Bai giang cong nghe tao hinh vat lieu 5142

14-Feb-20 MSE3091 CƠNG NGHỆ TẠO HÌNH VẬT LIỆU P G S T S L Ê T H Á I H Ù N G PGS Lê Thái Hùng B Ộ M Ô N Vi C Ơệ nHKỌhCo aV Ậ T L I Ệ U VÀ C Á N K I M LO Ạ I học Kỹ thuật vật liệu Em a i lK: HhO un lÀ e t hNaỘi @ Đ Ạ I H Ọ C BÁ CH Ag H I hust.edu.vn E M A I L : H U N G L E T H A I @ H U S T E D U.V N 1 GIỚI THIỆU MÔN HỌC THÔNG TIN CHUNG Tên học phần: Cơng nghệ tạo hình vật liệu Mã số học phần: (Materials Forming Technologies) MSE3091 Khối lượng: 3(3-1-0-6) - Lý thuyết: Bài tập/BTL: 15 tiết Thí nghiệm: tiết Học phần tiên quyết: - MSE2011: Nhập môn KH KT vật liệu Học phần học trước: - MSE3031: Các trình kỹ thuật vật liệu MSE3401: Hành vi nhiệt vật liệu Học phần song hành: - MSE3101: Luyện kim vật lý Mô tả học phần - Điểm thành phần [1] A1 Điểm trình (*) A2 Điểm cuối kỳ 45 tiết Cơ sở lý thuyết gia cơng biến dạng tạo hình vật liệu Các phương pháp tạo hình kim loại gia cơng áp lực: tạo hình khối, tạo hình tấm; Tạo hình vật liệu compozit; Tạo hình cơng nghệ đúc; Tạo hình in 3D; Các phương pháp tạo hình đặc biệt khác CĐR đánh Tỷ Phương pháp đánh giá cụ thể Mô tả giá trọng [2] [3] [4] [5] Đánh giá trình 40% A1.1 Đi học đầy đủ Thuyết trình M1.1; M1.2; M1.3; 30% M2.1; M2.2; M3.1; A1.2 Thảo luận, Bài tập nhóm A2.1 Thi cuối kỳ Thi viết M1.1; M1.2; M1.3; 70% M2.1; M2.2; M3.1; 2 14-Feb-20 GIỚI THIỆU MÔN HỌC KẾ HOẠCH GIẢNG DẠY Tuần [1] Nội dung [2] Phần Quá trình tạo hình gia cơng áp lực [3] M1.1 M1.3 Hoạt động dạy học [4] Giảng bài; M2.1 M2.3 Giảng bài; CĐR học phần Giới thiệu chung: - Mục tiêu; Kế hoạch học tập; Khái niệm, Phân loại phương pháp tạo hình, - Ưu nhược điểm phương pháp tạo hình Cơ sở lý thuyết gia cơng biến dạng tạo hình vật liệu 2.1 Mối liên hệ cấu trúc, tính chất cơng nghệ tạo hình 3-4 2.2 Ảnh hưởng yếu tố cơng nghệ Cơng nghệ tạo hình khối Bài tập M2.1 M2.3; M3.1 Giảng bài; 3.1 Tạo hình khn kín Bài tập 3.2 Tạo hình khn hở 3.3 Ép chảy 3.4 Cán hình 5-6 3.5 Kéo dây Cơng nghệ tạo hình M2.1 M2.3; M3.1 Giảng bài, Bài tập 4.1 Cắt hình, đột lỗ 4.2 Uốn 4.3 Dập vuốt 7-8 4.4 Cán Cơng nghệ tạo hình vật liệu compozit cơng nghệ tạo hình đặc biệt khác M2.1 M2.3; M3.1 Giảng bài; Tạo hình vật liệu compozit: polyme, kim loại Ceramic; Tạo hình vật liệu bột; Tạo hình đặc biệt khác: hàn, cắt, đột… Bài tập 3 GIỚI THIỆU MÔN HỌC KẾ HOẠCH GIẢNG DẠY Phần 2: Q trình tạo hình cơng nghệ in 3D 10 M2.1 M2.3; M3.1 Vật liệu in 3D Các công nghệ in 3D Công nghệ in 3D SLA ứng dụng Công nghệ in SLS ứng dụng Công nghệ in 3D FDM ứng dụng Công nghệ in 3D kim loại ứng dụng Các công nghệ in khác Giảng bài; Bài tập 11 Phần Quá trình tạo hình kim loại công nghệ đúc M2.1 M2.3 Giảng 12 Cơ sở lí thuyết q trình đúc 1.1.1 Định nghĩa 1.1.2 Các phương pháp đúc 1.1.3 Cấu tạo khuôn đúc 1.1.4 Yêu cầu khuôn đúc 1.2 Đúc khuôn cát - Green sand 1.2.1 Lý thuyết hình thành độ bền khn 1.2.2 Các phương pháp làm khn 1.2.3 Khuyết tật vật đúc biện pháp phịng ngừa 1.2.4 Thiết kế công nghệ đúc (bài tập) Các phương pháp đúc tạo hình M2.1 M2.3 Giảng bài; 13 14 15 2.1 Đúc khuôn kim loại – Die casting 2.2 Đúc áp lực cao – High pressure die casting 2.3 Đúc áp lực thấp – Low pressure casting 2.4 Đúc mẫu chảy – Investment casting 2.5 Đúc mẫu cháy – Lost foam casting 2.6 Đúc bán lỏng – Semi-solid casting Bài tập M2.1 M2.3 Giảng bài; M2.1 M2.3 Giảng bài; Bài tập M2.1 M2.3 Giảng bài; Bài tập Ôn tập cuối kỳ 4 14-Feb-20 NỘI DUNG Giới thiêu chung: phương pháp gia công, sản phẩm, ưu nhược điểm Cơ sở trình gia công kim loại Các yếu tố ảnh hưởng trình tạo hình Các phương pháp tạo hình Các phương pháp tạo hình khối Một số phương pháp tạo hình đặc biệt khác Ứng dụng tạo hình vật liệu kim loại 5 GIỚI THIỆU CHUNG Chế tạo cách ? Trục khuỷu Khớp nối ô tô 6 14-Feb-20 GIỚI THIỆU CHUNG Lựa chọn phương pháp để chế tạo chi tiết trục bậc ? Mối hàn Đúc GCAL Cắt gọt Phoi Ghép nối: Hàn 7 GIỚI THIỆU CHUNG Các phương pháp gia cơng tạo hình vật liệu NHĨM GIA CƠNG ÁP LỰC/BIẾN DẠNG TẠO HÌNH 8 14-Feb-20 GII THIU CHUNG Phay máy phay trục Đúc Stator từ gang xám Tiện In 3D??? Khoan 9 GII THIU CHUNG Ghép đinh tán Hàn Phủ TiN phơng pháp PVD Nhiệt luyện nâng cao độ cøng 10 10 14-Feb-20 GIỚI THIỆU CHUNG Sản phẩm gia cơng biến dạng tạo hình vật liệu 11 11 GIỚI THIỆU CHUNG Sản phẩm gia công biến dạng tạo hình vật liệu 12 12 14-Feb-20 GIỚI THIỆU CHUNG Sản phẩm gia công biến dạng tạo hình vật liệu Dập vỏ tơ Chi tiết vỏ Ô tô Chi tiết rỗng thiết bị dẫn dầu, khí 13 13 GIỚI THIỆU CHUNG Sản phẩm trình đúc 14 14 14-Feb-20 GIỚI THIỆU CHUNG Sản phẩm trình in 3D 15 15 GIỚI THIỆU CHUNG Chủng loại sản phẩm phong phú, đa dạng ứng dụng hầu hết lĩnh vực kinh tế quốc dân đời sống xã hội xây dựng, giao thông vận tải, kỹ thuật điện điện tử, hố chất, hàng kim khí gia dụng, v.v 16 16 14-Feb-20 GIỚI THIỆU CHUNG Gia cơng áp lực hay Cơng nghệ tạo hình vật liệu kim loại áp lực: Phương pháp gia công vật liệu dựa biến dạng dẻo, thay đổi hình dạng suốt q trình gia cơng để đạt hình dáng, kích thước cuối theo mong muốn, khơng có phá hủy liên kết bảo tồn thể tích Chiếm vị trí quan trọng với tỷ trọng ngày tăng sản xuất khí luyện kim Ưu điểm phương pháp gia cơng áp lực • Tiết kiệm ngun vật liệu gia cơng khơng phoi • Năng suất cao, hạ giá thành sản phẩm • Tạo sản phẩm có hình dáng, kích thước mong muốn • Cải thiện tính vật liệu thơng qua biến dạng 17 17 GII THIU CHUNG Cắt gọt Dập tạo hình Dập tạo hình tiết kiệm đợc 75% vật liệu so víi c¾t gät 18 18 14-Feb-20 GIỚI THIỆU CHUNG Tạo hớng thớ vật liệu liên tục làm nâng cao khả chịu tảI trọng cho chi tiết Hớng thớ dập tạo hình Hớng thớ sau cắt gọt 19 19 GIỚI THIỆU CHUNG T¹o híng thí vËt liƯu liên tục làm nâng cao khả chịu tảI trọng cho chi tiÕt (a) đúc, (b) cắt gọt, (c) dập tạo hình 20 20 10 14-Feb-20 GIỚI THIỆU CHUNG Nhược điểm phương pháp gia cơng áp lực • Độ xác độ bóng bề mặt thấp gia cơng cắt gọt • Khơng phù hợp với sản xuất đơn phải chế tạo khn • Thiết bị khn dập đắt tiền • Mơi trường làm việc có tiếng ồn, rung động, nóng, khả an tồn lao động cao sản xuất thủ cơng • Cần phải tự động hóa sản xuất loạt lớn • Cần có thiết bị nâng chuyển, phụ trợ phù hợp tạo hình chi tiết lớn, trọng lượng lớn 21 21 GIỚI THIỆU CHUNG Phân loại trình tạo hình Căn vào ứng suất có tác dụng chủ yếu q trình biến dạng, phân chia phương pháp biến dạng thành nhóm lớn sau đây: Biến dạng nén: Trạng thái dẻo gây nên ứng suất nén nhiều chiều, phương pháp cán, rèn tự do, rèn khuôn, ép chảy Biến dạng kéo - nén: Trạng thái dẻo gây nên ứng suất kéo nén, phương pháp kéo, dập vuốt, uốn vành, miết Biến dạng kéo: Trạng thái dẻo gây nên ứng suất kéo nhiều chiều, phương pháp kéo dãn, dập phình, dập định hình Biến dạng uốn: Trạng thái dẻo gây nên trọng tải uốn Biến dạng cắt: Trạng thái dẻo gây nên tải trọng cắt Thuộc nhóm có phương pháp trượt, xoắn 22 22 11 14-Feb-20 GIỚI THIỆU CHUNG Phân loại trình tạo hình Biến dạng nén Kim loại bị ép khuôn dập khối: Sản phẩm Sản phẩm Ép chảy: 23 23 GIỚI THIỆU CHUNG Phân loại trình tạo hình Biến dạng kéo - nén Kéo dây: d0 z Sản phẩm d1 d0 r  Ftotal Dập vuốt: Sản phẩm 24 24 12 14-Feb-20 GIỚI THIỆU CHUNG Phân loại trình tạo hình Biến dạng kéo Faxial Faxial P Sản phẩm 25 25 GIỚI THIỆU CHUNG Phân loại trình tạo hình Biến dạng uốn Sản phẩm 26 26 13 14-Feb-20 GIỚI THIỆU CHUNG Phân loại trình tạo hình Biến dạng cắt, đột 27 27 GIỚI THIỆU CHUNG Classification of metal forming by subgroups M etal form ing Com pressive form ing Com bined tensile and com pressive form ing Tensile form ing •Rolling •Pulling through a die •Stretching •Open die forming •Deep drawing •Expanding •Closed die forming •Flange forming •Recessing •Indenting •Spinning •Pushing through a die •Upset bulging Form ing by bending •Bending with linear tool motion •Bending with rotary tool motion Form ing by shearing •Joggling •Twisting •Blanking •Coining 28 28 14 14-Feb-20 CƠ SỞ Q TRÌNH GIA CƠNG BIẾN DẠNG ➢ Giới thiệu chung ➢ Phân loại q trình gia cơng kim loại ➢ Cơ chế gia công kim loại ➢ Đường cong ứng suất biến dạng ➢ Quan hệ ứng suất-biến dạng điều kiện dẻo 29 29 CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG TRONG QUÁ TRÌNH TẠO HÌNH ✓ Tác động nhiệt độ đến gia công kim loại ✓ Tác động cấu trúc ✓ Tác động tốc độ biến dạng ✓ Tác động ma sát bôi trơn ✓ Tác động ứng suất dư 30 30 15 14-Feb-20 CÁC PHƯƠNG PHÁP TẠO HÌNH KHỐI ✓ Phương pháp cán: cán hình, cán tấm, cán ống ✓ Phương pháp ép chảy: ép chảy thuận, nghịch, ngang… ✓ Phương pháp rèn, dập: tự do, khn hở, khn kín… ✓ Phương pháp kéo, uốn 31 31 CÁC PHƯƠNG PHÁP TẠO HÌNH TẤM Phương pháp dập vuốt Phương pháp cắt Phương pháp uốn 32 32 16 14-Feb-20 CÁC PHƯƠNG PHÁP TẠO HÌNH ĐẶC BIỆT Phương pháp tạo hình siêu dẻo Phương pháp ép tạo hình + thiêu kết (vật liệu bột) Phương pháp tạo hình đẳng tĩnh Tạo hình vật liệu compozit, vật liệu bột… 33 33 ỨNG DỤNG CÁC PHƯƠNG PHÁP TẠO HÌNH Trong cơng nghiệp tơ Cơng nghiệp hàng khơng Trong dân dụng Step widen (25mm from trim line) Radius enlarge Design „banana“ softer Optimize bulge Optimize the cape Optimize blank and draw bead R10 Lift up surface Reduce height of surface in this area 34 34 17 14-Feb-20 Fundamental of metalworking Chapter Subjects of in t erest • Introduction/objectives • Classification of metal processes • Mechanics of metalworking • Flow curves • Effects of temperature on metalworking - Hot working - Cold working • Effects of metallurgical structure on forming processes • Effects of speed of deformation on forming processes • Effects of friction and lubricant 35 35 Objectives • This chapter provides classification of metal forming processes based on types of forces applied onto metals • Mechanics of metal forming will be outlined to understand stress criterion for plastic deformation • Differences between hot and cold working will be highlighted and advantages-disadvantages of hot and cold working will given • Effects of deformation speed and friction on metal working process will be included 36 36 18 14-Feb-20 Classification of metal forming processes (based on the type of force applied on to the work piece as it is formed into shape) • Direct-compression-type processes • Indirect-compression processes • Tension type processes • Bending processes • Shearing processes 37 37 • Direct-compression type processes : the applied force is normal to the direction of the metal flow in compression, i.e., forging and rolling processes • Indirect-compression type processes : the primary forces are frequently tensile, with indirect compressive forces developed by the reaction of the work piece The metal flow is therefore under the combined stress state, i.e., extrusion, wiredrawing, tube drawing 38 38 19 14-Feb-20 • Tension type processes : the applied force is tensile, i.e., stretching forming • Bending processes : the applied force involves the application of bending moments to the sheet • Shearing processes : the applied force involves the application of shearing forces of sufficient magnitude to rupture the metal in the plane of shear 39 39 Classification of metal forming by subgroups M etal form ing Com pressive form ing Com bined tensile and com pressive form ing Tensile form ing •Rolling •Pulling through a die •Stretching •Open die forming •Deep drawing •Expanding •Closed die forming •Flange forming •Recessing •Indenting •Spinning •Pushing through a die •Upset bulging Form ing by bending •Bending with linear tool motion •Bending with rotary tool motion Form ing by shearing •Joggling •Twisting •Blanking •Coining 40 40 20 ... DẠNG ➢ Giới thiệu chung ➢ Phân loại q trình gia cơng kim loại ➢ Cơ chế gia công kim loại ➢ Đường cong ứng suất biến dạng ➢ Quan hệ ứng suất-biến dạng điều kiện dẻo 29 29 CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG TRONG