Nghiên cứu công nghệ biến dạng dẻo mãnh liệt bằng phương pháp cán tích hợp dao động dọc trục của rulo tại HCMUTE

Công nghệ cán là phương pháp gia công kim loại phổ biến, chiếm hơn 70% sản lượng. Tuy nhiên, công nghệ cán truyền thống có hạn chế về độ bền vật liệu. Phương pháp SPD ra đời nhằm khắc phục hạn chế này, tạo ra vật liệu có hạt siêu mịn, tăng cường độ bền mà không giảm độ dai. Nghiên cứu cán này tập trung vào một phương pháp SPD tiên tiến là cán tích hợp dao động dọc trục. Công nghệ chế tạo hiện đại này được áp dụng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp. Các phương pháp SPD khác như ECAP, HPT, ARB, RCS, ECAR, ECAP-Conform, và HRDSR cũng được đề cập đến trong nghiên cứu nhằm so sánh và đánh giá ưu nhược điểm. Nghiên cứu cán so sánh chi tiết giữa các phương pháp này, đặc biệt nhấn mạnh hiệu quả, năng suất, và tính khả thi trong sản xuất đại trà. Cán liên tục và cán nguội cũng được xem xét trong phạm vi nghiên cứu. Vật liệu sử dụng trong nghiên cứu là kim loại, chủ yếu tập trung vào cán thép và cán nhôm. Kỹ thuật cán được cải tiến dựa trên việc tối ưu hóa các tham số, bao gồm lực ép, tốc độ cán, và nhiệt độ. Thiết bị cán được mô tả kỹ lưỡng trong nghiên cứu. Quá trình cán được phân tích dựa trên các nguyên lý vật lý và cơ học. Mô hình toán học được sử dụng để mô phỏng quá trình biến dạng và lưu chuyển vật liệu. Phân tích dao động là một phần quan trọng của nghiên cứu, tập trung vào giảm rung động và giảm tiếng ồn trong quá trình cán. Cán tích hợp các yếu tố mới này giúp cải thiện hiệu suất cán đáng kể. Chi phí sản xuất cũng được xem xét để đánh giá tính kinh tế của công nghệ cán mới.

Nghiên cứu công nghệ cán này sử dụng phương pháp phần tử hữu hạn (FEM). Mô hình toán học được xây dựng dựa trên phần mềm ABAQUS. Mô phỏng cán được thực hiện cho cả bước cán đầu tiên và bốn bước cán liên tiếp. Kết quả mô phỏng bao gồm sự phân bố biến dạng dẻo tương đương (PEEQ), sự giãn rộng của phôi, và nhiệt độ của phôi. Phân tích dao động được thực hiện để đánh giá ảnh hưởng của biên độ dao động đến các thông số trên. Kết quả nghiên cứu cho thấy sự thay đổi đáng kể về hiệu quả cán khi thay đổi các thông số gia công. Thống kê và đo lường được sử dụng để phân tích dữ liệu. Đánh giá về độ chính xác của mô hình được thực hiện. Ứng dụng của công nghệ cán này trong thực tế được đề xuất. Nghiên cứu sinh HCMUTE thực hiện nghiên cứu này dưới sự hướng dẫn của giảng viên HCMUTE. Cơ sở lý thuyết về công nghệ cán và phương pháp phần tử hữu hạn được trình bày rõ ràng. Thực nghiệm được thực hiện tại Đài Loan, kết hợp với mô phỏng bằng phần mềm ABAQUS. Dữ liệu từ thí nghiệm được sử dụng để xác thực mô hình và kết quả mô phỏng. Báo cáo nghiên cứu bao gồm bảng biểu và hình ảnh minh họa rõ ràng. Độ tin cậy của kết quả được đảm bảo qua quá trình kiểm tra và kiểm định. Hiệu quả của công nghệ cán được đánh giá dựa trên hiệu suất, chi phí, và chất lượng sản phẩm. Tối ưu hóa các tham số gia công giúp tăng cường hiệu suất và giảm thiểu chi phí sản xuất. Cán nóng và cán nguội được so sánh về hiệu quả và ứng dụng.

Nghiên cứu công nghệ cán này có ứng dụng thực tiễn cao trong ngành công nghiệp chế tạo. Công nghệ cán tích hợp dao động dọc trục giúp sản xuất vật liệu có độ bền cao, nhẹ, và thân thiện với môi trường. Tự động hóa quá trình cán giúp tăng năng suất và giảm chi phí. Cơ khí chính xác và điều khiển dao động là những yếu tố then chốt. Hiệu quả cán được cải thiện nhờ việc giảm thiểu tiếng ồn và rung động. Sản phẩm nghiên cứu là một bộ code mô phỏng trong phần mềm ABAQUS, hỗ trợ cho việc thiết kế và tối ưu hóa quá trình cán. Kết quả nghiên cứu có thể được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực, bao gồm chế tạo ô tô, hàng không, và xây dựng. Nghiên cứu cũng đề xuất hướng phát triển của công nghệ cán trong tương lai, tập trung vào việc tăng cường tự động hóa, tích hợp trí tuệ nhân tạo, và sử dụng các vật liệu mới. Cán liên tục và cán tự động sẽ trở thành xu hướng trong tương lai. Mô hình số được phát triển trong nghiên cứu đóng vai trò quan trọng trong quá trình thiết kế và phát triển công nghệ cán mới. Tối ưu hóa năng lượng là một yếu tố quan trọng cần được xem xét trong quá trình phát triển công nghệ cán bền vững. Giảm thiểu tác động môi trường là một ưu tiên hàng đầu. Nghiên cứu cần được tiếp tục để hoàn thiện công nghệ cán này và thúc đẩy ứng dụng rộng rãi trong thực tiễn. Đào tạo nguồn nhân lực chất lượng cao trong lĩnh vực này cũng rất quan trọng.