- ĐỖ QUANG LONG MÔ PHỎNG SỐ QUÁ TRÌNH CÁN VÀNH TẠO HÌNH CHO CHI TIẾT VÒNG BI TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC KỸ THUẬT VẬT LIỆU Hà Nội – 2011 2 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI. - ĐỖ QUANG LONG MÔ PHỎNG SỐ QUÁ TRÌNH CÁN VÀNH TẠO HÌNH CHO CHI TIẾT VÒNG BI Chuyên ngành: KHOA HỌC VÀ KỸ THUẬT VẬT LIỆU KIM LOẠI TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC KỸ THUẬT VẬT LIỆU NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS. - Lý do chọn đề tài Tạo hình các chi tiết dạng vành ở nước ta cũng đã được các nhà chuyên môn quan tâm nghiên cứu nhưng chủ yếu sử dụng các phương pháp truyền thống như đúc, tiện,…Tuy nhiên các phương pháp này còn có nhiều điểm hạn chế về cơ tính. - Các chi tiết sau khi đúc, tiện phải có một chế độ xử lý cơ nhiệt phù hợp mới có được những tính chất mong muốn. - Nhằm khắc phục những nhược điểm của các phương pháp gia công truyền thống trong việc sản xuất các chi tiết vành cỡ lớn, nhiều nhà kỹ thuật trên thế giới đã nghiên cứu và phát triển một phương pháp công nghệ mới đó là “cán vành” cho phép nâng cao năng suất, chất lượng, dễ dàng đa dạng hóa sản phẩm trên cùng một thiết bị và phù hợp với mọi loạt sản xuất từ nhỏ đến lớn. - Phương pháp cán vành làm tăng cơ tính của chi tiết nhờ tổ chức thớ của kim loại theo phương tiếp tuyến của vành tròn. - Ngoài ra, các chi tiết nhận được từ phương pháp này có thể đạt được kích thước và khối lượng lớn, khả năng tự động hóa cao, thiết bị không quá phức tạp, tiết kiệm vật liệu, thời gian chế tạo ngắn nên năng suất rất cao. - Với những ưu điểm nổi trội của công nghệ cán vành và hiện nay chưa có công trình nghiên cứu nào về cán vành ở Việt Nam, chính vì vậy tác giả đã lựa chọn đề tài: “Mô phỏng số quá trình cán vành tạo hình cho chi tiết vòng bi” nhằm làm chủ và tối ưu công nghệ cán vành chi tiết vòng bi bằng mô phỏng số. - Mục đích và phương pháp nghiên cứu Trên cơ sở xem xét các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình cán vành luận văn đã sử dụng phương pháp phần tử hữu hạn để mô phỏng tối ưu các thông số công nghệ quá trình cán vành vòng bi như: tốc độ ép, vận tốc góc, ma sát và nhiệt độ. - Nội dung chính Xuất phát từ qui trình công nghệ, các điều kiện công nghệ trong cán vành đề tài đã hệ thống hóa các cơ sở lý thuyết chính liên quan đến cán vành. - Từ đó xây dựng mô hình cán vành vòng bi bao gồm mô hình hình học như trên hình 1. - Sơ đồ cán vành vòng bi Với chi tiết chọn để mô phỏng tạo hình là vòng bi yêu cầu làm việc trong điều kiện khắc nghiệt vừa phải đảm bảo khả năng chịu mài mòn, độ dẻo dai cao, đôi khi còn chịu cả nhiệt độ cao nên để đưa ra được các thông số công nghệ tối ưu là rất cần thiết. - Trên cơ sở đó vật liệu thép hợp kim AISI4340 đã được chọn. - Bài toán cán vành vòng bi được thực hiện ở trạng thái dẻo nhớt nên mô hình vật liệu Jonhson-Cook đã được ứng dụng để mô phỏng trên phần mềm Deform3D. - Mô hình Jonhson-Cook mô tả ứng suất chảy như là một hàm của mức độ biến dạng, tốc độ biến dạng và nhiệt độ, nghĩa là có quá trình hóa bền biến dạng, hóa bền tốc độ biến dạng và hóa mềm nhiệt, được biểu diễn trong công thức (1). - (1) Trong đó: A giới hạn chảy ban đầu của vật liệu tại nhiệt độ phòng. - là tốc độ biến dạng tương đương chuẩn hóa theo tốc độ biến dạng tham chiếu. - T0 là nhiệt độ phòng, Tm là nhiệt độ nóng chảy của vật liệu, n là số mũ hóa bền biến dạng, m chịu tác động của hóa mềm do nhiệt, C hệ số nhạy cảm với tốc độ biến dạng. - Mô hình này giả thiết rằng độ nghiêng của đường cong chảy là tác động độc lập bởi hóa bền biến dạng và nhạy cảm với tốc độ biến dạng, ứng xử cơ nhiệt tương ứng với 3 thành phần trong ngoặc. - Thành phần thứ nhất là chỉ số dẻo biểu diễn hóa bền biến dạng. - Thành phần thứ hai là chỉ số độ nhớt trong trường hợp này ứng suất chảy của vật liệu tăng khi vật liệu bị áp đặt ở tốc độ biến dạng tăng. - Trục ép tạo hình Phôi Trục dẫn đỡ Trục quay tạo hình 5 Vật liệu làm trục ép và trục quay tạo hình được coi là tuyệt đối cứng. - nhiệt độ T và 11000C. - Với các điều kiện trên, bài toán được thực hiện trên môđun cán vành của phần mềm Deform3D, kết quả tối ưu được đưa ra cho bài toán cán vành vòng bi dưới dạng ảnh hưởng của các thông số như ma sát, tốc độ quay, tốc độ ép và nhiệt độ. - Xây dựng được quy trình công nghệ, hệ thống hóa cơ sở lý thuyết chung về cán vành. - Tổng hợp và lựa chọn mô hình vật liệu cho cán nóng vành − Đưa ra các thông số công nghệ tối ưu như vận tốc trục ép, tốc độ quay của trục chính, nhiệt độ và ma sát cho bài toán tạo hình vòng bi cầu tự lựa một dãy. - Tốc độ quay của trục chính tăng làm tăng khả năng biến dạng đồng đều của phôi. - Ma sát làm biến dạng không đồng nhất và tăng nhiệt cho quá trình cán. - Nhiệt độ phôi ban đầu ảnh hưởng rất mạnh đến khả năng biến dạng của phôi. - Tốc độ ép của trục áp lực nên nhỏ. - Qua nghiên cứu ta có thể chọn các thông số tối ưu cho quá trình cán vòng bi như sau: T C, f=0.5, v=1mm/s,ω=20rad/s. - Hướng nghiên cứu tiếp theo. - Nghiên cứu giãn rộng trong quá trình cán vành − Thiết kế chế tạo thiết bị và thực nghiệm tại Việt Nam
Xem thử không khả dụng, vui lòng xem tại trang nguồn hoặc xem
Tóm tắt