Nghiên cứu ứng dụng công nghệ ép thủy tĩnh và thủy động để chế tạo các sản phẩm có hình dạng phức tạp từ vật liệu khó biến dạng, độ bền cao

«ng cã khuyÕt tËt. H×nh 1.3- D©y nh«m nhiÒu sîi H×nh 1.5- S¶n phÈm cña c«ng nghÖ ETD H×nh 1.4- S¶n phÈm Ðp ®ïn thñy ®éng 7 Ch−¬ng 2 m« h×nh vµ ph−¬ng ph¸p tÝnh to¸n trong Ðp thñy tÜnh vµ thñy ®éng 2.1. M« h×nh vµ ph−¬ng ph¸p tÝnh to¸n trong ETT 2.1.1. M« h×nh øng xö cña vËt liÖu bét kim lo¹i biÕn d¹ng ë tr¹ng th¸i nguéi Trªn c¬ së c¸c sè liÖu thùc nghiÖm nhËn d¹ng thuéc tÝnh vµ c¸c th«ng tin tõ c¸c kÕt qu¶ nghiªn cøu cña nhiÒu t¸c gi¶, b»ng c¸c ph−¬ng ph¸p biÕn ®æi thuËt to¸n ta cã ph−¬ng tr×nh: ⎥⎦ ⎤⎢⎣ ⎡ ση−η+σηησ σ=ε 1tr 6 AB6 2 A K d d iii ieq eqp .)( )()()( )(' §©y chÝnh lµ m« h×nh øng xö cña hçn hîp bét kim lo¹i gåm hai cÊu tö biÕn d¹ng ë tr¹ng th¸i nguéi. HÖ sè K’ (ηI) cã vai trß cña m« ®un ho¸ bÒn do sù gi¶m dÇn cña ®é xèp trong qu¸ tr×nh biÕn d¹ng g©y nªn. a) M« h×nh øng xö tr−êng hîp Ðp mét chiÒu trong khu«n trô Tõ ph−¬ng tr×nh øng xö, thay c¸c ®iÒu kiÖn biªn ta cã: B12A BA9 K dtrB 2 A K 1dd zzzz eq eq zz + σ=⎥⎦ ⎤⎢⎣ ⎡ σ+σσ σ=ε ' ' ' )( b) M« h×nh øng xö trong Ðp thuû tÜnh Trong tr−êng hîp ETT ph−¬ng tr×nh øng xö cã d¹ng: BdBdd vp .. γ=λ=ε . Trong ®ã: 2vp d dB ⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛ γ ε= . B d d3K vpε σ=' . M« h×nh cho phÐp m« t¶ ®Æc tÝnh nÐn ®−îc vµ sù ho¸ bÒn cña vËt liÖu trong qu¸ tr×nh biÕn d¹ng. ViÖc ¸p dông m« h×nh nµy cho kÕt qu¶ tÝnh víi ®é chÝnh x¸c cao nh−ng ®ßi hái ph¶i tÝnh to¸n chi tiÕt cô thÓ ®Ó ¸p ®Æt c¸c ®iÒu kiÖn biªn phï hîp nh−: h×nh d¹ng, kÝch th−íc vv....ch−¬ng tr×nh tÝnh to¸n dµi mÊt nhiÒu thêi gian. 2.1.2. M« h×nh HECKEL Qu¸ tr×nh Ðp bét cã thÓ biÓu diÔn b»ng tû sè gi÷a sù thay ®æi mËt ®é vËt Ðp vµ l−îng lç xèp trong vËt Ðp: )1( Dk dP dD −= Trong ®ã D lµ mËt ®é t−¬ng ®èi cña vËt Ðp, P-¸p lùc Ðp, k- h»ng sè. Víi D0 lµ mËt ®é t−¬ng ®èi khi ¸p lùc Ðp b»ng 0 sÏ cã: 8 kPA D +=−1 1ln ë ®©y A= ln (1/ 1-D0) lµ h»ng sè tÝnh ®Õn kÝch th−íc phÇn tö bét vµ ®é cÇu ho¸ cña chóng. Nh− vËy ®å thÞ ln (1/ 1-D0) = f(P) lµ ®−êng th¼ng. Heckel ®· chøng minh ®−îc r»ng k~1/ 3σ0 víi σ0 lµ giíi h¹n ®µn håi cña vËt liÖu. 2.1.3. M« h×nh KAWAKITA Theo Kawakita: bP abP V VVC += −= 10 0 hoÆc: PabaVV V C 1.111 0 0 +=−= Víi C- Møc ®é gi¶m t−¬ng ®èi cña thÓ tÝch bét V0- ThÓ tÝch bét ban ®Çu V- ThÓ tÝch bét khi Ðp ë ¸p lùc P a,b- H»ng sè §å thÞ biÓu diÔn sù phô thuéc cña 1/C vµo 1/P lµ ®−êng th¼ng. Khi P→∞ th× a= 1- V∞/ V0 víi V∞ lµ thÓ tÝch vËt Ðp khi Ðp ë ¸p suÊt lín v« cïng, hÖ sè a t−¬ng ®−¬ng víi ®é xèp cña vËt Ðp ë thêi ®iÓm ban ®Çu. 2.2. M« h×nh vµ ph−¬ng ph¸p tÝnh to¸n trong Ðp thñy ®éng Theo ®¨ng ký s¶n phÈm cña ®Ò tµi, c¸c s¶n phÈm chÕ t¹o b»ng c«ng nghÖ ETD ®−îc chÕ t¹o tõ ®ång ®á M1. §Ó cã ®−îc c¸c th«ng tin cÇn thiÕt cho viÖc nghiªn cøu, thiÕt kÕ trang bÞ c«ng nghÖ nh− buång t¹o ¸p suÊt cao, chµy Ðp, khu«n h×nh, ¸p lùc Ðp cÇn thiÕt vµ c¸c b−íc c«ng nghÖ, viÖc nghiªn cøu, kh¶o s¸t thuéc tÝnh biÕn d¹ng vËt liÖu cña c¸c s¶n phÈm vµ vËt liÖu cho chÕ t¹o trang bÞ c«ng nghÖ. §Ò tµi ®· nghiªn cøu kh¶o s¸t thuéc tÝnh biÕn d¹ng cña mét sè lo¹i vËt liÖu: ThÐp giã P18, thÐp 40X vµ ®ång ®á M1. Møc ®é biÕn d¹ng ®èi víi ®ång ®á M1 nªn chän trong kho¶ng: 20÷70 %; t−¬ng øng víi møc ®é biÕn d¹ng, øng suÊt t¸c dông lªn vËt liÖu chän: 150÷350 MPa C¨n cø vµo nh÷ng thay ®æi trong qu¸ tr×nh thùc hiÖn ®Ò tµi s¶n phÈm cÇn tËp trung nghiªn cøu sö dông vËt liÖu M1 v× vËy c¸c trang bÞ c«ng nghÖ thiÕt kÕ ®ñ n¨ng lùc ®Ó nghiªn cøu chÕ t¹o c¸c s¶n phÈm. 9 Ch−¬ng 3 Nghiªn cøu c¸c ¶nh h−ëng trong Ðp thñy tÜnh vµ thñy ®éng 3.1. Mét sè hiÖn t−îng xÈy ra trong c«ng nghÖ Ðp thñy tÜnh 3.1.1. ¶nh h−ëng cña ®Æc tr−ng bét Ðp TÝnh chÊt ®Æc tr−ng cña bét khi Ðp cã mét gi¸ trÞ ý nghÜa lín h¬n so víi chÝnh tÝnh chÊt cña kim lo¹i t¹o nªn chóng. Ph©n bè kÝch th−íc h¹t vµ h×nh d¹ng cña chóng lµ hai ®Æc tr−ng quan träng nhÊt cña bét. Râ rµng r»ng khi Ðp, chóng liªn quan kh«ng nh÷ng ®Õn sù biÕn d¹ng phÇn tö bét mµ cßn liªn quan tíi kh¶ n¨ng dÝnh, liªn kÕt ë bÒ mÆt. §Ó hiÓu râ tÝnh chÊt cña bét cÇn ph¶i x¸c ®Þnh ®−îc bÒ mÆt riªng cña chóng. T¨ng bÒ mÆt riªng th−êng lµm gi¶m khèi l−îng ®èng, t¨ng vïng dÝnh nguéi vµ t¨ng ®é bÒn cña vËt Ðp. MÆt kh¸c, khèi l−îng ®èng nhá g¾n liÒn víi thÓ tÝch khu«n Ðp lín h¬n, khi ®ã chµy Ðp chuyÓn dÞch còng lín h¬n vµ kÐo theo ®ã lµ mËt ®é trong thÓ tÝch vËt Ðp cµng ph©n t¸n h¬n. Sù t¨ng khèi l−îng ®èng kh«ng h¼n sÏ t¨ng mËt ®é vËt Ðp. Víi bét cã khèi l−îng ®èng nhá, cã thÓ t¨ng mËt ®é vËt Ðp b»ng ¸p lùc Ðp cao h¬n, nh−ng nh− vËy còng t¨ng ®é mµi mßn khu«n Ðp. Trong vËt Ðp tõ bét rÊt mÞn sÏ t¹o ra nh÷ng lç xèp mÞn, lç xèp nµy sÏ ®−îc lo¹i trõ khi thiªu kÕt, nh−ng bét mÞn nµy th−êng tÝnh ch¶y kÐm, do vËy qu¸ tr×nh ®iÒn ®Çy khu«n Ðp còng kÐm. Bét th« h¬n sÏ cã tÝnh ch¶y tèt h¬n nh−ng còng t¹o ra lç xèp lín h¬n vµ cã thÓ chóng kh«ng ®−îc ®iÒn ®Çy kÝn trong qu¸ tr×nh thiªu kÕt. ChÝnh v× vËy, trong thùc tÕ Ðp cÇn cã sù ®ång nhÊt vÒ kÝch th−íc phÇn tö bét ®Ó t¹o vËt Ðp cã mËt ®é ®ång ®Òu cao. Trong qu¸ tr×nh Ðp nãng, do cã ¸p lùc Ðp vµ ë nhiÖt ®é cã xuÊt hiÖn pha láng nªn phÇn lín lç xèp ®−îc lo¹i trõ, tuy nhiªn sù ®ång nhÊt vÒ kÝch th−íc phÇn tö bét vÉn lµ ®iÒu kiÖn quan träng ®Ó t¹o chi tiÕt cã mËt ®é cao. C¸c phÇn tö bét cã h×nh d¹ng bÊt kú, kh«ng tu©n theo mét d¹ng cè ®Þnh nµo sÏ t¹o nªn liªn kÕt tèt h¬n khi Ðp so víi bét cã d¹ng h×nh cÇu, tr¬n nh½n. VËt Ðp tõ nh÷ng phÇn tö bét kiÓu nµy cã ®é bÒn lín h¬n nhê t¨ng diÖn tÝch tiÕp xóc gi÷a c¸c phÇn tö. 3.1.2. Qui luËt Ðp Cã thÓ chia qu¸ tr×nh Ðp lµm 3 giai ®o¹n nh− h×nh 3.1 Giai ®o¹n a: MËt ®é t¨ng nhanh v× c¸c phÇn tö bét chuyÓn dÞch t−¬ng ®èi tù do vµ ®iÒn ®Çy lç trèng bªn c¹nh. Giai ®o¹n b: BiÕn d¹ng bét lín, do vËy lùc Ðp t¨ng nh−ng thÓ tÝch khèi bét kh«ng gi¶m. Giai ®o¹n c: ThÓ tÝch vËt Ðp tiÕp tôc gi¶m. Trong thùc tÕ, qu¸ tr×nh Ðp x¶y ra hÇu nh− ®ång thêi c¶ ba giai ®o¹n. D−íi t¸c dông cña lùc Ðp, bét cã hµnh vi gièng nh− chÊt láng, cã chiÒu h−íng ch¶y vÒ mäi phÝa, do vËy xuÊt hiÖn ¸p suÊt Ðp t¸c dông lªn thµnh khu«n. Lùc Ðp t¸c 10 dông lªn thµnh khu«n sÏ nhá h¬n so víi t¸c dông theo h−íng Ðp, do ®ã mËt ®é trong thÓ tÝch vËt Ðp sÏ kh«ng ®ång ®Òu. 3.1.3. ¶nh h−ëng cña ®iÒu kiÖn Ðp. C¸c ®iÒu kiÖn Ðp nh− trang bÞ Ðp, thêi gian Ðp, thêi gian gi÷ ¸p cã ¶nh h−ëng ®Õn ®−êng cong Ðp. Sù thay ®æi tèc ®é Ðp, kh«ng cã ¶nh h−ëng ®¸ng kÓ vÒ kü thuËt ®Õn kÕt qu¶ Ðp. Trang bÞ Ðp vÒ c¬ b¶n do thiÕt bÞ vµ vËt Ðp quy ®Þnh. Trong qu·ng t¨ng ¸p ®Òu kho¶ng 30 MPa ®é ®Æc xÝt ®¹t gÇn 75%. Sù gi¶m thÓ tÝch lín nhÊt x¶y ra trong kho¶ng ¸p suÊt nµy. Sù t¨ng ¸p suÊt Ðp cã ý nghÜa quan träng ®èi víi tÝnh chÊt vËt Ðp. Ng−îc l¹i, tèc ®é t¨ng ¸p l¹i cã ý nghÜa kh¸c. §iÒu ®ã phô thuéc vµo l−îng kh«ng khÝ hoÆc l−îng khÝ chøa trong vËt liÖu Ðp. Tõ ®ã cã thÓ suy ra ¸p suÊt kh«ng khÝ trong lç xèp: R- s F 1 o R F S (ρ ρ ).ρρ = ρ (ρ -ρ ).ρ Cã thÓ gi¶m hoÆc lo¹i trõ ¸p suÊt kh«ng khÝ cao trong c¸c lç xèp b»ng: • Gi¶m ®é Èm cña vËt liÖu • T¨ng mËt ®é l¾c cña vËt liÖu trong khu«n b»ng c¸ch ®Çm tr−íc c¸c h¹t trong khu«n, l¾c hoÆc chän ph©n bè cÊp h¹t tèi −u. • Hót ch©n kh«ng vá khu«n ®· ®iÒn ®Çy. Thêi gian cùc trÞ tE ®Ó gi¶i ¸p cã thÓ x¸c ®Þnh nh− sau: a E m vt v = Trong ®ã: Va ThÓ tÝch kh«ng khÝ tho¸t ra. Vm ThÓ tÝch tho¸t khÝ trung b×nh trong qu¸ tr×nh gi¶m ¸p theo thêi gian. Thêi gian cùc trÞ tE t¨ng ®èi víi vËt Ðp lín vµ gi¶m khi ¸p suÊt thuû tÜnh 3.2. Mét sè hiÖn t−îng xÈy ra trong c«ng nghÖ ETD 3.2.1. Dßng vËt liÖu H×nh 3.1- Sù phô thuéc cña mËt ®é vËt Ðp vµo ¸p lùc Ðp 0 2 60 Lùc Ð MËt ®é a b c 11 Khi Ðp ®ïn thñy tÜnh ng−êi ta ¸p dông quy t¾c gãc më khu«n nhá (2α ≤ 45o). H¬n n÷a do ®iÒu kiÖn b«i tr¬n tèt trong khu«n nªn tæn hao do ma s¸t nhá. Khi gãc vai nhá tæn hao do dÞch chuyÓn nhá, dßng vËt liÖu ®−îc biÕn d¹ng mét c¸ch lý t−ëng víi gi¶ thiÕt r»ng dßng vËt liÖu ®i ra khái lç khu«n ®Òu ®Æn theo tõng líp. 3.2.2. HiÖn t−îng stick-slip Khi Ðp ch¶y thñy ®éng chÊt truyÒn ¸p bao quanh ph«i Ðp, ®ång thêi lµ chÊt b«i tr¬n. Cã nhiÒu lo¹i chÊt b«i tr¬n ®−îc sö dông. C¸c c«ng tr×nh nghiªn cøu ®· kh¼ng ®Þnh: chÊt láng ë trong vïng biÕn d¹ng chØ víi mét tèc ®é nhÊt ®Þnh cña ph«i th× míi t¹o nªn sù b«i tr¬n thñy ®éng. §Ó t¹o ra mµng b«i tr¬n gi÷a ph«i vµ khu«n th× tèc ®é tèi thiÓu ph¶i lµ: v > η α 6 )(tg.s.kf Cßn ®Ó t¹o ra mµng b«i tr¬n thñy ®éng tèc ®é giíi h¹n lµ: v > η α 6 )(tg.s.k f . 2 . 1 0 A A Trong ®ã: kf : øng suÊt ch¶y (MPa) s : §é dÇy líp b«i tr¬n (µm) α : 1/2 gãc më khu«n η : §é nhít ®éng häc (mPas) Ao/A1 Tû lÖ tiÕt diÖn Nguyªn nh©n ban ®Çu g©y sù xuÊt hiÖn hiÖn t−îng stick-slip lµ sù b«i tr¬n kh«ng ®Çy ®ñ ë ®Çu qu¸ tr×nh, khi ®ã ch−a cã mµng b«i tr¬n ®−îc t¹o ra. Qu¸ tr×nh nµy cã sù dao ®éng lín vÒ ¸p lùc nªn tèc ®é s¶n phÈm ra kh«ng ®Òu t¹o nªn c¸c vÕt g»n trªn bÒ mÆt s¶n phÈm. ¸p suÊt ®Ønh cña mét sù dao ®éng t¾t dÇn phô thuéc vµo ®é nhít cña chÊt b«i tr¬n vµ l−îng chÊt truyÒn ¸p cã trong buång ¸p suÊt. B»ng c¸ch dïng chÊt b«i tr¬n cã ®é nhít cao cã thÓ tr¸nh ®−îc hiÖn t−îng stick-slip vµ khi ë tèc ®é biÕn d¹ng nhá ®· t¹o nªn mµng b«i tr¬n ®éng häc. Qu¸ tr×nh b«i tr¬n tèt còng cã thÓ bÞ ph¸ háng do tèc ®é Ðp qu¸ cao. Th«ng qua sù ®Þnh h−íng cña tæ chøc h¹t lµm cho bÒ mÆt cña s¶n phÈm trë nªn xï x×. Sù thu hÑp dÇn tiÕt diÖn b«i tr¬n cã nghÜa lµ sù t¨ng dÇn ¸p lùc ë ®Çu ra, còng gièng nh− sù t¨ng ma s¸t tr−ît t¹o nªn mét qu¸ tr×nh stick-slip lo¹i 2 cã thÓ ®Ó l¹i dÊu vÕt ®Æc tr−ng trªn bÒ mÆt s¶n phÈm. HiÖn t−îng stick-slip tån t¹i phô thuéc vµo tr¹ng th¸i b«i tr¬n kh«ng æn ®Þnh. 3.2.3. VËt liÖu truyÒn ¸p trong Ðp ch¶y thuû ®éng Ng−êi ta ®· nghiªn cøu c¸c tæ hîp vËt liÖu chøa bét graphit nghiÒn mÞn tíi ®é h¹t nhá h¬n 74 µm vµ bét thñy tinh c¸c lo¹i ®−îc nghiÒn mÞn tíi ®é h¹t nhá h¬n 100 µm . 12 §é nhít cña vËt liÖu truyÒn ¸p n»m trong kho¶ng 103 -104 Puaz. NhiÖt ®é cã ¶nh h−ëng m¹nh nhÊt ®èi víi ®é nhít cña hçn hîp bét thñy tinh- graphit. NhiÖt ®é t¨ng, ®é nhít cña hçn hîp gi¶m râ rÖt chñ yÕu do ®é nhít cña pha thñy tinh trong hçn hîp gi¶m m¹nh. T¨ng hµm l−îng bét thñy tinh trong hçn hîp còng lµm gi¶m ®¸ng kÓ ®é nhít cña hçn hîp do c¸c h¹t graphit ®−îc lµm dÎo hãa bëi pha thñy tinh. T¨ng ¸p suÊt trong buång Ðp lµm t¨ng ®é nhít cña hçn hîp truyÒn ¸p, ®iÒu ®ã phï hîp víi qui luËt cña c¬ häc chÊt láng. Trªn c¬ së qui ho¹ch thùc nghiÖm vµ xö lý to¸n häc c¸c kÕt qu¶ thùc nghiÖm c¸c t¸c gi¶ ®· ®−a ra ®−îc biÓu thøc tÝnh ®é nhít cña hçn hîp truyÒn ¸p bét thñy tinh- graphit phô thuéc vµo nhiÖt ®é c«ng t¸c (t0); hµm l−îng bét thñy tinh trong hçn hîp (Vtt % theo thÓ tÝch) vµ ¸p suÊt §ång thêi víi viÖc tÝnh ®é nhít cña c¸c hçn hîp truyÒn ¸p, ng−êi ta còng x¸c ®Þnh hÖ sè m trong c«ng thøc τ = mp biÓu thÞ quan hÖ gi÷a øng suÊt tr−ît τ vµ ¸p suÊt nÐn p trong líp vËt liÖu truyÒn ¸p graphit- bét thñy tinh. B»ng thùc nghiÖm, ng−êi ta ®· x¸c ®Þnh ®−îc: m = 0,037.lgη Ch−¬ng 4 tÝnh to¸n thiÕt kÕ thiÕt bÞ Ðp thñy tÜnh vµ trang bÞ Ðp thñy ®éng 4.1. TÝnh to¸n thiÕt kÕ thiÕt bÞ Ðp thñy tÜnh 4.1.1. C¸c c«ng thøc tÝnh to¸n khu«n Ðp vµ c¸c th«ng sè Ðp. • HÖ sè co ngãt khi thiªu kÕt c sc s l ll −=α Trong ®ã lc: KÝch th−íc ban ®Çu cña vËt Ðp ls: KÝch th−íc cña vËt sau khi thiªu kÕt • TØ phÇn co tuyÕn tÝnh c s s l ll =∆ ; ∆ls= 1-αs • TØ phÇn hao khi thiªu c s m mw =∆ Trong ®ã ms: Khèi l−îng chi tiÕt (sau thiªu kÕt) mc: Khèi l−îng vËt Ðp cña chi tiÕt • HÖ sè në trë l¹i: c cc l llS '−= = 0,1~0,3 %. Trong ®ã l’c : KÝch th−íc cña vËt Ðp trong khu«n d−íi ¸p suÊt Ðp lc : KÝch th−íc cña vËt Ðp khi x¶ ¸p (®· lÊy ra khái khu«n) • TØ phÇn nÐn co tuyÕn tÝnh f c c l ll =∆ Trong ®ã lc: KÝch th−íc cña vËt Ðp 13 lf: KÝch th−íc cña lßng khu«n t−¬ng øng TØ phÇn co tuyÕn tÝnh toµn phÇn cs fc cs f s ll ll ll l ll ∆∆===∆ Σ .. . • MËt ®é ®iÒn ®Çy khu«n f f f V m D = • MËt ®é vËt Ðp: c c c V mD = ; Dc = ∆s. (∆ls)3 • TØ sè nÐn thÓ f s V V=β ; 3).( s f s f c l D D D D ∆==β 4.1.2. TÝnh to¸n th«ng sè trang bÞ ETT C¬ së tÝnh to¸n hÖ thuû lùc: • øng suÊt cho phÐp cña vËt liÖu buång ¸p suÊt cao: σm=250 MPa • øng suÊt lµm viÖc cao nhÊt cña buång ¸p suÊt: σn=250 MPa • Lùc Ðp lín nhÊt cña m¸y Ðp thñy lùc: Fmax=3.000.000 N (Fn=2.000.000 N) TÝnh to¸n thiÕt kÕ buång ¸p suÊt: • §−êng kÝnh lµm viÖc cña buång ¸p suÊt 2D = P F4 n π ≅ 12740 (mm 2) ⇒ D = 110 (mm) Trong ®ã: D : §−êng kÝnh lµm viÖc cña buång ¸p suÊt (mm) P : ¸p suÊt max cña buång ¸p suÊt (200 MPa) • Th«ng sè h×nh häc cña buång ¸p suÊt cao KÕt qu¶ tÝnh cho phÐp: Chän chiÒu dÇy cña buång ¸p suÊt: v =10 (cm) Chän chiÒu cao cña buång ¸p suÊt : h = 20 cm TÝnh to¸n th«ng sè cña bé khuyÕch ®¹i ¸p suÊt Bé khuyÕch ®¹i ¸p suÊt ®−îc thiÕt kÕ theo c«ng thøc: A1 = k A2 ⇒ k = 2 1 A A = 2 2 22 1 D )dD( − = 2 2 22 1 R )rR( − Trong ®ã A1: DiÖn tÝch lµm viÖc cña Xilanh thÊp ¸p A2: DiÖn tÝch lµm viÖc cña Xilanh cao ¸p P1: ¸p suÊt lµm viÖc cña xilanh thÊp ¸p P2: ¸p suÊt lµm viÖc cña xilanh cao ¸p (P2=P) 14 k: HÖ sè khuyÕch ®¹i cña bé khuyÕch ®¹i (k = 2 ÷ 20) NÕu chän D1=160 mm, D2=40 mm, d=25 mm th×: k = 16 ⇒ P1 = k 2P = 16 200 = 12.5 (MPa) TÝnh to¸n lùa chän b¬m vµ c¸c linh kiÖn cho hÖ thñy lùc ¸p suÊt cÇn thiÕt cña hÖ thÊp ¸p lµ 160 kG/cm2, nh− vËy ¸p suÊt b¬m thuû lùc hÖ thÊp ¸p sÏ lµ: Pb = η P §èi víi b¬m b¸nh r¨ng th−êng chän η = 0.9 ÷ 0.95 ) Pb = 134 MPa ; Chän b¬m hÖ 21 MPa 4.2. TÝnh to¸n thiÕt kÕ trang bÞ Ðp thñy ®éng 4.2.1. C¬ së tÝnh to¸n: • øng suÊt cho phÐp cña vËt liÖu buång ¸p suÊt cao: σm=1000 MPa • øng suÊt lµm viÖc cao nhÊt cña buång ¸p suÊt: σn=800 MPa • Lùc Ðp lín nhÊt cña m¸y Ðp thñy lùc: Fmax=4.000.000 N 4.2.2. TÝnh to¸n thiÕt kÕ buång ¸p suÊt cao cho c«ng nghÖ Ðp thñy ®éng C¸c bµi to¸n ®∙ gi¶i: - TÝnh to¸n ®èi víi èng dµy mét líp - TÝnh to¸n ®èi víi èng dµy nhiÒu líp KÕt qu¶ tÝnh ®−îc thÓ hiÖn trong b¶ng (xem b¶ng 4-1; 4-2): H×nh 4.1- S¬ ®å nguyªn lý trang bÞ Ðp thñy ®éng 1. Chµy Ðp 2. Gio¨ng 3. M«i tr−êng truyÒn ¸p 4. DÉn h−íng 5. Ph«i 6. Khu«n h×nh 7. Gio¨ng 8. Buång ¸p suÊt (¸o khu«n) 15 B¶ng 4-1 (øng suÊt t−¬ng ®−¬ng – MPa) §−êng kÝnh danh nghÜa vµ kiÓu ghÐp øng suÊt t¹i mÆt trong cña èng sè 1 øng suÊt t¹i mÆt ngoµi cña èng sè 1 øng suÊt t¹i mÆt trong cña èng sè 2 øng suÊt t¹i mÆt ngoµi cña èng sè 2 øng suÊt t¹i mÆt trong cña èng sè 3 øng suÊt t¹i mÆt ngoµi cña èng sè 3 Φ210H8/z8 Φ330H8/u8 Φ450 2432 270 336 141 153 95 Φ210H8/z8 Φ400H8/u8 Φ450 2374 265 387 113 192 159 B¶ng 4-2 TT KÕt cÊu VËt liÖu Giíi h¹n ch¶y (MPa) [ ]Kσ (MPa) Pmax (MPa) 30XΓCHA 45XHMΦA 30XPA 40XΓP 1300 1000 663 1 Φ210H8/z8 Φ330H8/u8 Φ450 38XH3MΦA 30XΓT 1100 846 585 30XΓCHA 45XHMΦA 30XPA 40XΓP 1300 1000 692 2 Φ210H8/z8 Φ400H8/u8 Φ450 38XH3MΦA 30XΓT 1100 846 611 KÕt luËn: - Cã thÓ lùa chän kÕt cÊu èng ghÐp nhiÒu líp. §Ó ghÐp, cÇn nung èng ngoµi ®Õn nhiÖt ®é 300÷350oC, kÕt hîp víi Ðp trong ®å g¸. - Ph¶i xö lý bÒ mÆt ®Ó t¨ng bÒn líp bÒ mÆt trong cïng cña èng trong b»ng: Hãa nhiÖt luyÖn, thÊm nit¬-c¸cbon, thÊm c¸c bon-nit¬- l−u huúnh, c¸c c«ng nghÖ lµm biÕn cøng bÒ mÆt. 4.2.3. TÝnh bÒn khu«n t¹o h×nh + TÝnh øng suÊt t−¬ng ®−¬ng xuÊt hiÖn khi Ðp: 310.7,164=tdIVσ (MPa) Nh− vËy, vËt liÖu khu«n ph¶i cã giíi h¹n bÒn líp bÒ mÆt: MPab 310.973,1≥σ . VËy ph¶i t¨ng ®é cøng vµ lµm bÒn líp bÒ mÆt c«n b»ng thÊm c¸cbon-nit¬, chiÒu s©u líp thÊm dù kiÕn lµ ≈1,2mm. + TÝnh to¸n bÒn phÇn trô t¹o h×nh 16 + KÕt luËn: qua tÝnh to¸n cã thÓ chän mét sè m¸c vËt liÖu phï hîp cho chÕ t¹o khu«n t¹o h×nh (xem b¶ng 4-3) th©n buång, líp trong cïng, ®Õ, gi¸ (xem b¶ng 4-4). B¶ng 4-3 STT M¸c vËt liÖu σT(MPa) σB(MPa) 1 30XΓCHA 1300 1650 2 38XH3MΦA 1100 1200 3 45XHMΦA 1300 1450 4 30XPA 1300 1600 5 30XΓT 1100 1500 6 40XΓP 1300 1500 B¶ng 4-4 STT M¸c vËt liÖu σT(MPa) σB(MPa) 1 27XΓP 1200 1400 2 40XC 1100 1200 3 20X2H4A 1100 1300 4 20XΓHP 1100 1300 4.2.4. TÝnh to¸n lùc Ðp ®ïn Lùc Ðp ®ïn cÇn thiÕt ®−îc tÝnh to¸n dùa trªn biÓu ®å (H×nh 4-2). KÕt qu¶ thùc nghiÖm so víi gi¸ trÞ tÝnh to¸n ®é dao ®éng ±25%. ¸p suÊt tÝnh to¸n th−êng nhá h¬n ¸p suÊt tÜnh khi b¾t ®Çu qu¸ tr×nh, sù t¨ng lªn cña ¸p suÊt tÜnh còng cã thÓ bá qua nÕu ph«i Ðp ®−îc t¹o c«n tr−íc ®ã. H×nh 4.2. T−¬ng quan gi÷a ¸p lùc Ðp ®ïn P, ®é biÕn d¹ng ϕ vµ ®é cøng cña ph«i H cña c¸c vËt liÖu kh¸c nhau. 17 Ch−¬ng 5: kÕt qu¶ nghiªn cøu vµ mét sè h×nh ¶nh vÒ s¶n phÈm 5.1. ChÕ t¹o ph«i con tèng kh−¬ng tuyÕn nßng sóng 12,7mm 5.1.1. §Æc ®iÓm, b¶n vÏ thiÕt kÕ s¶n phÈm Khi chÕ t¹o nßng sóng, sau khi t¹o lç nßng sóng b»ng ph−¬ng ph¸p khoan s©u hoÆc rÌn, ng−êi ta ph¶i t¹o ®−îc lç nßng sóng cã ®é cøng, ®é bãng cao vµ cã r·nh kh−¬ng tuyÕn ®Ó viªn ®¹n khi bay trong lßng sóng nhËn ®−îc chuyÓn ®éng quay vµ æn ®Þnh ®−êng bay khi ra khái nßng sóng. §Ó lµm ®−îc c«ng viÖc trªn cÇn cã dông cô gäi lµ c«n tèng kh−¬ng tuyÕn. C«n tèng th−êng ®−îc chÕ t¹o tõ hîp kim cøng víi ®é chÝnh x¸c kÝch th−íc vµ ®é bãng bÒ mÆt cao. C¸c ph«i nµy th−êng cã tØ lÖ chiÒu cao trªn ®−êng kÝnh H/Ø >3. Ph−¬ng ¸n tèt nhÊt ®Ó chÕ t¹o ph«i lµ ph−¬ng ¸n Ðp thñy tÜnh, 5.1.2. TÝnh to¸n khu«n Ðp thñy tÜnh ph«i con tèng nßng sóng 12,7mm a/ th«ng sè kü thuËt * KÝch th−íc s¶n phÈm: φ = 15mm, H = 42mm. * VËt liÖu chÕ t¹o: BK10XOM. * HÖ sè co ngãt cña vËt liÖu (theo sè liÖu Phßng VL§C) αs = 0,2 (20%) => ∆ls = 0,8 • TØ phÇn nÐn tuyÕn tÝnh ∆lc = 0,7 • MËt ®é s¶n phÈm: Ds = 14,35 g/cm3. • MËt ®é ®iÒn ®Çy: Df = 2,5 g/cm3 • TØ phÇn hao khi thiªu : ∆W = 0,98 • HÖ sè në trë l¹i : S = 0,0015 b/ TÝnh to¸n kÝch th−íc khu«n vµ kÝch th−íc vËt Ðp B¶ng 5-1: KÕt qu¶ tÝnh to¸n Ø(mm) H(mm) MËt ®é D Träng l−îng vËt liÖu (g) Lßng khu«n 27,12 75 2,452 108,6 Ph«i Ðp 18,75 52,5 7,347 108,6 Chi tiÕt 15 42 14,35 106,5 H×nh 5.1- Ph«i con tèng12,7mm H×nh 5.2- Con tèng 12,7mm 18 5.1.3. TiÕn tr×nh c«ng nghÖ • ChuÈn bÞ nguyªn vËt liÖu: • Ðp thñy tÜnh • Thiªu kÕt s¶n phÈm: 5.1.4. KÕt qu¶ vµ th¶o luËn a/ KÕt qu¶ ®o c¸c th«ng sè h×nh häc cña ph«i Ðp vµ chi tiÕt: B¶ng 5.2- KÕt qu¶ ®o c¸c th«ng sè h×nh häc sau hiÖu chØnh P (MPa) m (g) Øc (mm) ∆lØc (%) Hc (mm) ∆lHc (%) Øs (mm) ∆lØs (%) Hs (mm) ∆lHs (mm) 100 107,5 18,5~18,6 66,52 52,5 70 14,9 80,32 42,5 80,45 b/ KÕt qu¶ kiÓm tra c¬ lÝ tÝnh. B¶ng 5.4- C¬ lÝ tÝnh cña s¶n phÈm Khèi l−îng riªng (g/cm3) §é cøng HRA §é bÒn uèn σu (MPa) 14,354 89 188,8 C¸c th«ng sè trªn ®¹t c¸c chØ tiªu theo tiªu chuÈn cña Nga GOST 3882-74 KÕt luËn: Dïng ph−¬ng ph¸p Ðp thñy tÜnh thay thÕ cho ph−¬ng ph¸p Ðp trong khu«n kÝn trong c«ng nghÖ chÕ t¹o ph«i con tèng nßng sóng 12,7mm cho phÐp tr¸nh ®−îc phÕ phÈm ë d¹ng nøt, cong vªnh do trong ph−¬ng ph¸p Ðp thñy tÜnh, ¸p suÊt Ðp ®−îc ph©n bè ®ång ®Òu trªn toµn bé bÒ mÆt s¶n phÈm Ðp. ChÊt l−îng cña s¶n phÈm tèt ®¹t yªu cÇu thiÕt kÕ, ®−îc thÓ hiÖn qua phiÕu kÕt qu¶ ®o t¹i Phßng §o l−êng Trung t©m C«ng NghÖ vµ biªn b¶n kh¶o nghiÖm s¶n phÈm ®Ó chÕ t¹o con tèng nßng sóng 12,7mm t¹i nhµ m¸y Z111, Tæng côc C«ng NghiÖp Quèc Phßng (xem phô lôc). KÕt qu¶ cña nh÷ng nghiªn cøu nµy cho phÐp khuyÕn nghÞ dïng ph−¬ng ph¸p Ðp ®¼ng tÜnh thay cho ph−¬ng ph¸p Ðp 1. Lång ®ì (support cage) 2. Tói ®µn håi (Elastic bag) 3.N¾p trªn n¾p d−íi ®µn håi (Elastic covers) 4. Bét hîp kim H×nh 5.3- Khu«n Ðp thñy tÜnh con tèng nßng sóng 19 trong khu«n kÝn trong c«ng nghÖ chÕ t¹o ph«i con tèng nßng sóng c¸c cì vµ c¸c chi tiÕt cã h×nh d¸ng t−¬ng tù. 5.2. ChÕ t¹o nãn ®ång cho ®¹n chèng t¨ng 5.2.1. §Æc ®iÓm, b¶n vÏ thiÕt kÕ s¶n phÈm Nãn ®ång cho c¸c lo¹i ®¹n dïng nguyªn lÝ ®¹n lâm lµ mét chi tiÕt quan träng trong ®Çu ®¹n xuyªn dïng trong quan sù nh− ®¹n chèng t¨ng hoÆc ®¹n trong c«ng nghiÖp nh− ®¹n gäi dÇu (trong kü thuËt më réng lç khoan dÇu khÝ). Tr−íc ®©y vµ hiÖn nay ë n−íc ta vÉn chÕ t¹o nãn ®ång b»ng ph−¬ng ph¸p dËp nhiÒu b−íc tõ c¸c tÊm ®ång M0 vµ M1. Qu¸ tr×nh dËp ph¶i tr¶i qua nhiÒu b−íc c«ng nghÖ, l−îng ®Ò xª kh¸ lín, nh−ng quan träng h¬n lµ c«ng nghÖ dËp kh«ng cho phÐp lo¹i ®−îc “texture” lµm cho cÊu tróc tÕ vi cña nãn ®ång kh«ng ®ång nhÊt dÉn ®Õn ®é xuyªn cña nãn ®ång kh«ng cao. 5.2.2. Chän gi¶i ph¸p c«ng nghÖ. §Ó Ðp ®−îc ph«i nãn ®ång tõ bét ®ång ®¹t c¸c kÝch th−íc cho trong b¶n vÏ chóng t«i ®· chän ph−¬ng ph¸p −ít (wet bag) tói co (collapsing bag) víi lâi c«n b»ng thÐp (with conic mandrel). S¬ ®å khu«n Ðp (Xem phô lôc): 5.2.3. TÝnh to¸n c¸c kÝch th−íc c¬ b¶n cña khu«n - TÝnh chiÒu dµy cña s¶n phÈm Ðp: ChiÒu dµy cña nãn ®ång d = 2mm. ChiÒu dµy cña vËt Ðp dc = d: ∆ls chän ∆ls =0,75 dc = d:∆ls = 2 : 0,75 = 2,67mm - TÝnh chiÒu cao cña s¶n phÈm Ðp: mmHl ss 55.84887.0 75 2 55cos 75 2 cos ==== α VËy ®−êng sinh cña ph«i nãn lc sÏ lµ: lc =112,73mm Tõ ®ã tÝnh ra chiÒu cao cña ph«i Ðp Hc = 99,99 mm~ 100mm B¸n kÝnh trong cña miÖng nãn ph«i Ðp lµ Rc= lc . sin α/2 = 52,05mm H×nh 5.4- Nãn ®ång ®¹n B41-K 20 §−êng kÝnh trong cña ph«i Ðp : Øc=104,1mm. - KÝch th−íc cña lâi c«n: ChiÒu cao Hc = 100mm §−êng kÝnh ®¸y Øc = 104mm Gãc ®Ønh αc = 550 - TÝnh kÝch th−íc cña tói ®µn håi ChiÒu cao Hf = 108mm §−êng kÝnh ®¸y Øf = 112,6mm ChiÒu dµy tói chän 0,7mm 5.2.4. TiÕn tr×nh c«ng nghÖ a/ Ðp thñy tÜnh: - ChuÈn bÞ nguyªn liÖu : - §iÒn ®Çy bét trong khu«n - Ðp theo s¬ ®å t¨ng t¨ng gi¶m ¸p suÊt b/ Thiªu kÕt: 5.2.5. KÕt qu¶ vµ th¶o luËn B¶ng 5.5- KÝch th−íc cña ph«i Ðp vµ nãn ®ång thµnh phÈm Ph«i Ðp Nãn ®ång thµnh phÈm No Hc(mm) Øc(mm) dc(mm) m(g) Hs Øs ds m 1 101 104 2,76 205 75,8 87,3 2,1 198 2 100 103,5 2,71 207 75,3 87,5 2,0 201 3 101,5 104,5 2,78 217 76,1 87,2 2,15 205 ChÊt l−îng cña s¶n phÈm tèt ®¹t yªu cÇu thiÕt kÕ, ®−îc thÓ hiÖn qua phiÕu kÕt qu¶ ®o t¹i Phßng §o l−êng Trung t©m C«ng NghÖ vµ biªn b¶n kh¶o nghiÖm s¶n phÈm t¹i nhµ m¸y Z131, Tæng côc C«ng NghiÖp Quèc Phßng (xem phô lôc). §é ®ång nhÊt cña vËt liÖu: kÕt qu¶ ®o ®¹c cho thÊy sù sai lÖch vÒ khèi l−îng riªng lµ kh«ng ®¸ng kÓ, khèi l−îng riªng ®¹t 92% so víi khèi l−îng riªng lý thuyÕt cña ®ång (γ= 8,94g / cm3) t−¬ng ®−¬ng víi khèi l−îng riªng cña ®ång ë tr¹ng th¸i ®óc. Ph−¬ng ph¸p nµy cho phÐp t¹o ®−îc c¸c nãn ®ång cã ®é ®ång nhÊt cao vÒ tÝnh chÊt c¬ lý trªn toµn s¶n phÈm, ®Æc biÖt tr¸nh ®−îc hiÖn t−îng “texture” cña ph−¬ng ph¸p dËp tõ ph«i tÊm. 5.3. ChÕ t¹o bi nghiÒn b»ng gèm Al2O3 5.3.1. §Æc ®iÓm s¶n phÈm: Bi nghiÒn b»ng gèm nÒn Al2O3 dïng ®Ó nghiÒn s¹ch nguyªn liÖu ®Çu vµo cho ngµnh c«ng nghiÖp gèm sø, còng nh− cho viÖc s¶n xuÊt c¸c vËt liÖu gèm cao cÊp dïng cho chÕ t¹o m¸y. N−íc ta cã ngµnh c«ng nghiÖp gèm sø ph¸t triÓn, nh−ng ch−a s¶n xuÊt ®−îc bi gèm cao cÊp b»ng Al2O3 vÉn ph¶i nhËp ngo¹i mçi n¨m hµng tr¨m tÊn. 21 5.3.2. Ph−¬ng ¸n tÝnh to¸n vµ thiÕt kÕ khu«n Ðp a/ TÝnh b¸n kÝnh cña ph«i Ðp: Th«ng sè s¶n phÈm : • §−êng kÝnh bi thµnh phÈm Øc : Ø10, Ø20, Ø30 • Khèi l−îng riªng = 3,6 g / cm3 • HÖ sè co ngãt khi thiªu kÕt: αs = 15% • VËt liÖu nÒn Al2O3 • MËt ®é l¾c cña bét Al2O3 : Df =0,47Ds Ph«i Ðp: - §èi víi bi Ø10: Φc =2Rc=11.76mm - §èi víi bi Ø20:  Φc =2Rc=23.53mm - §èi víi bi Ø30:  Φc =2Rc=35.3mm b/ TÝnh b¸n kÝnh cña khu«n Ðp: - §èi víi bi Ø10: Φf =2Rf=12.86mm - §èi víi bi Ø20: Φf =2Rf=25.72mm - §èi víi bi Ø30: Φf =2Rf=38.58mm 5.3.3. TiÕn tr×nh c«ng nghÖ chÕ t¹o bÞ nghiÒn a/ ChuÈn bÞ nguyªn vËt liÖu: b/ Ðp gi¶ ®¼ng tÜnh: c/ Thiªu kÕt: 5.3.4. KÕt qu¶ vµ th¶o luËn B¶ng 5.6- KÝch th−íc ph«i Ðp vµ bi thµnh phÈm Ph«i Ðp S¶n phÈm No Lo¹i bi mc (g) Øc (mm) αc (%) ms (g) Øs (mm) αs (%) 1 2 3 Ø10 1,90 2,05 1,93 11,9 12,0 11,8 8,5 7,7 9,3 1,85 1,90 1,83 10,1 10,2 9,9 15,12 15,0 16,1 4 5 6 Ø20 16,0 15,3 15,6 23,5 23,1 23,2 9,6 11,15 10,8 15,5 14,9 15,3 20,3 20,1 20,2 13,62 12,98 12,93 7 8 9 Ø30 52,5 53,1 52,2 35,1 35,5 34,8 12,25 11,25 13,0 52,1 52,4 50,1 30,2 31,5 30,1 13,96 11,26 13,50 22 B¶ng 5.7- Khèi l−îng riªng vµ ®é cøng cña bi gèm MÉu bi Khèi l−îng riªng γ (g/cm3) §é cøng Hv20 (gpa) BG-1 (Ø10) BG-2 (Ø20) BG-3 (Ø30) 3,62 3,65 3,57 10,22 10,53 10,12 KÕt qu¶ kiÓm tra c¬ lÝ tÝnh, x¸c ®Þnh khèi l−îng riªng, x¸c ®Þnh ®é cøng Vicker Hv20 ®−îc tiÕn hµnh t¹i phßng §o l−êng. KÕt qu¶ kh¶o nghiÖm x¸c ®Þnh ®é mµi mßn thùc hiÖn trªn m¸y nghiÒn hµnh tinh cña Phßng VËt liÖu, Trung t©m C«ng nghÖ, Tæng côc C«ng nghiÖp Quèc phßng ®¹t th«ng sè thiÕt kÕ, t−¬ng ®−¬ng víi bi nhËp ngo¹i. 5.4. ChÕ t¹o ph«i èng dÉn sãng ra®a PRV-16 5.4.1. §Æc ®iÓm s¶n phÈm Ph«i chÕ t¹o èng dÉn sãng ®a sè lµ ®ång M0, M1, hoÆc lat«ng. §©y lµ c¸c lo¹i vËt liÖu cã ®é dÎo cao, dÔ gia c«ng biÕn d¹ng. VÒ h×nh d¸ng vµ kÝch th−íc h×nh häc ph«i èng dÉn sãng lµ chi tiÕt d¹ng èng máng, tiÕt diÖn ch÷ nhËt, uèn theo kh«ng gian 3 chiÒu, tuy kh«ng kh¾t khe vÒ kÝch th−íc vµ dung sai, nh−ng b»ng c¸c c«ng nghÖ th«ng th−êng rÊt khã ®¹t c¸c yªu cÇu vÒ t¹o h×nh. 5.4.2. C¸c b−íc c«ng nghÖ chÝnh ®Ó chÕ t¹o èng dÉn sãng: 1- ChuÈn bÞ vËt liÖu ®Çu vµo, chuÈn bÞ ph«i. 2- T¹o h×nh èng dÉn sãng. 3- Gia c«ng c¬ bÝch vµ c¸c chi tiÕt kh¸c. 4- Hµn, ghÐp bÝch víi èng. 5- M¹ bÒ mÆt trong èng. b)a) H×nh 5.5- èng dÉn sãng ra®a PRV-16 (a), ph«i èng dÉn sãng (b) BÝch Th©n èng dÉn sãng ®o¹n èng th¼ng Th©n èng dÉn sãng ®o¹n èng cong 23 6- S¬n mÆt ngoµi. 7- §o ®¹c, kiÓm tra. Trong ®ã: B−íc 1 vµ 2 ®Ó chÕ t¹o ph«i ODS C¸c b−íc cßn l¹i chÕ t¹o hoµn chØnh ODS T¹o h×nh ph«i ODS b»ng ph−¬ng ph¸p ETT lµ dïng ¸p suÊt cao ®−a vËt liÖu vÒ tr¹ng th¸i dÎo vµ biÕn d¹ng ®Ó ®iÒn ®Çy lßng khu«n. §èi víi ph«i èng dÉn sãng cong 3 chiÒu, sau khi t¹o ph«i èng tiÕt diÖn trßn, uèn èng theo biªn d¹ng mong muèn, ®−a èng vµo trong khu«n. D−íi t¸c dông cña ¸p suÊt thñy tÜnh t¸c dông ®Òu lªn mÆt trong cña èng lµm cho èng biÕn d¹ng vµ ®Þnh h×nh theo h×nh d¸ng cña khu«n. §Æc tr−ng cña ph−¬ng ph¸p nµy lµ t¹o ra mét ¸p suÊt thuû tÜnh ®ñ lín ®Ó g©y biÕn d¹ng t¹o h×nh s¶n phÈm, ¸p suÊt nµy phô thuéc vµo c¬ tÝnh cña vËt liÖu cÇn biÕn d¹ng, h×nh d¸ng s¶n phÈm còng lµ h×nh d¸ng lßng khu«n, ®é bãng bÒ mÆt khu«n vµ ph«i cÇn Ðp… Tïy theo tõng lo¹i vËt liÖu vµ h×nh d¹ng s¶n phÈm mµ lùa chän ¸p suÊt thñy tÜnh vµ thiÕt kÕ khu«n cho phï hîp. Ph−¬ng ph¸p nµy th«ng th−êng chØ ¸p dông cho c¸c s¶n phÈm thµnh máng chÕ t¹o tõ vËt liÖu cã ®é dÎo cao, kh¶ n¨ng biÕn d¹ng lín (®ång, nh«m, thÐp c¸c bon thÊp…). Ph¹m vi cña ®Ò tµi chØ nghiªn cøu chÕ thö ®Õn nguyªn c«ng t¹o ph«i th¼ng phôc vô cho chÕ t¹o èng dÉn sãng ra®a PRV-16. 5.4.3. Yªu cÇu vÒ vËt liÖu, dung sai, ®é nh¸m vµ sai sè h×nh d¸ng Yªu cÇu vÒ vËt liÖu: §ång ®á : M1 Giíi h¹n ch¶y δc = 75 .... 150 MPa Giíi h¹n bÒn δb = 200 .... 240 MPa §é gi·n dµi ψ = 44 .... 55% §é bÒn nÐn δn = 65 ...75% §é cøng HB = 40 ... 50 Träng l−îng riªng γ = 8,94 g/cm3 HÖ sè dÉn nhiÖt 0,941 calo/cm2xgi©y ®é BÝch hai ®Çu : §ång vµng 62 Giíi h¹n bÒn δb = 330 MPa HÖ sè d·n dµi ψ = 49% Giíi h¹n ch¶y δc = 150 MPa §é bÒn nÐn δn = 66% Yªu cÇu vÒ dung sai, ®é nh¸m vµ sai sè h×nh d¸ng Dung sai vÒ kÝch th−íc (sai sè vÒ chiÒu dµi, ®é dµy, b¸n kÝnh gãc uèn, ®é vu«ng gãc gi÷a c¸c ph−¬ng) 0,1.... 0,15 mm. Dung sai vÒ chiÒu dµi t−¬ng quan gi÷a c¸c vÞ trÝ còng kh«ng cao, cã thÓ n»m trong miÒn dung sai 0,2.... 0,5 mm. 24 §é ph¼ng côc bé mÆt ngoµi Rz20. §é ph¼ng tæng thÓ mÆt ngoµi kh«ng ®¸nh gi¸ ®−îc v× cã nhiÒu nÕp, vÕt h»n s©u kho¶ng 0.5 ÷ 0.8 mm do ph−¬ng ph¸p gia c«ng. §é nh¸m mÆt trong lµ Ra =2.5 5.4.4. TÝnh to¸n thiÕt kÕ khu«n Ðp èng dÉn sãng • TÝnh to¸n ¸p suÊt trong qu¸ tr×nh Ðp Trong qu¸ tr×nh biÕn d¹ng, kim lo¹i chuyÓn dÞch vÒ phÝa 4 gãc khu«n vµ c¸c gi¸ trÞ Rt vµ Rn gi¶m dÇn. Coi èng kh«ng bÞ biÕn máng trong qu¸ tr×nh biÕn d¹ng v× vËy Rn=Rt+s. Khi vËt liÖu cßn lµm viÖc ë trong miÒn ®µn håi, c¸c thµnh phÇn øng suÊt ®−îc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc (kÕt qu¶ tÝnh to¸n lý thuyÕt ®µn håi): prTr −= ln3 2 σσ )1(3 ln 3 2 2 2 −=−= n TT Tr R r pr σσσ hoÆc: Tn T t T p R r R r σ.2 3)1( 2 1ln 2 =−+ ¸p lùc bªn trong øng víi tr¹ng th¸i giíi h¹n: )1ln(3 2 t Tgh R sp += σ Víi vËt liÖu lµm èng lµ M1 ë tr¹ng th¸i ñ th× σT=120 MPa. s =1,5mm H×nh 5.6- TiÕt diÖn ngang cña ph«i èng dÉn sãng trong Ph«i Khu«n 25 Rt=0,5mm P = 112,4 MPa, lµm trßn: P = 120 MPa • TÝnh to¸n thiÕt kÕ khu«n Ðp èng dÉn sãng a) Lùc t¸c dông lªn khu«n F = P A A = b L Trong ®ã: b: ChiÒu réng lßng èng sau khi Ðp (b=3,6cm) l: ChiÒu dµi ®¬n vÞ khu«n (l=1 cm) Thay c¸c gi¸ trÞ vµo ®−îc: F = 4.200 (kG) Nh− vËy mçi cm theo chiÒu dµi khu«n ph¶i chÞu lùc Ðp lµ 4.200 kG b) TÝnh sè bul«ng ghÐp khu«n vµ bul«ng nèi khu«n NÕu chän bul«ng ghÐp khu«n lµ M16, bul«ng nèi khu«n lµ M12. Chóng ta tÝnh ®−îc trªn mçi 100 mm chiÒu dµi khu«n cÇn 8 bul«ng M16 ®Ó ghÐp hai nöa khu«n víi nhau, mçi vÞ trÝ nèi c¸c ®o¹n khu«n, hay nèi khu«n víi bÝch cÇn 8 bul«ng M12. B¶n vÏ thiÕt kÕ khu«n Ðp èng dÉn sãng (Xem phô lôc) 5.4.5. KÕt qu¶ vµ th¶o luËn (KÕt qu¶ ®o thùc hiÖn t¹i Phßng §o l−êng Trung t©m C«ng NghÖ, Bé quèc phßng) KÕt qu¶ kh¶o s¸t ®é cøng theo b¶ng 5.8 ®¹t 70-72 HB KÕt qu¶ ®o th«ng sè h×nh häc theo b¶ng 5.9: Dung sai vÒ kÝch th−íc ®é dµy, b¸n kÝnh gãc uèn n»m trong kho¶ng < 0,2 mm, t−¬ng ®−¬ng dung sai cña mÉu ( 0,1.... 0,15 mm). Dung sai vÒ kÝch th−íc dµi n»m trong kho¶ng < 0,2 mm, n»m trong miÒn dung sai cña mÉu (0,2.... 0,5 mm). §é nh¸m bÒ mÆt ®Ò nhá h¬n mÉu (Rz20) §é ph¼ng tæng thÓ: kh«ng cã nÕp, vÕt h»n do ph−¬ng ph¸p gia c«ng. §é nh¸m mÆt trong nhá h¬n Ra2.5 Nh− vËy b»ng c«ng nghÖ ETT cã thÓ chÕ t¹o ®−îc ph«i èng dÉn sãng ra®a víi c¸c tÝnh n¨ng t−¬ng ®−¬ng mÉu Nga, ®©y lµ ph−¬ng ph¸p c«ng nghÖ míi ch−a ®−îc ¸p dông t¹i ViÖt nam. Ph−¬ng ph¸p nµy cho phÐp t¹o ph«i cã h×nh d¹ng phøc t¹p h¬n cã ®é ®ång nhÊt cao vÒ tÝnh chÊt c¬ lý trªn toµn s¶n phÈm, ®Æc biÖt c¶i thiÖn ®¸ng kÓ vÒ ®é cøng cña s¶n phÈm. 5.5. ChÕ t¹o èng thµnh máng b»ng c«ng nghÖ Ðp thñy ®éng Theo môc 1.2.4 (ch−¬ng1) §Ò tµi tËp trung nghiªn cøu c«ng nghÖ Ðp ®ïn thñy ®éng ë d¶i tèc ®é 200-1000 mm/s vµ ~10.000 mm/s ë ®ã xuÊt hiÖn mµng b«i tr¬n æn ®Þnh, theo chiÒu t¨ng cña tèc ®é biÕn d¹ng ®é dµy vµ tÝnh æn ®Þnh cña mµng b«i tr¬n còng t¨ng lªn lµm triÖt tiªu hiÖu øng stick-sleep. 26 VÒ h×nh d¹ng s¶n phÈm: Thö nghiÖm Ðp ®ïn ph«i ®Æc vµ ph«i rçng, giíi h¹n bÒn trªn 18 kgl/mm2, ®é d·n dµi t−¬ng ®èi ®¹t trªn 14%. Sau t«i vµ ho¸ giµ giíi h¹n bÒn ®¹t trªn 30 kgl/mm2, ®é d·n dµi t−¬ng ®èi ®¹t trªn 10%. §Ó cã c¬ së cho viÖc tÝnh to¸n thiÕt kÕ c¸c khu«n vµ trang bÞ c«ng nghÖ §Ò tµi ®· kh¶o s¸t hai lo¹i vËt liÖu lµ hîp kim nh«m (HKN) vµ ®ång ®á M1. 5.5.1. Kh¶o s¸t ph«i ®Çu vµo Kh¶o s¸t ph«i hîp kim nh«m B¶ng 5.8- Thµnh phÇn hîp kim nh«m Hµm l−îng % Cu Mg Si Mn Cr Fe Zn Al 0,30 0,51 0,52 0,05 0,04 0,17 0,20 98,20 §©y lµ hîp kim nh«m dïng trong kü thuËt hµng kh«ng, th−êng ®−îc cung cÊp d−íi d¹ng èng, c©y hÆc tÊm. Hîp kim nµy cã thÓ ho¸ bÒn b»ng ph−¬ng ph¸p nhiÖt luyÖn (t«i kÕt hîp víi ho¸ giµ). Ph«i ®−îc ®−îc gia c«ng thµnh d¹ng èng, ®−êng kÝnh ngoµi 35 mm, ®−êng kÝnh trong 17mm, ph«i ®−îc kh¶o s¸t tæ chøc kim t−¬ng tr−íc khi Ðp. B¶ng 5.11- KÕt qu¶ kh¶o s¸t c¬-lý tÝnh hîp kim nh«m ®Çu vµo HB σb (MPa) δ5 (%) 43,0 140 38 KÕt qu¶ kh¶o s¸t c¬-lý tÝnh cho thÊy ®é cøng vµ ®é bÒn cña HKN so víi nh«m s¹ch kü thuËt cao h¬n nhiÒu (Giíi h¹n bÒn cña HKN ®Çu vµo gÇn ®¹t ®Õn gi¸ trÞ cña tr¹ng th¸i t«i vµ ho¸ giµ tù nhiªn. Nh− vËy trong tr¹ng th¸i nµy HKN t−¬ng ®èi khã biÕn d¹ng vµ khi biÕn d¹ng sÏ cã tèc ®é ho¸ bÒn biÕn d¹ng t−¬ng ®èi nhanh. Kh¶o s¸t ph«i ®ång B¶ng 5.12- Thµnh phÇn ®ång Hµm l−îng % Cu Pb Zn Bi Sb Ni S As Ag 99,92 0,005 0,005 0,001 0,002 0,002 0,004 0,002 0,002 Trong c¸c khÝ tµi qu©n sù ®ång M1 ®−îc dïng ®Ó chÕ t¹o èng sãng ra ®a, c¸c ®−êng èng dÉn x¨ng ,dÇu trong xe qu©n sù…Trong tr¹ng th¸i c¸n vµ ñ, ®ång M1 cã giíi h¹n bÒn 2000 ®Õn 2500kG/cm2, ®é gi·n dµi t−¬ng ®èi ®¹t 30 ®Õn 35%. Sau biÕn d¹ng nguéi giíi h¹n bÒn cña ®ång cã thÓ lªn ®Õn 700 MPa tuy nhiªn ®é gi·n dµi gi¶m xuèng chØ cßn 1 ®Õn 3%. Ph«i ®ång d¹ng èng ®−êng kÝnh ngoµi 35 mm, ®−êng kÝnh trong 17mm. Tæ chøc kim t−¬ng cña vËt liÖu ®−îc kh¶o s¸t t¹i Trung t©m C«ng cho thÊt vËt liÖu ®ång M1 nµy 27 rÊt dÔ biÕn d¹ng, hÖ sè biÕn d¹ng lín. Còng chÝnh do ®Æc ®iÓm nµy nªn tèc ®é ho¸ bÒn biÕn cøng kh«ng cao. KÕt qu¶ ®o ®é cøng vµ thö kÐo ®−îc tiÕn hµnh trªn m¸y ®o ®é cøng HPO-250 vµ m¸y thö kÐo ZD-40 cña §øc B¶ng 5.13- KÕt qu¶ kh¶o s¸t c¬-lý tÝnh ®ång M1 ®Çu vµo HB σb (MPa) δ5 (%) 53 226 38 5.5.2. C¸c b−íc c«ng nghÖ chÝnh - ChuÈn bÞ vËt liÖu - TiÖn t¹o h×nh ph«i - Xö lý nhiÖt (ñ) - L¾p ty vµ dÉn h−íng vµo ph«i - N¹p ph«i, §iÒn ®Çy chÊt truyÒn ¸p vµo buång a/s, Ðp s¬ bé, X¶ E - Ðp TT t¹o h×nh s¶n phÈm - Th¸o SP vµ KiÓm tra 5.5.3. ThiÕt kÕ khu«n t¹o h×nh Theo c¸c sè liÖu tÝnh khu«n t¹o h×nh vµ lùc Ðp ë môc 4.2.3, 4.2.4, 4.2.5 (ch−¬ng 4). §Ò tµi ®· x©y dùng b¶n vÏ thiÕt kÕ tæng thÓ trang bÞ Ðp thñy ®éng vµ khu«n t¹o h×nh. Khu«n t¹o h×nh ®−îc chÕ t¹o tõ vËt liÖu hîp kim cøng BK8. sö dông c«ng nghÖ ®¸nh bãng b»ng siªu ©m, ®−îc l¾p chÆt vµo phÝa d−íi buång ¸p suÊt, chÕ ®é l¾p ghÐp (H7/p6) t¹o øng suÊt d− vïng trô φ20. Vïng c«n 440 vµ vïng trô φ20 cßn ®−îc thiÕt kÕ theo nguyªn t¾c c©n b»ng ¸p suÊt, khi lµm viÖc khu«n lu«n chÞu øng suÊt nÐn nÐn ph¸t huy ®−îc kh¶ n¨ng chÞu nÐn cña vËt liÖu BK8 (h×nh 5.14) H×nh 5.7- Khu«n t¹o h×nh 28 5.5.4. ChuÈn bÞ ph«i ®Ó chÕ t¹o èng Ph«i ®Æc sau khi c¾t ®ñ chiÒu dµi, tiÕn hµnh ñ ®ång ®Òu vµ gi¶m ®é cøng. ChÕ ®é ñ lµ: T = 5600C, thêi gian gi÷ nhiÖt t=45’, th¶ vµo n−íc 300C ch¶y trµn. TiÖn ®¹t kÝch th−íc theo b¶n vÏ thiÕt kÕ ph«i. Trong qu¸ tr×nh chÕ thö kÝch th−íc ®−êng kÝnh cã thÓ thay ®æi tïy thuéc n¨ng lùc cña thiÕt bÞ, sau khi tiÖn tinh ph«i cÇn ®¸nh bãng ®¹t ®é nh¸m. Dung sai cña kÝch th−íc φ20 ®iÒu chØnh phï hîp lç khu«n h×nh ®Ó ®¶m b¶o bÞt kÝn m«i tr−êng truyÒn ¸p ë tr¹ng th¸i b¾t ®Çu Ðp. 5.5.5. Nghiªn cøu, chÕ t¹o vËt liÖu truyÒn ¸p cho ETD ph«i ®ång M1 vµ nh«m §Ò tµi ®· sö dông m«i tr−êng truyÒn ¸p lµ dÇu CN30+10% graphit v¶y c¸ cÊp h¹t nhá h¬n 74µm. ViÖc sö dông m«i tr−êng ¸p lµ chÊt láng cã mét khã kh¨n lín lµ vÊn ®Ò lµm kÝn buång Ðp ë ¸p suÊt cao vµ thu håi dÇu sau khi kÕt thóc qu¸ tr×nh Ðp trong tr−êng hîp ph¶i sö dông thiÕt bÞ ®a dông. §Ó kh¾c phôc nh−îc ®iÓm nªu trªn, §Ò tµi ®· nghiªn cøu ®iÒu chÕ m«i tr−êng truyÒn ¸p ë d¹ng nh·o gåm mì láng+10% bét grapit vÈy c¸ mÞn <74µm. Qu¸ tr×nh thö nghiÖm chÊt truyÒn ¸p d¹ng nh·o cho thÊy: - Hoµn toµn thÝch hîp víi ph−¬ng ph¸p c«ng nghÖ ®· lùa chän. - §· gi¶i quyÕt ®−îc khã kh¨n trong kh©u lµm kÝn buång Ðp ë ¸p suÊt cao. - Thao t¸c dÔ dµng (kÓ c¶ khi n¹p m«i tr−êng vµ thu håi sau chu tr×nh Ðp) - DÔ vÖ sinh sau mçi lÇn chÕ thö. - Cho chÊt l−îng bÒ mÆt vËt Ðp tèt vµ Ýt tæn hao sau khi qu¸ tr×nh Ðp kÕt thóc. 5.5.6. Kh¶o nghiÖm ®¸nh gi¸ kÕt qu¶ S¶n phÈm èng HKN a) Kh¶o s¸t s¶n phÈm trung gian ë tr¹ng th¸i trung gian, khi ph«i Ðp ®· n»m trong buång Ðp vµ chÞu ¸p suÊt t−¬ng ®èi cao (kho¶ng 5000 kg/cm2), ¶nh tæ chøc kim t−¬ng vËt liÖu cho thÊy: ®· cã biÕn d¹ng nh−ng møc ®é kh«ng lín, ë vïng biªn møc ®é biÕn d¹ng lín h¬n so víi trong lâi. KÕt qu¶ kiÓm tra c¬ tÝnh chÆng trung gian ®−îc thùc hiÖn t¹i Phßng §o l−êng, Trung t©m C«ng NghÖ. B¶ng 5.12- KÕt qu¶ kh¶o s¸t c¬ tÝnh hîp kim nh«m chÆng trung gian HB σb (MPa) δ5 (%) 55 222 23,8 KÕt qu¶ kh¶o s¸t tÝnh chÊt c¬-lý trªn b¶ng 5.12 cho thÊy d−íi t¸c dông cña ¸p suÊt Ðp 500MPa, mÆc dï biÕn d¹ng ch−a x¶y ra râ rÖt nh−ng bªn trong vËt liÖu ®· cã sù thay ®æi vÒ mËt ®é c¸c khuyÕt tËt, lÖch m¹ng dÉn ®Õn ®é cøng vµ ®é bÒn ®Òu t¨ng lªn, ®é dÎo gi¶m xuèng. Gi¸ trÞ giíi h¹n bÒn ®· t¨ng v−ît qu¸ gi¸ trÞ ®¹t ®−îc khi t«i vµ ho¸ giµ tù nhiªn. Nh− vËy á ®©y ®· thÊy cã ¶nh h−ëng râ rÖt cña ¸p suÊt Ðp ®Õn tÝnh chÊt c¬ häc cña vËt liÖu. b) Kh¶o s¸t s¶n phÈm sau ETD 29 S¶n phÈm sau Ðp lµ c¸c ®o¹n èng nh«m hîp kim cã ®−êng kÝnh ngoµi 20mm, chiÒu dµy thµnh èng 1 mm c¸c ®o¹n h×nh trô ®Æc ®−êng kÝnh 20mm. Nh− vËy tû lÖ biÕn d¹ng lµ 225% diÖn tÝch. KÕt qu¶ kiÓm tra c¬ tÝnh ë tr¹ng th¸i sau Ðp ®−îc tr×nh bµy trong b¶ng 5.13. B¶ng 5.13: KÕt qu¶ kh¶o s¸t c¬ tÝnh hîp kim nh«m sau Ðp HB σb (MPa) δ5 (%) 112 348 6,6 KÕt qu¶ kiÓm tra c¬ tÝnh trªn cho thÊy sau khi ETD vËt liÖu cã ®é cøng vµ ®é bÒn rÊt cao, ®é dÎo gi¶m. So víi tr¹ng th¸i ch−a qua Ðp ®é cøng t¨ng 2,6 lÇn; giíi h¹n bÒn t¨ng 2,5 lÇn; ®é dÎo gi¶m 5,8 lÇn. So víi tr¹ng th¸i t«i vµ ho¸ giµ nh©n t¹o ®é bÒn còng cao h¬n vµ ®é dÎo thÊp h¬n. Nh− vËy cã thÓ thÊy rÊt râ t¸c ®éng cña c«ng nghÖ ETD ®Õn c¬ tÝnh cña vËt liÖu. Víi tèc ®é Ðp rÊt nhanh, tû lÖ biÕn d¹ng lín, trong hîp kim nh«m AB ®· x¶y ra qu¸ tr×nh biÕn d¹ng tr−ît vµ lÌn chÆt lµm cho cÊu tróc h¹t trë nªn nhá mÞn vµ mËt ®é lÖch trong nã t¨ng nhanh ®¹t tíi tr¹ng th¸i b·o hoµ hoÆc xÊp xØ b·o hoµ. §©y lµ nguyªn nh©n chÝnh lµm t¨ng ®é cøng vµ giíi h¹n bÒn cña vËt liÖu. c) KÕt luËn: S¶n phÈm cña qu¸ tr×nh ETD cã d¹ng èng, ®Üa, thanh cã thÓ sö dông ngay sau khi gia c«ng c¬ khÝ kh«ng cÇn qua nhiÖt luyÖn mµ vÉn ®¶m b¶o c¬ tÝnh cÇn thiÕt. S¶n phÈm èng ®ång a) Kh¶o s¸t s¶n phÈm trung gian ë tr¹ng th¸i trung gian, khi ph«i Ðp ®· n»m trong buång Ðp vµ chÞu ¸p suÊt t−¬ng ®èi cao (kho¶ng 700 MPa) trong vËt liÖu ®· cã sù dån nÐn nhÊt ®Þnh, mËt ®é t¨ng lªn lµm cho tæ chøc vËt liÖu cã thay ®æi chót Ýt. MÉu ®Ó ph©n tÝch kh¶o s¸t còng ®−îc lÊy t¹i c¸c vÞ trÝ gièng nh− khi kh¶o s¸t vËt liÖu ®Çu vµo. Tæ chøc kim t−¬ng trong tr¹ng th¸i nµy vÒ c¬ b¶n kh«ng cã g× kh¸c so víi tr¹ng th¸i ®Çu vµo. §ã lµ tæ chøc ®ång mét pha, cì h¹t rÊt lín (trªn cÊp 15/15), c¸c v¹ch song tinh th¼ng. B¾t ®Çu cã hiÖn t−îng biÕn d¹ng nh−ng víi møc ®é rÊt nhá kÓ c¶ vïng biªn d¹ng cña b¸n thµnh phÈm. Tæ chøc nµy vÉn cßn kh¶ n¨ng biÕn d¹ng rÊt lín. KÕt qu¶ kiÓm tra c¬ tÝnh ®ång sau Ðp chÆng trung gian ®−îc tr×nh bµy trªn b¶ng 2.3. C¸c mÉu ®Ó kiÓm tra tÝnh chÊt c¬-lý ®−îc chÕ t¹o theo TCVN 197-85, gièng nh− ®èi víi vËt liÖu ®Çu vµo. B¶ng 5.15- KÕt qu¶ kiÓm tra c¬ tÝnh ®ång M1 Ðp chÆng trung gian HB σb (MPa) δ5 (%) 86 256 24 KÕt qu¶ kh¶o s¸t tÝnh chÊt c¬-lý trªn b¶ng 5.15 cho thÊy d−íi t¸c dông cña ¸p suÊt Ðp 500(MPa), mÆc dï biÕn d¹ng ch−a x¶y ra râ rÖt nh−ng bªn trong vËt liÖu ®· cã 30 sù thay ®æi vÒ mËt ®é c¸c khuyÕt tËt, lÖch m¹ng dÉn ®Õn ®é cøng vµ ®é bÒn ®Òu t¨ng lªn, ®é dÎo gi¶m xuèng. Tuy nhiªn trong tr−êng hîp nµy, ®é cøng t¨ng lªn t−¬ng ®èi nhanh nh−ng giíi h¹n bÒn t¨ng chËm, ®é dÎo còng gi¶m kh¸ nhanh, ®iÒu nµy hoµn toµn phï hîp víi b¶n chÊt cña vËt liÖu ®ång M1 vµ kÕt qu¶ ph©n tÝch tæ chøc kim t−¬ng ®· tr×nh bµy á trªn. b) Kh¶o s¸t s¶n phÈm sau ETD S¶n phÈm sau Ðp gièng nh− s¶n phÈm èng nh«m, kÕt qu¶ kiÓm tra c¬ tÝnh ë tr¹ng th¸i sau Ðp ®−îc tr×nh bµy trong b¶ng 5.16. B¶ng5.16- KÕt qu¶ kiÓm tra c¬ tÝnh ®ång M1 sau Ðp HB σb (MPa) δ5 (%) 106 338 17 Víi tû lÖ Ðp 225% diÖn tÝch, ®é cøng cña ®ång t¨ng 2 lÇn, giíi h¹n bÒn kÐo t¨ng 1,5 lÇn vµ ®é dÎo gi¶m 2,23 lÇn. Tæ chøc kim t−¬ng cña ®ång ®á M1 sau ETD, ë vÞ trÝ líp gi÷a møc ®é biÕn d¹ng ®· t¨ng lªn, sè h¹t bÞ biÕn d¹ng chiÕm ®a sè, líp s¸t biªn c¸c h¹t bÞ biÕn d¹ng 100% víi møc ®é biÕn d¹ng rÊt lín, theo nhiÒu h−íng, cã xu h−íng xo¾n trén lÊy nhau. MÆc dï biÕn d¹ng rÊt lín nh−ng vÉn kh«ng quan s¸t thÊy vÕt nøt tÕ vi. §iÒu nµy cho thÊy vËt liÖu cßn kh¶ n¨ng biÕn d¹ng tiÕp. c) KÕt luËn: Sau ETD c¬ tÝnh cña ®ång ®á M1 t¨ng lªn theo møc ®é biÕn d¹ng. Víi møc ®é biÕn d¹ng 225% giíi h¹n bÒn kÐo cña ®ång M1 ®¹t t−¬ng ®−¬ng thÐp CT3 trong tr¹ng th¸i c¸n nãng. Nh− vËy ph«i ®ång ®á M1 sau ETD cã c¬ tÝnh cao, cã thÓ ®−îc dïng ®Ó chÕ t¹o c¸c chi tiÕt cÇn ®é dÉn ®iÖn cao, t¶i träng trung b×nh. 5.6. ChÕ t¹o ph«i chÕ t¹o b¸nh r¨ng m« duyn nhá 5.6.1. §Æc ®iÓm cña s¶n phÈm B¸nh r¨ng ®−îc chän trong phÇn thùc nghiÖm lµ b¸nh r¨ng modun nhá chÕ t¹o tõ vËt liÖu bét t−¬ng ®−¬ng víi m¸c thÐp 45. Thµnh phÇn vËt liÖu: 0,42-0,45% C; 0,5-0,8% Mn; 0,17-0,31% Si; Pmax 0,04; Smax 0,04; Crmax 0,04; Nimax 0,04. 5.6.2. Thùc nghiÖm vµ kÕt qu¶ nghiªn cøu a/ ChuÈn bÞ bét: - Bét thÐp hîp kim ®−îc chÕ t¹o b»ng ph−¬ng ph¸p nghiÒn v¶y c¸n, sau ®ã hoµn nguyªn trong m«i tr−êng hidr« ë nhiÖt ®é 800-8500C. - Bét mangan chÕ t¹o b»ng ph−¬ng ph¸p ®iÖn ph©n, sau ®ã nghiÒn vµ r©y. - Bæ sung cacbon cho vËt liÖu b»ng muéi than s¹ch, mÞn. - Hçn hîp bét nghiÒn trén trong m¸y nghiÒn bi víi tèc ®é 60 vg/ph b/ Ðp thuû tÜnh Ph«i Ðp: 31 B¸nh r¨ng ®−îc chÕ t¹o tõ bét thÐp kÕt cÊu cã thµnh phÇn t−¬ng ®−¬ng m¸c thÐp 45, mËt ®é cña chi tiÕt 7,57 g/ cm 3, co ngãt khi thiªu kÕt 25-30%. TÝnh Ðp: Dngoµi = 73,6 mm; Dtrong = 36 mm H 19,5 mm; Khèi l−îng bét 175 g Víi tû träng ®èng cña bét 3,8 g/ cm 3, tÝnh ®−îc kÝch th−íc khoang Ðp nh− cho ë b¶n vÏ víi nh÷ng kÝch th−íc chÝnh: Dk.ngoµi = 73,6 mm, Dk.trong = 36 mm; H = 40 mm QTCN Ðp ph«i b¸nh r¨ng: Thao t¸c vµ Ðp mÉu b¸nh r¨ng Vá khu«n b»ng cao su. Ruét b»ng thÐp. Khu«n sau khi l¾c bét ®ñ theo ®Þnh l−îng sÏ ®−îc lµm kÝn ®Ó tr¸nh dÇu lät vµo s¶n phÈm. L¾p vá khu«n cao su víi vá ®Þnh h×nh b»ng nhùa cøng. L¾p ruét. §æ bét vµo khu«n. L¾c bét theo ®Þnh l−îng. Lµm kÝn khu«n. Treo mÉu trong buång Ðp thuû tÜnh. Ðp víi ¸p lùc 150 MPa. Th¸o mÉu vµ gia c«ng c¬ khÝ s¬ bé. Ph−¬ng ¸n khu«n Ðp c/ Thiªu kÕt Thiªu kÕt trong m«i tr−êng hidr« ë nhiÖt ®é 1400-1450 0C, thêi gian 1h. S¶n phÈm b¸nh r¨ng sau thiªu kÕt cho thÊy: chi tiÕt gi÷ nguyªn h×nh d¹ng tr−íc khi thiªu kÕt, co ngãt ®Òu, tuy nhiªn h×nh d¹ng cña biªn d¹ng r¨ng kh«ng râ, biªn d¹ng nµy cÇn gia c«ng c¬ khÝ míi cã thÓ sö dông. C¬ tÝnh cña s¶n phÈm sau thiªu kÕt ®¹t: §é cøng: 120-125 HB; Tû träng: 7,69 g/ cm3. Víi c¬ tÝnh cña vËt liÖu sau thiªu kÕt, cã thÓ thÊy r»ng c¸c gi¸ trÞ nµy cßn thÊp h¬n so víi s¶n phÈm chÕ t¹o tõ ph«i thÐp ®óc, c¸n vµ gia c«ng c¬ khÝ. §Ó c¶i thiÖn c¬ tÝnh, cÇn gia c«ng Ðp l¹i chi tiÕt ë tr¹ng th¸i nãng. 32 . d/ Xö lý nhiÖt T«i ë nhiÖt ®é 800 0C, m«i tr−êng n−íc, sau ®ã ram cao. Biªn d¹ng r¨ng ®−îc nhiÖt luyÖn sau cïng b»ng ph−¬ng ph¸p t«i cao tÇn. §é cøng ®¹t sau khi t«i lµ 45-48 HRC. KÕt qu¶ vµ th¶o luËn: B»ng ph−¬ng ph¸p Ðp thuû tÜnh, cã thÓ chÕ t¹o ®−îc ph«i b¸nh r¨ng víi n¨ng suÊt vµ hiÖu qu¶ sö dông nguyªn vËt liÖu cao. Tuy nhiªn ®Ó n©ng cao c¬ tÝnh, t¨ng tuæi thä cña s¶n phÈm, cÇn cã nh÷ng nghiªn cøu triÓn khai tiÕp víi nh÷ng biÖn ph¸p gia c«ng bæ sung t¨ng c−êng. Qua nghiªn cøu §Ò tµi nhËn thÊy ph−¬ng ph¸p nµy kh«ng thÝch hîp cho chÕ t¹o c¸c lo¹i b¸nh r¨ng th«ng th−êng. NghiÒn trén TÈm keo, t¹o h¹t §Þnh l−îng, cho vµo khu«n vµ rung Ðp thuû tÜnh (150 MPa) Gia c«ng s¬ bé Thiªu kÕt NhiÖt luyÖn Gia c«ng c¬ khÝ Gia nhiÖt trong n−íc ®Õn 80-90 0C, thêi gian 15 ph Tr¸ng, phñ nhiÒu líp trªn lâi khu«n ®¹t chiÒu dµy 0,3 mm Th¸o khu«n cao su, l¾p khu«n Ðp S¶n phÈm b¸nh r¨ng Mñ cao su Bét thÐp hîp kim, bét Fe, Mn H×nh 5.8. S¬ ®å c«ng nghÖ chÕ t¹o b¸nh r¨ng b»ng ph−¬ng ph¸p ETT 33 Ch−¬ng 6: ThiÕt kÕ, chÕ t¹o thiÕt bÞ 6.1. M¸y Ðp thñy tÜnh M¸y ETT ®−îc thiÕt kÕ trªn c¬ së cña m¸y Ðp thñy lùc 300 tÊn. HÖ thñy lùc thÊp ¸p, cao ¸p vµ bé khuyÕch ®¹i ®−îc thiÕt kÕ ®éc lËp thµnh m«dun riªng, l¾p ë phÝa sau m¸y ®Ó cung cÊp ¸p suÊt cao ¸p cho buång ¸p suÊt cao hay khu«n Ðp èng dÉn sãng. Cã thÓ sö dông nguån cao ¸p nµy phôc vô cho c¸c môc ®Ých kh¸c (vÝ dô ®Ó thö ¸p suÊt c¸c chi tiÕt vò khÝ cã ®é bÒn cao, thö ph¸ hñy chi tiÕt ®Ó nghiÖm bÒn ...). M¸y ETT ®−îc thiÕt kÕ gåm c¸c côm chÝnh: M¸y Ðp thñy lùc 300T, Côm thñy lùc thÊp ¸p, Côm thñy lùc cao ¸p, Bé khuyÕch ®¹i ¸p suÊt, Hé tiªu thô ¸p suÊt cao (buång ¸p suÊt, khu«n Ðp èng dÉn sãng...). Th«ng sè kü thuËt chÝnh cña m¸y ETT: - Lùc kÑp khu«n Max: 300TÊn - ¸p suÊt b¬m TL hÖ s¬ cÊp: Pmax= 210 KG/cm2 - L−u l−îng b¬m thñy lùc hÖ s¬ cÊp: 15 l/ph - C«ng suÊt ®éng c¬ hÖ thñy lùc s¬ cÊp: 3 KW - ¸p suÊt cao ¸p (thø cÊp): 2000 kG/cm2 - HÖ sè khuyÕch ®¹i bé khuyÕch ®¹i ¸p suÊt - Lo¹i dÇu: CN 20 hoÆc Bp-Cs32 6.1.1. B¶n vÏ thiÕt kÕ chÕ t¹o c¸c côm chÝnh (B¶n vÏ thiÕt kÕ chi tiÕt xem thªm phÇn phô lôc 1-5) - Bé khuyÕch ®¹i ¸p suÊt (Phô lôc 1-B¶n vÏ KC.05.23-ETT.02.00) - Buång ¸p suÊt cao (Phô lôc 2-B¶n vÏ KC.05.23-ETT.05.00) - Khu«n Ðp èng dÉn sãng (Phô lôc 3-B¶n vÏ KC.05.23-ETT.06.00) ThiÕt bÞ ETT ®· ®−îc chÕ t¹o, nghiÖm thu vµ chÕ thö c«ng nghÖ. 6.1.2. Tµi liÖu quy tr×nh c«ng nghÖ C¸c QTCN ®−îc x©y dùng theo ®óng TCVN hiÖn hµnh (Xem phô lôc 6) 6.2. Trang bÞ Ðp thñy ®éng 6.2.1. Tµi liÖu thiÕt kÕ Trang bÞ Ðp thñy ®éng (TB ET§) ®−îc thiÕt kÕ nh− mét m«dun ®éc lËp cã thÓ l¾p trªn c¸c m¸y thñy lùc kh¸c nhau, kÕt cÊu cña (TB ET§) ®−îc thÓ hiÖn trong h×nh 6.1 gåm c¸c côm chÝnh: - Côm chµy Ðp - Buång ¸p suÊt - Côm khu«n Th«ng sè kü thuËt chÝnh cña TB ET§: - KÝch th−íc bao: 800 x 800 x 800 mm - Lùc Ðp t−¬ng ®−¬ng cña m¸y Ðp thñy lùc: 320 T 34 - KÝch th−íc h÷u Ých trong buång ¸p suÊt: φ70 x 300 - ¸p suÊt max trong buång: 10.000 kG/cm2 - Träng l−îng toµn bé: ~1500 kg C¸c bé tµi liÖu thiÕt kÕ chi tiÕt cña TB ET§ vµ c¸c côm: - Trang bÞ c«ng nghÖ Ðp thñy ®éng (Phô lôc 6-B¶n vÏ KC.05.23-ETD.00.000) - Côm chµy Ðp (Phô lôc 6-B¶n vÏ KC.05.23-ETD.01.000 - Côm khu«n (Phô lôc 6-B¶n vÏ KC.05.23-ETT.02.000) - Buång ¸p suÊt (Phô lôc 6-B¶n vÏ KC.05.23-ETD.03.000) TB ET§ ®· ®−îc chÕ t¹o, nghiÖm thu vµ chÕ thö c«ng nghÖ. S¶n phÈm do TB ET§ t¹o ra ®· ®−îc tr×nh bµy ë ch−¬ng 5, kÕt ®¸nh gi¸, kh¶o nghiÖm thÓ hiÖn trong c¸c phiÕu ®¸nh gi¸ kh¶o nghiÖm (xem phÇn phô lôc) 6.2.2. Tµi liÖu quy tr×nh c«ng nghÖ - Xem phô lôc 7 H×nh 6.1- Trang bÞ Ðp thñy 1- Bµn ®éng m¸y Ðp TL 400T 2- Côm chµy Ðp 3- M«i tr−êng truyÒn ¸p 4- Cuém khu«n 5- Buång ¸p suÊt 6- S¶n phÈm 7- Bµn m¸y Ðp TL 400T 35 kÕt luËn vµ kiÕn nghÞ 1. Qua nghiªn cøu tæng quan vÒ c«ng nghÖ ETT vµ ETD còng nh− nghiªn cøu t×nh h×nh thùc tiÔn trong n−íc, chóng t«i ®· x©y dùng m« h×nh ETT vµ ETD, b−íc ®Çu ®· øng dông ®−îc cho s¶n xuÊt Quèc phßng. 2. §· x©y dùng c¸c ph−¬ng ph¸p, m« h×nh nghiªn cøu, gi¶i quyÕt c¸c hiÖn t−îng xÈy ra trong qu¸ tr×nh ETT vµ ETD. §· x©y dùng vµ gi¶i c¸c bµi to¸n liªn quan ®Õn thiÕt bÞ vµ c«ng nghÖ trong ®ã ®Æc biÖt chó ý ®Õn c¸c bµi to¸n t¹o ¸p suÊt cao, thiÕt kÕ buång chÞu ¸p suÊt cao nhiÒu líp vµ xö lý bÞt kÝn. 3. VÒ c«ng nghÖ ETT: - §· tÝnh to¸n lùa chän m¸y Ðp 300T, lùa chän ph−¬ng ph¸p t¹o ¸p suÊt thuû tÜnh b»ng bé khuÕch ®¹i ¸p suÊt 200MPa. - §· tÝnh to¸n thiÕt kÕ trang bÞ c«ng nghÖ ®Ó nghiªn cøu chÕ t¹o ph«i con tèng kh−¬ng tuyÕn nßng sóng 12,7mm; nãn ®ång cho ®¹n B41M; bi nghiÒn chÕ t¹o tõ vËt liÖu gèm; ph«i ODS ra®a; b¸nh r¨ng mo®uyn nhá. Khi chÕ t¹o c¸c s¶n phÈm cña ®Ò tµi chØ sö dông ®Õn ¸p suÊt 150MPa, s¶n phÈm t¹o ra ®· ®¹t c¸c chØ tiªu kü thuËt mµ b»ng ph−¬ng ph¸p truyÒn thèng ph¶i cÇn thiÕt bÞ ¸p suÊt cì 200MPa. 4. VÒ c«ng nghÖ ETD: - §· sö dông m¸y Ðp thñy lùc CRU 630 cña Nhµ m¸y Z183. - §· thiÕt kÕ, chÕ t¹o trang bÞ ETD gåm: buång ¸p suÊt cao nhiÒu líp, côm chµy Ðp t¹o ¸p suÊt cao, côm khu«n t¹o h×nh s¶n phÈm. Trong nghiªn cøu thiÕt kÕ ®· chó ý gi¶i c¸c bµi to¸n vÒ buång ¸p suÊt cao 1000MPa. - §· lùa chän vµ chÕ t¹o m«i tr−êng truyÒn ¸p suÊt cao d¹ng nh·o tõ bét grapit vµ mì chÞu nhiÖt, víi m«i trßng nµy ®· gi¶i quyÕt ®−îc vÊn ®Ò bÞt kÝn, ®¹t yªu cÇu c«ng nghÖ. - S¶n phÈm cña c«ng nghÖ ETD t¹o ra lµ èng ®ång vµ èng hîp kim nh«m thµnh máng, ®é bÒn cña s¶n phÈm t¹o ra t−¬ng ®−¬ng vËt liÖu sau nhiÖt luyÖn ho¸ giµ. 5. S¶n phÈm cña ®Ò tµi: - §· h−íng dÉn 1 häc viªn cao häc vÒ c«ng nghÖ ETT, ®ang h−íng dÉn 01 häc viªn cao häc vÒ c«ng nghÖ ETD. - §· chÕ thö 06 lo¹i s¶n phÈm cña §Ò tµi, trong ®ã: C«n tèng kh−¬ng tuyÕn 10 c¸i; Bi nghiÒn 2 kg; Nãn ®ång 10 c¸i; Ph«i b¸nh r¨ng 10 c¸i; èng dÉn sãng ra®a 5 c¸i; èng ®ång thµnh máng 40m. C¸c s¶n phÈm ®¹t sè l−îng vµ chÊt l−îng theo néi dung ®¨ng ký, mét sè s¶n phÈm ®· ®−îc kh¶o nghiÖm qua thùc tÕ øng dông cho s¶n xuÊt, ®−îc c¬ së ®¸nh gi¸ tèt . - §Ò tµi ®· hoµn thµnh c¸c néi dung vµ môc tiªu nghiªn cøu ®· ®−îc phª duyÖt. KiÕn nghÞ: Cho phÐp Trung t©m C«ng NghÖ qu¶n lý vµ tiÕp tôc sö dông thiÕt bÞ ETT &ETD ®Ó chÕ t¹o c¸c s¶n phÈm phôc vô cho s¶n xuÊt Quèc phßng. TiÕp tôc nghiªn cøu kÕt cÊu chµy chÞu ¸p lùc cao trong c«ng nghÖ ETD. 36 Tµi liÖu tham kh¶o 1. Shuler, Metal forming handbook , Berlin - 1998. 2. Festo Hydraulikus - Pneumatic elemek, Bp. 1985. 3. Szilardsagtan - Muszaki Konyvkiadã, Bp. 1981. 4. GÐprajzi Alapismeretek - Mószaki Kãnyvkiadã, Budapest 1979. 5. Romanopxki V. P - Sæ tay dËp nguéi (tµi liÖu tiÕng Nga)-1979. 6. A.P.Cmiragin - Sæ tay kim lo¹i mµu vµ hîp kim (tµi liÖu tiÕng Nga)-1973 7. Giups«p M. E. DËp tÊm (tµi liÖu tiÕng Nga), 1970. 8. St«r«jev M.V - S¸ch tra cøu rÌn vµ dËp thÓ tÝch (tµi liÖu tiÕng Nga)-1968. 9. Norman levy Associaltes, INC. Production process for sale 105mm HE M1, Michigan USA. 10. Ph¹m V¨n NghÖ - §ç V¨n Phóc, M¸y bóa vµ m¸y thñy lùc, Nxb.Gi¸o Dôc-2005. 11. Ph¹m V¨n NghÖ - NguyÔn Nh− Huynh, Ma s¸t vµ b«i tr¬n, Nxb §HQG Hµ néi-2005. 12. Ph¹m V¨n NghÖ - §ç V¨n Phóc, ThiÕt bÞ dËp t¹o h×nh-M¸y Ðp c¬ khÝ, Nxb KH&KT-2004. 13. Sæ tay c«ng nghÖ chÕ t¹o m¸y tËp I, II, III, NXB KH&KT-2000, 2003. 14. C«ng nghÖ khai th¸c thiÕt bÞ c¬ khÝ, Nxb. KH&KT-2001. 15. ChÕ ®é c¾t gia c«ng c¬ khÝ, NXB §µ n½ng 2001 16. §inh V¨n Phong, C¬ së lý thuyÕt dËp tÊm, Häc viÖn KTQS-1999 17. §inh B¸ Trô, C¬ së lý thuyÕt biÕn d¹ng dÎo, Häc viÖn KTQS-1998. 18. §inh V¨n Phong, C«ng nghÖ dËp tÊm, Häc viÖn KTQS-1997. 19. NhiÒu t¸c gi¶, Sæ tay thiÕt kÕ c¬ khÝ , Nxb. KH&KT-1979. 20. NhiÒu t¸c gi¶, KiÓm tra s¶n phÈm trong chÕ t¹o m¸y, Nxb. KH&KT-1979. 21. NhiÒu t¸c gi¶, Sæ tay nhiÖt luyÖn, Nxb. KH&KT-1979. 22. KiÓm tra s¶n phÈm trong chÕ t¹o m¸y, Nxb. KH&KH-1979. 23. T«n Yªn, C«ng nghÖ dËp nguéi, Nxb KH&KT-1974. 24. Hµ V¨n Vui, Dung sai vµ chuçi kÝch th−íc trong thiÕt kÕ c¬ khÝ, Nxb. KH&KT-1973.