Luận án Nghiên cứu tạo cấu trúc siêu mịn cho vật liệu AZ31 bằng kỹ thuật ép cưỡng bức trong khuôn rãnh chu kỳ

 i 
LỜI CAM ĐOAN 
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi. Các số liệu, kết quả nêu trong 
luận án là trung thực và chưa được ai công bố trong các công trình nghiên cứu nào. 
 Hà Nội, ngày tháng năm 
TẬP THỂ GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN 
Nghiên cứu sinh 
Phạm Thị Thủy 
 ii 
LỜI CẢM ƠN 
Đầu tiên, tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới TS. Phạm Quang và PGS.TS. Đào 
Minh Ngừng là những người Thầy đã hướng dẫn và giúp tôi định hướng trong nghiên 
cứu khoa học trong suốt thời gian thực hiện luận án. 
Tôi cũng xin gửi lời cảm ơn chân thành đến tập thể cán bộ bộ môn Kỹ thuật cơ khí, 
Khoa Cơ Điện, Trường Đại học Mỏ - Địa chất. Lãnh đạo bộ môn và các đồng nghiệp đã 
tạo điều kiện về mặt thời gian và trang thiết bị để tôi thực hiện trong suốt quá trình làm 
luận án. 
Tôi xin gửi lời cảm ơn chủ nhiệm đề tài cấp bộ B2016-BKA-26, TS. Đặng Thị 
Hồng Huế, Viện Khoa học và Kỹ thuật vật liệu, Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội 
đã hỗ trợ kinh phí và tài liệu cho các nội dung nghiên cứu thực hiện luận án. 
Tôi xin chân thành cảm ơn các Thầy Cô của Bộ môn Cơ học vật liệu và Cán 
kim loại, Viện Khoa học và Kỹ thuật vật liệu, Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội, 
những kiến thức mà tôi được tiếp thu, tích lũy trong suốt thời gian học tập tại đây từ 
khi là sinh viên đại học là nền tảng không thể thiếu để tôi có đủ khả năng tiếp thu, 
trau dồi kiến thức mới phục vụ cho các nghiên cứu trong luận án. 
Tôi xin chân thành cảm ơn các thầy cô của phòng Đào tạo Trường Đại học Bách 
khoa Hà Nội đã giúp đỡ và hướng dẫn tận tình cho tôi các mẫu giấy tờ văn bản trong 
suốt quá trình học tập và hoàn thành luận án. 
Để hoàn thành luận án này không thể không nhắc tới sự hỗ trợ và khuyến khích 
về tinh thần của những người thân trong gia đình và bạn bè. 
Tôi xin chân thành cảm ơn! 
 Hà Nội, ngày tháng năm 
 Nghiên cứu sinh 
 Phạm Thị Thủy 
 iii 
MỤC LỤC 
DANH MỤC KÝ HIỆU VÀ TỪ VIẾT TẮT ............................................................ vi 
DANH MỤC CÁC BẢNG ......................................................................................... x 
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ ................................................................................... xi 
MỞ ĐẦU .................................................................................................................... 1 
1. Lý do chọn đề tài .................................................................................................... 1 
2. Mục đích của luận án .............................................................................................. 2 
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu .......................................................................... 2 
3.1. Đối tượng nghiên cứu .......................................................................................... 2 
3.2. Phạm vi nghiên cứu ............................................................................................. 2 
4. Phương pháp nghiên cứu ........................................................................................ 2 
5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn ................................................................................ 2 
5.1. Ý nghĩa khoa học ................................................................................................. 2 
5.2. Ý nghĩa thực tế .................................................................................................... 3 
6. Kết quả đạt được và các đóng góp mới của luận án ............................................... 3 
Chương 1 .................................................................................................................... 4 
TỔNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP BIẾN DẠNG DẺO ......................................... 4 
MÃNH LIỆT KIM LOẠI VÀ HỢP KIM MAGIÊ .................................................... 4 
1.1. Phương pháp biến dạng dẻo mãnh liệt ................................................................ 4 
1.1.1. Kỹ thuật ép trong kênh gấp khúc ...................................................................... 5 
1.1.2. Kỹ thuật xoắn áp lực cao .................................................................................. 7 
1.1.3. Kỹ thuật cán dính .............................................................................................. 8 
1.1.4. Kỹ thuật ép xoắn ............................................................................................... 9 
1.1.5. Kỹ thuật gấp – duỗi chu kỳ ............................................................................. 10 
1.1.6. Kỹ thuật ép cưỡng bức trong khuôn rãnh chu kỳ ........................................... 10 
1.2. Magiê và hợp kim magiê ................................................................................... 14 
1.2.1. Đặc điểm của magiê và hợp kim magiê ......................................................... 14 
1.2.2. Khả năng biến dạng của hợp kim magiê AZ31 .............................................. 18 
 iv 
1.2.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến biến dạng dẻo của hợp kim AZ31 ....................... 19 
1.2.3.1. Nhiệt độ biến dạng ....................................................................................... 20 
1.2.3.2. Tốc độ biến dạng ......................................................................................... 20 
1.2.3.3. Ảnh hưởng của kích thước hạt đến khả năng biến dạng dẻo ...................... 21 
1.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến phá hủy và quá trình phân hạt vật liệu .................... 23 
1.4. Kỹ thuật CGP đối với AZ31 dạng tấm .............................................................. 26 
1.5. Kết luận chương 1 ............................................................................................. 27 
Chương 2 .................................................................................................................. 29 
CƠ SỞ LÝ THUYẾT TẠO HÌNH ÉP CƯỠNG BỨC TRONG KHUÔN RÃNH 
CHU KỲ ................................................................................................................... 29 
2.1. Các thông số công nghệ của kỹ thuật ép cưỡng bức trong khuôn rãnh chu kỳ 
(CGP) ........................................................................................................................ 29 
2.2. Trạng thái ứng suất biến dạng của quá trình CGP............................................. 33 
2.3. Xác định lực ép trong CGP................................................................................ 37 
2.4. Ảnh hưởng của tốc độ biến dạng và nhiệt độ đến quá trình biến dạng ............. 39 
2.5. Các yếu tố ảnh hưởng tới quá trình phân nhỏ hạt.............................................. 41 
2.6. Kết luận chương 2 ............................................................................................. 45 
Chương 3 .................................................................................................................. 47 
MÔ PHỎNG SỐ QUÁ TRÌNH ÉP CƯỠNG BỨC TRONG KHUÔN RÃNH CHU 
KỲ ............................................................................................................................ 47 
3.1. Các điều kiện công nghệ CGP áp dụng cho mô phỏng số ................................ 47 
3.2. Mô hình hình học của phôi và khuôn ................................................................ 47 
3.3. Mô hình hành vi cơ nhiệt của vật liệu ............................................................... 48 
3.4. Mô hình chia lưới phần tử hữu hạn và các điều kiện biên ................................ 55 
3.5. Kết quả mô phỏng số quá trình biến dạng CGP ................................................ 56 
3.5.1. Trạng thái ứng suất – biến dạng trong vùng dẻo ............................................ 58 
3.5.2. Ứng suất thủy tĩnh và khả năng biến dạng của phôi ...................................... 68 
3.5.3. Ảnh hưởng của các yếu tố đến quá trình CGP ............................................... 74 
3.5.4. Lực biến dạng trong CGP ............................................................................... 76 
 v 
3.6. Kết luận chương 3 ............................................................................................. 80 
Chương 4 .................................................................................................................. 81 
NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM ÉP CƯỠNG BỨC TRONG KHUÔN RÃNH 
CHU KỲ ................................................................................................................... 81 
4.1. Hệ thống thiết bị thực nghiệm, kiểm tra và phân tích ....................................... 81 
4.2. Kỹ thuật chuẩn bị mẫu ....................................................................................... 83 
4.3. Thiết kế chế tạo hệ thống khuôn và đồ gá ......................................................... 84 
4.3.1. Điều kiện làm việc và vật liệu làm khuôn ...................................................... 84 
4.3.2. Thiết kế chế tạo hệ thống khuôn và đồ gá ...................................................... 85 
4.4. Quá trình thực nghiệm công nghệ CGP ............................................................ 87 
4.4.1. Sơ đồ quá trình thực nghiệm .......................................................................... 87 
4.4.2. Chuẩn bị và xử lý phôi ban đầu ...................................................................... 88 
4.4.3. Lộ trình ép ...................................................................................................... 89 
4.5. Kết quả thực nghiệm và bàn luận ...................................................................... 91 
4.5.1. Kết quả nghiên cứu về công nghệ và thiết bị ................................................. 91 
4.5.2. Sự biến đổi cơ tính hợp kim AZ31 sau CGP .................................................. 93 
4.5.3. Sự biến đổi tổ chức cấu trúc AZ31 ................................................................. 96 
4.6. Kết luận chương 4 ........................................................................................... 104 
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ................................................................................ 105 
TÀI LIỆU THAM KHẢO ...................................................................................... 107 
DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CỦA LUẬN ÁN ................. 114 
Phụ lục ........................................................................................................................ 1 
 vi 
DANH MỤC KÝ HIỆU VÀ TỪ VIẾT TẮT 
Ký hiệu Ý nghĩa Đơn vị 
y Giới hạn chảy dẻo của vật liệu MPa 
b Giới hạn bền kéo MPa 
xx, yy, 
zz 
Ứng suất pháp trong hệ tọa độ Oxyz MPa 
1, 2, 3 Ứng suất pháp trong hệ tọa độ trục chính O123 MPa 
xy, zx, 
zy 
Ứng suất tiếp trong hệ tọa độ Oxyz MPa 
T Ten-xơ ứng suất - 
D Ten-xơ ứng suất lệch - 
I Ten-xơ đơn vị bậc 2 - 
ik, ik Thành phần ten-xơ ứng suất, biến dạng - 
0 Ứng suất thủy tĩnh MPa 
JI, JII Bất biến 1, 2 của ten-xơ ứng suất - 
 Góc nghiêng tiếp tuyến đường trượt rad 
 Góc nghiêng hệ tọa độ trục chính O123 rad 
12, 23, 
31 
Ứng suất tiếp cực trị của trạng thái ứng suất MPa 
k Hằng số dẻo của vật liệu MPa 
 Mức độ biến dạng - 
 Biến dạng cắt - 
 vii 
ɛeff Biến dạng hữu hiệu - 
ε̇ Tốc độ biến dạng s-1 
mz Hệ số ma sát Zibel - 
f Hệ số ma sát Coulomb - 
m Hệ số nhạy cảm của ứng suất với tốc độ biến 
dạng 
- 
n Chỉ số hóa bền biến dạng - 
 Hệ số ảnh hưởng của nhiệt độ - 
K Hệ số hóa bền - 
E Mô đun đàn hồi MPa 
E’ Mô đun dẻo MPa 
G Mô đun trượt MPa 
 Hệ số Poisson - 
�⃗� Véc tơ Burgers - 
dtb Đường kính trung bình của hạt tinh thể µm 
 Góc nghiêng rãnh khuôn Độ 
v Tốc độ chuyển động m/s 
S Hành trình của khuôn mm 
Ký hiệu Tiếng việt Tiếng Anh 
UFG Cấu trúc hạt siêu mịn Ultrafine - 
grained 
 viii 
SPD Biến dạng dẻo mãnh liệt Severe plastic 
deformation 
CGP Kỹ thuật ép cưỡng bức trong khuôn rãnh chu 
kỳ 
Constrained 
groove 
pressing 
ECAP Kỹ thuật ép trong kênh gấp khúc Equal channel 
angular 
pressing 
HTP Kỹ thuật ép xoắn áp lực cao High-pressure 
torsion 
ARB Kỹ thuật cán dính tích lũy Accumulative 
roll-bonding 
TE Kỹ thuật ép xoắn Twist 
extrusion 
FSP Kỹ thuật ép khuấy ma sát Friction stir 
processing 
RCS Kỹ thuật rèn đa chiều Repetitive 
corrugation 
and 
straightening 
CAD Phần mềm thiết kế trên máy tính Computer 
aided design 
ASTM Hệ tiêu chuẩn vật liệu của Mỹ American 
society for 
testing and 
materials 
 ix 
CAE Phần mềm kỹ thuật thiết kế trên máy tính Computer 
aided 
engineering 
HCP Lục giác xếp chặt Hexagonal 
close package 
BCC Lập phương tâm khối Body 
centered 
cubic 
FCC Lập phương tâm mặt Face centered 
cubic 
SEM Hiển vi điện tử quét - 
TEM Hiển vi điện tử truyền qua - 
 x 
DANH MỤC CÁC BẢNG 
Bảng 1.1. Tính chất cơ lý của magiê [54]. ............................................................... 14 
Bảng 1.2. Thành phần hóa học của hợp kim magiê AZ31. ...................................... 18 
Bảng 3.1. Các đặc trưng cơ - lý của AZ31. .............................................................. 49 
Bảng 3.2. Ứng suất chảy dẻo phụ thuộc vào , 𝜀̇ và T [78]...................................... 50 
Bảng 3.3. Thông số quá trình ép và thông số vật liệu. ............................................. 52 
Bảng 3.4. Thông số vật liệu. ..................................................................................... 53 
Bảng 3.5. Giá trị ứng suất chảy theo công thức (3.2) khi T= 2000C. ....................... 53 
Bảng 3.6. Giá trị ứng suất chảy theo (3.2) khi tốc độ biến dạng là 0,001 s-1. .......... 54 
Bảng 4.1. Thành phần hóa học của thép khuôn SKD61. .......................................... 84 
Bảng 4.2. Tính chất của thép SKD61. ...................................................................... 84 
Bảng 4.3. So sánh mức độ biến dạng theo góc nghiêng của rãnh trên khuôn. ......... 86 
Bảng 4.4. Bảng thành phần hóa học của AZ31. ....................................................... 89 
 xi 
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ 
Hình 1.1. Sơ đồ nguyên lý kỹ thuật ép ECAP. -------------------------------------------- 6 
Hình 1.2. Sơ đồ nguyên lý kỹ thuật HPT. ------------------------------------------------- 7 
Hình 1.3. Sơ đồ nguyên lý của kỹ thuật cán dính ARB. --------------------------------- 8 
Hình 1.4. Sơ đồ nguyên lý của kỹ thuật TE. --------------------------------------------- 10 
Hình 1.5. Sơ đồ kỹ thuật gấp - duỗi chu kỳ. ---------------------------------------------- 10 
Hình 1.6. Các bước ép trên rãnh chu kỳ CGP. ------------------------------------------- 11 
Hình 1.7. Cơ chế biến dạng của HCP tinh thể Mg: a) trượt; b) song tinh. ----------- 15 
Hình 1.8. So sánh cường độ chịu lực riêng của các loại vật liệu. --------------------- 16 
Hình 1.9. Ứng dụng của hợp kim magiê trong các thiết bị điện tử cầm tay và các 
phương tiện vận tải. -------------------------------------------------------------------------- 17 
Hình 1.1 ... 
[76] E. Kroner an K.-H. Anthony (1975), “Dislocations and disclinations in 
material structures: The basic topological concepts”, Annu. Rev. Mater. Sci.5, 
pp.43-72. 
[77] Ya. E. Beygelzimer and A. I. Shevelev (2003), “On the development of 
fracture models for metal forming”, Russian Metallurgy, Vol. No. 5, pp. 452-
456. Translated from Metally, No. 5, pp 81-86. 
[78] Yong Qi Cheng, Hui Zhang, Zhen Hua Chen, Kui Feng Xian (2008), “Flow 
stress equation of AZ31 magnesium alloy sheet during warm tensile 
deformation”, Journal of materials processing technology, 208, 29–34. 
[79] George E. Dieter, “Mechanical Metallury”, New York. 
[80] Ho Won Lee and Yong – Taek Im (2010), “Cellular Automata Modeling of 
Grain Coarsening and Refinement during the Dynamic Recrystallization of Pure 
Copper”, Materials Transactions, Vol. 51, No. 9, pp. 1614-1620. 
[81] Lê Trung Kiên và Lê Gia Bảo (2016), “Thiết kế và chế tạo khuôn dập”, Nhà 
xuất bản Bách Khoa Hà Nội. 
[82] Wang. Z.S, Yan-Jin Guan, Guang-Chun Wang, Chong-Kai Zhong (2015), 
“Influences of die structure on constrained groove pressing of commercially pure 
Ni sheets”, Journal of Materials Processing Technology 215, 205-218. 
[83] Bùi Hải và Trần Thế Sơn (2008), “Kỹ thuật nhiệt”. Nhà xuất bản Khoa học kỹ 
thuật. 
 114 
DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CỦA 
LUẬN ÁN 
[1] Phạm Thị Thủy, Nguyễn Văn Ca, Đặng Thị Hồng Huế, Đào Minh Ngừng và 
Phạm Quang (2016), “Phân tích ứng suất - biến dạng của tấm hợp kim AZ31 với kỹ 
thuật ép định hướng trong rãnh chu kỳ (CGP) bằng phương pháp mô phỏng số”, Hội 
thảo khoa học cấp Quốc gia Khoa học Luyện Kim và Công nghệ Vật liệu tiên tiến, 
trang 135-141. 
[2] Phạm Thị Thủy, Tăng Văn Quân, Đặng Thị Hồng Huế, Đào Minh Ngừng và 
Phạm Quang (2016), “Nghiên cứu sự thay đổi tổ chức, tính chất cơ học của hợp kim 
AZ31 sau khi ép định hướng trên rãnh chu kỳ”, Hội thảo khoa học cấp Quốc gia Khoa 
học Luyện Kim và Công nghệ Vật liệu tiên tiến, trang 142-147. 
[3] Phạm Thị Thủy, Lê Quang Thinh, Đặng Thị Hồng Huế (2016), “Thiết kế, chế 
tạo khuôn ép để gia công hợp kim AZ31 thể khối đạt cấu trúc siêu mịn bằng phương 
pháp biến dạng dẻo mãnh liệt theo kỹ thuật ép định hướng trên rãnh”, Tạp chí KHKT 
Mỏ-Địa chất, số 57, trang 58-64. 
[4] Phạm Thị Thủy, Đặng Thị Hồng Huế, Đào Minh Ngừng và Phạm Quang (2018), 
“Sự biến đổi tổ chức và cơ tính của hợp kim AZ31 sau ép cưỡng bức trên rãnh chu 
kỳ”, Tạp chí KHCN kim loại, số 78, trang 32-36. 
[5] Hue Thi Hong DANG, Pham Thi THUY, Dao Minh NGUNG, Pham QUANG1, 
Valery Y. SHCHUKIN (2019), “The deformation of AZ31 magnesium alloy during 
warm constrained groove pressing”, Acta Metallurgica Slovaca, Vol 25, No.1, p. 48-
54. 
[6] PHAM THI THUY, HUE THI HONG DANG, DAO MINH NGUNG, PHAM 
QUANG (2019), “A study on microstructure and mechanical properties of AZ31 
magnesium alloy after constrained groove pressing”, IOP Conf. Series: Materials 
Science and Engineering. Vol 611. 
 1 
Phụ lục 
 2 
Phụ lục 1 
Bằng phương pháp bình phương nhỏ nhất, mã hóa để 
giải bài toán mô hình (2.21) 
Logarit hai vế (2.21), ta có: 
𝑙𝑛𝜎 = 𝑙𝑛𝐾 + 𝑛𝑙𝑛𝜀 + 𝑚 ln 𝜀̇ +
𝛽
𝑇
(1) 
Mã hóa (1) ta được Fi = a0 + a1Xi + a2Yi + a3Zi 
Xác định a0, a1, a2 và a3 theo các số liệu thực nghiệm [78] với các giá trị  tương 
ứng với điều kiện: nhiệt độ 1500C, 2000C, 2500C; mức độ biến dạng khác nhau từ 
0,05 đến 0,35; tốc độ biến dạng lần lượt 0,0001 s-1; 0,001 s-1; 0,01 s-1. 
Bằng phương pháp bình phương nhỏ nhất ta có: 
∑𝑆𝑖
2 =∑(𝐹𝑖 − 𝑎0 − 𝑎1𝑋𝑖 − 𝑎2𝑌𝑖 − 𝑎3𝑍𝑖)
2 
(2) 
Tìm cực trị hàm (2), bằng cách lấy đạo hàm riêng ∑𝑆𝑖
2của (2) lần lượt theo 
a0, a1, a2 và a3 cho bằng 0, ta được hệ 4 phương trình, giải hệ phương trình bằng cách 
đưa vào các đại lượng mã hóa theo các số liệu thực nghiệm để xác định các hệ số 
tương ứng. 
Fi Xi Yi Zi XiXi YiYi ZiZi XiYi XiZi YiZi 
ln(Sigma) ln(Eps) ln(Eps) 1/T 
4.31749 -2.996 -5.116 0.001912046 8.974411855 26.1734 4E-06 15.32615 -0.00573 -0.00978 
4.35671 -2.303 -5.116 0.001912046 5.30189811 26.1734 4E-06 11.78002 -0.0044 -0.00978 
4.38203 -1.897 -5.116 0.001912046 3.599064237 26.1734 4E-06 9.70566 -0.00363 -0.00978 
4.38203 -1.609 -5.116 0.001912046 2.590290394 26.1734 4E-06 8.23388 -0.00308 -0.00978 
4.31749 -2.996 -2.81341 0.001912046 8.974411855 7.91528 4E-06 8.42823 -0.00573 -0.00538 
4.38203 -2.303 -2.81341 0.001912046 5.30189811 7.91528 4E-06 6.47812 -0.0044 -0.00538 
4.46591 -1.897 -2.81341 0.001912046 3.599064237 7.91528 4E-06 5.33738 -0.00363 -0.00538 
4.60517 -1.609 -2.81341 0.001912046 2.590290394 7.91528 4E-06 4.52801 -0.00308 -0.00538 
4.63473 -1.386 -2.81341 0.001912046 1.921812056 7.91528 4E-06 3.90022 -0.00265 -0.00538 
4.70048 -2.996 -0.51083 0.001912046 8.974411855 0.26094 4E-06 1.53030 -0.00573 -0.00098 
4.82831 -2.303 -0.51083 0.001912046 5.30189811 0.26094 4E-06 1.17622 -0.0044 -0.00098 
4.8828 -1.897 -0.51083 0.001912046 3.599064237 0.26094 4E-06 0.96910 -0.00363 -0.00098 
4.97673 -1.609 -0.51083 0.001912046 2.590290394 0.26094 4E-06 0.82214 -0.00308 -0.00098 
5.01064 -1.386 -0.51083 0.001912046 1.921812056 0.26094 4E-06 0.70815 -0.00265 -0.00098 
5.07517 -1.204 -0.51083 0.001912046 1.449550514 0.26094 4E-06 0.61502 -0.0023 -0.00098 
 3 
4.65396 -2.996 -5.116 0.002114165 8.974411855 26.1734 4E-06 15.32615 -0.00633 -0.01082 
4.81218 -2.303 -5.116 0.002114165 5.30189811 26.1734 4E-06 11.78002 -0.00487 -0.01082 
4.86753 -1.897 -5.116 0.002114165 3.599064237 26.1734 4E-06 9.70566 -0.00401 -0.01082 
4.85203 -1.609 -5.116 0.002114165 2.590290394 26.1734 4E-06 8.23388 -0.0034 -0.01082 
4.84419 -1.386 -5.116 0.002114165 1.921812056 26.1734 4E-06 7.09228 -0.00293 -0.01082 
4.82831 -2.996 -2.81341 0.002114165 8.974411855 7.91528 4E-06 8.42823 -0.00633 -0.00595 
4.90527 -2.303 -2.81341 0.002114165 5.30189811 7.91528 4E-06 6.47812 -0.00487 -0.00595 
5.01064 -1.897 -2.81341 0.002114165 3.599064237 7.91528 4E-06 5.33738 -0.00401 -0.00595 
5.04343 -1.609 -2.81341 0.002114165 2.590290394 7.91528 4E-06 4.52801 -0.0034 -0.00595 
5.05625 -1.386 -2.81341 0.002114165 1.921812056 7.91528 4E-06 3.90022 -0.00293 -0.00595 
5.01064 -2.996 -0.51083 0.002114165 8.974411855 0.26094 4E-06 1.53030 -0.00633 -0.00108 
5.16479 -2.303 -0.51083 0.002114165 5.30189811 0.26094 4E-06 1.17622 -0.00487 -0.00108 
5.19296 -1.897 -0.51083 0.002114165 3.599064237 0.26094 4E-06 0.96910 -0.00401 -0.00108 
5.22036 -1.609 -0.51083 0.002114165 2.590290394 0.26094 4E-06 0.82214 -0.0034 -0.00108 
5.29832 -1.386 -0.51083 0.002114165 1.921812056 0.26094 4E-06 0.70815 -0.00293 -0.00108 
5.30827 -1.204 -0.51083 0.002114165 1.449550514 0.26094 4E-06 0.61502 -0.00255 -0.00108 
5.32301 -1.05 -0.51083 0.002114165 1.102126493 0.26094 4E-06 0.53628 -0.00222 -0.00108 
5.07517 -2.996 -5.116 0.002364066 8.974411855 26.1734 6E-06 15.32615 -0.00708 -0.01209 
5.16479 -2.303 -5.116 0.002364066 5.30189811 26.1734 6E-06 11.78002 -0.00544 -0.01209 
5.18739 -1.897 -5.116 0.002364066 3.599064237 26.1734 6E-06 9.70566 -0.00448 -0.01209 
5.19296 -1.609 -5.116 0.002364066 2.590290394 26.1734 6E-06 8.23388 -0.0038 -0.01209 
5.10595 -2.996 -2.81341 0.002364066 8.974411855 7.91528 6E-06 8.42823 -0.00708 -0.00665 
5.273 -2.303 -2.81341 0.002364066 5.30189811 7.91528 6E-06 6.47812 -0.00544 -0.00665 
5.37064 -1.897 -2.81341 0.002364066 3.599064237 7.91528 6E-06 5.33738 -0.00448 -0.00665 
5.4161 -1.609 -2.81341 0.002364066 2.590290394 7.91528 6E-06 4.52801 -0.0038 -0.00665 
5.43808 -1.386 -2.81341 0.002364066 1.921812056 7.91528 6E-06 3.90022 -0.00328 -0.00665 
5.45959 -1.204 -2.81341 0.002364066 1.449550514 7.91528 6E-06 3.38727 -0.00285 -0.00665 
5.29832 -2.996 -0.51083 0.002364066 8.974411855 0.26094 6E-06 1.53030 -0.00708 -0.00121 
5.43808 -2.303 -0.51083 0.002364066 5.30189811 0.26094 6E-06 1.17622 -0.00544 -0.00121 
5.52146 -1.897 -0.51083 0.002364066 3.599064237 0.26094 6E-06 0.96910 -0.00448 -0.00121 
5.56068 -1.609 -0.51083 0.002364066 2.590290394 0.26094 6E-06 0.82214 -0.0038 -0.00121 
5.59842 -1.386 -0.51083 0.002364066 1.921812056 0.26094 6E-06 0.70815 -0.00328 -0.00121 
5.61677 -1.204 -0.51083 0.002364066 1.449550514 0.26094 6E-06 0.61502 -0.00285 -0.00121 
240.427 -94.81 -121.228 0.102446551 204.5439943 471.857 2E-04 249.63157 -0.2022 -0.2588 
Fi Xi Yi Zi XiXi YiYi ZiZi XiYi XiZi YiZi 
 4 
FiXi FiYi FiZi 
-12.934 -22.088 0.00826 
-10.032 -22.289 0.00833 
-8.3132 -22.418 0.00838 
-7.0526 -22.418 0.00838 
-12.934 -12.147 0.00826 
-10.09 -12.328 0.00838 
-8.4724 -12.564 0.00854 
-7.4117 -12.956 0.00881 
-6.4251 -13.039 0.00886 
-14.081 -2.4011 0.00899 
-11.118 -2.4664 0.00923 
-9.2633 -2.4943 0.00934 
-8.0097 -2.5422 0.00952 
-6.9462 -2.5596 0.00958 
-6.1104 -2.5925 0.0097 
-13.942 -23.81 0.00984 
-11.08 -24.619 0.01017 
-9.2343 -24.902 0.01029 
-7.809 -24.823 0.01026 
-6.7155 -24.783 0.01024 
-14.464 -13.584 0.01021 
-11.295 -13.801 0.01037 
-9.5058 -14.097 0.01059 
-8.1171 -14.189 0.01066 
-7.0094 -14.225 0.01069 
-15.011 -2.5596 0.01059 
-11.892 -2.6383 0.01092 
-9.8517 -2.6527 0.01098 
-8.4018 -2.6667 0.01104 
-7.345 -2.7065 0.0112 
-6.391 -2.7116 0.01122 
-5.5882 -2.7191 0.01125 
-15.204 -25.965 0.012 
-11.892 -26.423 0.01221 
 5 
-9.8411 -26.539 0.01226 
-8.3577 -26.567 0.01228 
-15.296 -14.365 0.01207 
-12.142 -14.835 0.01247 
-10.189 -15.11 0.0127 
-8.7169 -15.238 0.0128 
-7.5388 -15.3 0.01286 
-6.5732 -15.36 0.01291 
-15.872 -2.7065 0.01253 
-12.522 -2.7779 0.01286 
-10.475 -2.8205 0.01305 
-8.9496 -2.8405 0.01315 
-7.7611 -2.8598 0.01324 
-6.7624 -2.8692 0.01328 
-470.94 -591.37 0.51571 
 6 
Phụ lục 2 
Quy trình công nghệ chế tạo khuôn CGP 
1/ Quy trình công nghệ chế tạo nửa dưới và nửa trên khuôn ép rãnh định hướng 
Bước 1: Phay mặt đáy. 
Bước 2: Định vị vào mặt đáy, phay hai vai. 
Bước 3: Định vị vào mặt đáy, khoan khoét, doa hai lỗ vuông góc với mặt 
đáy, khoan hai lỗ còn lại. 
Bước 4: Định vị vào mặt đáy và hai lỗ, phay mặt trên và rãnh chu kỳ. 
Bước 5: Khoan hai lỗ dẫn hướng. 
Bước 6: Khoan ba lỗ lắp thanh gia nhiệt. 
Bước 7: Tôi 
Bước 8: Ram 
Bước 9: Kiểm tra độ cứng sau ram 
Bước 10: Mài đạt Rz = 1,25 
2/ Quy trình công nghệ chế tạo nửa dưới và nửa trên khuôn ép phẳng 
Bước 1: Phay mặt đáy. 
Bước 2: Định vị vào mặt đáy, phay hai vai. 
Bước 3: Định vị vào mặt đáy, khoan khoét, doa hai lỗ vuông góc với mặt 
đáy, khoan hai lỗ còn lại. 
Bước 4: Định vị vào mặt đáy và hai lỗ, phay mặt trên và mặt phẳng khuôn 
Bước 5: Khoan hai lỗ dẫn hướng. 
Bước 6: Khoan ba lỗ lắp thanh gia nhiệt. 
Bước 7: Khoan, taro bốn lỗ lắp vít giữ tấm chặn 
Bước 8: Tôi 
Bước 9: Ram 
Bước 10: Kiểm tra độ cứng sau tôi, ram 
Bước 11: Mài đạt Rz = 1,25 
 7 
Lắp ráp và gá khuôn trên máy là giai đoạn cuối cùng của quá trình chế tạo 
khuôn. Đặc điểm của quá trình lắp ráp, kiểm tra và gá khuôn trên máy được chia ra 
làm nhiều giai đoạn khác nhau nhưng chung một nhiệm vụ và mục đích là liên kết 
các bộ phận của khuôn thành bộ khuôn hoàn chỉnh. Những sai sót trong quá trình lắp 
ráp sẽ dẫn đến hư hỏng khuôn nên người ta phải thực hiện các yêu cầu cơ bản của 
khuôn. 
Tất cả các chi tiết của khuôn đều được kiểm tra trước khi lắp ráp như: các kích 
thước, dung sai phải đảm bảo nằm trong miền cho phép, các kích thước vị trí tương 
quan, độ bóng, độ nhám đúng với bản vẽ chế tạo. 
Sau khi lắp ráp khuôn xong phải tiến hành kiểm tra toàn bộ kết cấu kích thước 
cơ bản của khuôn để phát hiện những sai sót trong quá trình lắp ráp. Tiến hành ép thử 
một vài sản phẩm để thông qua đó đánh giá chất lượng lắp ráp, nếu hình dáng, kích 
thước và các yêu cầu khác của sản phẩm đạt yêu cầu kỹ thuật thì chất lượng lắp ráp 
của khuôn tốt. 
 8 
Phụ lục 3 
Bản vẽ thiết kế chi tiết bộ khuôn CGP 
 Khuôn ép được chế tạo với kích thước vùng làm việc trong lòng khuôn như 
bản vẽ chi tiết từ hình 0.1 đến hình 0.4. 
Hình 3.1. Bản vẽ chi tiết khuôn ép rãnh dưới. 
Hình 3.2. Bản vẽ chi tiết khuôn ép rãnh trên. 
 9 
Hình 3.3. Bản vẽ chi tiết khuôn ép phẳng dưới. 
Hình 3.4. Bản vẽ chi tiết khuôn ép phẳng trên. 
 10 
a) 
b) 
c) 
Hình 3.5 Bộ khuôn CGP trước khi nhiệt luyện 
a) Khuôn ép rãnh trước nhiệt luyện 
 b) Khuôn ép phẳng trước nhiệt luyện 
 c) Bộ khuôn lắp ráp trước khi nhiệt luyện. 
 11 
Phụ lục 4 
Tính toán nhiệt năng và công suất của các thanh đốt 
trong hệ thống gia nhiệt khuôn 
Bộ gia nhiệt làm bằng thanh điện trở (dây điện trở), nhiệt năng tỏa ra từ bề mặt 
dây được xác định theo công thức [83] Q =I2Rt, 
trong đó: I là cường độ dòng điện, A; 
 R – điện trở của dây, Ω 
và t – thời gian, s. 
Một trong các yếu tố quan trọng xác định điều kiện cơ bản của dây nung là 
thông số nhiệt độ, vì nó quyết định tuổi thọ làm việc của dây. Nhiệt độ cực đại cho 
phép của dây phụ thuộc vào chất lượng vật liệu chế tạo dây nên dây cần đảm bảo độ 
bền nhiệt, tính chịu nóng, không thay đổi kích thước theo thời gian. Các vật liệu chế 
tạo cần có tính cơ học, dễ gia công chế tạo dây thanh. Vật liệu chế tạo cần có đủ điện 
trở để kích thước dây, thanh dây không lớn, dễ bố trí trong khuôn đồng thời hệ số 
nhiệt độ làm thay đổi điện trở phải nhỏ. Đa phần vật liệu chế tạo dây nung là hợp kim 
vì chúng có giá trị nhỏ về hệ số nhiệt độ, làm tăng điện trở so với kim loại sạch [26]. 
Khuôn ban đầu có nhiệt độ bằng nhiệt độ phòng khoảng 250C, khi làm việc 
khuôn cần được gia nhiệt và giữ ổn định trong khoảng nhiệt độ 250 ÷ 1500C, tùy theo 
nhiệt độ phôi cần ép. 
Năng lượng nhiệt cần thiết để đưa khuôn từ 250C lên 2500C là: Q = m.C. t, 
trong đó m là khối lượng khuôn, kg; C - nhiệt dung riêng của kim loại làm khuôn, 
J/Kg.K; t - độ chênh nhiệt độ, K. 
Với các kích thước khuôn theo bản vẽ thì khuôn sẽ có khối lượng khoảng 10,5 
kg, nhiệt dung riêng của thép SKD61 = 460 J/Kg.K, độ chênh nhiệt độ t = 250 - 25 
= 2250C. 
 Q= 10,5.460.225 = 1086750 J 
Tính đến thất thoát nhiệt khoảng 10% nên nhiệt lượng thực tế cần khoảng 
QT = Q + 0,1.Q = 1195425 J 
Mặt khác, nhiệt lượng sinh ra có mối quan hệ với điện trở, cường độ dòng điện 
và thời gian gia nhiệt. Nếu yêu cầu làm việc khoảng 35 phút =2100 s thì bộ khuôn 
đạt 2500C. Công suất cần đạt P được xác định như sau: 
 P = I2.R = QT /t = 1195425/ 2100 = 569,25 W 
 12 
Phụ lục 5 
Bảng qui đổi cấp độ hạt, ký hiệu mẫu và ảnh tổ chức 
tế vi của AZ31 
Bảng 5.1. Qui đổi cấp độ hạt 
 13 
Bảng 5.2. Ký hiệu các mẫu soi tổ chức tế vi AZ31 
Mẫu Chu kỳ Nhiệt độ ép 
Lộ trình 
ép 
M1 2 
Không đổi, 
250 0C 
A 
M2 3 
M3 4 
M4 5 
M5 2,5 
Chu kỳ 1và 2 ở 2500C, chu kỳ 3 ở 
2300C. 
B 
M6 
 4 
Chu kỳ 1và 2 ở 2500C → chu kỳ 3 và 4 
ở 2300C 
M6.1 
Chu kỳ 1 ở 2500C → Chu kỳ 2 ở 2200C 
→ chu kỳ 3 ở 2000C → chu kỳ 4 
ở 1700C 
M7 5 
Chu kỳ 1 ở 2500C → Chu kỳ 2 ở 2200C 
→ chu kỳ 3 ở 2000C → chu kỳ 4 
ở 1700C → chu kỳ 5 ở 1500C. 
 14 
Mẫu 1 (X1000) 
Mẫu 2 (X600) 
 15 
Mẫu 3 (X1000) 
Mẫu 4 (X600) 
 16 
Mẫu 5 (X500) 
Mẫu 5.1 (X2000) 
 17 
Mẫu 6 (X300) 
Mẫu 6.1 (X600) 
 18 
Mẫu 7 (X2400) 
Mẫu 7.1 (X420)