CÔNG NGHỆ GIA CÔNG ÁP LỰC TIỂU LUẬN TÍNH TOÁN QUY TRÌNH ĐỘT DẬP VỎ MÁY PHÁT ĐIỆN

1.1.1 Khái niệm Gia công áp lực là phương pháp tạo phôi dựa vào nguyên lý biến dạng dẻo của kim loại dưới tác dụng của ngoại lực làm thay đổi hình dáng, kích thước theo ý muốn 1.1.2 Đặ

CHƯƠNG 1

TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ GIA CÔNG ÁP LỰC

1.1 Khái niệm, đặc điểm và phân loại gia công áp lực 1.1.1 Khái niệm

Gia công áp lực là phương pháp tạo phôi dựa vào

nguyên lý biến dạng dẻo của kim loại dưới tác dụng của ngoại lực làm thay đổi hình dáng, kích thước theo ý muốn

1.1.2 Đặc điểm

Ưu điểm: - cơ tính của sản phẩm sau khi gia công rất cao

do hiệu quả biến cứng của biến dạng dẻo, do đó tất cả các sản phẩm sau khi gia công áp lực đều phải nhiệt luyện

- Độ bóng bề mặt gia công và độ chính xác kích thước, hình dáng hình học tương đối cao Đặc biệt khi áp dụng rend khuôn và dập tấm

-Tạo ra sản phẩm khá đa dạng về chủng loại do loại hình gia công và quy mô sản xuất đa dạng

- Khả năng cơ khí hóa và tự động cao

Nhược điểm: -Điều kiện lao động nặng nhọc, thường nóng

độc, có hại cho sức khỏe

- Khó gia công các chi tiết quá phức tạp

- Vốn đầu tư khi sản xuất lớn rất cao

Áp dụng: Dùng để chế tạo các phôi cho các chi tiết máy

yêu cầu cơ tính cao

1.1.3 Phân loại

a, Phương pháp cán

Phương pháp cán là phương pháp biến dạng kim loại

giữa hai trục cán quay ngược chiều nhau để được sản phẩm

cán có tiết diện giống như lỗ hình (khe hở giữa 2 trục cán)

và có chiều dại không hạn chế

b, Phương pháp kéo kim loại

Là phương pháp biến dạng dẻo kim loại qua lỗ hình của

khuôn kéo dưới tác dụng của lực kéo, phôi được vuốt dài ra, giảm diện tích tiết diện ngang, tăng chiều dài

c, Phương pháp ép kim loại

Kim loại sau khi nung nóng cho vào buồng ép, dưới tác

dụng của chày ép kim loại chui qua lỗ khuôn ép có hình dạng và kích thước của chi tiết cần chế tạo

d, Rèn tự do

Là phương pháp biến dạng tự do kim loại dưới tác dụng

lực dập của búa hoặc lực ép của máy ép

e, Rèn khuôn (Dập nóng)

Là phương pháp biến dạng dẻo kim loại trong lòng

khuôn rèn dưới tác dụng của lực dập

f, Dập tấm (Dập nguội)

Là phương pháp biến dạng dẻo phôi kim loại ở dạng

tấm, trong khuôn dưới tác dụng của ngoại lực để táo thành sản phẩm có hình dạng, kích thước theo yêu cầu

1.2 Khái quát về công nghệ dập tấm.

1.2.1 Định nghĩa

Gia công đột dập là phương pháp gia công dùng lực để

làm biến dạng loại phôi theo những yêu cầu khác nhau của người kỹ thuật dựa vào các bộ khuôn có sẵn trên bàn máy

1.2.2 Bản chất của công nghệ đột dập

Đột dập là một phần của công nghệ nguội.đó là phương pháp gia công kim loại bằng áp lực

Đột dập là nguyên công được sử dụng tạo ra từ chi tiết phẳng ,từ các phôi tấm ,dài và phẳng và cũng có thể cắt phôi cho những nguyên công như uốn dập vuốt và tạo hình

1.2.3 Ưu nhược điểm gia công đột dập

Ưu điểm của công nghệ gia công đột dập

 - Sản phẩm ổn định về chất lượng và hình dạng hình học

- Áp dụng tối ưu với gia công hàng loạt, hàng khối, hàng tiêu chuẩn

- Tiết kiệm được thời gian gia công, mất ít sức lao

động, tối ưu được nguyên công sản xuất

- Hiệu quả kinh tế cao, ít phế phẩm trong sản xuất

Nhược điểm của công nghệ gia công đột dập

Mất chi phí gia công khuôn mẫu, bảo dưỡng khuôn (Tùy thuộc vào độ phức tạp của chi tiết)

- Chỉ gia công được những vật liệu như tôn tấm, nhôm tấm, thép tấm, nhựa tấm, phôi dạng thanh…

- Độ linh hoạt thay đổi trong gia công đột dập bị hạn chế

1.2.4 Phân loại

Máy đột dập có thể được chia theo cấu tạo khung dập:

- Khung dập hình chữ C hay khung dập khe hở

- Khung dập kín hay khung dập hình chữ O

Khung dập chữ C thường được sử dụng cho máy dập công suất nhỏ Ưu điểm là nhỏ gọn dễ di chuyển thuận tiện cho lắp đặt nhanh Tuy nhiên ưu điểm này lại không bù đắp

được cho khuyết điểm của nó là hình dạng khung dập khiến cho mỗi lần tác động lực lại làm lệch kết cấu máy

1.2.5 Ứng dụng gia công đột dập trong cuộc sống

Có thể nói sản phẩm của ngành cơ khí gia công đột

dập có mặt ở khắp mọi nơi trên thế giới Trong cuộc sống

hằng ngày chúng ta vấn nhìn thấy và sử dụng sản phẩm này Vậy sản phẩm gia công đột dập thế nào quanh chúng ta: Những chiếc vỏ máy tính, vỏ điện thoại, vỏ đầu đĩa, đầu ghi hình, amly,….hay những vận dụng trong gia đình như thìa, dĩa, nồi, dao…

Những ngành công nghiệp hiện đại như sản xuất máy bay, ô tô, tàu điện,…cũng có mặt của sản phẩm gia công đột dâp

1.2.6 Thiết bị máy móc phẩm điển hình

Máy đột dập cnc

Máy đột dập thông thường

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÍ THUYẾT VỀ BIẾN DẠNG

DẺO

2.1 Tổng quan về biến dạng dẻo kim loại

Dưới tác dụng của ngoại lực, kim loại biến dạng theo các giai đoạn: biến dạng đàn hồi, biến dạng dẻo và biến dang phá hủy

Tùy theo từng cấu trúc tinh thể của mỗi loại các giai đoạn trên có thể xãy ra với các mức độ khác nhau

Quá trình kéo vật liệu chia làm ba giai đoạn:

- Khi tải trọng tác dụng nhỏ hơn Ptl thì biến dạng kim loai tăng theo đường bậc nhất, đây là giai đoạn biến dạng đàn hồi (hay biến dạng tỉ lệ)

- Khi tải trọng từ Ptl - PB thì tốc độ biến dạng tăng với tốc độ nhanh và đây là giai đoạn biến dạng dẻo

- Khi tải trọng tác dụng đạt đến giá trị lớn nhất PB thì vật liệu bắt đầu xuất hiện vết nứt, tại đó ứng suất tăng nhanh

và kích thước vết nứt tăng lên, cuối cùng là phá hủy vật liệu

Biến dạng dẻo của đa tinh thể:

Đa tinh thể là tập hợp các đơn tinh Biến dạng của đa tinh gồm 2 dạng:

+ Biến dạng trong nội bộ hạt:

Gồm sự trượt và song tinh Sự trượt xảy ra đối với các hạt

có phương kết hợp với phương của lực tác dụng 450 vá sẽ trượt trước rồi đến các mặt khác

Sự song tinh xảy ra khi có lực tác dụng lớn đột ngột gây ra biến dạng dẻo của kim loại

+ Biến dạng ở vùng tinh giới:

Tại đây chứa nhiều tạp chất dễ chảy và mạng tinh thể bị rối loạn cho nên sự trượt và biếndạng thường ở nhiệt độ t0 >

2.2 Những nhân tố ảnh hưởng đến tính dẻo kim loại

a, Ảnh hưởng của nhiệt độ

Tính dẻo của kim loại ảnh hưởng rất lớn vào nhiệt độ, hầu hết kim loại khi tăn nhiệt độ tỉnh dẻo tăng Khi nhiệt độ tăng dao động các nguyên tử tăng, đồng thời xô lệch mạng giảm,khả năng khuếch tán của các nguyên tử tăng làm cho

tổ chức đồng đều hơn Một số kim loại và hợp kim ở nhiệt

độ thường tồn tại ở pha kém dẻo, khi ở nhiệt dộ cao chuyển biến thì hình thành pha có độ dẻo cao Khi nung nóng từ 20-

1000c thì độ dẻo tăng chậm nhưng từ 100-4000c thì độ dẻo giảm nhanh,độ dòn tăng,quá nhiệt độ này thì độ dẻo tăng

nhanh,ở nhiệt độ rèn nếu cacbon trong thép càng cao thì sức chóng biến dạng càng lớn

b, Ảnh hưởng của ứng suất

Ảnh hưởng của ứng suất dư

Khi kim loại bị biến dạng nhiều, các hạt tinh thể bị vỡ vụn, xô lệch mạng tăng, ứng xuất dư lớn làm cho tính dẻo giảm mạnh (hiện tượng biến cứng)

Khi nhiệt độ kim loại đạt từ 0,25- 0,3 tnc ( nhiệt độ nóng chảy ) ứng xuất dư và xô lệch mạng giảm làm tính dẻo kim loại phục hồi trở lại ( hiện tượng phực hồi )

Nếu nhiệt độ nung đạt tới 0,4tnc trong kim loại bắt đầu xuất hiện hiện tượng kết tinh lại, tổ chức kim loại sau khi kết tinh lại có hạt đồng đều và lớn hơn mạng tinh thể hoàn thiện hơn nên độ dẻo tăng

Có 3 loại ứng suất dư

Ứng suất dư loại 1: là ứng suất dư sinh ra do sự biến dạng

không

đồng đều giữa các bộ phận của vật thể

Ứng suất dư loại 2: là ứng suất dư sinh ra so sự biến dạng

không

đồng đều giữa các hạt

Ứng suất dư loại 3: là ứng suất dư sinh ra do sự biến dạng

không

đồng đều trong nội bộ hạt

Ảnh hưởng trạng thái ứng xuất chính

Trạng thái ứng xuất chính cũng ảnh hưởng đáng kể đến tính dẻo của kim loại chịu ứng xuất nến khối nên có tính dẻo cao hơn khi chịu ưng xuất nén mặt, nén đường hoặc ứng xuất nén kéo

Ứng xuất dư , ma sát ngoài làm thay đổi trạng thái ứng xuất chính trong kim loại nên tính dẻo cũng bị giảm

c, Ảnh hưởng của tốc độ biến dạng

Tốc độ biến dạng là đại lượng biến dạng dài tương đối trong một đơn vị thời gian

- Sau khi rèn dập, các kim loại bị biến dạng do chịu tác dụng mọi phía nên chai cứng hơn, sự chống lại sự biến dạng của kim loại sẽ lớn hơn, đồng thời khi nhiệt độ nguội dần sẽ kết tinh lại như cũ

- Nếu loại tốc độ biến dạng nhan hơn tốc độ kết tinh lại thì các hạt kim loại bị chai chưa kịp trở lại trạng thái ban đầu mà tiếp tục biến dạng, do đó ứng suất trong khối kim loại sẽ lớn hơn, hạt kim loại có thể giòn và bị nứt

- Nếu 2 khối kim loại như nhau cùng nung đến nhiệt độ nhất định rồi rèn trên máy và búa ép, ta thấy tốc độ biến dạng của búa lớn hơn nhưng độ biến dạng tổng cộng nên máy ép lớn hơn

2.3 Các phương pháp giảm lực biến dạng.

- Cắt đột bằng chày và cối có mép cắt nghiêng

Khi đột bằng chày và cối có mép cắt nghiêng, quá trình cắt không xãy ra đồng thời trên toàn bộ đường bao của chi tiết mà xãy ra tuần thự giống như khi cắt trên máy cắt dao nghiêng Do đó lực cắt đột có thể giẩm đi (30% - 40%)

- Sử dụng chày có chiều cao khác nhau

Khi sử dụng nhiều chày hoặc trong các khuôn cắt đột lien hợp độ dày các chày đột có thể không giống nhau

Khi đó lực cắt sẽ không tác dụng đồng thời và lực công nghệ sẽ không phải là lực tổng hợp của tất cả các lực thành phần Cần chú ý là bố trí chày sao cho trung tâm áp lực

trùng với tâm khuôn

2.4 Thông số công nghệ cho các nguyên công cắt đột

Quá trình đột kim loại bằng khuôn bao gồm 3 giai đoạn:

+ Giai đoạn biến dạng đàn hồi: kim loại bị ép nhẹ và nén

đàn hồi, ứng suất trong kim loại không vượt quá giới hạn đàn hồi

+ Giai đoạn biến dạng dẻo: Quá trình biến dạng xảy ra là do

biến dạng dư, ứng suất trong kim loại vượt quá giới hạn chảy, và tăng dần nhưng không đạt tới sức bền cắt

+ Giai đoạn nứt: Vết nứt bắt đầu xuất hiện và tăng dần lên

do đó lực cắt phôi không phải là hằng số mà thay đổi trong suất hành trình làm việc

Lực đột lỗ được tính bởi công thức sau:

P = p.s.d.S

Trong đó:

P: Lực tính toán để đột lỗ

s: Trở lực cắt của vật liệu

d: Đường kính lỗ đột

S: Chiều dày của vật liệu

Trong thực tế lực cần thiết của máy lấy lớn hơn lực cắt

tính toán bằng cách nhân thêm hệ số hiệu chỉnh 1,3 để tính đến các hiện tượng phụ khi cắt, chiều dày vật liệu không đều, độ mòn của mép cắt…

P = 1,3P + Qđ

Ở đây ta có Qđ chính là áp lực của đệm dưới và áp lực nén của lò xo tấm gỡ

Qđ = Qđệm + Qlò xo

Ta có thể tính gần đúng như sau :

Qđệm = 0,1P

Qlò xo = 0,06P

Qđ = 0,16P

Ta có thể chọn máy ép trục khuỷu có giá trị lực danh nghĩa lớn hơn trị số lực ở trên để thực hiện nguyên công này

a) Khe hở giữa chày và cối

Khe hở là hiệu số giữa những kích thước làm việc của chày cối Khe hở z được biểu diễn bởi hệ thức sau:

z = Dm – Dn

Dm : Đường kín cối đột

Dn : Đường kính chày đột

+ Nếu xác định khe hở hợp lý, khi cắt vết nứt phát sinh từ chỗ tiếp xúc của vật liệu với mép cắt của chày và cối sẽ

trùng nhau, cho ta mặt cắt có chất lượng tốt, không rạn nứt hoặc bavia

+ Nếu khe hở quá nhỏ, các vết nứt sẽ không trùng nhau, làm cho mặt cắt bị bong thành lớp và tạo thành bavia

+ Nếu khe hở quá lớn, vật liệu dày thường làm cho mép dưới chi tiết và mép trên của lỗ bị uốn nhiều

b) Xác định kích thước làm việc của chày và cối khuôn đột.

Khi xác định kích thước làm việc của chày và cối khuôn cắt cần thiết căn cứ vào vào kích thước và độ chính xác của chi tiết, đặc điểm mài mòn của khuôn

Đối với chày và cối khuôn đột lỗ chi tiết tròn có hai

phương pháp chế tạo đó là phương pháp chế tạo riêng và phương pháp chế tạo phối hợp

Khi mòn thì kích thước làm việc của cối tăng lên và kích thước làm việc của chày giảm đi, vì vậy khi chế tạo kích thước của cối luôn có dung sai với giá trị dương và kích thước của chày có dung sai với giá trị âm

c) Dung sai trên kích thước làm việc của chày và cối khi cắt hình và đột lỗ

Khi thiết kế khuôn cắt phôi ta sử dụng phương pháp chế tạo riêng để có thể lắp lẫn cho nhau được Trong quá trình làm việc thì kích thước của cối tăng lên và kích thước của chày giảm đi

Vì vậy khi chế tạo, kích thước của cối luôn có dung sai với giá trị dương và kích thước chày luôn có dung sai với giá trị âm

Lực cắt phôi

Các thành phần lực cắt

P = PX + PY + PZ

CHƯƠNG 3:

TÍNH TOÁN THIẾT KẾ QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ

ĐỘT DẬP VỎ MÁY PHÁT ĐIỆN

3.1 Bản vẽ chi tiết

Bản vẽ khuôn đột dập

Bản vẽ chi tiết cửa máy phát điện

3.2 Vật liệu chế tạo

Mác thép làm vỏ máy phát thì có khá nhiều chủng loại Tuy nhiên, tùy thuộc vào chất lượng và giá thành của khách hang mà nhà sản xuất sử dụng các loại vật liệu khác nhau.

Sơ lược như sau:

Thép tấm SPCC, SPCD, SPCE (có thể coi tương đương CT3): cho các loại máy phát có chất lượng thấp và trung bình, giá thành rẻ hoặc ở những phân khúc thị trường không yêu cầu cao.

Ưu điểm là khả năng biến dạng dẻo cao, dễ uốn và tạo hình.

Thép hợp kim:

Ưu điểm của loại vật liệu này là độ bền và độ cứng vững cao

=> khả năng bảo vệ an toàn cho người sủ dụng

Yêu cầu vật liệu

✔ Vỏ được sản xuất đảm bảo giữ độ ồn đạt tiêu chuẩn môi trường và cung cấp đầy đủ không khí làm mát máy với nhiệt độ môi trường xung quanh cao đến 45-50 o C

✔ Vỏ bằng tole, được sơn tỉnh điện toàn bộ, đặt trong nhà Bên trong vỏ các

âm được lứt các lớp vật liệu cách âm có khả năng chống cháy Thiết kế có cửa lấy gió và thoát khí nóng hợp lý để đảm bảo máy không bị nóng khi hoạt động dài hạn.

✔ Vỏ cách âm được thiết kế và chế tạo vững chắc, có các móc treo giúp cho việc cẩu và vận chuyển toàn bộ hệ thống máy phát điện một cách dễ dàng, an toàn Vỏ cách âm được thiết kế có của hai bên hông rộng thoáng

✔ Vật liệu cách âm chịu được nhiệt và nước.

3.3 Quy trình công nghệ chế tạo các nguyên công

1 Cắt phôi

2 Dập cắt vị trí cửa rời

3 Đột dập lỗ theo yêu cầu bản vẽ

4 Mài bavi các cạnh góc

5 Sơn lớp sơn cách điện cách nhiệt

6 In thông số yêu cầu

7 Kiểm tra chất lượng

3.4 Tính toán các thông số công nghệ

3.4.1 Tính toán kích thước phôi

Coi chi tiết là tấm thép mỏng dày 3mm có chiều dài 100 (mm), chiều rộng 100(mm)

Ta có:

Thể tích của chi tiết :

V ct = a.b.c = 50.74.3 = 11100 (mm 3 )

Ta chỉ đột ở 1 khoảng kích thước nhỏ có kích thước 14x2( mm)

3.4.2 Lực cắt phôi

Ta có công thức tính lực cắt:

P = K  c F ≈ 0,7.K  b F

Trong đó: F: diện tích phôi

 b : giới hạn bền

K = 1÷ 1,6

Ta có F= π D2

3,14 D2

3,14 28 2

4 =616(mm¿¿2)¿

Tra bảng thép Ct3 có giới hạn bền  b = 470 Mpa = 470 N/mm 2

P = 0,7.( 1÷ 1,6).616.470 = (202664÷ 324263 )N = (20,3÷32,5) Tấn

3.4.3 Tính lực dập

Ta có công thức :

P = k.F max

Trong đó: k : hệ số áp lực phụ thuộc vào kim loại gia công Với théo gia công là thép thường chọn k = 5

F max : diện tích tiếp xúc lớn nhất giữa phôi và đầu ép:

F= π D

2

3,14 D2

3,14 282

4 =616(mm¿¿2)¿

P = 5.616 = 3080 (N) = 0,31 (Tấn)

3.4 Thiết kế khuôn

Kết cấu khuôn dập hợp lí phải đảm bảo :

- Tính công nghệ của kết cấu (dễ gia công,dễ tháo lắp )

- Độ chính xác và bền vững

- Tính an toàn của các bộ phận của khuôn

- Khả năng thay thế dễ dàng khi mòn hỏng

- Khả năng lắp ghép trên máy dễ dàng thuận tiện

- Thao tác thuận lợi cho công nhân

Hình ảnh sau khi đột dập vỏ máy