Che do nhiet trong GCAL

Che do nhiet trong gia công áp lực chọn chế độ nung nóng và làm nguội các hiện tượng xảy ra khi nung nóng Hiện tượng mất các bon Hiện tượng quá nhiệt Hiện tượng cháy Chế độ nung nóng phôi rèn ....

Chếưđộưnhiệtưtrongư

giaưcôngưápưlực

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 nhiệt độ nung d ới 8000C vì khi đó kim loại có tính 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 ữ 3,5%, có tr ờng hợp đến 4 ữ

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

Với thép nung, qúa trình oxy hoá xảy ra nh sau: Nguyên 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 Fe 2 O 3 Khi nồng độ đạt tới một

l ợng xác định thì xảy ra sự chuyển biến của oxy, trong đó Fe 3 O 4 dần dần chuyển thành Fe 2 O 3 , còn FeO tạo thành Fe 3 O 4 ; 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 Fe 2 O 3 Khi nung nóng thì lớp này

chuyển dần thành màu nâu Nhiệt độ nung trên

570 0 C lớp oxit sắt tăng lên và gồm ba phần: phần ngoài là Fe 2 O 3 , ở giữa là Fe 3 O 4 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 1377 0 C,

Fe O cháy ở 1527 0 C, Fe O cháy ở 1565 0 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 nung là O2 , CO2 , H2O , H2 Chúng tác dụng với các bít sắt Fe3C của thép theo các phản ứng sau:

2 Fe3C +O2 = 6 Fe + 2 CO

Fe3C + O2 = 3 Fe + 2 CO

Fe3C + H2O = 3 Fe + CO + H2

Fe3C + 2 H2 = 3 Fe + CH4

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 nhiệt t0qn ≥ t0đặc –

1500C) Nếu thời gian giữ ở nhiệt độ quá

nhiệt càng lâu thì hạt ôstenit càng lớn, kim loại càng kém dẻo

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.

độ sinh ra hiện t ợng quá nhiệt, nh ng phải

đảm bảo luôn luôn nhỏ hơn nhiệt độ quá nhiệt (t0qn) để kim loại không bị quá nhiệt hay cháy khi nung Nhiệt độ nung nóng lớn nhất cho phép là nhiệt độ bắt đầu gia công (t0bd) Nhiệt độ kết thúc gia công

(t0kt) không thể chọn quá thấp, nh ng cũng không thể kết thúc gia công khi nhiệt độ phôi còn cao

Đối với thép cácbon có thể chọn khoảng

nhiệt độ gia công dựa vào giản đồ trạng

thái hợp kim sắt – cácbon nh sau:

Nhiệt độ bắt đầu gia công t0bd

t0bd = tođ – (150 ữ 2000C)

ở đây

t0đ – nhiệt độ kim loại bắt đầu nóng chảy.

Đối với thép tr ớc cùng tích có thể tính t0bd nh sau: t0bd = t0Ar3 + (400 ữ 5000C)

ở đây t0Ar3 – nhiệt độ ở đó thép bắt đầu chuyển sang pha ôstenit.

Nhiệt độ kết thúc gia công t0kt

Đối với thép tr ớc cùng tích:

t0kt = t0Ar3 + (20 ữ 400C)

(Đối với vật lớn: t0kt = t0Ar3 + (40 ữ 800C)

Đối với thép sau cùng tích:

t0kt = t0Ar1 + (40 ữ 500C)

ở đây t0Ar1 – 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:

C¸ch xÕp ph«i HÖ

sè α C¸ch xÕp ph«i sè HÖ α

Đối với thép hợp kim thời gian nung chia làm hai giai đoạn, giai đoạn dự nhiệt để nâng nhiệt độ

tiếp tục để đạt tới nhiệt độ bắt đầu rèn Thời

nguội đến lúc đạt nhiệt độ bắt đầu rèn là Z:

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

k – hệ số phụ thuộc loại vật liệu: thép các bon

0,4.

dµi L víi ® êng kÝnh ph«i (hay c¹nh nhá cña ph«i)

D, ® îc thÓ hiÖn th«ng qua hÖ sè β th× c«ng thøc tÝnh thêi gian nung cã d¹ng sau:

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.

H1 – chiều cao phôis au khi chồn, mm.

– ứng suất chảy của kim loại ở nhiệt độ chồn, kg/mm2

– mức độ biến dạng ở nhát đập cuối cùng Với vật rèn lớn = 0,025; vật rèn bé = 0,060

V – thể tích phôi, cm3

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.

h 0 , b 0 – 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/mm 2

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

0 0 0

σ