Công nghệ dập tạo hình khối phạm văn nghệ và các tác giả khác

Hiện nay trên thế giOi, công nghệ dập tạo hình khối dẵ phất triển dê'n trinh độ cao, các phân xưởng ngày càng dưọc co khi hoá và tự dộng hoá cao vOi việc sử dụng các tay máy và ngưOí máy

PGS.TS PHẠM VĂN NGHỆ, PGS.TS ĐINH VĂN PHONG GVC.NGUYỄN MẬU ĐẰNG, ThS TRẦN VĂN cứu, ThS NGUYỄN TRUNG KIÊN

CÔNG NGHỆ DẬP TẠO HÌNH KHỐI

IG

PHẠM VĂN NCiHỆ, ĐĨNH VĂN PHONG

CÔNG NGHỆ DẬP TẠO HỈNH KHỐI

H ự ViÊM

NHÀ XUẤT BẲN BÁCH KHOA - HÀ NÒI

M ã sỏ': 4 5 - 2008I C I 1 2 7 -O llB K H N

Cuốn sách giáo trinh Công nghệ dập tạo hinh khô'i ra dời do dOi hỏi ciia thực tế

giảng dạy, nghiên cứu khoa học trong các trường Dại học, các ٧ iện nghiên cứu và thực tế

sản xuất trong các nhà máy cơ klií CuOn sách là tài liệu phục vụ học tập của sinh viên chuyên ngành cơ kh i - chế tạo máy Sdch còn là tài liệu tham khảo tốt cho cho các kỹ sư, các cán bộ kỹ thuật trong linh vực cơ khi nói chung

Cuốn giáo trinh này dược biên soạn bởi nhOm các nhà khoa học dầu ngành thuộc hai trung tâm dào tạo chinh về Gia cOng áp lực là Dại học Bách Khoa Hà Nội và Học viện Kỹ thuật quân sự Nội dung cuốn sách kế thừa và bổ sung, cập nhật thOng tin, hlnh ảnh, kiến

thức mới của Nga, Dức và Mỹ Hy vọng cuOn giáo trinh này kết hợp với cuốn s ổ tay công

xuất và nghiên cứu, tối ưu cOng nghệ

Do hạn chế về thơi gian nên sự biên soạn và cOng tác chế bản khOng thể tránh khỏi sai sót Rất mong các dồng ngliiệp và dộc giả gOp ý và phản hồi về Nhà xuất bản Bách Khoa - Hà Nội hoặc Bộ môn Gia cOng ílp lực - Dại học Bách Khoa Hà Nội (phOng 301- CIO, diện thoại 04.8692430) dể hoàn thiện cho những lần tái bản sau

X in chân thành cảm от!

NhOm tác gỉả

MỤC LỤC

COng nghệ dập t ạ hlnh dạng khOl 5

٦ Vài nét về llch sử phát t٢!ển của cOng nghê dáp tao hlnh dạng khổỉ .5

2 ưu nhươc điểm của cồng nghè dập tao hính khOt 6

Chương 1 Vật liệu sử dụng ^ n g cOng nghệ tạo hình các chi tiê't dạng khối.1 1.1 Khát níệm c h u n g ٦٥ 1.2 Các !oại phOt thép đ ú c 10

1.3 Các !oại phOí thép cán .1 4 1.4 PhOi thép hợp kim và kim loại màu .15

1.5 Cắt phOi ,, 17

Chương 2 Chê'độ nhiệt ír.ong cOng nghè tạo hình chi tiê't dạng khOi .25

2.1 khoảng nhiệt độ tạo n in h 25

2.2 Chế độ nung và làm nguội .2 3 2.3 Thiết bị nung phOi 33

2.4 Kíểm t٢a chế độ n h iệ t 40

Chương 3 Ảnh hưỏng của quá trinh tạo hlnh biè'n dạng dẽ'n câ'u trUc và cơ tinh kim loại 42 ا ا ٠٠ 3.1 Sự thay đổi cấu t٢úc tinh thể kim loạt khi tạo h ín h 42

3.2 Ảnh hưỏng cUa ٩uá t٢'!nh tạo hlnh dến cơ tinh của kim lo ạ i 44

3.3 Lựa chọn phương pháp tạo hinh cho phù hợp với điều kíện làm việc của chi tiết .44

Chương 4 ا COng nghệ rèn 47 4.1 Olnh nghla và phân lo ạ t 47

4.2 Các nguyên cOng rèn và dung cụ rèn m á y 50

4.3 Rèn khuOn 92

4.4 Trinh tự các bưốc lập guy trinh cOng nghệ rè n 98

Chương 5 Dập thểtích trên máy búa .109

5.1 Giớí thiệu c h u n g 109

5.2 Phân loạỉ dập thể tíc h 111

5.3 Dập thể tlch trẻn máy bUa .1 1 0 5.4 Mặt phân kh u ô n 117

5.5 Vành biên và rãnh thoát b؛è n 1 2 0 5.0 Góc nghiêng thành lOng khuôn 125

5.7 Bán kinh góc lượn 128

5.8 Lỗ chưa thấu và màng ngân lỗ trong vật d ậ p 130

5.9 LOng khuOn tinh và guá trinh điển dẩy lOng khuOn 132

5.10 LOng khuOn th ỗ 135

5.11 Các nguyên cOng chuẩn b ! ,,, 137

5.12 ^ác đỊnh số !ương ٧à hư tự các nguyên cOng 151

9.13 Dập t٢٥ng khuOn k؛n t٢ên máy bU a .155

5.14 Các biện pháp hạn chế phế liệ u .158

5.15 So sánh phương pháp dập trong khuôn kin và dập trong khuOn hơ 161

5.16 Gíớ؛ thiệu một số kết cấu khuOn dập trên máy bU a .163

Chương 6 Dập thểtlch trên máy é p 171

6.1 Dặc điểm của dặp thể tích trên máy ép trục k h u ỷu 171

6.2 Dặc dlểm bOng khuôn dập trên máy ép trục khuỷu 180

6.3 Dập thể tích trơn máy ép ma sát trục vit .187

6.4 Dập thể tích trên máy rèn ng ang 189

6.5 СЭс nguyên cOng dược thực hiện nhờ ١ực của nửa cối dộng .202

6.6 Kết cấu khuOn dập trên máy rèn ngang .208

6.7 Ép c h ả y

Chương 7 Dập trên các máy chuyên dùng .2 2 1 7.1 Gia cOng trên máy uổn ٠ 221

7.3 Gia công trên máy rèn quay và máy' rèn hưởng k in h 235

7.4 Dập khổi trạng tháí nguộĩ 237

7.5 Dập cao tố c 240

7.6 Dập dẳng n h iệ t 241

7.7 Dập ỏ trạng thái sỉêu dẻo .2 4 2 7.8 Dập k؛m loại ỏ giai đoạn kết tin h .244

Tà ؛ ا ؛ ؤ ٧ tham k h ả .244

CÔNG NGHỆ DẬP TẠO HỈNH DẠNG KHỐI

MỞ Đ Ầ U

1 VÀI NÉT VỀ LỊCH sử PHÁT TRIỂN c ủ a c ô n g n g h ệ d ậ p t ạ o h ìn h

DẠNG KHỐI

Kèn tự do là một phương pháp công nghệ gia công kim loại bằng áp lực cố điến nhất

đê tạo ra các chi tiết đcm giản có dạng khối Nó được phát triển mạnh cùng với sự phát triển cúa công nghệ luyện kim mầu và luyện kim đen Tuy nhiên, trước khi xuất hiện kỹ nghệ luyện kim, người ta cũng đã biết rèn các kim loại tự nhiên như rèn đồng nguội và sắt nguvên thủy

Trước đây những người làm nghề thợ rèn đầu tiẻn đồng thời cũng là thợ nhiệt luyện, thợ đúc, thợ hàn, thự kim khí Sau đó, do sự phát triển của nghề nghiệp nên đã xuất hiện quá trình chuyên môn hoá Trước hết là các thợ kim khí tách rời khỏi sản xuất nông nghiệp

ra thành thị, phố xá thành lập các xưởng nhỏ chế tạo nông cụ, đồ gia dụng, vũ khí, áo giáp v.v Vào khoảng thế kỷ X V , X V I nghề rèn phát triển mạnh hơn, họ đã chế tạo ra súng và đạn thần công, một số bộ phận của máy dùng sức đẩy của dòng nước, các chi tiết dùng trong xây dựng đền chùa, cung điện như: cánh cổng, tường rào, ổ khoá và một số loại súng ngắn, súng sãn Vào khoảng thế kỷ X V III, những sản phẩm của nghề rèn đã có giá trị nghệ thuật cao hơn: các đồ mỹ nghệ, trang sức, tiền kim loại, các công trình cầu cống, cung điện, dao kiếm v.v

Sau một quá trình chuyên mòn hoá, dần dần xuất hiện những người thợ gia công cơ, thợ nguội, thợ máy (tháo lắp và sửa chữa máy)

Về thiết bị phục vụ cho công nghệ rèn thì ngay từ thế kỷ X V I ở Nga, người ta đã chế tạo được máy búa truyền động cơ khí chạy bằng sức nước, ở một số nước khác thì vào thế

kỷ X V III - X IX , người ta đã dập trên các máy búa và máy ép Sự phát minh ra hơi nước của Nay-Smít vào thê kỷ X IX là một sự kiện quan trọng trong lịch sử khoa học kỹ thuật Đến nãm 1842, chiếc máy búa hơi nước đầu tiên đã được chế tạo thành công và đến cuối thế kv này máy ép thuỷ lực cũng đã được đưa vào sử dụng

Tuy vậy, mãi cho đến những năm 1960 khi nền công nghiệp nặng đang xây dựng thì công nghệ dập tạo hình khối mới được chú ý phát triển một cách thích đáng Năm 1928, phân xưởng rèn dập đầu tiên mới được thành lập và trong những năm 30 lần lượt xuất hiện những phân xưởng rèn dập kiểu mẫu vì sự đòi hỏi cấp bách của nó cho các nhà máy chế tạo máy kéo lớn Cũng trong những nãm này, các cơ sở nghiên cứu, thiết kế và chế tạo các loại thiết bị phục vụ cho còng nghệ gia công áp lực cũng được thành lập

Nếu như trong thời gian đầu, những người thợ kim khí làm tất cả mọi công việc về gia công kim loại, từ luyện kim cho đến khi sản xuất ra thành phẩm thì sau quá trình

chuyên mỏn ho٤t١ những lígười thợ lu}'en klin và th(Ỵ dúc dược l ؛ic'h ra trước, ^au đó đcn

những người thọ gia cOng ctt cỏng ngh؛ gia cỏng co' tuy xuất hiện sau nhưng lại phdt trlến với tOc độ khá cao và dần chiê'm một kh()'i lượnư cOng việc lOn Do dO, số phỏi liệu chn thiê't

cho họ ngày một tăng và c۵c phân xường rèn dập cùng vOi phản xưỏng dUc chi làm nhiệm

vụ tạo phOi cho các phân xưỏng gia cOng co khi

Khi nền cOng nghiệp phát ti'iên mạnh, các nhà máy co khi mO rỌng, s^n xur'it hàng loạt phát triển đã thUc dấy sự phát triển cUa các phân xường tạo phoi COng nshệ dập tạo hlnh khối dưọc phát triển do nó có nhiểu ưu việt so với rèn tự do

Gần dây, do sự hoàn chinh của công n؟ hệ và sự phát triển của cOng nghệ vột liệu, nhiều loại máy mới với lực danh nưhla ngày càns lớn xuất hiện, nên phưoiig pháp cOng nghệ dập tạo hình khối chinh xác ó' trạng thái nsiiội dă đưọc áp dụns ngày cíins phổ hiến

Các phân xường rèn dập đã có thế chế tạo diíợc các chi tiết hoàn chinh, khOng cần phải í١ua

gia cOng co, dồng thOi lại có nhtog ưu điểm đặc biệt: độ bền cao hon, độ nhẩn bOng bể mật cao và độ chinh xác cao, tiết kiệm kim loại, giá thành hạ và dặc biệt là nàng suất rât cao Hiện nay trong nhiểu trường họp, cOng nghệ gia cOng co lại chuấn bị pliOi cho cOng nghệ dập tạo hlnh khOi

ở nước ta, cOng nghệ dập tạo hình khối cũng dă có một lịch sử phát triển lâu dOi Từ

các 10 rèn thù cOng ờ các làng ٩uê, các làng nghề truyền thống sản xuất nông cụ, đồ gia

dụng dến nay dã có những co sO sản xuất cOng nghiệp với qui mô vừa và nhỏ Tuy nhiên so với các nước công nghiệp tiên tiến trên thế giOi thi cOng nghệ dập tạo hình khối 0 nước ta còn rất hạn chế

Hiện nay trên thế giOi, công nghệ dập tạo hình khối dẵ phất triển dê'n trinh độ cao, các phân xưởng ngày càng dưọc co khi hoá và tự dộng hoá cao vOi việc sử dụng các tay máy và ngưOí máy cOng nghiệp Khi thiết kê' qui trinh cOng nghệ, người ta chú ý dê'n việc tiết kiệm nguyên vật liệu, tăng hệ số sư dụng vật liệu (giảm phế liệu) và tăng chất lưọng sản phẩm Sử dụng các loại vật liệu mới có co tinh tốt dể giảm khối lưọng chi liê.t Cải tiến các

10 nung kim loại dể nâng cao chất lượng nung và năng suất cao Tăng cường cải tiê'n máy móc thiết bị, sử dụng các loại máy ctiuyên dUng để tiê't kiệm năng lượng; tăng năng suất, tăng cOng suất các thiết bị dể có thể gia cOng dược các chi tiết lớn Dã có các thiết bị cấp khối diều khiển theo chirong trinh, kự động hOa cao trong quá trinh dập

2 ƯU NHƯỢC ĐIỂM CÙA CỒNG NGHỆ DẬP TẠO HỈNH KHÒl

COng nghệ dập tạo hình khối là một phần của loại hình cOng nghệ gia cOng kim loại bằng áp lực, nhờ tinh dẻo của kim loại làm biến dạng phoi hoặc điền đầy kim loại vào lOng khuôn hoặc làm cho kim loại chảy qua lỗ thoát cùa cối (hoặc chày) dể tạo ra chi tiê't có hình dạng và kích thước cần thiết theo yêu cầu

- Uit điểm của p h ifo n g phdp cồng nghệ tao hình kh ố i lù:

+ Đổng thOi vOí quá trinh biến dạng dẻo kim loại, trong quá trinh dập tạo hình khối, cấu trUc tinh thể kim loại bỊ thay dổi (thường làm giảm độ hạt) và có thể tạo ra hướng thO kim loại phù họp, do dó làm cho độ bền và độ cứng của chi tiê't tăng lên

t Quá trinh dập tạo hình khối sẽ tiết kiệm dược nhiều kim loại, nhất là trong sản xuất hàng loạt lớn và hàng kliOi Do dO hạ dưọc giá thành sán phẩm

t Do tăng dược độ hổn và do cứng nên kích thước ch؛ tiết giảm di, chi tiết sỗ gọn nhẹ hơn.

+ Năng sưât !ao dộng cao do СЧ) thể co kh!' hod và tự dộng hoá quá trinh sản xuất.+ Tha،) tác don giíln, khOng cồn thợ bậc Ciio do dó giảm chi phi sản xuất

+ CO thể chế tạo đư،tc các chi tiê't cổ kích thước tỉf rất nhỏ (trục dồng hồ) dê'n những chi tiết có kích thước vô cUng lớn (khối lư،.,ng dẽ'n 500 tấn)

- Nhược điểm co bủn của ، اا،ئ trinh ، lộp ttio Itlnh klrôì lU:

Hầu hết các quá trinh tạo hình dều dược thực hiện với phoi ở trạng thái nOng, do vậy chất lượng bề mặt chi tiê't thấp, độ chinh xác không cao, khó khăn cho việc co khi hoá và tự dộng hoá quá trtnh sản xuất

Do phải gia cOng với phoi ة trạng tháí nOng nên cOng nhân phải làm việc trong môi

trường nOng, dộc, khOi bụi Khi làm việc, các thiết bỊ thương gây tíếng ồn lớn, ảnh hường dến sức khoẻ cUa người lao dộng

Hiện nay phương phdp dập tạo hlnh khối với phoi ở trạng thái nguội dược sử dụng khá phổ biê'n Khi dó độ nhẵn bóng bề mặt và độ chinh xác chi tiết cao, khOng cần qua gia công cơ, nhưng phương pháp này chi áp dụng dược với n h n g chi tiết nhỏ và trung binh do lực cOng nghệ lớn

Phương pháp dập tạo hình khối khOng thể tạo dược những chi tiết có hình dạng và kê.t cấu phức tạp như dối với công nghệ dUc

Dập tạo liình kltốí thường phải sừ dụng các thiết bị lớn, dắt tiền do vậy chỉ thích hợp với Síin xuất hàng loạt lớn và hàng khối do phai dầu tư ban dầu lớn

COng nghệ dập dập khOi do có những dặc thù ríêng vể cOng nghệ cũng như những ưu điểm nổi bật về năng suất, chà't lượng nên nó khOng thể thiếu dược trong nền sản xuất cơ khi chế tạo máy ơ các nước cOng nghiệp phdt triển Việt Nam là một quốc gia dang trong giai đoạn phát triển và bư،؟c dẩu hội nhập khti vực và thê' giớí, dặc biệt sau khi gia nhập WTO vào tháng 11 năm 2006, Việt Nam ngliy càng có nhiều diều kiộn thuận lợí cho các cOng ty cổ vốn nước ngoài vào ،lầu tư trong nhiéu lĩnh vực, trong dó có co khi chế tạo máy Chinh vì thế việc chú trọng dơn dào l؛t،) cltuyơit mởn về cOng nghệ gia cOng ảp lực nói chung và cOng nghệ dập thể tích nói riêng, cũng nliir việc dầu tư về cOng nghệ, thiê't bị dể sản xuất, chế lạo các sản phẩm co klií bằng phương pháp gia cOng áp lực - dập tạo hlnh là rất cần thiết Các nhà đầu tư và quản ly trong lĩnh vực này cQng cần nắm những kiến thức chung, co bản nhất về cOng nghộ và thiê't bỊ tạo hình kim loại dạng khối sau:

Các máy búa khOng khi nén, máy bUa hoi nước - khOng khi nén; các máy búa thUy

lijc; máy ếp trục khuy٧ dập nOng; máy trục vlt ma Sílt hoặc máy vit cung diện Ѵ.Ѵ

Dơn nay do những thành tựu khoa học, kỹ thuật ngày càng cao, các nước cOng nghiệp phát triển dẫ chế tạo các thiết bị dập tạo hình cỡ lớn và hiện dại, các thiết bỊ phục vụ cOng nghệ dập thể tích khác như:

- Máy búa hoi có trọng lượng phần roi dê'n G = 25 tấn

- Máy búa khOng bệ de có năng lượng va dập dạt dến Le = ! ,5 MJ

- Máy ép trục khuỷu dập nOng có lực ép danh nghla dê'n p = 140 M N ( 14000 tấn)

- Mdy ép thUy iLtc có lực danh nghĩa dê'n p = 750 M N (75000 tấn)

M N (16(')() lấn) = Máy ép ma sál trục VIÌ có lực tlanh nghìa đến 1١

-

lấn.(

.؟()31(-Máy ròn ngang có lực ،lanh nghĩa đến p = 3 1 ,5 M N

c, hUa thủy lực cớ lực dập l،'m, có hiệu suất sù''

١

،Ng()ài ra cOn cổ các máy hUa ca،, t

.dụng ca،) lr،,ng quá trinh dập khốí

٠ĩ f ١W ĩ ،

Hinh 1 Mật vài thiết bị tạo lực

Quá trinh sản xuất dập thể tích ở trạng thái nóng có thổ trinh hày theo so đồ sau đây:

2 Cong ngh^ ddp khdi (thelich)

٠ san pham dap khOi^^On khuPn - 63,2%

" Ep chay nguOi - 8,5%

" Ren tu do - 20,2%

" Tao phoi dang v a n h v a O n g tru -8,1%

a) So do nguyen ly khi dap tr6n khu6n hO

١٠

Hinh 4 Sadonguyin ly d ip trSn khuon bd

b) So sanh dap tren khuon ha va khudn kin

Source: 11 Takcmasu, ٧٠ Vazquez,

B Painler, and I ’ ٨ftan٠

F o rg in g

F lash

L o w e r

p u n ch (a) S tart o f s tr o k e (b) E n d o f str o k e

Hinh 5 So sanh dap tren khuOn kin va khuOn hO

Chư.ng 1

CÁC CHI TIẾT DẠNG KHỐI

1.1 KHÁI NIỆM CHUNG

Rèn và dập khố؛ cũng như các dạng gla công kim ؛oại bằng áp ؛ực khác dều dựa trên

cơ sở sử dụng tinh dẻo của vật liệu, khả năng thay dổi hình dạng và kích thước của chúng

mà khOng bị phá hủy

Vật liệu dể rèn và dập khối rất da dạng, gồm các loạỉ thép có mác khác nhau, cốc loại hợp kim màu như hợp kim nhôm, magiê, hợp kim dồng và một số hợp kim niken, titaiT Thông thường, kim loại nguyên chất có tinh dẻo cao hơn các hợp kim cùa chUng V í

dụ dối với thép, khỉ tăng hàm lượng cacbon, silic, mangan, photpho, lưu huỳnh tliì tinh dẻo của thép giảm di Thậm chi nê'u hàm lượng s > 0,045% thi thép dễ bị gíOn nOng, tức là

dễ bỊ nứt trong khoảng nhỉệt độ rèn PhOtpho làm giảm độ dẻo của thép khi gia công ة

trạng thái nguội (giOn nguội) Cacbon tạo nên cacbit làm giảm tinh dẻo của thép mạnh hơn các thành phần khác Sihc làm g iim tinh hàn của thép Mangan một mặt làm giảm ảnh hường có hại của lưu huỳnh, mặt khác giảm độ dẫn nhiệt dễ gây quá nhiệt khi nung Các nguyên tố hợp kim như Ni, Cr, Mo, V, w làm gíảm độ dẫn nhiệt của thép Ngoài ra những nguyên tố hợp kim tạo cacbit như Mo, V, w , làm giảm xu thế của thép bị quá nhiệt khi nung Vì vậy khi rèn và dập nOng thép cacbon cao và thép hợp kim dOi hỏi phải có chế độ dặc biệt

Nghiên cứu tinh dẻo của vật liệu bỉến dạng và sự phụ thuộc của chUng vào các tham

số nhiệt hóa học cùa quá trinh gia cOng là một vấn dề dược dể cập trong chương trinh kim loại học, lý thuyết biến dạng dẻo Trong sản xuất rèn - dập khối ngươi ta thường dUng thỏi dUc và các loại phoi thép cán làm vật liệư ban dầu

1.2 CÁC LOẠI PHOI THEP đ ú c

Đẽ thuận lợi cho rèn dập ty lệ truns binh siữa chiểu dài và đường kinh cha thỏi dUc thưdng trong khoiing 1,8 ب 2,.؟ Sau klii ép các bé mặt, ty số này cO thế dạt tới 2,1 í 2,6 là

ty so |،ﻵاا nhă.l cho phép ndu như phiii ch(١n phỏỉ theo hưdĩng dọc trục mà khOng st)■ bị cong.

Ngoài các thOi đúc có lilnh dạng thOng thường như hình 1.1, người ta cCng dUc cả

loạ؛ phOi dạng dài vOi phần dầu nhb ho(ic١ khOng có Phẩn đẩu cUa thỏi đúc' dài chl bằng 1/3

so với thOi đtic thOng thirOng và có hình dạng loe dần do phán giữa kéo thẳng Phổn duOi có dạng chòm cầu và thể tích bằng với đuôi thOi đúc thOng thường Độ côn của phần giữa và

đẩu kliOng nhO hon 130اا т у sO giữa chiều dhi phiìn giữa và kích thước ngang trung binh khoing 3,5 4,5 ب Loạí phoi này thường dược dUng cho vật rèn dài mà khOng phả؛ sử dụng

nguyên công chồn Thỏi dúc dùng cho rèn thường dược dUc từ thép lắng - là thép dược khử Oxy triíớc khi rót vào khuOn, khi dO thOi đúc sẽ có mật độ cao hơn so với đUc từ thép sôi

1.2.2 Câ'u trúc tinh thể của thOi dúc

Nếu cắt dọc trục thOi ddc, cổ thể ٩uan sát

thấy cấu trUc tinh thể của nó phiin ánh thứ tự cila

quá trinh kê't tinh sau klii rót kim loiỊÌ vào khuỏn

dUc (hlnh 1.2) NOi chung, thOi đilc từ ngoài v١؛ o

trong có ba vùng tinh thể diê'n hìnlt

nhO vằ dắng trục Nguyốn nhồn !؛، do kim lo؛.،i lòng

tiê'p xUc với thành khuôn bị nguội đột ngột nên

kết linh với độ quá nguội lớn làm cho hạt thu

dược nhO Do ảnh hưởng của độ nhitp nhô thành

khiiOn nên mầm phát triển theo mọi phiro'ng một

cácli ngẫu nhiên, do vậy hạt có dạng đảng trục

٧ ùng này chi gổm một lơp kim loíỊÌ mOng.

các hạt dài cO trục vuOng góc VỚI thành khuOn Sau

khi đã tạo nên lớp vO ngoài hạt nhb ánh hương

cUa đó nhấp nhố thành khuOn mất di và lúc này

thành khuOn bỊ nOng lên nên vUng kim lo؛،i lOng

kê' tiê' ١؛ khOng thể kê't tinh vơi độ quá nguội lớn

tao của thỏi đúc

Để kếl tinh dược, kim loai 1(’ !اﺔﺗ ١ cẩn phai ٠ián١ nhiệl dọ hằng cách truyền nh؛؛t ra

ngoài ч ٧а thành khuôn Mầm phat triCn thet) phưưng vuông gdc với thành khuón - là phương có ٩uâng dường truyểti nhiệt ra ngoài ngắn nhílt Kết quả là do độ co nguội kliOng lớn, phương tản nhiệt vuông gOc vơi thành khuỏn Vùnư n ١؛ y tinh thể có dạng trụ tưưng dổi lớn, dỊnh hư ơ g vuOng góc với thành khuOn

- Vùng trung tám: Tinh thê ơ vUng này gổm cdc h؛.،t dẳng trục có kícli thước ttỉơng

dối lớn Khi kim loại lOng cuOi cUns ơ víing trung tâm kết tinh, thíinh khuOn đã nOng lên râ't

nhiều, tOc độ tan nhíệt qua thanh khuOn r;٦t ch(tm١ k؛n١ logi lỏng ơ vùng trung tâm có nhiệt

độ hầu như giống nhau, do dó gẩn như dược kết tinh dồng thơi ٧ì độ quá nguội bé và

không chỊu ảnh hường của phương tán nlíiệt nên vùng tittng tam cha thỏi dUc có hạt lớn dắng trục NOi chung ờ thỏi dUc η1؛ο cUns có víing ngoai cíing mOng với hạt nhỏ còn tỷ lệ của hai vUng sau phụ thuộc vào diều kiện làm nguội của khuOn Nếu làm nguội manh liệt (dUng thành khuôn kim loại dày, hoặc làm nguội khuOn bằng nước) thi khu vực tinh thể thứ hai sẽ lấn át hết khu vực tinh thể thứ ba, tức ngoài lớp vỏ hạt nhO, thỏi dUc chi gồm các tinh thể hlnh trụ dỊnh hướng vuông góc với thành khuôn Cấu tạo của thỏi dUc như vậy dược gọi

la xuyên tinh Ngược lại nê'u làm nguội chậm thi vUng tinh thể hlnh trụ rất ít Víing vỏ ngoài hạt nhỏ mỊn, cấu tạo sít chạt có cơ tinh cao nhưng chiều dày lớp này quá mOng nên tác dụng bị hạn chế VUng trung tâm kê't tinh cuối cUng chứa nhiều tạp chất do vậy cơ tinh vUng này la thấp nhất

1.2.3 Các l.ạ i khuyết tật của thOi dúc

Các thỏỉ dUc, ngoài cấu tạo tinh thể nêu ờ trên, còn có những khuyết tật di ktm làm chất lượng cUa nó kém dí Theo nguyên nhân phát sinh, có thể phân chia các khuyết tật ra những dạng sau:

a) Lõm co và rỗ co

Kim loại lỏng thương có thể tích lớn hơn kíin loại dã kê't tinh do vậy khi vật (lúc kết tinh, ở các phần kết tinh trước phần tliể tích kim loại co lại có thể dược kim loại lỏng chưa kê't tinh bổ sung cho, nhưng dến кгся phần kim loại sau cUng kết tinh thi khOng còn dâu bổ sung cho nữa tạo nên phần khuyết thương nằm ờ phần dầu thỏi dUc và dược gọi la lõm co Trên thực tế, lOm co la khuyê.t tật kliO tránh khOi của vật dUc nẻn người ta tlm cách sao cho

lOm co chỉ nằm ة phần dầu của thỏi diic dể khi cắt di tiết kiệm dược kim loại.

Ngoài lõm co tập trung, sự co cOn thể hiện ờ các lồ hổng nhO trong khấp thể tích vật dUc dược gọi la rồ co Nguyên nhân cUa rồ co la khi kê't tinh thể tích của kim loại lống co lại nhưng vì một lý do nào dó, các phần kim loại lỏng cOn lại khOng kịp bổ sung tới, làm các phần nhỏ bị co khuyết khOng dược điền kin Rỗ co nằm ở giữa các tinh thể nhánh cây, vUng giữa của thOí dUc Do các nhánh cây, các tinh thể hình trụ và các tinh thể darg phát triển dâm sâu vào kim loại lOng làin cho sự chuyển dộng cUa kim loại lOng tới bổ sung trơ nên khó khăn Rồ co làm giảm mật dọ cUa vật dUc, do dó anh hirCmg xấu tới cơ tinh, tuy nhiên các thỏi dUc nê'u qua gia cOng áp lực thi các rồ co sẽ dược hàn lại

b) Rỗ khi

Kim loại lOng hOa tan một lượng khi đáng kể, nhưng kim loại rắn chĩ hòa tin một lượng rất ít Khi kim loại lOng kê't tinh, do độ hOa tan giam di đọt ngột, khi sẽ thoat -a, nê'u

khong kip bay ٢a khoi bẻ mậi kim loai !،')lia ! ١١؛ sc hìiih !hỉiiih các bóng khi nhỏ trong kim

loại rắn dưt.rc gọi là rổ khi RO kti!' ا:'ﻻاا gii١in (Ung kể ni(،t ،١ộ cha vật đúc do dO íinh hirOng

xâ'n dến co tinh Để tránh khnyẻt t(،t nhv người ta phai tihn hilnh khử khi trước khi rbt

khuOn và sâ'y kho mé liệu trư،١c khi nấu chiiy Khi rèn, nè'u các bọt khi này khOng bị ồxy hóa thi chúng sẽ dược hàn lại vé hình thhc ktiOng thể ph ١؛ n biệt dược rỗ co và rỗ khi

c) Th؛ẻn tích

ThOi dUc khOng chi có c ١؛ u trUc khbng dồng nhả't khi kê't tinli mà nO cOn khOng dOng

nhất về tliành phần hóa học Ngư،١i ta phân biệt hai loại tliiên tlch là thiên tlch vùng và thiên

tích dcndrit

'ĩhiên tích vùng thể hiện ờ chồ: lư،,'ng t؛.،p chílt tãng theo hướng từ bề mặt thOi dUc vào phần lOm co, noi kim loại ở lảu hon trong trgng thái lOng Vùng này dưọc tạo thành bOl kim loại chứa nhiều tạp chất

Thiên tích đendrit thế hiện 0 chO: lưọng tạp chat tăng từ trục của mỗi dendrit tOi mặt ngoại vi cUa denderit Mức độ thiên tích của cac phần tư riêng biệt phụ thuộc vào ưặc

điểm giản đổ trạng thái họp k؛n١ giữa sắt và phần tử đO Trong các họp kim có tổ chức

cUng tinh mức độ thiên tích lOn hon so với họp kim tạo thành dung dịch rắn Liên quan tới vấn dề này có thể thấy: các nguyên tố lưu huỳnh và photpho gây thiên tích ỉ ớn hon; silic, mangan gây thiên tích ít hon Cacbon chiê'm vỊ tri trung gian Những nguyên tố như

Ni, Cr khOng tVm thấy thiên tích rO rệt Mức độ thiên tích giám khi thOi dUc kết tinh với

độ quá nguội lcrn rổi làm nguội từ từ tiếp theo và tảng cùng vOi lượng tạp chat, khi hba lan

và kích thước thOi dUc

d ) Sẹo

Khi rót thép vào kliuOn cỏ những giọt kim loại bắn lẻn thành rOi dOng ciíng ngay Khi thép lOng chảy dê'n chỗ dó thi các hạt này da bỊ oxy hOa khOng hòa tan dưọc vào kim loại lỏng và tạo nên sẹo Khi rèn, các sgo này sẽ bỊ bong ra

đ) Nút

ThOi thép có thể bị nứt dọc ho١è nưt !Igang (V bên trong hoặc bèn ngoài thOi dUc ’ ’'rt

ngang ngoài thường xuất hiện khi l;'،m nguội do khuyết tật của khuOn mà dOng kim loại lOng khOng kịp thOi bổ sung vào lõm co theo chiều dài Nứt dọc ngoài dưọc hình thành khi làm nguội nhanh thỏỉ dUc, chUng phân bố dọc các cạnh cUa thỏỉ dUc và đâm sâu giữa các tinh thể dạng trụ №nh dạng cUa thbi dUc có một ảnh hường lớn tới dạng khuyết tật này, những thỏi dúc cO tiê't diện da giác đều nhiều CiỊnti ít bị nứt dọc ngoài hon so với tiê't diện

hlnh vuOng Tuy nhíên, người ta ít điic những thOi dUc có tiê't diện trOn v١ vết nứt dọc trong

trường họp này' xuất hiện nhiều hon bởi khi lam ngiiộ؛ sẽ kèm theo sự chẻnh lệch nhiệt độ

từ tâm thỏi dUc ra ngoài và nguy co xuâ't hiện ứng suất nhiệt

Nứt trong thường nguy hiểm hon so với nứt ngoài Loại nứt này xuất hiện do dạt phoi nguội vào trong 10 dã nOng gây nên líng suất nhiệt

1.2.4 Chuẩn bi thOí dúc trước khi rèn

ThOi dUc trước khi rèn cẩn dưọc làm s;.ich bề mặt dể loại bỏ một số khuyê't tật nêu trên Có các cách l؛،m sạch bề mặl sau:

L()m sạch hâm> /;؟ (>/; lífa íỉèii kli(>: dìiim đòn kh(١ nhiệt độ cao đe !؛'،in ^؛.اا:اا Ciic khuyết lật sẹo và hàn Cilc vết nứt nh،'١ t i Ĩ ì i hc 111(11 Nhược đ iê iĩi cha phưưng phiip nhv' ا؛ا!؛'im thoát các bon lớp bể mặt.

- Làw sạclĩ hang hita tay: DLiiig bUa tay dh dục sạch nhữig khuyết tật như sgo xí

Phương pháp này dơn gihn nhưng n١؛ ng suất Ihitp

- Mài dUng cho các loại thép 4 ااا', thép cứng Phương phdp này hiện dưt.ic ứng

dụng nhiều vì có năng suất cao

- Tiện dUng tiện dể cắt bO lớp bẻn ngoài cổ khuyê'1 tạt trước khi deni rèn

1.3 CÁC LOẠI PHOI t h é p c á n

1.3.1 Các l.ạ i phôì thép cán d؛nh hình

PhOi thép cán hình gồm các loại cO tiẻ.t diện dơn glhn như hình trOn, vuỏng, lục lăng, chữ nhật, tam giác dến các loại có tiê.t diện phức tạp như hình 1.3 b Các phoi thép cán dtnh hình cO kích thước theo tiêu chuẩn quy dỊnh

-س

) b

٠ ك

inm Chúng

١.٩ ﻻ

ب

0,201

،c' có ihế sảu

'١

sụ' dẫn hướng phoi khOng chưẩn

٦

؛1cLia các dụng cụ cán ktiOns điìiis mà chLi \'ếii

ب

5(),

١i dáy có độ sâư lừ)b) Vết rạn: DO là những vê، nứt hẹp khOng thể nhìi، t

nên khi cán phoi cO cdc rổ klìí

chiCu dày ،01 1,5 mm, chúng dược lao nC‘!i do cliiểu rộng cUa rSnh ،rực cán nhO hơn so vOi

ch vẻ'، sẹo ،ừ phoi dúc trưỏc dO

؛.،

chiểư rộng cUa phoi cán hoặc cũng cO Ihẻ do chira làm s

10hình

١

(vừa và

،

١

(

Ngoài các khuyết tật nêu trCn, Irdn bề mặ، Cìla pliOi cán cO thể tim thấy những khuyếttật khdc cO nguOn gOc luyện kin، như I،g(،m xí, ggch tưírng 10, những phần cOn lại cUa vUng

١i dọc theo phần loi cUa phoi cán

.؛

thiên tích tlưối dạng tgp chất phi kim bị kéo d

1.4

p h O i t h E p hợ p k im v A kim lo ạ i màu

1.4.1 PhOi thép hợp kim

Đè che' tạo ra những chi tie'، chịu tải trọng cao trong các kê't câ.u, ngươi ta sử dụng cácthOp hợp kin، làm phoi dập Các thép hợp kim kê't că'u cO thế phân theo nguyên tO hợp k im:

gOm các thép CrOm (Ι5 Χ , 20Χ, 50X); thép CrOm - Niken: (20ΧΗ; 40ΧΗ; 45ΧΗ; 50ΧΗ

;(

thép Ci-òm - Silic - Mangan, 20ХГС; 25 ХГС; 5() x r c ; Х Г С

(

.1.1

Cơ tínli và linh vực sứ dụng сі’іа một sO logi the!، dươc trinh bhy trong bhng

Bảng 1.1 Cơ tinh và lĩnh vực sử dụng của một số mác thép khác nhau

Cơ tinh

м а е thép

Giới hạn

bền σ ٥ (Ν /m m ^)

Glớl hạn

c h ả y σ$

Đ ộ dãn dài ổ (%)

Linh vực sử d ụng

15 370 22 أد 27 7 h ấ m c d ể s ả n xuất: B u !óng, ốc, vit

20 410 250 25 7 a y dOn, th a n h g ؛àng, n ắ p xỉ lanh, m ó c kéo

25 440 260 23 T rụ c , xl lanh, th á n m áy tiện, b ánh dà

30 480 290 2Λ T rụ c , li hợp, bu lỏng, ố c v ؛t

35 520 310 20 T rục, xi lanh m á y ép, b á n h da, trụ c tu ổ c b in

40 570 22^ 19 T rục khuỷu, b ánh râng, nếu cỏ n hiệt luyện: ta y b ؛ên, b ánh ráng

45 600 340 16 T rụ c bánh rà n g , pisto n , th a n h râ n g , đĩa m a sát, 1؛ h ợ p

50 630 350 14 B ánh rãng, p is to n , trụ c cán, b ánh tà u hỏa

55 640 360 12 D ập ỏ trạ n g th á i nOng d ể tạ o c á c chi tiế t như th é p 50

60 650 272 10 T rụ c cán, k h u ỷ u , vOng d à n hồi: g iả m chấn, 10 xo

65 660 380 10 N híp, 10 xo

15Γ 4 0 0 230 24 T rụ c ca m : khớ p li hợp, cá n h q uạt, ổ n g hàn

2 0 í' 4 3 0 250 22 T ru e cam ; khớ p li hợp, cánh q u ạ t, ố n g hàn

30Ỉ 550 290 15 C hi tiế t kẹp, p ê d a n p h a n h , th a n h d iề u kh iển ta y lái

4 0 t 600 330 14 T rụ c khu ỷu , ta y b iên, trụ c trước, ta y p h anh

5 0Γ 650 370 11 Đĩa m a sát, b á n h ٢ âng, trụ c b ánh ră n g

6 0 Γ 700 380 9 Đĩa ma sát, 10 xo xUp páp, g iả m châ'n tà u hỏa

4 0 Χ 100 800 9 T rụ c khu ỷu , khớ p nối cam

50Χ 110 900 8 T rụ c m áy p h á t diện, b á n h ră n g , 10 xo trụ c cán nOng

٠ 950 800 11 T rụ c , ROto, ch i tiế t kẹp, tuOc bin hơỉ nước, trụ c khuỷu

1 8 Χ Η Β Α 1150 850 12 C hi tiế t có đ ộ b ề n cao trụ c khu ỷu , b ánh rang, bu lOng c h ịu lực

2 5 Χ Η Β Α 1100 9 5 0 11 T rụ c va ta y bíèn d ộ n g cơ, bu lOng ch ịu lực RO to, trụ c tu ổ c bin

nươc, c á c chi tíế t chịu tảí lớn

1.4.2 Klm loạ؛ màu và hợp klm của chUng

Hiộri nay اآ،,اﺎﺟ chẽ tạo niily ! ا( ١ ا ا:!اااااة và gla cỏiig áp ا ực nói r؛êng١ người ta sứ dụng nhiỂu kim loại màu và hợp kim cua chiine

cdc thdi ч ٧а cOng nghệ ép VỚI Ciic dưí,n(a kinh V؛، chiẻu dài khác nhau Hợp kim nhOm

thưmg rèn ở nhiệt độ d()() 48 ب(У’С va Siln phẩm cUa ctiúng dưọ'c sứdụng trong cOng nghiệp

ỏ 1ةا rĩiáy kéo, hàiis khOns, đónií t؛iu.

b) Đóng: là kim loại màu c،'i líiih dCo l،',t Kim logi này có thể gia công áp lực ờ trạng

ihdi nOng hoặc nguội Nếu bỉẻn di.mc попе اآ أ khoring nhiệt độ dập là 1 700 ١)800 بc

* La tong: là h(.rp kim đổng, kLm và một sO nguyèn tố khác.

Hrrp kim này có tinh rèn Idt trons khoíins nhiệt độ 650 750 ب()c

* Вгопц: hựp kim dOng với tliiCc nhOm, silic và các пгиуёп tố khác Trong Siln xuất

rèn dập chU yếu sử dụng hai loại hrOttg: bróng nhOm (rèn ơ nhiệt độ 750 900 ب')c) và brOng Berili (nhiệt độ rèn 700 800 ب"C)

La tông và brOng dược cung cấp dưới dạng thanh qua cán hoặc ép

* Titan: là kim loại có độ bổn riêns cao, nó nhẹ nên dược sử dụng nhiều trong công

nghiệp hàng khOng vũ trụ Titan Vi'، hợp kim của nO dược cung cấp dưới dạng thanh cán hoặc ổp Nhiệt độ dập của nó khoiing từ 850 1100 ب"с

1.5 CẮT p h O i

Căt phoi là bước dầu tiên cUa qua trinh cOng nghệ Nhiệm vụ cUa nó là tạo ra phoi có

k ؛'ch thước phù hợp với tinh todn sao clio dU vặt liệu dể tạo nên sản phẩm mà khOng hao phi Phụ thuộc vào yêu cầu сбпй nsliệ Vi'، ptiOi ban dầu cổ thể sừ dụng một số phương phảp cắt sau:

1.5.1 Cắt trên máy cắt

Sơ đồ cắt phoi trên máy cắt dưr.tc thc hiện trốn hình 1.5

rhunh thép 1 đư،Ỵc đưa ban tay hoặc tự động dicli chưyèn trẻ٠١ dàn con lăn 6, tcri CỮ4

thi dhiig 'f'à'm ép 2 dược sử dụng dẻ ép phoi v؛'i(١ dao cắt dư،'ri .٩ và сйпе h،.tn chẻ str ٩ưay

cUa phoi Ợ giai dotjn đẩư Dao trCn 3 di xuOns thực hiện quá trinh Cílt phoi theo một ctiiéư dài xác dỊnh

Hìiih 1.6 thế hiện cắt trên máy cắt cO dao dạt viiOng góc với trục phOi và gOc dao

a = 90", giữa dao trên và dưới có khe hở δ Quá trinh cắt Xíly ra theo ba giai đoạn, ở giai đoạn dầu (hlnh 1.6 a), trong vùng lân cận mép cắt của dao, kim loại trên bề mặt phOi bị dập bẹp một lượng f, dồng thOi với nO, do có khe hO giữa dao trên và dao dưới đă líỊo nên mOmen làm phoi quay di một góc φ Sự quity này gây nên một sự phân bo' Ung suâ't không dều quanh mép cắt và nó làm cho mật cắt khOng giữ dược vuOng góc Dể hạn che' str quay, ngưOỈ ta cần sử dụng một lực ép phoi Với một lượng phoi bl dập bẹp dã gây nên một sự biẻ'n cứng nhâ.t định quanh mdp cất

Giai đoạn hai (hình 1.6 h diễn ra khi dao bắt dầu ăn sâu vào vUng giOn do kết quả của biê'n cứng trước dO LUc này các thớ kim loại bị cắt di^ Khi dao tiến sâu thCm một lượng nhất định, kim loại đ؛Ịt mức độ biê'n dạng tới hạn, làm xuất hiện vết nứt có XU hướng

di nghiêng từ mép cắt trên tới mép cắt dưới (hình 1.6 c) Độ nghiêng này phụ thuộc vào cơ tinh kim loại và dậc biệt phụ thuộc vào khe hở giữa dao trên và dao dưới Do vậy người ta pha؛ khống chế khe hở δ với một giá trỊ nhất dỊnh Giai đoạn ba dược dạc trưng bằng sự phai triển cUa vết nứt từ hai phía cúa mép lưỡi cắt cho tới khi chUng gặp nhau và tảch hơàn toàn hai phẩn phoi ra khOi nhau

Mỗi giai đoạn cUa quá trinh cắt sẽ tương ứng vơi các vùng dặc trưng quan sat dược trên mặt đầu A của phần phoi bỊ kẹp và mặt đầu B của phần bị cắt rời (hlnh 1.7)

VUng 1 ,1 ’ (vUng bỊ ،lập) và 2, 2’ (vUng bị thắt) tạo ra ơ giai đoạn dầu VUng 3, 3’

(vUng bị cắt) hìnli tliành ở giai đoạn ha؛ VUng 4 4 ١ (vUng trư ^ ) hình thành ơ gia؛ do^tn ba.

Hmh 1.7 Dạng dặc trung cUa dẳu mặt phOi sau khi cắt

cắt đạt tốt nhất Chat !ượng لاا(اا

اى،.,'اﺎﺟ

z sao cho chiit

؛ ١i Iigười la cố 2ãn)i

Đè (íat c!trọc ،ìiểii này, ngoài yẻ'u tO \'ẻ han chiit kim

nhỏ thi Ciíc vẻt nứt từ trên va dưới mhp cắt ١

ا!ا!؛

i

، d،.r

\'؛'ا Nhii khe htí giữa lưh'i cắt trên JỊnl١

p nliau làm cho mặt cal ch havia chn k ill cắt với klie hở lOn thi mộc dầu (؛

qtid Ihti ch thh Ihm plihi c ll hỊ cong vhnli Vì c

iy hoặc dư،'rng k ín li phhi V íing dập nát z thực tế sẽ giíim

؛'7f chiềti d

؛3

; dưoc nhu tang hé mqt tiê'p xtic cUa vht lihti cht v

١ilc du'،')'ng kín li của phoi cht T rong trương họp cắt phoi.،trong gih-ị hqn o.d -Τ- Ü.6 chiểu dhy h

da dưực chu vi p h o i

'

أ،'ا

Độ nghihiig cUa mặt cht iinh hưo'ng Ihn

nhv diit ơ phía cuOi cLia thanli và ch độ

ا.

ا,ارا-١ 1

n phhi sh dụng lực clian '؛

Ihrn khoang lOTr lực cOng ngh

t trục khuỷu, ơ các máy cắt mới

؛-،

c máy c

؛'،

tạo I،i،tl sh di.،ng mhy cắt mới dế thay thh' clio c

t cht do vậy da loại bỏ dược sự uốn cong ,

:

)1.1(

p = k σ, F ^ 0 ,7 k ơ h F1

’rong dh

cơ sở để chọn máv Ciic máy Ciìt hi^n nay

ا ﺔ ﻟ ا ا ا

! Lực cắt tinh t.án tiico cỏi ١ g thức

MN Trốn các may cắt này', nếu cắt n«uỏi thCp có giới

,.؟

2

ب

1dược thiCt kế với !ực Ciìt từ

220

mm hơ(tc tidt diện

؛55

hijn bền 450 MPa thi kích thước phôi cO thể cắt với dương kinh

؛12Irình/phút thay đổi từ

ﺎﻫ

،

1

، ذأا ٠ ا'

15%

؛

!()khi dó mặt cắt thi! dược sẽ sạch hơn và lực cắt giam

5+: «

ỉ)ò cié cãl phối tấm (h 1.8 e), dao trẽn thườriiỉ thiết kẽ nshiêntỉ so với dao dưới một góc khoang 2" Với cách bỏ tn' nàv vừa d؛im bao dược chất linmg mặt căt mà lực cắt lại đòi hỏi khổng lớn Khi cắt thép ưóc (h 1.8 d) L’óc nghiêng thict kè khoang l'’30, trong trường hợp này dao dưới đưực chế lạo ghép từ hai nưa.

Ị3ao căt có thể chế tạo liền hoặc ghép IÌ1\ thuộc vào kích thước phôi dịnh cắt Tuy vậv, trong bát kỳ trường hợp nào thì góc rniii sắc cúa lưỡi cãt thường chè tạo dưới góc vuỏttg 90" dế có thê sử dụng cá hai phía cua lưỡi cát Các kích thước tương dối cúa dao cát dược thè hiện trẽn ICinh 1.8

Vạt liệu làm lưỡi cát thường là thép dụng cụ cacbon hoặc thép dụng cụ hợp kim; YIO,

5XHB- ٦X H M , 5XM 4XC sau khi tỏi và ram dat đỏ cứng 444 s- 514 HB.٠ ٠ c

1.5.2 Các phương pháp cắt khác

1.5.2.1 Bẻ nguội

ỉk ' nguội dược sử dụng dè thay thê cho cãt các phôi lớn hoậc khi phôi là các loại thép giòn, cứng, khổng cỗ vật liệu làm lưỡi cãt cứng hơn So' dồ nguyên lý của bẻ nguội thê hiện trên hình 1.9

Nguyen lý cơ bán cùa bé nguội là dùng inòmen uốn gãy ứng suất tập trung trong phôi

dã dược khía rãnh trước đạt một gicí trị lớn gây nèn phá huỷ giòn, ứng suất kéo lớn nhất ở mép vết khía cổ thể tính theo công thức:

Trong đó;

ơ - ứng suất khi uốn không có sự tập trung ứng suất;

h١ r - chiều sâu và bán kính rãnh khía.

Với giá trị dạt được lớn nên ứng suất ở mép khía đạt giới hạn bền trước khi các lớp giữa đạt giới hạn chảy Do vậy quá trình uỏn xáy ra trước khi bị bé gãy không vượt ra phạm

vi cúia biến dạng đàn hồi Vết nứt dược tạo nên tiến sâu vuông góc với trục phôi và tạo nên

sự plhá húy giòn tírc thời cúa vật liẽu Hành trình công tác cứa các đầu bẻ thường không

ا؛أاﺎﺟ ظااآاا حآ ٧

ا

؛

ا'ﻻ

آﻶﻟﺎﺟ ااا؛جﻻ ؛ ٦ طا 6 ا 1 لا لﺎﺟ ١

؛ ٠ ا جذﻹ

ة ا

.phoi

ﺀﺎﻧﻵ

؛اﻻ 1

، ا؛اﻻ 1 ا

أة أ ١ ا،

0 اا.

٤١

^

khía

جآ ٧ 1 ة ٧

n

ج

؛nh

>ا 1٧ ١ ا('ﻺﻟ ج 0 ﺀ؛ا

il

ا'

kh

ةآ ٧

l

ة 0

ph

أﻻﻻ اﻵ؛

٧

gcSc

ﺔﻟاة ٧٧

Ilg

ا

phi

؛\أ ٦٦ ل ﻻ؛

٧ 0

؛ا ٧

khỏng nhẵIl

؛ () 6 (ﻞﺧ>ا ٧ (ﺀاا؛خ

llg kh6ng p ذذ

d

ة أ ا ا ا 0

€ ﻻ

؛kh

غ'ا ٧ ج'ﻻ 0 ا ٢ ح؛ح

thép

ة 1

؛ﻻ 1

! (أأ ٧ 16

( 0 ه 0 ة 1 ( ؤ،ا؛خﻻ ٧ ﺢﻫﺆﺣ

)

11101

70

th6p

ه

6

ﺀ لا

16

ة

6

اا'لا ة

أ'؛ﻻ

N6u

ة 'ا

!bằng ngon ؛

166

اةﺀ

(6

لا

6

ﺀ ﺄﻫ

0bằng

ﺦﻟا

؛6

ﻲﺣ

6

!00

ى

1(khía ،hường

١

ح

٧

'ﺀ ٧6

^ةﻻ أا 6

؛ 6 ح

ứa

ا ااة،راا

bằngcắ

٧ ' 6 اا 111111 7

؛ 6

10(60

11111 3

؛ 2 (),

rộng

ﻻ 6

؛ 6 ا ﻻوا

ﻻىى

t6ep c ứ n g ؛

٧6

ا

' 6

ا ﻻ

؟ 6

= 6

111111

ة؛

6an6 p6

،

ﻻة>' ﻻ

66 6

ﻻ

، 616

،

ﻻاا

0 0

ﺎ ﻳ

ﻻﻻ

! 2 1 1,3

ف

0

٧ 6

،' k6t'a 0 ١ ﻼﺧ

٧ 61 6ép 061

،ا-ﻻﻻة:

tập

،ﻻا ﻻﻻ

ﺦﻟا

60

و

6

؛16

-ﻻ ا ,

;660

ي

1

ﻻوا ﻻذﻻاﻵ

1

ﻻ

6

06giữa

ﻻ

0ng

0666

ﺎﻛ

-ا<)

:0660ờng

ﻻ ا

600

،ng

، 66

ﻻأ

0 ١

, 0

ng

ﻻة ﻻﻻة 66

؟ى 66 0

!ي ﻻو،

اﻵ 6 ﻻ؛

0 ﻻو 0 ﻻﻻ 6 ﻻا(ﻻ 8 60 - 6 ﻻ:

= 6

،اةﻻ

ﻻ؛

0 Khi 66 ph ﻻ

66

ﻻ

، 'ﻻ

؛ 1 ؤا

، ﻻﻻة 66

iểm

ﻻ 00 ى 6 ﻻ 1,1

؛ 1,03

= 6 6 وﻻ 0

؟ﻻو،

ة 0 0 00 ﻻ 00 ﻻﻻ 0 1

،،ﻵ ﻻﻻا ﻻااا 1 ﻻ ىﻻ حﻻﻻ

و، ٧

ة 00 ﻻ و'ا

06

00 ﻻى

،،ﻻ ﻻاﻵ 61 ’ 66

، 00 ؛ 60

، ة 0 ﻻﻻ

و ٧

ﻻ) 0,8

=

„ا؛اا 1 (

ﻻ بﻻﻻ

b k g

ﺀقﺀ

1.5.2.2

ﻻﻻ وا 61 اا

،ﻻا ﻻا 0

،،؛

ا ٧

،وا

i

ﻻ

p6 ة 6 0 ﻻ 0 ة 0

£N

ﻻ،.

0 6

،ﺔﻟا

060

0

،ﻻ 6 ﻻ ﻻا

o g

ﻵ

c6 ﻻ 6

و ا ٧ وذ 0 ا ا 0

؛ 6 ااود/

،ﻻا, ﻻا 0

؛ﻻوا

£ 0 ﻻ(.ﺀ 1 و'ا

06

ﻻ

06

نﻻ 1 0 ة(.) 0

bằog

ةﻻ.حﻻا 6

ﻻوﻻ 0 ؤ 0 ا 1

nib Cilt Khi títns hàm liri.rne Cíicbon và

các пеиуёп to' hi.Ịp kim clt bíìna IIŨI.ỈI lira sẽ' trtl' Iibn khb kliitii khi dó cần phtii sir dụng

١t chnií như cẳn làm nguội chậm sau klii

؛1niine nbiis so bộ phbi iriroc khi c

؛tiling V

c٥t xong dể triinh tao nCm vẻ't nứt tlo ứng siitit nliiẹt

١y hao phi kim logi vl mgch Cắt thưi',112 C

؛

cũng g

n (؛

ngpn Itra dược sử d ụ n iỉ dè’ căt nhữníí ptioi co kích thước l

15.2.3

Cắt bằng cưa máy

im bílo pliOi c liín h xá c

؛' Các phương phUp cắt nẻu trè ii déu cb tiliưpc dibin khbng d

D uiiy sai ctia phbi ci١t cb the’ tới vài m ilin ic l Do vậy nCu Ciit bàng cưa máy cO thể tiánh

i't lượns mặt cắt Cưa máy cO thể la loại cưa

؛'

io du'،.,'c ch

’؛

dưọc Iihưt.ĩc điếm t!-ên và Igi díim b

cẩn vtri lươi thẳng chuvển dộng tỊnh liến ktii'r tiồi hơ(ic cưa dla chuyên dộng tjuay Nliưực

ip, hao p h i dụng cụ (lưỡi cưa (

i Iihng sui.it th

؛' diẻ’rn cua phương pháp cắt bàng cưa máy l

lớn do V(IV phoi là thanh thCp chi’ cắt bảiig plỉương pháp nily nẻu có yêu cẩu cao về độ

il kim logi và họ'p kini milu thi phương pháp này lại

؛ chíiih Xílc theo chiều díii Ngược lại, c

dưt)'c sứ dụng chủ yếu vì nO tránh dược sự dặp nát, bavia dầu mặt cắt so VỚI sử dụng các

phương ptiáp khac

1.5.2.4

Cắt bằng tia lủa điện

Ịt động cUa phương phap cắt bằng tia lứa diện là tạo ra dơản mạch ờ dây

؛Nguyẻn lý ho

dẫn dê gảy ra sir pha huỷ kim lơại bàng dbng điện xung Sơ đổ nguyên lý cUa phương pháp

1.10 dưực thí' hiện trẽn hìiih

Hinh 1.10 So dồ nguyên ty cất bằng tta 1 ٧ ق diện (a) và cắt bàng co - anOt

Phỏị dược nOi với cực dương cUa ng.uồn điện 4 (a nOt), dụng cụ cắt (cưa dĩa hơặc cưa cần) 2 nối vơi cực âm (ca tốt) Cả phoi và dụng cụ cắt dược dặt trong thUng chiía dung dịch khOng dẫn diện NguOn điện một chiểu 4 ngp cho tụ diện c Theo chu kỉ (vài lần trong một giây) nó phóng diện một lần tại vUng tid'p giáp giữa phoi và dụng cụ cắt Cường độ dOng điện khi phOng tia lửa có thể đạt tới hàng trảm thậm chi hàng ngàn ampe COng suất của

xung 4 ﻻا؛ dạt tới hàng chục kiio oát Mảt dọ tlOng diện tgi vỊ tri cắt dạt gia trỊ rất lớn làm clio kim loiỊÌ tai vUng dO khOng những bị nbiig chhy mà cOn cO thể bỊ bốc hơi Trong trường

hợp n١ ạt c؛؛t lớn, khi c ١؛ l sẽ tOa nhiệt ntiidii nẻn ngirOi ta ktiOng dUng các chất dễ cháy làm

' ١

,ện

ااﻻ!اذذ

mOi trường cách điện mà phai sứ

і nưd'c cd pha'

thêm một chút axit boric

điểm cUa phương phdp cắt này là đdm bíio chíil tư(íng mặt cắt tốt hao tOn kim lopi

ư |ih،')i c

؛năng sưất căt ihà'p (để cắt phOi cứ dường kinh 60 m!n cđn 2,5 phdl và 19 pliUt dd c

Ф 200 m m

.(

Ngoài các phương pháp cát phoi kim lơ;:ii kể trdn, hiện nay người ta còn sử dụngphương pháp cắt bằng tia nước có áp sưất cao với áp suất cila tia nươc Iổ’i hàng nghìnatmOtplie cổ thể cắt dược những tấm kim loại dày râ't nhanh chOns mà sự hao phi kim lopikhOng dáng kể Các thiết bị này hiện nay cO thể làm việc theo chương trinh lập sổn nên cO

.thể cắt dược những phoi có hlnh ddng phức tạp

Chương 2

CHẾ ĐỘ NHIỆT TRONG CÔNG NGHỆ TẠO HỈNH

CHI TIẾT DẠNG KHỐl

2.1 KHOẢNG NHIỆT ĐỘ TẠO HÌNH

Nun؛ỉ kim loại khi rèn và dập nón؛z là inộl trong sổ các nguyên công cơ bán của sán xuât rèn - dập Chế độ nung đúng trước khi rèn dập nóng cho phép tâng năng suất thiết

bị, tiết kiệm nhiên liệu, năng lượng và giám giá thành vật dập

Mục đích của việc nung kim loại trong công nghệ dập tạo hình, nhất là đối với các chi tiết dạng khối chủ yếu nhằm giám trở lực biến dạng v،à tăng tính dẻo, tức làm tăng khả năng biến dạng cúa kim loại Dưới đây sẽ xem xét sự thay đổi một số tính chất cơ ~ lý của thép khi nung

Tính chất vật lý quan trọng càn phái tính dến khi nung là độ dẫn nhiệt Độ dẫn nhiệt cùa thép phụ thuộc vào hàm lượng cacbon, hàm lượng các nguyên tố hợp kim như crôm, niken, v.v (các nguyên lổ hợp kim thường làm giám độ dẫn nhiệt) và cấu trúc của thép

Độ dán nhiệt của thép khi nung thay dổi theo quy luật nhất định Khi nung thép tới nhièt dộ nằm trong khoáng từ lOO dến l 0 ؟ ''C, dộ dần nhiệt của tất cả các thép đều giảm Diêu này dược giải thích là, tuỳ thuộc vào mác thép vùng giòn nguội nằm trong khoảng nhiệt độ từ 200 đến 400"C Khi nung thép đến nhiệt dộ cao hơn khoảng nhiệt độ này (thấp hơn điểm lới hạn AC|) thì độ dẩn nhiệt của thép lại táng lên Trèn hình 2 1 cho biết sự thay dổi của hệ số dẫn nhiệt X phụ thuộc vào nhiệt độ Sự giảm độ dẫn nhiệt khi nung thép có ý nghía quan trọng trong việc xác lập chế độ nung khi rèn và dập nóng

Hình 2.1 Sựthay đổi hệ sô dán nhiệt

X của thép phụ thuộc vào nhiệt độ

1 Đối với thép cacbon mềm;

2 Đối với thép cacbon cúng;

3 Đối với thép hợp kim.

M iĩc t <7ó, ٠f

quan tr o iìg k h i hl^.n cỉạne liK) hìnli là đ ộ ben CU^I ih C p

١

!Một trong số cht lieu co' lln

độ hcn \'à làm liìim đ ộ d c o caa làm ưian٦ n٠١uc đích cua viec nunư là ỉth^n٦

Như đà neii ti'ẻn١

؟biin

؟như !iliau Tron

؟؛"؛!!

trỊ(؛

٥b khi nung, MPa Bảng 2.1 Giới hạn bển của thép

cUa thép khOng lOn hon 80 MPa Diều n؛i٧ cho phép rèn và d٤)p các loại phbi thép mà khOng

sọ chUng bỊ phá h٧y và có thể sừ dung thiẻ.t bỊ có cOng suất thấp hon nhiều SO vOi thiht bỊ dUng để gia cOng các phOi thép này 0 trạng thái nguội

Ngoài ra, quá trìnli nung có ảnh hường dáng kể dê'n tO chức của thép, dặc biệt là khi

nung dến nhiệt đọ cao hon d؛ểm tới hạn trèn A c١ quan sát tliấy có sự lớn lẻn cùa c؛؛c h؛jt

Theo mức độ tăng thOi gian giữ nhiệt và nhiệt độ nung, kích thước cùa các hạt austenit tang ICn Cường độ lOn lên của các hạt austenit tăng mạnh khi nung thép tOi nhiệt độ cao lion nhiệt độ tOi hạn lOn lên của các hạt

Tuy thuộc vào mác thép (chinh xác hon là phụ thuộc vào thành phần hoá hí.rc cha thép), nhiệt độ này nằm trong khoíing từ 1000 dến 1200''c Cường độ lOn lên của các hạt austenit khi nung dối với các loại thép khdc nhau cũng khác nhau, và khi làm nguội chậm thép này thi lổ chức austenit sẽ chưyến b؛ê'n thành tổ chức ferit - peclit 0 nhiệt độ xác định Các hạt austenit càng lớn khi nung thi sẽ nhận dưọc các hạt ferit và peclit càng lớn và do dó

co tinh cUa thép càng thấp Vì thế, khi làm nguội thdp dă dược nung nOng Ihl các h٤Ịt ausienit

khOng những khOng nhỏ di, mà ngược lại có thể cOn tăng lên (trong khohng nhiệt độ cao hon dường AC|, tức là trước khi cO chuyển b؛ê'n austenit thành ferit và peclit)

Nếu ti'ong thOi gian làm nguội thCp x؛iy ra quá trinh b؛ồ'n dạng (rèn, dập, cdn, V V.), thi các hạt austenil bỊ phá vO v،à cấu trUc của thdp klii dO sẽ thay đOi theo hai liướng Một

؛' các hạt bỊ biẻn ditng v

١

، L’h

١ ا;آاا

^؟

lc d() anh liií(',!ii

؛ 1 Măt kh

ا ا

1 kèiĩi thc'،, dd là sự vỡ vụn của các

lèn cha cdc hạt bidn

اا

1 ،١

Sự ,

ﻲ ﻟ

1

١ ا

ﻲ ﻟ

1 liư'0'ng

اا ٠١

، tiình biC'.n

ذ ٧ ا)

1(

٢ a v

١

؛

tlập cán V.V.) e(

2 0 C rM n S 2 ^ ا S C rM nS !; 2 5 C rM n S !A 1200 870 800 1 1 8 0 - 8 5 0 3S C ٢ M oA !A : 3 5 C ٢ M o V A 1180 950 830 1 1 6 0 - 8 8 0

1 2 C r1 7 :1 5 C r2 5 1120 820 720 1 1 0 0 - 7 5 0

càng mạnh và nhiệt độ

ز

،1

لا

Mức độ biCn dụng càng lớn lliì các h;.it t!!ih thể bl Idm

kim loại sau klii kdt thiic biẽ.n dạng cdng cao ihì cdc diều kiỌn thuận lợi cho quá trinh kê't

t Từ dây cho phép rUl ra

؛.،

1cho sir l(',n lèn cha cdc li

ر

،1càng thuận

'؛

th

١

،'thực tế là: cẩn biCn dans kim lo;.ii ،', nhiệt độ cao nhdt c

nên kết tliUc qud trinh biê'n dạng (rèn hoặc d;Ịp V.V.) ،', nhiột độ tương dối thấp (gần điểm

AC|) dể khOng cho phép các hat cO khil năng plidt triển do kê't tinlt lại gây ra

Do dỏ, phíii tiê'n hành biến dạng (rèn hotc d(،p nOng, V.V.) ở khodng nhiệt độ xác định

iy thay đổi dáng kể phụ thuộc vào

ﺀ

khoiing nhiệt độ rèn

-Nếu dừng rèn 0 nliiệt độ cao sẽ làm cho C íic h^t tinli thể cổ kích thước lớn do kê't tinli

uy nhiên, nếu kê.r thUc rèn ợ nliiệt độ thấp thi

' ٦

ا

1nhiệt độ và mức độ bidn dạng, ở nliiệt độ cao kết tinh

thúc ngay trong khoiing thOi gian giữa các nlidt đập của dầu búa; 0 nhiệt độ tương dối thấpthi quii trìnli kê't tinli lai xdy ra rdt chiim iNgoài ra, kícti thư،',c hat sau biê'n dạng nóng còn

phụ thuộc vào trị sổ’ mức độ biến dạnc Hình 2.2 cho biôt sự phụ thuộc của kich thirớc hạt sau khi sia công áp lực nóng ớ các nhiột độ và mức ck) biên dạne khác nhau.

Hình 2.2 Kích thước hạt tinh thể thép (do kết quá kết tinh lại) khi gia công áp lụ t nóng

Quan sát biêu đồ trên hình 2.2 cho thấy, nhiệt độ biến dạng càng cao thì khoáng mức

độ biến dạng tới hạn tức tại đó kích thước hạt có trị sô lớn nhất - có xu hướng rộng ra do điểm bắt đầu tăng mạnh dịch vé bên trái, còn điểm kết thúc tăng mạnh lại dịch về bên phái

Do đó, nhiệt độ kết thúc rèn c،àng thấp thì mức dộ biến dạng tới hạn càng lớn Đối với nhiệt

độ kết thúc rèn của đại đa số mác thép (800 - 950٠’C) thì mức độ biến dạng tới hạn nằm

trong khoảng 5 - 15%, còn ở nhiệt độ 1100 - 1200'’C thì mức dộ biến dạng tới hạn nằm trong khoảng 5 - 10%

Như vậy, khi rèn và dập ở vùng nhiệt dộ cao thì mức độ biến dạng nên áp dụng nằm trong khoảng 25 - 30%, còn khi rèn ở vùng nhiệt độ thấp thì mức độ biên dạng nên áp dụng nằm trong khoáng dưới 5% Điều này cho phép loại trừ được hiện tượng kết tinh lại trong vật rèn sau biến dạng và giữ được cơ lính cần thiết cho kim loại vật rèn

2.2 CHẾĐỘ NUNG VÀ LÀM NGUỘI

2.2.1 Chế độ nung

Chế độ nung kim loại trước khi rèn và dập nóng bao gồm việc xác định các đại lượng

cơ bản như nhiệt độ lò khi chất phôi vào lò; nhiệt độ nung phôị; thời gian giữ nhiệt ở nhiệt

độ đã cho; lổng thời gian nung; khoáng nhiệt độ rèn Ngoài ra, phương pháp xếp phôi trong

Người ta cở qanu nuiiíi

tliiti dco và cudi cỉinư là Ihm thns ntng sudl nung v،à

d(tp (thườnc nhng ^Uiit dập phụ thu،)c

n t(f(.íng iu'n do dng suiit nhiệt eây ra trong siai doítn dẳu

؛؛

ddm bíio sao cho hhOnq xtiy ra h

t lưtíng v(،t nung - tức

' ١

Độ dần nhiệt của kim loai vật nung CÍUIS can lidl diện phoi nuns c;"،ns nhd ihl c

c dọ nuns cdns lidn quan trực tidp ddn nhiệt độ(؛

nans áp dqns tốc độ nuns Idrn Nsnài ra t

cUa budns Id (nhiệt độ Id

.(

Lý thuydt và thực lidn da chLrns td răns tdc độ nuns phụ thuộc đáng kế VÍIO độ chênhgiữa nhiệt độ Id và nhiệt độ phoi nuns Độ chênh nhiệt độ này càng lớn thi tdc độ nungchng cao Do đd khi Id có nhiệt dọ càns cao ihì quit trinh nuns phdi xảy ra càng nhanh

Ịp cán, V.V.) thi độ chênh giữa nhiệt độ Id và nhiệt

؛Thdng thường khi nung phoi rèn (d

13-1.300trong kholing

'1'

dc dd niins cd thể dược biẽu diễn dưlĩi dgns phifOits trinh vi phim dẫn nhiệt Phuric:

Ằ - hệ số dẫn nhiệt cUíi vật liệu phoi;

c - nhiệt dung riêng cUa vật liệu phdi;

p - khdi lưựng riêng của vật liệu phdi;

X - phưong truyền nhiệt;

T - thrti gtan nung.

Khi nliiệt độ tăng, hệ sd dẫn nhiệt silim nCn hệ số dẫn nhiệt độ cũng giảm Độ chênh giữa nhiệt độ Id và nhiệt độ phoi càng lớn ihì tốc độ nung càng cao Ngoài ra, độ chênh nliiệt dọ giữa bề mặt phdi và tâm phbi Cítns Idn thi gradien nhiệt độ càng tang, dẫn đến càng dễ xảy ra ứng suất nhiệt độ gây nsuy co xua't hiện vết nứt tế vi và phát triển thành vẻ'l nứt thd dqi Vì thê' 0 giai doqn phoi có nhiệt độ thấp, tốc đọ nung phai thấp dể tránh ứng suất nhiCl d t nhltl la ự nhiệt độ chuvdn biê.n phii

Đế tranh ứns suất nliiệt dọ tdc độ Iiuns phai dam bao sao clio độ chênh nhiệt độ s؛ữa

bề mật phoi và tam phbi ktiOns vưọt quá sidi hqn clio phdp [3];

PE

(2.2)

Trong đó:

A hệ sô phụ thuộc vào hình dạn phôi nung;

A = 1,05 đối với phôi tiết diện vLiôns hoặc chữ nhật;

A = 1,4 dối với phôi tiết diện tròn;

|ơ] “ ứng suất nhiệt độ cho phép, thườn٤ỉ lây hằng giới hạn bền ơ٠١;

(3 hệ số nở dài của vật liệu phôi;

E - môđun dàn hồi của vật liệu phôi

Khi nung phôi có chiều dày lớn hoặc phôi có tính dẻo kém, nsười ta thường áp dụng chế độ nung phân doạn bao gồm một số giai đoạn sau:

1 Nung tới nhiệt độ chuyển biến pha với tốc độ nung cho phép;

2 Giữ nhiệt ở nhiệt độ chuyên biến pha;

3 Tiếp tục nung đến nhiệt độ nung cần thiết với tốc độ nung cao nhất có thể;

4 Giữ nhiệt ớ nhiệt độ này dể dồng đều hóa nhiệt độ theo tiết diện phôi

Giai đoạn 1 và giai doạn 2 chiếm khoáng 70 ~ 80% tống thời gian nung Đối với phối

có tiết diện ngang hoặc chiều dày nhỏ (s < 80 120 mm) thì có thê tiến hành nung với tốc

dộ không hạn chế

a = 1 a

a - 1 -

777

7 777777:■

a ~ ĩ

a -= 1 2 5

7 7 7 ^ ^

Hình 2.3 Trị sô của hệ số a phụ thuộc vào cách xếp phôi trong lò

Thời gian nung phụ thuộc vào nhiều yếu tố, trong đó chủ yếu là tốc độ nung, cách xếp phôi, kích thước phôi và thiết bị nung được sử dụng

Đối với thép có thể xác định thời gian nung theo công thức kinh nghiệm của N.N Đôbrôkhôtôv [4] khi nung phôi nguội đến 1200'’ C

Trong dó:

T - thời gian nung, h;

^ a ٠?

D đưtnỵ kinh hoặc CÌỊHĨ [ihỏ!, ni

:

);

2.3

١ị (hình)xcp ph اآا

١

; ١ ا

a - hẹ sỏ' phụ !huột vào

h،;p kini trong thííp; dối

!(؟

nmiyên '

ا;ا

thép hợp kim !

١

(

p, K = !(); dd! v'

١

؛

١ị thi'p cachon th،v

2,ihOi gian nuntr cố thể

ة

)

١i/ dườne kinh (1./D

؛'d

ااااا

1

ا'

Khi niing phoi ngán với ty lệ

à \á i \J d = 1 thi thOi sian nuns

t\' lioạc dtííiiis kíiili phoi

X = 1,0 + 0,06(D 30) phiít/ 1 em chiểu d ly hoặc dư

Gần dày trong sản xuất da ap dpng nliiểu phưoíig plidp nung hiện dại như nung bằng

ện Ciini hns VÍI nung bàng dung dỊch điện phân Bản

؛ê'p xúc, nung bằiis dOng d

؛

dOng diện t

chat cUa các phương pháp này la

:

١ ilg vai llò diện trO Dây dần cO điện'a) K ill nung bằng dOng diện tiẻl) xúc till !itioi d٠

trơ nhO hơn diện trơ cUa phOi rất nhiổu nên khi có tlbng điện cường độ cao chạy t]ua thiphbi (diện trơ) bỊ nung nóng, ưu điếm cila phương pháp này là tốc độ nung nhanh

,

b) Khi nung bằng dOng diện cam ứng (nung gián liếp) thi nhiệt độ của phoi tang lên

ện xoáy và do quá trìnli thay dổi chiều từ hoá cUng sinh ra nhiệt Theo hai

؛

do dOng d

phương pháp trên, nhiệt lượng sinh ra ngav trong kim logi nlitrng vân có sự chênh lệch nhiệt

độ theo tiết diện ngang Sự truyền Iihiệt va sự can bằng nhiệt độ khi nung bằng dOng diệncảm úng chU yêu nhờ dẫn nhiệt

c) Phươns pháp nung bằns tlung dịch diện phan dựa trên nguyên lắc của hiện trrợngsau Khi dOng diện chạy qua dung dịcli diện pliâii (mrớc muối) có hiện tượng nung nOng âmcực mãnh liệt Trong khoảng thời gian ngắn (0,012 - 0.00Is) quanh âm cực xuất híện dOng

10000-

8000(diẹn truyền qua lớp màiis khi mbng (kltí hvdro) dưới dgng các vi đlộn tích

ns nuns phơi chinh la cac vi diện tích dO và nhiệt năng cUa'؟'

diện tích/s.cm) Nsưồn năns lu

,mhns hơi hydro

Các phương pháp nuns bằnư لا؛آااذذ !ư،.i'!ig điện cho phCp tiết kiệm kiin ا، ١ ا.،ا do Ịihỏi

khdng bỊ cháy và thoat cachơn tudi thp khudn caơ hơn (dơ ít Viiy lèn) và nhiệt d،) phc٠)i dCu hơn theo tiê.t díện Nung bằng n;١nc !ưọ'ns diện c،'١n chơ n١ ؛ nư ٩uàt cao, diéu kiện !aơ dộng dược c ا؛ i thiện (khOng có hơi dộc, nOng như 10 dUnst nhiên liệư) dề tự dộng hoá khảu C'١ ؛'p v١؛ nung phoi, V.V Tuy nhiên, nhược dỉểin cUa cdc phương phiip nung này dOi hbi nguOti diện năng tiêu thụ lơn, chi phi cho khâu nung cao M(،t khác, các phươ'ng phdp !lung này khd áp

dụng clio pliỏỉ dỊnh liình phức tí.ip v،à Iiơng tiư،'١'ng hi.,'p phai nung phbi nhiCu l;'in tliì thao tdc

phức tgp, không tiện lợi

Dể thấy ا ة hon hiện tượng phát nhíệt cUa phoi tiong quá tiình biến d؛.،ng, ta xem ví dụ

sau: chOn một phoi hình tiụ cổ dường kínli D = 0 ؟ mm, chiéu cao H = 65 nim (nặng I kg) xuống chiều cao h = 20 mm (mức độ biê.n dqng í = 700 (ﻢﺑزﺀnhiệt độ 120Ũ"C Với mức độ biê'n dạng này, cần phải tiêu thụ một còng líí 6200 Nm Nẻ'u tốc độ biến dạng cao, gia thiết 85% cOng này blê'n thành nhiệt thl lương nhiệt Q = 5 kJ Tiong khi dó, 1 kg thép ở nhiệt độ 1200''c c6 nhiệt lư ^ g là 838 kj Vậy nhiệt sinh la tiong quá tiình biến dạng chiê.m khoang 0,6% nhiệt lượng phôi Nếu nhiẹt độ càng thấp, tlil nhiệt lượng phoi càng thấp va cOng biẽ'n dạng càng lOn nên tỷ lệ giữa nhiệt do biê'n dạng và nhiệt của phOi càng cao Nhiệt năng này

sẽ gOp phần làm nung nóng phoi thCin

Thtic tếcũng chứng tO lằng, nê'u vuOt một phOí 6 nhiệt độ 800''c thi sau mồi lẩn dầu búa dập xuống ta đều có thể nhận thâ.y bàng mắt thương nhiệt độ của phoi tại vùng bíê.n dạng cao hon các vUng khác (màu sáng hon), hoặc khi cliOn một phoi 0 nhiệt độ thường (20" c chẳng hạn) thi sau khi chOn nhiệt độ phoi có thể lên tới vài tiăm độ

Tinh toán tỷ mỷ xem ở giai đoạn nào vật lèn dược làm nguội với tốc độ cao hon la một việc lất khó vì nó phụ thuộc vào lất nhiều yếu tố Tuy nhiên, cần phai lưu ý lằng việc giảm tốc độ làm nguội phoi tiong giai đoạn dang lèn - dập la một việc lâ.t có ý nghla kinh

t ế - kỹ thuật, nhất la dOi với vật lèn cO khoang nhiệt độ gia cOng nóng hẹp, vật I'èn có hình dáng phức tạp pha؛ lèn qua nhiều bước nguyên cOng

Bảng 2.3 cho biê't một vài sO liệu về tOc độ làm nguội vật lèn cO kích thirOc trung binh dược làm nguội ngoài khOns khi (.’C/phút)

Bảng 2.3 Tốc độ làm nguội vật rèn (٥c/phút) ngoài không khí

Khoảng nhiệt độ. "C

Đường kinh vặĩ rèn mm

800 ٠

Nói chung, việc làm nguội sau khi rèn không phức lạp lám nhưng nêu không chú ý thì có thê gây ra phế liệu hàng loạt

Các chi tiêt nhỏ, sau khi kết thúc ròn dược làm nguội bằng cách xếp thành dống ІсУп trong lò kín, trong lò có chứa vôi bột, hoậc trong lò có nhiệt dộ thấp hctn nhiệt dộ ngừng rèn, tức là cô gắng làm nguội càng chãin càng tbt,

Các chi tiết lớn (D = 0 0 ؟ ·í- 1500 mm), người ta làm nguội ngoài không khí, đôi khi còn làm “ áo" bao lấy chi tiết để giảm tốc dộ làm nguội kim loại Các áo cách nhiệt được làm băng amian và cách kim loại từ 0؟ đến 120 mm

2.3 Thiết bị nung phôi

Thiết bị nung nói chung và nhát là thiết bị nung sứ dụng nhiên liệu thường có các bộ phận chính gồm buồng đốt, buồng nung, hệ thống thoát khói, thiết bị trao đổi nhiệt hoặc thiết bị hoàn nhiệt, hệ thống đường ống Các bộ phận này dều có chức năng và công dụng riêng nhầm đám báo cho thiết bị nung hoạt động theo chế dộ cho trước Ngoài ra, trong các

lò nung cònrsử dụng hệ thống băng tái, máy đẩy phôi, các cơ cấu nâng hạ cứa lò, v.v dùng

đê ra - vào phôi trong quá trình làm việc

2.3.1 Phân loại

Thiết bị nung trong các phân xướng tạo hình nóng bằng áp lực được phân loại theo các dấu hiêu sau:

I hco Iiguon اا ﻻ ذذ cáp ĩihiẹt, 10 пипц ،اا؛،.)'ا ا1ااﻻ tliitiih:

L ('١ có ngọn lứa (1ة phan x؛.i): !() sưdụnỵ nhidn 11('اا.

- LO diện: 10 sứ dụng nlns lượn ،ي diện

'٢l١et) chức nàng cOng nsliệ, 10 nune dư،)'c cliia ،hítnh:

- 1.0 rOn: dùng ،rnns các phiìn xưOng lèn dập nOns (10 bưOnư 10 bán liOn !ục, 10 liẻn tục, 10 ihOng, V.V.)

“ 0ا tions xưOng cán: 10 siolig (dc nung gíi dúc hn؛)c phoi 10'!1), 10 liOn lục, 10 tjuay,V.V

- LO nhíệl luyện: để thtic hiện các nsuyOn cOng !١hi(ì luyện như d toi, lani thưOng

hod, V.V

Thet) nguyên ly tdc dụng (theo phương phdp dưa [)hoi vdo và l ١؛ y ptiOi la) cO Cíic loại

10 sau:

- LO hoạt dộng theo chu kỳ: 10 Idni việc theo chu kỳ (!ne nung)

- LO hoạt dộng liên tục: 10 Lun việc liOn tục (10 liOn tục, 10 ٩uay, .).

ĐOi với 10 cO ngọn lưa, theo dạng nhiên liệu sứ dụng cOn chia la 10 dhng nhiOn liệu lắn, 10 díing nhiên l ؛ệu lOng và 10 dUng nhiẻn liệu khi Tiong chương nhy sẽ giOi thiệu một sO' loại 10 thương dUng tiong cOng nghệ lèn và dập nOng

2.3.2 T h iế t b ị d ù n g đ ể n u n g p h ô i n h ỏ v à tr u n g ةر„ﺮﻟ

Để nung phOi nhO và tiung binh tiong Síin xuất lOn dập nOng thường sử dụng 10 buOng hoặc 10 khe Kê'l cấu cha 10 buOng dhng nhiên hệu lOng hoặc khl đưọc thO li؛ ؛ n tiOn hình 2.4

Hinh 2.4 Kết cắu 10 buOng diing ntitén t؛ệu

Logi 10 này đu'ợc bO tií tiong chc phitn xương ihn, hoặc doi khi dược bO tií tiong các phân xương dập nhO

،О

<Ν

ح ٠

С

юﺀ

а о

-ГО>

مؤо

;õ

ﺀ ت ج مﺀﻵ ه ح ٠Π3ا

ﻰ ﻟ

:ộ I

X

.го§

ﺀ ﺀ

ج

'

٠٠

٠

Lò nung liên tục (hình 2.5) hoặc bán liên lục có máy đẩy phôi dùng để dịch chuyên phôi dọc đáy lò thưòng được bô' trí trong các phán xưởng dập sứ dụng máy búa có khối lượng phần rơi lớn hoậc trung bình Các lò nung này gọi là lò liên tục bởi vì nhiệt độ phôi dọc không gian lò tãng dần từ cửa vào phôi đến cửa ra phôi, do đó quá trình nung xảy ra liên tục, từ từ Nhầm tăng năng suất dập và khắc phục những nhược điểm liên quan đến việc dịch chuyển phôi dọc đáy lò trong các lò nung liên tục, người ta sử dụng lò nung có đáy quay (hình 2.6).

Hình 2.6 Kết cấu lò nung có đáy quay

Trong các lò nung có đáy quay, phôi dịch chuyển từ cửa vào đến cửa ra cùng với đáy

lò quay quanh trục lò, do đó trong các lò này rất thuận tiện cho việc nung phôi có tiết (diện

và hình dạng tuỳ ý Lò liên tục và lò có đáy quay thường được cơ khí hoá khâu vào V'à ra phôi khi nung

Trong các lò nung sử dụng nhiên liệu thường bố trí buồng trao đổi nhiệt kim loại dạng ống có gai Trên hình 2.7 thể hiện kết cấu của ống trao đổi nhiệt có gai được làm b)ằng gang chịu nhiệt, còn trên hình 2.8 giới thiệu kết cấu chung của thiết bị trao đổi nhiệt có> gai được bố trí ở cống khói trên nóc lò Việc sử dụng thiết bị trao đổi nhiệt cho phép gứảrn lượng tiêu hao nhiên liệu, tăng nhiệt độ lò và cho phép tãng năng suất lò nung

í i i i t i i i

Hinh 2.7 Ông trao dối nhiệt có gai

a) Có gal phía trong: b) Có gai hai phía

Một trong những biện pháp hữu hiệu làm lăng chất lượn, vật dập khi nung là áp dụng nung tốc độ Nung tốc độ cho phép giảm đến mức tối thiểu thời gian phôi nằm trong lò và nhờ đó giảm đáng kể sự tạo thành vảy oxil và hầu như không còn xảy ra hiện tượng thoát cacbon ở lớp kim loại bề mặt khi nung phôi thép Để thực hiên biện pháp này người ta sử

dụng các thiết bị nung đặc biệt l ١hiết bị nung tốc độ phôi rèn dùng để dập trục ôtô được

giới thiệu trên hình 2.9 'Thiết bị này sử dụng băng tái đứng để dịch chuyển phôi trong lò

Hình 2.8 Thiêi bị trao đổi nhiệt kim loại dặt trên

nóc lò buống

1 - Ô n g dẫn k h ô n g khí v à o : 2 - K hung treo;

3 - Ố n g khói

Hinh 2.9 Thiêt bị nung tốc độ có báng tái dứng

đê dịch chuyên phôi

1 - B ộ phận tiế p n h ậ n ; 2 - B ă n g tải:

3 - B uồng cô n g tá c: 4 - M á n g giữ

Phôi được nạp vào rnáng giữ 4 đê từ dó lần iư،7t được đặt cách nhau một khoáng nhất định trên bãng tải xích 2 Băng tài xích chuyển phôi qua buồng cống tác 3 của thÌLM bị nung Phôi sau khi được nung đến nhiệt độ rèn sẽ rơi vào bộ phận tiếp nhận 1 Thiét bị nung này dùng để nung cục bộ các đầu phôi có đường kính lới 30 mm và có năng suất dạt tới 900 phôi/ giờ.

Nung phôi dùng cho dập chính xác và dập bằng phương pháp ép cháy thường được thực hiện trong các lò nung có bể thủy tinh nóng chảy Các lò nung này có thế sử dụng nhiên liệu hoặc dùng điện nâng Trên hình 2.10 thể hiện so dồ kết cấu lò nung bô trí máy đẩy phôi và dùng nhiên liệu khí

ZIZ

؛؛

3T

_

— T ■ ■ t > — — —1-—

Hình 2.10 Sơ đồ két cấu lò nung dùng nhiên liệu khí có bểthuỷ tinh nóng cháy dè dập chinh xác

LÒ có 2 buồng - nung sơ bộ và nung kết thúc Phôi I từ bộ phận tiếp nhận nhờ khôi lượng bản thân rơi vào buồng nung sơ bộ 2 và chuyển xuống dưới tới cữ chặn Khí nóng từ buồng nung kết thúc 3, qua buồng nung sơ bộ 2 tiến hành nung sơ bộ phôi đến 500 - 50٠0٠١c Tiếp theo, nhờ máy đẩy 9 phôi được đưa vào buồng nung kết thúc Trên đáy của buồng nung kết thúc là lớp thuỷ tinh nóng chảy có chiều sâu lớn hơn một chút so với đường kính phôi Nhờ cơ cấu nâng 7 phôi 8 sau khi nung tới nhiệt độ rèn được dưa tói cửa ra phòi 5 và sau đó được đưa tới bàn ra phôi 14

Lò có kết cấu dạng hình trụ được bọc bên ngoài lớp vỏ bằng kim loại Các thaih ray

13 được bố trí bên ngoài lớp vỏ dùng để quay lò quanh các con lăn 12, nhờ dớ thtỷ tinh nóng chảy trong buồng nung tưới đều lớp lát lò và có tác d ụ n giữ cho lóp lát lò không bị

ãn mòn

2.3.3 Lò điện nung phôi trong phàn xưởng rèn dập

Với mục đích nung không ôxy hoá phôi thép để dập chính xác người ta thưrng sử dụng lò điện trở Trên hình 2 11 giới thiệu một kiểu lò điện trở dùng để nung phôi cữ trung