Nội dung

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN CƠ KHÍ B/M GIA CÔNG ÁP LỰC 2.0 KHÁI NIỆM VÀ PHÂN LOẠI --------------------------------------------------- Công nghệ dập tạo hình khối là một trong những phương pháp gia công kim loại bằng áp lực, khai thác tính dẻo của kim loại để làm biến dạng và điền đầy vào lòng khuôn để tạo hình sản phẩm có hình dạng và kích thước theo yêu cầu. Chương 2 RÈN VÀ DẬP KHỐI Hà nội, 10.09.2010 B/M GIA CÔNG ÁP LỰC - ViỆN CƠ KHÍ - ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HN 2 Dập khối sản phẩm lớn Các dạng sản phẩm dập khối 3 B/M GIA CÔNG ÁP LỰC - ViỆN CƠ KHÍ - ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HN 4 Sơ đồ khối công nghệ rèn, dập khối Đối tượng cấn nghiên cứu Phôi Æ Rèn, Dập khối Æ Phôi dập - Phôi đúc, gù đúc - Chồn - Bán thành phẩm - Phôi cán chu kỳ, định hình - Vuốt, kéo - Chi tiết - Chế độ nhiệt - Uốn - Dung sai vật dập - Vật liệu, cơ tính - Dát ... - Ép chảy - Đột lỗ - Vặn xoắn - Hàn cháy - Chặt phôi Rèn tự do Phôi Nung phôi - Dập trong khuôn hở Xử lý sau dập Sản phẩm - Dập trong khuôn kín Dập khối 5 Phân loại dập khối 6 2.1 Phôi sử dụng trong rèn và dập khối Gia công áp lực Dập tấm Dập tạo hình khối Rèn phôi * Mọi vật liệu kim loại có tính dẻo đều có thể dập ở một nhiệt độ nhất định … * Vật liệu để rèn và dập khối rất đa dạng, gồm: Dập khối Chồn Máy búa Dập trong khuôn hở Vuốt Máy ép TK Dập trong khuôn kín Uốn B/M GIA CÔNG ÁP LỰC - ViỆN CƠ KHÍ - ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HN Máy ép vít - Các loại thép các bon - Các loại thép hợp kim - Kim loại mầu và hợp kim màu như hợp kim nhôm, magiê, đồng và một số hợp kim niken, titan… Ép chảy Máy ép TL … B/M GIA CÔNG ÁP LỰC - ViỆN CƠ KHÍ - ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HN … 7 8 C¸c d¹ng ph«I chñ yÕu ™ ™ ™ ™ ™ ™ ™ Ph«I thÐp ®óc ph«I thÐp c¸n ®Þnh h×nh ph«I rÌn ph«I thÐp tÊm ph«I qua gia c«ng c¬ ph«I ®óc c¸c lo¹i ph«I kh¸c 9 Các phương pháp cắt phôi 10 Các phương pháp cắt phôi Lưỡi cắt để cắt thép hình a – để cắt phôi tròn b - để cắt phôi vuông c - để cắt phôi chữ nhật d - để cắt thép góc e - để cắt tấm Sơ đồ cắt phôi trên máy cắt B/M GIA CÔNG ÁP LỰC - ViỆN CƠ KHÍ - ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HN 11 B/M GIA CÔNG ÁP LỰC - ViỆN CƠ KHÍ - ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HN 12 Các phương pháp cắt phôi Ví dụ tính lực cắt P = k . σc . F ≈ 0,7 k . σb . F Ví dụ: Tính lực cắt phôi trụ Φ20 mm thép ký hiệu C30 trên máy cắt ? Tra bảng thông số vật liệu ta có giới hạn bền 480Mpa F=pi*20*20/4=100pi mm*mm σb= 480 Mpa=480 N/mm2 k = 1 ÷ 1,6 P=( 1 ÷ 1,6 )*0,7*480*100pi = 105.557 ÷168.892 N =10.5÷16.8 T Dạng đặc trưng của đầu mặt phôi sau khi cắt B/M GIA CÔNG ÁP LỰC - ViỆN CƠ KHÍ - ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HN 13 2.2 CHẾ ĐỘ NHIỆT KHI DẬP KHỐI 2.2 CHẾ ĐỘ NHIỆT KHI DẬP KHỐI 2.2.1. Khái niệm: 2.2.3 CHẾ ĐỘ NUNG VÀ LÀM NGUỘI - Khoảng nhiệt độ tạo hình cho phép (Tcp) khi rèn và dập nóng là khoảng nhiệt độ giới hạn bởi nhiệt độ bắt đầu rèn (Tbd) và nhiệt độ kết thúc rèn (Tkt) mà tại đó kim loại có tính dẻo cần thiết để biến dạng và điền đầy lòng khuôn. Đối với hợp kim thép - các bon thông thường thì khoảng nhiệt độ cho phép nằm trong giới hạn từ 12500C – 750 oC. - Khoảng nhiệt độ tạo hình cần thiết (Tct) là khoảng nhiệt độ nằm trong khoảng nhiệt độ (Tcp) phù hợp với từng nguyên công, thời gian gia công và vật liệu. B/M GIA CÔNG ÁP LỰC - ViỆN CƠ KHÍ - ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HN 14 15 Yêu cầu khi nung: ƒ Đạt được nhiệt độ nung ƒ Nhiệt phân bố đồng đều theo tiết diện của thỏi đúc hoặc phôi ƒ Hạn chế oxy hóa và thoát các bon bề mặt ƒ Tránh nứt tế vi và ứng suất dư do nhiệt ƒ… B/M GIA CÔNG ÁP LỰC - ViỆN CƠ KHÍ - ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HN 16 2.2 CHẾ ĐỘ NHIỆT KHI DẬP KHỐI 2.2 CHẾ ĐỘ NHIỆT KHI DẬP KHỐI 2.2.3 CHẾ ĐỘ NUNG VÀ LÀM NGUỘI 2.2.3 CHẾ ĐỘ NUNG VÀ LÀM NGUỘI + Chế độ nung phân đoạn cho phôi có chiều dày lớn: + Chế độ nung phân đoạn cho phôi nhỏ: 1. Nung tới nhiệt độ chuyển biến pha với tốc độ nung cho phép; 2. Giữ nhiệt ở nhiệt độ chuyển biến pha; 3. Tiếp tục nung đến nhiệt độ nung cần thiết với tốc độ nung cao nhất có thể; 4. Giữ nhiệt ở nhiệt độ này để đồng đều hóa nhiệt độ theo tiết diện phôi. 17 2.2 CHẾ ĐỘ NHIỆT KHI DẬP KHỐI Đối với đa số thép kết cấu khi phôi có đường kính nhỏ hơn 100 mm hoàn toàn có thể chất ngay vào lò có nhiệt độ cao (1300 1400o C). Khi nung phôi ngắn với tỷ lệ chiều dài/ đường kính L/D ≤ 2, thời gian nung có thể giảm 2%, L/D = 1,5 thời gian nung có thể giảm 8%, L/D = 1 thì thời gian nung có thể giảm tới 29%. B/M GIA CÔNG ÁP LỰC - ViỆN CƠ KHÍ - ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HN 18 2.2 CHẾ ĐỘ NHIỆT KHI DẬP KHỐI 2.2.3 CHẾ ĐỘ NUNG VÀ LÀM NGUỘI 2.2.4 PHƯƠNG PHÁP NUNG Quá trình làm nguội gồm 2 giai đoạn: a) Khi nung bằng dòng điện tiếp xúc 1. Phôi bị mất nhiệt trong khi tạo hình Ở giai đoạn này phôi được làm nguội là do - nhiệt truyền ra không khí xung quanh - nhiệt truyền trực tiếp vào dụng cụ gia công. b) Khi nung bằng dòng điện cảm ứng 2. Làm nguội sau khi rèn - Đối với các chi tiết nhỏ, làm nguội bằng cách xếp thành đống lớn trong lò kín, trong lò có chứa vôi bột, hoặc trong lò có nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ ngừng rèn, tức là cố gắng làm nguội càng chậm càng tốt. c) Phương pháp nung bằng dung dịch điện phân - Đối với các chi tiết lớn (D = 500 ÷ 1500 mm), người ta làm nguội ngoài không khí, đôi khi còn làm “áo” bao lấy chi tiết để giảm tốc độ làm nguội kim loại. Các áo cách nhiệt được làm bằng amian và cách kim loại từ 50 đến 120 mm. 19 B/M GIA CÔNG ÁP LỰC - ViỆN CƠ KHÍ - ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HN 20 2.3 RÈN TỰ DO 2.3 RÈN TỰ DO 2.3.1 Khái niệm và Phân loại 2.3.1 Khái niệm và Phân loại • Rèn thủ công: là các nguyên công nhằm biến dạng kim loại một phần hay toàn bộ thể tích ở nhiệt độ thích hợp bằng dụng cụ biến dạng đơn giản và sử dụng sức người là chính. • Rèn máy: các nguyên công dập tạo hình khối đơn giản nhằm biến dạng một phần hay toàn bộ thể tích được thực hiện trên các thiết bị tạo lực ở nhiệt độ thích hợp. CN DẬP DẬP TẠO TẠO HÌNH HÌNH KHỐI KHỐI CN RÈN TỰ TỰ DO DO RÈN DẬP KHỐI KHỐI DẬP RÈNTHỦ THỦCÔNG CÔNG RÈN RÈN MÁY MÁY RÈN Trong khuôn khổ bài giảng này chỉ tập trung vào công nghệ rèn máy. B/M GIA CÔNG ÁP LỰC - ViỆN CƠ KHÍ - ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HN 21 22 2.3 RÈN TỰ DO CN rÌn tù do B/M GIA CÔNG ÁP LỰC - ViỆN CƠ KHÍ - ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HN 23 Nguyªn c«ng uèn Ng. c«ng hμn ch¸y Ng. c«ng t¹o bËc n.C t¹o låi lâm trªn ph«i Ng. c«ng d¸t ®uæi n.C vu«t trªn trôc nßng Ng. c«ng d¸t vμnh Ng. c«ng ®ét lç Ng. c«ng vuèt Ng. c«ng chån C¾t ph«i rÌn ph«i Các nguyên công rèn được chia thành các loại: - nguyên công sơ bộ, - nguyên công chủ yếu, - nguyên công phụ 24 Bảng tổng hợp các nguyên công rèn Tªn nguyªn c«ng NhiÖm vô Hình vẽ I. C¸c nguyªn c«ng s¬ bé 1. RÌn ph«i BiÕn gï ®óc thμnh ph«i rÌn. 2. ChÆt ph«i ( xÊn, c¾t ) Chia ph«i rÌn ra thμnh tõng phÇn nhá lo¹i c¾t bá phÇn ®Çu vμ phÇn ®u«i cña gï ®óc. II. C¸c nguyªn c«ng chÝnh Ghi chó Bao gåm c¸c nguyªn c«ng Ðp c¹nh vμ lμm mËt ®é riªng. 3. Chån tù do (1) Chån trong vßng (2) vμ chån ®Çu (3) Lμm tăng diÖn tÝch tiÕt diÖn ngang b»ng c¸ch giảm toμn bé chiÒu dμi (1) Lo¹i lμm giảm mét phÇn chiÒu dμi ph«i (2) vμ cã thÓ lμm ph×nh to phÇn ®Çu ph«i (3) C¸c nguyªn c«ng chån cã thÓ lμ c¸c nguyªn c«ng chuÈn bÞ ( tr−íc khi ®ét lç) lo¹i nguyªn c«ng trung gian ( chuÈn bÞ cho vuèt ). 4. Vuèt Lμm tăng chiÒu dμi ph«i b»ng c¸ch lμm giảm diÖn tÝch tiÕt diÖn ngang cña nã. Khi vuèt phøc t¹p cã thÓ bao gåm nhiÒu b−íc Ðp liªn tôc quanh trôc ph«i. 25 5. Đột lỗ T¹o lç trong ph«i hoÆc trong chi tiÕt. Cã thÓ lμ nguyªn c«ng s¬ bé, tr−íc khi d¸t vμnh lo¹i më lç. 6. D¸t vμnh Đång thêi lμm tăng cả ®−êng kÝnh trong vμ ®−êng kÝnh ngoμi cña ph«i rçng (cã lç s½n). Nguyªn c«ng phøc t¹p bao gåm nhiÒu b−íc Ðp c¹nh ph«i quay liªn tôc trong trôc ®ì vμ ®Çu bóa hÑp. 27 26 7. Vuèt Tăng ®é trªn trôc ph«i rçng. nßng 8. D¸t dμi Kh«ng thay ®æi ®−êng kÝnh trong. Lμm tăng chiÒu réng ph«i Những nguyªn c«ng d¸t phøc t¹p bao gåm nhiÒu qu¸ trinh Ðp theo tiÕt diÖn ngang. 28 9. T¹o DÞch chuyÓn mét phÇn kim lo¹i lÖch bËc 12. Vª khái trôc ban ®Çu cña ph«i. 10. Uèn 11. Th¾t, tãp BiÕn ph«i th¼ng thμnh ph«i cong (hoÆc chi tiÕt cong) theo gãc uèn cÇn thiÕt. Cã thÓ lμ nguyªn c«ng chuÈn bÞ hoÆc nguyªn c«ng cuèi cïng. T¹o ngÉng trªn ph«i (hoÆc chi tiÕt ) Cã thÓ lμ nguyªn c«ng chuÈn bÞ hoÆc nguyªn c«ng cuèi cïng. Tõ ph«i cã nhiÒu c¹nh lμm thμnh thanh trßn ( cã thÓ toμn bé hoÆc côc bé ) 13. Vuèt côc Vuèt ë mét hoÆc hai ®Çu ph«i bé 14. Më lç Lμm rçng lç cã s½n vu«ng gãc víi bÒ mÆt ph«i ph¼ng. 29 III. C¸c nguyªn c«ng phô 15. Đánh dấu Lμm biÕn d¹ng mét phÇn rÊt nhá cña thÓ tÝch ph«i nh»m t¹o thμnh chç låi lâm trªn khu«n. C¸c nguyªn c«ng tiÕp theo nã th−êng lμ c¸n côc bé, vuèt côc bé v.v… 16. Vª c¹nh Nh»m giảm c¸c ảnh h−ëng xÊu cña viÖc tho¸t nhiÖt ( giảm nhiÖt ®é ) kh«ng ®ång ®Òu cña ph«i. Dïng ®Ó rÌn c¸c ph«i b»ng thÐp hîp kim cao, khái bÞ nøt c¹nh khi rÌn vi c¸c c¹nh th−êng nguéi tr−íc. 31 30 17. VÆn Nh»m quay nét xo¾n bé phËn nμo ®ã cña ph«i ®i mét gãc cho tr−íc. 18. Hμn ch¸y Nèi hai phÇn ph«i l¹i víi nhau. Dïng khi rÌn b»ng m¸y bóa. 32 C¸c nguyªn c«ng kh¸c 19. C¾t bavia Còng cã thÓ lμ những nguyªn c«ng chuyÓn tiÕp. 20. Lμ Lμm mÊt những chç låi lâm, kh«ng ph¼ng, cong, vªnh cña ph«i. 21. N¾n Lμm ph¼ng c¸c ph«i cong kh«ng tÝnh tr−íc ( cong do thiÕu sãt cña quy trinh c«ng nghÖ hoÆc khi gia c«ng). 2.4 DẬP KHỐI TRÊN MÁY BÚA 22. Đãng Ghi l¹i những ký hiÖu, m¸c thÐp, sè hiÖu chi tiÕt, dÊu b»ng c¸ch ®ôc vμo chi tiÕt hoặc con dÊu. 33 34 CÁC CÔNG ĐOẠN CỦA QUÁ TRÌNH DẬP KHỐI 2.4 DẬP KHỐI TRÊN MÁY BÚA CN DẬP DẬP CN TẠO HÌNH KHỐI TẠO HÌNH KHỐI CN DẬP DẬP KHỐI KHỐI CN CN RÈN RÈN CN DẬPKHỐI KHỐI DẬP TRÊNKHUÔN KHUÔNHỞ HỞ TRÊN DẬPKHỐI KHỐI DẬP TRÊNKHUÔN KHUÔNKÍN KÍN TRÊN ÉPCHẢY, CHẢY,KÉO KÉODÂY… DÂY…** ÉP 35 36 2.4 DẬP KHỐI TRÊN MÁY BÚA HÌNH ẢNH THIẾT BỊ DẬP KHỐI Equipment Hydraulic press Mechanical press Screw press Gravity drop hammer Power drop hammer Counterblow hammer Vận tốc m/s 0.06 – 0.30 0.06 – 1.5 0.6 – 1.2 3.6 – 4.8 3.0 – 9.0 4.5 – 9.0 37 38 2.4.1.1 DẬP KHỐI TRÊN KHUÔN HỞ 2.4.1 KHÁI NIỆM và PHÂN LOẠI DẬP KHỐI là quá trình biến dạng dẻo kim loại trong lòng khuôn ở nhiệt độ thích hợp. DẬP KHỐI TRÊN KHUÔN HỞ tạo ra các phôi dập có vành biên DẬP KHỐI TRÊN KHUÔN KÍN tạo ra sản phẩm không có vành biên. 39 a- Phôi b, c- Khuôn không có góc nghiêng (lý tưởng) d,e- Khuôn có góc nghiêng thành lòng khuôn (phôi thừa) 40