CƠ KHÍ đại CƯƠNG CHƯƠNG v CÔNG NGHỆ GIA côn BIẾN DẠNG và tạo HÌNH

Thực chất GCKL bằng áp lực là làm biến dạng KL ở thể rắn nhờ KL có tính dẻo.. 2 Song tinh Dưới tác dụng của ƯS tiếp trong tinh thể có những bộ phận của mạng tinh thể vừa trượt vừa xoay t

Trang 1

DWE / Vo Van Phong , MSc Add : 306C1 - Dai Co Viet Str No.1 - Hanoi – Vietnam / E-Mail: phong-dwe@mail.hut.edu.vn Tel.: +84 (04) 8692204

CƠ KHÍ ĐẠI CƯƠNG

Next >>

End Show << Contents >>

CHƯƠNG V

CÔNG NGHỆ GIA CÔNG BIẾN DẠNG VÀ TẠO HÌNH

5.1 THỰC CHẤT, ĐẶC ĐIỂM, PHÂN LOẠI 5.1.1 Thực chất

)GCKL bằng áp lực là làm biến dạng KL ở thể rắn nhờ KL có tính dẻo Sau khi gia công ta thu được SP có hình dạng và k/t yêu cầu.

5.1.2 Đặc điểm

)Làm bd KL ở thể rắn Ö Độ mịn chặt của KL ↑ và cơ tính ↑.

)Có thể khử được các khuyết tật của đúc như rỗ khí, rỗ co.

)Có thể biến tổ chức hạt thành tổ chức thớ, có thể tạo nên các thớ uốn, xoắn

khác nhau Ö Cơ tính ↑.

)Độ chính xác cao hơn đúc: Một số SP ko cần qua GC cơ khí.

VD: Dập bình xăng xe máy Ö Đưa vào sử dụng ngay.

5.1.3 Phân loại

Người ta phân làm 2 loại:

)Nhóm 1: Thường đặt trong các XN luyện kim: Cán, kéo sợi, ép

)Nhóm 2: Trong các nhà máy CK: Rèn tự do, dập thể tích, dập tấm

Trang 2

5.2 Khái niệm về sự biến dạng của KL và HK

)Khi tác dụng ngoại lực vào KL thì KL bị biến dạng

)Bd của KL bao gồm: bd đàn hồi, bd dẻo và bd phá hủy

5.2.1 Biến dạng đàn hồi

)Khi td lực, KL bị bd Khi bỏ lực, KL

trở lại trạng thái ban đầu Ö Bd đàn hồi

là bd mà bd tỉ lệ thuận với lực

Đoạn OA: Bd đàn hồi; Đoạn AC: Bd

dẻo; Đoạn CD: Bd phá hủy

ΔL

L P

O

A B

Hình 5.1 Biểu đồ Hooke

)Nguyên nhân của bd đàn hồi: Do

lực td tương hỗ của các ng/tử

)Khi ta kéo Ö Các ng/tử xuất hiện

lực hút đưa nó về trạng thái ban đầu

5.2.2 Biến dạng dẻo

) Là bd khi td lực thì KL bị bd Khi bỏ lực còn tồn tại một đoạn bd dư.

) Bd dẻo gồm: Bd của đơn tinh và bd của đa tinh.

5.2.2.1 Biến dạng của đơn tinh

) Đơn tinh là hạt KL có mạng tinh thể đồng nhất.

) Bd của đơn tinh xảy ra dưới 2 hình thức:

1) Sự trượt: Khi td lực vào KL Ö Bên trong các phần tử KL

chịu 2 loại ƯS:

F

σ =

ƯS này chỉ gây nên bd đàn hồi hoặc phá hủy.

ª ƯS tiếp tuyến τ: Làm cho các tinh thể KL trượt lên nhau.

Trượt là QT dưới td của ƯS tiếp, các lớp KL có hiện tượng trượt lên nhau theo các mặt gọi là mặt trượt.

σ τ σ τ

Hình 5.2

P

τ

Hình 5.3.

Sự trượt

DWE

Đặc điểm của hiện tượng trượt:

)Hiện tượng trượt chỉ xảy ra khi ƯS tiếp [ ]

th

τ τ >

Giá trị tới hạn này phụ thuộc vào vật liệu, to, tốc độ bd,

)Sự trượt này chỉ xảy ra ở mặt nào có nhiều ng/tử nhất và

theo những hướng có nhiều ngtử nhất

)Khi trượt các ng/tử di động 1 số nguyên lần

)Sự trượt xảy ra từ từ, lần lượt từ mạng này qua mạng khác

2) Song tinh

Dưới tác dụng của ƯS tiếp trong tinh thể có những bộ phận của mạng tinh thể vừa

trượt vừa xoay tương đối với 1 mặt gọi là mặt song tinh

Trong đó các mặt tinh thể⁄⁄ mặt song tinh xảy ra sự trượt tương đối với mặt

song tinh Những mặt thẳng góc với mặt song tinh thì quay quanh trục tương đối

so với mặt song tinh

Hình 5.5

Sự song tinh

Hình 5.4

DWE

Đặc điểm của hiện tượng song tinh:

)Song tinh chỉ xảy ra khi ƯS tiếpτ vượt qua trị số tới hạn

)Xảy ra do lực td đột ngột (va đập) tại nơi có ƯS tập trung

)Biến dạng dư của song tinh nhỏ

5.2.2.2 Biến dạng của đa tinh

)Đa tinh gồm nhiều đơn tinh

)Biến dạng của đa tinh gồm:

ªBiến dạng trong nội bộ đơn tinh: TrượtSong tinh

ªTrượt và quay giữa các hạt: Thường xảy ra ở tocao vì khi đó vùng tinh giới chảy ra

ªBiến dạng do các lý do khác: ¾Sự vỡ nát của hạt

¾Bd do những nguyên nhân lý hóa khác (đặt nó trong từ trường nó cũng bd, dao động nhiệt, …)

Trong GCAL ta cần bd dẻo: Nhanh chóng vượt qua miền bd đàn hồi để sang miền bd dẻo

5.2.3 Biến dạng phá hủy

)Khi lực td vượt quá gh cho phép lúc đó lực ko tăng nữa nhưng bd vẫn tăng Ö Bd phá hủy

Trang 3

5.3 A’/hưởng của GCAL đến tổ chức và t/c KL

5.3.1 Gia công nóng và gia công nguội

1) Gia công nóng

Là GC ở tolớn hơn tokết tinh lại (≈ 0,4 tochảy; thép là 727oC)

Đặc điểm: ) Tính dẻo cao, KL dễ bị bd, dễ tạo được các tổ chức thớ,

ko tốn lực và công bd

)Tuy nhiên độ c/x và độ bóng ko cao, KL dễ bị oxi hóa và mất than

(thoát các bon)

ÖGC nóng thường dùng khi GC thô

2) Gia công nguội: Là GC ở tothấp hơn tokết tinh lại

Đặc điểm: KL có tính dẻo thấp, khó bd, tốn lực và tốn công bd, KL dễ

bị biến cứng (mạng tinh thể vỡ nát ra) Nhưng độ c/x, độ nhám và chất

lượng bm cao

ÖDùng để GC tinh

5.3.2 A’/hưởng của GCAL đến tổ chức và cơ tính

)GCAL a’h’ lớn đến tổ chức và cơ tính của KL

)GCAL làm cho độ mịn chặt KL ↑ Biến tổ chức hạt thành tổ chức thớ Có

khả năng tạo các thớ uốn, xoắn Ö Làm cho cơ tính tăng

Chú ý: Vận dụng tính năng của tổ chức thớ, khi thiết kế c/tiết phải để lực kéo⁄⁄ thớ, lực cắt thẳng góc với thớ Tránh cắt đứt thớ khi GC

a) Cắt gọt b) Vuốt phần thân b) Chồn

Hình 5.6 Các phương pháp chế tạo bu lông

)VD: Chế tạo bu lông chịu lực dùng các phương pháp:

a) Cắt gọt Ö Thớ bị cắt ngang Làm việc chịu ƯS dọc thớ Ö Bị đứt

b) Rèn bằng cách vuốt phần thân Ö Các thớ (ở phần mũ bu lông) có xu hướng vuông góc với ƯS tiếp Ö Khi xiết bu lông chịu lực tốt

c) Chồn một đầu Ö Thớ ở phần mũ tốt nhất Ö Chịu lực tốt nhất

Tạo thớ 5.3.3 A’/hưởng của GCAL đến lý hóa tính

1) Lý tính: GCAL làm thay đổi sự phân bố từ trường trong KL Ö Giảm tính

dẫn điện (tăng điện trở), ↓ tính dẫn nhiệt, ↓ tính dẫn từ

2) Hóa tính: GCAL làm↑ hoạt tính hóa học của các ng/tử Ö KL dễ bị

ăn mòn Vì sau khi GCAL mạng tinh giới bị vỡ Ö↑ hoạt tính (làm cho các chất khác dễ len lỏi vào mạng)

Trang 4

5.4 Nung nóng KL khi GCAL

1) Mục đích: Nhờ dao động nhiệt làm suy yếu các lực liên kết Ö Trở lực↓,

tính dẻo↑

2) Chế độ nung

a) Nhiệt độ nung thép: )Tobắt đầu gia công = Tochảy – 150oC

)Tokết thúc GC: ªThép C < 0,8%: Tonung = To

A3+ (20÷40)oC

ªThép C > 0,8%: Tonung = To

A1+ (40÷50)oC b) Thời gian nung: t = k D D α

D - Đường kính hoặc k/t của phôi [m];

α - Hệ số xếp phôi;

k - Hệ số vật liệu;

2) Lò nung

Buồng đốt

Buồng nung

Vật nung Gạch chịu lửa

Hình 5.7

a) Lò phản xạ: Đốt = nhiên liệu rắn, lỏng, khí

Gồm 2 buồng: Buồng đốt + Buồng nung

Đ2: tonung đều và KL ít bị cháy Khống chế tonung khó

b) Lò điện: Dùng điện trở Chỉ dùng trong điều chỉnh toc/x

5.5 Cán, kéo sợi, ép

5.5.1 Cán

5.5.1.1 Thực chất, đặc điểm

)Cán là QT cho phôi KL đi qua khe hở giữa 2 trục cán quay ngược chiều nhau

)Nhờ ma sát giữa trục cán và phôi mà KL được bd liên tục KQ làm chiều cao↓, chiều dài và chiều rộng ↑

)Để đánh giá mức độ cán ng/ta dùng các chỉ tiêu k/thuật sau:

¾Hệ số bd: 0

1

H h

μ = H0- Chiều cao trước khi cán;

h1- Chiều cao sau khi cán

0

l L

μ = L0- Chiều dài trước khi cán;

l1- Chiều dài sau khi cán

Thường: μ = 1,1 ÷ 1,3

¾Lượng ép: Δh = H0 – h1 = D (1-cos α)

D - Đường kính trục; α - Góc ăn

DWE

Cán

DWE

¾Điều kiện để cán được: tgβ > tg α

tgβ = f (f - Hệ số ma sát giữa trục cán và phôi)

Đặc điểm: Cán có thể tiến hành ở trạng thái nóng và trạng thái nguội

¾Cán nóng: Mang đặc điểm của gia công nóng: KL dễ bd, đỡ tốn lực,

độ c/x, độ bóng thấp Ö Để gia công thô

¾Cán nguội: KL khó bd, tốn lực nhưng độ c/x, độ bóng và chất lượng b/m cao Ö Để gia công tinh

5.5.1.2 Sản phẩm cán

a) Thép tấm:

¾Tấm mỏng (uốn thành cuộn hoặc để ở dạng dải): Dưới 4 mm

¾Tấm dày: Chiều dày trên 4 mm

b) Thép thanh: Tiết diện tròn, vuông, chữ nhật, bán nguyệt, lục lăng; kích

thước đủ loại

c) Thép hình: ¾ Ι, T, U, L, Hàn

¾Thép hình chu kỳ:

d) Thép ống:

¾Ống có hàn: Uốn, lốc thành ống sau đó hàn

Hàn φ10 ÷ φ6000 (Téc chở xăng dầu → φ6000)

¾Ống không hàn: Ống nước, ống thép chịu áp lực

Trang 5

Hình 5.8 Sản phẩm cán hình:

a) Tròn; 2) Vuông; 3) Chữ nhật; 4) Góc; 5)

Chữ T; 6) Chữ H; 7) Chữ U; 8) Ray; 9)

Chữ Z.

Hình 5.9 Các kiểu máy cán ống:

a) Trục dạng trống; b) Trục dạng nấm; c)

Trục dạng đĩa.

Các dạng cán

Trang 6

Các dạng cán

Cán chi tiết vòng tròn

Cơ cấu cán nhiều trục dẫn động

5.5.2 Kép sợi

)Kéo sợi là QT kéo phôi KL đi qua 1 khuôn kéo Nhờ ma sát giữa phôi KL và thành khuôn mà

KL được bd

)Kết quả: Làm chiều ngang↓, chiều dài ↑

Vỏ khuôn (C45)

Khuôn (BK8, kim cương) α

)Đặc điểm: ¾ Với thép người ta thường kéo ở trạng thái nóng Khi kéo thép thì ma sát lớn Ö Khuôn mau mòn

¾Với KL màu (đồng, nhôm): Kéo nguội

)Chỉ tiêu kỹ thuật: ¾Hệ số kéo sợi: 0 1 1,1 1,3

0 1

L d

¾Góc nghiêng của khuôn: α = 5 ÷ 15o

¾Lực kéo (để tránh đứt): P = n.σk.S1

S1 - Tiết diện ngang của sợi sau khi kéo; σk - Giới hạn bền của VL; n - Hệ

số an toàn

)Sợi KL: φ0,15 ÷ φ6

5.5.2.2 Sản phẩm kéo sợi

)Ống KL: Dùng để chế tạo ống có đường kính lớn, thành ống mỏng

Hình 5.10

DWE

Kéo

DWE

5.5.3 Ép

)Là QT đẩy phôi KL đi qua khuôn ép có lỗ hình xác định làm tiết diện phôi↓, chiều dài ↑

)Phân loại ép: Có 2 loại ép:

¾Ép thuận: Chiều đi ra của SP trùng với chiều chuyển động của pít tông ép

Đặc điểm: Ma sát giữa KL và thành khuôn lớn Ö Tốn lực và công bd, đồng thời KL ko thể ép hết được (còn chân) Ö Tốn công xử lý chân này (phần thừa bên trong khuôn)

¾Ép nghịch: Là P2ép mà chiều đi ra của

SP ngược chiều với chiều CĐ của pít tông ép

VD: Vỏ pin, hộp thuốc đánh răng, …được ép = P2này

Đặc điểm: Ma sát giữa phôi và thành khuôn↓ Ö Lực và công bd

↓, sử dụng được phần KL ở chân để tạo hình cho SP (đáy pin, nắp hộp)

P

Hình 5.11

P a) Ép thuận

a) Ép nghịch

Trang 7

Ép

5.5.3.2 Sản phẩm ép

)Các loại thanh: ¾ Tròn, vuông, chữ nhật, lục giác,

VD: Kim tiêm chế tạo = P2ép

¾Ι, L, U, Z, …

)Ống < φ50: Chủ yếu dùng để chế tạo KL màu

5.6 Rèn tự do, dập thể tích và dập tấm

5.6.1 Rèn tự do

5.6.1.1 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

Đặc điểm: ) KL bd tự do Ö Tính dẻo chưa cao Ö bd chưa triệt để

ÖChất lượng chưa cao

)Rèn tự do cho độ c/x và độ bóng thấp

)Ưu điểm: ¾ 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

¾Bd KL ở thể rắn Ö Độ mịn chặt của KL cao Ö Cơ tính cao

¾Rèn tự do dễ khắc phục được các khuyết tật của đúc như rỗ khí, rỗ co

để tăng cơ tính của SP

¾Dễ biến tổ chức hạt thành tổ chức thớ Ö Tăng cơ tính của SP

Trang 8

DWE / Vo Van Phong , MSc Add : 306C1 - Dai Co Viet Str No.1 - Hanoi – Vietnam / E-Mail: phong-dwe@mail.hut.edu.vn Tel.: +84 (04) 8692204 DWE / Vo Van Phong , MSc Add : 306C1 - Dai Co Viet Str No.1 - Hanoi – Vietnam / E-Mail: phong-dwe@mail.hut.edu.vn Tel.: +84 (04) 8692204

Dập thể tích – Khuôn kín

DWE

Dập thể tích – Khuôn hở

DWE

Trang 9

)Dụng cụ kẹp: Êtô, kìm: Thường dùng

thép C45

)Dụng cụ đo: Thước, dưỡng:

Thường dùng thép C45 tôi

2) Thiết bị rèn tự do:

)Máy búa hơi nước, búa lò xo, búa hơi

(thiết bị tác dụng lực)

)Thiết bị vân chuyển (cầu trục, xe cầu

trục), thiết bị uốn, nắn,

Máy búa hơi thường được dùng nhiều

nhất trong rèn tự do Nó được gọi tên

theo khối lượng của vật rơi:

m = 50, 75, 150, 250, 450,

750, 1000 Kg

VN hay sử dụng < 250 Kg

5.6.1.2 Thiết bị và dụng cụ rèn tự do

1) Dụng cụ rèn tự do: Chia làm 3 nhóm

)Dụng cụ t/d lực: Búa, đe, …: Là VL có độ bền, độ cứng cao, chịu va

đập tốt Thường dùng 9CrSi

Thường dùng các loại sau:

3

1

2

6

4

8

9 Hình 5.12 Sơ đồ máy búa hơi

Thiết bị

Nguyên lý: Hơi ép từ xy lanh 1 qua van 2 truyền sang xy lanh 3

Đặc điểm: ¾ Búa đơn (búa được nâng lên rồi cho rơi tự do): Loại này hiện

nay ít dùng

¾Búa kép (hơi nước hoặc khí vừa dùng để nâng búa lên, vừa dùng để tăng

thêm năng lượng đập) Ö Tốc độ đập rất nhanh, sử dụng thuận tiện Ö Sử

dụng phổ biến ở các xưởng rèn

5.6.1.3 Công nghệ rèn tự do

a) Chồn:

Mục đích: ) Giảm chiều cao h0→ h1; tăng

đường kính d0→ d1

P

h0

d0

d1 Thớ

h1 )Tạo thớ KL: Thớ uốn, Ö Tăng cơ tính cho SP

)Tạo các SP có dạng mũ: Bu lông

b) Vuốt:

Mục đích: ) Giảm tiết diện

ngang h0→ h1; tăng chiều dài cho

phôi l0→ l1

P

c) Uốn: Để tạo ra hình mong muốn P

α

Đặc điểm: ¾ Khi uốn mặt ngoài KL dễ bị nứt: Do các phần tử bị kéo.

¾ Mặt trong dễ bị các nếp nhăn.

Hình 5.15 Uốn

Ö Sau khi uốn phải sửa.

¾ Tăng cơ tính.

d) Đột lỗ: Để tạo lỗ trên SP

Đột lỗ không thông Các chú ý khi đột lỗ ko thông:

P Hình 5.16 Đột lỗ ko thông A

B

Búa Mũi đột

¾ Vùng miệng lỗ (vùng A) bị nứt Ö Mất chính xác

¾ Vùng chân lỗ (vùng B) lỗ bị loe do bd nhiều

Ö Độ chính xác giảm

Để khắc phục ta phải chọn lực đập P hợp lý

P

d chày

Cối Chày

Trang 10

e) Hàn rèn: Để nối các chi tiết lại với nhau = phương pháp rèn.

¾Chuẩn bị mép hàn:

¾Nung đến tosao cho tính dẻo cao nhất

¾Làm sạch = chổi sắt để làm sạch lớp oxit

¾Rèn với tốc độ bd cao: Rèn từ mép trong cùng

ra ngoài

¾Sửa

Hàn

Hình 5.18 Hàn rèn

5.6.2 Dập thể tích

Thực chất: Là QT làm biến dạng KL hạn chế trong 1 lòng khuôn

Đặc điểm: ¾ Tính dẻo KL cao, bd triệt để và chất lượng cao

¾Biến dạng trong lòng khuôn Ö Độ c/x, độ bóng bm cao

¾Biến dạng trong lòng khuôn Ö Đòi hỏi lực lớn, công suất thiết bị lớn,

máy có độ cứng vững cao, chuyển động êm và c/x

¾Dùng 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

¾Năng suất cao, dễ cơ khí hóa và tự động hóa

¾Có khả năng chế tạo được các chi tiết phức tạp

5.6.2.2 Phân loại dập thể tích

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

hở nhau, chỉ khép kín khi QT dập kết thúc

P

N

Mặt phân khuôn

Rãnh ba via

Hình 5.19 Khuôn hở

Đặc điểm: ¾ Có rãnh, ba via để chứa KL thừa Sau khi gia công phải có nguyên công cắt ba via Ö KL bị cắt đứt thớ Ö Chất lượng ko được tốt

¾Có một phần KL bd tự do ra rãnh ba via Ö Ứng suất bên trong ko hoàn toàn nén khối Ö Tính dẻo ko cao, bd ko triệt để Ö Chất lượng chưa cao

¾Rất tốn lực và công bd

¾Chế tạo khuôn đơn giản, độ c/x theo chiều cao vật dập tốt hơn theo chiều ngang

Thích hợp gia công các vật nhỏ, trung bình, kết cấu đơn giản

DWE

b) Dập thể tích trong khuôn lòng kín

P Mặt phân khuôn

N Hình 5.20 Khuôn kín

Là QT dập mà lực t/d song song với

mặt phân khuôn Hai nửa khuôn ép kín

nhau

Đặc điểm: ¾ Trạng thái ưs là nén khối

ÖTính dẻo cao, bd triệt để Ö Chất

lượng cao

¾Ko có rãnh ba via Ö Chất lượng cao

¾Đỡ tốn lực và công bd so với khuôn

lòng hở

¾Cho 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

DWE

5.6.3 Dập tấm

Thực chất: Là CN chế tạo các SP từ phôi liệu ở dạng tấm

Đặc điểm:

¾Khi chiều dày vật dập nhỏ (S <10 mm) Ö Dập nguội

¾Khi chiều dày vật dập lớn (S >10 mm) Ö Dập nóng (nung lên ở to

rèn)

¾Thiết bị đơn giản, cho phép gia công các SP có độ c/x cao và phức tạp VD: Dập tiền, phù hiệu, …

¾SP có khả năng thay thế và lắp lẫn cao

¾Cơ khí hóa và tự động hóa cao Ö Năng suất cao

)Dập tấm được ứng dụng rộng rãi để chế tạo đồ điện, điện tử, dụng cụ đo, đồ dân dụng (nồi, lon bia, …), vỏ đạn

5.6.3.2 Công nghệ dập tấm

a) Cắt phôi

Cắt bằng máy có dao song song:

Z

γ

Hình 5.21 Dao song song Chia tấm lớn ra thành các mảnh nhỏ

S

B Q

Định dạng
Số trang	11
Dung lượng	1,37 MB