Chế Độ Nhiệt Trong Gia Công Áp Lực

Nứt nẻ là do tác dụng của ứng suất nhiệt do nung nóng không đều, nung nóng với tốc độ không hợp lý.. Khi nồng độ đạt tới một l ợng xác định thì xảy ra sự chuyển biến của oxy, trong đó F

Chếưđộưnhiệtưtrongư

giaưcôngưápưlực

Nung nãng kim lo¹i tr íc khi gia c«ng

¸p lùc nh»m n©ng cao tÝnh dÎo, gi¶m kh¶ n¨ng chèng biÕn d¹ng cña chóng, t¹o ®iÒu kiÖn thuËn lîi cho qóa tr×nh biÕn d¹ng.

3

1.2 Các hiện t ợng xảy ra khi nung nóng

1.2.1 nứt nẻ

Vết nứt nẻ có thể trên bè mặt hoặc bên trong phôi nung, có ảnh h ởng đến chất l ợng làm việc

của sản phẩm sau này

Nguyên nhân Nứt nẻ là do tác dụng của ứng suất nhiệt do nung nóng không đều, nung nóng

với tốc độ không hợp lý.

Đối với thép hiện t ợng nứt nẻ th ờng xảy ra khi

dẻo thấp, mức độ truyền nhiệt kém Vì thế

không nên nung với tốc độ cao trong giai đoạn

này

1.2.2 oxy hoá

Kim loại do tiếp xúc với không khí và khí lò khi nung nên dễ bị oxy hoá tạo nên lớp vảy sắt trên bề mặt Lớp vảy sắt làm hao tổn kim loại tới 2  3,5%, có tr ờng hợp

đến 4  6%), gây khó khăn cho qúa trình gia công, giảm chất l ợng chi tiết và gây ra hao mòn dụng cụ và thiết bị lớn.

Qúa trình oxy hoá xảy ra là do sự khuếch tán của nguyên tử ôxy vào lớp kim loại và sự khuếch tán của nguyên tử kim

loại qua lớp oxit ở mặt ngoài của phôi nung

tử sắt có ái lực mạnh với oxy nên nó khuếch tán ra phía

ngoài mặt để kết hợp với oxy tạo nên vảy sắt mới Fe2O3 Khi nồng độ đạt tới một l ợng xác định thì xảy ra sự

chuyển biến của oxy, trong đó Fe3O4 dần dần chuyển

thành Fe2O3 , còn FeO tạo thành Fe3O4 ; lớp FeO nằm

trong cùng của lớp vảy sắt tạo ra trên mặt thép nung gồm

có hai phần, phần trong xốp hơn, làm cho vảy dễ tách khỏi thép nung để tạo nên lớp vảy mới tiếp theo

ở nhiệt độ bình th ờng trên mặt thép hoặc kim loại th ờng có một lớp oxit mỏng Đối với thép lớp mỏng đó là

Fe2O3 Khi nung nóng thì lớp này chuyển dần thành màu nâu Nhiệt độ nung trên 5700C lớp oxit sắt tăng lên và gồm

ba phần: phần ngoài là Fe2O3 , ở giữa là Fe3O4 và trong

cùng là FeO

Nhiệt độ tiếp tục tăng lớp oxit này bị cháy, đồng thời tạo nên lớp oxit mới (FeO cháy ở 13770C, Fe3O4 cháy ở

1527 C, Fe O cháy ở 1565 C)

1.2.3 Hiện t ợng mất các bon

Hiện t ợng mất các bon, hay còn gọi là hiện t ợng thoát than, là hiện t ợng mất mát các bon của bề mặt vật nung, làm thay đổi cơ tính của chi tiết, có thể gây ra cong, vênh, nứt nẻ khi tôi.

Các khí làm mất các bon trên lớp bề mặt phôi

các bít sắt Fe3C của thép theo các phản ứng sau:

1.2.4 Hiện t ợng quá nhiệt

Nếu nhiệt độ nung nóng quá cao thì hạt

ôstenit càng lớn làm cho tính dẻo của kim loại giảm nhiều, có thể tạo nên nứt nẻ khi gia công hoặc giảm cơ tính của chi tiết

trong quá trình làm việc sau này Đối với thép các bon nhiệt độ quá nhiệt d ới đ ờng

đặc khoảng 1500C trở lên (nhiệt độ quá

1.2.4 Hiện t ợng cháy

Khi kim loại nung nóng tới nhiệt độ cao hơn

nhiệt độ quá nhiệt (gần đ ờng đặc) thì tinh giới hạt

bị oxy hoá mãnh liệt, không còn khả năng liên kết bền vững các hạt kim loại với nhau, làm mất tính liên tục của kim loại, độ bền và độ dẻo của kim

loại giảm đi rõ rệt; kim loại đã bị cháy thì không thể gia công đ ợc nữa, chỉ có đ a vào lò nấu lại hoặc chặt vứt bỏ phần bị cháy đi Rất dễ phát hiện hiện

t ợng cháy Khi thép các bon bị cháy sẽ phát ra ánh sáng rất mạnh và có nhiều tia lửa bắn ra.

2 Chế độ nung nóng phôi rèn

2.1 Chọn khoảng nhiệt độ gia công áp lực

Nhiệt độ nung lớn nhất cho phép phải đảm bảo cho kim loại có độ dẻo cao nhất Nhiệt độ này nên chọn gần sát với nhiệt độ sinh ra hiện t ợng quá

nhiệt, nh ng phải đảm bảo luôn luôn nhỏ hơn nhiệt

hay cháy khi nung Nhiệt độ nung nóng lớn nhất

Đối với thép cácbon có thể chọn khoảng nhiệt độ gia công dựa vào giản đồ trạng thái hợp kim sắt – cácbon nh sau:

sang pha ôstenit.

Nhiệt độ kết thúc gia công t0

kt

Ar1 – là nhiệt độ ở tại đó péclit bắt

đầu chuyển sang tổ chức ôstenit.

Phạm vi nhiệt độ gia công áp lực của thép các bon nằm trong giới hạn đ ờng

2.2 thời gian nung

Qúa trình nung cần phải đảm bảo cho phôi đạt đ

ợc nhiệt độ yêu cầu và đông đều ở tất cả tiết diện; oxy hoá tối thiểu và không thoát các bon ở bề mặt,

đảm bảo kim loại không bị nứt

Có thể xác định thời gian nung phôi trong các lò ngọn lửa theo công thức sau đây:

Z = k..D.

Z – thời gian nung từ nhiệt độ 200C - 12000C, (h).

k – hệ số, phụ thuộc vào loại vật liệu: k = 10 với thép các bon; k = 20 đối với thép hợp kim.

D – đ ờng kính hay cạnh nhỏ của tiết diện, (cm).

 – hệ số, phụ thuộc vào cách xếp phôi trong lò

C¸ch xÕp ph«i HÖ sè



C¸ch xÕp ph«i HÖ sè



đoạn, giai đoạn dự nhiệt để nâng nhiệt độ phôi đến khoảng

8500C và giai đoạn nung phôi tiếp tục để đạt tới nhiệt độ bắt đầu rèn Thời gian nung ở giai đoạn đầu là Z1 , còn ở giai đoạn hai là Z2 Thời gian chung để nung phôi từ lúc còn nguội đến lúc đạt nhiệt độ bắt đầu rèn là Z:

Z – thời gian nung (h)

D – đ ờng kính hay cạnh nhỏ của phôi (cm)

k – hệ số phụ thuộc loại vật liệu: thép các bon k = 0,1  0,15; thép hợp kim kết cấu k = 0,15  0,20; thép hợp kim cao và thép dụng cụ k = 0,3  0,4

® êng kÝnh ph«i (hay c¹nh nhá cña ph«i) D, ® îc thÓ hiÖn th«ng qua hÖ sè  th× c«ng thøc tÝnh thêi gian nung cã

ë ®©y Z – thêi gian nung, (phót)

T – thêi gian rÌn dËp mét ph«i trong thùc tÕ, (phót)

L D

L D

L D

3 ThiÕt bÞ nung

§Ó nung nãng ph«i tr íc khi rÌn dËp sö dông mét sè lo¹i lß nung kh¸c nhau D íi ®©y giíi thiÖu mét sè lo¹i lß th«ng dông trong s¶n xuÊt hiÖn nay

3.1 lß rÌn thñ c«ng

3 – 2 Lò buồng

Với lò buồng hay còn gọi là lò phản xạ sự phân bố nhiệt độ t ơng đối

đồng đều trong khoảng không gian công tác của lò Buồng lò kín, khống chế đ ợc nhiệt độ nung, có thể xếp nhiều phôi, sự hao phí kim loại ít, phôi không trực tiếp tiếp xúc với nhiên liệu.

3 – 2 – 1 Lò buồng dùng nhiên liệu rắn

3.2.2 lß buång dïng nhiªn liÖu láng

3.2.3 lß buång dïng nhiªn liÖu khÝ

3.3 Lß liªn tôc

3.4 Lß dïng n¨ng l îng ®iÖn

3.4.1 lß ®iÖn trë

3.4.2 Lß c¶m øng

4 Làm nguội sau khi rèn

Sau khi rèn xong, việc làm nguội vật rèn cũng phải đ ợc quan tâm đầy đủ, phải xác định đ ợc tốc độ làm nguội hợp

lý để đảm bảo chất l ợng vật rèn

Ta đã biết rằng khi kim loại vật rèn nguội dần sau khi rèn xong sẽ có sự thay đổi thể tích, độ hạt, tổ chức Lớp kim loại bên ngoài nguội nhanh hơn bên trong nên giảm thể tích nhanh hơn, kết quả là làm cho lớp ngoài bị kéo và lớp trong bị nén, gây ra ứng suất d lớn có thể gây nên biến dạng làm cho kích th ớc và hình dạng của vật thay đổi,

thậm chí làm cho vật rèn bị nứt nẻ bên trong hoặc trên bề mặt Cần căn cứ vào thành phần hoá học, tiết diện vật rèn

và hình dáng bề mặt của nó để xác định tốc độ nguội hợp

lý và chọn ph ơng pháp làm nguội thích hợp

Có ba ph ơng pháp làm nguội: Nguội tự nhiên ngoài

không khí tĩnh, nguội trong hòm và nguội trong lò

Trọng l ợng phần rơi của máy búa cần thiết để

chồn phôi có tiết diện tròn hoặc vuông có thể xác

1 1

2 – Chọn máy búa ứng với nguyên công vuốt

Trọng l ợng đầu rơi của búa để vuốt có thể xác định theo công thức sau:

(kg)

G – trọng l ợng phần rơi của búa, kg

 – hệ số, phụ thuộc vào dạng đầu búa (đầu búa phẳng  = 1, đầu búa l ợn tròn  = 1,25)

S – trị số chuyển phôi hay b ớc vuốt, cm

h0 , b0 – chiều cao và chiều rộng ban đầu của phôi, cm (vuốt phôi tròn h0 = b0 = d với d là đ ờng kính phôi)

- ứng suất chảy ở nhiệt độ rèn, kg/mm2

- mức độ biến dạng sau một nhát đập (khi rèn thép = 0,3)

0 0 0

3 chọn máy ép ứng với nguyên công đột lỗ

Lực cần thiết của máy ép để đột lỗ bằng chày