Bài giảng cơ khí ứng dụng chương 3 trường đh bách khoa hà nội

CƠ KHÍ ỨNG DỤNG Mã học phần: CH3456 Khối lượng 3(3-1-0-6) TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI Bộ môn Máy Thiết bị Cơng nghiệp Hóa chất CHƯƠNG 3: GIA CƠNG CƠ KHÍ 3.1. Khái niệm chung về qui trình gia cơng khí 3.2. Phương pháp đúc 3.3.1. Đúc khuôn cát 3.3.2. Các phương pháp đúc khác 3.3. Gia công áp lực 3.3.1. Sự biến dạng dẻo kim loại 3.3.2. Phương pháp cán 3.3.3. Phương pháp kéo và ép 3.3.4. Phương pháp rèn 3.3.5. Phương pháp dập CHƯƠNG 3: GIA CÔNG CƠ KHÍ 3.4. Hàn và cắt kim loại 3.4.1. Khái niệm về hàn và qui ước mối hàn 3.4.2. Hàn hồ quang 3.4.3. Hàn tiếp xúc 3.4.4. Hàn 3.5. Gia công cắt gọt 3.5.1. Khái niệm về gia công cắt gọt 3.5.2. Phương pháp tiện 3.5.3. Phương pháp phay 3.5.4. Phương pháp bào – xọc 3.5.5. Phương pháp khoan – doa 3.5.6. Phương pháp mài 3.5.7. Gia công nguội 3.6. Kỹ thuật đo và đánh giá chất lượng gia công CHƯƠNG 3: GIA CƠNG CƠ KHÍ 3.1 Khái niệm chung quy trình gia cơng khí Quy trình gia cơng khí q trình người sử dụng máy móc, thiết bị tác động vào vật liệu (kim loại phi kim) theo quy trình cơng nghệ nhằm tạo sản phẩm bán sản phẩm khí Quy trình gia cơng khí thường bao gồm hai trình nối tiếp trình chế tạo phơi q trình gia cơng cắt gọt 3.1 Khái niệm chung quy trình gia cơng khí QUY TRÌNH GIA CƠNG CƠ KHÍ VẬT LiỆU CHẾ TẠO PHƠI Phương pháp đúc Gia cơng áp lực Hàn cắt kim loại GIA CÔNG CẮT GỌT Phương pháp tiện Phương pháp phay Phương phá bào- xọc Phương pháp khoankhoét- doa Phương pháp mài SẢN PHẨM 3.2 Phương pháp đúc  Định nghĩa  Đúc phương pháp chế tạo chi tiết cách nấu chảy kim loại rót kim loại lỏng vào khn có hình dạng định, sau kim loại hóa rắn khn ta thu vật đúc có hình dạng giống khn đúc  Nếu vật phẩm đưa dùng gọi chi tiết đúc, cịn vật phẩm đúc phải qua gia công cắt gọt để nâng cao xác kích thước độ bóng bề mặt gọi phơi  Đặc điểm  Đúc gia cơng nhiều vật liệu khác nhau: Thép, gang, hợp kim màu,…có khối lượng từ vài gam hàng trăm  Chế tạo vật đúc có hình dạng kết cấu phức tạp mà phương pháp khác chế tạo khó khăn khơng chết tạo  Độ xác hình dáng, kích thước độ bóng khơng cao  Có thể đúc nhiều lớp kim loại khác vật thể đúc  Giá thành chế tạo vật đúc rẻ, tính chất sản xuất linh hoạt, suất tương đối cao     Có khả tự động hóa khí hóa Hao tổn kim loại cho đậu ngót, đậu hệ thống rót Dễ gây khuyết tật thiếu hụt, rỗ khí, cháy cát Kiểm tra khuyết tật vật đúc khó khăn, địi hỏi thiết bị đại  Phân loại  Phạm vi sử dụng  Trong ngành công nghiệp sản phẩm đúc chiếm khoảng 40-80% tổng khối lượng máy móc  Trong ngành khí, khối lượng vật đúc chiếm đến 90% mà giá thành chiếm đến 20-25% 3.2.1 Đúc khuôn cát 3.2.1.1 Các phận phân xương đúc 3.2.1.2 Các phận khn đúc 3.2.1.2 Các phận khn đúc Khn, lõi -Lịng khn có hình dạng bên ngồi vật đúc, lõi (thao) có hình dáng giống hình dạng bên vật đúc -Kim loại lỏng rót vào lịng khuôn, sau đông đặc cho vật đúc giống hình dạng lịng khn đúc 3.2.1.2 Các phận khn đúc u cầu khn lõi: -Tính dẻo khả biến dạng vĩnh cửu hỗn hợp tác dụng lực (sau rút mẫu hay tháo hộp lõi) Tính dẻo hỗn hợp đảm bảo dễ làm khuôn, lõi nhận lịng khn lõi rõ nét -Độ bền: Khuôn, thao cần đảm bảo bền để không bị phá vỡ vận chuyển, lắp ráp khuôn, lõi rót kim loại lỏng vào khn -Tính lún: Là khả giảm thể tích hỗn hợp chịu tác dụng ngoại lực -Tính thơng khí: Là khả khí từ lịng khn hỗn hợp ngồi để tránh rỗ khí vật đúc Tính thơng khí tăng sử dụng cát hạt to, đều; lượng chất kết dính ít, … -Tính bền nhiệt: Là khả giữ độ bền nhiệt độ cao hỗn hợp làm khn Tính bền nhiệt tăng hàm lượng SiO2 hỗn hợp tăng 3.2.1.2 Các phận khuôn đúc Hỗn hợp làm khuôn lõi: Hỗn hợp làm khuôn lõi bao gồm cát, đất sét, chất kết dính, chất phụ gia -Cát thành phần chủ yếu hỗn hợp làm khuôn lõi -Đất sét (thành phần chủ yếu cao lanh) tăng độ dẻo độ bền hỗn hợp làm khn -Chất kết dính: tăng độ bền độ dẻo khn lõi Chất kết dính thường dùng: dầu thực vật (dầu lanh, dầu bông, dầu trẩu, …), chất hịa tan nước (đường, mật mía, bột hồ, …), chất kết dính hóa cứng (nhựa thơng, xi măng, bã nhựa đường), thủy tinh lỏng -Chất phụ: tăng tính lún, tính thơng khí, tăng độ bóng bề mặt khuôn, lõi, tăng khả chịu nhiệt hỗn hợp Chất phụ thường dùng: mùn cưa, rơm rạ, bột than, … 3.2.1.3 Các phương pháp làm khuôn cát  Các phương pháp làm khuôn tay  Làm khn hịm khn với ngun mẫu • Làm nửa khn (hình a) • Làm nửa khn (hình b,c) • Tháo lắp khn (hình d)  Làm khuôn xưởng Làm khuôn xưởng dùng xưởng làm khuôn Phương pháp thích ướng cho việc sản xuất đơn hàng loạt nhỏ, vật đúc trung bình lớn, khơng u cầu độ xác cao  Làm khn hịm khn Phương pháp dùng để làm khuôn với mẫu phức tạp mà làm hịm khn  Các phương pháp làm khuôn máy  Đầm chặt khuôn đúc máy ép • Ở phương pháp độ đầm chặt thay đổi mạnh theo chiều cao nên máy ép thích hợp với hịm khn thấp • Ngun lý làm viêc: khn phụ đặt bàn máy 1, khí ép qua van vào xi lanh nâng pittong đẩy lên, chày ép ép lên hịm khn phụ để tăng cường độ đầm chặt  Đầm chặt khuôn đúc máy dằn Nguyên lý làm việc:Mẫu hịm khn lắp bàn 1, hịm khn phụ bắt chặt với hịm khn Sau đổ hỗn hợp làm khn, mở khí ép theo rãnh vào xi lanh để đẩy pitons bàn máy lên đên độ cao khoảng 30-80 mm lỗ khí đóng lại hở lỗ khí nên khí ép xi lanh ngồi, áp suất xi lanh giảm đột ngột, bàn máy rơi xuống đập vào thành xi lanh Khi pittons rơi xuống thi lỗ khí mở trình dằn tiếp tục  Đầm chặt khuôn đúc máy vừa dằn vừa ép Nguyên lý làm việc: kết hợp phương pháp ép và phương pháp dằn nên cho độ đầm chặt khuôn 3.5.6 Phương pháp mài 3.5.6.1 Nguyên lý, đặc điểm và động học trình mài  Nguyên lý Bản chất mài trình cắt gọt thực đồng thời nhiều hạt mài có lưỡi cắt có hình dáng hình học khơng xác định phân bố cách ngẫu nhiên bề mặt đá mài  Đặc điểm  Mài có khả gia cơng mặt trịng xoay ngồi trong, mặt phẳng, mặt định hình từ vật liệu chưa qua nhiệt luyện Sau mài đạt cấp xác đến , độ nhẵn cấp đến 13  Tốc độ cắt mài lớn (30-50m/s), cường độ trượt lớn nên cắt sinh lượng nhiệt rât lớn (nhiệt đợ có thể lên đến 1500oC) làm ảnh hưởng đến bề mặt gia cơng  Động học q trình mài: Động học trình mài thể hình  Chuyển động quay trịn đá mài (nđ ): chuyển động cắt  Chuyển động quay tròn chi tiết mài (nct ): để đảm bảo mài hết chu vi chi tiết  Chuyển động tịnh tiến bàn máy: mang chi tiết để đảm bảo mài hết chiều dài chi tiết 3.5.6.2 Máy mài, đá mài và kỹ thuật mài  Máy mài: Các phận máy mài  Đá mài  Đá mài chế từ hạt mài và chất kết dính  Vật liệu làm hạt mài bao gồm loại kim cương nhân tạo, oxyt oxyt nhơm thường, oxyt nhơm trắng, bít silic, cácbit boric…  Chất kết dính vơ keramit, hữu bakelit cao su  Đá mài chia làm hai loại: đá mài cứng và đá mài mềm • Đá mài cứng: đá khó tách hạt, dùng để mài vật liệu mềm • Đá mài mềm: đá rễ tách hạt, tạo thành lớp sắc hơn, dùng để mài vật liệu cứng  Các loại đá mài a, b- Đá mài hình trụ mài trịn ngồi; c- Đá mài hình lỡ; d- đá mài hình trụ mài chi tiết lớn; e,f- Đá mài cơn; g- Đá mài hình đĩa; h- Đá mài mặt đầu  Kỹ thuật mài  Mài trịn ngồi Có hai phương pháp mài trịn ngồi: mài có tâm và mài khơng tâm • Mài trịn ngồi có tâm: chi tiết gá hai mũi tâm mâm cặp và mũi tâm Khi mài nên tiến đá dọc trục, chi tiết ngắn, đường kính lớn, đợ cứng vững cao có thể tiến đá hướng kính • Mài trịn ngồi khơng tâm Phương pháp cho suất cao, đợ cứng vững hệ thống cao mài có tâm, có thể mài trục dài mà mài có tâm không thực Không mài trục bậc chi tiết có rãnh  Mài trịn (mài lỡ): Có khả gia cơng lỡ trụ, lỡ cơn, lỡ định hình Có hai phương pháp mài trịn mài lỡ có tâm và mài lỡ khơng tâm • Mài lỡ có tâm Thực máy mài lỡ chun dụng, máy mài vạn có đầu mài lỡ máy tiện vạn có trang bị đờ gá mài lỡ • Mài trịn lỡ khơng tâm Cho suất cao, đợ xác và độ đồng tâm cao Do chuẩn gia công mặt nên mặt chi tiết phải gia công tinh bán tinh trước mài lỗ Sơ đờ mài trịn lỡ khơng tâm  Mài mặt phẳng: phương pháp gia công tinh mặt phẳng sau qua phay bào, đã chưa qua nhiệt luyện • Dùng đá mài hình trụ: cho đợ xác cao, diện tích tiếp xúc đá và chi tiết nhỏ nên cho suất thấp • Dùng đá mài mặt đầu Cho suất cao mài đá hình trụ, có thể mài đồng thời nhiều mặt đợ nhẵn và đợ xác thấp mài đá hình trục  Mài định hình Gia cơng bề mặt định hình có đường sinh thẳng, bề mặt định hình trịn xoay và ngồi 3.5.7 Gia công nguội  Lấy dấu  Lấy dấu ngun cơng xác định chuẩn và kích thước để sau đó gia cơng theo dấu  Đợ xác lấy dấu thấp (±0,1), phụ thuộc vào thiết bị dụng cụ và trình đợ cơng nhân  Lấy dấu thường dùng cho gia công thô sản xuất đơn  Các dụng cụ dùng lấy dâu: mũi rạch, compa, êke, dụng cụ đo…  Các nguyên công gia cơng thơ  Dũa • Dũa ngun cơng gia công nguội dùng lắp ráp, sửa chữa, chế tạo …dùng để gia công vật liệu kim loại, phi kim khơng thể gia cơng vật liệu có độ cứng cao (sứ, thủy tinh, thép qua luyện) • Dũa có thể gia cơng mặt phẳng, mặt cong, rãnh, lỡ… • Dũa tn theo nguyên lý cắt kim loại chiều sâu cắt, chiều dày cắt nhỏ • Để thực dũa người ta dùng loại dũa thô, dũa tinh, dũa mỹ nghệ với hình dạng như: phẳng lịng mo, bán nguyệt, trịn, tam giác  Cưa • Cưa nguyên công chuẩn bị phôi nhằm phân chia thanh, thỏi, thành đoạn, dải, mảnh… • Ngun cơng cưa dùng gia công nguội, sửa chữa và lắp ráp • Thực cưa chi tiết nhỏ cưa tay, cưa chi tiết lớn cưa máy  Đục- đột Là nguyên công tạo lỗ, rãnh…dùng sửa chữa lắp ráp Các nguyên công thực thông qua mũi đột với búa tay tác động lực  Một số nguyên công khác: gia công nguội và lắp ráp đơi cịn phải thực nguyên công như: uốn, xoắn, tán, ghép…  Các nguyên công gia công tinh  Nguyên công khoan: để tạo lỗ thông suốt không thông, thực máy khoan bàn khoan tay  Nguyên công kht-doa: ngun cơng nhằm nâng cao đợ bóng bề mặt và đợ xác gia cơng lỡ  Cạo: nguyên công nhằm tạo độ phẳng bề mặt lắp ghép, điều chỉnh kích thước dung sai cho lắp ghép…  Nghiền-rà: nguyên công nhằm nâng cao đợ bóng bề mặt và đợ xác gia cơng Người ta dùng bột mài (dạng nhão) thông qua chày nghiền bàn nghiền 3.6 Kỹ thuật đo và đánh giá chất lượng gia công 3.6.1 Kỹ thuật đo  Các phương pháp đo: tùy theo nguyên lý xác định giá trị thực đại lượng đo và nguyên lý làm việc dụng cụ đo, phương pháp đo chia sau  Đo trực tiếp: giá trị đại lượng đo xác trực số dụng cụ đo theo độ sai lệch kích thước vật đo so với kích thước mẫu Đo trực tiếp có hai cách đ trực tiếp tuyệt đó và đo trực tiếp so sánh • Đo trực tiếp tuyệt đối: đo trực tiếp kích thước cần đo và giá trị kích thước nhận trực tiếp vạch thị dụng cụ đo • Đo trực tiếp so sánh: đo trực tiếp kích thước cần đo lại xác định trị số sai lệch kích thước so với mẫu Giá trị khích thước xác định cách cộng đại sớ kích thước mẫu với trị số sai lệch  Đo gián tiếp Đặc điểm đo gián tiếp giá trị đại lượng đo xác định gián tiếp qua kết đo trực tiếp đại lượng có liên quan đến đại lượng đo  Đo phân tích Các thông số chi tiết đo riêng rẽ, không phụ thuộc vào  Dụng cụ đo Người ta thường sử dụng dụng cụ đo sau  Thước mét dài: dùng đo độ dài trục, xác định khoảng cách giữ vị trí rãnh, lỡ…  Thước cặp: dùng đo đường kính đường kính ngồi bề mặt trịn xoay, đợ xác dụng cụ khoảng 0,02 đến 0,1 (mm)  Panme: dùng để đo mặt trụ ngồi khoảng cách hẹp, đơi cịn đo kích thước lỡ tương đối lớn, đợ xác khoảng 0,002 đến 0,01 (mm)  Calip giới hạn: dùng để đo kích thước lỡ (calip nút), dùng để đo kích thước ngồi (calip hàm) Trên calip có hai đầu, đầu giới hạn kích thước nhỏ và lớn cho phép, khoảng giới hạn đó gọi dung sai kích thước cần đo  Đồng hờ đo: dùng để xác định sai sớ đo với chuẩn, có thể xác định đợ khơng song song, đợ khơng trịn (ô van, méo,…), độ không đồng tâm vv… Một số dụng cụ đo 3.6.2 Đánh giá chất lượng gia công Chất lượng gia công khí đánh gia qua nhiều yếu tố như: chất lượng bề mặt chi tiết, đợ xác gia cơng (bao gồm đợ sai lệch về kích thước và đợ sai lệch về hình dáng)  Chất lượng bề mặt chi tiết Chất lượng bề mặt chi tiết máy đánh giá thơng qua đợ nhám bề mặt và tính chất lý lớp bề mặt  Độ nhám bề mặt (đợ nhấp nhơ bề mặt) • Đợ nhám bề mặt chi tiết đặc trưng hình dáng hình học tế vi (độ nhấp nhô) và vết bề mặt • Ngun nhân gây đợ nhám bề mặt vết dao để lại, dung động q trình cắt vv… • Đợ nhám bề mặt đánh giá thông qua hai tiêu sai lệch trung bình sớ học (Ra) và chiều cao mấp mơ trung bình (Rz) Các thơng sớ profin thực tế bề mặt Trị số Ra và Rz tính sau: Các giá trị y(xi) và himim , himax lấy chiều dài chuẩn l Tiêu chuẩn Nhà nước TCVN 2511-78 quy định 14 cấp xác bề mặt thể qua bảng sau  Tính chất lý lớp bề mặt Tính chất lý lớp bề mặt có ảnh hướng lớn đến tuổi thọ chi tiết máy Tính chất lý biểu thông qua thông số như: độ cứng bề mặt, trị số và dấu ứng suất dư bề mặt và cấu trúc tế vi bề mặt • Đợ cứng bề mặt: thuộc tính vật liệu, phản ánh tính chịu uốn, mài mịn và trầy xước vật liệu, có phương pháp đo đợ cứng bề mặt chi tiết Brinell, Vicker, Rockwell • Ứng suất dư bề mặt: q trình gia cơng cắt gọt lớp kim loại bề mặt bị biến dạng dẫn đến tồn ứng suất bề mặt gọi ứng suất dư, ứng suất có thể ứng suất nén ứng suất kéo • Cấu trúc tế vi lớp bề mặt: cấu trúc tế vi lớp bề mặt kim loại sau gia công bao gồm lớp sau Cấu trúc tế vi lớp bề mặt Lớp 1: màng khí hấp thụ bề mặt Lớp 2: lớp bị ơxy hóa Lớp 3: lớp kim loại bị biến dạng dẻo, mức độ biến dạng dẻo giảm dần theo chiều sâu lớp  Đợ xác gia cơng: Đợ xác gia công mức độ đạt gia công chi tiết thực so với đợ xác thiết kế đề Trong thực tế đợ xác gia cơng biểu thị sai lệch về kích thước và sai lệch về hình dáng  Sai lệch về kích thước: biểu thị qua dung sai  Sai lệch về hình dáng: bao gồm sai lệch về hình dáng hình học (độ phẳng, độ côn, độ ôvan) và sai lệch về vị trí tương quan yếu tớ hình học chi tiết (đợ song song, đợ vng góc) vv… Các dạng sai sớ hình học Các ký hiệu quy ước về sai lệch tương quan vị trí Một sớ ví dụ về cách ghi vẽ về sai sớ tương quan vị trí hình học ...CHƯƠNG 3: GIA CƠNG CƠ KHÍ 3. 4. Hàn và cắt kim loại 3. 4.1. Khái niệm về hàn và qui ước mối hàn 3. 4.2. Hàn hồ quang 3. 4 .3.  Hàn tiếp xúc 3. 4.4. Hàn 3. 5. Gia công cắt gọt 3. 5.1. Khái... 3. 6. Kỹ thuật đo và đánh giá chất lượng gia cơng CHƯƠNG 3: GIA CƠNG CƠ KHÍ 3. 1 Khái niệm chung quy trình gia cơng khí Quy trình gia cơng khí q trình người sử dụng máy móc, thiết bị tác động vào vật... nứt tạo thành lỗ mũi xoay sủa lại biên dạng  Cán ống có mối hàn: dùng thép cắt thành dải sau cán để cuộn thành ống hàn giáp mối cạch dọc theo chiều trục ống 3. 3 .3 Kéo ép kim loại 3. 3 .3. 1 Kéo