GIÁO TRÌNH CÔNG NGHỆ KIM LOẠI - PHẦN II GIA CÔNG KIM LOẠI BẰNG ÁP LỰC - CHƯƠNG 1 pdf

1.1 Khái niệm, đặc điểm, phân loại: 1.1.1 Định nghĩa: Gia công kim loại bằng áp lực là các phương pháp gia công dùng ngoại lực tác dụng lên kim loại rắn ở nhiệt độ cao nóng hay nhiệt độ

Trang 1

PHẦN II GIA CÔNG KIM LOẠI BẰNG ÁP LỰC

Chương 1

KHÁI NIỆM VỀ GIA CÔNG KIM LOẠI BẰNG ÁP LỰC

1.1 Khái niệm, đặc điểm, phân loại:

1.1.1 Định nghĩa: Gia công kim loại bằng áp lực là các phương pháp gia công dùng ngoại lực tác dụng lên kim loại rắn ở nhiệt độ cao (nóng) hay nhiệt độ thấp (nguội)với cường độ lực vượt quá giới hạn đàn hồi của kim loại để làm thay đổi hình dáng của vật thể mà không phá hủy tính liên tục và tính bền của kim loại

Phương pháp gia công bằng áp lực trong thực tế sản xuất không những sử dụng để gia công các sản phẩm bằng kim loại mà còn dùng để gia công các vật liệu khác như : gốm, sứ, chất dẻo, cao su …Trong phần giáo trình này chúng ta chỉ nghiên cứu phạm vi gia công kim loại gọi tắt là gia công áp lực và đặc biệt là phương pháp chế tạo phôi bằng rèn dập

1.1.2 Đặc điểm:

Gia công áp lực là phương pháp gia công tiên tiến, có năng suất cao, tiêu phí nguồn nguyên liệu ít do không hoặc vứt bỏ rất ít nguyên liệu thừa nên còn có tên là phương pháp gia công không phoi

So với đúc, chế tạo phôi bằng rèn dập có ưu điểm sau:

- Biến dạng kim loại ở thể rắn có khả năng khử được các khuyết tật đúc như rỗ khí, rỗ co làm cho tổ chức kim loại mịn chặt, cơ tính của sản phẩm cao

- Có khả năng biến tổ chức hạt trong kim loại thành tổ chức thớ, có khả năng tạo được các tổ chức thớ uốn, xoắn khác nhau làm tăng cơ tính của sản phẩm

- Chất lượng cơ lý lớp bề mặt sản phẩm tốt, độ bóng, độ chính xác của các chi tiết rèn dập cao hơn ở các chi tiết đúc

- Dễ cơ khí hóa và tự động hóa, gia công có năng suất cao nên giá thành hạ

Tuy nhiên so với đúc rèn dập có những hạn chế sau:

- Không gia công được các chi tiết phức tạp như đúc

- Không rèn dập được các chi tiết quá lớn Với những chi tiết quá lớn ( như trục tuốc bin ) người ta kết hợp rèn và hàn để tạo phôi

Trang 2

- Các hợp kim sử dụng trong rèn dập hạn chế hơn so với đúc, không rèn dập được các kim loại dòn

So với gia công cắt gọt, rèn dập có những đặc điểm sau:

- Năng suất cao, phế liệu ít, tiết kiệm nguyên vật liệu nên giá thành hạ

- Có khả năng tạo tổ chức thớ tăng tính chịu lực cho sản phẩm, còn gia công cắt gọt thì cắt đứt thớ, làm mất tính liên tục của thớ, làm giảm khả năng chịu lực của sản phẩm

- Độ chính xác và độ bóng bề mặt của sản phẩm rèn dập thấp hơn ở sản phẩm gia công cắt gọt, vật liệu cũng hạn chế hơn

Rèn dập là những phương pháp cơ bản để chế tạo phôi cho gia công cắt gọt, những chi tiết quan trọng cần chịu lực lớn thường phải qua rèn dập Ngành rèn dập không thể thiếu được trong công nghiệp cơ khí, ngày nay đang phát triển mạnh theo các hướng:

- Nâng cao độ chính xác và độ bóng của sản phẩm nhằm đạt tới không cần qua gia công cơ khí

- Ứng dụng các phương pháp công nghệ tiên tiến để mở rộng khả năng gia công và nâng cao chất lượng sản phẩm

- Chế tạo thiết bị có công suất lớn để có thể gia công được các chi tiết có khối lượng và kích thước lớn

- Cơ khí hóa và tự động hóa quá trình sản xuất để nâng cao năng suất lao động, hạ giá thành sản phẩm

1.1.3 Phân loại :

Các phương pháp gia công kim loại bằng áp lực cơ bản có cán, kéo, ép, rèn tự do, rèn khuôn, dập tấm, miết, gò Ở trạng thái nguội người ta thường dùng các phương pháp kéo dây , dập tấm, dập nguội thể tích, cán nguội, miết, gò đối với các kim loại mềm Đối với thép với các sản phẩm có khối lượng lớn hay chiều dày lớn thường dùng cán nóng, rèn khuôn, rèn tự do, ép chảy

Cán: là phương pháp biến dạng kim loại giữa hai trục quay của máy cán, phôi biến

dạng và di chuyển nhờ sự quay liên tục của trục cán và ma sát giữa trục cán với phôi (hình 2-1a)

Kéo: là kéo dài phôi qua khuôn kéo, lỗ khuôn có hình dáng và kích thước nhỏ hơn

tiết diện phôi (hình 2-1b) Kéo có đặc điểm là bề mặt sản phẩm nhẵn bóng, độ chính xác cao Kéo có kéo dây, kéo ống ,kéo thỏi với chiều dài không hạn chế

Ép: là phương pháp chế tạo các thỏi hoặc ống thường bằng kim loại màu và hợp

kim của chúng Kim loại sau khi nung cho vào khuôn ép, dưới tác dụng của chày ép kim loại chui qua lỗ khuôn ép có hình dạng và kích thước chi tiết cần chế tạo (hình 2-1c)

Rèn tự do:là phương pháp biến dạng kim loại dưới tác dụng lực đập của đầu búa

hoặc lực ép của máy ép.Vì không dùng khuôn nên kim loại biến dạng không bị hạn chế bởi lòng khuôn (hình 2-1d)

Rèn khuôn hay dập nóng thể tích: là phương pháp biến dạng kim loại trong lòng

khuôn có kích thước và hình dạng của chi tiết cần chế tạo (dưới tác dụng của lực của đầu búa hay đầu máy ép) (hình 2-1e)

Trang 3

Rèn tự do thường dùng để sản xuất đơn chiếc, dùng trong sửa chữa còn rèn khuôn thường dùng cho sản xuất hàng loạt

Dập tấm: là phương pháp chế tạo chi tiết từ phôi có dạng tấm (hình 2-1g) Dập

tấm có thể thực hiện ở trạng thái nóng hoặc nguội nhưng ở dạng nguội thông dụng hơn nên thường được gọi là dập nguội

Miết hay còn gọi là tiện dựng: là phương pháp chế tạo chi tiết có dạng hình tròn

xoay từ kim loại tấm mỏng

Miết có thể dùng thay thế các phương pháp dập tấm mà sau khi dập tấm phải tóp miệng, viền mép, uốn vành …

Miết là phương pháp bán cơ khí vì phải dùng lực biến dạng bằng lực tay hoặc vừa lực máy vừa lực tay

Gò: làphương pháp biến dạng nguội kim loại chủ yếu ở dạng tấm hoặc thanh bằng

các quy trình biến dạng dẻo để tạo hình dạng mong muốn, sau đó sử dụng các loại mối ghép tháo được hoặc không tháo được (hàn, tán đinh, ghép mí…) để kết nối các bộ phận thành sản phẩm hoàn chỉnh Gò có năng suất rất thấp nên chỉ dùng trong sản xuất nhỏ, sửa chữa, nhưng ưu điểm của gò là có thể chế tạo các sản

phẩm có hình dáng phức tạp bất kỳ Trong ngành sửa

chữa ôtô, nghề làm đồng là kết hợp giữa công nghệ gò và

công nghệ hàn

Các công nghệ cán, kéo dây, ép ống, ép thỏi thường được sử dụng trong các nhà máy liên hợp luyện

kim, còn các công nghệ rèn tự do, rèn khuôn, dập nguội

thường được dùng trong các nhà máy cơ khí

Số lượng các chi tiết máy được gia công bằng các phương pháp rèn và dập trong ngành chế tạo ôtô hiện đại

chiếm 85%, trong ngành chế tạo radio, tivi, máy móc điện

tử chiếm 80%, còn trong ngành chế tạo đồ dùng gia đình

hầu như chiếm 100%

Hình 2.1 Sơ đồ các phương pháp gia công bằng áp lực

a) Cán b) Kéo c) Ép d) Rèn tự do e) Rèn khuôn g) Dập tấm h) Miết

Trang 4

1.2 Biến dạng dẻo của kim loại:

1.2.1 Ngoại lực và nội lực:

a Ngoại lực: Là lực từ bên ngoài tác dụng lên kim loại gia công, nó có thể do

người hoặc thiết bị gây nên, do sự ma sát hay chuyển động của vật thể gây nên.Ngoại lực

bao gồm lực chính, phản lực, lực ma sát và lực quán tính

- Lực chính là lực tác dụng của người, thiết bị thông qua dụng cụ gia công (như

đầu búa, khuôn rèn, trục cán v.v…tác dụng vào kim loại làm cho nó biến dạng Hướng của lực chính song song với hướng chuyển động của dụng cụ gia công Nhiều lực chính tác dụng vào một vật gia công có thể tập hợp thành một lực theo nguyên tắc cộng véc tơ Lực chính có ảnh hưởng quyết định tới sự biến dạng của vật Điểm đặt của lực cũng có ảnh hưởng tới sự biến dạng

Ví dụ: Khi nén hai thanh bằng một lực P như nhau (hình 2-2) trường hợp a điểm đặt lực A đặt ở đầu thanh toàn thanh bị biến dạng Trường hợp b điểm đặt lực A đặt ở giữa thanh, chỉ có nửa dưới của thanh biến dạng

- Phản lực: là lực ngăn cản không cho vật thể gia công chuyển động tự do theo

hướng lực tác dụng chính Phản lực thường sinh ra ở những bộ phận cố định của thiết bị Phản lực có chiều ngược với lực chính Phản lực chỉ sinh ra khi có lực chính Ví dụ: khi rèn, búa tác dụng vào vật gia công lực chính, đe tác dụng vào vật gia công phản lực có chiều ngược với lực chính

- Lực ma sát: là lực sinh ra khi hai vật chuyển động tương đối lên nhau Lực ma

sát có chiều ngược với chiều chuyển động của vật và có trị số bằng tích số của hệ số ma sát và phản lực tiếp tuyến Lực ma sát cản trở sự di chuyển của kim loại khi biến dạng

Phản lực và lực ma sát có ảnh hưởng lớn đến quá trình biến dạng Ví dụï khi nén một khối kim loại trong khuôn kín bằng một lực P Khuôn tác dụng vào vật gia công phản lực N và lực ma sát R (hình 2-3a)

+ Trường hợp a, dưới tác dụng của lực P, phôi kim loại biến dạng và di chuyển xuống dưới ma sát với thành khuôn Lực ma sát hướng lên trên ngược với hướng của lực chính P Ta có:

P=N+R

R là tổng các lực ma sát

Do đó: P>N Trường hợp này lực

tác dụng ở phía trên lớn hơn phản

lực nên phần trên của vật rèn bị

biến dạng trước và biến dạng

nhiều hơn, điền đầy khuôn tốt

Hình 2-3 Sự phân bố lực chính P, phản lực N và

lực ma sát R khi rèn trong khuôn kín và chày kín

Trang 5

thì lực ma sát R hướng xuống dưới cùng chiều với lực chính P tức là:

P +R = N

Do đó: P < N Trường hợp này phần dưới của vật rèn biến dạng nhiều hơn và điền đầy khuôn tốt hơn

Từ kết quả trên ta rút ra nhận xét sau:

Khi rèn trong khuôn, phần phức tạp của vật rèn cần được điền đầy tốt hơn nên phải bố trí ở phía lực tác dụng lớn hơn, kim loại sẽ biến dạng nhiều hơn và dễ điền đầy khuôn hơn

- Lực quán tính: Là lực gây ra do sự di động có gia tốc của các chất điểm vật thể

khi biến dạng Theo định luật 3 Niu tơn, trị số lực quán tính bằng tích số của khối lượng và gia tốc Lực quán tính có ảnh hưởng đến biến dạng, nhưng việc xét nó rất phức tạp nên ở đây không nghiên cứu

b Nội lực: Là lực xuất hiện trong nội bộ vật thể khi có tác dụng của ngoại lực Nội

lực cũng có thể xuất hiện do tác dụng của những hiện tượng hóa lý…Ví dụ khi nung nóng hoặc làm nguội, bên trong vật thể xuất hiện nội lực

Nội lực gây ra ứng suất bên trong vật thể Khi ứng suất này vượt quá giới hạn nhất

định sẽ làm cho vật thể biến dạng, cong vênh, nứt nẻ

1.2.2 Biến dạng đàn hồi và biến dạng dẻo:

Khi chịu tác dụng của ngoại lực, kim loại sẽ biến dạng theo ba giai đoạn: biến dạng đàn hồi, biến dạng dẻo và phá hủy

a Biến dạng đàn hồi: là biến dạng mà nó luôn tỷ lệ thuận với lực tác dụng, nếu

bỏ lực tác dụng đi thì biến dạng sẽ không còn nữa và vật thể trở lại trạng thái ban đầu

Khi biến dạng đàn hồi, dưới tác dụng của ngoại lực các nguyên tử trong mạng tinh thể của kim loại lệch khỏi vị trí cân bằng, khoảng cách giữa các nguyên tử sẽ thay đổi Nếu bỏ ngoại lực đi thì lực liên kết sẽ đưa các nguyên tử trở về vị trí cân bằng và biến dạng sẽ không còn nữa Thực nghiệm chứng minh rằng: trong quá trình biến dạng đàn hồi lực luôn tỷ lệ với biến dạng và tuân theo định luật Hook

 = E.

Ở đây:  - Ứng suất (KN/cm2); E - Mô đun đàn hồi (KN/cm2);  - Biến dạng tương đối

b Biến dạng dẻo: là biến dạng mà sau khi đã bỏ lực tác dụng vẫn còn một phần

biến dạng dư được giữ lại và trên các phần tử của vật thể không nhận thấy có sự phá hủy Biến dạng dẻo xảy ra khi ứng suất sinh ra do ngoại lực vượt quá giới hạn đàn hồi Trong quá trình biến dạng dẻo vẫn tồn tại biến dạng đàn hồi

Gia công áp lực là quá trình lợi dụng giai đoạn biến dạng dẻo của kim loại để làm thay đổi hình dáng, kích thước

Khi ứng suất sinh ra vượt quá giới hạn bền của kim loại, trong kim loại xảy ra quá

Trang 6

trình thứ ba là phá hủy

Kim loại là vật thể có cấu tạo đa tinh thể Để dễ dàng nghiên cứu quá trình biến dạng dẻo trong kim loại chúng ta nghiên cứu lần lượt sự biến dạng dẻo trong đơn tinh thể và tiếp đó là đa tinh thể Trong giáo trình “kim loại học “đã có đề cập vấn đề này tương đối kỹ Do đo,ù trong giáo trình này chỉ tóm tắt những điểm chính

1 Biến dạng dẻo trong đơn tinh thể:

Đơn tinh thể là khối kim loại có mạng tinh thể đồng nhất Biến dạng dẻo trong đơn tinh thể xảy ra dưới hai hình thức: sự trượt và song tinh

- Trượt: Khi tác dụng lên vật thể tải trọng bất kỳ, bên trong vật thể xuất hiện hai

dạng ứng suất: ứng suất pháp tuyến  và ứng suất tiếp tuyến  Dưới tác dụng của  vật thể sẽ bị kéo nén đàn hồi (nếu  < đàn hồi ) hoặc bị phá hủy (nếu  >   bền)

Dưới tác dụng của ứng suất tiếp  , lúc đầu các lớp nguyên tử sẽ bị xê dịch đàn hồi khỏi vị trí cân bằng Khi  > tới hạn sẽ xảy ra hiện tượng các mặt nguyên tử trượt lên nhau

theo một mặt phẳng nhất định (hình 2-4a) Quá trình đó là quá trình trượt

Trượt là hiện tượng mà dưới tác dụng của ứng suất tiếp có bộ phận của đơn tinh thể

di động song song với những bộ phận khác theo một mặt nhất định gọi là mặt trượt, và trên mỗi mặt trượt sự trượt xảy ra theo một số hướng nhất định (Mặt trượt và hướng trượt là những mặt, hướng có nhiều nguyên tử lớn nhất)

Trên hình 2-5 biểu diễn các mặt và hướng trượt cơ bản của các kiểu mạng thông thường của kim loại

Ví dụ: Kim loại có mạng tinh thể lập phương tâm mặt như Al, Cu, Pb, Fe, Ni, Co,

Au Ag… có 4 mặt trượt và mỗi mặt có 3 hướng trượt (hình 2-5a) Kim loại có mạng tinh thể lập phương tâm khối như Fe, Mo, Co… có 6 mặt trượt và trên mỗi mặt có 2 hướng trượt (hình 2-5b) Kim loại có mạng tinh thể 6 phương xếp chặt như Zn, Mg, Ti, Be…có một mặt trượt là đáy của hình lục phương và trên mỗi mặt có 3 hướng trượt (hình 2-5c)

Hình 2-4 Sơ đồ trượt và song tinh

a) Mạng đơn tinh thể b) trượt c) Song tinh



Trang 7

Trượt là nguyên nhân cơ bản gây nên biến dạng dẻo Kim loại có cấu tạo mạng tinh thể khác nhau thì có độ dẻo khác nhau tức là khả năng biến dạng dẻo khác nhau

Tích của số mặt trượt và số phương trượt trong mỗi mặt gọi là hệ số trượt tức số cách trượt hay khả năng trượt của mỗi loại mạng tinh thể

Hệ số trượt càng cao, tính dẻo của kim loại càng lớn Hệ số trượt của mạng lập phương tâm mặt là 12, của mạng lập phương tâm khối là 12, của mạng sáu phương xếp chặt là 3

Như vậy, các kim loại có mạng lập phương như :Fe, Co, Ni, Cu, Au, Ag, Cr…

có tính dẻo cao hơn kim loại có mạng sáu phương xếp chặt như Mg, Ti

Nhưng trong nhiều trường hợp kim loại có mạng lập phương tâm mặt có tính dẻo cao hơn kim loại có mạng lập phương tâm khối vì mạng lập phương tâm mặt có mật độ nguyên tử cao hơn mạng lập phương tâm khối

Thí dụ đối với Fe khi ở trạng thái austênit  (lập phương tâm mặt) độ dẻo cao hơn Ferit  (lập phương tâm khối )

Thực nghiệm chứng tỏ rằng chỉ có thành phần ứng suất tiếp τ của ngoại lực ở trên mặt và phương trượt mới gây ra trượt, còn thành phần ứng suất pháp không có tác dụng gây ra trượt Giá trị của ứng suất tiếp để đạt đến sự trượt gọi là ứng suất tiếp tới hạn τth Giá trị của ứng suất tiếp tác dụng phụ thuộc rất nhiều đến sự định hướng của mặt trượt và phương tác dụng của ngoại lực Nếu góc tác dụng (góc lập bởi phương của lực tác dụng và đường pháp tuyến của mặt trượt ) bằng 0 hay 90 thì dù lực tác dụng P lớn bao nhiêu, giá trị củaτ vẫn bằng 0, sự trượt sẽ không xảy ra Mặt trượt thuận lợi nhất là khi góc tác dụng bằng 45 giá trị τ là lớn nhất

Hình 2-5 Các mặt và phương trượt cơ bản

a) Tinh thể lập phương tâm mặt

b) Tinh thể lập phương tâm khối

c) Tinh thể 6 phương xếp chặt

Trang 8

- Song tinh: là sự vừa trượt vừa quay của một phần tinh thể đến vị trí mới đối xứng

với phần còn lại qua một mặt phẳng nhất định gọi là mặt song tinh (hình 2-4b)

Song tinh thường gặp khi biến dạng dẻo bằng hình thức trượt gặp khó khăn (như biến dạng với tốc độ lớn hoặc ở nhiệt độ thấp hoặc khi đặt tải trọng va đập) Song tinh xảy

ra đột ngột chứ không từ từ như quá trình trượt

Biến dạng dẻo bằng song tinh có độ biến dạng dư bé, cần có ứng suất lớn hơn khi trượt

2 Biến dạng dẻo của đa tinh thể:

Trong thực tế kim loại được cấu tạo bằng đa tinh thể, đa tinh thể là tập hợp của các đơn tinh Biến dạng của đa tinh thể gồm 2 dạng:

- Biến dạng trong nội bộ hạt Dạng này chủ yếu gồm sự trượt và song tinh Trong

đa tinh các hạt sắp xếp rất lộn xộn Sự trượt xảy ra trước hết ở tinh thể (hạt) nào có mặt trượt và hướng trượt tạo với hướng của ngoại lực một góc 450 rồi lần lượt đến các mặt khác Trong đa tinh thể, các hạt tham gia vào quá trình trượt (biến dạng) không đồng đều và không cùng một lúc, hạt nào có vị trí thuận tiện sẽ biến dạng trước với mức độ biến dạng lớn hơn, hạt nào có vị trí bất tiện hơn sẽ biến dạng sau với mức độ biến dạng nhỏ hơn Vị trí thuận tiện hay không thuận tiện của các hạt phụ thuộc vào số lượng các mặt trượt và hướng trượt của tinh thể Tinh thể nào có số mặt trượt và hướng trượt lớn sẽ biến dạng dễ hơn và nhiều hơn

- Biến dạng ở vùng tinh giới hạt: Giữa các vùng là vùng tinh giới hạt Tại đây có chức nhiều tạp chất dễ chảy và mạng tinh thể bị rối loạn Ở nhiệt độ thường vùng này khó xảy ra sự trượt và song tinh, nhưng ở nhiệt độ cao hơn 9500C vùng tinh giới dễ chảy sẽ biến dạng trước Do đó dưới tác dụng của ngoại lực các hạt dễ trượt và quay tương đối với nhau tạo nên biến dạng dư

Như vậy ở nhiệt độ thấp biến dạng của đa tinh thể chủ yếu xảy ra trong nội bộ hạt Còn ở nhiệt độ cao thì biến dạng chủ yếu là sự trượt và quay của các hạt

1.3 Những nhân tố ảnh hưởng tới tính dẻo và biến dạng dẻo của kim loại

1.3.1 Aûnh hưởng của ứng suất chính:

a.Các dạng ứng suất chính và điều kiện biến dạng dẻo:

Ứng suất chính là ứng suất pháp tuyến () sinh ra bên trong vật thể khi có ngoại lực tác dụng Có 3 dạng ứng suất chính: ứng suất đường (hình 2-6a), ứng suất mặt (hình 2-6b) và ứng suất khối (hình 2-6c)

Ứng suất chính làm cho vật thể biến dạng đàn hồi hoặc biến dạng phá hủy và ảnh hưởng quyết định đến ứng suất tiếp ()

Ứng suất tiếp () sẽ gây ra sự trượt và song tinh làm cho vật thể biến dạng dẻo Ứng suất tiếp càng lớn thì biến dạng dẻo càng nhiều Ứng suất tiếp đạt trị số cực đại max

tại các mặt tinh thể làm với phương của lực tác dụng một góc bằng 45 Trị số max này phụ thuộc vào trạng thái ứng suất chính và giá trị của chúng

Trang 9

ch



22

1 max

ch - Giới hạn chảy

Như vậy, điều kiện biến dạng dẻo đối với các trường hợp trạng thái ứng suất khác nhau sẽ là :

Trạng thái ứng suất đường:

Trạng thái ứng suất mặt:

Trạng thái ứng suất khối:

b Ảnh hưởng của trạng thái ứng suất chính đối với tính dẻo và biến dạng dẻo

của kim loại

Nhiều thí nghiệm đã chứng tỏ rằng: “khi tác động của ứng suất kéo càng ít và ứng

suất nén càng nhiều thì tính dẻo của kim loại càng cao, trạng thái ứng suất kéo khối làm cho kim loại kém dẻo hơn trạng thái ứng suất kéo mặt và đường Trạng thái ứng suất nén khối làm kim loại có tính dẻo cao hơn ứng suất nén mặt và đường”

Sơ đồ ảnh hưởng của trạng thái ứng suất đến tính dẻo và biến dạng dẻo của kim loại xếp theo thứ tự tính dẻo tăng dần được biểu diễn trên hình 2-7 Trong đó ứng suất

đường có 2 trạng thái (Đ 1 ; Đ 2 ), ứng suất mặt có 3 trạng thái (M 1 , M 2 , M 3) và ứng suất

khối có 4 trạng thái (K 1 , K 2 , K 3 , K 4)

22

2 1 max

3 1

Hình 2-7 Sơ đồ trạng thái ứng suất xếp theo tính dẻo tăng dần

Trang 10

Khi cán, ép, rèn và dập thể tích trạng thái ứng suất của kim loại đặc trưng theo sơ đồ K4, trong đó ở tất cả mọi trường hợp ứng suất nén chính 1 là lớn nhất, còn ứng suất nén chính 2 và 3 nhỏ hơn 1 Ứng suất 1 được tạo thành do dụng cụ tác động lên kim loại Ứng suất 2 và 3 được tạo thành do lực ma sát trên thành khuôn

Khi dập giãn vật có vành rộng mỗi phần riêng chịu trạng thái ứng suất khác nhau: Đáy của vật dập chịu ứng suất theo sơ đồ K3 thành bên theo sơ đồ M2, vành theo sơ đồ K2

1.3.2 Ảnh hưởng của ứng suất dư:

Ứng suất dư chính là nội lực tồn tại trong kim loại sau một quá trình gia công bất kỳ Sự tồn tại ứng suất dư bên trong vật thể biến dạng sẽ làm cho tính dẻo của vật kém đi: Ứng suất dư lớn có thể làm cho vật biến dạng hoặc phá hủy Thông thường ứng suất dư trong kim loại bao giờ cũng được cân bằng nghĩa là tổng giá trị ứng suất kéo phải bằng tổng giá trị ứng suất nén

Khi vật thể chịu ứng suất do ngoại lực tác dụng (o ), nếu kể đến ảnh hưởng của ứng suất dư (d) thì tổng ứng suất () tác dụng bên trong vật thể sẽ khác nhau:

- Ở vùng có ứng suất dư kéo thì:

Do tồn tại ứng suất dư nên khả năng chịu lực của vật sẽ giảm đi, làm cho vật thể chóng đạt tới giới hạn bền cho phép hơn

Như vậy ứng suất dư làm giảm tính dẻo, độ bền, độ dai va chạm và giảm khả năng chịu đựng của vật thể

Ngoài ra, nếu trước khi gia công áp lực ứng suất dư có sẵn trong kim loại nói chung có giá trị càng lớn thì tính dẻo càng giảm Do đó, để tăng khả năng biến dạng cũng như để bảo đảm ứng suất dư có giá trị thấp và phân bố đồng đều trong nhiều trường hợp trước hoặc sau khi gia công áp lực người ta đem ủ kim loại (ủ kết tinh lại hoặc ủ hoàn toàn)

1.3.3 Ảnh hưởng của thành phần hóa học và tổ chức kim loại:

a Aûnh hưởng của thành phần hóa học

Thành phần hóa học ảnh hưởng đến tính dẻo và biến dạng của kim loại và hợp kim

Thành phần hóa học hợp kim quyết định bởi nguyên tố cơ bản, nguyên tố hợp kim và tạp chất

- Nguyên tố cơ bản: Nguyên tố cơ bản tạo nên các tổ chức cơ sở, do đó ảnh hưởng

quyết định tới tính dẻo và khả năng biến dạng dẻo của kim loại và hợp kim Ví dụ: Trong

Định dạng
Số trang	21
Dung lượng	427,25 KB