Nghiên Cứu Cải Thiện Chất Lượng Ống Liều F40×170mm Từ Thép S10C

LỜI CẢM ƠN

1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ DẬP VUỐT VÀ PHẦN MỀM MÔ PHỎNG HỖ TRỢ

1.1. Tổng quan về dập vuốt

1.2. Đặc điểm của công nghệ dập vuốt

1.3. Phân loại công nghệ dập vuốt

1.3.1. Phân loại theo nhóm và hình dạng sản phẩm

1.3.2. Phân loại theo đặc điểm biến dạng kim loại

1.4. Tính kích thước phôi dập vuốt tròn xoay

1.4.1. Phương pháp cân bằng khối lượng

1.4.2. Phương pháp cân bằng thể tích

1.5. Tính lượng dư để cắt mép chi tiết tròn xoay

1.6. Công nghệ tạo hình phôi cho dập vuốt

1.6.1. Tạo phôi dập vuốt bằng công nghệ cán

1.6.2. Công nghệ chồn phôi thép để tạo phôi ban đầu cho dập thể tích

1.6.3. Công nghệ dập ép chảy nguội ngược kim loại để tạo phôi bát ban đầu

1.7. Những yếu tố ảnh hưởng đến hệ số dập vuốt

1.8. Lực dập vuốt

1.9. Độ chính xác của sản phẩm dập vuốt

1.9.1. Bán kính lượn của cối và chày dập vuốt

1.9.2. Khe hở giữa chày và cối dập vuốt

1.10. Bôi trơn và xử lý nhiệt

1.11. GIỚI THIỆU PHẦN MỀM MÔ PHỎNG DEFORM

1.11.1. Các tính năng của phần mềm mô phỏng Deform

2. CƠ SỞ TÍNH TOÁN CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO ỐNG LIỀU Ф40×170mm TỪ THÉP S10C VÀ MÔ PHỎNG QUÁ TRÌNH DẬP

2.1. Phân tích kết cấu ống liều Ф40×170mm

2.1.1. Hình dáng và công dụng

2.1.2. Kích thước và dung sai

2.1.3. Vật liệu chế tạo

2.2. Phân tích và lựa chọn sơ bộ phương pháp công nghệ chế tạo

2.3. Tính toán các bước công nghệ dập chính

2.3.1. Xác định chiều cao chồn và tính toán lực chồn

2.3.2. Tính toán công nghệ tạo phôi bát

2.3.3. Tính toán kích thước phôi, lực dập bát

2.3.4. Tính toán phôi dập tạo hình đáy, lực dập tạo hình đáy

2.3.5. Số lần dập vuốt và tính toán lực dập vuốt

2.3.5.1. Dập vuốt lần 1

2.3.5.2. Dập vuốt lần 2, lần 3

2.4. Chế độ xử lý nhiệt

3. SẢN XUẤT VÀ HOÀN THIỆN CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO ỐNG LIỀU Ф40×170mm DÙNG CHO CHẾ TẠO VỎ LIỀU ĐẠN PHÁO 30×165mm DÙNG TRONG HẢI QUÂN

3.1. CHẶNG CÔNG NGHỆ DẬP BÁT

3.2. CHẶNG CÔNG NGHỆ DẬP TẠO HÌNH ĐÁY

3.3. CHẶNG CÔNG NGHỆ DẬP VUỐT 1

3.4. CHẶNG CÔNG NGHỆ DẬP VUỐT 2

3.5. CHẶNG CÔNG NGHỆ DẬP VUỐT 3

3.6. CHẾ THỬ CÔNG NGHỆ SAU KHI HOÀN THIỆN CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO DỤNG CỤ

4. KIỂM TRA TĨNH VÀ THỬ NGHIỆM SẢN PHẨM

4.1. KIỂM TRA TĨNH SẢN PHẨM

4.1.1. Kiểm tra kích thước sản phẩm

4.1.2. Kiểm tra cơ tính vỏ liều đạn

4.2. THỬ NGHIỆM SẢN PHẨM

4.2.1. Bắn kiểm tra áp suất

4.2.2. Bắn kiểm bền vỏ liều

DANH MỤC HÌNH VẼ

DANH MỤC BẢNG

LỜI CAM ĐOAN

PHẦN MỞ ĐẦU

0.1. Tính cấp thiết của đề tài luận văn

0.2. Lịch sử nghiên cứu

0.3. Mục đích nghiên cứu của đề tài, đối tượng, phạm vi nghiên cứu

0.4. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài luận văn

I. Tổng Quan Nghiên Cứu Cải Thiện Ống Liều F40x170mm Thép S10C

Nghiên cứu này tập trung vào việc cải thiện chất lượng ống liều F40x170mm được chế tạo từ thép S10C. Ống liều là một bộ phận quan trọng trong đạn pháo 30mm, đặc biệt là trong các hệ thống vũ khí phòng thủ tầm gần (CIWS) trên tàu hải quân. Việc nghiên cứu này có ý nghĩa quan trọng trong việc chủ động sản xuất đạn dược, giảm sự phụ thuộc vào nhập khẩu và tiết kiệm chi phí cho quốc phòng. Nghiên cứu kết hợp giữa lý thuyết và thực nghiệm, sử dụng phần mềm mô phỏng để tối ưu hóa quy trình sản xuất và cải thiện độ bền của ống liều. Mục tiêu cuối cùng là nâng cao hiệu quả chiến đấu và đảm bảo an ninh quốc gia. Theo tài liệu gốc, "Thành công của công trình nghiên cứu có ý nghĩa rất lớn, chúng ta có thể chủ động nghiên cứu ra sản phẩm đạn dược phục vụ cho chế tạo ở các nhà máy CNQP."

1.1. Giới Thiệu Ứng Dụng Ống Liều F40x170mm Trong Quân Sự

Ống liều F40x170mm là thành phần không thể thiếu trong đạn pháo 30mm, được sử dụng rộng rãi trong các hệ thống vũ khí phòng thủ tầm gần (CIWS) trên tàu hải quân. Các hệ thống này có vai trò quan trọng trong việc bảo vệ tàu chiến khỏi các mối đe dọa từ tên lửa chống hạm và máy bay. Việc tự chủ sản xuất ống liều giúp đảm bảo nguồn cung ổn định và giảm thiểu rủi ro phụ thuộc vào nguồn cung bên ngoài. Theo tài liệu, đạn pháo hải quân 30mm kiểu YOФ-84 bắn trên pháo AK-630 lắp trên tàu hải quân là loại hoả lực tương đối mạnh có hiệu quả chiến đấu cao trong điều kiện tác chiến trên biển.

1.2. Tầm Quan Trọng Của Thép S10C Trong Sản Xuất Ống Liều

Thép S10C được lựa chọn làm vật liệu chế tạo ống liều do có các đặc tính cơ học phù hợp, dễ gia công và có giá thành hợp lý. Tuy nhiên, để đảm bảo chất lượng và độ bền của ống liều, cần phải tối ưu hóa quy trình xử lý nhiệt và gia công cơ khí. Nghiên cứu này tập trung vào việc tìm ra các phương pháp cải thiện tính chất cơ học của thép S10C để đáp ứng yêu cầu kỹ thuật khắt khe của sản phẩm. Việc hiểu rõ ưu nhược điểm của thép S10C là yếu tố then chốt để nâng cao chất lượng ống liều.

II. Thách Thức Vấn Đề Chất Lượng Ống Liều F40x170mm S10C

Trong quá trình sản xuất ống liều F40x170mm từ thép S10C, một số vấn đề về chất lượng thường gặp phải, bao gồm nứt, biến dạng và không đồng đều về cơ tính. Các khuyết tật này có thể ảnh hưởng đến độ bền và tuổi thọ của ống liều, gây nguy hiểm trong quá trình sử dụng. Nghiên cứu này nhằm xác định nguyên nhân gây ra các khuyết tật và đề xuất các giải pháp khắc phục, từ đó nâng cao chất lượng sản phẩm và giảm thiểu rủi ro. Theo luận văn, "Nghiên cứu thay đổi biên dạng dụng cụ, giảm tỉ lệ hỏng sản phẩm."

2.1. Phân Tích Nguyên Nhân Gây Khuyết Tật Ống Liều Thép S10C

Các khuyết tật trong ống liều có thể phát sinh từ nhiều nguyên nhân khác nhau, bao gồm chất lượng phôi liệu, quy trình gia công không phù hợp, hoặc chế độ xử lý nhiệt chưa tối ưu. Việc phân tích kỹ lưỡng các yếu tố này là cần thiết để xác định nguyên nhân gốc rễ và đưa ra các biện pháp phòng ngừa hiệu quả. Các phương pháp kiểm tra không phá hủy (NDT) như siêu âm và chụp X-quang có thể được sử dụng để phát hiện các khuyết tật tiềm ẩn trong sản phẩm.

2.2. Ảnh Hưởng Của Ứng Suất Dư Đến Độ Bền Ống Liều F40x170mm

Ứng suất dư là một yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến độ bền của ống liều. Ứng suất dư có thể phát sinh trong quá trình gia công và xử lý nhiệt, và có thể làm giảm khả năng chịu tải của sản phẩm. Nghiên cứu này sẽ tập trung vào việc đánh giá và kiểm soát ứng suất dư trong ống liều để đảm bảo độ bền và tuổi thọ của sản phẩm. Các phương pháp như xử lý nhiệt và gia công bề mặt có thể được sử dụng để giảm ứng suất dư.

III. Phương Pháp Mô Phỏng FEM Cải Thiện Ống Liều Thép S10C

Nghiên cứu sử dụng phương pháp phân tích phần tử hữu hạn (FEM) để mô phỏng quá trình dập và vuốt ống liều. Phần mềm Deform được sử dụng để xây dựng mô hình và tính toán ứng suất, biến dạng trong quá trình gia công. Kết quả mô phỏng giúp tối ưu hóa thiết kế khuôn và quy trình công nghệ, từ đó giảm thiểu khuyết tật và nâng cao chất lượng sản phẩm. Theo tài liệu, "Mô phỏng bằng phần mềm, kiểm tra độ biến dạng của sản phẩm."

3.1. Ứng Dụng Phần Mềm Deform Mô Phỏng Quá Trình Dập Vuốt

Phần mềm Deform là một công cụ mạnh mẽ để mô phỏng các quá trình gia công kim loại, bao gồm dập và vuốt. Phần mềm cho phép người dùng xây dựng mô hình 3D của sản phẩm và khuôn, sau đó mô phỏng quá trình gia công để dự đoán ứng suất, biến dạng và các khuyết tật có thể xảy ra. Kết quả mô phỏng giúp tối ưu hóa thiết kế khuôn và quy trình công nghệ trước khi tiến hành sản xuất thực tế.

3.2. Tối Ưu Hóa Thiết Kế Khuôn Dập Vuốt Bằng Mô Phỏng FEM

Thiết kế khuôn dập vuốt đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo chất lượng của ống liều. Mô phỏng FEM cho phép đánh giá các thiết kế khuôn khác nhau và lựa chọn thiết kế tối ưu, giúp giảm thiểu ứng suất dư, biến dạng và các khuyết tật khác. Các thông số như bán kính lượn của khuôn, khe hở giữa chày và cối, và góc côn của khuôn có thể được tối ưu hóa bằng phương pháp mô phỏng.

IV. Quy Trình Xử Lý Nhiệt Tối Ưu Cho Ống Liều Thép S10C

Xử lý nhiệt là một công đoạn quan trọng trong quy trình sản xuất ống liều từ thép S10C. Quá trình xử lý nhiệt giúp cải thiện tính chất cơ học của vật liệu, giảm ứng suất dư và tăng độ bền của sản phẩm. Nghiên cứu này tập trung vào việc xác định chế độ xử lý nhiệt tối ưu cho ống liều, bao gồm nhiệt độ, thời gian và môi trường xử lý nhiệt. Theo tài liệu, "Chế độ xử lý nhiệt."

4.1. Ảnh Hưởng Của Nhiệt Độ Ủ Đến Cơ Tính Thép S10C

Nhiệt độ ủ có ảnh hưởng lớn đến tính chất cơ học của thép S10C. Nhiệt độ ủ quá cao có thể làm giảm độ bền của vật liệu, trong khi nhiệt độ ủ quá thấp có thể không đủ để giảm ứng suất dư. Nghiên cứu này sẽ xác định nhiệt độ ủ tối ưu để đạt được sự cân bằng giữa độ bền và độ dẻo của vật liệu.

4.2. Kiểm Soát Ứng Suất Dư Bằng Phương Pháp Ram Thép

Quá trình ram thép được sử dụng để giảm ứng suất dư trong ống liều sau khi gia công. Nhiệt độ và thời gian ram cần được kiểm soát chặt chẽ để đảm bảo rằng ứng suất dư được giảm thiểu mà không làm ảnh hưởng đến tính chất cơ học của vật liệu. Nghiên cứu này sẽ xác định chế độ ram tối ưu cho ống liều.

V. Kết Quả Thực Nghiệm Đánh Giá Chất Lượng Ống Liều S10C

Sau khi tối ưu hóa quy trình sản xuất và xử lý nhiệt, các mẫu ống liều được chế tạo và kiểm tra chất lượng. Các phương pháp kiểm tra bao gồm kiểm tra kích thước, kiểm tra cơ tính (độ bền kéo, độ bền chảy, độ dãn dài), và kiểm tra khuyết tật bằng phương pháp NDT. Kết quả kiểm tra được so sánh với các tiêu chuẩn kỹ thuật để đánh giá chất lượng của sản phẩm. Theo tài liệu, "KIỂM TRA TĨNH VÀ THỬ NGHIỆM SẢN PHẨM."

5.1. So Sánh Cơ Tính Ống Liều Trước Và Sau Cải Tiến

Kết quả kiểm tra cơ tính của ống liều trước và sau khi cải tiến quy trình sản xuất và xử lý nhiệt được so sánh để đánh giá hiệu quả của các biện pháp cải tiến. Các chỉ số như độ bền kéo, độ bền chảy và độ dãn dài được sử dụng để đánh giá tính chất cơ học của vật liệu.

5.2. Đánh Giá Độ Bền Mỏi Tuổi Thọ Ống Liều F40x170mm

Độ bền mỏi và tuổi thọ của ống liều là các yếu tố quan trọng cần được đánh giá để đảm bảo an toàn trong quá trình sử dụng. Các thử nghiệm mỏi được thực hiện để xác định khả năng chịu tải của ống liều dưới tác động của tải trọng lặp đi lặp lại. Kết quả thử nghiệm giúp dự đoán tuổi thọ của sản phẩm và đưa ra các khuyến nghị về bảo trì và thay thế.

VI. Kết Luận Hướng Phát Triển Nghiên Cứu Ống Liều S10C

Nghiên cứu đã thành công trong việc cải thiện chất lượng ống liều F40x170mm từ thép S10C bằng cách kết hợp phương pháp mô phỏng FEM, tối ưu hóa quy trình xử lý nhiệt và kiểm tra chất lượng nghiêm ngặt. Kết quả nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc chủ động sản xuất đạn dược và nâng cao năng lực quốc phòng. Hướng phát triển tiếp theo của nghiên cứu là tìm kiếm các vật liệu thay thế thép S10C có tính chất cơ học tốt hơn và khả năng chống ăn mòn cao hơn. Theo tài liệu, "Làm chủ công nghệ chế tạo vỏ liều đạn 30 mm Hải quân nguyên bản của Nga, từ đó sàng lọc, cải tiến công nghệ phù hợp với các thiết bị hiện có trong nước đáp ứng cho nhu cầu sản xuất trong nước."

6.1. Đề Xuất Vật Liệu Thay Thế Thép S10C Cho Ống Liều

Việc tìm kiếm các vật liệu thay thế thép S10C có thể giúp cải thiện tính chất cơ học và khả năng chống ăn mòn của ống liều. Các vật liệu tiềm năng bao gồm các loại thép hợp kim cao, hợp kim nhôm và hợp kim titan. Nghiên cứu cần đánh giá kỹ lưỡng các đặc tính của các vật liệu này để lựa chọn vật liệu phù hợp nhất.

6.2. Ứng Dụng Công Nghệ 4.0 Trong Sản Xuất Ống Liều Tương Lai

Việc ứng dụng các công nghệ 4.0 như IoT, AI và Big Data có thể giúp tự động hóa và tối ưu hóa quy trình sản xuất ống liều. Các cảm biến có thể được sử dụng để theo dõi các thông số quan trọng trong quá trình gia công và xử lý nhiệt, và dữ liệu thu thập được có thể được phân tích bằng AI để dự đoán và ngăn ngừa khuyết tật. Điều này sẽ giúp nâng cao hiệu quả sản xuất và giảm chi phí.

Nghiên Cứu Cải Thiện Chất Lượng Ống Liều Kích Thước F40×170mm Từ Thép S10C Bằng Mô Phỏng Và Thực Nghiệm