Tài liệu công nghệ ép, dập

ÉP, DẬP I. Ép 1. Định nghĩa và phân loại gia công ép 1.1 Đnh nghĩa gia công ép 1.2 Phân loại gia công ép 1.3 Phân loại vật liệu dùng cho gia công ép 2. Đặc điểmm của gia công ép 2.1 Ưu điểm cảu gia công ép 2.2 Điểm vấn đề của gia công ép 3. Mô tả về gia công ép 3.1 Gia công cắt 3.2 Gia công uốn 3.3 Gia công ép định hình 3.4 Các loại gia công khác II. Dập 1. Phân loại dập nguội 1.1 Dập nguội ngược 1.2 Dập nguội xuôi 1.3 Gia công phức hợp 1.4 Dập khuôn 2. Đặc trưng dập nguội 2.1 Sự tổn thất vật liệu trong dập nguội 2.2 Tốc độ sản xuất 2.3 Độ chính xác gia công 2.4 Tính chât cơ học của sản phẩm 3. Vật liệu dập 3.1 Kim loại đen 3.2 Hợp kim nhôm 4. Xử lý bôi trơn 4.1 Cơ câu bôi trơn

Ép, dập

I Ép

1 ðị nh ngh ĩ a và phân lo ạ i gia công ép

1.1 ðị nh ngh ĩ a gia công ép

1.2 Phân lo ạ i gia công ép

1.3 Phân lo ạ i v ậ t li ệ u dùng cho gia công ép

trục hoành, mối quan hệ giữa tải trọng và sức kéo căng ñược thể hiện

ở hình 1.1, giá trị P có ñược bằng cách chia tải trọng tối ña P trước khi

tấm test bị gãy cho tiết diện ban ñầu ( cũng chính là ñộ kéo căng )

 

 ( N/mm2 )………….(1.1)

Mặc dù không có sự phân biệt nhưng bộ phận ñường cong ứng với

phần thay ñổi hình dạng từ sau ñiểm tới hạn trên ñược gọi là khu vực

có tính dẻo, và một phần của ñường cong trước ñó ñược gọi là khu

vực ñàn hồi Gia công tính dẻo chính là thay ñổi tải trọng của kim loại cho ñến khi ñạt ñến khu vực có tính dẻo

1.2 Phân lo ạ i gia công ép

Có nhiều phương pháp gia công rất khó ñể xác ñịnh vị trí trong mô hình từ mối quan hệ qua lại giữa chúng, và một số công ñoạn phức tạp thì cũng rất khó ñể phân loại bởi có quá nhiều loại sản phẩm Chính vì

thế, người ta phân loại và hệ thống hóa quá trình gia công ép giống

như hình 1.2

B ả ng 1.2 là b ả ng phân lo ạ i và h ệ th ố ng hóa quá trình gia công ép

1.3 Các lo ạ i v ậ t li ệ u dùng cho gia công ép

Những vật liệu sử dụng gia công ép thì có rất nhiều Cho dù có nói

tất cả các kim loại ñều có thể sử dụng phương pháp ép thì cũng không

phải là nói quá ðặc biệt những kim loại ñược sử dụng ñể dát vào

những tấm mỏng cũng không phải là trường hợp ngoại lệ Gần ñây, ngoài những tấm kim loại ñơn giản, tấm mạ cho bề mặt các kim loại khác nhau, tấm hỗn hợp với lớp vỏ bằng nhựa, hay thậm chí là vật liệu phi kim cũng có thể sử dụng phương pháp ép

B ả ng 1.1 Các lo ạ i v ậ t li ệ u dùng cho gia công ép

(1) Là ph ươ ng pháp gia công có tính s ả n xu ấ t cao : Gia công

ép có tính hiệu quả cao và có tính sản xuất cao nhất trong các kĩ thuật gia công kim loại, ñặc biệt là khi sử dụng trong dây chuyền lắp ráp và gia công ép chuyển

(3) C ườ ng ñộ l ớ n trong khi t ỷ l ệ t ả i tr ọ ng nh ỏ : Vật liệu rát có

ñộ dai hơn vật liệu ñược tôi luyện và cường ñộ tin cậy cao,

bằng việc thay ñổi sản phẩm gia công dập thành sản phẩm

2.2 ð i ể m v ấ n ñề c ủ a gia công ép

Theo như ở trên thì gia công ép có rất nhiều ưu ñiểm song không

phải ở trường hợp nào nó cũng tốt cả Những nhược ñiểm của

phương pháp ép ñược nêu ra ở dưới ñây

(1) C ầ n có khuôn : Vì khuôn của gia công ép phải phù hợp với

dụng cụ của các phương pháp gia công khác vì vậy trong

hầu hết các trường hợp khi thay ñổi sản phẩm mới thì ta

phải chế tạo khuôn mới ðiều khó khăn là sau khi nhận ñơn

ñặt hàng, cùng với việc lập kế hoạch, thiết kế, chế tạo thì

cũng cần nắm bắt ñược những kĩ thuật chuyên sâu, thiết bị

cơ khí và kĩ thuật thủ công ưu việt

(2) H ầ u h ế t là s ả n xu ấ t r ấ t ñ a d ạ ng nh ư ng s ố l ượ ng ít : Gia

công ép là phương pháp có tính sản xuất rất cao với mục

ñích ban ñầu là tạo ra nhiều sản lượng nhưng trên thực tế

thì không phải trường hợp nào cũng vậy, ñại bộ phận là sản

xuất rất ña dạng nhưng lại có số lượng ít Nói cách khác là

mặc dù trái với bản chất của phương pháp gia công ép

nhưng ñây chính là thực trạng trong ngành công nghiệp

hiện nay ở nước ta Theo ñó, ñể có thể ñạt vị trí ưu thế

trong việc gia công ép thì chúng ta cần suy nghĩ về ñến việc

hạn chế thực trạng này

(3) ð òi h ỏ i ph ả i có kinh nghi ệ m và ki ế n th ứ c r ộ ng : Khi sử

dụng phương pháp gia công ép ñòi hỏi cần trang bị ñầy ñủ

cả về kiến thức chuyên môn cùng với những kinh nghiệm không có trên sách vở và có cực kì nhiều trường hợp ta không thể tiến hành xử lý triệt ñể nếu thiếu một trong hai

lưỡi cắt ñặt vuông góc với trục công cụ Cách tiến hành gia công ñược

mặt cắt là bề mặt quan trọng nhất và ảnh hưởng ñến ñộ chính xác kích

thước của sản phẩm Do ñó người ta mong muốn góc γcó giá trị 900

ñồng nghĩa với ñộ rộng của a lớn Vì bề mặt gãy không ñều ( lồi, lõm ) nên khó trở thành bề mặt quyết ñịnh kích thước, vì vậy người ta mong

muốn rằng bề mặt gãy lõm hơn so với bề mặt cắt, ñiều ñó có nghĩa là góc α≥900 Nói cách khác, sau ñây là những ñặc trưng về ñặc ñiểm bên ngoài của vị trí ñược cắt : 1) ở khuôn ñĩa có một phần bị biến dạng tính dẻo, 2) bề mặt thẳng ñứng mịn, 3) mặt gãy thô ở góc, 4) gờ sắc

ñược hình thành từ vết nứt bắt nguồn từ dao cắt ðây là những ñặc

trưng thông thường cho tất cả các tấm kim loại ñược gia công cắt

3.2 Gia công u ố n

Cũng giống như gia công mặt cắt thì trong gia công uốn có một lực

có ñộ lớn ngang bằng nhưng ngược hướng, vì giữa hai lực có khoảng cách nên vật sẽ bị uốn lại thay vì bị cắt Một ñặc trưng nổi bật trong gia công tạo hình bao gồm cả gia công uốn là ứng suất nảy sinh ở tấm kim loại ñược hạn chế trong một khu vực Trong trường hợp uốn thì khu vực giới hạn của ứng suất là góc giữa mũi ñột và khuôn, các chỗ

còn lại thì hầu như là không xuất hiện ứng suất Qua sơ ñồ 3.4, chúng

ta có thể nhìn vị trí xuất hiện ứng suất Hay nói cách khác, kim loại ở

phía ngoài của bộ phận uốn R bị kéo giãn do phát sinh ứng suất kéo

căng, còn ở phía trong sẽ bị co lại do phát sinh ứng suất nén Theo ñó, chúng ta có thể hiểu trong quá trình gia công nếu có hiện tượng nứt thì

sẽ xảy ra ở phía ngoài, còn nếu có nếp nhăn thì sẽ xảy ra ở mặt phía trong

ñộ uốn cong, chiều rộng tấm…Nói cách

khác khi góc ñộ uốn nhọn thì lượng kéo

căng tăng lên và tấm sẽ bị mỏng ñi do

sức kéo căng ở hướng tiếp tuyến Ngoài

ra, do việc phân bố sức căng theo chiều

rộng tấm là không ñều nên sẽ dẫn tới sự

thay ñổi ñộ dày tấm tại vị trí uốn

3.2.2 Gi ớ i h ạ n gia công u ố n

Giới hạn gia công uốn ñược quyết ñịnh tùy theo bán kính uốn nhỏ

nhất Thông thường bán kính uốn nhỏ nhất chính là bán kính trong nhỏ

nhất khi có thể uốn tấm kim loại mà không bị nứt, tuy nhiên cũng có

thể áp dụng tiêu chuẩn khác tùy theo từng trường hợp Ví dụ, cũng có khi nếu lượng nứt rất nhỏ thì có thể ñược chấp nhận miễn là không

ảnh hưởng ñến chức năng của sản phẩm Thông thường, bán kính cong nhỏ nhất làm tiêu chuẩn cho việc phát sinh vết nứt ñược sử dụng

như là tiêu chuẩn giới hạn gia công ñược quyết ñịnh bởi nhiều yếu tố

ñược gọi là sự làm cứng nguội), nên việc xác ñịnh giá trị chính xác rất khó khăn Bảng 3.1 chỉ ra những tiêu chuẩn của Rmin khi tiến hành gia công bằng máy dập thông thường

(2) Ảnh hưởng của các cạnh và bề mặt

Trong trường hợp cắt mép thì chất

lượng của các bề mặt hoàn thành

ñược quyết ñịnh bởi ñộ sắc bén của

dao ảnh hưởng ñến Rmin, nên cũng

có khi phát sinh vết xước ở vị trí nứt

gãy Trong quá trình gia công uốn

khi uốn cong, trong khi ñó, nếu nó

ñược uốn cong theo cách ngược lại

thì sẽ khó bị nứt Theo ñó, Rmin sẽ

có sự khác nhau tùy thuộc vào việc

bề mặt nào của tấm phôi ñược uốn

ðối với một bề mặt cắt, nếu vật liệu

ñược uốn cong, như thể hiện trong

hình 3.6, như vậy mà các bên với

burr là bề mặt bên ngoài, nó nứt một cách dễ dàng, trong khi ñó nếu nó bị

bẻ cong theo cách ngược lại nó không crack một cách dễ dàng

Vì thế cho khoảng trống ñược làm từ xóa, Rmin khác nhau tùy thuộc vào

mặt bên của tấm ñược sử dụng như là các bề mặt bên ngoài Nếu thay vì xóa, vào khoảng trống ñược làm bằng cách cho ăn một ñĩa trong khi liên

tục cắt nó, một mặt tại một thời ñiểm, một trong các cạnh cắt giảm chắc

chắn sẽ ñược ở bên ngoài của uốn cong, và nó sẽñược khó khăn ñể bẻ

cong nó vào một nhỏ bán kính

Các giải pháp này bao gồm ủ hoàn toàn trống, hoặc cắt các trang web

của uốn từ hướng ngược lại, như thể hiện trong hình 3.7

theo trình tự cho ñến khi thu ñược

kích thước yêu cầu Trạng thái của

thành cốc, cạnh ngoài của tấm phôi sẽ hướng vào tâm và ép lại làm cho chu vi của nó bị nhỏ ñi Trong quá trình gia công ép ñịnh hình, mũi

ñột ( punch ) tác dụng một áp lực lên bộ phận ñáy của cốc, một lực kéo căng tác dụng lên tấm kim loại từ những phần xung quanh ñáy cốc cho ñến cạnh của cốc làm cho tấm kim loại bị mỏng ñi, còn những

phần xung quanh chu vi của phôi chịu lực nén và trở nên dày hơn Sự

thay ñổi ñộ dày của tấm có liên quan nhiều ñến dòng vật liệu Sự thay

ñổi tiêu chuẩn ñộ dày cạnh ( thành ) cốc ñược thể hiện ở hình 3.11

3.3.2 T ỷ l ệ ép gi ớ i h ạ n

ðể tăng chiều sâu của sản phẩm khi có cùng một ñường kính thì

ñường kính D của tấm phôi ban ñầu phải lớn Khi D lớn thì sự biến

dạng của phần mặt bích _ phần ép vào trong lỗ khuôn _ cũng lớn Vì

vậy, ñể khắc phục ñược tình trạng này thì lực P của mũi ñột và D cũng

phải lớn tỷ lệ thuận với nhau Theo ñó, tỷ lệ ñường kính d1 của mũi ñột

với ñường kính D của tấm phôi sẽ biểu hiện mức ñộ dễ hay khó trong

hạn Giá trị này thể hiện kích thước tối

ña của tấm phôi hay nói cách khác là

ñộ sâu ép trong một lần Do ñó, các giá

trị cho phép chúng ta biết ñược vật liệu

ñó có phù hợp với việc sử dụng hay

không, và trở thành tiêu chuẩn so sánh

tính ép ( bảng 3.2 )

Ngoài ra, khi ñồ chứa có ñường kính d1

ñược siết thêm thì sẽ tạo thành ñường

kính d2, và d2/d1 ñược gọi là tỷ lệ siết

lại, do ñó tỷ lệ siết ban ñầu ñược biết

ñến là tỷ lệ siết lần 1 ( tham khảo hình

3.12 )

Một ví dụ về tỷ lệ siết như sau D=Ø100, d1=Ø60, d2=Ø48 thì tỷ lệ siết

lần 1 là 60/100=0.6 hay 60% và tỷ lệ siết lại là 48/60=0.80 hay 80%

Nếu tỷ lệ siết giới hạn của siết lần 1 là 0.55 thì có khả năng siết tới 55% trong 1 lần của siết lần 1 Vì vậy, tỷ lệ siết là hệ số tiêu chuẩn quan trọng thể hiện ñộ gia công siết, nếu giá trị của tỷ lệ siết càng nhỏ

thì việc gia công càng khó khăn

3.3 Các lo ạ i gia công khác

3.4.1 Ironing : Là quá trình gia công làm cho

thành vật liệu của ñồ chứa giảm ñi, kéo dài chiều

dài và làm cho bề mặt nhẵn hơn nhờ có mũi ñột

hoặc khuôn giống như hình 3.13

3.4.2 Burring : Trong gia công uốn, thông thường

ñường uốn cong ñược thực hiện theo một ñường

thẳng, tuy nhiên, trong trường hợp theo ñường

cong thì bộ phận burring sẽ bị kéo hoặc bị nén

theo phương dọc theo ñường cong Các trường

hợp ñặc biệt khi gấp mép xung quanh một cái lỗ

ñược gọi là burring ( hình 3.14 )

II D ậ p

1 Phân lo ạ i d ậ p ngu ộ i

Dập nguội là phương pháp gia công sử dụng tính chất thay ñổi tính dẻo khi thêm tải nén vào tấm kim loại ở nhiệt

ñộ bình thường ñể nâng cao

ứng suất ở phần trong sao cho lớn hơn ứng suất ñứt gãy tùy theo ñộ gia công Có hai phương pháp tạo biến

dạng lớn cho vật liệu bởi một

lực nén duy nhất ñó là gia công kiểu ñẩy và dập khuôn Gia công kiểu ñẩy là phương pháp thu hẹp diện tích mặt

cắt của vật liệu và là phương pháp quan trọng nhất trong các kĩ thuật cơ bản của

phương pháp dập nguội Trong phương pháp này

phương hướng chảy của nguyên liệu sẽ song song với

phương hướng thêm tải trọng

Trong phương pháp dập khuôn, phương hướng lưu ñộng nguyên liệu vuông góc với trục nén và diện tích mặt cắt ñược tăng lên Ở bảng 1.1

ñã tóm tắt các phương pháp gia công cơ bản rất tốt cho việc tham

khảo làm nền tảng cho việc lên kế hoạch công ñoạn Trong việc tạo hình sản phẩm cũng có thể kết hợp cả 2 phương pháp này và có kế

hoạch ñể giảm thiểu số lượng các bước khi gia công

1.1 D ậ p ngu ộ i ng ượ c : Phương pháp tạo ra sản phẩm hình trụ có ñáy

hoặc linh kiện hình trục bằng cách dùng mũi ñột ñể ép vật liệu ñi qua khe hở giữa khuôn và mũi ñột giống như hình 1.1 ñược gọi là phương pháp dập nguội ngược ðặc trưng của phương pháp này là hướng

chảy của vật liệu ngược với hướng nén của mũi ñột Gia công dập nguội ngược của vật liệu sắt thép có thể

giảm diện tích mặt cắt lên tới 75%

1) T ỷ l ệ gi ả m m ặ t c ắ t : Trong gia công dập

nguội ngược cho sản phẩm hình trụ có ñáy

sau gia công Nếu diện tích mặt cắt trước

khi gia công là Fo và sau khi gia công là F

cắt của tấm phôi sau khi cho phôi khít

vào khuôn ñể cho vật liệu chảy theo

hướng của mũi ñột vào phần tạo hình

của khuôn hoặc khe hở giữa khuôn và

mũi ñột ngược Phương pháp này sử

dụng với mục ñích tạo ra sản phẩm có

hình dạng trục bước và hình trụ có ñáy

ðối với vật liệu sắt thép thì phương pháp này ñơn giản hơn là phương pháp dập nguội ngược và nó có khả năng thu nhỏ mặt cắt từ 85~90%

hướng phía trước và phía sau

theo hướng ép của mũi ñột nên

việc ép của khuôn sẽ thấp nên dễ

làm giảm diện tích mặt cắt hơn là

gia công từng loại Tuy nhiên, vì

có hai cạnh tự do không ñược

kiểm soát bởi khuôn nên chiều dài của phần dập ngược và phần dập xuôi không thể chọn một cách tự do ñược

1.4 D ậ p khuôn

• Dập khuôn tự do: Là phương pháp

kẹp phôi giữa hai công cụ song

song với nhau Phương pháp này

• Dập khuôn hở: Là phương pháp mà bộ phận ñược ép bị hạn chế

và phần vật liệu thừa ñược ñẩy ra ngoài giống như bavia ( hình 1.6 ) Tải trọng ép cần thiết trong tạo hình thì lớn hơn dập tự do

nhưng khuyết ñiểm của sản phẩm lại ít hơn

• Dập khuôn kín : Vì phôi dập nằm hoàn toàn trong khuôn ép nên

có thể tạo hình ñược góc nhọn, cách bậc hay có vát mép ( tham

khảo hình 1.7 ) Tuy nhiên, tải trọng tạo hình trong thao tác dập

là lớn nhất và nếu không ñiều chỉnh thể tích phôi một cách chính xác thì có khả năng làm hỏng khuôn ép

2 ðặ c tr ư ng c ủ a ph ươ ng pháp d ậ p ngu ộ i

2.1 S ự t ổ n th ấ t v ậ t li ệ u trong d ậ p ngu ộ i

1) So sánh v ớ i các ph ươ ng pháp gia công khác : Vì phương pháp

dập nguội là phương pháp tạo ra sản phẩm bằng cách thay ñổi tính dẻo nên tỷ lệ hiệu quả của sản phẩm so với trọng lượng nguyên liệu ñầu vào là rất cao, thông thường ñạt ñược từ

90~95% Vì lí do này nên trong nhiều trường hợp nó thường áp

dụng cho những sản phẩm ñược cắt từ thanh vật liệu và các sản

phẩm ñược hoàn thiện sau khi dập nóng ñể giảm chi phí cắt, chi phí vật liệu và chi phí thay thế Bảng 2.1 là bảng so sánh với

trường hợp cắt từ vật liệu thanh và bảng 2.2 là so sánh với sản

phẩm dập nóng Từñấy ta có thể thấy ñược rằng tổn thất vật liệu trong dập nguội là rất ít Thông thường, so với dập nguội thì

lượng nguyên liệu ñầu vào của phương pháp dập nóng ít nhất

cũng nhiều hơn 30%, ngoài ra còn tùy theo cách gia nhiệt mà tổn

thất ôxi hóa cũng khoảng 5% Mặc dù, ôxi hóa và khử do acid cacboxit là không thể tránh khỏi dù gia công chính xác ñến mấy thì công ñoạn cắt tinh cũng không thể bỏ qua

2.2 T ố c ñộ s ả n xu ấ t

ðặc trưng của thao tác gia công ép là tốc ñộ sản xuất rất cao Số

lượng chuyển ñổi của máy ép mỗi phút có thể ñạt tốc ñộ 30~60 lần,

nếu sử dụng thiết bị cung cấp tự ñộng thì có thể ñạt ñược 15000~30000 sản phẩm/ ngày Ngoài ra, nếu cung cấp bằng tay thì

mỗi phút tốc ñộ gia công cũng khoảng 10~20 lần

2.3 ðộ chính xác gia công

ðộ chính xác gia công của sản phẩm không thua kém so với việc hoàn thiện cắt gọt và trong nhiều trường hợp sản phẩm không yêu cầu gia công hoàn thiện Tình trạng bề mặt khi hoàn thành rất tốt, cho dù

sử dụng vật liệu có bề ngoài màu ñen thì bề mặt tạo hình khoảng 4~5s,

vật liệu vỏ xù xì khoảng 1~3s và bề mặt hoàn thành dưới 1s cho

những vật liệu ñã ñược ñánh bóng Hình 2.3 chỉ ra mức ñộ thô nhám