Trang 2 GIỚI THIỆU MÔN HỌCTên học phần:Công nghệ tạo hình vật liệu Materials Forming TechnologiesMã số học phần: MSE3091Khối lượng: 33-1-0-6-Lý thuyết:45 tiết-Bài tập/BTL: 15 tiết-Thí ng
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 Ậh ọTc LvI Ệà UK ỹVÀt hCu Áậ tN vKậ It Ml i ệLO ẠI u a i lK: HhOA u n gH lÀ e t hNaỘ i@ Đ Ạ I H Ọ C BEÁm CH 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 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 M1.1; M1.2; M1.3; 30% Thuyết trình 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; GIỚI THIỆU MÔN HỌC KẾ HOẠCH GIẢNG DẠY Tuần [1] Nội dung [2] Phần Quá trình tạo hình gia công 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 3.1 Tạo hình khn kín Bài tập M2.1 M2.3; M3.1 Giảng bài; 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 Tạo hình vật liệu compozit: polyme, kim loại Ceramic; Tạo hình vật liệu bột; Tạo hình đặc biệt khác: hàn, cắt, đột… M2.1 M2.3; M3.1 Giảng bài; Bài tập GIỚI THIỆU MÔN HỌC KẾ HOẠCH GIẢNG DẠY Phần 2: Quá 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 Q trình tạo hình kim loại cơng 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 khuôn 1.2.2 Các phương pháp làm khuôn 1.2.3 Khuyết tật vật đúc biện pháp phòng 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 NỘI DUNG Giới thiêu chung: phương pháp gia công, sản phẩm, ưu nhược điểm Cơ sở q trình gia cơng 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 GIỚI THIỆU CHUNG Chế tạo cách ? Trục khuỷu Khớp nối ô tô GIỚI THIỆU CHUNG Lựa chọn phương pháp để chế tạo chi tiết trục bậc ? Mối hàn Đúc GCAL Cắt gọt Phoi Ghép nối: Hàn GIỚI THIỆU CHUNG Các phương pháp gia cơng tạo hình vật liệu NHĨM GIA CƠNG ÁP LỰC/BIẾN DẠNG TẠO HÌNH GIỚI THIỆU CHUNG Phay máy phay trục Đúc Stator từ gang x¸m TiƯn Khoan In 3D??? GIỚI THIỆU CHUNG Ghép đinh tán Hàn Phủ TiN phơng pháp PVD Nhiệt luyện nâng cao độ cứng 10 ãRadial cracks in the flanges and edge of the cup due to not sufficient ductility to withstand large circumferential shrinking •W rinkling of the flanges or the edges of the cup resulting from buckling of the sheet (due to circumferential compressive stresses) € solved by using sufficient hold-down pressure to suppress the buckling •Surface blemishes due to large surface area EX: orange peeling especially in large grain sized metals because each grain tends to deform independently € use finer grained metals •Mechanical fibering has little effect on formability •Crystallographic fibering or preferred orientation may have a large effect Ex: when bend line is parallel to the rolling direction, or earing in deep drawn cup due to anisotropic properties Earing in drawn can aluminium.matter.org.uk 312 •Stretcher strains or ‘worms’ (flamelike patterns of depressions) Associated with yield point elongation •The metal in the stretcher strains has been strained an amount = B, while the remaining received essentially zero strain •The elongation of the part is given by some intermediate strain A Stretcher strain in low-carbon steel A •The number of stretcher strains increase during deformation The strain will increase until the when the entire part is covered it has a strain equal to B B Relation of stretcher strain to stress strain curve Solution: give the steel sheet a small cold reduction (usually 0.5-2% reduction in thickness) Ex: temper-rolling, skin-rolling to eliminate yield point 313 References • Dieter, G.E., Mechanical metallurgy, 1988, SI metric edition, McGraw-Hill, ISBN 0-07-100406-8 • Edwards, L and Endean, M., Manufacturingwith materials, 1990, Butterworth Heinemann, ISBN 0-7506-2754-9 314 Chapter Advanced metal forming processes Subjects ofinterest • Introduction/Objectives • Superplastic forming • Pressing and sintering • Isostatic pressing 315 Objectives • This chapter aims to provide additional information on several techniques of metal forming processes other than those conventional process already mentioned in previous chapters • The requirements for the process selection will be added, which are based on advantages and disadvantages of each type of non-conventional metal forming processes 316 Introduction • Advanced techniques for metal forming are listed below; 1) Superplastic forming 2) Pressing and sintering 3) Isostatic pressing (hot and cold) 317 Superplastic forming • The term superplasticity is used to describe materials that can be formed to high strains without the formation of unstable tensile necks •Require controlled conditions of appropriate temperature and strain rate, by using low force •Produce complex shapes (3D) with essentially constant section thickness • Good surface finishes • Poor creep due to small grain size • Machines and dies are costly Superplastic forming 318 Femaleforming Femaledrape forming •Graphite coated blank put into heated hydraulic press •Graphite-coated blank clamped over ‘tray’ containing heated male mould •Air pressure forces sheet into close contact with mould •Air pressure forces metal into close contact with mould 319 Plug-assistedsnap back maleforming •Graphite-coated blank put into heated press •Blank formed into a bubble •Male mould pressed into bubble •Air pressure forces metal into close contact with mould 320 Pressing and sintering •Powder is pressed in closed dies to form a green compact which is then sintered at elevated temperature • Produce 3D solid shapes for mainly metals and ceramics • Near net shape process -> 100% material utilization • Automated machinery and dies are relatively costly Sequence of operations for production of cylindrical bearing Sintering Operation 321 Sinteringofapowder compact Sintering is the "welding" together of separate powder particles into a single solid material, •Takes place below the melting point of the material, but at a temperature sufficiently high to allow an acceptable rate of diffusion to occur Sintered products 322 Isostatic pressing •Powder is placed within a deformable container and subjected to hydrostatic pressure •Produce 3D bulk solid shapes for metals and ceramics •Allows simultaneous densification of metal powder -> products have relatively low porosity •Distortion is possible in high aspect ratio components Hot isostatic pressing (HIP) • Near net shape process -> 100% material utilization • High operating cost process HIP products 323 HotIsostaticPressing (HIP) •Components are loaded into furnace, which is placed into pressure vessel •Temperature and pressure are raise simultaneously and held •Cooling is carried out as the gas is released (clean and recycled) and the furnace is removed from the pressure vessel •Components are removed from the furnace 324 Cold IsostaticPressing (CIP) • Powder is sealed in a flexible mould (or ‘bag’), of for example polyurethane and then subjected to a uniform hydrostatic pressure CIP graphite blocks 325 References • Edwards, L and Endean, M., Manufacturingwith materials, 1990, Butterworth Heinemann, ISBN 0-7506-2754-9 • www.designinsite.dk/ htmsider/pb0278.htm • www.twi.co.uk/j32k/ getFile/ceramics_hip.html • http://www.sintec-keramik.com/sintec-en/hip-products.html • www.thrive-metal.com/ product2.html • www.sv.vt.edu/ / diffusion/apps/sinter.html • www.sti-us.net/ newdesign.htm 326