CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI 1.1 Tính cấp thiết của đề tài Hiện nay ống là một sản phẩm được ứng dụng rộng rãi trong đời sống của con người. Từ những sản phẩm ống có hình dạng đơn giản sử dụng trong gia đình như bàn, ghế, cổng, cửa sổ …. Hay các sản phẩm được có hình dạng phức tạp sử dụng trong các lĩnh vực công nghiệp như ống làm ống xả xe cho ô tô, ống nước của động cơ xe, sắt uốn làm cầu, ống được sử dụng làm đường ống dẫn hóa chất trong nhà máy…. - Ở nước ta việc sử dụng ống ngày càng phổ biến do tính linh hoạt về hình dạng và cơ tính mà nó mang lại.
Mặc dù nhu cầu sử dụng ống ở thị trường nước ta hiện nay tương đối lớn song phần lớn các sản phẩm làm từ ống có nguồn gốc xuất sứ nước ngoài với giá thành tương đối cao. - Nước ta đang trên đà phát triển ngành công nghiệp nặng lượng ống sử dụng cho các ngành công nghiệp là tương đối lớn tuy nhiên lượng ống sản suất trong nước phần lớn từ các loại máy uốn thủ công, bán tự động với khả năng tạo hình chưa linh hoạt và năng suất thấp không đáp ứng được nhu cầu sử dụng trong nước. Vì vậy việc nghiên cứu chế tạo máy uốn ống với khả năng linh động trong khả năng tạo hình linh hoạt và cho ra năng suất cao đáp ứng được nhu cầu sử dụng ống trong nước góp phần đẩy mạnh sự phát triển ngành công nghiệp nước ta.2 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài - Trong xu thế công nghiệp hóa – hiện đại hóa của thế giới nói chung và Việt Nam nói riêng đang ngày càng phát triển mạnh mẽ đặc biệt là về lĩnh vực khoa học kỹ thuật, Việt Nam là quốc gia đang có nền công nghiệp phát triển vì vậy mà luôn phải vận dụng những sáng tạo trong khoa học kỹ thuật để thực hiện những cuộc đổi mới, góp phần nâng cao năng suất lao động cũng như là cơ sở hạ tầng và thay thế dần sức lao động của con người. Biểu hiện rõ nhất của sự phát triển này chính là hàng loạt các loại máy móc tân tiến lần lượt ra đời nhằm mục đích phục vụ cho nhu cầu của con người.
- Hiện nay trên thế giới, máy uốn ống được sử dụng rộng rãi trong nhiều các ngành công nghiệp với nhiều lĩnh vực khác nhau như: kỹ nghệ sắt, cơ khí, ô tô, xây dựng,… với đa dạng các loại ống có đường kính và đi kèm nhiều loại vật liệu khác nhau. Chính vì vậy mà việc chế tạo từng loại máy uốn sao cho phù hợp với từng mục đích sử dụng của từng lĩnh 1 vực là rất cần thiết. Từ đó đã cho ra đời nhiều loại máy uốn khác nhau, từ thủ công, bán tự động đến NC và CNC với bán kính uốn khác nhau. - Ở Việt Nam cũng đã xuất hiện nhiều loại máy khác nhau, nhưng hầu hết là sản phẩm được nhập khẩu từ nước ngoài nên giá thành còn rất cao.
Tuy nhiên nhu cầu về việc sử dụng sản phẩm ngày càng phổ biến nên việc chế tạo thành công máy uốn ống trong nước sẽ nâng cao được tinh thần sử dụng sản phẩm, đồng thời khẳng định vị trí của mình trong việc cạnh tranh trên thị trường quốc tế trong lĩnh vực công nghiệp. - Công nghệ uốn ống là một dạng uốn dẻo công nghệ dựa trên điều khiển quỹ đạo khuôn. Nó có lợi thế kỹ thuật vô song trong việc hình thành các thành phần thiết yếu như trục 3D phức tạp và uốn liên tục mà không cần các đoạn thẳng. Nó có thể nhận ra tích phân liên tục của ống hình thành dưới độ cong thay đổi.
Là một quá trình hình thành linh hoạt với lợi thế cạnh tranh rõ ràng cho hiệu quả và chính xác sản xuất các bộ phận uốn với các mặt cắt có hình dạng phức tạp, nó sẽ được xem xét và áp dụng rộng rãi cho ngành hàng không vũ trụ và ứng dụng máy bay trong tương lai. Những ưu điểm và đổi mới chính của sản xuất 3D các ống có hình dạng phức tạp bằng công nghệ uốn con lăn so với các công nghệ tạo hình thông thường khác : Công nghệ uốn con lăn hoàn toàn từ bỏ đảo ngược truyền thống phương pháp điều khiển. Ngoài ra, nó còn thống nhất các yếu tố tạo hình nóng và các yếu tố lực tác động đến hiện tượng đàn hồi trong mô hình lý thuyết. Ngoài ra, nó giới thiệu hệ số hiệu chỉnh để đạt được sự định hình chính xác của từng bán kính uốn, giúp giải quyết hoàn toàn bài toán đàn hồi nhiều tầng và siêu vị trí phi tuyến của các thành phần ba chiều có hình dạng phức tạp.
Công nghệ uốn con lăn thay đổi hoàn toàn phương pháp tạo hình và cấu trúc tổng thể của sản xuất hàng loạt truyền thống thiết bị của các thành phần rỗng có hình dạng phức tạp 3D. - Nắm bắt được tính cấp thiết, tầm quan trọng cũng như nhu cầu của thị trường trong nước việc nghiên cứu, thiết kế và chế tạo máy uốn ống với khả năng linh hoạt trong việc tạo hình cho ống và cho ra năng suất cao là rất cần thiết. Vì những lí do trên cùng với sự hướng dẫn của Thầy Huỳnh Đỗ Song Toàn nên nhóm chúng em đã chọn đề tài: “Thực nghiệm tạo hình ống bằng máy uốn ống có sử dụng con lăn” làm đề tài nghiên cứu.3 Mục tiêu nghiên cứu - Thực nghiệm uốn ống với các dạng khác nhau của con lăn. - Mục tiêu ứng dụng hiệu quả vào cuộc sống.
- Tạo ra các sản phẩm uốn ống đa dạng. - Tìm ra điểm yếu, điểm mạnh và khắc phục, phát huy. - Tối ưu hóa các chi phí và tiêu hao về vật liệu 2 1.4 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 1.1 Đối tượng nghiên cứu. - Thực nghiệm, kiểm tra uốn ống với các dạng khác nhau trên đầu uốn 2 con lăn và 4 con lăn.2 Phạm vi nghiên cứu.
- Do thời gian, điều kiện, phương tiện nghiên cứu và đặc biệt là về mặt kinh phí còn hạn chế. Giới hạn của đề tài chỉ dừng lại ở mức độ: - Trong nghiên cứu này, ống thép inox 304 D=10mm được uốn bằng khuôn uốn có sử dụng 2 con lăn và 4 con lăn. - Hiểu biết cơ bản về vận hành, thực nghiệm trên máy uốn ống. - Tìm phương án để thiết kế, kiểm nghiệm lại độ chính xác về tạo hình trên máy uốn ống.5 Phương pháp nghiên cứu - Phương pháp thu thập và tổng hợp tài liệu: Thu thập, phân tích và biên dịch tài liệu liên quan tới kỹ thuật hàn ống: đảm bảo tính đa dạng, đa chiều và tận dụng được các kết quả của các nghiên cứu mới nhất, phù hợp với nội dung nghiên cứu của đề tài.
- Phương pháp phân tích thực nghiệm: Dựa trên các kết quả và thất bại trong thực nghiệm, lựa chọn được cấu hình thiết bị phù hợp, tối ưu hóa được quy trình thu thập kết quả thí nghiệm 1.1 Xử lý dữ kiện - Các dữ kiện sau khi thu thập trong quá trình thực nghiệm sẽ được chọn lọc, sắp xếp và phân tích một cách chính xác, phù hợp. Tài liệu sử dụng là tài liệu có chất lượng cao, chủ yếu là tài liệu gốc. Tổng hợp các dữ kiện theo cách hợp lý, tương quan.2 Trình bày đồ án 3 - Đồ án tốt nghiệp được trình bày theo cấu trúc để phù hợp với nội dung, thời gian và mục tiêu yêu cầu của chương trình đào tạo của trường. Trình bày khái quát và các danh mục phải liên kết với nhau một cách chặt chẽ giữa các phần lý thuyết, quy trình thực nghiệm, kết quả và đánh giá.6 Tính mới và giá trị thực tiễn của đề tài - Thay thế được quy trình mô hình uốn ống cố định (không có con lăn) sang mô hình uốn ống thông qua cơ cấu con lăn.
- Khắc phục được một số giới hạn về chi tiết của máy uốn - Tạo nền móng cho sự phát triển mô hình uốn ống thông qua cơ cấu con lăn.7 Kết quả nghiên cứu và giới hạn đề tài 1.1 Kết quả nghiên cứu - Tập tài liệu nghiên cứu mô hình uốn ống thông qua cơ cấu con lăn cho máy uốn ống tự động. - Các sản phẩm ống được tạo thành từ mô hình uốn ống thông qua cơ cấu con lăn 1.2 Giới hạn đề tài - Do thời gian, điều kiện, phương tiện nghiên cứu và đặc biệt là về mặt kinh phí còn hạn chế. Giới hạn của đề tài chỉ dừng lại ở mức độ: - Ống được sử dụng trong quá trình thực nghiệm đề tài là ống inox 304 có đường kính ngoài D=10mm. - Hiểu biết cơ bản về vận hành, thực nghiệm trên máy uốn ống.
- Nghiên cứu phương án thiết kế, chế tạo mô hình uốn ống thông qua cơ cấu con lăn, kiểm nghiệm lại độ chính xác về tạo hình trên máy uốn ống.3 Tính khả thi của phương pháp Thiết lập đầy đủ các bước tiến hành như chuẩn bị về máy móc, phương pháp nghiên cứu, thời gian cũng như trình tự thực hiện công việc một cách khoa học sẽ là cơ sở để dẫn đến thành công trong việc thiết kế, chế tạo mô hình uốn ống thông qua cơ cấu cầu, cải tiến được 4 nhược điểm của các phương pháp, thiết bị thủ công hay bán tự động và đồng thời đáp ứng được nhu cầu thực tế. 5 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Biến dạng dẻo 2.1 Khái niệm Trong vật lý và khoa học vật liệu, biến dạng dẻo là biến dạng của một vật liệu chịu sự thay đổi hình dạng không thể đảo ngược dưới tác dụng của một lực bên ngoài. Ví dụ một tấm kim loại hay chất dẻo bị uốn cong hay đập thành một hình dạng mới thể hiện sự thay đổi vĩnh viễn bên trong chính vật liệu. Trong kỹ thuật, sự thay đổi từ trạng thái đàn hồi sang trạng thái chảy dẻo được gọi là sự chảy dẻo (yield).
Biến dạng dẻo được nhận thấy ở hầu hết các vật liệu như kim loại, đất, đá, bê tông, vật liệu bọt (foam), xương và da. Tuy nhiên cơ chế vật lý gây ra biến dạng dẻo có thể khác nhau. Ở cấp độ tinh thể, biến dạng dẻo trong kim loại thường là do các sai lệch mạng gây ra. Trong hầu hết các vật liệu tinh thể các khuyết tật như vậy thường khá hiếm.
Tuy nhiên cũng có những vật liệu trong đó các khuyết tật tồn tại phổ biến và là một phần của cấu trúc tinh thể, những trường hợp như thế có thể tạo thành kết tinh dẻo (plastic crystallinity).