TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA - ĐHQG TP.HCM KHOA KHOA HỌC ỨNG DỤNG BỘ MÔN CƠ KỸ THUẬT LUẬN VĂN THẠC SĨ NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG GIA CÔNG CỦA HỢP KIM MAGIE DẠNG TẤM HVTH: HUỲNH THANH CƯỜNG GVHD: 01/2016 PGS TS TRƯƠNG TÍCH THIỆN NỘI DUNG Giới thiệu Cơ sở lý thuyết Mô tả thí nghiệm Mô hình hóa PTHH So sánh kết mô thí nghiệm Kết luận kiến nghị Giới thiệu Giới thiệu Công nghiệp ô tô Hợp kim Magie Thiết bị điện tử Công nghiệp hàng không Dụng cụ thể thao Huỳnh Thanh Cường Nghiên cứu khả gia công hợp kim Magie dạng p Giới thiệu Hợp kim Magie Tính chất Magie hợp kim Huỳnh Thanh Cường Nghiên cứu khả gia công hợp kim Magie dạng p Giới thiệu Hợp kim Magie Jager cộng [15] nghiên cứu tính chất kéo hợp kim Mg AZ31 nhiệt độ khác Ảnh hưởng nhiệt độ đường cong ứng suất Mg Huỳnh Thanh Cường Nghiên cứu khả gia công hợp kim Magie dạng p Giới thiệu “Khả gia công vật liệu mức độ (lượng biến dạng) mà vật liệu chịu đựng thay đổi hình dạng trước bị phá hủy” Tính chất vật liệu Tính chất học Chế độ luyện kim Thành phần hóa học Trạng thái ứng suất Khả gia công Thông số trình gia công Suất biến dạng Nhiệt độ gia công Bố trí dụng cụ Chế độ bôi trơn Xé rách Giới hạn biến dạng Biến dạng cục Nhăn Độ nhám Mức độ đàn hồi ngược Huỳnh Thanh Cường Nghiên cứu khả gia công hợp kim Magie dạng p Giới thiệu Các phương pháp xác định khả gia công kim loại Theo Banabic cộng sự, phương pháp dùng xác định khả gia công kim loại bao gồm: - Thử tính - Thử công nghệ (Erichsen, uốn,…) - Dùng đồ thị giới hạn - Phương pháp thử chiều cao (sâu) chỏm cầu Trong phạm vi luận văn, tác giả tập trung nghiên cứu khả gia công kim loại Magie dạng thông qua thí nghiệm Erichsen, thí nghiệm uốn-V thí nghiệm dập chỏm cầu Huỳnh Thanh Cường Nghiên cứu khả gia công hợp kim Magie dạng p Giới thiệu Phạm vi luận văn • Thí nghiệm Erichsen (xác định số Erichsen) • Thí nghiệm uốn V (Sự hình thành vùng yên ngựa đàn hồi ngược) Vùng yên ngựa Sự đàn hồi ngược • Dập chỏm cầu Huỳnh Thanh Cường Nghiên cứu khả gia công hợp kim Magie dạng p Cơ sở lý thuyết So sánh kết Thí nghiệm dập chỏm cầu * Tải trọng phá hủy Giá trị mô 7,5kN, giá trị trung bình thí nghiệm 7.14kN, sai lệch 5% Lục tác dụng (kN) So sánh kết mô thí nghiệm lực phá hủy 11 10 Điểm phá hủy Khoảng lực phá hủy thí nghiệm FEM 10 12 14 16 Chuyển vị đầu chày (mm) Huỳnh Thanh Cường Nghiên cứu khả gia công hợp kim Magie dạng p 33 So sánh kết Thí nghiệm dập chỏm cầu * Độ sâu phá hủy Chuyển vị thời điểm xuất phá hủy Giá trị mô 12,86mm, giá trị trung bình thí nghiệm 11,6mm, sai lệch 10,86% So sánh độ sâu phá hủy mô thí nghiệm Lực tác dụng (kN) Thí nghiệm FEM Linear (Thí nghiệm) 10,86% Exp Avg 10 11 12 13 14 Độ sâu phá hủy (mm) Huỳnh Thanh Cường Nghiên cứu khả gia công hợp kim Magie dạng p 34 So sánh kết * Vị trí phá hủy Thí nghiệm dập chỏm cầu Vị trí phần tử phá hủy theo bán kính phôi Phân bố phần tử xuất phá hủy Giá trị tích phân I 1.2 (5,94) 0.8 Vị trí phần tử theo bán kính phôi (mm) So sánh kết mô thí nghiệm vị trí xuất vết nứt Giá trị trung bình thí nghiệm 5,98mm, sai số 0,55% Huỳnh Thanh Cường Lực tác dụng (kN) FEM Exp Avg Thí nghiệm 5 Bán kính phá hủy (mm) Nghiên cứu khả gia công hợp kim Magie dạng p 35 Thí nghiệm uốn V So sánh kết * Kiểm chứng mô hình PTHH Quan hệ lực tác dụng chuyển vị đầu chày uốn-V Giai đoạn (A) Huỳnh Thanh Cường Giai đoạn (B) Giai đoạn (C) Nghiên cứu khả gia công hợp kim Magie dạng p 36 So sánh kết Thí nghiệm uốn V Sự thay đổi hình dạng phôi trình uốn: trình biến dạng, đường uốn xảy tượng tạo thành vùng yên ngựa Huỳnh Thanh Cường Nghiên cứu khả gia công hợp kim Magie dạng p 37 So sánh kết Thí nghiệm uốn V * Ảnh hưởng bề rộng phôi Ảnh hưởng bề rộng phôi đến lực tác dụng L1: w=12mm L4: w=16mm L7: w=24mm Huỳnh Thanh Cường Nghiên cứu khả gia công hợp kim Magie dạng p 38 So sánh kết Thí nghiệm uốn V * Ảnh hưởng bề rộng phôi Ảnh hưởng bề rộng phôi đến độ cao vùng yên ngựa Chiều cao vùng yên ngựa (δ) giảm bề rộng phôi (W) tăng Huỳnh Thanh Cường Nghiên cứu khả gia công hợp kim Magie dạng p 39 So sánh kết Thí nghiệm uốn V * Ảnh hưởng bề rộng phôi Ảnh hưởng bề rộng phôi đến bề dày vùng yên ngựa L1: w=12mm L4: w=16mm L7: w=24mm Khi bề rộng tăng chênh lệch bề dày giảm Huỳnh Thanh Cường Nghiên cứu khả gia công hợp kim Magie dạng p 40 So sánh kết Thí nghiệm uốn V * Ảnh hưởng bề dày phôi Ảnh hưởng bề dày phôi đến lực tác dụng T1, T2: t=2mm T4, T5: t=4mm T7, T8: t=6mm Phôi có bề dày lớn lực tác dụng lớn Huỳnh Thanh Cường Nghiên cứu khả gia công hợp kim Magie dạng p 41 So sánh kết Thí nghiệm uốn V * Ảnh hưởng bề dày phôi Ảnh hưởng bề dày phôi đến độ cao vùng yên ngựa Chiều cao vùng yên ngựa (δ) tăng bề dày phôi (W) tăng Huỳnh Thanh Cường Nghiên cứu khả gia công hợp kim Magie dạng p 42 So sánh kết Thí nghiệm uốn V Ảnh hưởng bề dày phôi đến bề dày vùng yên ngựa T7, T8: t=6mm Khi bề dày tăng chênh lệch bề dày tăng T4, T5: t=4mm T1, T2: t=2mm Huỳnh Thanh Cường Nghiên cứu khả gia công hợp kim Magie dạng p 43 Thí nghiệm uốn V * Khảo sát biến dạng phôi sau dỡ tải (springback) So sánh kết Biến dạng phôi sau dỡ tải Huỳnh Thanh Cường Nghiên cứu khả gia công hợp kim Magie dạng p 44 Thí nghiệm uốn V * Khảo sát biến dạng phôi sau dỡ tải (springback) So sánh kết Kết khảo sát góc đàn hồi Nhìn chung, bề rộng tăng góc đàn hồi tăng, nhiên có ngoại lệ mẫu T8 (rộng 48mm, dày 6mm) Khảo sát cho thấy góc đàn hồi dỡ tải có thay đổi phức tạp tùy theo thông số hình học phôi Hiện tượng đàn hồi cần khảo sát chi tiết Huỳnh Thanh Cường Nghiên cứu khả gia công hợp kim Magie dạng p 45 Kết luận kiến nghị Kết luận * Kết luận Từ kết mô thực ta nhận thấy sử dụng PP PTHH thông qua phần mềm ANSYS/LS-DYNA để nghiên cứu khả gia công kim loại Magie dạng • Việc áp dụng tiêu chuẩn Oyane vào PP PTHH dùng để dự đoán độ sâu gia công vị trí xuất phá hủy toán gia công kim loại • Các tượng phức tạp đàn hồi ngược, hình thành vùng yên ngựa nguyên công uốn khảo sát Sự ảnh hưởng thông số trình gia công hình học phôi, ma sát, … đến kết gia công dự đoán thông qua mô hình hóa PTHH * Kiến nghị • Tiếp tục mở rộng nghiên cứu cho yếu tố khác ảnh hưởng đến trình gia công kim loại: tính chất vật liệu, ma sát phận, • Thực thí nghiệm để kiểm chứng kết mô Huỳnh Thanh Cường Nghiên cứu khả gia công hợp kim Magie dạng p 47 [...]... số Erichsen) Huỳnh Thanh Cường Nghiên cứu khả năng gia công áp lực của hợp kim Magie dạng tấm p 15 3 Mô tả thí nghiệm Thí nghiệm uốn V Vùng yên ngựa Huỳnh Thanh Cường Sự đàn hồi ngược Nghiên cứu khả năng gia công áp lực của hợp kim Magie dạng tấm p 16 3 Mô tả thí nghiệm * XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ VẬT LIỆU CỦA HỢP KIM AZ31 Các thí nghiệm kéo đơn trục Đường cong ứng suất-biến dạng tại 1000C Tính toán các... 8 7 6 Thí nghiệm 5 4 5 6 7 8 Bán kính phá hủy (mm) Nghiên cứu khả năng gia công của hợp kim Magie dạng tấm p 35 Thí nghiệm uốn V 5 So sánh kết quả * Kiểm chứng mô hình PTHH Quan hệ giữa lực tác dụng và chuyển vị của đầu chày trong uốn-V Giai đoạn (A) Huỳnh Thanh Cường Giai đoạn (B) Giai đoạn (C) Nghiên cứu khả năng gia công của hợp kim Magie dạng tấm p 36 ... tiêu chuẩn giới hạn dẻo  f 0 Huỳnh Thanh Cường  h     a  d   b   Nghiên cứu khả năng gia công áp lực của hợp kim Magie dạng tấm p 17 3 Mô tả thí nghiệm Thí nghiệm kéo đơn trục Thí nghiệm biến dạng phẳng Bảng hằng số vật liệu tại 1000C Huỳnh Thanh Cường Nghiên cứu khả năng gia công áp lực của hợp kim Magie dạng tấm p 18 Mô hình hóa PTHH 4 Mô hình hóa PTHH Mô hình hình học * Mô hình hình... Huỳnh Thanh Cường Bề dày 16 24 2 4 6 16 48 60 16 48 16 48 Nghiên cứu khả năng gia công của hợp kim Magie dạng tấm p 22 4 Mô hình hóa PTHH Mô hình chia lưới thí nghiệm Erichsen Mô hình phần tử hữu hạn Mô hình chia lưới thí nghiệm dập chỏm cầu Mô hình chia lưới thí nghiệm uốn V Huỳnh Thanh Cường Nghiên cứu khả năng gia công của hợp kim Magie dạng tấm p 23 4 Mô hình hóa PTHH Mô hình tiếp xúc Giải thuật... Cường Nghiên cứu khả năng gia công của hợp kim Magie dạng tấm (s) p 26 4 Mô hình hóa PTHH Tải trọng tác dụng * Thí nghiệm dập chỏm cầu Tấm chặn phôi được áp tải là 20,4kN, đầu chày được gán vận tốc theo phương z, thời gian mô phỏng là 1,4s (N) (mm) (s) (s) * Thí nghiệm uốn V (mm) Đầu chày được gán chuyển vị đi xuống, thời gian mô phỏng là 10s (s) Huỳnh Thanh Cường Nghiên cứu khả năng gia công của hợp kim. .. Erichsen Huỳnh Thanh Cường Mô hình hình học thí nghiệm Erichsen Nghiên cứu khả năng gia công của hợp kim Magie dạng tấm p 20 4 Mô hình hóa PTHH * Mô hình hình học thí nghiệm dập chỏm cầu Sơ đồ nguyên lý thí nghiệm dập chỏm cầu Huỳnh Thanh Cường Mô hình hình học thí nghiệm dập chỏm cầu Nghiên cứu khả năng gia công của hợp kim Magie dạng tấm p 21 4 Mô hình hóa PTHH * Mô hình hình học thí nghiệm uốn V... Cường Nghiên cứu khả năng gia công của hợp kim Magie dạng tấm p 30 5 So sánh kết quả Thí nghiệm Erichsen Vị trí và thời điểm xuât hiện vết nứt đầu tiên được liệt kê trong bảng sau: Độ sâu đầu chày 6mm (Chỉ số Erichsen) Vị trí vết nứt 2,8mm (tính từ tâm phôi) I 1.2 1 0.8 0.6 0.4 0.2 0 -0.2 -0.4 -0.6 -0.8 r (mm) 0.3 3.4 6.5 9.6 12.6 15.8 18.9 22.1 25.2 Huỳnh Thanh Cường Nghiên cứu khả năng gia công của hợp. .. thuyết Các tiêu chuẩn nứt dẻo được cho ở dạng tổng quát như sau: f F ( p , p , )d  CDV 1 2 0 Limiting Drawing Ratio Các nghiên cứu của Takuda về tiêu chuẩn nứt dẻo Huỳnh Thanh Cường Tiêu chuẩn Oyane  f 0  h    a  d   b    Nghiên cứu khả năng gia công của hợp kim Magie dạng tấm p 12 2 Cơ sở lý thuyết PHƯƠNG PHÁP PTHH CHO BÀI TOÁN GIA CÔNG KIM LOẠI TẤM • • • • • •  Chương trình ANSYS/LSDYNA...2 Cơ sở lý thuyết Hợp kim Magiê Tính bất đẳng hướng, bất đối xứng và biến cứng Ứng xử cơ học Định luật vật liệu Lý thuyết uốn tấm Sự hình thành vùng yên ngựa trong uốn V Sự dỡ tải và sự giãn ngược sau khi uốn Lý thuyết dập vuốt Lý thuyết biến dạng dẻo Tiêu chuẩn nứt dẻo Phương pháp PTHH Huỳnh Thanh Cường Nghiên cứu khả năng gia công của hợp kim Magie dạng tấm p 11 2 Cơ sở lý thuyết Các... giữa tấm phôi và các dụng cụ trong thí nghiệm Mô hình vật liệu Quan hệ ứng suất biến dạng vật liệu tấm phôi AZ31 Huỳnh Thanh Cường Thông số vật liệu tấm phôi AZ31 Vật liệu AZ31 1000C Khối lượng riêng (Kg/m3) 1660 Hệ số Poisson 0.27 Mô đun đàn hồi (GPa) 34.3 Ứng suất chảy (MPa) 66 Mô đun cát tuyến (MPa) 1885 Hệ số anisotropy 2.21 C3 -1.55 C4 0.0831 Nghiên cứu khả năng gia công của hợp kim Magie dạng tấm ... thiệu Công nghiệp ô tô Hợp kim Magie Thiết bị điện tử Công nghiệp hàng không Dụng cụ thể thao Huỳnh Thanh Cường Nghiên cứu khả gia công hợp kim Magie dạng p Giới thiệu Hợp kim Magie Tính chất Magie. .. kim Magie Tính chất Magie hợp kim Huỳnh Thanh Cường Nghiên cứu khả gia công hợp kim Magie dạng p Giới thiệu Hợp kim Magie Jager cộng [15] nghiên cứu tính chất kéo hợp kim Mg AZ31 nhiệt độ khác... ) Nghiên cứu khả gia công hợp kim Magie dạng p 13 Mô tả thí nghiệm Mô tả thí nghiệm Thí nghiệm Erichsen (xác định số Erichsen) Huỳnh Thanh Cường Nghiên cứu khả gia công áp lực hợp kim Magie dạng