Lý do ch ọn đề tài
Phương pháp dập thủy tĩnh đang ngày càng được ứng dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp hiện đại như hàng không, vũ trụ, ôtô, hóa học và đồ gia dụng nhờ vào những ưu điểm nổi bật như khả năng biến dạng cao của vật liệu, độ chính xác và chất lượng bề mặt tốt, cùng với độ dày vật liệu được đảm bảo và cơ – lý tính tốt Tuy nhiên, nghiên cứu về công nghệ dập thủy tĩnh tại Việt Nam vẫn còn hạn chế Luận văn này trình bày nghiên cứu, tính toán và chế tạo mô hình hệ thống khuôn dập thủy tĩnh nhằm tiến hành thí nghiệm và sản xuất các chi tiết trong ngành công nghiệp ô tô, xe máy và các sản phẩm công nghiệp khác.
Phương pháp tạo hình thủy tĩnh là một công nghệ sử dụng áp suất của môi trường chất lỏng để biến dạng vật liệu Phương pháp này mang lại nhiều ưu điểm trong việc tạo hình chính xác và hiệu quả cho các sản phẩm.
Nghiên cứu công nghệ dập thủy tĩnh cho chi tiết khung xe ô tô mang lại giá trị thực tiễn và lý thuyết cao Đề tài tập trung vào việc phát triển công nghệ dập thủy tĩnh, đồng thời xây dựng mô hình và thiết kế hệ thống khuôn dập thủy tĩnh nhằm phục vụ sản xuất các chi tiết khung ô tô.
Trong quá trình thực hiện luận văn, tác giả xin chân thành cảm ơn PGS TS Phạm Văn Nghệ, giảng viên bộ môn Gia Công Áp Lực – Viện Cơ Khí – Đại học Bách Khoa Hà Nội, vì đã cung cấp sự hướng dẫn lý thuyết và thực nghiệm cũng như sự động viên kịp thời Bên cạnh đó, tác giả cũng rất trân trọng những ý kiến đóng góp quý báu từ bạn bè, đồng nghiệp trong cơ quan và các công ty bên ngoài Sự giúp đỡ này đã góp phần quan trọng vào thành công của luận văn.
Ý nghĩa của đề tài
Nghiên cứu công nghệ dập thủy tĩnh các chi tiết có hình dạng phức tạp trong sản xuất khung xương ô tô
Nghiên cứu công nghệ dập thủy tĩnh và ứng dụng của nó trong ngành công nghiệp sản xuất ô tô đang được chú trọng Quy trình đặt phôi và nguồn chất lỏng công tác được đưa vào khuôn là những yếu tố quan trọng trong việc tối ưu hóa công nghệ này Việc triển khai công nghệ dập thủy tĩnh sẽ giúp nâng cao hiệu quả sản xuất và chất lượng của các chi tiết khung ô tô.
Cấu trúc luận văn
Nội dung luận văn được chia thành 5 chương, cuối luận văn là kết luận chung và kiến nghị cho hướng nghiên cứu tiếp theo, cụ thể gồm :
* Chương 1 : Tổng quan về công nghệ dập thủy tĩnh
* Chương 2 : Cơ sở lý thuyết dập thủy tĩnh
* Chương 3 : Tính toán thiết kế công nghệ dập thủy tĩnh để chế tạo khung xương xe ô tô
* Chương 4 : Mô hình hóa và mô phỏng số quá trình dập vỏ xe ô tô bằng công nghệ dập thủy tĩnh
* Chương 5 : Thiết kế và lập trình gia công khuôn trên máy phay CNC
TỔ NG QUAN V Ề CÔNG NGH Ệ D Ậ P TH ỦY TĨNH
Vài nét v ề l ị ch s ử phát tri ể n c ủ a công ngh ệ t ạ o hình th ủ y l ự c
1.1.1 Tình hình nghiên c ứu trong nước Ở Việt Nam công nghệ dập bằng môi trường chất lỏng mới ở giai đoạn bắt đầu tìm hiểu công nghệ Việc nghiên cứu về dập thủy lực cũng mới được đề cập đến trong một số đề tài nghiên cứu cấp nhà nước như đề tài KC.05.19 – “Nghiên cứu công nghệ dập bằng áp lực cao bên trong để chế tạo những chi tiết có hình dạng phức tạp trong ôtô, xe máy” của trường ĐHBK – HN, đề tài KC.05.23 – “Dập thủy động các chi tiết dụng cụ dập thể tích” của viện công nghệ Bộ Quốc phòng, mô phỏng số quá trình dập thủy cơ chi tiết đối xứng trục – Hội nghị khoa học toàn quốc Cơ học vật rắn biến dạng lần thứ 7 – 2004, Nghiên cứu các thông số công nghệ trong quá trình tạo hình các chi tiết không gian rỗng từ phôi tấm bằng phương pháp dập thủy cơ – luận văn thạc sỹ tại ĐHBK – HN và Học viện KTQS…
1.1.2 Tình hình nghiên c ứu ở ngoài nước
Tại Liên Xô cũ, nghiên cứu công nghệ dập bằng chất lỏng được thực hiện tại Đại học Bách khoa Leningrat và đã được áp dụng trong sản xuất, với nhiều kết quả được công bố trong các nghiên cứu khoa học tại Nga và quốc tế Tại Đức, công nghệ này cũng đã được áp dụng thành công trong các nhà máy chế tạo phụ tùng ôtô, với 120 bài báo và 90 phát minh được công bố từ năm 1996 đến 2003, cho thấy xu hướng phát triển mạnh mẽ trong nghiên cứu và ứng dụng công nghệ tạo hình thủy lực.
Ngày nay, nhiều quốc gia trên thế giới đang áp dụng hiệu quả phương pháp dập thủy cơ để gia công các chi tiết rỗng có hình dạng phức tạp Phương pháp này sử dụng chất lỏng có áp suất cao để gây biến dạng cho phôi, có thể là kim loại tấm, dạng ống hoặc tấm hàn Mặc dù nghiên cứu về công nghệ này bắt đầu từ những năm 60, nhưng đến những năm 80 của thế kỷ XX, nó mới được áp dụng rộng rãi trong ngành cơ khí chế tạo máy Nhiều quốc gia như Đức, Anh, Nhật Bản, Mỹ, Pháp, Ý, Canada và Thụy Điển đã ứng dụng công nghệ tạo hình thủy cơ trong ngành công nghiệp ôtô và hàng không Các hội nghị quốc tế đã giới thiệu công nghệ này, trong đó có hội nghị “ESAFORM 2003” tại Italia, nơi phương pháp công nghệ thủy lực thu hút sự chú ý lớn từ các chuyên gia, như giáo sư Clauxzighert người Đức.
“Công nghệ tạo hình thủy lực ngày nay là một trong các đề tài ý nghĩa nhất của công nghệ sản xuất”
Ngày nay, nhu cầu về cấu trúc nhẹ và tính bền vững môi trường đang gia tăng, đòi hỏi công nghệ tạo hình phải phát triển Quá trình tạo hình thủy lực là một bước tiến quan trọng, cho phép chế tạo chi tiết phức tạp từ thép hợp kim cao và hợp kim nhôm nhẹ Mặc dù ứng dụng tạo hình kim loại tấm trước đây còn hạn chế, từ năm 2000, nghiên cứu đã tập trung vào các quy trình tạo hình kim loại tấm với môi trường làm việc mới Dự án DFG Priority Programme SPP 1089 đã tổng hợp 31 dự án nghiên cứu, cung cấp kiến thức cơ bản cho các ứng dụng như dập vuốt thủy cơ và tạo hình kim loại tấm áp suất cao Kỹ thuật điều khiển quá trình tạo hình mới này đã cải thiện tính ổn định, mở rộng phạm vi ứng dụng cho các phôi hàn và phôi cán hàn.
1.1.3 M ột số sản phẩm được chế tạo bằng phương pháp dập thủy lực
1.1.3.1 S ản phẩm dập thủy cơ (Hydromechanical deep drawing)
Phương pháp tạo hình này tương tự như dập vuốt, nhưng sử dụng chất lỏng cao áp để biến dạng phôi tấm Lực tác động từ chuyển động của dụng cụ gia công giúp hình thành sản phẩm.
Hình 1.2 Sơ đồ dập thủy cơ
Phương pháp dập thủy cơ đang được áp dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực công nghiệp như ôtô, hàng không, không gian, tàu thủy, và gia dụng Công nghệ này đang được nghiên cứu và phát triển tại các quốc gia công nghiệp tiên tiến như Mỹ, Đức, Nga, Trung Quốc và Hàn Quốc.
Hiện nay, nhu cầu của người tiêu dùng ngày càng cao, dẫn đến sự đòi hỏi về tính ưu việt trong các sản phẩm công nghiệp và dân dụng Do đó, các mặt hàng 3 lớp kim loại đang ngày càng chiếm ưu thế trên thị trường.
Hầu hết các sản phẩm yêu cầu cách nhiệt và cách điện được sản xuất dưới dạng 3 lớp, bao gồm thùng chứa, két chứa và các sản phẩm gia dụng như nồi, chảo 3 lớp Đặc biệt, thùng chứa 3 lớp rất quan trọng trong ngành hóa học và vật lý, nhằm đảm bảo an toàn khi sử dụng.
Sản phẩm này vượt trội hơn so với các sản phẩm một lớp cùng loại nhờ công nghệ dập bằng chất lỏng tiên tiến, mang lại tính thẩm mỹ cao và chất lượng tốt Phương pháp này giúp bề mặt sản phẩm không bị chày xước, giảm độ mỏng và đảm bảo độ biến dạng đồng đều, đồng thời cho phép tạo hình các chi tiết phức tạp và giảm số lần dập cần thiết.
Một số sản phẩm được chế tạo bằng phương pháp dập thủy cơ:
Hình 1.2 Các chi tiết trong ôtô
Hình 1.3 Các sản phẩm gia dụng 1.1.3.2 S ản phẩm dập thủy tĩnh (Internal high pressure forming and high pressure sheet metal forming – Hydrostatic forming)
Hình 1.4 Sơ đồ dập thủy tĩnh dạng phôi tấm
Hình 1.5 Các bước công nghệ tạo hình sản phẩm ống chữ T
Hình 1.6 Sơ đồ bố trí dập thủy tĩnh cặp vật liệu tấm
Một số sản phẩm được chế tạo bằng công nghệ dập thủy tĩnh:
Hình 1.7 Các chi tiết của ôtô dập bằng công nghệ thủy tĩnh
Hình 1.8 Các sản phẩm từ phôi ống 1.1.3.3 Sơ đồ công nghệ dập phối hợp thủy tĩnh và dập vuốt thường
Hình 1.9 Sơ đồ dập phối hợp bằng chất lỏng và dập vuốt thường
1.1.3.4 Sơ đồ công nghệ dập xung điện thủy lực
1- Nguồn điện ; 2- Công tắc ; 3- Cối chứa chất lỏng cao áp ; 4- Điện cực ; 5- Ống cách điện ; 6- Tấm kín khít ; 7- Doăng kín khít ; 8- Phôi tấm ; 9- Tấm cối vuốt ; 10- Lòng khuôn ; 11- Áo khuôn ; 12- Bộ phận đẩy phôi có lỗ thoát hơi
Hình 1.10 Sơ đồ dập xung điện thủy lực
Quá trình dập bằng xung điện thủy lực sử dụng sóng va đập được tạo ra từ sự phóng điện trong chất lỏng, giúp phôi biến dạng theo hình dạng của lòng cối cứng Năng lượng xung điện chuyển hóa thành năng lượng cơ học, dẫn đến sự biến dạng dẻo của phôi Phương pháp này có nhiều ưu điểm, bao gồm khả năng biến dạng các kim loại và hợp kim ít dẻo, tạo ra chi tiết với độ chính xác cao do biến dạng đàn hồi thấp Nó cũng không yêu cầu thiết bị và khuôn hiện đại, cồng kềnh và đắt tiền, đồng thời có thể thực hiện biến dạng cục bộ cho các phôi rỗng bằng các xung hướng từ tâm ra ngoài.
Một số loại sản phẩm được chế tạo bằng phương pháp dập xung điện thủy lực:
Hình 1.11 Các sản phẩm được chế tạo bằng công nghệ dập xung điện thủy lực
Công nghệ dập thủy tĩnh
1.2.1 Khái ni ệm ép thủy tĩnh
Công nghệ dập thủy tĩnh là phương pháp tạo hình vật liệu bằng cách sử dụng chất lỏng có áp suất cao tác động trực tiếp lên bề mặt phôi, dẫn đến biến dạng theo hình dạng đã định sẵn Phương pháp này có thể được chia thành ba loại chính: ép thủy tĩnh phôi tấm, ép thủy tĩnh phôi ống và ép thủy tĩnh phôi có dạng không gian rỗng.
Ép thủy tĩnh phôi tấm là quá trình mà tấm kim loại bị biến dạng dưới áp lực của chất lỏng, tạo ra hình dáng sản phẩm khi chúng tiếp xúc với thành đáy cối.
Ép thủy tĩnh phôi ống là quá trình mà phôi có hình dạng ống chịu áp lực cao bên trong, dẫn đến việc ống biến dạng và tạo ra sản phẩm theo hình dáng của khuôn.
Hình 1.12 Ép thủy tĩnh phôi tấm và ép thủy tĩnh phôi ống
Ép thủy tĩnh phôi có dạng không gian rỗng là quá trình biến dạng đàn hồi – dẻo, trong đó phôi có hình dạng ống không gian như ống hình trụ hoặc hình nón Quá trình này diễn ra trên cối cứng hoặc chày, với áp suất được tác động từ bên trong hoặc bên ngoài thông qua môi trường chất lỏng.
1.2.2 Ch ất lỏng dùng trong gia công thuỷ tĩnh
Chất lượng sản phẩm và độ ổn định của quá trình phụ thuộc rất nhiều vào thành phần và tính chất lý hoá của chất lỏng công tác
Khi gia công thuỷ tĩnh phải chọn đúng chất lỏng và phải thoả mãn các yêu cầu cơ bản sau:
- Đảm bảo độ nhớt cần thiết và không hoá rắn ở áp suất công tác
- Có độ nén nhỏ nhất dưới tác động của áp suất cao
- Đảm bảo tính chống mài mòn cần thiết
- Không tương tác với kim loại biến dạng
Chất lỏng có độ nhớt là yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến khả năng chảy của nó, với độ nhớt cao khiến chất lỏng chảy kém, trong khi độ nhớt thấp cho phép chất lỏng chảy dễ dàng hơn Đặc tính này của chất lỏng thay đổi theo nhiệt độ và áp suất, trong đó việc tăng áp suất sẽ dẫn đến sự gia tăng độ nhớt Sự biến đổi độ nhớt theo áp suất tuân theo quy luật hàm số mũ, được mô tả bởi công thức η = η0 eP.β.
Trong đó: η0 - độ nhớt của chất lỏng ở áp suất khí quyển và nhiệt độ 20 o C; p - áp suất; β - hệ số, nó phụ thuộc vào chất lỏng và nhiệt độ
Sự thay đổi độ nhớt của chất lỏng theo nhiệt độ tuân theo quy luật hàm số mũ dưới dạng: ηt = η0 e − λ ( t − t 0 ) (1.2)
Hệ số λ phụ thuộc vào chất lỏng ở nhiệt độ 20°C, trong khi t là nhiệt độ của chất lỏng và η0 là độ nhớt của chất lỏng ở nhiệt độ phòng Để quá trình ép thủy tĩnh diễn ra bình thường, tính nén của chất lỏng dưới áp suất cao là rất quan trọng Sự thay đổi thể tích của chất lỏng khi áp suất tăng được xác định theo công thức nhất định.
Trong đó: V0 - thể tích chất lỏng ở áp suất khí quyển (1 at = 0,1 MPa);
A, π' - các hệ số Độ nén được gia tăng của chất lỏng công tác dưới tác dụng của áp suất cao là yếu tố bất lợi vì nó làm giảm hiệu suất của thiết bị do một phần năng lượng cần tiêu hao cho việc nén chất lỏng Năng lượng đàn hồi của chất lỏng công tác tích luỹ trong quá trình ép có thể biến thành công tích cực theo chu kỳ gây ra sự đưa phôi không đều và sự dao động áp suất không mong muốn Ngoài ra, do có sự tích trữ thế năng lớn khi nén chất lỏng nên sản phẩm ép khi ra khỏi buồng ép có tốc độ lớn đòi hỏi phải có thiết bị đặc biệt để khống chế tốc độ của sản phẩm nhằm tránh không cho sản phẩm bị phá huỷ
Ngoài tính chất vật lý và hóa học, các yếu tố như tính bôi trơn, khả năng chống bắt lửa, không sinh ra khí độc hại, và tương tác với phôi ép cùng dụng cụ của chất lỏng công tác cũng đóng vai trò quan trọng trong gia công thủy tĩnh.
1.2.3 Các phương pháp dập thủy tĩnh
1.2.3.1 D ập vuốt phôi phẳng bằng chày chất lỏng theo cối cứng
Quá trình dập vuốt phôi phẳng bằng chày chất lỏng theo cối cứng là phương pháp dập hiệu quả, trong đó phôi tấm được cố định trên mặt bích của cối có hình dạng tương ứng với chi tiết cần gia công Chất lỏng được đưa vào với áp suất tính toán chính xác nhằm tạo hình chi tiết một cách tối ưu.
Dập thủy tĩnh phôi tấm có hai phương pháp thực hiện:
- Dập vuốt không dịch chuyển mặt bích
Dập vuốt có dịch chuyển mặt bích là một phương pháp hiệu quả nhằm nâng cao chất lượng sản phẩm và cải thiện các thông số công nghệ Phương pháp này bao gồm việc sử dụng kỹ thuật vuốt thuận nghịch trong hai nguyên công, giúp tối ưu hóa quy trình sản xuất.
1.2.3.2 Công ngh ệ dập thủy tĩnh phôi ống Đặc điểm công nghệ
Trong những năm gần đây, xu hướng sử dụng phôi ống để tạo hình ngày càng gia tăng, thể hiện qua việc sản xuất ống tăng mạnh và nhu cầu sử dụng các chi tiết được tạo hình từ phôi ống trong nhiều lĩnh vực khác nhau Các sản phẩm này không chỉ có độ chính xác cao mà còn đáng tin cậy, nhờ vào quy trình dập thủy tĩnh phôi ống Công nghệ chế tạo các chi tiết rỗng bằng nguồn chất lỏng áp lực cao, được gọi chung là Công nghệ dập thủy tĩnh, đang trở thành lựa chọn kinh tế và hiệu quả cho nhiều ứng dụng.
Dập thủy tĩnh là công nghệ biến đổi hình dạng phôi ống ở trạng thái nguội thông qua áp lực cao bên trong Phương pháp này tạo ra hình dạng sản phẩm nhờ áp lực thủy tĩnh cao tác động trực tiếp lên bề mặt trong của phôi Trong một số trường hợp, áp lực chất lỏng cũng có thể tác động từ bên ngoài Chất lỏng trong quy trình này đóng vai trò như một "dụng cụ" tạo hình vạn năng, giúp phân bố áp lực đều trên bề mặt phôi, tránh tình trạng tập trung tải trọng.
Công nghệ dập thủy tĩnh hiện đại cho phép chế tạo các chi tiết máy chất lượng cao với hình dạng không gian phức tạp Trước đây, những chi tiết này thường được sản xuất bằng phương pháp hàn ghép các bộ phận, nhưng ngày nay, phương pháp dập thủy tĩnh đã trở thành lựa chọn phổ biến cho các chi tiết có hình dạng phức tạp.
Hình 1.13 Các chi tiết dạng ống Hình 1.14.Các nhóm chi tiết cơ bản I - IX Các nhóm chi tiết điển hình bằng công nghệ dập phôi ống
- Nhóm I Các chi tiết mối nối đường ống dẫn
Các chi tiết mối nối đường ống dẫn là những thành phần không gian cơ bản, có thể được tạo hình hoàn chỉnh và chất lượng cao nhờ công nghệ dập thủy tĩnh Để đảm bảo các mối ghép nối chặt khít, phương pháp hàn hoặc ép chặt thường được áp dụng Tuy nhiên, các chi tiết có bích thuộc nhóm này không thể được thực hiện bằng phương pháp dập thủy tĩnh.
- Nhóm II Thân các thiết bị chịu áp lực
Công nghệ dập thủy tĩnh cho phép chế tạo phôi thân của các chi tiết, với nhiều chi tiết tương tự như trong nhóm I Phương pháp này giúp sản xuất các chi tiết có dạng cầu hoặc trụ mà không cần gia công bổ sung, mang lại hiệu quả cao trong quy trình sản xuất.
- Nhóm III Trục bậc rỗng
Ưu nhược điể m chính c ủa phương pháp dậ p th ủy tĩnh
Với sự phát triển vượt bậc trong khoa học kỹ thuật và công nghệ, các quốc gia như Nga, Đức, Mỹ, Nhật Bản, Hàn Quốc và Trung Quốc đã sản xuất nhiều sản phẩm chất lượng cao đáp ứng yêu cầu sử dụng khắt khe Điều này mở ra cơ hội cho chúng ta học hỏi và chế tạo các sản phẩm mong muốn, nhằm nâng cao nền khoa học kỹ thuật trong nước và đáp ứng nhu cầu tiêu dùng ngày càng cao.
- Tạo ra chi tiết đồng nhất từ một vật liệu (so với hàn từ nhiều chi tiết đơn giản thành một chi tiết phức tạp)
- Nâng cao độ bền cho chi tiết và kết cấu
- Thời gian tạo hình ngắn đối với một chi tiết phức tạp
- Giảm số nguyên công tạo hình so với các phương pháp khác
- Độ chính xác của chi tiết cao
- Có thể chế tạo được chi tiết với lực dập tạo hình lớn
Lợi thế chính của dập thủy tĩnh so với dập vuốt thông thường là khả năng tạo hình các chi tiết yêu cầu lực lớn mà không cần chế tạo khuân đúc cho chày Điều này mang lại lợi ích kinh tế rõ rệt, bao gồm việc giảm số bước tạo hình và tiết kiệm chi phí sản xuất.
- Dụng cụ gia công phải có độ chính xác cao và được chế tạo từ vật liệu có cơ tính ổn định trong điều kiện chịu áp suất lớn
Để đảm bảo quá trình tạo hình hiệu quả, cần thiết phải có một hệ thống điều khiển chính xác để quản lý các thông số công nghệ theo thời gian Bên cạnh đó, việc thiết lập một hệ thống kín khít là rất quan trọng nhằm ngăn chặn sự mất áp trong suốt quá trình này.
- Mất thời gian tạo hình hơn so với phương pháp dập thủy cơ
- Trang thiết bị thủy lực cho dập thủy tĩnh được thiết kế và chế tạo phức tạp nên có chi phí khá cao…
CƠ SỞ LÝ THUY Ế T D Ậ P VU Ố T PHÔI PH Ẳ NG B Ằ NG CHÀY CHẤT LỎNG THEO CỐI CỨNG
Nh ữ ng v ấn đề chung
Quá trình dập vuốt phôi phẳng bằng chày dẻo, chày chất lỏng và chày khí theo cối cứng được trình bày trên hình 1
Hình 2.1 Sơ đồ dập phôi phẳng bằng chày chất lỏng theo cối cứng
Công nghệ dập thủy tĩnh đã phát triển mạnh mẽ nhờ vào tính đơn giản trong quy trình biến dạng tạo hình và chi phí thiết bị thấp.
Trong một thời gian dài, quá trình sản xuất này chỉ được áp dụng hạn chế, đặc biệt là trong việc tạo hình các chi tiết có chiều sâu lớn, do hai nhược điểm chính tồn tại trong cơ cấu và diễn biến của quá trình.
Sự chảy không ổn định của mặt bích phôi trên vành mép chi tiết xảy ra khi dập có dịch chuyển mặt bích, dẫn đến hiện tượng nhăn một phía của mặt bích phôi Nguyên nhân chính là do trở lực biến dạng không đồng đều ở mặt bích và lực ma sát không đồng đều giữa mặt bích phôi và dụng cụ.
- Lượng biến mỏng quá lớn và độ không đồng đều theo chiều dài của thành chi tiết là đáng kể
Nghiên cứu cho thấy độ biến mỏng của các cốc hình trụ sau khi dập bằng chày chất dẻo trong cối cứng đạt từ 38% đến 46% Điều này dẫn đến việc giảm chất lượng đáng kể của chi tiết dập và cho thấy khả năng công nghệ hiện tại còn hạn chế.
Nhằm khắc phục hoặc hạn chế các nhược điểm kể trên người ta đưa ra một số phương pháp sau
Kẹp chặt vùng trung tâm của phôi và tăng tải khi dập vuốt bằng cách sử dụng thiết bị ép ở đáy hoặc vùng đệm giúp giữ cho phôi không bị lệch Đối áp trong quá trình chuyển dịch xuống dưới giữ cho vùng biến dạng tự do không bị mỏng, đồng thời chuyển dịch vùng nguy hiểm từ khu trung tâm ra phía vành biên của phôi.
Hình 2.2 Sơ đồ lực (a) tác dụng lên phôi, và các thông số xác định tính ổn định (b) khi dập vuốt phôi phẳng bằng chày chất lỏng trên cối cứng
Phương pháp Kranenberg sử dụng áp suất chất lỏng không chỉ ở phía chày mà còn ở phía đối diện của phôi, tức là phía cối, như thể hiện trong hình 2.2b.
Sơ đồ nguyên lý phát triển dập vuốt phôi phẳng có sự dịch được thể hiện qua ba trường hợp: a) sử dụng đệm, b) có đối áp của chất lỏng từ phía cối, và c) sử dụng đệm cứng kiểu profile Trong quá trình vuốt phôi, áp suất chất lỏng ở phía cối phải được duy trì nhỏ hơn áp suất đối áp ở phía chày (qm < qn) một cách cần thiết để đảm bảo sự biến dạng dẻo của phôi.
Một ví dụ về đặc tính thay đổi áp suất qn và đối áp qm trong khi vuốt được trình bày trên hình 2 4
Hình 2.4 Đặc tính thay đổi áp suất qn của chất lỏng từ phía chày phụ thuộc vào đối áp q m từ phía cối theo hành trình vuốt
Việc áp dụng phương pháp đập có đối áp giúp giảm căng thẳng tại đáy phôi, đồng thời tạo ra sự dịch chuyển ổn định tại mặt bích phôi, cân bằng các lực đối áp Ngoài ra, việc giảm lực ma sát ở góc lượn của cối nhờ vào tác động của nêm thủy động từ chất lỏng dưới áp suất nhất định cũng góp phần nâng cao hiệu quả của quá trình này.
Tất cả những điều này đều hỗ trợ cho việc mở rộng các khả năng công nghệ và mở rộng phạm vi ứng dụng thực tế của quá trình
Trên hình 5 trình bày sơ đồ quá trình dập vuốt bằng chày chất lỏng có thêm áp suất tĩnh ở trường hợp qn-qm> σs:
Dập vuốt có thêm áp suất thủy tĩnh lớn hơn hoặc gần bằng giới hạn biến dạng dẻo của vật liệu phôi đã tạo nên những thuận lợi sau
- Có các điều kiện chảy dẻo thuận lợi, do các ứng suất nén lớn được tạo ra bởi áp suất thủy tĩnh cao
- Có khả năng điều khiển các biến dạng dẻo lớn, theo hướng đã ổn định
Hình 2.5 Sơ đồ dập thủy tĩnh với áp suất cực cao (với q 1 >q 2 ≥σ s – dập trên cối, với q 1 ≥σ s