cụ thể về ti trọng của sân phẩm đập tất trong các nghành nh- gau: Trong chế tạo máy và thiết bị điện chiếm (60 - 70)% Trong chế ao thiết bị đo chiếm (70 - 75)% Trong sắn xuất hàng tiêu dùng chiếm (95 - 98)% Trong sản suất ôtô máy kéo chiếm (65 - 75)% các chỉ tiết của ôtô và (35 - 403% chỉ tiết của máy kéo. Tuy nhiên chất l-ơng sản phẩm d-ợc làm ra từ công nghệ này lại phụ thuộc vio ral hiểu yếu tố khác nhau trong dé hign 1- yng dan héi ng- lũng ảnh h- ống, nhiều, nhất là với những sán phẩm đ- ợc tạo ra bởi công nghệ ến và dập vuốt Trên cơ sở đó, tôi đã quyết định thực hiện đề tài: “ Nghiên cứu ảnh hưởng. của đàn hỏi ngược đối tới độ chính xác hình học của sẵn phẩm đập tắm”.

Cụ thể, tình băn chất của hiện tượng đàm hôi lại, các thông số ảnh hướng tới dân hỏi lại. Tiếp đó đề xuất các biện pháp kiểm soát hiện tượng đản hồi ngược và phân tích các kết quả mô phông hiện tượng đó. Khi xác định được các thông số đánh giá mức độ dan héi ngược của sản phẩm sau khi đập bằng việc phân tích các kết quả phần mô phỏng, chủng ta sẽ đưa ra được những phương án tôi ưu, các thông số công nghệ phù hợp với quá trình dập lạo hình để bạn chế sai lệch hình học của sản phẩm đập tâm, nâng cao chất lượng sản phẩm. a)_ Sản phẩm không đạt kích thác chính xác do đàn hồi lại: Một trong những hiện t-ợng th-ờng xuyên xảy ra đối với các quá trình uốn tấm, đập các chỉ tiết có bán kính cong lớn, đặc biệt là tấm mỏng, đó là đàn hồi lại.

Hiện t-ợng này có nghĩa là sau khi biến dạng, phôi bị đàn hồi lại và làm cho các góc bị sai lệch (lớn hơn) so với góc sản phẩm tính toán ban đầu. Sản phẩm cần đạt đ-øc khi uốn } San phẩm thực tế khi uốn Hình 1Š Sản phẩm bị đàn hồi lại b) Sdn phẩm bi rách: Hiện t-ơng rách phôi xảy ra có thể do nhiều nguyên nhân mà trong đó chủ yếu là do: mức độ biến dạng v- ợt quá mức độ biến dạng tới hạn, lực chặn phôi quá lớn, góc l- ơn cối nhỏ. Hình 16 Chỉ tiết bị đứt rách và nhăn khi dập vuốt 10 CHƯƠNG 1 CÁC VĂN DÈ CĂN NGHIÊN CỨU TRONG CÔNG NGIIỆ DẶP TÂM 1.1 Giới thiệu chung ngành gia công án lực Công nghệ Gia công áp lực lả phương pháp gia công tạo hình vật liệu dựa trên sự biển dạng đẻo. Vật liệu kim loại luôn thay ¡ hình dang trong suốt quả trình gia công để dạt được hình ding, kich thước chối cùng theo mong muốn, trong đó không có sự phá hủy liên kết trong vật liệu và báo toán thể tích cúa minh.

Gia công áp hye chiếm mật vị trí quan trọng trong ngành cơ khí chế tạo và được ứng dụng trong rửiêu lĩnh vực như chế tạo 416, xe may, may công cụ, sản phim phục vụ đời séng. Công nghệ gia công áp lực được chỉ thành nhiều phương pháp công nghệ rửur dập tâm, đập khối, dập thủy tĩnh, dập thủy cơ. Trong đó 2 phương pháp sử dụng khá phỏ biển trong sản xuất đó là đập tâm va đập khối.2 Các sẵn phẩm, loại hình công nghệ đặc trưng Có nhiều phương pháp trong san xuất để chế tạo ruột chỉ HỘI máy, ruột. sắt phẩm cơ khi như đúc, hàn, gia công áp lực, gia công cắt gọt.

Để chế tạo một chỉ tiết như bánh răng, trục khuỳu người tá có thể sự dung những phương pháp đúc, hàn, cắt gọt rồi nhiệt luyện. Mặc dù năng suất không cao, cơ tỉnh của sắn phẩm chưa đạt được mức tối ưu do câu trúc vật liệu chua phủ hợp, xhưng cũng có thể được xem là giải pháp khi thị trường nhỏ lễ.