Dập tạo hình thủy
lực là công nghệ sử dụng nguồn chất lỏng công tác có áp suất cao tác dụng trực
tiếp vào phôi tấm hoặc phôi ống để tạo hình chi tiết. Chất lỏng công tác được sử
dụng ở đây có thể là dầu, nước hoặc emunxi.
Phương pháp dập
thủy cơ (Hydromechanical deep drawing)
Dập thủy cơ là
phương pháp tạo hình vật liệu có sử dụng nguồn chất lỏng áp suất cao kết hợp với
các chuyển động cơ khí của khuôn do máy tạo ra.
Về cơ bản, phương
pháp này hoàn toàn giống với phương pháp dập vuốt thông thường, chỉ khác là có
thêm đối áp trong lòng khuôn tạo ra sự bôi trơn thủy động. Có 2 cách tạo ra đối
áp: chất lỏng được đổ đầy vào lòng khuôn, khi đầu trượt đi xuống chất lỏng sẽ bị
nén lại và tạo ra đối áp; cách thứ 2 là bơm trực tiếp chất lỏng có áp suất vào
lòng cối, giá trị áp suất sẽ được điều khiển bởi van giảm áp sao cho phù hợp.
Đối áp làm tăng ma sát giữa phôi và chày (tránh được hiện tượng mất ổn định),
giảm ma sát giữa phôi và cối (chất lỏng ở đây có tác dụng bôi trơn), phôi không
tiếp xúc với góc lượn cối nên chất lượng bề mặt tốt hơn, đồng thời chiều dày
thành cũng đồng đều hơn.
a. Phần vành
phôi: Cả dập thủy cơ và dập vuốt thông thường đều có trạng thái ứng suất khối
(hai chiều nén và một chiều kéo), trạng thái biến dạng là biến dạng khối (hai
chiều kéo và một chiều nén). Thành phần biến dạng +ε3 làm cho phôi trên phần
vành bị biến dày, dễ gây ra sự mất ổn định và làm xuất hiện nhăn, rách phôi. Do
đó, trong dập thủy cơ cần thiết phải có chặn, chặn ngoài tác dụng bịt kín khe hở
giữa phôi và vành cối còn có tác dụng chống nhăn đồng thời tăng sự ổn định của
phôi. Trong đó, lực chặn và phương pháp chặn phải hợp lý vì đây là thông số ảnh
hưởng trực tiếp tới chất lượng sản phẩm.
b. Phần chuyển
tiếp giữa vành phôi và dụng cụ (phần bán kính góc lượn của cối): Phần này chịu
ảnh hưởng của trạng thái ứng suất – biến dạng khối phức tạp. Điểm khác biệt so
với dập vuốt thông thường là thành phần ứng suất nén σ3 do áp lực q của chất
lỏng chịu nén gây ra, nên đã làm gia tăng đáng kể tính ổn định của phôi cũng như
khả năng biến dạng dẻo của vật liệu, đồng thời giảm thiểu tác dụng không có lợi
của ma sát như trong trường hợp dập vuốt trên chày cứng – cối cứng. Với dập vuốt
thông thường, xảy ra hiện tượng biến mỏng phôi trên phần bán kính lượn của cối,
do đó có thể dẫn đến sự kéo đứt phôi trong quá trình vuốt. Trong dập thủy cơ,
thành phần ứng suất nén σ3 do áp lực q của chất lỏng chịu nén gây ra cùng với
không có sự kéo căng phôi trên phần bán kính lượn của cối sẽ làm giảm ảnh hưởng
xấu xuất hiện ở trên.
c. Phần thành trụ
(phôi tiếp xúc với mặt trụ của chày): Trong dập thủy cơ có trạng thái ứng suất
hai chiều (một chiều kéo và một chiều nén), còn trong dập vuốt thông thường chỉ
có một trạng thái ứng suất (một chiều kéo). Qua thực nghiệm cho thấy phôi hầu
như không bị biến dạng, tức là không xảy ra sự biến mỏng phôi như trong trường
hợp dập vuốt thông thường. Do không có sự tiếp xúc trực tiếp giữa phôi và bề mặt
của cối nên chất lượng bề mặt của sản phẩm được tăng lên.
d. Phần bán kính
lượn đầu chày: Trong trường hợp dập vuốt thông thường, đây là phần quan trọng
nhất do có sự biến mỏng đáng kể của phôi, hơn nữa khi đó phôi nằm trong trạng
thái ứng xuất kéo hai chiều, làm giảm tính dẻo của vật liệu, vì thế đây là vùng
nguy hiểm nhất, phôi dễ bị kéo đứt. Với dập vuốt thủy cơ, do có tác dụng của
chất lỏng nên phôi nằm trong trạng thái ứng suất nén một chiều σ3 = q, còn các
thành phần biến dạng đều có giá trị rất nhỏ (có thể coi bằng không). Chính vì
vậy, tính dẻo của vật liệu trong vùng này tăng lên, phôi hoàn toàn không bị phá
hủy.
e. Phần đáy chày
(phôi tiếp xúc với đáy của chày dập vuốt): Phần này nằm trong trạng thái ứng
suất đơn σ3 = q, các thành phần ứng suất chính khác có giá trị nhỏ hơn rất nhiều
so với thành phần σ3 nên có thể coi bằng 0, phôi trong phần này hầu như không
biến dạng. Trong quá trình dập vuốt thông thường có trạng thái ứng suất hai
chiều (hai chiều kéo) và trạng thái biến dạng khối (+ε1, +ε2 và -ε3) nên phôi
trong trường hợp này bị biến mỏng.
==>
Khác biệt giữa
dập thủy cơ và dập vuốt thông thường: Khi dập thủy cơdo tác dụng của ứng suất
thủy tĩnh làm thay đổi sơ đồ trạng thái ứng suất - biến dạng của phôi dập chủ
yếu nằm trong trạng thái ứng suất nén. Chính vì thế mà khả năng biến dạng dẻo
của vật liệu được tăng lên và đặc biệt thành phần ứng suất σ3 luôn ép phôi vào
bề mặt của chày nên làm giảm sự trượt tương đối giữa phôi và chày.
*Ưu nhược điểm
của phương pháp dập thủy cơ
Ưu
điểm
- Giảm số lần dập
(1 lần dập có thể ra sản phẩm) → tiết kiệm số lượng
khuôn tạo
hình.
- Tạo ra biến
dạng đồng đều, giảm hiện tượng biến mỏng cục bộ
- Ma sát tiếp xúc
thấp hơn và bôi trơn tốt hơn 17
- Nâng cao độ
chính xác chi tiết dập
- Tránh được trày
xước trên bề mặt
- Giảm mòn cho
chày và cối → tiết kiệm chi phí phục hồi khuôn
- Thích hợp cho
việc tạo hình các chi tiết có kích thước lớn và phức tạp (công nghiệp ôtô, hàng
không, tàu thủy, thiết bị quân sự…)
- Hiệu quả kinh
tế cao, vì có thể tạo hình những chi tiết có kích thước và hình dạng khác nhau ở
cùng một thiết bị mà chỉ việc thay đổi kích thước của chày
- Có thể tạo hình
những chi tiết mà không thể thực hiện được bằng tạo hình truyền thống… Lợi thế
chủ yếu của dập thủy cơ so với dập vuốt thông thường là tăng tỉ sốdập vuốt, điều
đó dẫn đến những lợi thế về kinh tế như giảm các bước tạo hình và giảm chi
phí.
Nhược
điểm
- 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 áp suất lớn
- Trang thiết bị
thủy lực cho dập thủy cơ được thiết kế và chế tạo phức tạp nên chi phí ban đầu
khá cao.
