Tài liệu Luận văn tốt nghiệp mô phỏng một số quá trình gia công áp lực

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA KHOA HỌC ỨNG DỤNG BỘ MÔN CƠ KỸ THUẬT ---------------o0o--------------- LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP MÔ PHỎNG MỘT SỐ QUÁ TRÌNH GIA CÔNG ÁP LỰC GVHD: PGS.TS. TRƯƠNG TÍCH THIỆN SVTH: TRẦN KHOA LUẬT MSSV: K0801199 Tp Hồ Chí Minh, 01/2013 GVHD: PGS.TS. Trương Tích Thiện ii SVTH: Trần Khoa Luật ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ***** Cộng hòa xã hội chủ nghĩa Việt Nam Độc lập – Tự do – Hạnh phúc ***** NHIỆM VỤ LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Khoa: KHOA HỌC ỨNG DỤNG Bộ môn: CƠ KỸ THUẬT Họ và tên: TRẦN KHOA LUẬT Ngành : CƠ KỸ THUẬT MSSV: K0801199 Lớp: KU08CKT1 1. Đầu đề luận văn MÔ PHỎNG MỘT SỐ QUÁ TRÌNH GIA CÔNG ÁP LỰC 2. Nhiệm vụ (yêu cầu về nội dung ban đầu): - Tìm hiểu quá trình dập sâu và gia công bằng thủy lực. - Nghiên cứu tìm hiểu lý thuyết dẻo. - Thực hiện tính toán mô phỏng hai quá trình dập sâu và gia công thủy lực co T bằng phương pháp phần tử hữu hạn sử dụng chương trình ANSYS/LS-DYNA và chương trình HYPERVIEW để phân tích kết quả. - Khảo sát các sự thay đổi tham số hình học và chế độ tải lên kết quả bài toán. - Kiểm nghiệm các công thức thiết kế và so sánh với kết quả thực tế, từ đó đưa ra kết luận và kiến nghị. 3. Ngày giao nhiệm vụ: 05.09.2012. 4. Ngày hoàn thành nhiệm vụ: 27.12.2012. 5. Họ và tên người hướng dẫn: PGS.TS. Trương Tích Thiện. Hướng dẫn 100%. Nội dung yêu cầu LVTN đã được thông qua bộ môn. Ngày 05 tháng 09 năm 2012 CHỦ NHIỆM BỘ MÔN NGƯỜI HƯỚNG DẪN CHÍNH (Kí và ghi rõ họ tển) (Kí và ghi rõ họ tên) TS. VŨ CÔNG HÒA PHẦN DÀNH CHO KHOA, BỘ MÔN Người duyệt (chấm sơ bộ): Đơn vị: Ngày bảo vệ: Điểm tổng kết: Nơi lưu trữ luận án: PGS.TS. TRƯƠNG TÍCH THIỆN LỜI CẢM ƠN Luận văn được hoàn thành là kết quả quá trình học tập và nghiên cứu trong những năm học đại học của các sinh viên thực hiện. Bên cạnh những nỗ lực của sinh viên, thành công của luận văn không thể thiếu sự giảng dạy, quan tâm, giúp đỡ của tập thể các thầy cô giáo trường Đại học Bách Khoa thành phố Hồ Chí Minh trong quá trình học tập cũng như lúc thực hiện luận văn tốt nghiệp này. Nhân đây, tôi xin chân thành cảm ơn thầy hướng dẫn – Ts. Trương Tích Thiện cùng tập thể các thầy cô trong bộ môn cơ kỹ thuật, phòng thí nghiệm cơ học đã tận tình quan tâm, hướng dẫn, truyền đạt kiến thức, kinh nghiệm, tạo mọi điều kiện thuận lợi giúp tôi hoàn thành tốt luận văn này. Cũng trong dịp này, tôi xin chân thành cảm ơn gia đình và bạn bè, tập thể lớp cơ kỹ thuật đã hỗ trợ chúng tôi trong suốt quá trình học tập và thực hiện luận văn. TP.HCM, tháng 12 năm 2012 Sinh viên thực hiện Trần Khoa Luật i TÓM TẮT NỘI DUNG Luận văn tập trung nghiên cứu quá trình gia công áp lực với hai bài toán dập sâu và chế tạo co T. Để hiểu rõ hơn quá trình này, ban đầu luận văn tiến hành nghiên cứu các phương pháp khác nhau để  giải bài toán biến dạng dẻo, bao gồm: các công thức giải tích, công thức thực nghiệm và phương pháp phần tử hữu hạn. Vì những đặc điểm riêng của từng phương pháp nên phương pháp giải tích và phương pháp thực nghiệm được dùng để tính toán các kích thước cơ bản của khuôn và phôi dựa vào yêu cầu của bài toán, trong khi đó, phương pháp phần tử  hữu hạn được dùng để  tiến hành mô phỏng tính toán nhằm kiểm tra và đưa ra các kích thước và qui trình hợp lý hơn. Mô hình sẽ  được tạo ra và mô phỏng bằng chương trình ANSYS/LSDYNA sau đó được kiểm tra kích thước và hư  hỏng với giản đồ  giới hạn gia công bằng chương trình HyperView và so sánh với kết quả  thực nghiệm. Ngoài ra, luận văn còn xem xét các tình huống thay đổi kích thước hình học, tải tác dụng, hiện tượng springback. Từ  khóa: Lý thuyết dẻo, Sheet metal, Deepdrawing, HydroForming, Residual stress, Tee brand, FEA, LS­DYNA, HyperView, FLDs ii MỤC LỤC KÝ HIỆU..............................................................................................................................XIII CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ GIA CÔNG ÁP LỰC........................................................ 1.1 Giới thiệu 1 1.2 Các quá trình gia công áp lực phổ biến cho kim loại tấm 1.2.1 Quá trình tạo phôi (blanking and piercing) 1.2.2 Quá trình uốn (bending) 2 2 2 1.2.3 Quá trình ép dãn đều (stretching) 3 1.2.4 Quá trình tạo lỗ (hole extrution) 3 1.2.5 Quá trình dập (stamping, draw die forming) 4 1.2.6 Quá trình gia công thủy lực (fluid forming, hydroforming) 5 1.3 Tổng quan về khuôn dập 1.3.1 Phân loại khuôn dập 6 6 1.3.2 Các bộ phận chính của khuôn dập 8 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT...................................................................................... 2.1 Mô hình ứng xử đơn trục trong chảy dẻo 2.1.1 Mô hình đàn dẻo lí tưởng 11 11 2.1.2 Mô hình đàn hồi­biến cứng tuyến tính 11 2.1.3 Mô hình đàn hồi­biến cứng hàm số mũ 12 2.2 Quan điểm Lagrange và quan điểm Euler về mô tả chuyển động 2.2.1 Quan điểm Lagrange 13 2.2.2 Quan điểm Euler 13 2.3 Phương pháp phần tử hữu hạn 14 iii 13 2.3.1 Giới thiệu phương pháp phần tử hữu hạn 14 2.3.2 Trình tự giải bài toán theo phương pháp phần tử hữu hạn 2.3.3 Thuật toán Explicit Finite Element 15 17 2.3.4 Giới hạn thời gian cho mỗi bước tính trong phương pháp Explicit 23 2.4 Lý thuyết tiếp xúc va chạm 2.4.1 Giới thiệu 24 24 2.4.2 Các phương pháp xử lý bài toán tiếp xúc­va chạm 25 2.4.2.1 Phương pháp ràng buộc động học 25 2.4.2.2 Phương pháp phân phối tham số 25 2.4.2.3 Phương pháp hàm phạt 2.4.2.4 Phương pháp hàm phạt chuẩn 26 2.4.2.5 Phương pháp hàm phạt với ràng buộc mềm 27 2.4.2.6 Phương pháp hàm phạt dựa trên các đoạn 28 2.4.2.7 Tính toán năng lượng tiếp xúc 29 2.4.3 Ma sát trong bài toán tiếp xúc­va chạm 26 29 2.4.3.1 Mô hình Coulomb 30 2.4.3.2 Mô hình arctangent 31 2.4.3.3 Mô hình Stick­Slip 32 2.4.3.4 Mô hình Bilinear (dạng song tuyến tính) 2.4.3.5 Mô hình ma sát trượt 2.4.3.6 Hệ số ma sát 36 2.5 Chia lưới thích ứng (Adaptive meshing) 33 35 37 CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN VÀ MÔ PHỎNG BẰNG PHƯƠNG PHÁP PHẦN TỬ  HỮU HẠN.......................................................................................................................... 3.1 Tính toán và mô phỏng bài toán dập sâu 40 3.1.1 Định nghĩa đơn vị và tham số trong quá trình mô phỏng iv 40 3.1.2 Các bước tính toán ban đầu 42 3.1.3 Mô hình các chi tiết trong quá trình dập 49 3.1.4 Một số loại tiếp xúc được dùng trong mô phỏng 3.1.4.1 contact 3.1.4.2 57 Kiểu tiếp xúc một chiều Forming one way surface­to­surface  58 Kiểu tự tiếp xúc Automatic single surface contact 3.1.5 Quá trình mô phỏng 59 3.1.5.1 Giới thiệu 3.1.5.2 Các điều kiện biên và điều kiện đầu 3.1.5.3 Các đường cong tải 3.1.5.4 FLDs (forming limit diagrams) biểu đồ giới hạn gia công 59 3.1.6 Kết quả mô phỏng trong từng giai đoạn 61 62 67 3.1.6.1 Kết quả ứng suất 67 3.1.6.2 Kết quả biến dạng 72 3.1.6.3 Phân bố độ dày 74 3.1.6.4 Kiểm tra kích thước và hư hỏng khi gia công 74 3.2 Phân tích ảnh hưởng của một số điều kiện khác trong quá trình dập 78 3.2.1 Ảnh hưởng của blankholder 78 3.2.2 Ảnh hưởng của support plate 79 3.2.3 Ảnh hưởng của góc lượn trên khuôn 3.2.4 Ảnh hưởng của ma sát 58 80 80 3.3 Mô phỏng bài toán tạo co T bằng thủy lực 82 3.3.1 Định  nghĩa đơn vị và tham số trong quá trình mô phỏng 3.3.2 Mô hình các chi tiết trong quá trình gia công 84 3.3.2.1 Mô hình khuôn 84 3.3.2.2 Mô hình pít tông 85 3.3.2.3 Mô hình phôi 86 v 83 64 3.3.3 Các loại tiếp xúc được dùng trong mô phỏng 87 3.3.4 Quá trình mô phỏng 88 3.3.5 Các điều kiện biên và điều kiện đầu 3.3.6 Các đường cong tải 89 3.3.7 Kết quả mô phỏng 92 89 3.3.7.1 Kết quả ứng suất 92 3.3.7.2 Kết quả biến dạng 93 3.3.7.3 Kết quả chuyển vị và phân bố độ dày 3.3.7.4 Ứng xử của các vùng vật liệu 95 3.3.8 So sánh kết quả với thực nghiệm 94 98 3.3.9 Phân tích ảnh hưởng của một số tham số lên sản phẩm 101 3.3.9.1 Ảnh hưởng của bán kính góc lượn đến chiều cao sản phẩm 101 3.3.9.2 Ảnh hưởng của hành trình pit tông đến độ biến dạng của phôi 102 3.3.9.3 3.3.10 Ảnh hưởng của punch counter Các cách mô hình hóa bài toán và hướng giải khác 104 105 CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ.......................................................................107 4.1 Kết luận 107 4.2 Kiến nghị 107 TÀI LIỆU THAM KHẢO....................................................................................................109 PHỤ LỤC...............................................................................................................................110 A. Bài toán dập sâu 110 B. Bài toán gia công co T bằng thủy lực 120 C. Chương trình LS­DYNA 129 D. Chương trình HyperView 132 vi DANH MỤC HÌNH Hình 1.1: Sản phẩm sau khi dập cắt.................................................................... Hình 1.2: Quá trình tạo góc lượn bằng phương pháp uốn.................................. Hình 1.3: Quá trình ép dãn đều........................................................................... Hình 1.4: Kết quả quá trình tạo lỗ....................................................................... Hình 1.5: Sản phẩm của quá trình dập sâu.......................................................... Hình 1.6: Co T được sản xuất bằng phương pháp thủy lực................................ Hình 1.7: Khuôn phức hợp.................................................................................. Hình 1.8: Khuôn tandem..................................................................................... Hình 1.9: Khuôn quá trình.................................................................................. Hình 1.10: Khuôn đế mở..................................................................................... Hình 1.11: Khuôn có thanh dẫn.......................................................................... Hình 1.12: Cấu tạo khuôn dập hoàn chỉnh........................................................ Hình 2.1: Mô hình đàn dẻo lí tưởng.................................................................. Hình 2.2: Mô hình biến cứng tuyến tính........................................................... Hình 2.3: Mô hình đàn hồi biến cứng hàm số mũ............................................. Hình 2.4: Phạm vi áp dụng thuật toán Implicit và Explicit............................... Hình 2.5: So sánh hai thuật toán trong một mô phỏng kéo đơn trục................ Hình 2.6: Mô hình lan truyền ứng suất qua ba phần tử..................................... Hình 2.7: Mô hình ma sát Coulumb.................................................................. Hình 2.8: Các dạng xấp xỉ của mô hình ma sát Coulumb................................. Hình 2.9: Sự xấp xỉ hàm bậc với các giá trị của RVCNST............................... Hình 2.10: Các thông số trong mô hình Stick­slip............................................ Hình 2.11: Lược đồ giải của dạng Stick­slip.................................................... Hình 2.12: Mô hình song tuyến tính................................................................. Hình 2.13: Ứng xử của mô hình Coulomb tuyến tính....................................... Hình 2.14: Giới hạn ứng suất ma sát  trong mô hình song tuyến tính.............. Hình 2.15: Quá trình phân chia bậc một của phần tử tam giác......................... Hình 2.16: Quá trình chia bậc  bốn của phần tử tứ giác.................................... vii Hình 3.1: Các kích thước cơ bản cho lần dập đầu tiên..................................... Hình 3.2: Biểu đồ tỷ lệ giới hạn gia công của một số vật liệu.......................... Hình 3.3: Các kích thước cơ bản cho lần dập thứ hai....................................... Hình 3.4: Quá trình dập vuốt............................................................................ Hình 3.5: Các thông số tại khu vực biến dạng.................................................. Hình 3.6: Mô hình tổng quan ¼  khuôn và từng thành phần............................ Hình 3.7: Mô hình khuôn sau khi chia lưới...................................................... Hình 3.8: Mô hình tổng quan ¼  chày và các thành phần................................. Hình 3.9: Mô hình chày và các thành phần sau khi chia lưới........................... Hình 3.10: Mô hình phần tử hữu hạn của blankholder..................................... Hình 3.11: Mô hình phần tử hữu hạn của support plate.................................... Hình 3.12: Mô hình phôi................................................................................... Hình 3.13: Đường cong ứng suất biến dạng của nhôm 3003­O....................... Hình 3.14: Mô hình ¼ bài toán......................................................................... Hình 3.15: Đường cong tải cho blankholder..................................................... Hình 3.16: Đường cong tải cho chày ngoài...................................................... Hình 3.17: Đường cong tải cho chày trong và support plate............................ Hình 3.18: Các trạng thái biến dạng khác nhau của một mẫu thử.................... Hình 3.19: Các vùng biến dạng khác nhau của một sản phẩm......................... Hình 3.20: Biểu đồ giới hạn biến dạng và các vùng đặc trưng khác nhau........ Hình 3.21: Phân bố ứng suất theo phương bán kính sau giai đoạn dập sâu...... Hình 3.22: Phân bố ứng suất theo phương bán kính sau giai đoạn dập lại....... Hình 3.23: Phân bố ứng suất theo phương bán kính sau khi tháo khuôn.......... Hình 3.24: Phân bố ứng suất theo phương chu vi sau giai đoạn dập sâu.......... Hình 3.25: Phân bố ứng suất theo phương chu vi sau giai đoạn dập lại........... Hình 3.26: Phân bố ứng suất theo phương chu vi sau tháo khuôn.................... Hình 3.27: Phân bố ứng suất vonMises ở lần dập sâu...................................... Hình 3.28: Phân bố ứng suất vonMises sau khi dập lại.................................... Hình 3.29: Phân bố ứng suất vonMises sau khi dập vuốt................................. Hình 3.30: Biến dạng vonMises sau quá trình dập sâu..................................... Hình 3.31: Biến dạng vonMise sau quá trình dập lại........................................ viii Hình 3.32: Biến dạng vonMises sau lần dập vuốt............................................. Hình 3.33: Kêt quả phân bố độ dày sau khi tháo khuôn................................... Hình 3.34: Đồ thị bán kính lớp giữa của thành sản phẩm theo chiều cao......... Hình 3.35: Bề dày thành sản phẩm theo chiều cao........................................... Hình 3.36: Phân bố ứng xử của vật liệu sau giai đoạn dập sâu......................... Hình 3.37 Phân bố ứng xử của vật liệu sau giai đoạn dập lại........................... Hình 3.38: Phân bố ứng xử của vật liệu sau khi tháo khuôn............................. Hình   3.39:   Từ   trái   sang:   quá   trình   dập   có   blankholder   và   không   có blankholder...................................................................................... Hình 3.40: Từ trái sang: quá trình dập có support plate và không có support plate................................................................................................. Hình 3.41: Từ trái sang: ứng suất vonMises tại mặt ngoài của phôi tăng khi bán kính góc lượn tại khuôn giảm................................................... Hình 3.42: Ảnh hưởng của lực ma sát.............................................................. Hình 3.43: Giản đồ giới hạn gia công trong điều kiện hệ số ma sát tăng......... Hình 3.44: Mô hình CAD của hệ thông............................................................ Hình 3.45: Mô hình CAD của một nữa khuôn, (các đơn vị theo mm)............. Hình 3.46: Mô hình khuôn................................................................................ Hình 3.47: Mô hình pit tông.............................................................................. Hình 3.48: Mô hình phôi................................................................................... Hình 3.49: Đường cong ứng suất biến dạng vật liệu của phôi.......................... Hình 3.50: Mô hình ¼ bài toán......................................................................... Hình 3.51: Đường cong tải của áp suất và hành trình của pit tông theo thời gian.................................................................................................. Hình 3.52: Đường cong tải thực nghiệm và tải mô phỏng (Pinaki, Ray)......... Hình 3.53: Phân bố ứng suất vonMises tại thời điểm áp suất nén đạt giá cực đại.................................................................................................... Hình 3.54: Phân bố ứng suất vonMises sau giai đoạn xả.................................. Hình 3.55: Phân bố biến dạng vonMises lúc áp suất nén đạt giá trị  cực đại ......................................................................................................... Hình 3.56: Phân bố biến dạng vonMises sau giai đoạn xả................................ ix Hình 3.57: Kết quả chuyển vị theo phương Y.................................................. Hình 3.58: Phân bố độ dày của thành sản phẩm............................................... Hình 3.59: Ứng xử của các vùng vật liệu ở giai đoạn chuẩn bị........................ Hình 3.60: Biến dạng dẻo của phôi sau giai đoạn chuẩn bị.............................. Hình 3.61: Phân bố ứng xử sau giai đoạn nén.................................................. Hình 3.62: Phân bố ứng xử sau giai đoạn xả.................................................... Hình 3.63: Biến dạng dẻo sau khi kết thúc quá trình xả................................... Hình 3.64: Đường khảo sát biến dạng L và chiều cao H của co T................... Hình 3.65: Kết quả phân bố độ dày theo vị trí của Pinaki, Ray...................... Hình 3.66: Đồ thị phân bố độ dày theo vị trí của Luận Văn........................... Hình 3.67: Ảnh hưởng của góc lượn lớn đến chiều cao sản phẩm................. Hình 3.68: Đồ thị chiều cao của co đạt được theo góc lượn........................... Hình 3.69: Nếp nhăn phát triển do hành trình pit tông quá lớn...................... Hình 3.70: Nếp nhăn phát triển ở giữa phôi.................................................... Hình 3.71: Hiện tượng phôi tách khỏi khuôn.................................................. Hình 3.72: Ảnh hưởng của punch counter...................................................... Hình 3.73: Bài toán mô hình bằng phần tử khối............................................. x Phụ  lục 1: Bộ  giải LS­DYNA Solver tích hợp vào chương trình ANSYS ....................................................................................................... Phụ lục 2: Tùy chọn số nhân xử lý cho quá trình tính toán............................ Phụ lục 3: Giao diện của chương trình HyperView........................................ xi DANH MỤC BẢNG Bảng 2.1 Ưu điểm và nhược điểm của hai thuật toán....................................... Bảng 3.1: Đơn vị dùng trong mô phỏng........................................................... Bảng 3.2: Tham số dùng trong mô phỏng......................................................... Bảng 3.3: Số lần dập đề nghị cho quá trình dập sâu......................................... Bảng 3.4: Mô hình phần tử hữu hạn các thành phần của khuôn....................... Bảng 3.5: Bảng số liệu mô hình chày............................................................... Bảng 3.6: Tính chất cơ bản của nhôm 3003­O................................................. Bảng 3.7: Số liệu mô hình blankholder,support plate và phôi.......................... Bảng 3.8: Các kiểu tiếp xúc trong LS­DYNA.................................................. Bảng 3.9: Đơn vị dùng trong bài toán gia công bằng thủy lực......................... Bảng 3.10: Tham số dùng trong bài toán gia công bằng thủy lực.................... Bảng 3.11: Thông số mô hình của khuôn và pit tông....................................... Bảng 3.12: So sánh các kích thước cơ bản của co T với thực nghiệm.............. Bảng 3.13: Kết quả phân bố độ dày theo vị trí (đơn vị mm)............................ xii KÝ HIỆU Ứng suất và biến dạng  hoặc  n ứng suất pháp  hoặc  t ứng suất tiếp  s hoặc  o ứng suất chảy  ứng suất tương đương  biến dạng pháp Các thông số vật liệu E mô đun Young  hệ số Poission  khối lượng riêng k hệ số cứng n hệ số mũ biến cứng c vận tốc lan truyền âm thanh Các ký hiệu khác {} vec tơ [] ma trận || || độ lớn vec tơ fn lực pháp tuyến ft lực tiếp tuyến v vận tốc trượt x, y, z hoặc x1 , x 2 , x 3 các tọa đồ Đề-các  hệ số nhân của hệ số ma sát  khoảng chuyển tiếp giữa vùng ma sát và vùng trượt  hệ số ma sát W năng lượng xiii Chương 1: Tổng quan CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ GIA CÔNG ÁP LỰC 1.1 Giới thiệu Phương pháp gia công áp lực là phương pháp gia công dựa vào nguyên lý biến dạng dẻo của kim loại dưới tác dụng của ngoại lực nhằm làm thay đổi hình dáng, kích thước của phôi theo ý muốn. Với các ưu điểm khử được một số khuyết tật như rỗ khí, rỗ co làm tổ chức kim loại mịn, cơ tính sản phẩm cao. Độ bóng, độ chính xác cao hơn các chi tiết đúc và dễ tiến hành cơ khí, tự động hóa nên năng suất cao và giá thành hạ. Về cơ bản, có thể phân loại các phương pháp gia công áp lực thành những loại sau  Phương pháp cán (rolling).  Phương pháp kéo, ép kim loại (extrusion, drawing).  Rèn tự do (forging).  Dập nóng, dập nguội (stamping). Trong điều kiện giới hạn về thời gian, luận văn chỉ tập trung vào vấn đề gia công áp lực cho tấm mỏng mà cụ thể là trong quá trình dập sâu và quá trình gia công co T bằng thủy lực. Công nghệ cán liên tục ngày nay đã tạo ra các tấm mỏng có chất lượng cao với giá thành thấp. Phần lớn kim loại tấm được tạo ra bằng cách cán nóng hoặc nguội, sau đó chúng được đưa vào sử dụng trong các lĩnh vực sản xuất máy móc, công trình xây dựng, bình chứa hóa chất, thực phẩm và rất nhiều ứng dụng tương tự khác. So với các phương pháp như đúc, cắt gọt…phương pháp gia công áp lực cho năng suất cao và giảm giá thành đáng kể, ngoài ra, các tính chất của sản phẩm như hình dáng, khối lượng, độ dày, độ bóng, tính thẩm mĩ được kiểm soát tốt hơn. Công nghệ dập kim loại đã có những bước tiến lớn khi mà những vật liệu có mô-đun đàn hồi và mô-đun dẻo cao, do đó sản phẩm sau khi được tạo hình có độ cứng, tỉ số giữa độ bền trên khối lượng ngày càng lớn và có cơ tính vượt trội so với các phương pháp khác như đúc, cắt gọt. Trong điều kiện sản xuất hàng loạt, sử dụng khuôn dập cho năng suất cao nhất. GVHD: PGS.TS. Trương Tích Thiện 1 SVTH: Trần Khoa Luật Chương 1: Tổng quan 1.2 Các quá trình gia công áp lực phổ biến cho kim loại tấm 1.2.1 Quá trình tạo phôi (blanking and piercing) Thông thường kim loại tấm được bảo quản ở dạng cuộn, quá trình đầu tiên là trải phẳng và cắt thành từng tấm nhỏ, những tấm nhỏ này có thể được đưa vào khuôn dập tạo hình hoặc cắt thành từng miếng nhỏ hơn. Tuy không đây chưa hẳn là quá trình gia công áp lực nhưng vẫn được khảo sát do tính phổ biến của nó vì hầu hết phôi kim loại tấm được tạo thành theo cách này. Ở đây, sau khi phôi được tạo thành, vùng rìa bị biến cứng, điều này sẽ gây ra khó khăn trong quá trình dập tiếp theo. Hình 1.1: Sản phẩm sau khi dập cắt 1.2.2 Quá trình uốn (bending) Quá trình uốn đơn giản nhất là tạo nếp gấp thẳng trên tấm kim loại. Đặc điểm của quá trình này là chỉ có khu vực bị uốn (nhỏ) chịu biến dạng, phần còn lại thì không. Nếu kim loại không đồng nhất hoặc có khuyết tật, hư hỏng vẫn có thể xuất hiện ngoài vùng uốn, và ảnh hưởng của hiện tượng đàn hồi (springback) là đáng kể. GVHD: PGS.TS. Trương Tích Thiện 2 SVTH: Trần Khoa Luật Chương 1: Tổng quan Hình 1.2: Quá trình tạo góc lượn bằng phương pháp uốn 1.2.3 Quá trình ép dãn đều (stretching) Đây là quá trình tạo hình trong đó phần lớn tấm kim loại được kéo dãn và uốn đồng thời bằng trên khuôn.Vùng biên của phôi được cố định và chày có dạng khối liền ép vào phôi theo phương đứng. Ứng suất kéo xuất hiện ở vùng biên và ứng suất nén xuất hiện tại vùng tiếp xúc giữa đe và tấm kim loại. Hình 1.3: Quá trình ép dãn đều 1.2.4 Quá trình tạo lỗ (hole extrution) Quá trình mở rộng lỗ đã có sẵn và tạo thêm viền (flanger) ở một phía của phôi. GVHD: PGS.TS. Trương Tích Thiện 3 SVTH: Trần Khoa Luật Chương 1: Tổng quan Hình 1.4: Kết quả quá trình tạo lỗ 1.2.5 Quá trình dập (stamping, draw die forming) Quá trình dập được xem là quá trình gia công áp lực rộng rãi nhất. Nó có thể loại bỏ nhiều thành phần của một chi tiết mà trước đây muốn liên kết phải dùng mối hàn, đinh tán. Mặc dù phương pháp dập đã được áp dụng từ rất lâu nhưng thời gian và giá thành cho việc chế tạo khuôn vẫn còn rất tốn kém do phải làm nhiều mẫu thử, đặc biệt khi phải chế tạo những chi tiết có: - Biên dạng của chi tiết phức tạp Ma sát giữa phôi và khuôn biến đổi liên tục Các quá trình giãn nở vì nhiệt, chế độ dập… Hiện tượng đàn hồi (springback) sau khi tháo khuôn Trong quá trình dập tạo hình, có ba quá trình cơ bản: - Dập sâu (deep drawing) Dập lại (redrawing) Dập vuốt (ironing) GVHD: PGS.TS. Trương Tích Thiện 4 SVTH: Trần Khoa Luật