Xác định hệ số vuốt tới hạn khi dập vuốt cốc có vành bằng hợp kim Al-6Mg

Bài viết trình bày kết quả xác định hệ số dập vuốt tới hạn cho vật liệu đặc thù dùng trong kết cấu thân vỏ thiết bị bay là tấm hợp kim Al-6Mg thông qua sử dụng tiêu chuẩn phá hủy dẻo và mô phỏng số. Bằng việc xác định quan hệ giữa chỉ số phá hủy dẻo với các hệ số dập vuốt khác nhau, đã tìm ra được hệ số dập vuốt tới hạn ứng với trạng thái mà vật dập có chỉ số phá hủy dẻo tới hạn.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Xác định hệ số vuốt tới hạn khi dập vuốt cốc có vành bằng hợp kim Al-6MgNghiên cứu khoa học công nghệ XÁC ĐỊNH HỆ SỐ VUỐT TỚI HẠN KHI DẬP VUỐT CỐC CÓ VÀNH BẰNG HỢP KIM Al-6Mg Đinh Văn Hiến*, Trần Ngọc Thanh, Sái Mạnh Thắng, Vũ Tùng Lâm, Trần Xuân Tiến, Nguyễn Tuấn Anh Tóm tắt: Hệ số dập vuốt tới hạn của vật liệu tấm là thông số quan trọng nhất trong thiết kế công nghệ tạo hình bằng dập vuốt. Bài báo trình bày kết quả xác định hệ số dập vuốt tới hạn cho vật liệu đặc thù dùng trong kết cấu thân vỏ thiết bị bay là tấm hợp kim Al-6Mg thông qua sử dụng tiêu chuẩn phá hủy dẻo và mô phỏng số. Bằng việc xác định quan hệ giữa chỉ số phá hủy dẻo với các hệ số dập vuốt khác nhau, đã tìm ra được hệ số dập vuốt tới hạn ứng với trạng thái mà vật dập có chỉ số phá hủy dẻo tới hạn. Trong đó, chỉ số phá hủy dẻo tới hạn được xác định qua mô phỏng trên mẫu mô hình tương tự mẫu kéo thực.Từ khóa: Hệ số dập vuốt; Dập vuốt; Cốc có vành; Hợp kim nhôm-magiê; Al-6Mg; Tiêu chuẩn phá hủy dẻo. 1. ĐẶT VẤN ĐỀ Trong tên lửa, nhiều chi tiết được chế tạo từ tấm hợp kim nhôm, trong đó có các chi tiếtdạng cốc có vành được chế tạo từ hợp kim Al-6Mg như các ốp che hoặc hộp mồi cháythuốc phóng của động cơ nhiên liệu rắn ... Hợp kim Al-6Mg thuộc nhóm hợp kim nhômbiến dạng, có tính dẻo tốt, khả năng hóa bền biến cứng lớn, ... Nhưng do là vật liệu đặcthù, nên công nghệ tạo hình các sản phẩm tấm từ hợp kim này không phổ cập, hầu nhưkhông được công bố. Thông số tạo hình vuốt quan trọng nhất của vật liệu tấm là hệ số dập vuốt, m = d/dp,trong đó, d là đường kính trung bình của cốc sau dập, dp là đường kính phôi tấm ban đầuhoặc đường kính cốc trước khi dập. Một trong các điều kiện để phôi dập không đứt rách làm  mmax (mmax là hệ số dập vuốt tới hạn). Việc xác định trị số mmax không dễ, thường phảithử nghiệm dập nhiều lần do quá trình dập vuốt phụ thuộc nhiều yếu tố như thuộc tính vậtliệu, các thông số hình học chày và cối, ma sát giữa bề mặt dụng cụ và vật dập ... Điều đódẫn đến chi phí chế thử khá cao. Một giải pháp hữu ích để khắc phục nhược điểm trên, cho phép nhanh chóng tìm ra hệsố mmax là sử dụng thực nghiệm ảo bằng mô phỏng quá trình biến dạng tạo hình trên phầnmềm công nghiệp, xác định trị số mmax tương ứng trạng thái vật liệu chuyển từ trạng tháibiến dạng dẻo sang trạng thái phá hủy. Để đánh giá trạng thái phá hủy của vật liệu dẻo người ta sử dụng các tiêu chuẩn pháhủy dẻo, trong đó, tiêu chuẩn Normalized Cockcroft-Latham (NCL) đã được nhiều nghiêncứu chứng minh [5, 6, 7, 8]. Theo tiêu chuẩn NCL, vật liệu sẽ bắt đầu sai hỏng khi chỉ sốphá hủy dẻo D đạt tới chỉ số tới hạn Dmax. Tiêu chuẩn NCL [3]:  1 D=   d 0 (1)trong đó: 1 là ứng suất chính lớn nhất;  là cường độ ứng suất; và  là cường độ biếndạng. Đối với một vật liệu ở một trạng thái thuộc tính nhất định, chỉ số Dmax là hằng số. Nhưvậy, để kiểm soát được quá trình biến dạng của vật liệu không phá hủy cần xác định đượcchỉ số D và Dmax, khống chế chỉ số D của vật liệu trong quá trình dập nhỏ hơn giá trị Dmax.Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số Đặc san FEE, 08 - 2018 247 Cơ học – Cơ khí động lựcGiá trị Dmax có thể xác định dựa vào thực nghiệm trên mô hình mẫu đơn giản được biếndạng đến trạng thái phá hủy và kết hợp với mô phỏng biến dạng mẫu ảo trong điều kiệntương đương. Từ phân tích trên, nghiên cứu này trọng tâm xác định hệ số vuốt tới hạn khi dập chi tiếtcó vành bằng hợp kim Al-6Mg thông qua sử dụng tiêu chuẩn phá hủy dẻo NCL và môphỏng trên phần mềm DEFORMTM, ở đó, tiêu chuẩn NCL được cung cấp mặc định và trịsố D được tính toán tự động trên phần mềm theo từng trạng thái biến dạng. 2. MÔ HÌNH VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU2.1. Mô hình hình học dập chi tiết cốc có vành Phôi sau dập dạng cốc có vành có kích thước như hình 1, trong đó, đường kính trong d= 76 mm và chiều cao h = 25 mm được chọn cố định theo kích thước cốc của hộp mồiđộng cơ vũ khí phá mìn vật cản FMV-B1cải tiến. Mô hình hình học khuôn dập dùng trongkhảo sát mô phỏng như hình 2. Hình 1. Mô hình phôi dập Hình 2. Mô hình khuôn dập vuốt nghiên cứu. cốc có vành.2.2. Mô hình vật liệu và chỉ số phá hủy dẻo tới hạn của hợp kim Al-6Mg2.2.1. Mô hình thuộc tính hợp kim Al-6MgHình 3. Mẫu tấm hợp kim Al-6Mg trước và Hình 4. Đường cong quan hệ ứng suất - sau khi kéo. biến dạng hợp kim Al-6Mg ...