Khái niệm cơ bản về công nghệ rèn tự doI.2.. Khái niệm cơ bản về công nghệ rèn tự doI.2... Khái niệm cơ bản về công nghệ rèn tự doI.2.. Khái niệm cơ bản về công nghệ rèn tự doI.2...
Trang 1C.1 • KHÁI NIỆM CƠ BẢN
C.2 • CÔNG NGHỆ NUNG NÓNG
C.3 • LỰA CHỌN THIẾT BỊ RÈN, DẬP
C.4 • TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ PHÔI RÈN
C.5 • TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ PHÔI DẬP THỂ TÍCH
C.6 • TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ PHÔI BẰNG CÔNG NGHỆ DẬP TẤM
Trang 2III Tính toán khối lượng và kích thước phôi rèn
IV Thiết kế quy trình công nghệ rèn
I Khái niệm cơ bản về công nghệ rèn tự do
II Thiết kế kết cấu vật rèn
V Thiết kế khuôn rèn đơn giản
VI Tính toán, lựa chọn thiết bị rèn
Trang 3I Khái niệm cơ bản về công nghệ rèn tự do
I.1 Thực chất và đặc điểm
Rèn tự do là làm bd KL tự do dưới tác dụng của ngoại lực do người hoặc thiết bị tạo ra.
→ Phôi rèn có thể được tạo thành từ rèn tự do hoặc rèn khuôn
Đặc điểm: KL bd tự do Tính dẻo chưa cao bd chưa triệt để Chất lượng chưa cao.
Rèn tự do cho độ c/x và độ bóng thấp.
Ưu điểm: ➢ Trang thiết bị đơn giản, rẻ tiền, cho phép rèn được chi tiết nhỏ đến lớn, quy mô ko hạn chế.
Điều kiện LĐ nặng nhọc.
➢ Bd KL ở thể rắn Độ mịn chặt của KL cao Cơ tính cao.
➢ Rèn tự do dễ khắc phục được các khuyết tật của đúc như rỗ khí, rỗ co để tăng cơ tính của SP.
➢ Dễ biến tổ chức hạt thành tổ chức thớ Tăng cơ tính của SP.
Trang 4I Khái niệm cơ bản về công nghệ rèn tự do
I.2 Các nguyên công rèn tự do
a) Chồn : là nguyên công giảm chiều cao H 0 → h; tăng đường kính d → D 0
Mục đích: tạo phôi có đường kính lớn từ phôi có
Chồn
Tạo thớ KL: Thớ uốn, Tăng cơ tính cho SP.
Giảm chiều sâu ở những phôi có đột lỗ
Tạo các SP có dạng mũ: Bu lông.
Có ba kiểu chồn: chồn toàn phần, chồn đầu và
chồn giữa.
Trang 5I Khái niệm cơ bản về công nghệ rèn tự do
I.2 Các nguyên công rèn tự do
a) Chồn: là nguyên công giảm chiều cao H 0 → h; tăng đường kính d → D 0
F F
F F
➢ Vùng 1:
➢ Vùng 2:
➢ Vùng 3:
Trang 6I Khái niệm cơ bản về công nghệ rèn tự do
I.2 Các nguyên công rèn tự do
Cấu trúc KL thay đổi khi chồn.
➢ Nếu là thỏi đúc, có hạt không đều →các tinh thể hình nhánh cây bị phá vỡ,
các lỗ hổng và rỗ co được khử bỏ, hạt bị kéo dài ra thành thớ.
➢ Nếu là thỏi cán, có tổ chức thớ thì nhờ nguyên công chồn các thớ có thể
uốn lại tăng cơ tính sản phẩm →chế tạo bánh răng và đầu mũ bu lông.
Các hiện tượng xảy ra khi chồn
➢ Hình dạng vật chồn phụ thuộc nhiều vào tỷ lệ giữa chiều cao H 0 và đường
kính D 0 của phôi và độ lớn lực.
a) Chồn : là nguyên công giảm chiều cao H 0 → h; tăng đường kính d → D 0
Trang 7I Khái niệm cơ bản về công nghệ rèn tự do
I.2 Các nguyên công rèn tự do
Các hiện tượng xảy ra khi chồn
H 0 < 2.D 0 H 0 > 2,5.D 0
2.D 0 < H 0 < 2,5.D 0
Lực quá bé
Lực không đủ lớn
Trang 8I Khái niệm cơ bản về công nghệ rèn tự do
I.2 Các nguyên công rèn tự do
Các phương pháp chồn
a) Chồn: là nguyên công giảm chiều cao H 0 → h; tăng đường kính d → D 0
Phải nung nóng toàn phần
→ b/d toàn phần
Phải nung nóng toàn phần nhưng làm nguội các phần không b/d trước khi rèn → dùng dụng cụ phụ
Trang 9I Khái niệm cơ bản về công nghệ rèn tự do
I.2 Các nguyên công rèn tự do
Tính lực chồn để chọn máy búa
P = 𝝁 𝟏, 𝟕 𝟏 + 𝟎, 𝟏𝟕 𝑫 𝟎
𝑯 𝟎 σ 𝒄𝒉 𝑽 ε (kG, N)
a) Chồn: là nguyên công giảm chiều cao H 0 → h; tăng đường kính d → D 0
➢ 𝝁: Hệ số đầu búa (= 1 nếu là búa phẳng)
➢ H 0 ,D 0 ; đường kính và chiều cao phôi
Trang 10I Khái niệm cơ bản về công nghệ rèn tự do
I.2 Các nguyên công rèn tự do
b) Vuốt : là nguyên công làm tăng chiều dài và giảm tiết diện ngang của phôi
Mục đích: Giảm tiết diện ngang B 0 h → B*.H; tăng chiều dài cho phôi L 0 → L.
1 Búa có chiều rộng b; 2 Phôi trước khi vuốt; 3 Phôi
sau khi vuốt; 4 Đe.
Trang 11I Khái niệm cơ bản về công nghệ rèn tự do
I.2 Các nguyên công rèn tự do
b) Vuốt : là nguyên công làm tăng chiều dài và giảm tiết diện ngang của phôi
➢ Bước vuốt a 0 : bước chuyển phôi sau mỗi nhát dập
bằng chiều dài phần búa sấn vào vật gia công ở mỗi nhát dập;
➢ Bước chuyển phôi tương đối a: a = a 0 /B 0
➢ Chiều rộng phôi: B 0 ;
➢ Chiều rộng búa: b;
➢ Thể tích dãn rộng: V B ; Thể tích dãn dài: V L ; Thể
tích giảm theo chiều cao: V H
➢ Hệ số dãn rộng f = V B /V H ;
➢
Trang 12I Khái niệm cơ bản về công nghệ rèn tự do
I.2 Các nguyên công rèn tự do
b) Vuốt : là nguyên công làm tăng chiều dài và giảm tiết diện ngang của phôi
Đặc điểm:
➢ Lượng ép: ∆h=H-h;
➢ Bước chuyển phôi tương đối a: a = a 0 /B 0
➢ Chiều rộng phôi: B 0 ;
➢ Chiều rộng búa: b;
➢ Hệ số dãn rộng f = V B /V H ;
➢ Hệ số dãn dài q = V L /V H ;
a 0,4 0.6 0,8 1 1,2 1,4 1,6 1,8 2
f 0,19 0,21 0,23 0,27 0,32 0,37 0,43 0,5 0,56
q 0,81 0,79 0,77 0,73 0,68 0,63 0,57 0,5 0,44
Trang 13I Khái niệm cơ bản về công nghệ rèn tự do
I.2 Các nguyên công rèn tự do
Các hiện tượng xảy ra khi vuốt
Gấp nếp
a 0 <∆h
b) Vuốt : là nguyên công làm tăng chiều dài và giảm tiết diện ngang của phôi
Xoắn vỏ đỗ Uốn dọc
H>2,5.B 0
Trang 14I Khái niệm cơ bản về công nghệ rèn tự do
I.2 Các nguyên công rèn tự do
Các hiện tượng xảy ra khi vuốt
b) Vuốt : là nguyên công làm tăng chiều dài và giảm tiết diện ngang của phôi
Nứt lõi chân chim : Khi vuốt phôi tròn thành một thanh tròn có tiết diện nhỏ hơn, theo
phương của lực tác dụng phôi bị nén, còn theo phương thẳng góc với lực tác dụng phôi bị kéo Trạng thái ứng suất này luôn thay đổi khi lật phôi → ở vùng lõi phôi dễ xuất hiện những vết nứt chân chim
Trang 15I Khái niệm cơ bản về công nghệ rèn tự do
I.2 Các nguyên công rèn tự do
Các kĩ thuật khi vuốt
b) Vuốt : là nguyên công làm tăng chiều dài và giảm tiết diện ngang của phôi
Lật phôi qua lại 90 0 và
dịch chuyển dọc trục
▪ Thuận tay cho thợ
▪ Nguội phôi và biến
dạng không đều, dễ
cong vênh
▪ Vuốt thép C thấp
Lật và xoay tròn 90 0 và dịch chuyển dọc trục
▪ Không thuận tay nhưng dễ tự động hóa
▪ Nguội phôi và biến dạng đồng đều
▪ Vuốt thép C, thép HK
Vuốt theo chiều dài và dịch chuyển dọc trục
▪ Dễ dãn dài, năng suất cao
▪ Nguội phôi không đều
▪ Vuốt vật liệu dẻo
LẬT PHÔI
Trang 16I Khái niệm cơ bản về công nghệ rèn tự do
I.2 Các nguyên công rèn tự do
Các kĩ thuật khi vuốt
b) Vuốt : là nguyên công làm tăng chiều dài và giảm tiết diện ngang của phôi
➢ Vuốt thỏi thép đúc: vuốt từ giữa ra để dồn tạp chất và thiên tích ra hai
đầu rồi chặt bỏ
➢ Vuốt thỏi thép cán: vuốt từ 2 đầu vào vị trí giữa vì 2 đầu nguội trước
1
2
3
3 2 1
Trang 17I Khái niệm cơ bản về công nghệ rèn tự do
I.2 Các nguyên công rèn tự do
b) Vuốt: là nguyên công làm tăng chiều dài và giảm tiết diện ngang của phôi
Tính lực dập để chọn máy búa
Trang 18I Khái niệm cơ bản về công nghệ rèn tự do
I.2 Các nguyên công rèn tự do
Vuốt thanh
Vuốt ống
Tăng chiều dài, đường kính lỗ không đổi Mở rộng lỗ (Dát mỏng) Vuốt ống
b) Vuốt : là nguyên công làm
tăng chiều dài và giảm tiết
diện ngang của phôi
Trang 19I Khái niệm cơ bản về công nghệ rèn tự do
I.2 Các nguyên công rèn tự do
c) Uốn : Để thay đổi hướng đường tâm tạo ra hình mong muốn
Đặc điểm: ➢ Khi uốn mặt ngoài KL dễ bị nứt:
Do các phần tử bị kéo.
➢ Mặt trong dễ bị các nếp nhăn.
Sau khi uốn phải sửa.
➢ Tăng cơ tính.
Trang 20I Khái niệm cơ bản về công nghệ rèn tự do
I.2 Các nguyên công rèn tự do
d) Đột lỗ : Để tạo lỗ trên SP
Đột lỗ không thông
Đột lỗ thông:
P Đột lỗ ko thông
A
B
Búa Mũi đột
1 Búa; 2 Chày đột; 3 Phôi; 4 Miếng kl thừa; 5 Cối đột; 6 α Góc thoát phế liệu
Đột lỗ thông
Trang 21I Khái niệm cơ bản về công nghệ rèn tự do
I.2 Các nguyên công rèn tự do
e) Dịch trượt : Để tạo các đoạn khuỷu của trục khuỷu
Trang 22I Khái niệm cơ bản về công nghệ rèn tự do
I.2 Các nguyên công rèn tự do
f) Xoắn
Trang 23I Khái niệm cơ bản về công nghệ rèn tự do
I.2 Các nguyên công rèn tự do
g) Hàn rèn : Để nối các chi tiết lại với nhau = phương pháp rèn.
Hàn
Hàn rèn
Trang 24III Tính toán khối lượng và kích thước phôi rèn
IV Thiết kế quy trình công nghệ rèn
II Thiết kế kết cấu vật rèn
V Thiết kế khuôn rèn đơn giản
VI Tính toán, lựa chọn thiết bị rèn
Trang 25II Thiết kế kết cấu vật rèn
II.1 Phân tích bản vẽ thiết kế chi tiết
BẠC CHẶN
Trang 26II Thiết kế kết cấu vật rèn
II.2 Lựa chọn kết cấu phôi rèn hợp lý
➢ Tránh thiết kế các vật rèn tự do có mặt côn và hình chêm, nhất là các mặt côn
và hình chêm nhỏ.
➢ Tránh thiết kế vật rèn có mặt trụ giao nhau hay giao tuyến của những mặt cắt nhau là đường bậc 2 trở lên.
➢ Tránh thiết kế vật rèn có gân, thành mỏng.
➢ Không nên thiết kế vật rèn có những mặt bích, gờ lồi hoặc có những chỗ lồi lõm nằm ở bên trong chi tiết.
➢ Những chi tiết có kết cấu cồng kềnh phức tạp, nếu có thể được phân thành nhiều bộ phận đơn giản để dễ rèn → hàn, tán, ghép bu lông,…để ghép chúng lại với nhau Ngược lại, có thể ghép các vật rèn nhỏ, đơn giản thành một vật lớn hơn để rèn → cắt chia ra các chi tiết.
Trang 27III Tính toán khối lượng và kích thước phôi rèn
IV Thiết kế quy trình công nghệ rèn
I Khái niệm cơ bản về công nghệ rèn tự do
II Thiết kế kết cấu vật rèn
V Thiết kế khuôn rèn đơn giản
VI Tính toán, lựa chọn thiết bị rèn
Trang 28III Tính toán khối lượng và kích thước phôi rèn
III.1 Tính toán khối lượng vật rèn và phôi rèn
➢ G bv : khối lượng bavia; khi rèn khuôn đơn giản = 05% G phđ
➢ G ch : khối lượng KL cháy hao khi nung;
➢ = 23% G phđ khi nung lần đầu
➢ = 11,5% G phđ khi nung các lần tiếp theo
➢ G đ : khối lượng đầu thỏi đúc chất lượng kém cần cắt bỏ;
➢ = 1520% G phđ với thép C
➢ = 35% G phđ với thép hợp kim
➢ G c : khối lượng cuối thỏi đúc chất lượng kém cần cắt bỏ;
➢ = 57% G phđ với thép C
➢ = 57% G phđ với thép hợp kim
➢ G cht : khối lượng chưa thấu nếu có đột lỗ chưa thấu; = 012% G phđ
b) Khối lượng phôi rèn
Đối với phôi thép đúc: G phđ = G vr + G bv + G ch + G đ + G c + G cht
Trang 29III Tính toán khối lượng và kích thước phôi rèn
III.1 Tính toán khối lượng vật rèn và phôi rèn
a) Khối lượng vật rèn
• G phc : khối lượng phôi thép cán (kg)
• G vr : khối lượng vật rèn
• G bv : khối lượng bavia; khi rèn khuôn đơn giản = 05% G phc
• G ch : khối lượng KL cháy hao khi nung;
= 23% G phc khi nung lần đầu
= 11,5% G phc khi nung các lần tiếp theo
• G cb : khối lượng KL cần cắt bỏ cuối cùng phụ thuộc vào độ phức tạp của chi tiết; = 1030% G phc
• G cht : khối lượng chưa thấu nếu có đột lỗ chưa thấu; = 012% G phc
b) Khối lượng phôi rèn
Đối với phôi thép cán: G phc = G vr + G bv + G ch + G cb + G cht
Trang 30III Tính toán khối lượng và kích thước phôi rèn
III.1 Tính toán khối lượng vật rèn và phôi rèn
a) Khối lượng vật rèn
b) Khối lượng phôi rèn
c) Kích thước phôi rèn
V ph = G ph /𝜸 = F ph L ph → L ph = V ph /F ph
➢ L ph : chiều dài phôi (cm)
➢ V ph : khối lượng phôi
➢ F ph : diện tích phôi → tính theo loại nguyên công tiêu chuẩn và tỷ số rèn K:
F ph = K F max hoặc = 1/K F max với F max là diện tích tiết diện lớn nhất của vật rèn xác định theo bản vẽ vật rèn (cm 2 )
✓ Khi nguyên công chủ yếu tạo thành phôi rèn là chồn: F ph = 1/K F max
Khi chồn nhiều lần từ chiều cao H 0 đến H 1 , H 2 ,…,H n
K= H 0 /H 1 H 1 /H 2 …H n-1 /H n = K 0 K 1 …K n
✓ Khi nguyên công chủ yếu tạo thành phôi rèn là vuốt: F ph = K F max
Khi vuốt nhiều lần từ chiều dài L 0 đến L 1 , H 2 ,…,L n
K= L 1 /L 0 L 2 /L 1 …L n /L n-1 = K 0 K 1 …K n
K 0 : tỷ số rèn ban đầu của phôi; = 1,051,2
Trang 31III Tính toán khối lượng và kích thước phôi rèn
III.1 Tính toán khối lượng vật rèn và phôi rèn
a) Khối lượng vật rèn
b) Khối lượng phôi rèn
c) Kích thước phôi rèn
d) Xác định lượng dư gia công và dung sai vật rèn
i Lượng dư gia công (𝜹)
Lượng dư gia công theo đường kính D, theo cạnh a và theo chiều dài L của vật rèn lần lượt là 𝛿 D , 𝛿 a , 𝛿 L được xác định theo công thức thực nghiệm nhưng tốt nhất là tra bảng.
ii Dung sai
Dung sai theo đường kính D, theo cạnh a và theo chiều dài L của vật rèn được xác định theo công thức thực nghiệm hoặc tra bảng.
Trang 32III Tính toán khối lượng và kích thước phôi rèn
III.1 Tính toán khối lượng vật rèn và phôi rèn
a) Khối lượng vật rèn
b) Khối lượng phôi rèn
c) Kích thước phôi rèn
d) Xác định lượng dư gia công và dung sai vật rèn
i Lượng dư gia công (𝜹)
Quy tắc vẽ:
✓ Nét vẽ : bản vẽ phôi rèn vẽ
đè lên bản vẽ chi tiết với nét liền đậm > 2 lần nét của chi tiết
✓ Kích thước : ghi kích thước
Trang 33III Tính toán khối lượng và kích thước phôi rèn
IV Thiết kế quy trình công nghệ rèn
I Khái niệm cơ bản về công nghệ rèn tự do
II Thiết kế kết cấu vật rèn
V Thiết kế khuôn rèn đơn giản
VI Tính toán, lựa chọn thiết bị rèn Đọc TL
Trang 34C.1 • KHÁI NIỆM CƠ BẢN
C.2 • CÔNG NGHỆ NUNG NÓNG
C.3 • LỰA CHỌN THIẾT BỊ RÈN, DẬP
C.4 • TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ PHÔI RÈN
C.5 • TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ PHÔI DẬP THỂ TÍCH
C.6 • TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ PHÔI BẰNG CÔNG NGHỆ DẬP TẤM
Trang 35III Quy trình công nghệ dập thể tích
IV Tính toán khối lượng và kích thước phôi
I Định nghĩa, đặc điểm và phân loại
II Thiết kế bản vẽ phôi dập thể tích
V Kết cấu khuôn dập thể tích
VI Tính toán, lựa chọn thiết bị dập
Trang 36I Định nghĩa, đặc điểm và phân loại
Thực chất : Là quá trình GCAL làm biến dạng KL (nung nóng) hạn chế trong 1 lòng khuôn.
Đặc điểm : ➢ Tính dẻo KL cao, bd triệt để và chất lượng cao.
➢ Biến dạng trong lòng khuôn Độ c/x, độ bóng bề mặt cao Độ chính xác có thể đạt được ±(0,10,05)mm, độ nhám có thể đạt đến cấp 4.
➢ Biến dạng trong lòng khuôn Đòi hỏi lực lớn, công suất thiết bị lớn, máy có
độ cứng vững cao, chuyển động êm và c/x.
➢ Dùng để g/c các chi tiết nhỏ, trung bình Khó g/c các chi tiết lớn, cồng kềnh VD: Để g/c bánh răng, tay biên của ôtô, cần gạt của máy công cụ.
➢ Năng suất cao, dễ cơ khí hóa và tự động hóa.
➢ Có khả năng chế tạo được các chi tiết phức tạp.
➢ Nhược điểm:Giá thành chế tạo khuôn cao, khuôn chóng mòn, vì vậy phương pháp rèn khuôn chỉ thích hợp với sản xuất hàng lọat và hàng khối.
Trang 37I Định nghĩa, đặc điểm và phân loại
Để chọn phương pháp rèn hợp lý chúng ta có thể dùng công thức rèn khuôn hợp lý.
• N 0 - Số chi tiết hợp lý để rèn khuôn.
• G kh - Tổng giá thành chế tạo khuôn
• m 1 - Giá thành chi tiết rèn tự do
• n 1 - Giá thành gia công cơ khí chi tiết ấy khi rèn tự do
• m 2 - Giá thành cũng của chi tiết ấy nếu rèn khuôn
• n 2 - Giá thành gia công cơ khí chi tiết ấy khi rèn khuôn.
Nếu gọi N là số lượng chi tiết cần gia công ta có:
• N > N 0 : rèn khuôn là hợp lý
• N < N 0 : rèn khuôn không kinh tế, ta nên chuyển qua rèn khuôn đơn giản hoặc tự do.
) (
) ( m 1 n 1 m 2 n 2
Trang 38I Định nghĩa, đặc điểm và phân loại
a) Dập thể tích trong khuôn lòng hở
Đó là QT dập mà lực t/d thẳng góc
với mặt phân khuôn Hai nửa khuôn luôn
Đặc điểm: ➢ Có rãnh, ba via để chứa KL
thừa Sau khi gia công phải có nguyên công
cắt ba via KL bị cắt đứt thớ Chất lượng
ko được tốt.
➢ Có một phần KL bd tự do ra rãnh ba via Ứng suất bên trong ko
hoàn toàn nén khối Tính dẻo ko cao, bd ko triệt để Chất lượng
Trang 39I Định nghĩa, đặc điểm và phân loại
b) Dập thể tích trong khuôn lòng kín Mặt phân khuôn P
N
Khuôn kín
Là QT dập mà lực t/d song song với
mặt phân khuôn Hai nửa khuôn ép kín
nhau.
Đặc điểm: ➢ Trạng thái ưs là nén khối
Tính dẻo cao, bd triệt để Chất lượng cao.
➢ Ko có rãnh ba via Chất lượng cao.
➢ Đỡ tốn lực và công bd so với khuôn lòng hở.
➢ Cho độ c/x, độ bóng theo chiều ngang vật dập tốt hơn theo chiều cao.
Thích hợp gia công các vật nhỏ, trung bình và phức tạp.
Phân loại
Trang 40 Đặc điểm: ➢ Tạo phôi hoặc chi tiết dạng thanh, càng hoặc đĩa có hình dạng, kích thước giống tiết diện khuôn ép Tính dẻo cao, bd triệt để Chất lượng cao.
➢ Phôi để ép yêu cầu độ chính xác không cao.