Nhóm nghiên cứu tại trường Đại học Công nghiệp Hà Nội đã thành công nghiên cứu, ứng dụng mô phỏng số trong thiết kế và chế tạo khuôn ép chảy sản phẩm nhôm định hình nhằm dự báo chính xác hình dạng sản phẩm ép chảy ra đối với mỗi phương án thiết kế khuôn.
Trong đời sống hiện nay, các sản phẩm hợp kim nhôm định hình ngày càng được sử dụng rộng rãi với đa dạng về mẫu mã và chủng loại. Để đảm bảo độ chính xác về hình dáng hình học của sản phẩm phải đảm bảo vận tốc sản phẩm thoát ra tại các điểm bất kỳ trên cửa khuôn là bằng nhau. Do đó việc thiết kế khuôn đảm bảo cân bằng dòng chảy kim loại thoát ra tại cửa khuôn là vô cùng quan trọng.
Tuy nhiên, công nghệ chế tạo khuôn định hình tại Việt Nam còn tồn tại nhiều điểm nghẽn xuất phát từ việc thiết kế khuôn tại nhiều doanh nghiệp trong nước còn dựa vào kinh nghiệm là chủ yếu, dẫn đến khuôn đưa vào chế tạo khả năng xuất hiện các lỗi rất cao, thậm chí có những lỗi có thể không sửa được, gây nên sự lãng phí, đặc biệt là mất thời gian, gây ảnh hưởng tới quá trình sản xuất, cũng như yêu cầu của khách hàng.
Để giải quyết bài toán khó khăn về khuôn ép, nhóm nghiên cứu tại Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội đã được Cục Công nghiệp, Bộ Công Thương giao thực hiện đề tài “Nghiên cứu, nâng cao năng lực thiết kế và chế tạo khuôn đùn ép sản phẩm nhôm định hình phục vụ công nghiệp hỗ trợ”. Đề tài thuộc Chương trình phát triển công nghiệp hỗ trợ năm 2019 do PGS.TS. Trần Đức Quý - Hiệu trưởng Nhà trường làm chủ nhiệm.
Sản phẩm nhôm định hình của đề tài (Ảnh: Đại học Công nghiệp Hà Nội)
Mục tiêu chính của đề tài là nghiên cứu, nâng cao năng lực thiết kế và chế tạo khuôn đùn ép sản phẩm nhôm định hình phục vụ công nghiệp hỗ trợ nhằm ứng dụng mô phỏng số trong tính toán thiết kế, tối ưu kết cấu khuôn ép chảy nhôm cho một số loại sản phẩm thanh nhôm định hình; qua đó giảm thời gian thiết kế, nâng cao độ chính xác và chất lượng sản phẩm cũng như thời gian sử dụng khuôn; Đồng thời, chuyển giao công nghệ cho doanh nghiệp trong lĩnh vực sản xuất thanh nhôm định hình, góp phần thúc đẩy phát triển ngành công nghiệp khuôn mẫu phục vụ công nghiệp hỗ trợ tại Việt Nam.
Tiến hành nghiên cứu, nhóm tác giả lựa chọn xây dựng quy trình thiết kế khuôn ép chảy nhôm sử dụng các phần mềm thiết kế và mô phỏng CAD/CAE, trên cơ sở đó tối ưu hóa kết cấu khuôn. Đồng thời, áp dụng quy trình thiết kế đã xây dựng để chế tạo một số bộ khuôn ép chảy cho sản phẩm nhôm định hình có các độ phức tạp sản phẩm khác nhau. Cuối cùng là tiến hành thử nghiệm và đánh giá các khuôn trong thực tế sản xuất tại Công ty Euroha và Công ty Cổ phần Cơ khí Đông Anh.
Mô hình 3D hai nửa khuôn đùn ép thanh nhôm định hình (Ảnh: Tạp chí Công Thương)
Nhờ những nỗ lực trong quá trình nghiên cứu và thử nghiệm, nhóm nghiên cứu đã đề xuất được quy trình gồm các bước thiết kế, chế tạo, thử nghiệm khuôn ép hợp kim nhôm rỗng, trong đó nhấn mạnh mô đun mô phỏng CAE thử khuôn. Quy trình này gồm 23 bước từ bản vẽ sản phẩm, xác định kích thước của khuôn, mô phỏng CAE thử khuôn, lắp ghép 2 nửa khuôn cho đến bước cuối cùng là hoàn thiện bản vẽ khuôn.
PGS.TS. Trần Đức Quý - chủ nhiệm đề tài cho biết: “Việc xây dựng một quy trình thiết kế sử dụng các phần mềm CAD/CAE trong tính toán thiết kế khuôn ép chảy thanh nhôm định hình là điểm mới, hoàn thiện so với các quy trình thiết kế đã và đang được sử dụng hiện nay. Quy trình thiết kế này giúp người kỹ sư có thể đưa ra được bản thiết kế tốt nhất, đồng thời hạn chế tối đa các lỗi thiết kế cũng như những điểm hạn chế của kết cấu khuôn khi còn chưa chế tạo."
Hiện tại, kết quả và sản phẩm của đề tài được chuyển giao cho một số doanh nghiệp trong lĩnh vực thiết kế khuôn và sản xuất sản phẩm nhôm định hình như Công ty TNHH Công nghệ QCM, Công ty CP Kỹ thuật Công nghiệp Brothers Việt Nam, Công ty CP Euroha, Công ty CP Cơ khí Đông Anh…Việc áp dụng thử nghiệm thiết kế và chế tạo một số bộ khuôn trong sản xuất đã khẳng định sự ưu việt và hiệu quả của ứng dụng phần mềm và quy trình thiết kế đề xuất.
Ngoài ra, thành công của đề tài cũng tạo tiền đề cho sự hợp tác giữa Nhà trường-Viện nghiên cứu-Doanh nghiệp. Nhà trường có thể thực hiện thiết kế theo đặt hàng, chế tạo và bàn giao các sản phẩm khuôn theo yêu cầu của doanh nghiệp trong tương lai. Đồng thời, có thể mở rộng phạm vi của đề tài cho các loại khuôn ép chảy có độ khó, phức tạp cao, yêu cầu chất lượng khắt khe cho các sản phẩm nhôm định hình giá trị cao và phục vụ xuất khẩu.
| Phát triển công nghiệp hỗ trợ được xác định là khâu đột phá để phát triển nhanh và bền vững các ngành công nghiệp chủ lực Việt Nam trong quá trình công nghiệp hóa - hiện đại hóa đất nước. Trong đó việc ứng dụng công nghệ số trong thiết kế, chế tạo các sản phẩm cho ngành công nghiệp là rất cần thiết. |
Minh Khuê
