Luận án tiến sĩ: Ảnh hưởng của thông số công nghệ đến quá trình tạo hình chi tiết phức tạp bằng ép chảy ngang

• Tác giả: Đỗ Quang Long
• Người hướng dẫn: PGS. TS Lê Thái Hùng
• Trường học: Đại học Bách khoa Hà Nội
• Chuyên ngành: Cơ học vật liệu
• Đề tài: Nghiên Cứu Ảnh Hưởng Của Thông Số Công Nghệ Đến Tạo Hình Chi Tiết Phức Tạp Bằng Ép Chảy Ngang
• Loại tài liệu: luận án
• Năm xuất bản: 2020
• Địa điểm: Hà Nội

• LỜI CAM ĐOAN
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
• 1.1. Giới thiệu chung về ép chảy
• 1.2. Công nghệ ép chảy ngang
• 1.3. Nguyên lý của quá trình công nghệ ép chảy ngang
• 1.4. Sản phẩm ép chảy ngang
• 1.5. Các công trình nghiên cứu về ép chảy ngang
• 1.5.1. Các nghiên cứu về công nghệ ép chảy ngang vật liệu đồng chất
• 1.5.2. Các nghiên cứu về công nghệ ép chảy ngang vật liệu nhiều lớp
• 1.6. Kết luận chương 1
• 2. CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT QUÁ TRÌNH ÉP CHẢY
• 2.1. Trường vận tốc khi ép chảy ngang
• 2.2. Các thông số công nghệ chính ảnh hưởng đến quá trình ép chảy
• 2.3. Ma sát trong quá trình ép chảy
• 2.4. Nhiệt độ ép chảy
• 2.5. Hệ số ép chảy
• 2.6. Ứng suất chảy dẻo của vật liệu
• 2.7. Vận tốc ép chảy
• 2.8. Ảnh hưởng của dòng chảy vật liệu
• 2.9. Các dạng khuyết tật, phá hủy trong quá trình ép chảy
• 2.9.1. Nứt bề mặt sản phẩm
• 2.9.2. Hiện tượng giòn nóng
• 2.10. Kết luận chương 2
• 3. CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU QUÁ TRÌNH ÉP CHẢY NGANG TRỤC CHỮ THẬP BẰNG MÔ PHỎNG SỐ
• 3.1. Giới thiệu khớp chữ thập
• 3.2. Mô phỏng quá trình ép chảy ngang sản phẩm trục chữ thập bằng vật liệu đồng chất
• 3.2.1. Mô hình hình học
• 3.2.2. Mô hình phần tử hữu hạn
• 3.2.3. Mô hình hành vi cơ – nhiệt của vật liệu
• 3.2.4. Điều kiện biên
• 3.2.5. Kết quả mô phỏng quá trình ép trục chữ thập bằng vật liệu đồng chất
• 3.3. Mô phỏng số quá trình ép chảy ngang trục chữ thập từ vật liệu hai lớp
• 3.3.1. Mô hình hình học
• 3.3.2. Mô hình phần tử hữu hạn
• 3.3.3. Mô hình vật liệu
• 3.3.4. Điều kiện mô phỏng
• 3.3.5. Kết quả mô phỏng quá trình ép trục chữ thập từ phôi 02 lớp
• 3.4. Nghiên cứu cơ chế phá hủy khi ép chảy ngang trục chữ thập từ vật liệu hai lớp nhôm - chì ở trạng thái nguội
• 3.4.1. Thiết lập bài toán
• 3.4.2. Mô hình vật liệu nhôm Al-5052
• 3.4.3. Kết quả mô phỏng cơ chế phá hủy khi ép chảy ngang vật liệu nhiều lớp
• 3.5. Nghiên cứu bài toán ép chảy đối xứng hai chiều trục chữ thập
• 3.6. Kết luận chương 3
• 4. CHƯƠNG 4: THỰC NGHIỆM KIỂM CHỨNG ÉP CHẢY NGANG TRỤC CHỮ THẬP
• 4.1. Ép chảy ngang trục chữ thập từ phôi thép
• 4.2. Vật liệu thí nghiệm
• 4.3. Thiết bị thí nghiệm
• 4.4. Khuôn – hệ thống gia nhiệt khuôn và chày ép
• 4.5. Trình tự thí nghiệm và điều kiện công nghệ ép
• 4.6. Kết quả thực nghiệm
• 4.7. Ép chảy nguội trục chữ thập từ phôi hai lớp nhôm – chì
• 4.8. Điều kiện thí nghiệm
• 4.9. Kết quả thực nghiệm
• 4.10. So sánh kết quả mô phỏng và thực nghiệm
• 4.11. Kết luận chương 4
• KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CỦA LUẬN ÁN

I. Tổng quan về công nghệ ép chảy ngang

Công nghệ ép chảy ngang là một phương pháp gia công kim loại tiên tiến, cho phép tạo hình các chi tiết phức tạp với độ chính xác cao. Quá trình này dựa trên nguyên lý sử dụng lực ép để biến dạng vật liệu, từ đó tạo ra các sản phẩm có hình dạng và kích thước yêu cầu. Các thông số công nghệ như nhiệt độ, vận tốc ép, và ma sát đóng vai trò quan trọng trong việc xác định chất lượng sản phẩm. Nghiên cứu cho thấy rằng việc tối ưu hóa các thông số này có thể dẫn đến việc giảm thiểu khuyết tật và nâng cao hiệu suất tạo hình. Theo một nghiên cứu gần đây, việc điều chỉnh nhiệt độ phôi có thể ảnh hưởng lớn đến hiệu suất tạo hình và chất lượng bề mặt sản phẩm. Điều này cho thấy tầm quan trọng của việc nghiên cứu sâu hơn về các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình ép chảy.

1.1 Nguyên lý của quá trình ép chảy

Nguyên lý của quá trình ép chảy dựa trên việc sử dụng lực ép để làm cho vật liệu chảy và lấp đầy khuôn. Quá trình này không chỉ phụ thuộc vào lực ép mà còn vào các yếu tố như ma sát giữa phôi và khuôn, nhiệt độ của phôi, và vận tốc ép. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng việc giảm ma sát có thể cải thiện đáng kể hiệu suất của quá trình ép chảy. Hơn nữa, việc kiểm soát nhiệt độ trong quá trình ép cũng rất quan trọng, vì nó ảnh hưởng đến tính dẻo của vật liệu. Một số nghiên cứu đã chỉ ra rằng việc tối ưu hóa nhiệt độ có thể giúp giảm thiểu hiện tượng nứt và giòn nóng trong sản phẩm cuối cùng.

II. Các thông số công nghệ ảnh hưởng đến quá trình ép chảy

Các thông số công nghệ như nhiệt độ, vận tốc ép, và ma sát có ảnh hưởng lớn đến quá trình ép chảy ngang. Nghiên cứu cho thấy rằng nhiệt độ phôi là yếu tố quyết định trong việc xác định tính dẻo và khả năng chảy của vật liệu. Khi nhiệt độ tăng, tính dẻo của vật liệu cũng tăng, giúp giảm thiểu lực ép cần thiết và cải thiện chất lượng sản phẩm. Vận tốc ép cũng là một yếu tố quan trọng, vì nó ảnh hưởng đến thời gian tiếp xúc giữa phôi và khuôn, từ đó ảnh hưởng đến quá trình truyền nhiệt và ma sát. Việc tối ưu hóa các thông số này không chỉ giúp nâng cao hiệu suất sản xuất mà còn giảm thiểu chi phí và năng lượng tiêu thụ.

2.1 Ảnh hưởng của nhiệt độ đến chất lượng sản phẩm

Nhiệt độ là một trong những yếu tố quan trọng nhất trong quá trình ép chảy. Nghiên cứu cho thấy rằng việc điều chỉnh nhiệt độ phôi có thể ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng bề mặt và cơ tính của sản phẩm. Khi nhiệt độ quá thấp, vật liệu có thể trở nên giòn và dễ bị nứt. Ngược lại, nếu nhiệt độ quá cao, vật liệu có thể bị chảy quá mức, dẫn đến mất hình dạng. Do đó, việc xác định nhiệt độ tối ưu là rất cần thiết để đảm bảo sản phẩm đạt yêu cầu về chất lượng. Một số nghiên cứu đã chỉ ra rằng việc sử dụng các mô hình mô phỏng có thể giúp dự đoán chính xác ảnh hưởng của nhiệt độ đến quá trình ép chảy.

III. Kết luận và kiến nghị

Nghiên cứu về ảnh hưởng của các thông số công nghệ đến quá trình tạo hình chi tiết phức tạp bằng ép chảy ngang đã chỉ ra rằng việc tối ưu hóa các yếu tố như nhiệt độ, vận tốc ép, và ma sát là rất quan trọng. Các kết quả thu được không chỉ có giá trị lý thuyết mà còn có ứng dụng thực tiễn cao trong ngành công nghiệp chế tạo. Để nâng cao hiệu quả sản xuất, cần tiếp tục nghiên cứu sâu hơn về các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình ép chảy, đặc biệt là trong việc phát triển các vật liệu mới và công nghệ tiên tiến. Việc áp dụng các công nghệ mô phỏng hiện đại cũng sẽ giúp cải thiện quy trình sản xuất và chất lượng sản phẩm.

3.1 Kiến nghị cho nghiên cứu tiếp theo

Để nâng cao hiệu quả của quá trình ép chảy, cần có các nghiên cứu tiếp theo tập trung vào việc phát triển các mô hình mô phỏng chính xác hơn. Các nghiên cứu này nên xem xét đến các yếu tố như cấu trúc vi mô của vật liệu và ảnh hưởng của các điều kiện môi trường đến quá trình ép chảy. Hơn nữa, việc nghiên cứu các vật liệu mới có thể mở ra nhiều cơ hội cho việc cải thiện chất lượng sản phẩm và giảm thiểu chi phí sản xuất. Các nhà nghiên cứu cũng nên xem xét đến việc áp dụng các công nghệ tự động hóa trong quá trình sản xuất để nâng cao năng suất và giảm thiểu sai sót.