Gia công kim loại bằng áp lực là một ngành cơ bản trong sản xuất cơ khí. Công nghệ gia công kim loại bằng áp lực cho phép tạo ra các sản phẩm có hình dáng kích thước phức tạp, nhất là cho tổ chức kim loại để có chất lượng về cơ tính tốt nhất và cho nắng suất cao giá thành hạ mà không cần có phoi. Công nghệ gia công áp lực trên thế giới đã phát triển rất lâu mà mạnh nhưng ở Việt Nam Công nghệ gia công áp lực hiện đại mới đang được chuyển giao vào Việt Nam, như công nghệ sản xuất khung và vỏ ôtô xe máy, công nghệ sản xuất phụ tùng phục vụ nội địa hóa các sản phẩm cơ khí. Các công nghệ gia công bằng áp lực được xây dựng trên cơ sở lý thuyết biến dạng dẻo kim loại, khoa học nghiên cứu cơ sở biến dạng vi mô và các thuộc tính biến dạng của vật liệu, nghiên cứu tính toán trường ứng suất và biến dạng dưới tác dụng của ngoại lực nhằm khai thác hết tiềm năng biến dạng dẻo của vật liệu, tối ưu công nghệ, để xác định quy trình của công nghệ biến dạng dẻo hợp lý nhất.
LỜI NĨI ĐẦU Gia cơng kim loại áp lực ngành sản xuất khí Công nghệ gia công kim loại áp lực cho phép tạo sản phẩm có hình dáng kích thước phức tạp, cho tổ chức kim loại để có chất lượng tính tốt cho nắng suất cao giá thành hạ mà không cần có phoi Cơng nghệ gia cơng áp lực giới phát triển lâu mà mạnh Việt Nam Công nghệ gia công áp lực đại chuyển giao vào Việt Nam, công nghệ sản xuất khung vỏ ôtô xe máy, công nghệ sản xuất phụ tùng phục vụ nội địa hóa sản phẩm khí Các cơng nghệ gia cơng áp lực xây dựng sở lý thuyết biến dạng dẻo kim loại, khoa học nghiên cứu sở biến dạng vi mơ thuộc tính biến dạng vật liệu, nghiên cứu tính tốn trường ứng suất biến dạng tác dụng ngoại lực nhằm khai thác hết tiềm biến dạng dẻo vật liệu, tối ưu công nghệ, để xác định quy trình cơng nghệ biến dạng dẻo hợp lý Mục lục LỜI NÓI ĐẦU CHƯƠNG 1.1 TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ GIA CÔNG ÁP LỰC KHÁI NIỆM VÀ PHÂN LOẠI .4 KHÁI NIỆM CHUNG Phân loại 2.1 KHÁI NIỆM 2.2 CÁC HIỆN TƯỢNG XẢY RA KHI BIẾN DẠNG DẺO .6 2.3 NHỮNG NHÂN TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN TÍNH DẺO CỦA KIM LOẠI Trạng thái ứng suất Tốc độ biến dạng nhiệt độ Thành phần tổ chức kim loại 2.4 ẢNH HƯỞNG CỦA BIẾN DẠNG DẺO ĐẾN TÍNH CHẤT VÀ TỔ CHỨC CỦA KIM LOẠI Ảnh hưởng biến dạng dẻo đến tổ chức tính kim loại Ảnh hưởng biến dạng dẻo tới lý tính kim loại Ảnh hưởng biến dạng dẻo tới hố tính 2.5 CÁC ĐỊNH LUẬT CƠ BẢN ÁP DỤNG KHI GIA CÔNG BẰNG ÁP LỰC Định luật biến dạng đàn hồi tồn tại song song với biến dạng dẻo Định luật ứng suất dư Định luật thể tích khơng đổi Định luật trở lực bé .9 2.6 LÝ THUYẾT ỨNG SUẤT 10 Trạng thái ứng suất 10 Trạng thái biến dạng 11 2.7 ĐIỀU KIỆN DẺO VÀ ĐỊNH LUẬT CHẢY DẺO .13 Khái niệm tổng quát 13 Điều kiện dẻo cường độ ứng suất tiếp .14 Điều kiện dẻo ứng suất tiếp lớn .16 CHƯƠNG LẬP QUY TRÌNH GIA CƠNG CHI TIẾT 18 XÁC ĐỊNH LỰC BIẾN DẠNG 22 3.1 Ngun cơng chồn nguội bánh trịn .22 3.2 Ngun cơng dập nóng khn kín .22 3.3 Q TRÌNH MƠ PHỎNG .23 SỬ DỤNG PHẦN MỀM QFOM ĐỂ MƠ PHỎNG Q TRÌNH DẬP 23 3.3.1 Nhiệt độ phơi q trình dập 23 3.3.1 Ứng xuất q trình mơ dập 23 3.3.2 Ứng xuất trung bình 24 TÀI LIỆU THAM KHẢO 25 CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ GIA CÔNG ÁP LỰC 1.1 KHÁI NIỆM VÀ PHÂN LOẠI Khái niệm chung Gia cơng kim loại áp lực dựa vào tính dẻo kim loại, dùng ngoại lực thiết bị làm cho kim loại biến dạng theo hình dáng yêu cầu Kim loại giữ nguyên vẹn không bị phá hủy cấu trúc mạng Gia công kim loại áp lực phương pháp gia cơng khơng phoi, hao tốn kim loại, có suất cao Sau gia công áp lực, chất lượng kim loại cải thiện nên chi tiết kim loại quan trọng thường chế tạo từ kim loại qua gia công áp lực Phân loại Những dạng gia công kim loại áp lực là: cán, kéo sợi, ép, rèn (tự do, khn) dập • Cán ép kim loại cách cho phôi kim loại hai trục cán quay ngược chiều máy cán, phôi biến dạng di chuyển nhờ quay liên tục trục cán, ma sát trục cán với phôi Trên 60% phôi để rèn dập sản phẩm cán cung cấp • Kéo sợi kéo dài phôi qua lỗ khuôn, kéo tác dụng lực kéo, sản phẩm có hình dáng kích thước nhỏ tiết diện phơi Kéo sợi có đặc điểm bề mặt sản phẩm nhẵn bóng, độ xác cao, dùng để chế tạo sợi, thỏi ống có chiều dài khơng hạn chế • Ép kim loại q trình ép kim loại khn kín qua lỗ khn ép để nhận hình dáng kích thước chi tiết cần chế tạo • Rèn tự phương pháp biến dạng kim loại tác dụng lực đạp búa lực ép máy ép Quá trình biến dạng tự kim loại không bị hạn chế mức độ định • Dập thể tích (rèn khn) phương pháp rèn mà kim loại biến dạng lịng khn có hình dáng kích thước định khn • Dập phương pháp chế tạo chi tiết từ phôi liệu dạng Sự biến dạng kim loại khn dập có hình dạng kích thước xác định Gia công áp lực phương pháp dùng nhiều xưởng khí để chế tạo phôi sửa chữa chi tiết máy Sản phẩm cịn dùng nhiều ngành xây dựng, cầu đường, hàng tiêu dùng… CHƯƠNG LÝ THUYẾT BIẾN DẠNG DẺO KIM LOẠI 2.1 KHÁI NIỆM Kim loại chịu tác dụng ngoại lực xảy ba giai đoạn biến dạng đàn hồi,biến dạng dẻo, phá hủy Xét biến dạng dẻo biến dạng mà sau bỏ lực tác dụng phần biến dạng dư giữ lại phần tử vật thể khơng nhận thấy có phá huỷ Biến dạng dẻo kim loại bao gồm biến dạng dẻo đơn tinh đa tinh Biến dạng dẻo đơn tinh thể: Là biến dạng dẻo theo chế trượt song tinh.Kim loại khác có tính dẻo khác Biến dạng dẻo đa tinh thể: Đa tinh thể tập hợp đơn tinh Biến dạng đa tinh gồm dạng: Biến dạng nội hạt : Gồm trượt song tinh Sự trượt xảy hạt có phương kết hợp với phương lực tác dụng 45 độ trượt trước đến mặt khác Sự song tinh sảy có lực tác dụng lớn đột ngột gây biến dạng dẻo kim loại Biến dạng vùng tinh giới : Tại chứa nhiều tạp chất dễ chảy mạng tinh thể bị rối loạn trượt biến dạng thường nhiệt độ t >950 C Giải thích trượt Theo thuyết lệch, kim loại kết tinh không xếp theo qui luật cách lý tưởng mà thực tế có chỗ lệch, nguyên tử vị trí lệch ln có xu hướng trở vị trí cân Khi có lực tác dụng di động xảy điểm lệch, vùng lân cận dịch chuyển theo Cuối lại tạo nên chỗ lệch Quá trình tiếp tục đến khơng cịn lực tác dụng Hình 2.1 Sơ đồ lệch Hiện tượng trượt cịn giải thích tượng khác khuyếch tán nhiệt độ tăng cao, nguyên tử di động mạnh dần dịch chuyển sang vị trí cân khác, làm mạng tinh thể bị biến dạng hình thức trượt Biến dạng đàn hồi biến dạng mà tác dụng lực, kim loại trở vị trí ban đầu Giải thích tượng song tinh Dưới tác dụng ứng suất tiếp, tinh thể có dịch chuyển tương đối hàng loạt mặt nguyên tử so với mặt khác Qua mặt phẳng cố định gọi mặt song tinh Hiện tượng song tinh xảy nhanh mạnh biến dạng đột ngột, tốc độ biến dạng lớn Hình 2.2 Sơ đồ song tinh 2.2 CÁC HIỆN TƯỢNG XẢY RA KHI BIẾN DẠNG DẺO Sự thay đổi hình dạng hạt: thay đổi hình dạng hạt chủ yếu nhờ trình trượt Hạt khơng thay đổi kích thước mà cịn vỡ thành nhiều khối nhỏ làm tăng tính Sự đổi hướng hạt: Trước biến dạng hạt sếp không theo hướng định Sự hình thành tổ chức sợi dẫn đến sai khác cơ, lí tính kim loại theo hướng khác nhau, làm cho kim loại tính đẳng hướng Sự tạo thành ứng suất dư: Khi gia công áp lực biến dạng không không lực nên nội vật thể sau biến dạng để lại ứng suất gọi ứng suất dư Có loại ứng suất dư: Ưng suất dư loại (1): Là ứng suất dư sinh biến dạng không đồng phận vật thể Ứng suất dư loại (2): Là ứng suất dư sinh biến dạng không đồng hạt Ứng suất dư loại (3): Là ứng suất dư sinh biến dạng không đồng nội hạt Sự thay đổi thể tích thể trọng Khi biến dạng dẻo nội hạt ln xảy hai q trình: Tạo vết nứt, khe xốp, lỗ rỗ tế vi vỡ nát mạng tinh thể trượt song tinh Quá trình hàn gắn lỗ rỗ,vết nứt kết tinh lại Do gia cơng áp lực, tỉ trọng thể tích kim loại bị thay đổi đáng kể 2.3 NHỮNG NHÂN TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN TÍNH DẺO CỦA KIM LOẠI Trạng thái ứng suất Trạng thái ứng suất kéo ít, nén nhiều tính dẻo kim loại cao : trạng thái ứng suất nén khối làm kim loại có tính dẻo cao nén mặt phẳng đường thẳng trạng thái ứng suất kéo khối lại làm tính dẻo kim loại Tốc độ biến dạng nhiệt độ Tốc độ biến dạng lượng biến dạng dài tương đối đơn vị thời gian W= dv V dt (2.1) Gia công nguội t = TKTL Nếu tăng tốc độ biến dạng làm giảm tính dẻo kim loại có biến cứng kim loại Gia cơng nóng t > TKTL Ở nhiệt độ không cao : Đối với thép t = 9000 C Khi tăng tốc độ biến dạng(W) lực ma sát làm tăng nhiệt độ kim loại lên 1000 C 1100 C nên thép dẻo Gia công kim loại nhiệt độ cao : Nếu tăng W lực ma sát làm tăng nhiệt độ kim loại đến vùng nhiệt làm độ dẻo giảm , độ cứng tăng lên Thành phần tổ chức kim loại Thành phần tổ chức kim loại liên quan với Kim loại trạng thái nguyên chất pha dung dịch rắn có tính dẻo cao dễ biến dạng so với kim loại có cấu tạo hỗn hợp học hợp chất hố học Ví dụ: Thép % C thấp dẻo thép %C cao 2.4 ẢNH HƯỞNG CỦA BIẾN DẠNG DẺO ĐẾN TÍNH CHẤT VÀ TỔ CHỨC CỦA KIM LOẠI Ảnh hưởng biến dạng dẻo đến tổ chức tính kim loại Tốc độ biến dạng tăng vỡ nát hạt lớn, độ hạt giảm tính cao Biến dạng dẻo giúp khử khuyết tật xốp co, rỗ khí, rỗ co, lõm co… làm tăng độ mịn chặt kim loại làm tính tăng lên Biến dạng dẻo tạo thớ uốn xoắn khác làm tăng tính sản phẩm Tốc độ biến dạng có ảnh hưởng lớn tới tính sản phẩm: tốc độ biến dạng lớn biến cứng nhiều , không đồng biến cứng nghiêm trọng phân bố thớ không tính Ảnh hưởng biến dạng dẻo tới lý tính kim loại Biến dạng dẻo làm tăng điện trở, giảm tính dẫn điện làm thay đổi từ trường kim loại Tính dẫn điện: biến dạng dẻo tạo sai lệch mạng tinh thể làm tính liên tục điện trường tinh thể bị phá vỡ, ngồi cịn tạo màng chắn cản trở chuyển động tự điện tử Đây nguyên nhân làm tăng điện trở kim loại Tính dẫn nhiệt: biến dạng dẻo làm giảm tính dẫn nhiệt Do biến dạng dẻo làm xô lệch mạng, làm xô lệch vùng tinh giới, làm giảm biên độ dao động nhiệt điện tử Từ tính: sai lệch tạo biến dạng dẻo làm thay đổi cách bố trí từ trường kim loại làm thay đổi từ tính, độ thấm từ,… Ảnh hưởng biến dạng dẻo tới hoá tính Sau biến dạng dẻo lượng tự kim loại tăng hoạt tính hố học kim loại tăng lên 2.5 CÁC ĐỊNH LUẬT CƠ BẢN ÁP DỤNG KHI GIA CÔNG BẰNG ÁP LỰC Định luật biến dạng đàn hồi tồn tại song song với biến dạng dẻo Khi gia công áp lực kim loại xảy biến dạng dẻo có lượng biến dạng đàn hồi kèm theo (được xác định góc đàn hồi, phụ thuộc vào modun đàn hồi E vật liệu chiều dày kim loại) Gia công nguội: kim loại dạng chịu ảnh hưởng lớn Gia công nóng: kim loại dạng khối, ảnh hưởng biến dạng đàn hồi bỏ qua Thường để áp dụng thiết kế khuôn dập, vật dập phải kể đến lượng biến dạng dư biến dạng đàn hồi gây Định luật ứng suất dư Khi gia công áp lực nung nóng làm nguội khơng đều, lực biến dạng, lực ma sát… phân bố không làm phát sinh ứng suất dư tồn tại cân bên vật thể kim loại Nếu không cân có q trình tích, ứng suất làm cho vật thể biến dạng ý muốn để ứng suất dư tồn tại cân Định luật thể tích khơng đổi Thể tích vật thể trước biến dạng thể tích vật thể sau biến dạng Gọi thể tích vật trước gia cơng Vo Gọi thể tích vật sau gia cơng V Vật thể có chiều cao, rộng, dài trước gia công là: h0 , b0 , l0 Vật thể có chiều cao, rộng, dài sau gia cơng là:h ; b ; l Theo điều kiện thể tích khơng đổi ta có : h.b l = ho.bo.lo h b l =1 h0 b0 l0 ln (2.2) h b l + ln + ln = h0 b0 l0 (2.3) 1 + + = (*) Phương trình (*) gọi phương trình điều kiện thể tích khơng đổi 1 , , ứng biến Nhận xét : gia công biến dạng tồn tại ba ứng biến nghĩa có thay đổi kích thước ba chiều đầu ứng biến phải trái dấu với hai ứng biến có giá trị tuyệt đối tổng hai ứng biến h 1 , h0 1 = + −1 = + Khi có ứng biến hai ứng biến cịn lại phải ngược dấu có trị số tuyệt đối Dập không làm mỏng thành phôi: SF = SSP 1 = = 3 Áp dụng để tính tốn kích thước, khối lượng phôi trước gia công Định luật trở lực bé Khi biến dạng kim loại, chất điểm vật thể biến dạng di chuyển theo hướng có trở lực bé hay di chuyển đến đường viền có chu vi bé Áp dụng để thiết kế hình dáng phơi trước gia công 2.6 LÝ THUYẾT ỨNG SUẤT Trạng thái ứng suất Trong hệ trục toạ độ Oxyz, trạng thái ứng suất tại điểm vật thể xác định thành phần ứng suất mặt cắt song song với mặt toạ độ z z zx xz x xy zy yx yz y x y Hình 2.3 Trạng thái ứng suất khối phân tố Tensor ứng suất tại điểm thể dạng ma trận: x yx zx xy xz y yz zy z (2.4) Trong ký hiệu để ứng suất pháp để ứng suất tiếp Phương trình bậc : − I1 + I2 − I3 = (2.5) Giả sử hệ trục toạ độ Oxyz trùng với phương ứng suất chính, lượng bất biến biểu diễn qua ứng suất sau: I1 = 1 + + 10 x 1 yx 2 1 zx xy y zy yz z xz (2.9) Tensor biến dạng tensor đối xứng khác, ta đưa trục chính: 1 0 2 0 3 Trong 1, 2, 3 biến dạng dài Nói cách khác, trạng thái biến dạng tại điểm thưc cách đơn giản tạo nên kéo theo ba phương vng góc với Trong trường hợp biến dạng bé, thành phần nhỏ so với đơn vị, góc xoay nhỏ nên thành phần biến dạng có dạng: u x = x x u y = y y = z z z u x u y + xy = y x u y u = + z yz z y = u x + u z xz z x Ý nghĩa hình học thành phần sau: 12 (2.10) x , y , z thành phần biến dạng dài tỷ đối theo phương x, y, z xy , yz , xz biến dạng góc mặt xy, yz xz 2.7 ĐIỀU KIỆN DẺO VÀ ĐỊNH LUẬT CHẢY DẺO Khái niệm tổng quát Với trạng thái ứng suất đơn, ta làm thí nghiệm để tìm thấy giới hạn mà vật liệu bắt đầu biến dạng dẻo Giới hạn giới hạn chảy s Với trạng thái ứng suất phẳng phẳng ta xác định giới hạn cách tổng quát thí nghiệm giới hạn khơng phụ thuộc vào độ lớn ứng suất mà phụ thuộc vào tỷ lệ ứng suất Đã có nhiều giả thuyết suy đốn cách tổng qt giới hạn mà vật liệu chịu tới giới hạn bắt đầu có chảy dẻo Các giả thuyết cố tìm tương quan định bất biến ứng suất Mối tương quan biểu diễn sau: ( ) F I1, I , I3 = (2.11) Ta gọi điều kiện dẻo Biến dạng dẻo vật liệu áp suất theo phương gây nên nghĩa tenxơ ứng suất cầu không ảnh hưởng đến điều kiện biến dạng dẻo Điều kiện biến dạng dẻo phụ thuộc vào tenxơ ứng suất lệch đó: ( ) F I ,2 , I ,3 = (2.12) Trong hệ trục tọa độ vng góc mà trục biểu diễn cho trị số ứng suất 1, , phương trình (2.27) phương trình mặt khơng gian ứng suất Mặt thể điều kiện biến dạng dẻo vật liệu Những trạng thái ứng suất biểu diễn điểm phía bề mặt thể vật liệu làm việc vùng đàn hồi Những trạng thái ứng suất biểu diễn điểm bề mặt trạng thái vật liệu bắt đầu có biến dạng dẻo Những trạng thái ứng suất biểu diễn điểm bề mặt lúc vật liệu giai đoạn củng cố Drucker chứng minh mặt dẻo mặt lồi mặt có điểm nhọn 13 Trong giả thuyết đưa thì có hai giả thuyết cịn đứng vững cường độ ứng suất tiếp ứng suất tiếp lớn Điều kiện dẻo cường độ ứng suất tiếp Giả thuyết Huber đề vào năm 1904 sau Mises năm 1913 Hai ơng đưa giả thuyết hồn tồn độc lập với giả thuyết mang tên Huber-Mises Theo giả thuyết biểu thức (2.27) viết dạng sau: I ,2 − k = (2.13) Trong k số phụ thuộc vào tính chất vật liệu Vì cường độ ứng suất tiếp: , i = I Nên i = k Vì thường gọi điều kiện cường độ ứng suất tiếp giới hạn, nghĩa cường độ ứng suất tiếp đạt đến trị số k vật liệu bắt đầu chảy dẻo (1 − )2 + ( − )2 + ( − 1)2 = 6k (2.14) Nếu I , viết theo thành phần ứng suất ba mặt thì: ( 2 ) ( x − y )2 + ( y − z )2 + ( z − x )2 + xy + yz + xz = 6k (2.15) Để xác định trị số k ta suy từ trạng thái ứng suất đơn Biểu thức (2.30) chung cho trạng thái ứng suất bất kỳ, trạng thái ứng suất đơn biểu thức có dạng: 2 = 6k Ở trạng thái ứng suất đơn vật liệu bước vào giai đoạn chảy 1 đạt tới giới hạn chảy s Suy 14 (1 − )2 + ( − )2 + ( − 1)2 = 6k (2.16) Hình 2.4 Tiêu chuẩn chảy dẻo Von Mises Trong không gian ứng suất biểu thức (2-28) biểu diễn hình trụ với trục có độ nghiêng so với trục tọa độ Giao điểm hình trụ với trục toạ độ đoạn thẳng OA, OB, OC có trị số giới hạn chảy Từ ta suy bán kính hình trụ là: R= s Hay R=k Hình 2.5 Bề mặt chảy dẻo Von Mises khơng gian ứng suất 15 Điều kiện dẻo ứng suất tiếp lớn Tiêu chuẩn chảy cho trạng thái ứng suất phức hợp kim loại đề nghị vào năm 1964 Tresca, ông đề xuất chảy dẻo xảy ứng suất trượt cực đại điểm đạt đến giá trị giới hạn k Phát biểu tiêu chuẩn theo ứng suất chính, nửa giá trị tuyêt đối lớn hiệu cặp ứng suất phải k lúc chảy dẻo, nghĩa 1 1 Max − , − , − = k 2 2 số vật liệu k xác định từ thí nghiệm kéo đơn trục Thế 1 = 2k = s Suy k= s (2.17) Hình 2.6 Tiêu chuẩn chảy dẻo Tresca mặt phẳng 3=0 Mặt dẻo không gian ứng suất thể điều kiện dẻo Tresca hình lăng trụ sáu mặt Nếu hai tiêu chuẩn làm làm cho phù với ứng suất chảy kéo đơn trục s, hệ số ứng suất chảy trượt k hai tiêu chuẩn Von Mises Tresca = 1,15 đồ thị lăng trụ Tresca nằm nội tiếp hình trụ Mises, có nghĩa cạnh nằm mặt trụ 16 Hình 2.7 Các tiêu chuẩn chảy mặt phẳng lệch Như trị số k xác định từ giả thuyết có sai số 15% Sự sai lệch trở thành đề tài nhiều thí nghiệm với mục đích kiểm nghiệm đắn giả thuyết Hình 2.8 Các bề mặt chảy dẻo khơng gian ứng suất 17 CHƯƠNG LẬP QUY TRÌNH GIA CƠNG CHI TIẾT Vật liệu gia cơng: Thép C45 I Phương án gia công Với kết cấu chi tiết ta chọn phương án dập nguội kết hợp dập nóng khn kín - Ngun cơng 1: Cắt phơi - Ngun cơng 2: Chồn nguội bánh trịn - Ngun cơng 3: Dập nóng lần - Ngun cơng 4: Dập nóng lần II Xây dựng quy trình cơng nghệ chế tạo chi tiết Ngun cơng 1: Cắt phôi Với khối lượng sản phẩm là: m1 = 477 gram; Khối lượng phôi: m = m1 + 1% hao cháy = 477 + 1% = 482 gram Chọn kích thước phơi: Ф42 x 44,2 ± 0,1 18 - u cầu kỹ thuật: + Phơi khơng có khuyết tật: nứt, rỗ; + Kích thước đạt yêu cầu theo vẽ Nguyên công 2: Chồn nguội bánh tròn Chày dập Chày đỡ - Yêu cầu kỹ thuật: + Sản phẩm sau chồn khơng nứt vỡ; + Kích thước đạt yêu cầu theo vẽ Nguyên công 3: Dập nóng lần - Chế độ nhiệt độ dập nóng: theo bảng 2.2 (khoảng nhiệt độ rèn – dập nóng thép kết cấu/ Cơng nghệ dập tạo hình khối): + Vật liệu: Thép C45; + Nhiệt độ bắt đầu rèn: 1260 0C; + Nhiệt độ kết thúc rèn: 760 ÷ 850 0C; + Khoảng nhiệt độ thích hợp: 1220 ÷ 800 0C; - Thời gian nung tính theo công thức: τ = α K.D.√𝐷 (giờ) D: đường kính phơi: D = 50 mm = 0,05 m; α: hệ số phụ thuộc vào cách xếp phôi, chọn: α = 2; 19 K: hệ số phụ thuộc vào hàm lượng cacbon nguyên tố hợp kim thép; K = 10 Do đó: τ = 2.10.0,05.√0,05 = 0,223 (giờ) - Chế độ làm nguội: Nguội lị vơi bột - Sơ đồ khuôn dập máy ép trục khuỷu: - Yêu cầu kỹ thuật: + Sản phẩm sau chồn khơng nứt vỡ; + Kích thước đạt u cầu theo vẽ Ngun cơng 4: Dập nóng lần - Chế độ nhiệt độ dập nóng: theo bảng 2.2 (khoảng nhiệt độ rèn – dập nóng thép kết cấu/ Cơng nghệ dập tạo hình khối): + Vật liệu: Thép C45; + Nhiệt độ bắt đầu rèn: 1260 0C; 20 + Nhiệt độ kết thúc rèn: 760 ÷ 850 0C; + Khoảng nhiệt độ thích hợp: 1220 ÷ 800 0C; - Thời gian nung tính theo cơng thức: τ = α K.D.√𝐷 (giờ) D: đường kính phơi: D = 50 mm = 0,05 m; α: hệ số phụ thuộc vào cách xếp phôi, chọn: α = 2; K: hệ số phụ thuộc vào hàm lượng cacbon nguyên tố hợp kim thép; K = 10 Do đó: τ = 2.10.0,05.√0,05 = 0,223 (giờ) - Chế độ làm nguội: Nguội lị vơi bột - u cầu kỹ thuật: + Sản phẩm sau chồn không nứt vỡ; + Kích thước đạt yêu cầu theo vẽ - Sơ đồ khuôn dập máy ép trục khuỷu: 21 Xác định lực biến dạng 3.1 Nguyên công chồn nguội bánh tròn - Tỷ số H/D = 44,2/42 = 1,05 < 2,5; Đảm bảo yêu cầu cho chồn bánh trịn - Lực chồn: P = F*q (kG) Trong đó: 3,14.422 F: Diện tích bề mặt phơi, F = = 1384,74 mm2 q: áp suất chồn, kG/mm2 (bảng 112, Công nghệ dập nguội, Tôn Yên) q = 180 ÷ 250 kG/mm2 Kết tính tốn: Lực chồn Pmax 346.185 kG Lực chồn Pmin 249.253 kG 3.2 Nguyên cơng dập nóng khn kín Lực dập thực tế bao gồm nhiều lực: lực làm biến dạng vật liệu, lực để thắng lực ma sát vật liệu chày, cối… Rõ ràng q trình dập, lực khơng thể số mà thay đổi theo mức độ biến dạng hành trình đầu trượt, có nhiều cơng thức tính lực phức tạp Trên sở công thức gần xây dựng theo giá trị trung bình theo thực nghiệm trở lực biến dạng ta có: - Lực dập (ép chảy thuận): P = F*q (kG) Trong đó: F: diện tích hình chiếu đầu chày bề mặt vng góc với trục ép (mm2); q: áp suất ép chảy (kG/mm2): Chặng dập nóng Ép thuận q (kG/mm2) 120200 Kết tính tốn: Các thơng số đưa vào Chặng cơng nghệ F (mm2) Dập nóng 7850 q (kG/mm2) qmax qmin 200 120 22 Kết P (kG) Pmax Pmin 1.570.000 942.000 3.3 Q TRÌNH MƠ PHỎNG Sử dụng phần mềm QFOM để mơ quá trình dập 3.3.1 Nhiệt độ phơi q trình dập - Nhiệt độ max thép c45 trình dập 850 độ C - Nhiệt độ tiếp xúc với chày 50 độ c 3.3.1 Ứng xuất q trình mơ dập - Ứng Suất tập tung max tại điểm phôi tiếp xúc với khuôn 650N/mm2 Ứng suất nhỏ tại điểm phơi phơi tràn vào lịng khn 150N/mm2 23 3.3.2 Ứng xuất trung bình - Ứng suất trung bình 200N/mm2 24 TÀI LIỆU THAM KHẢO Sách tham khảo Nguyễn Trọng Bình, Nguyễn Trọng Hiếu, Cơng nghệ chế tạo máy, Nhà xuất Giáo Dục, Việt Nam Phạm Văn Nghệ, Đinh Văn Phong, Nguyễn Mậu Đằng, Cơng nghệ tạo hình khối, Nhà xuất Bách khoa – Hà Nội, Việt Nam Phạm Văn Nghệ, Đỗ Văn Phúc, Lê Trung Kiên, Thiết bị dập tạo hình, máy ép khí, Nhà xuất KHKT, Việt Nam Phạm Văn Nghệ, Đỗ Văn Phúc, Máy búa máy ép thủy lực, Nhà xuất giáo dục, Việt Nam Bùi Trọng Lựu, Nguyễn Văn Vượng, Sức bền vật liệu, Nhà xuất Giáo Dục, Việt Nam Tơn n, Giáo trình cơng nghệ dập nguội, Nhà xuất khoa học công nghệ Hà Nội, Việt Nam Phần mềm Solidwork AutoCad Qfom 25 26